Produk Bioteknologi

Artikel Contoh Jenis Macam-macam Produk Bioteknologi - Penerapan bioteknologi begitu luas dan telah dilakukan selama beratus-ratus tahun mulai dari taraf sederhana sampai bioteknologi modern. Bioteknologi sederhana telah banyak kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Selain memberikan keuntungan, penerapan bioteknologi juga tak lepas dari dampak buruk yang ditimbulkan. Apa saja aplikasi bioteknologi tersebut? Bagaimana dampak penerapan teknologi tersebut? Marilah kita pelajari dalam uraian berikut.

1. Produk Bioteknologi dalam Bidang Pangan, Pertanian dan Peternakan, serta Kedokteran

a. Bidang Pangan

Penerapan bioteknologi dalam memproduksi makanan dan minuman merupakan aplikasi bioteknologi tertua. Aplikasi ini banyak dijumpai pada bioteknologi konvensional melalui proses fermentasi. Lakukan kegiatan berikut untuk mengetahui penerapan bioteknologi konvensional di sekitar kita.

Teknologi fermentasi dan hasil-hasilnya telah kita bahas di kelas IX. Pada saat ini, kita pelajari bioteknologi pangan yang lebih modern, yaitu protein sel tunggal (PST atau Single Cell Protein) dan mikoprotein.

1) Protein Sel Tunggal (PST)

Sebagai sumber protein, organisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan. Keunggulan tersebut terletak pada kemampuan perkembangbiakan yang cepat dan relatif mudah, serta mempunyai konversi protein yang tinggi dibanding sumber protein yang lain. PST mempunyai kadar protein lebih tinggi bila dibandingkan kadar protein kedelai. Keunggulan lainnya yaitu substrat yang digunakan sebagai medium tumbuh mikrobia penghasil PST ini dapat memanfaatkan limbah.

Beberapa contoh mikrobia yang dapat digunakan sebagai PST yaitu Saccharomyces cerevisiae dan Candida utilis. Mikrobia ini dapat dibiakkan dalam skala besar (industri). Protein yang dihasilkan oleh mikrobia ini mengandung asam nukleat tinggi, namun tubuh manusia kurang memiliki enzim untuk memetabolismenya. Hal ini cenderung menimbulkan reaksi yang merugikan pada saluran pencernaan manusia. PST dari mikrobia ini (S. cerevisiae dan C. utilis) sering digunakan sebagai suplemen makanan ternak.

Mikrobia lain yang digunakan sebagai sumber PST yaitu Spirulina. Spirulina termasuk Cyanobacteria (ganggang biru) yang dapat berfotosintesis sehingga sangat menguntungkan sebagai sumber makanan. Spirulina telah digunakan selama berabad-abad dalam bentuk kering oleh bangsa Aztec di Meksiko. Saat ini produk PST banyak dijumpai di pasaran, seperti terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Spirulina dalam bentuk cair dan bubuk

2) Mikoprotein

Mikoprotein adalah bahan makanan sumber protein yang dihasilkan melalui proses fermentasi secara berkesinambungan dari miselium jamur Fusarium graminearum. Jamur tersebut ditumbuhkan pada substrat yang mengandung glukosa dan zat hara lain. Jamur ini juga membutuhkan gas amonia serta garam amonia sebagai sumber nitrogen.

Selain mempunyai nilai konversi protein tinggi, mikoprotein juga mempunyai nilai gizi yang tinggi. Pengujian dan penelitian terhadap nilai gizi serta keamanan bagi konsumennya telah banyak dilakukan. Menurut penelitian telah diketahui bahwa mikoprotein mengandung 47% protein, 14% lemak, 25% serat untuk diet, 10% karbohidrat, 1% RNA, dan 3% abu.

b. Bidang Pertanian dan Peternakan

Indonesia merupakan negara agraris yang menitikberatkan pembangunan pada sektor pertanian. Namun hingga kini kebutuhan beras masih lebih tinggi daripada produksi nasional sehingga Indonesia perlu mengimpor beras. Kondisi ini berbeda dengan negara-negara industri maju seperti Amerika. Meskipun bukan negara agraris, produksi kedelai Amerika lebih besar daripada produksi kedelai Indonesia. Semua ini terjadi karena negara industri maju menerapkan bioteknologi modern dalam mengelola pertaniannya.

Bioteknologi modern banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian dan peternakan, terutama dalam usaha mendapatkan bibit unggul. Bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan modern banyak memanfaatkan teknologi DNA rekombinan. Proses DNA rekombinan pada tumbuhan menggunakan vektor Agrobacterium tumefaciens yang mempunyai plasmid Ti (Tumor inducing). Langkah pertama, plasmid Ti diisolasi, kemudian disisipi dengan gen asing (transplantasi gen). Setelah itu, plasmid dimasukkan ke dalam A. tumefaciens. Ketika digabung dengan sel-sel tumbuhan, A. tumefaciens membiakkan plasmid.

Setelah berbiak, A. tumefaciens yang telah mengalami rekombinasi (melalui proses DNA rekombinan) kembali menginfeksi kromosom tumbuhan. Kini tumbuhan tersebut telah mengandung gen asing yang dicangkokkan pada A. tumefaciens. Sel-sel yang dihasilkan dari proses DNA rekombinan tersebut ditumbuhkan dengan metode kultur jaringan sehingga menghasilkan tunas. Setelah tumbuh, tanaman tersebut dapat ditanam pada lahan pertanian. Rangkaian proses tersebut dapat Anda simak pada Gambar 2 berikut.

Gambar 2. Rekayasa genetika pada tumbuhan Agrobacterium tumefaciens dengan menggunakan plasmid Ti

Aplikasi (penerapan) DNA rekombinan dengan vektor mikrobia telah menghasilkan hewan maupun tumbuhan transgenik. Hewan maupun tumbuhan yang dihasilkan melalui proses ini mempunyai karakteristik yang tidak ditemukan di alam. Beberapa contoh aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan sebagai berikut.

1) Padi Transgenik

Penelitian terkini di Jepang yang dilakukan oleh Rachmawati, D., Mori, T., Hosaka, T., Takaiwa, F., Inoue, E., dan Anzai, H. melaporkan bahwa Agrobacterium juga dapat digunakan pada tanaman serealia, salah satunya padi. Hasil penelitian mereka telah ditulis dalam jurnal Breeding Science dengan judul Production and Characterization of Recombinant Human Lactoferrin in Transgenic Javanica Rice. Penelitian ini telah berhasil mengekspresikan laktoferin rekombinan pada tanaman padi transgenik kultur rojolele. Laktoferin berfungsi memberikan daya tahan terhadap serangan mikrobia patogen (antibakterial, antiviral, dan antifungal), antiinflamantori, memacu pertumbuhan sel limfosit, aktivitas antioksidan, dan berperan dalam transpor besi dalam tubuh manusia. Walaupun ekspresi laktoferin pada biji padi rojolele transgenik hanya sekitar 20%, namun penelitian ini telah membuktikan dan menjadi pionir penggunaan

Agrobacterium sebagai vektor tanaman serealia. Para ilmuwan di Inggris, Cina, Australia, dan Meksiko juga telah mengembangkan cara lain untuk memperoleh tanaman serealia unggul. Mereka mempelajari peningkatan kandungan vitamin A padi di laboratorium dan mengembangkan padi yang tahan terhadap cuaca dingin.

2) Tembakau Resistan terhadap Virus

Penggunaan plasmid Ti (Tumor inducing) Agrobacterium tumefaciens sebagai vektor sangat luas pemanfaatannya. Berbagai macam tumbuhan dapat dikembangkan melalui DNA rekombinan dengan plasmid Ti ini. Salah satu pemanfaatannya yaitu pada penemuan tumbuhan tembakau yang tahan terhadap virus TMV (Tobacco Mozaic Virus). Tumbuhan tidak mempunyai sistem kekebalan seperti pada hewan. Beachy, seorang ilmuwan dari Universitas Washington (AS) mengembangkan tumbuhan yang tahan terhadap virus TMV. Ia menggunakan plasmid Ti yang digabung dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV. Gabungan ini kemudian dimasukkan dalam kromosom tembakau. Kromosom tembakau yang telah disisipi gen tahan virus TMV tersebut kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Tanaman tembakau yang dihasilkan terbebas dari infeksi virus TMV. Virus TMV tidak dapat menginfeksi sel-sel tumbuhan tembakau transgenik yang telah disisipi oleh gen tahan virus TMV.

3) Pengendalian Hama dan Penyakit Tanaman (Biokontrol)

Mikrobia telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman (biokontrol). Keuntungan pemanfaatan biokontrol untuk pertanian antara lain mengurangi penggunaan pestisida yang tidak ramah lingkungan. Contoh mikrobia yang digunakan sebagai biokontrol di antaranya Beauveria bassiana (Gambar 3) untuk mengendalikan serangga seperti pada Gambar 4, Metarhizium anisopliae untuk mengendalikan hama boktor tebu (Dorysthenes sp.), dan Trichoderma harzianum untuk mengendalikan penyakit tular tanah (Gonoderma sp., jamur akar putih, dan Phytopthora sp.)

Gambar 3. Beauveria bassiana merupakan salah satu mikrobia yang digunakan sebagai  biokontrol

Produk-produk biokontrol yang telah dikomersialisasikan oleh unit kerja lingkup Lembaga Riset Perkebunan Indonesia (LRPI) antara lain Meteor, Greemi–G, Triko SP, NirAma, dan Marfu.

Gambar 4. Serangga yang mati karena ditumbuhi jamur B. bassiana

4) Pembuatan Pupuk Organik

Mikrobia juga dimanfaatkan dalam proses pembuatan pupuk organik. Peneliti di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI) mengembangkan teknologi pembuatan pupuk superfosfat yang disebut Bio–SP dengan menggunakan bantuan mikroba pelarut fosfat. Keunggulan teknologi ini yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan asam anorganik sehingga lebih aman bagi lingkungan dan mengurangi biaya produksi.

5) Biosuplemen Probiotik untuk Sapi

Para peternak biasa memasukkan biosuplemen ke dalam pakan ternak. Probiotik merupakan mikrobia yang dapat meningkatkan kesehatan ternak dan mempermudah penyerapan dalam saluran pencernaan ternak. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) telah mempu memproduksi biosuplemen probiotik yang diberi nama PSc. PSc telah diujikan terhadap sapi potong dan sapi perah di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Hasil pengujian menunjukkan adanya kenaikan produksi daging sapi potong dan produksi susu pada sapi perah.

Bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan terus berkembang. Anda telah mempelajari beberapa produk bioteknologi dalam uraian di atas. Selain yang telah disebutkan, masih ada beberapa produk bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan di antaranya sebagai berikut.

Tabel 1. Produk Bioteknologi di Bidang Pertanian dan Peternakan

No.	Produk Bioteknologi	Keterangan
1.	Bunga antilayu	Etilen merupakan hormon tumbuhan yang menyebabkan bunga menjadi layu. Para peneliti mengganti gen yang sensitif terhadap etilen pada mahkota bunga dengan gen yang kurang sensitif sehingga kelayuan bunga dapat ditunda. Contohnya anyelir transgenik yang mampu bertahan tetap segar selama 3 minggu.
2.	Buah tahan kebusukan	Etileh juga merangsang pematangan buah. Aktivitas gen penghasil etilen dapat dihambat melalui rekayasa genetika sehingga buah tetap segar dalam waktu yang cukup lama. Contohnya tomat ”Flavr Savr”.
3.	Ikan salmon raksasa	Ikan salmon disisipi gen yang dapat menghasilkan hormon pertumbuhan yang aktif pada fase pertumbuhan embrio. Ikan salmon transgenik ini mempunyai berat 11 kali lipat dibanding ikan salmon biasa dan siklus hidupnya lebih pendek.
4.	Sapi perah dengan hormon	Gen laktoferin yang memproduksi HLF
	manusia	(Human Lactoferrin) disisipkan pada sapi perah melalui rekayasa genetika. Sapi tersebut akan memproduksi susu yang mengandung laktoferin. Contohnya sapi Herman.
5.	Hormon Bovin Somatotro-	Gen somatotropin sapi ditransplantasikan
	pin (BST)	pada plasmid Eschericia coli sehingga menghasilkan BST. BST yang ditambahkan pada makanan ternak dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.
6.	Kain ”alami” sintesis	Kain dari serat alami mempunyai tekstur halus tetapi mudah putus. Adapun kain dari serat sintetis (poliester) tidak mudah putus tetapi terasa panas. Kini telah dikembangkan gen pada bakteri yang mengkode enzim yang dapat mensintesis poliester.

c. Bidang Kedokteran

Penerapan rekayasa genetika dalam bidang kedokteran untuk memproduksi hormon buatan, vaksin untuk melawan virus, maupun antibodi.

1) Pembuatan Insulin

Insulin adalah hormon yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas. Hormon ini berperan dalam mengatur kadar gula dalam darah (glukosa). Namun, tidak semua orang dapat memproduksi insulin dengan jumlah yang sesuai kebutuhan tubuh. Bahkan, terdapat pula orang yang sama sekali tidak memproduksi insulin. Orang ini adalah penderita diabetes mellitus. Pasien diabetes memerlukan suntikan insulin tambahan. Pada awalnya insulin ini dibuat dari kelenjar pankreas sapi atau babi. Insulin yang dibutuhkan seorang pasien diabetes selama setahun lebih kurang sebanyak 0,5 g. Insulin seberat itu diperoleh dari 4.800 g kelenjar pankreas dari 28 ekor hewan. Padahal, bila penderita diabetes mellitus sebanyak 800 pasien lebih, berapa banyak hewan yang harus diambil pankreasnya setiap tahun?

Kebutuhan insulin terpenuhi melalui pengambilan insulin dari hewan, tetapi beberapa pasien menunjukkan gejala alergi. Melalui teknik rekayasa genetika, dapat diperoleh insulin dalam jumlah banyak tanpa mengorbankan banyak hewan ternak. Insulin ini diperoleh dengan mencangkokkan gen (transplantasi gen) yang mengkode insulin ke dalam plasmid bakteri.

Bakteri dengan gen gabungan ini dibiarkan membiakkan diri. Bakteri yang dibiakkan tersebut dapat memproduksi insulin yang dibutuhkan. Hal ini dapat Anda simak pada Gambar 5 berikut ini.

Gambar 5. Langkah-langkah DNA rekombinan pada produksi insulin.

2) Produksi Vaksin

Selain digunakan untuk memproduksi hormon maupun enzim, teknologi DNA rekombinan juga digunakan untuk membuat vaksin. Pada aplikasi ini, secara garis besar beberapa mikroorganisme digunakan untuk menghambat kemampuan mikroorganisme patogen (penyebab penyakit). Mikrobia menjadi suatu bibit penyakit dalam tubuh apabila mikrobia tersebut menghasilkan senyawa toksik bagi tubuh manusia. Selain itu, bagian-bagian tubuh mikrobia seperti flagel dan membran sel juga dapat menimbulkan penyakit. Hal ini karena bagian-bagian tersebut kemungkinan terdiri dari protein asing bagi tubuh. Senyawa dan protein asing ini disebut antigen.

Gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) diisolasi dari mikrobia yang bersangkutan. Kemudian gen ini disisipkan pada plasmid mikrobia yang sama, tetapi telah dilemahkan (tidak berbahaya). Mikrobia ini menjadi tidak berbahaya karena telah dihilangkan bagian yang menimbulkan penyakit, misal lapisan lendirnya. Mikrobia yang telah disisipi gen ini akan membentuk antigen murni. Bila antigen ini disuntikkan pada manusia, sistem kekebalan manusia akan membuat senyawa khas yang disebut antibodi.

Munculnya antibodi ini akan mempertahankan tubuh dari pengaruh senyawa asing (antigen) yang masuk dalam tubuh. Pelajari Gambar 6 berikut agar Anda lebih memahami pembuatan vaksin transgenik.

Gambar 6. Langkah-langkah DNA rekombinan pada produksi insulin.

Indonesia juga memanfaatkan bioteknologi untuk membuat vaksin flu burung. Baru-baru ini para ahli dari Fakultas Kedokteran Hewan IPB bekerja sama dengan Shigeta Pharmaceutical, sebuah perusahaan farmasi dari Jepang telah berhasil menemukan vaksin untuk penyakit yang meresahkan masyarakat ini. Vaksin ini diberi nama Bird CLOSE 5.1. Vaksin ini diperoleh melalui rekayasa genetika dari virus penyebab flu burung H5N1 yang dikawinkan dengan virus influenza Puerto Rico yang dapat tumbuh dengan pesat. Virus yang dijadikan sampel dalam pembuatan vaksin ini yaitu virus H5N1 yang ditemukan di daerah Legok, Tangerang, Banten. Zat-zat berbahaya dari virus ini dihilangkan kemudian virus ini dikembangbiakkan dengan cepat. Virus yang sudah tidak berbahaya inilah yang digunakan sebagai vaksin.

3) Antibodi Monoklonal

Teknologi pembuatan antibodi monoklonal diperkenalkan oleh Kohler dan Milstein pada tahun 1975. Mereka dapat menunjukkan bahwa sel limfosit penghasil antibodi dapat difusikan dengan sel mieloma (kanker). Teknologi ini menggunakan prinsip fusi protoplasma. Fusi ini menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus dapat memperbanyak diri secara terus-menerus seperti pada sel-sel kanker. Sel-sel ini menghasilkan antibodi monoklonal. Secara garis besar proses fusi sel antibodi dan sel mieloma (kanker) terlihat pada Gambar 7.

Secara sederhana pembuatan antibodi monoklonal sebagai berikut. Kelinci atau tikus terlebih dahulu diinjeksi dengan antigen kemudian limfanya (tempat pembuatan sel darah putih) diambil. Sel-sel limfa ini kemudian difusikan dengan sel mieloma (sel kanker) melalui elektrofusi. Elektrofusi adalah fusi secara elektris dengan frekuensi tinggi yang menyebabkan sel-sel tertarik satu sama lain dan akhirnya bergabung (fusi).

Sel-sel yang melakukan fusi kemudian diseleksi untuk mengidentifikasi sel gabungan tersebut. Sel-sel ini kemudian diinjeksikan ke tubuh hewan. Sel-sel gabungan ini akan membentuk antibodi dalam tubuh hewan. Perhatikan Gambar 6.

Gambar 7. Proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika

Sel gabungan ini dapat dibiakkan ke dalam suatu kultur sehingga menghasilkan antibodi dalam jumlah besar. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil. Dengan demikian, cara ini dapat untuk mendeteksi adanya kehamilan.

Anda sekarang sudah mengetahui Produk Bioteknologi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Sembiring, L dan Sudjino. 2009. Biologi : Kelas XII untuk SMA dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.