1. Pengertian Dan Pemanfaatan Bioteknologi.docx

MAKALAH BIOTEKNOLOGI “ PENGERTIAN DAN PEMANFAATAN BIOTEKNOLOGI “ DOSEN PENGASUH : DR. NIKMAH , M. KES

NAMA-NAMA KELOMPOK I 1. ENI LETTE (1701040038) 2. SARCE A. DETHAN (1701040082) 3. TRIFERA TALAN (1701040024)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG

1

A. Pengertian Bioteknologi Istilah bioteknologi dikemukakan oleh Karl Ereky, seorang Insinyur Hongaria pada tahun 1917 untuk mendeskripsikan produksi babi dalam skala besar dengan menggunakan bit gula sebagai sumber pangannya ( Suswanto 1998 ). Beragam batasan dan penngertian dikemukakan oleh berbagai lembaga untuk menjelaskan tentang bioteknologi. Bioteknologi berasal dari kata Bios : hidup, Teuchos : alat, Logos : ilmu, sehingga bioteknologi dapat diartikan sebagai cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup ( bakteri, fungi, firus dan lain-lain ) maupun produk dari makhluk hidup ( protein bioaktif, enzim, vitamin, asam basa organik, alkohol dan lainlain ) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Menurut Smith,Je.(2009),Bioteknologi memiliki beberapa defenisi sebagai berikut: 1) Sebuah kata benda yang memeliki aplikasi biologi, sistem organisme atau proses untuk industri manufaktur dan jasa . 2) Penggabungan ilmu biokimia ,mikrobiologi dn rekayasa terpaku dalam rangka

meningkatkan

aplikasi

teknologi

industri

dari

mikroorganisme,kultur jaringan sel-sel dan bagian-bagiannya 3) Sebuah teknologi menggunakan venomena biologis untuk mnyalin dan membuat berbagai jenis zat atau senyawa yang berguna . 4) Penerapan prinsip-prinsip ilmiah dan rekayasa untuk pengolahan bahan oleh agen biologi untuk menyediakan bahan dan jasa . 5) Ilmu tentang proses reduksi berdasarkan aktifitas mikroorganisme dan komponen aktifnya dan proses produksi yang melibatkan penggunaan sel dan jaringan daya organisme yang lebih tinggi . 6) Tidak lebih dari nama yang di berikan untuk sebuah siteknim dan proses-prosesnya . 7) Penggunaan organisme hidup dan komponen-komponen dalam bidang pertanian ,pangan ,dan proses industri lain

2

8) Penguraian dan penggunaan pengetahuan biologi dan kimia. 9) Aplikasi pengetahuan dan pemahaman kita tentang biologi untuk memenuhi kebutuhan praktis Menurut EFB (European Federatio Of Bioteknologi) ,bioteknologi sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilu rekayasa yang bertujuan untuk meningkatkan aplikasi organisme hidup ,sel ,bagian dari organisme hidup ,dan atau analog molekuler untuk menghasilkan barang dan jasa .Defenisi EFB ini berlaku untuk kedua bioteknologi tradisonal (tua) dan bioteknologi konfensional (moderen) .Bioteknologi tradisional menyatuh pada teknik konfensional yang telah digunakan selama berabad-abad untuk menghasilkan bir ,anggur,keju dan makanan lain nya sejak jaman yunani dan mesir kuno ,sedangkan bioteknologi baru akomoderen mencakup semua metode modifikasi genetik oleh DNA rekombinan dalam dan teknik fusi sel dengan perkembangan proses bioteknologi moderen dari bioteknologi tradisional . Menurut But ET Al (1982), Bioteknologi merupakan penerapan asas-asas sain (ilmu penegetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolaan suatu bahan dengan melibatkan aktifitas jasad hidup untuk menghasilkan barang /dan atau jasa . Sedangkan Primrose(1987) ,biotenologi merupakan eksploitasi komensial organisme hidup atau komponennya seperti :sel,ensim,dan senyawa organik lainnya . Organisation for Ekonomik Co-Operation and Defelopment (OECD)(1982) ,mendefinisikan bahwa bioteknologi merupakan penerapan prinsip-prinsi ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengelolaan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan bahan dan jasa yang mendukung pertumbuhan ekonomi. Berdasarkan defenisi di atas ,maka bioteknologi secara holistik adalah suatu proses unsur-unsurnya sebagai berikut : 1) Input yaitu bahan kasar (raw material ) yang akan di olah seperti :Beras ,anggur,susu ,dan sebagainya

3

2) Proses yaitu mekanisme pengolaan yang meliputi : proses penguraian atau penyusunan oleh agen hayati . 3) Output yaitu produk baik berupa barang dan /atau jasa ,seperti:alkohol ,enzim ,antibiotika ,hormon ,dan pengolahan limbah (Nurcahyo,2011) Banyak batasan yang diberikan oleh para ahli akan tetapi komponen utama proses bioteknologi terdiri atas tiga bagian pokok,yaitu: 1) Bagian yang berkaitan dengan katalis biologis (enzim) yang terbaik untuk fungsi tertentu atau proses (agen biologis mikroba: enzim, sel tanaman dan sel hewan) 2) Menciptakan (konstruksi dan indunstrial) dimana kondisi ini berguna untuk proses katalis (pendayagunaan secara teknologis dan industrial) 3) Pengolahan downstream yang berkaitan dengan pemisahan dan pemurniaan produk esensial atau produk dari proses fermentasi (produk dan jasa yang diperoleh)

B. Pengembangan Bioteknologi Dahulu bioteknologi dianalogikan dengan industri mikrobiologi ( industri yang berbasis pada peran agen-agen mikroba). Tetapi perkembangan selanjutnya, tanaman dan hewan juga dieksploitasi secara komersial seperti: hortikultura dan agrikultura. Dengan demikian, “payung” bioteknologi sangatlah luas mencakup semua teknik untuk menghasilkan barang dan jasa dengan memanfaatkan sistem biologi atau sel hidup.

Produk-produk bioteknologi sangat erat dengan perkembangan bioteknologi pada zamannya. Adapun era bioteknologi dapat dibagi atas (suharto, 1995):

4

1) Era Pra Pasteus (sebelum 1865), perbaikan teknik fermentasi oleh mikroorganisme misalnya minuman beralkohol. 2) Era Pasteur (1865-1940) pengembangan industri fermentasi pembuatan etanol, butanol, asam organik dan perlakuaan air buangan. 3) Era Antibiotika (1940-1960) pembuatan penisilin yang mulai digunakan pada saat pendaratan tentara Amerika di Normandy selama perang dunia kedua, vaksin virus, dan teknologi struktur sel hewan. 4) Era Pasca Antibiotika (1960-1975), asam-asam amino, eluidasi struktur DNA, protein sel tunggal, enzim untuk deterjen, gosohol, biogas, dan teknik rekombinan DNA. 5) Era Bioteknologi Modern (1975- sampai saat ini), rekayasa genetika zat antibodi monoklonal, hormon insulin, hormon pertumbuhan ikan tuna dan lain-lain. Pada masa lalu, bioteknologi selalu diartikan sebagai teknologi fermentasi. Namun, seiring dengan perkembangan zaman, bioteknologi semakin berkembang tidak hanya pada mikroorganisme sehingga definisi bioteknologi berubah menjadi lebih luas. Dari sekian banyak definisi bioteknologi, salah satu definisi yang dibuat oleh United Nation Convention on Biological Diversity mencakup semua dan paling luas. Definisi tersebut menyebutkan bahwa bioteknologi adalah semua aplikasi teknologi yang menggunakan sistem biologi, organisme hidup, atau turunannya untuk membuat atau memodifikasi produk atau proses untuk keperluan umum. Salah satu ciri dari bioteknologi adalah digunakannya agen biologi dalam proses tersebut. Agen biologi tersebut dapat berupa mikro organisme, hewan, tumbuhan, atau bagian dari makhluk hidup tersebut. Bioteknologi secara sederhana telah dikenal manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Contohnya, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, atau keju. Saat ini, bioteknologi berkembang pesat terutama di negara-negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai teknologi, misalnya rekayasa genetika, kultur

5

jaringan, rekombinasi DNA dan kloning. Perkembangan bioteknologi sangat dipengaruhi oleh perkembangan ilmu-ilmu dasar, seperti perkembangan mikrobiologi, genetika, dan biokimia. Mikrobiologi mempunyai peranan sangat penting karena studi awal

mengenai

manipulasi

genetika

dilakukan

terhadap

kelompok

mikroorganisme. Penelitian awal terhadap mikroorganisme relatif lebih sederhana dibandingkan kelompok makhluk hidup lainnya. Selain itu, kelompok mikroorganisme mudah ditumbuhkan; pertumbuhannya relatif cepat, mudah dilakukan persilangan, analisis genetika, fisiologi, dan biokimia. Penelitian awal mengenai makhluk hidup transgenik hasil persilangan gen juga dilakukan terhadap mikroorganisme. Mikrobiologi bukan satu-satunya ilmu dasar yang berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika dan biokimia pun berperan penting dalam pengembangan bioteknologi. Genetika beserta pemahaman mengenai pola perwarisan sifat dan substansi genetik menjadi dasar dalam teknologi rekombinasi DNA, persilangan, dan mutasi. Biokimia memberikan dasar pemahaman mengenai struktur genetik dan makromolekul lain, misalnya enzim. Pada akhirnya, mikrobiologi, genetika, dan biokimia berkembang secara simultan dan saling memengaruhi sehingga mendorong perkembangan bioteknologi. Ketiga ilmu dasar tersebut selanjutnya mendukung perkembangan biologi molekular sebagai suatu disiplin ilmu baru yang melandasi pegetahuan mengenai makhluk hidup dilihat dari molekul pembentuknya. Biologi molekular menjadi ilmu yang mendasari bioteknologi modernIlmuilmu dasar dan teknologi yang lain juga mempunyai peranan penting dalam perkembangan bioteknologi. Perkembangan bioteknologi saat ini sudah sedemikian luas sehingga batasan antardisiplin ilmu dan antarteknologi semakin tipis dan sulit dibedakan. Beberapa disiplin ilmu dan teknologi yang mendukung bioteknologi menghasilkan cabang-cabang bioteknologi baru, di antaranya, bioteknologi pertanian, bioteknologi lingkungan, bioteknologi kesehatan, dan bioteknologi industri. Pada saat ini, bioteknologi tidak hanya terbatas pada eksperimen di laboratorium, melainkan sudah berkembang menjadi industri besar.

6

C. Tujuan Bioteknologi Ketiga kejadian tersebut memberikan pengaruh besar bagi kemajuan bioteknologi di masa ini. Ada tiga tujuan utama dalam penelitian bioteknologi saat ini antara lain sebagai berikut... 1. Menemukan ciri-ciri khusus; memodifikasi; mengontrol hasil-hasil genetis, biokimia dan proses jangkauan yang luas terhadap organisme, baik yang hidup di darat maupun yang dilaut untuk aplikasi bioteknologi. 2. Menggunakan alat-alat bioteknologi modern dalam masalah pertanian, lingkungan, dan pabrik untuk membantu pengembangna produk baru serta perbaikan produk, proses, dan metode pengujian. 3. Memberikan dorongan dan menambah fasilitas, tempat penyimpanan (gudang), dan data base.

D. Pemanfaatan Bioteknologi 1. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian Dewasa ini telah banyak ditemukan bibit unggul dengan mengadakan hibridisasi sehingga mendapatkan varietas baru yang diinginkan. Melalui teknik hibridisasi telah didapatkan varietas unggul seperti kacang-kacangan dan serealia. Varietas padi yang bersifat unggul memiliki rasa yang enak, tahan penyakit, daya simpan lama dan berumur pendek. Pengendalian hama dewasa ini telah dikembangkan melalui pengendalian hama secara biologis, karena penggunaan pestisida dapat menyeabkan hama menjadi resisten, sisa pestisida dapat mencemari lingkungan dan residunya tersimpan dalam tanaman yang akan menimbulkan berbagai masalah bagi kehidupan manusia. Pengendalian hama dpat dilakukan dgn berbagai cara antara lain : 1) memanfaatkan predator alamiah, contoh : hama lebah penyengat untuk kupu-kupu artona yang merusak kelapa. 2) memutuskan siklus hidup hama, misalnya dengan mengadakan rotasi tanaman 7

3) menggunakan bibit unggul tahan lama, misalnya VUTW ( Varietas Unggul Tahan Wereng ) 4) Penyediaan bahan makanan khususnya perbanyakan bibit tanaman dikembangkan teknik kultur jaringan untuk perbanyakan tanaman perkebunan yang diperbanyak secara vegetatif dan menghasilkan banyak tanaman klon dari sejumlah jaringan awal

2. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan Bioteknologi di bidang kesehatan dewasa ini difokuskan untuk penemuan obat-obatan dalam hal-hal seperti tersebut di bawah ini : 1) Memerangi penyakit jantung dan saluran darah, kanker dan kencing manis. 2) Mendapatkan antibiotika yang lebih baik dan lebih murah untuk melawan penyebaran mikroorganisme menular yang telah menjadi resisten terhadap antibiotika konvensional. 3) Menemukan vaksin untuk melawan virus (hepatitis, influenza, rabies) dan penyakit malaria serta penyakit tidur. 4) Dapat melakukan uji diagnosis yang cepat dan tepat untuk membantu dokter dalam menentukan diagnosis berbagai penyakit 5) Penyempurnaan metode pencangkokan organ yang sesuai agar tidak terjadi proses penolakan. 6) Penyempurnaan teknik perbaikan kimia tubuh untuk menyembuhkan penyakit keturunan, misalnya hemofili.

Sebelum rekayasa genetika dikembangkan untuk memerangi diabetes dilakukan ekstraksi insulin dari pankreas babi atau lembu. Hal ini akan memakan banyak sekali biaya dan insulin yang dihasilkan dapat mengakibatkan hipersensitivitas maupun resistensi. Setelah teknik rekayasa genetika dikembangkan, maka sekarang

8

telah dapat dibuat insulin manusia oleh bakteri. Ini dilakukan dengan jalan menyematkan gen pengkode pembentukan insulin manusia pada bakteri. Untuk membuat insulin, mula-mula membuat rancangan urutan ADN yang mengode asam amino insulin yang telah diketahui. Kemudian diikuti dengan sintesis kimiawi gen rantai A dan gen rantai B insulin, tetapi pembuatannya dilakukan secara terpisah. Masing-masing mengandung kodon metionin pada ujung 5’ (yang tentunya menjadi ujung amino protein yang ditranslasikan) dan menghentikan urutan pada ujung 3’. Masing-masing gen disisipkan ke dalam gen β-galaktosidase plasmid. Kemudian dimasukkan ke dalam E. coli. E. colidibiakkan dalam medium yang mengandung galaktosa sebagai sumber C dan sumber energi dan bukan glukosa. Sebab itu bakteri akan mensintesis β-galaktosidase. Bersamaan dengan ini disintesis pula rantai A dan rantai B insulin, yang dilekatkan oleh sisa metionin. Setelah pelarutan bakteri, maka perlakuan dengan sianogen bromida akan memecah protein pada metionin. Dengan demikian rantai insulin akan terpisah dari β-galaktosidase. Rantai-rantai dimurnikan dan digabungkan, maka terjadilah insulin asli manusia. Saat ini sedang dikembangkan pendekatan sintetik lain, gen untuk molekul pemula insulin atau proinsulin disintesis dan disisipkan ke dalam E. coli. Proinsulin yang dihasilkan dimurnikan. Proinsulin dicerna dengan enzim tripsin dan karboksipeptidase, maka terjadilah insulin manusia .

3. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang pangan Dalam perkembangan tentang bahan makanan saat sekarang ini banyak dipengaruhi oleh bantuan mikroorga nisme yang menguntungkan. Berdasarkan hasil percobaan, berikut ini ditampilkan tabel pemanfaatan mikroorganisme baik fermentasi substrat padat, hasil, dan mikrobanya. Mikroorganisme

sangat

besar

peranannya

dalam

bidang

pangan.

Mikroorganisme dapat mengubah suatu bahan pangan menjadi bahan pangan lain dengan nilai gizi lebih tinggi, rasa lebih enak, lebih mudah dicerna dan dengan

9

penampilan lebih menarik. Selain pengubahan bahan makanan mikroorgaisme itu sendiri dapat digunakan sebagai sumber makanan oleh manusia maupun hewan. Dibalik manfaatnya yang besar, mikroorganisme juga dapat menjadi penyebab utama kerusakan makanan kita. Mikroorganisme ialah penyebab makanan menjadi busuk dan beracun. Pada bab ini hanya dibahas peran positif mikroorganisme dalam bidang pangan khususnya yang berkaitan dengan bioteknologi pangan. Hasil pangan yang diproduksi oleh mikroorganisme sangat luas kisarannya, dari pangan hasil fermentasi secara tradisional yang telah ada sejak zaman dahulu sampai pada produk-produk mutakhir. Pangan hasil fermentasi yang telah ada sejak zaman dahulu ialah roti, keju, yoghurt, anggur, bir, tempe, oncom, kecap dan lain-lain. Produk-produk mutakhir, antara lain mikroprotein dan protein sel tunggal. Peran yang dimainkan oleh mikroorganisme dalam produksi bahan pangan meliputi penggunaan enzim mikroba atau metabolit yang lain, berbagai proses fermentasi pangan dan pembiakan mikroorganisme tertentu dalam skala besar sebagai bahan pangan . Penggunaan bioteknologi, sebagaimana ilmu pengetahuan lainnya kadangkadang bersifat embigu, yakni disatu sisi dapat bermanfaat untuk meningkatkan kesejahteraan hidup manusia, tetapi disisi lain dapat dimanipulasi untuk tujuan destruktif. Teknik rekayasa genetik misalnya, menjanjikan kepada kita antara lain dapat menghilangkan berbagai jenis penyakit keturunan melalui “penggantian” gen. Pada kondisi yang sama pembelokan tehnik ini bisa saja terjadi akibat munculnya godaan, sehingga manusia melalui percobaannya dapat menciptakan manusia super atau bahkan menciptakan monster maupun penjahat demi mencapai tujuannya. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah dampak bioteknologi terhadap kesehatan dan kesejahteraan manusia. Hewan–hewan yang telah mengalami modifikasi secara genetik belum tentu langsung dapat dikonsumsi oleh manusia karena efek samping resiko genetik atau adanya residu antibiotik pada daging yang akan termakan oleh manusia akibat pengobatan jangka panjang, demikian pendapat sebagian orang. Namun, sebagian lainnya mengatakan bahwa dengan bioteknologi, produk makanan menjadi lebih sehat, contohnya daging dapat diproduksi kandungan lemak dan 10

kolesterol yang rendah atau jenis susu yang lebih mudah dicerna. Dampak ilmu pengetahuan terhadap cara berpikir manusia dewasa ini sungguh dahsyat. Rasionalitas ilmu pengetahuan itu tidak hanya mengubah cara pandang tradisional kita, tetapi juga teologi yang terlalu theosentris. Ilmu pengetahuan secara umum membantu manusia untuk memecahkan masalahnya, sehingga falsafah Tuhan Allahnya deisme (pandangan yang menegaskan bahwa hanya Tuhan yang dapat memecahkan problem manusia) berangsur-angsur hilang. Selanjutnya dikatakan bahwa manfaat ilmu pengetahuan dan teknologi akan memperbesar kekuasaan kita atas alam dan masyarakat dan atas diri kita sendiri, sehingga akan muncul lagi bahaya dari teknologi yaitu semakin meningkatnya ilmu pengetahuan, teknologi dan bioteknologi justru akan melayani nafsu terhadap kekuasaan atau keinginan irrasional untuk mendominasi. Untuk mengurangi bahaya yang mungkin timbul akibat teknologi maupun bioteknologi maka manusia sebagai makhluk Tuhan, mengingat dan menerapkan apa yang ditulis Nasution (1999) yaitu setiap kali seorang ilmuwan akan mengadakan penelitian ia harus sadar akan kedudukannya sebagai manusia di bumi ini.

4. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Perternakan dan Perikanan. Penggunaan bioteknologi guna meningkatkan produksi peternakan meliputi: 1) Teknologi produksi, seperti inseminasi buatan, embrio transfer, kriopreservasi embrio, fertilisasi in vitro, sexing sperma maupun embrio, cloning dan spliting. 2) Rekayasa genetika, seperti genome maps, masker asisted selection, transgenik, identifikasi genetik, konservasi molekuler, 3) Peningkatan efisiensi dan kualitas pakan, seperti manipulasi mikroba rumen, dan 4) Bioteknologi yang berkaitan dengan bidang veteriner (Gordon, 1994 ; Niemann dan Kues, 2000). Teknologi reproduksi yang telah banyak dikembangkan adalah,

11

a) Transfer embrio berupa teknik Multiple Ovulation and Embrio Transfer (MOET). Teknik ini telah diaplikasikan secara luas di Eropa, Jepang, Amerika dan Australia dalam dua dasawarsa terakhir untuk menghasilkan anak (embrio) yang banyak dalam satu kali siklus reproduksi. b) Kloning telah dimulai sejak 1980an pada domba. Saat ini pembelahan embrio secara fisik (spliting) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi dan kuda. c) Produksi embrio secara in vitro, teknologi In vitro Maturation (IVM), In Vitro Fertilisation (IVF), In Vitro Culture (IVC), telah berkembang dengan pesat. Kelinci, mencit, manusia, sapi, babi dan domba telah berhasil dilahirkan melalui fertilisasi in vitro (Hafes, 1993).

Di Indonesia, transfer embrio mulai dilakukan pada tahun 1987. Dengan teknik ini seekor sapi betina mampu menghasilkan 20-30 ekor anak sapi (pedet) pertahun. Penelitian terakhir membuktikan bahwa menciptakan jenis ternak unggul sudah bukan masalah lagi. Dengan teknologi transgenik, yakni dengan jalan mengisolasi gen unggul, memanipulasi dan kemudian memindahkan gen tersebut dari satu organisme ke organisme lain, maka ternak unggul yang diinginkan dapat diperoleh. Babi transgenik, di Princeton Amerika Serikat kini sudah berhasil memproduksi hemoglobin manusia sebanyak 10-15% dari total hemoglobin manusia, bahkan laporan terakhir mencatat adanya peningkatan presentasi hemoglobin manusia yang dapat dihasilkan oleh babi transgenik ini. Dalam bidang perikanan, kebutuhan adanya penerapan teknologi sangat dinantikan, mengingat adanya penangkapan ikan yang melebihi potensi lestari (over fishing), banyaknya terumbu karang yang rusak dan dengan adanya peningkatan konsumsi ikan. Menteri Kelautan dan Perikanan, Sarwono mengakui adanya kebutuhan penerapan teknologi, tetapi ia juga mengakui adanya ketakutan pada dampak penerapan teknologi tinggi.

12

Penelitian bioteknologi dalam bidang perikanan, di utamakan pada tiga kelompok, yaitu: akuakultur, pemanfaatan produksi alam dan prosesing bahan makanan yang bernilai ekonomi tinggi. Pengembangan bioteknologi di bidang akuakultur meliputi seleksi, hibridasi, rekayasa kromosom dan pendekatan biologi molekuler seperti transgenik sangat dibutuhkan untuk menyediakan benih dan induk ikan. Pada akuakultur, program peningkatan sistem kekebalan ikan telah dilakukan dengan menggunakan vaksin, imunostimulan, probiotik dan bioremediasi. Vaksin dapat memacu produksi antibiotik spesifik dan hanya efektif untuk mencegah satu patogen tertentu. Imunostimulan merupakan teknik meningkatkan kekebalan yang non spesifik, misalnya lipopolysaccharide dan B-glucan yang telah diterapkan untuk ikan dan udang di Indonesia. Probiotik diaplikasikan pada pakan atau dalam lingkungan perairan budidaya sebagai penyeimbang mikroba dalam pencernaan dan lingkungan perairan. Pada tahun 1980 penelitian transgenik pada ikan telah dimulai dengan mengintroduksi gen tertentu kepada organisme hidup lainnya serta mengamati fungsinya secara in vitro. Dalam teknik ini, gen asing hasil isolasi diinjeksi secara makro ke dalam telur untuk memproduksi galur ikan yang mengandung gen asing tersebut. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan ikan transgenik, yaitu: a) Isolasi gen (clone DNA) yang akan diinjeksi pada telur, b) Identifikasi gen pada anak ikan yang telah mendapatkan injeksi gen asing tadi, dan c) Keragaman dari turunan ikan yang diinjeksi gen asing tersebut.

5. Manfaat Bioteknologi dalam bidang Industri Dalam bidang industri peranan mikroorganisme dapat dijumpai pada teknologi pemisahan logam. Beberapa jenis bakteri ada yang dapat hidup pada logam, misalnya bakteri besi Thiobacillus ferroxidans yang mampu mengoksidasi besi (II) menjadi besi (III), dengan reaksi sebagai berikut. 4Fe2+ + 3+ + 4H + O 4Fe + 2H O 13

Bakteri tersebut mirip dengan Thiobacillus thiooxi dants yang dapat mentoleransi nilai pH hingga 2,5 dengan mendapatkan energi dari senyawasenyawa belerang dan ionion Fe2+ . Habitat bakteri ini di perairan yang asam dari bijih logam, terutama sulfida logam, seperti FeS2. Dengan proses oksidasi oleh bakteri dari senyawa senyawa belerang tereduksi atau belerang unsur menjadi asam sulfat dari Fe3+, maupun oleh oksidasi secara kimia logam berat yang tidak larut menjadi sulfat logam, maka bakteri yang berada dalam bijih besi mampu memisah dari bijih besinya. Bakteri juga dapat melakukan penyediaan asam belerang pada pemisahan bijih logam yang dilakukan oleh dua macam bakteri tersebut di atas. Selain bijih besi yang dipisahkan, juga bisa tembaga (Cu), seng (Zn), kobalt (Co), emas (Au), dan uranium. Contoh bakteri lain yang dapat dimanfaatkan dalam bioteknologi sebagai berikut, a) Gallinella ferruginea, mampu mengoksidasi Fe men jadi Fe 3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada air buangan. b) Leptothrix ochracea, mampu mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada air buangan. c) Leptothrix discopharus , mampu mengoksidasi Mn2+ menjadi Mn4+ . 6. Bioteknologi dalam Menyelesaikan Masalah Sosial Molekul DNA dapat diisolasi dari sel kemudian dideteksi sehingga memberikan gambaran enzim retriksi yang khas pada setiap orang. Dalam kasus pembunuhan, pengadilan bisa melacak pelakunya bila penjahat meninggalkan sampel darah atau jaringan ditempat terjadinya kejahatan. Demikian pula kasus perebutan anak di pengadilan dapat diselesaikan denganadanya hasil tes DNA, karena anak memiliki kesamaan enzim retriksi dengan orang tuanya.

14

ENZIM RETRIKSI Asam nukleat baik DNA maupun RNA mampu dipotong dengan menggunakan suatu enzim yaitu nuklease. Enzim nuklease yang mampu memotong RNA disebut ribonuklease atau Rnase, sementara enzim yang mampu memotong DNA disebut deoksiribonuklease atau Dnase. Beberapa nuklease hanya memotong urutan asam nukleat yang single strand dan apa pula yang mampu memotong asam nukleat yang double strand. Nuklease ada dua macam yakni eksonuklease yang mampu memotong molekul asam nukleat single strand atau beberapa oligonukleotida pendek yang hanya mengenali salah satu ujung asam nukleat, yaitu ujung 5′ atau ujung 3′; sementara endonuklease mampu memotong asam nukleat di dareah tengah daru sekuens asam nukleat yang mampu mengenali daerah spesifik pada urutan asam nukleat (Clark, 2010; Howe, 2007; Murray et al., 2009). Enzim restriksi endonuklease adalah enzim yang berperan untuk memperoleh suatu urutan DNA dengan memotong genom DNA menjadi fragmen-fragmen dengan cara memotong ikatan fosfodiester pada untaian DNA. Enzim restriksi yang diproduksi oleh bakteri dinamakan endonuklease yang secara tipikal mampu mengenali 4 – 8 bp urutan nukleotida yang spesifik. Urutan nukleotida yang spesifik tersebut dinamakan restriction sites yang secara umum merupakan sekuens palindromic (run back) yang pendek dengan pola urutan sekuens yang sama ketika dibaca pada arah 5′ → 3′ (Howe, 2007; Lodish et al., 2003; Ream et al., 2003). Enzim restriksi endonuklease dimanfaatkan untuk proses memotong daerah DNA tertentu. Pada Gambar 1 ditunjukkan enzim restriksi EcoRI yang mampu mengenali enam urutan nukleotida spesifik yang kemudian dipotong menjadi dua. Sementara beberapa contoh enzim restriksi dengan daerah spesifiknya disajikan pada Tabel 1.

15

Gambar 1. Suatu double strand dari DNA yang dipotong oleh enzim restriksi EcoRI (Lodge et al., 2007).

Tabel 1. Beberapa contoh endonuklease dengan daerah spesifiknya (Lehninger et al., 2000).

Enzim restriksi endonuklease dibagi menjadi tiga tipe dengan karakteristik yang berbeda-beda dan disajikan dalam Tabel 2.

16

Tabel 2. Karakteristik dari masing-masing tipe endonuklease (Howe, 2007; Reece, 2004).

Adapun cara kerja enzim endonuklease tersebut berbeda-beda. Enzim endonuklease tipe II telah diketahui strukturalnya yang sisi katalitiknya tersusun atas 5 macam protein sekunder dalam bentuk β-sheet yang diapit oleh 2 protein sekunder dalam bentuk α-heliks (Gambar 2). Enzim restriksi endonuklease tersebut dapat melakukan ‘scanning’ pada untain molekul DNA jika tidak menemukan restriction sites yang spesifik. Peristiwa tersebut dinamakan mekanismesliding. Mekanisme sliding tersebut melibatkan pergerakan di sepanjang lekukan DNA. Namun enzim restriksi endonuklease tersebut akan mengubah konformasinya ketika mengenali daerahrestriction sites yang spesifik. Ketika sudah mengenali daerah spesifik, maka enzim tersebut akan memotong dua ikatan gula deoksiribosa dengan fosfat dari double helix DNA yang berbeda dan menghasilkan gugus 3′ hidroksil (OH) dan gugus 5′ fosfat (PO4-). Selanjutnya DNA tersebut menjadi fragmen-fragmen yang sesuai dengan daerah pemotongannya. Enzim endonuklease tidak selamanya memotong DNA menjadi fragmen yang ujungnya simetris (blunt ends), namun ada juga yang ujungnya asimetris (sticky ends) (Gambar 3). Pola potongan simetris atau

17

tidaknya tergantung kinerja enzim endonuklease seperti yang tertera pada Tabel 1(Allison, 2007; Reece, 2004).

Gambar 2. Struktur enzim restriksi BamHI yang mengikat DNA. Enzim tersebut mengenali double strand dari DNA dengan sekuens spesifik 5′-GGATCC-3′, yang selanjutnya memecah ikatan fosfodiester antara dua residu G. Hasilnya adalah berupa dua fragmen yang ujungnya sticky ends. Pada gambar tersebut warna hijau dan biru menunjukkan subunit protein dimer yang identik (Reece, 2007).

Gambar 3. Contoh pola pemotongan enzim restriksi endonuklease. Enzim tersebut menghidrolisis ikatan fosfodiester yang menghasilkan formasi 5′–PO4–dan 3′–OH yang bagian terminalnya berbentuk asimetris atau sticky ends(BamHI) dan bentuk simetris atau blunt ends (SmaI) (Allison, 2007).

18

Enzim BamHI ini memiliki kofaktor berupa ion Mg2+, sehingga dalam prosedur protokol restriksi suatu sekuens DNA terkadang diberi MgCl. Kation bivalen Mg2+ dari MgCl tersebut berfungsi dalam proses pemotongan plasmid yang dibutuhkan untuk meningkatkan aktivitas enzim restriksi (Ausubel, 2003; Reece, 2004). Adapun kinerja enzim BamHI tersebut mampu memotong ikatan fosfodiester pada urutan DNA pada sisi: 5′ G↓G-A-T-C-C 3′ 3′ C-C-T-A-G↑G 5′

Enzim restriksi tersebut mampu mengenali urutan nukleotida yang sama (G-G), sehingga BamHI disebut juga sebagai isoschizomer. Hasil potongan oleh enzim BamHI berupa formasi 5′–PO4– dan 3′–OH yang bagian terminalnya berbentuk asimetris atau sticky ends.(Ausubel, 2003; Becker et al., 1996).

Enzim BamHI bekerja dengan cara melakukan scanning sekuens non-spesifik di sepanjang DNA dengan cara meluncur (sliding), setelah itu ketika enzim tersebut menemukan sekuens spesifik berupa 5′ G-G-A-T-C-C 3′ maka akan berupa konformasinyan dan sisi katatiliknya bekerja untuk memotong ikatan fosfodiester antara nukleotida G menjadi fragmen yang terpisah (Allison, 2007).

19

DAFTAR PUSTAKA

Aryulina, Diah; Choirul Muslim, Syalfinaf Manaf, Endang Widi Winarni (2007). Biologi 3 SMA dan MA Untuk Kelas XII. Jakarta: Esis/Erlangga .

http://blogpetang.blogspot.com Muhammad Djumhana, 1995. Hukum Dalam Perkembangan Bioteknologi.Penerbit PT Citra Aditya Bakti : Bandung.

20