BAB I

PENDAHULUAN

Bioteknologi merupakan suatu teknologi yang menghasilkan barang dan jasa

dengan memanfaatkan sistem biologi. Dalam era globalisasi ini, bioteknologi terus

mengalami perkembangan. Kemajuan bioteknologi sangat didukung oleh peran ilmu

mikrobiologi, biokimia, biologi molekuler dan genetik. Pencapaian tersebut dapat

diterapkan melalui penelitian dengan menggunakan metode bioteknologi yang

mutakhir. Metode bioteknologi dapat berupa kultur jaringan, rekayasa genetik,

hibridoma, kloning dan Polymerase Chains Reaction (PCR) (Nurcahyo, 2011).

Bioteknologi dulunya dianggap sebagai industri yang hanya berbasis pada

peran agen-agen mikroba. Dalam bioteknologi tradisional, prosesnya memanfaatkan

mikroba, biokimia dan proses genetik alami. Contohnya pada pembuatan keju,

minuman anggur, tempe dan tape. Ciri-ciri bioteknologi konvensional kurang steril,

jumlah sedikit (terbatas), kualitas belum terjamin, memakai makhluk hidup secara

langsung, dan tanpa didasari prinsip ilmiah (Nurcahyo, 2011).

Namun dalam perkembangannya diketahui bahwa dalam proses bioteknologi

modern (bioteknologi molekuler) harus mengandung tiga hal pokok yaitu gen

biologis (mikroba, enzim, sel tanaman, sel hewan), pendayagunaan secara teknologis

dan industrial, serta produk dan jasa yang diperoleh (Nurcahyo, 2011). Bioteknologi

modern memanfaatkan agen hayati atau komponennya yang telah mengalami

rekayasa genetik melalui teknologi Asam Deoksiribonukleat (DNA) rekombinan.

Tujuannya untuk menghasilkan produk yang berguna. Saat ini peneliti memindahkan

gen tertentu dari organisme yang satu ke organisme lainnya yang sangat berbeda.

Contohnya adalah bayi tabung, pembuatan insulin dan hormon pertumbuhan,

tanaman kapas tahan hama hasil rekayasa genetik, kloning Domba Dolly dan lainnya

(Sudjadi, 2008).

1

Indonesia dilaporkan sebagai negara dengan manifestasi penyakit hewan yang

menurunkan produksi ternak yang cukup besar. Hal ini disebabkan oleh metode

diagnosis dan penanggulangan penyakit masih dilakukan secara konvensional. Selain

itu, Indonesia juga terlibat dalam berbagai masalah seperti kesehatan, pertanian dan

industri pangan. Sehingga penerapan bioteknologi terkait sangat diperlukan (Wasito,

1997).

Adanya kemajuan metode bioteknologi mampu mengatasi masalah yang

terlibat di Indonesia. Metode tersebut mampu menghasilkan produk penemuan baru,

memberikan jasa pelayanan seperti diagnosis suatu penyakit, pencegahan dan

pengobatan. Metode bioteknologi modern dianggap sebagai cara yang paling efektif

untuk kontrol, pengendalian dan pencegahan penyakit infeksi yang merugikan

kesehatan hewan dan/atau manusia. Semuanya bertujuan untuk meningkatkan

kesejahteraaan hidup manusia (Nurcahyo, 2011).

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Bioteknologi

Istilah bioteknologi pertama kali diperkenalkan oleh Karl Ereky, seorang

insinyur Hongaria pada tahun 1917. Bioteknologi berasal dari kata “Bio” artinya agen

hayati (living things) yang meliputi; organisme (bakteri, jamur (ragi), kapang),

jaringan/sel (kultur sel tumbuhan atau hewan), dan/atau komponen sub-selulernya

(enzim). “Tekno” memiliki arti teknik atau rekayasa (engineering) yaitu segala

sesuatu yang berkaitan dengan rancang-bangun, misalnya untuk rancang bangun

suatu bioreaktor. Cakupan teknik disini sangat luas antara lain; teknik industri dan

kimia. Dan “Logi” yang artinya ilmu pengetahuan alam (sains) yang mencakup;

biologi, kimia, fisika, matematika dan sebagainya (Nurcahyo, 2011).

Kemajuan dalam bioteknologi adalah penerapan rekayasa genetik dengan

menyisipkan gen-gen tertentu yang dikehendaki ke dalam sel yang telah dikultur.

Dalam perkembangannya, bioteknologi telah mencapai tingkat rekayasa yang lebih

terarah, sehingga hasilnya dapat dikendalikan. Dengan teknik yang dikenal sebagai

teknik DNA rekombinan, atau secara popular dikenal sebagai rekayasa genetik.

Dalam perkembangan bioteknologi, bioteknologi dibagi menjadi bioteknologi

konvensional dan modern. Bioteknologi modern tidak terlepas dengan aplikasi

metode-metode mutakhir bioteknologi (current methods of biotecnology) seperti

kultur jaringan, teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technology),

hibridoma, kloning, PCR, dan hibridisasi DNA. Produk-produk yang dihasilkan dari

pemanfaatan aplikasi bioteknologi dapat diaplikasikan pada bidang pertanian, bidang

peternakan, bidang perikanan, bidang lingkungan, bidang kesehatan dan pengobatan

serta bidang kesehatan sel embrional (germ line gene therapy) (Nurcahyo, 2011).

3

Salah satu metode penting yang memberi kontribusi pada pengembangan

bioteknologi modern adalah rekayasa genetik yang melibatkan rekayasa biologi

(teknobiologi). Rekayasa genetik telah merambah pada semua organisme seperti

bakteri, tumbuhan, maupun hewan. Organisme yang telah disisipi gen dari organisme

lain disebut transgenik. Organisme transgenik pada hakekatnya digunakan untuk

memproduksi sesuatu zat yang bermanfaat bagi kepentingan manusia (Nurcahyo,

2011).

2.2 Rekayasa Genetik

Bagian dari perkembangan bioteknologi adalah rekayasa genetik. Rekayasa

genetik bermanfaat dalam bidang lingkungan, kesehatan dan farmasi maupun

pertanian. Indonesia sudah mulai memperhatikan perkembangan rekayasa genetik

pada awal tahun 1980, bahkan pada tahun 1985 prioritas risetnya adalah bioteknologi

dimana perkembangan selanjutnya adalah transgenik (Sripratiwi, 2005).

Rekayasa genetik atau teknologi DNA rekombinan adalah suatu metode

merekayasa genetik untuk menghasilkan sifat baru dengan cara merekombinasikan

gen tertentu dengan DNA genom. Rekayasa genetika melibatkan upaya perbanyakan

gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya sehingga sering pula

dikatakan sebagai kloning gen. Banyak definisi telah diberikan untuk

mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satu di antaranya

menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah pembentukan kombinasi

materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu

vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di

dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang (Rifa’i, 2010).

Pengetahuan tentang struktur dan fungsi DNA secara

mendalam telah diterapkan melalui rekayasa genetik. Rekayasa

genetik menggunakan metode yang memanipulasi gen dan

kemudian memindahkan gen tersebut dari suatu organisme ke

4

organisme lain dalam suatu spesies atau berbeda spesies. Biasanya

dipilih organisme yang mudah ditangani (handling) dan memiliki

sifat pertumbuhan cepat dalam waktu singkat, sebagai contoh

bakteri Escherichia coli (E. coli). Bakteri E. coli memiliki DNA yang

berada di luar kromosom yang disebut plasmid, sehingga mudah

dimanipulasi (Nurcahyo, 2011).

2.3 Metode Rekayasa Genetik

Beberapa metode yang sering digunakan dalam teknik rekayasa genetik

meliputi pengunaan vektor, kloning, PCR, screening, serta analisis rekombinan

(Rachma, 2008). Vektor adalah pembawa gen ke hospes, biasanya digunakan plasmid

bakteri, atau virus. Plasmid merupakan molekul DNA di luar kromosom

(extrachromosomal), berbentuk sirkuler, kecil, yang dapat masuk ke bakteri lain dan

bereplikasi secara otonom diluar genom hospes. PCR adalah suatu cara untuk

membuat banyak copy dari segmen DNA spesifik. Polymerase Chains Reaction jauh

lebih cepat daripada menggunakan plasmid (Nurcahyo, 2011).

Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu produk yang diinginkan

melalui teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu. Tahapan-

tahapan tersebut adalah isolasi DNA genomik atau kromosom yang akan diklon,

pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran,

isolasi DNA vektor, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan

molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan molekul DNA

rekombinan, reisolasi molekul DNA rekombinan dari sel inang, dan analisis DNA

rekombinan (Rifa’i, 2010).

Teknologi DNA Rekombinan bekerja berdasarkan mekanisme yang ada pada

bakteri. Perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat melalui tiga cara, yaitu konjugasi,

transformasi, dan transduksi. DNA yang masuk ke dalam sel bakteri dapat

berintegrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk DNA

5

rekombinan atau kromosom rekombinan. Ataupun tidak dapat berintegrasi dengan

DNA. Adapun perangkat yang digunakan dalam teknik DNA rekombinan diantaranya

enzim restriksi untuk memotong DNA, enzim ligase untuk menyambung DNA dan

vektor untuk menyambung dan mengklonkan gen di dalam sel hidup, transposon

sebagai alat untuk melakukan mutagenesis dan untuk menyisipkan penanda, pustaka

genom untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan, enzim

transkripsi balik untuk membuat DNA berdasarkan RNA, pelacak DNA atau RNA

untuk mendeteksi gen atau fragmen DNA yang diinginkan atau untuk mendeteksi

klon yang benar. Vektor yang sering digunakan diantaranya plasmid, kosmid dan

bakteriofag (Rifa’i, 2010).

2.4 Pemanfaatan Rekayasa Genetik

Teknologi DNA rekombinan mempunyai dua segi manfaat. Pertama, dengan

mengisolasi dan mempelajari masing-masing gen akan diperoleh pengetahuan tentang

fungsi dan mekanisme kontrolnya. Kedua, teknologi ini memungkinkan diperolehnya

produk gen tertentu dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih besar daripada

produksi secara konvensional (Rifa’i, 2010).

Berikut adalah pemanfaatan rekayasa genetik di beberapa bidang:

1. Pemanfaatan rekayasa genetik di bidang kesehatan adalah (Nurcahyo, 2011):

a. Insulin manusia telah diproduksi secara massal menggunakan bakteri

E.coli dan telah diperdagangkan untuk mengobati penyakit diabetes

mellitus.

b. Vaksin hepatitis B digunakan untuk mencegah infeksi virus hepatitis.

Vaksin hepatitis B telah diproduksi secara komersial menggunakan

S.cereviciae dalam skala industri.

c. Hormon pertumbuhan manusia diproduksi menggunakan E.coli dan

digunakan untuk mengobati kelainan pertumbuhan.

6

d. Terapi gen dilakukan dengan menggantikan gen yang mengalami

kerusakan dengan gen yang normal, digunakan untuk mengobati

penyakit-penyakit keturunan (genetic disorders) dan penyakit lain yang

disebabkan oleh kerusakan gen seperti kanker.

2. Pemanfaatan rekayasa genetik di bidang peternakan adalah:

a. Sapi transgenik penghasil protein susu

Pada hewan uji berupa ternak besar jarang sekali dilakukan percobaan

transgenik karena kendala masa regenerasi yang membutuhkan waktu sekitar

2 tahun. Namun para peneliti akhirnya bisa menyisipi gen penghasil α-

lactalbumin yang berasal dari manusia. Dari hasil uji produksi susu sebesar 91

ml, ditemukan sekresi α–lactalbumin. Metode yang digunakan adalah

melakukan fertilisasi secara in vitro yang selanjutnya akan dihasilkan zigot.

Tahap berikutnya zigot akan diinjeksi dengan DNA yang mengandung gen α–

lactalbumin. Proses injeksi dengan menggunakan teknik microinjection.

Selanjutnya zigot dikultur selama 6 atau 7 hari dengan menggunakan media

sintetik yang menyerupai cairan oviduk. Setelah itu akan tumbuh menjadi

embrio dan ditransfer ke rahim sapi untuk proses kehamilan (Rachma, 2008).

b. Kelinci penghasil Bispesifik T-Cell Antibody

Kanker merupakan salah satu penyakit pada yang mematikan. Penyakit

ini dapat diatasi dengan meningkatkan antibodi sel T. Dengan menggunakan

rekayasa genetika, kelinci dapat dipakai sebagai hewan uji untuk

menghasilkan dua macam antibodi spesifik yang mampu membunuh sel

kanker. Dengan ditemukannya antibodi bispesifik ini dapat diharapkan untuk

mendapatkan cukup banyak pengetahuan tentang antibodi bispesifik bagi

aplikasi medis (Rachma, 2008).

c. Ayam penghasil Tetrasiklin

Tetrasiklin merupakan antibiotik yang diperlukan dalam dunia medis

untuk mengobati pasien. Selama ini tetrasiklin dihasilkan dari

mikroorganisme. Melalui pemanfaatan rekayasa genetik ini, diharapkan ayam

7

transgenik mampu menghasilkan tetrasiklin dalam jumlah yang lebih banyak

serta lebih hemat dalam proses pembuatannya (Rachma, 2008).

d. Sapi penghasil Omega 3

Omega 3 merupakan salah satu zat yang sangat penting bagi manusia.

Melalui pendekatan secara ekonomi dapat dihasilkan omega 3 dengan cara

merekayasa sapi menjadi hewan transgenik penghasil omega 3 (Rachma,

2008).

e. Sapi perah dan babi dengan produksi meningkat

Penggunaan hormon BST yang berasal hasil rekayasa genetik dapat

meningkatkan produksi susu sapi hingga 40 persen dari produksi normal.

Demikian pula Porcine Somatotropin yang dapat meningkatkan produksi

daging babi 25 persen dari pertambahan berat badan normal. Di Meksiko,

penggunaan hormon BST pada sapi bisa meningkatkan produksi susu 25

persen (Rachma, 2008).

f. Susu sapi rendah laktosa

Di Inggris, sekira lima persen penduduk mengalami intoleransi laktosa,

sedangkan di beberapa bagian Afrika dan Asia mencapai hingga 90 persen

dari populasi yang tidak memiliki kemampuan untuk mencerna susu. Oleh

karena itu ilmuwan asal China mencoba membuat susu sapi yang lebih sehat

namun relatif rendah kadar laktosanya bahkan ada yang tidak memiliki laktosa

sama sekali dengan cara melakukan modifikasi pada genetik sapi perah

(Rachma, 2008)..

3. Pemanfaatan rekayasa genetik di bidang pertanian adalah (Nurcahyo, 2011):

a. Mikroba pendegradasi limbah

b. Meningkatkan produksi pangan misalnya dengan menciptakan kultivar

unggul seperti tanaman padi tahan wereng, kapas tahan hama sehingga

dapat meningkatkan hasil panen.

8

c. Kualitas makanan dan gizi yang lebih baik, dan perbaikan defisiensi

mikronutrien.

d. Pengolahan makanan seperti tempe, tape, kecap. Pengolahan minuman

seperti anggur, bir, yoghurt.

2.5 Dampak Rekayasa Genetik

Produksi ternak bisa meningkat pesat melalui rekayasa genetik. Namun,

rekayasa genetik juga diketahui membuat ternak menderita. Contohnya, suntikan

hormon Bovine Somatotrophin (BST) pada sapi dapat meningkatkan produksi susu

hingga 15 persen. Seiring hal tersebut ternyata tingkat penyakit pada sapi pun

meningkat sehingga umur sapi menurun. Contoh lain adalah hasil rekayasa genetika

pada domba Dolly. Domba Dolly adalah domba yang dihasilkan dari hasil

transplantasi gen. Namun setelah enam tahun diketahui bahwa pada domba Dolly

mengalami penyakit artrithis yang merupakan suatu penyakit yang muncul dari

penggunaan rekayasa genetika (Rachma, 2008).

Beberapa dampak positif dari rekayasa genetik antara lain menciptakan bibit

unggul, meningkatkan gizi masyarakat, melestarikan plasma nutfah, meningkatkan

kualitas dan kuantitas produksi sesuai dengan keinginan manusia. Namun masih lebih

banyak ditemukan dampak negatif dari produk rekayasa genetik, misalnya (Rachma,

2008):

1. Mengganggu proses seleksi alam

2. Tanaman rekayasa genetik merusak hidupan liar

3. Kedelai rekayasa genetik menyebabkan tikus betina melahirkan bayi kerdil

dan tidak normal dengan lebih dari setengahnya meninggal dalam tiga minggu

4. Sejumlah sapi mati setelah makan jagung rekayasa genetik.

9

BAB III

PENUTUP

Indonesia merupakan salah satu negara yang banyak terlibat dalam berbagai

masalah seperti kesehatan, pertanian, peternakan dan industri pangan. Sehingga

penerapan bioteknologi sangat diperlukan. Salah satu metode penting yang memberi

kontribusi pada pengembangan bioteknologi modern adalah rekayasa genetik.

Rekayasa genetik adalah suatu metode merekayasa genetik untuk menghasilkan sifat

baru dengan cara merekombinasikan gen tertentu dengan DNA genom. Teknologi

DNA rekombinan mempunyai banyak manfaat. Pemanfaatan rekayasa genetik dapat

diaplikasikan dalam beberapa bidang yang semuanya bertujuan untuk meningkatkan

kesejahteraaan hidup makhluk hidup.

10

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

Nurcahyo H. 2011. Diktat Bioteknologi. Jurusan Pendidikan Biologi Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta.

Rachma S. 2008. Genetika Ternak.

Rifa’i M. 2010. Genetika Rekombinasi dan Populasi. Buku Ajar Genetika. Jurusan

Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas

Brawijaya. Malang.

Sripratiwi. 2005. Kebijakan Transgenik di Beberapa Negara. Jurnal Ilmu

Kefarmasian Indonesia.. Volume 3 No. 1. Hal 21-28.

Sudjadi. 2008. Bioteknologi Kesehatan. Penerbit Kanisius. Yogyakarta.

Wasito. 1997. Bioteknologi Kesehatan Hewan di Indonesia: Wawasan dan Masa

Depan. Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

11