PENDAHULUAN

Apakah bioteknologi itu? Secra umum dapat dikatakan bahwa bioteknologi adalah pemanfaaatan prinsip – prinsip ilmiah dalam menggunakan organisme untuk menghasilkan produk dan jasa guna memenuhi kebutuhan manusia. Produk itu misalnya energi, bahan makanan, minuman, obat – obatan, sedangkan jasa misalnya membersihkan lingkungan, memisahkan logam dari bijih, dan lain – lain.

Bioteknologi sebenarnya merupakan gabungan dari beberapa ilmu antara lain bio kimia, mikrobiologi, biologi molekuler, genetika dan fisika. Adapun makhluk hidup yang digunakan dalam bioteknologi meliputi hewan, tumbuhan, mikroorganisme, dan juga menusia. Bioteknologi dengan memanfaatkan manusia misalnya bayi tabung.

Pernahkah kalian memikirkan bagaimana proses pembuatan tempe, patai, oncom, brem bali, kecap, roti, bir, tuak? Semua makanan dan minuman tersebut merupakan produk bioteknologi, yang memanfaatkan jamur dalam proses pembuatannya. Tempe dan tapai merupakan salah satu bioteknologi yang dilakukan secara tradisional/konvensional. Bioteknologi tradisional / konvensional biasanya dilakukan hanya berdasarkan pengalaman yang diwariskan secra turun – temurun, tanpa memahami organisme apa yang berproses, dan bagaimana reaksinya. Sebaliknya, dalam bioteknologi modern, para pakar melakukan penelitian tehadap proses yang terjadi di dalam tubuh makhlk hidup yang dimanfaatkan, bagaimana reaksinya, faktor apa saja yang mempengaruhi, sehingga dapat diperoleh produk dan jasa dalam jumlah yang besar.

Negara kita merupakan negara yang memiliki keanekaragaman orgaisme yang tinggi. Organisme tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan hidup manusia misalnya sebagai bahan makanan pokok, penyediaan protein, pakaian, perumahan, energi, obat-obatan, buah-buahan, sayur mayur, dan masih banyak lagi. Maka seharusnya kita unggul dalam bidang bioteknologi. Misalnya dalam menemukan jenis-jenis unggul dan perbanyakan organisme yang memiliki kualitas unggul. Ini merupakan tantangan bagi generasi muda untuk menemukan dan mengembangkan bioteknologi untuk kesejahteraan bangsa dan negara.

PENGGUNAAN MIKROORGANISME DALAM BIOTEKNOLOGI

A. Penghasil Bahan Makanan

Beberapa jenis jamur dapat digunakan untuk menghasilkan zat pewarna makanan. Jamur Neuspora sitophila (jamur pada oncom)misalnya, dapat menghasilkan zat warna merah atau oranye. Zat warna ini merupakan zat peawrna alami. Pewarna alami untuk makanan lebih aman dibandingkan dengan pewarna buatan, karena tidak mengandung bahan sintesis.

Pada pembuatan roti, khamir / ragi saccharomyces ditambahkan ke dalam adonan tepung gandum sehingga terkadi proses fermentasi (tidak membutuhkan oksigen bebas). Persamaan reaksi fermentasi adalah sebagai berikut:

C6H12O6 + ragi = 2CO2 + 2H5OH + energi

Karbohidrat (karbon dioksida) etanol (alkohol)

Gelembung-gelembung gas CO2 yang terbentuk berguna untuk mengembangkan adonan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap.

Proses pembuatan tuak dan bir juga demikian.bahan baku tuak dapat berupa ketan, sedangkan bahan baku pembuatan bir berupa biji padi-padian yang dikecambahkan dahulu kemudian dikeringkan. Kecambah yang kering ini kemudian dibuat tepung dan akhirnya diberi ragi sehingga terjadi proses fermentasi.

Asam cuka dapat diproduksi melalui pertolongan bakteri asam cuka (acerobacter). Bahannya berupa gula, yang diubah menjadi asam cuka. Air nira (mengandung gula) juga dapat berubah menjadi asam cuka setelah disimpan beberapa lama, kareni aktivitaf bakteri asam cuka.

B. Penghasil Protein Sel Tunggal (PST)


PST merupakan protein yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan berada di dalam sel mikroorganisme tersebut. Protein ini beratnya mencapai 80% dari berat total sel. Mikroorganisme tersebut meliputi ganggang dan bacteri. Mikroorganisme memilki kemampuan reprodksi sangat cepat, sehingga dapat dihasilkan protein dalam jumlah banyak dalam waktu yang singkat. Contoh dai mikroorganisme penghasil Protein Sel Tunggal adalah:

1) Bakteri Methylophyllusmethylotropus. Protein dari bakteri ini memiliki kandungan asam nukleat (asam inti) yang tinggi dan sulit dicerna oleh manusia sehingga diolah menjadi makanan ternak
2) Ganggang Hijau Chlorella. Ganggang hijau yang hidup di air tawar ini menghasilkan protein yang dimanfaatkan untuk obat atau makanan tambahan (suplemen) Selain Chlorella, ganggang spirulina juga diketahui merupakan sumber protein sel tunggal. Spirulina memiliki kandungan asam nukleat rendah.

C. Penghasil Energi

Beberapa mikroorganisme melakukan proses fermentasi dan menghasilkan zat organik misalnya senyawa etanol (alkohol). Pembuatan alkohol memerlukan bahan baku berupa karbohidrat, misalnya gula tebu, singkong atau zat tepung lainnya. Bahan baku etrsebut kemudian diberi mikroorganisme berupa sel ragi (saccharomyces). Reaksi peragian tersebut berlangsung seperti halnya pada proses pembuatan roti. Sel-sel ragimerubah karbohidrat menjadi alkohol. Reaksi tersebut juga menghasilkan karbon dioksida.

Etanol merupakan bahan baku utama dari gasohol. Gasohol adalah bahan bakar campuran bensin dengan etanolkering/absolut. Gasohol telah mulai digunakan untuk mengurangi pemakaian bahan bakar fosil.

Sumber energi alternatif lain adalah biogas. Biogas merupakan gas metana hasil penguraian sampah organik secara anaerob oleh mikroorganisme.sampah organik dimasukkan dalam suatu tangki. Bakteri anaerob akan hidup di dalamnya dan mencerna sampah menghasilkan metana yang kemudian disalurkan ke rumah – rumah untuk memasak seperti halnya elpiji

Keuntungan penggunaan biogas antara lain biaya pengolahan mesin yang murah dibandingkan dengan bahan bakar minyak. Sisa pemrosesan dapat digunakan sebagai pupuk, bebas asap, dan bahan bakunya slalu melimpah.

D. Penghasil Antibiotik

Antibiotik Penisilin dihasilkan oleh jamur Pennicilium yang ditemukan secra tidak sengaja oleh Alexander Flemming pada 1929. Ia mengamati bakteri yang dipeliharanya tidak dapat hidup dalam tabung yang terkontaminasi jamur Penicillium. Flemming menduga jamur tersebut menghasilkan zat antibiotik sehingga mikroorganisme lain tidak dapat hidup di sekelilingnya. Setelah diteliti ternyata memang jamur ini menghasilkan zat anti hidup yang kemudian diberi nama Penicilin. Penisilin digunakan untk mengobati berbagai infeksi oleh bakteri.

Namun kemudian bakteri kemudian menjadi kebal terhadap Penisilin sehingga penderita tidak dapat disembuhkan. Keadaan ini memicu para ahli untuk mencari mikroorganisme lain yang mampu membunuh bakteri yang kebal terhadap Penisilin. Hasilnya ditemukan jamur Cephalosporium yang menghasilkan antibiotik sefalosporin untuk obat radang paru-paru dan jamur Streptomyces yang menghasilkan antibiotik streptomisin untuk obat TBC.

E. Pencerna Limbah

Limbah yang dihasilkan oleh rumah tangga dan pabrik dapat mencemari lingkungan. Sebelum dibuang ke lingkungan seharusnya limbah diolah terlebih dahulu di unit pengolahan limbah. Proses pengolahan limbah tersebut dibantu oleh bakteri. Bakteri akan mencerna limbah, sehingga hancuran limbah dapat dipisahkan antara endapan dan pelarutnya. Endapan dapat diolah menjadi pupuk sedangkan airnya dapat dibuang ke lingkungan. Demngan demikian air yang dibuang ke lingkungan sudah tidak mengandung bahan-bahan pencemar yang meracuni lingkungan.

Macam bakteri pencerna limbah tergantung pada jenis limbahnya. Limbah yang mengandung senyawa organik dapat dicerna oleh baktri metanogen (penghasil biogas). Limbah yang mengandung logam berat dapat dicerna oleh bakteri kemolitotrof )loham berat yang diendapkan).

F. Pemilih Logam dan Bijihnya

Pemanfaatan mikroorganisme untuk memisahkan logam dengan bijih logam diterapkan di tambang logam. Ada beberapa bakteri kemosintesis yang hidup dari zat anorganik seperti tembaga, besi dan belerang. Bekteri kemosintesis adalah bakteri yang dapat membuat senyawa organik dari senyawa anorganik dengan memanfaatkan energi dari senyawaanorganik tersebut. Contoh bakteri kemosintesis diantaranya adalah: Thiobacillus ferroxidan untuk memisahkan tembaga dari bijihnya.

G. Penghasil Asam Amino

Asam amino adalh senyawa penyusun protein. Gabungan beberapa senyawa asam amino akan membentuk molekul protein. Asam amino tersebut ada yang bersifat esensisl bagi kita. Artinya tubuh kita tidak dapat memproduksi asam amino tersebut. Asam amino yang esensial bagi tubuh kita ada sebanyak 20 macam. Asam amino esensial dapat kita peroleh dari makann atau suplemen. Contoh bakteri yang dapat menyusun asam amino esensial: Corinebacterium glutamicum, yang mampu menghasilkan asam glutamat.

H. Meningkatkan Produksi Pertanian

Kalian semua telah mengetahui bakteri rhizobium yang hidup bersimbiosis mutualisme dengan tanaman polong bukan? Di akar tanaman polong terbentuk bintil-bintil akar karena terdapat bakteri Rhizobium di dalamnya. Bakteri ini mampu menambat nitrogen dari udara. Sehingga tanaman polong (kacang) memperoleh “pupuk gratis” dari bakteri tersebut. Tanaman memerlukan nitrogen untuk membentuk protein dan untuk pertumbuhan tanaman.

Saat ini telah ditemukan dan dikembangkan strain (galur) bekteri yang mampu menambat nitrogen secara efektif. Strain bakteri tersebut diberi nama legin yang dapat disimpan dan dibiakkan di dalam medium untuk dijual. Legin disebarkan di sawah agar tanaman kedelai atau kacang dapat bersimbiosis mutualisme dengan bakteri tersebut.

Bagaimana dengan selain tanaman polong seperti padi atau jagung? Secara alami memang tidak ada simbiosis mutualisme antara keduanya. Namun saat ini para pakar sedang melakukan penelitian untuk memasukkan gen penambat nitrogen dari rhizobium ke dalam tanaman budidaya. Jika usaha ini berhasil, maka pemakaian pupuk yang mencemari lingkungan dapat dihindarkan.

Hama dan penyakit sering meneyrang tanaman. Penyemprotan dengan menggunakan bahan kimia dapat mencemari lingkungan. Di alam terdapat berbagai organisme yang dapat menginfeksi hama. Bekteri bacillus thuringiensis misalnya, dapat menyerang dan mematikan ulat yang menjadi hama tanaman. Maka bakteri tersebut dikembangbiakkan, kemudian disemprotkan ke lahan pertanian agar dapat mematikan ulat hama tanaman. Pemberantasan hama tanaman dengan memanfaatkan jasa makhluk hidup dikenal dengan pengendalian secara biologi atau pengendalian hayati.