Prinsip Dasar dan Jenis-Jenis Bioteknologi serta Sifat Dasar Mikroorganisme

Prinsip Dasar dan Jenis-Jenis Bioteknologi serta Sifat Dasar Mikroorganisme – Bioteknologi dalam praktiknya dapat menghasilkan zat baru berupa makanan ataupun hasil lainnya. Pada penerapan dengan teknik bioteknologi sebagian menggunakan mikroorganisme dalam menunjang produksinya. Di samping itu juga bioteknologi memiliki berbagai macam jenis.

A.  Prinsip Dasar Bioteknologi

Menurut Yuwono (2006: 1), bioteknologi memiliki pengertian penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa. Dengan melihat pengertian tersebut, semua produk atau jasa yang berasal dari jasad hidup atau komponennya dan yang dihasilkan dari penerapan teknik biologi, biokimia, dan rekayasa adalah produk atau jasa bioteknologi. Jika ditinjau kembali melihat pengertian bioteknologi, beberapa produk jasad hidup yang telah dikembangkan ratusan tahun yang lalu, seperti yogurt, kefir, dan tempe, merupakan produk bioteknologi. Beberapa jenis minuman tradisional, seperti tuak dan arak, juga dibuat dibuat dengan menggunakan bioteknologi sederhana. Nenek moyang kita menemukan teknologi ini secara tidak sengaja. Kemudian, teknik ini diturunkan dari generasi ke generasi.

Dalam batasan pengertian bioteknologi, ada beberapa ciri dari suatu proses bioteknologi. Ciri-ciri tersebut sebagai berikut:

1. Adanya agen biologi yang dipergunakan. Agen biologi yang dipergunakan ini tidak hanya dalam bentuk fisik yang dipanen, namun juga termasuk di dalamnya adalah hasil metabolit sekunder atau enzim yang dihasilkan.

2. Penggunaan agen biologi dilakukan dengan suatu cara atau metode tertentu.

3. Adanya produk turunan atau jasa yang dipakai dari proses penggunaan agen biologi tersebut.

Penerapan dari ciri-ciri bioteknologi tersebut adalah dalam proses pembuatan tape yang menggunakan ragi, atau pembuatan tempe dengan bantuan Rhizopus sp. Proses ini dilakukan dengan tahapan tertentu dan memanfaatkan enzim yang dihasilkan oleh agen biologi. Dalam pembuatan tape, ragi (Saccharomyces cereviceae) mengeluarkan enzim yang dapat memecah karbohidrat pada beras ketan atau singkong menjadi gula yang lebih sederhana. Adapun pada pembuatan tempe, Rhizopus sp. mengeluarkan enzim proteinase yang memecah protein kedelai menjadi protein yang lebih sederhana.

Berbagai kemajuan yang dicapai di bidang ilmu biologi dan ilmu rekayasa lainnya turut mendorong kemajuan pemanfaatan agen biologi secara lebih maju lagi. Selain itu, kondisi kehidupan saat ini juga menuntut adanya perbaikan terhadap kualitas kehidupan dan kualitas lingkungan sebagai pendukung. Oleh karenanya, diperlukan teknologi alternatif yang terus dikembangkan.

Beberapa faktor yang menyebabkan teknologi alternatif perlu terus dikembangkan adalah:

1. kelaparan yang terjadi akibat tidak seimbangnya populasi manusia dengan tumbuhan pangan yang diproduksi

2. semakin tereksplorasi kehidupan di dalam laut yang menciptakan banyak sekali potensi untuk dikembangkan dalam berbagai bidang seperti pangan, kesehatan, dan pengembangan di bidang lainnya

3. semakin berkurangnya sumber daya bahan bakar fosil dan meningkatnya polusi akibat dari penggunaan bahan bakar fosil ini

4. peningkatan pencemaran lingkungan yang memerlukan penanggulangan dengan cara yang lebih alami

5. penemuan prinsip-prinsip rekayasa genetika dalam penciptaan varietas spesies baru dan terapi penyakit

6. penemuan di bidang kesehatan mulai dari pembentukan antibodi, terapi kanker atau tumor, produksi hormon, identifikasi tumbuhan obat yang bermanfaat, serta penemuan lain di bidang farmasi.

Berdasarkan beberapa faktor penyebab di atas maka ada beberapa hal yang menjadi prioritas utama pengembangan bioteknologi, yakni di bidang pangan, lingkungan, kesehatan, dan sumber energi. Bioteknologi selalu berkaitan dengan reaksi-reaksi biologis yang dilakukan oleh jasad hidup. Jasad hidup yang sering dimanfaatkan dalam biteknologi adalah mikroorganisme. Jasad hidup yang dimanfaatkan bisa dalam bentuk individu atau komponen-komponen tubuhnya, seperti organel, sel, jaringan, bahkan bisa dalam bentuk molekul-molekul tertentu (misalnya, protein, enzim, DNA, atau RNA).

B. Jenis-Jenis Bioteknologi

Secara umum, bioteknologi dikelompokkan menjadi dua jenis, yakni bioteknologi konvensional (sederhana) dan bioteknologi modern. Bioteknologi konvensional menggunakan penerapan-penerapan biologi, biokimia, atau rekayasa masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi jenis ini belum menggunakan teknik rekayasa molekuler dengan tingkatan yang rumit dan terarah. Kalaupun menggunakan rekayasa molekuler, rekayasa tersebut belum sepenuhnya dapat dikendalikan. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup sebagaimana ''apa adanya''.

Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan saat ini adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan. Perkembangan bioteknologi modern tidak terlepas dari terkuaknya misteri struktur DNA.

C. Sifat Dasar Mikroorganisme

Sebelum ilmuwan dapat menggunakan mikroorganisme untuk keperluan fermentasi atau proses bioteknologi lainnya, mereka harus dapat menumbuhkan kultur murni yang tidak terkontaminasi oleh mikroorganisme jenis lain. Kultur tersebut hanya mengandung mikroorganisme yang diperlukan.

Mikroorganisme merupakan agen yang digunakan secara luas dalam proses bioteknologi. Pada dasarnya, mikroorganisme tidak menyediakan suatu produk untuk kita, tetapi mikroorganisme melakukan proses-proses dasar metabolisme untuk dirinya sendiri dalam berkembang biak. Pada proses pembuatan yoghurt, susu merupakan media yang kaya akan protein dan sangat digemari oleh bakteri ataupun jamur. Bakteri Lactobacillus bulgaricus yang ditambahkan ke dalam susu akan memfermentasi susu tersebut dan menghasilkan produk olahan yang kita sebut dengan yoghurt. Protein dalam susu seperti kasein diubah menjadi asam laktat oleh bakteri sehingga rasa yoghurt menjadi asam. Semakin banyak asam laktat yang diproduksi,  semakin banyak juga jumlah bakteri Lactobacillus bulgaricus yang ada.

Selain produksi enzim, yang merupakan dasar dari pembuatan produk berbasiskan bioteknologi konvensional, mikroorganisme juga dimanfaatkan karena pertumbuhannya yang sangat cepat. Pembelahan sel mikroorganisme terjadi dalam waktu singkat dan cepat sehingga dalam waktu 24 jam dapat diperoleh keturunan berjumlah banyak. Dalam waktu singkat dengan jumlah yang banyak, maka efisiensi penggunaan waktu oleh mikroorganisme menjadi sangat tinggi. Pengetahuan dasar mengenai mikroorganisme (dibahas dalam cabang ilmu biologi, yakni mikrobiologi) mutlak diperlukan dalam proses pengembangan bioteknologi selanjutnya.

Beberapa alasan yang menyebabkan mikroorganisme tersebut digunakan dalam bioteknologi adalah karena mikroorganisme memiliki sifat-sifat dasar seperti sebagai berikut:

1.  Perkembangbiakkan mikroorganisme relatif sangat cepat

2. Sifat dasar dari mikroorganisme relatif mudah dimodifikasi, misalnya dengan teknik rekayasa genetik

3. Mikroorganisme mampu memproses bahan baku lebih cepat dibandingkan yang dilakukan hewan maupun tumbuhan sehingga mampu mempercepat kecepatan produksi.

Diketahuinya sifat dasar dari mikroorganisme, seperti pengetahuan mengenai adanya plasmid, menggugah penelitan yang lebih jauh lagi mengenai potensi transgenik (pemindahan gen). Dalam dunia kesehatan, bakteri ini digunakan dalam memproduksi enzim atau hormon yang berguna dalam pengobatan pasien seperti penggunaan bakteri dalam produksi hormon insulin.

Contoh metabolisme mikroorganisme yang dimanfaatkan di dalam dunia kesehatan adalah penemuan zat antibiotik dari jamur Penicillium sp. yang ditemukan oleh Alexander Flemming pada 1928. Dalam perkembangan selanjutnya, ide mengenai kemampuan metabolisme mikroorganisme, plasmid, dan kemampuan reproduksi menjadi fokus utama dalam penelitian bioteknologi. Selain itu, dikembangkan juga bioteknologi berbasis hewan dan manusia dalam teknologi kloning.