Materi Biologi Kelas 10 Kurikulum Merdeka Bab 3 Inovasi Teknologi Biologi
.jpg)
Berikut ini rangkuman Materi Biologi Kelas 10 Kurikulum Merdeka Bab 3 Inovasi Teknologi Biologi yaitu sebagai berikut:
A. Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari kata bios (hidup), teknos (penerapan), dan logos (ilmu). Pengertian bioteknologi menurut Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) adalah penerapan prinsip ilmiah dan kerekayasaan untuk pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menyediakan barang dan jasa.
Pengertian lebih lengkap bioteknologi adalah ilmu yang menerapkan prinsip ilmiah dan kerekayasaan untuk penanganan dan pengolahan bahan mentah, baik organik maupun anorganik dengan bantuan makhluk hidup seperti mikroorganisme, sel hewan, dan tumbuhan untuk meningkatkan potensi makhluk hidup serta menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.
Alasan digunakannya Makhluk Hidup dalam Bioteknologi:
- Mudah diperoleh karena sudah tersedia di alam.
- Dapat dikembangbiakkan.
- Memiliki sifat yang tetap dari generasi ke generasi berikutnya.
- Dapat diubah sifatnya melalui teknik rekayasa genetika.
- Perubahan sifat yang terjadi dapat diturunkan pada anaknya.
- Dapat menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia.
B. Bioteknologi Konvensional dan Modern
Penggunaan teknik bioteknologi berupa fermentasi pangan telah diterapkan oleh peradaban manusia beberapa abad yang lalu. Pada zaman dahulu, bioteknologi dilakukan dengan cara yang sangat sederhana. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
Penerapan bioteknologi dalam segala bidang kehidupan semakin meningkat sejak ditemukannya struktur dan fungsi DNA. Penemuan tersebut memberikan dampak yang besar bagi perkembangan bioteknologi, seperti teknik rekayasa genetika, mendukung terciptanya produk-produk baru yang lebih mutakhir.
Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang telah ada sejak zaman dahulu dan memanfaatkan makhluk hidup secara langsung, tanpa melibatkan rekayasa genetika. Contoh bioteknologi konvensional antara lain:
- Fermentasi untuk menghasilkan alkohol, yogurt, keju, dan roti.
- Pembiakan tanaman secara generatif dan vegetatif.
- Pemeliharaan hewan ternak.
- Pengolahan limbah organik.
Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang memanfaatkan rekayasa genetika untuk memodifikasi makhluk hidup. Rekayasa genetika adalah proses manipulasi DNA untuk menghasilkan makhluk hidup dengan sifat yang diinginkan. Contoh bioteknologi modern antara lain:
- Produksi tanaman transgenik yang tahan hama dan penyakit.
- Produksi hewan transgenik yang menghasilkan daging dengan kandungan nutrisi yang lebih tinggi.
- Pembuatan vaksin dan obat-obatan baru.
- Pengolahan limbah cair.
Bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Bioteknologi konvensional memiliki kelebihan berupa biaya produksi yang relatif rendah dan ketersediaan yang luas. Namun, bioteknologi konvensional memiliki keterbatasan dalam hal perbaikan genetika yang tidak terarah dan proses produksi yang skala kecil.
Bioteknologi modern memiliki kelebihan berupa perbaikan genetika yang terarah dan proses produksi yang skala besar. Namun, bioteknologi modern memiliki keterbatasan berupa biaya produksi yang relatif tinggi dan ketersediaan yang masih dalam pengembangan.
Kedua jenis bioteknologi ini memiliki potensi yang besar untuk dimanfaatkan dalam berbagai bidang, seperti pangan, pertanian, kesehatan, dan lingkungan.
C. Penggunaan Mikroorganisme dalam Bioteknologi
Prinsip bioteknologi adalah penggunaan makhluk hidup atau bagian-bagiannya, terutama mikroorganisme yang memiliki enzim. Pemanfaatan mikroorganisme dalam bioteknologi, antara lain untuk mengubah dan menghasilkan bahan makanan/minuman; memproduksi protein sel tunggal (PST), zat-zat organik, enzim, vitamin, obat-obatan, dan sebagainya.
1. Mikroorganisme Penghasil Makanan dan Minuman
Melalui proses fermentasi, bahan makanan tertentu diubah menjadi makanan bentuk lain sehingga cita rasanya lebih enak dan menarik serta mengandung nilai gizi yang lebih tinggi. Contohnya, susu diubah menjadi keju (a) dan yoghurt (b), serta air kelapa menjadi sari kelapa (nata de coco) (c).
Pada awalnya, proses fermentasi makanan dilakukan secara tradisional. Namun, kini prosesnya dilakukan secara ilmiah menggunakan teknologi mutakhir sehingga dapat menghasilkan produk yang berkualitas dan lebih beraneka ragam.
Pembuatan Keju
- Bahan baku berupa susu.
- Teknik pasteurisasi untuk mematikan mikroorganisme patogen.
- Bibit bakteri (starter) dimasukkan ke dalam susu pada suhu 30°C.
- Enzim renin dimasukkan ke dalam susu asam sehingga terbentuk dadih dan whey.
- Whey dipisahkan dari dadih.
- Gumpalan dadih kemudian diberi garam, diperas, dicetak, dan disimpan.
Pembuatan Tempe
Tempe terbuat dari kacang kedelai yang telah direbus setengah matang dan ditaburi ragi dari jamur Rhizopus oligosporus atau Rhizopus oryzae. Jamur tersebut menghasilkan enzim pengurai protein (proteolitik) yang menyebabkan kacang kedelai menjadi lunak. Miselium jamur yang tumbuh dapat mengikat butir-butir kedelai sehingga dapat bersatu.
2. Mikroorganisme Penghasil Protein
- Protein sel tunggal (PST) merupakan bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari berbagai jenis mikroorganisme.
- Mikroorganisme tersebut dapat tumbuh dan berkembang biak dengan cepat pada substrat limbah buangan yang mengandung selulosa.
- Protein sel tunggal dapat dihasilkan oleh ganggang Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Scenedesmus sp., dan Chlorella sp.
- Golongan jamur yang menghasilkan protein, misalnya Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Paecilomyces variotii, dan Fusarium graminearum.
- Mikoprotein dari Fusarium graminearum mengandung 45% protein, 13% lemak, dan serat sehingga mampu dijadikan kue maupun pengganti daging.
- Golongan bakteri yang menghasilkan protein, misalnya Methylophilus methylotrophus.
3. Mikroorganisme Penghasil Zat-Zat Organik, Enzim, dan Vitamin
Dalam pengembangan industri nonpangan, mikroorganisme juga mempunyai peranan yang besar. Di masa mendatang, ketika produk senyawa kimia yang disintesis semakin berkurang, dunia akan bergantung pada hasil-hasil fermentasi mikroorganisme.
Fermentasi mikroorganisme hasil rekayasa genetika terhadap substrat-substrat dapat menghasilkan senyawa-senyawa kimia, antara lain asam amino, asam sitrat, enzim, dan vitamin.
Asam Amino
Asam amino yang dapat diproduksi oleh mikroorganisme, antara lain asam glutamat dan lisin. Asam glutamat digunakan untuk pembuatan MSG (monosodium glutamat) atau vetsin. Mikroorganisme yang digunakan untuk industri asam glutamat, yaitu bakteri Corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium flavum.
Lisin tidak dapat disintesis oleh tubuh hewan. Untuk memproduksi lisin dalam jumlah yang besar, diperlukan mutan dari bakteri Corynebacterium glutamicum.
Pembuatan Asam Cuka
Asam cuka (asam asetat) dibuat dari bahan baku alkohol. Alkohol dapat diperoleh dengan cara fermentasi karbohidrat secara anaerob oleh ragi. Alkohol kemudian dioksidasi secara aerob oleh bakteri penghasil asam asetat, yaitu Gluconobacter sp. dan Acetobacter aceti. Cuka apel (cider) dibuat dari bahan apel dengan menggunakan Saccharomyces bayanus.
Asam Sitrat
Asam sitrat digunakan untuk pemberi rasa, campuran es krim, antioksidan, penaksir pH, pembuat emulsi dalam perusahaan susu, pembuatan detergen, dan pembersih belerang pada cerobong asap pabrik. Asam sitrat dapat disintesis secara kimia, tetapi biayanya cukup mahal. Dengan biaya yang lebih murah, asam sitrat dapat dihasilkan oleh jamur Aspergillus niger dengan medium substrat berupa sirup atau tetes gula.
Enzim
Enzim merupakan salah satu komponen penting yang sangat diperlukan oleh tubuh. Enzim banyak diperlukan dalam industri makanan, farmasi, dan sabun.
Enzim yang diproduksi secara komersial melalui fermentasi oleh mikroorganisme
- Amylase adalah enzim yang memecah pati menjadi gula sederhana. Amylase digunakan dalam industri pangan untuk membuat roti, bir, dan minuman beralkohol.
- Protease adalah enzim yang memecah protein menjadi asam amino. Protease digunakan dalam industri pangan untuk membuat keju, yoghurt, dan daging olahan.
- Lipase adalah enzim yang memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Lipase digunakan dalam industri pangan untuk membuat mentega, margarin, dan deterjen.
- Cellulase adalah enzim yang memecah selulosa menjadi gula sederhana. Cellulase digunakan dalam industri pangan untuk membuat sirup jagung, etanol, dan kertas.
- Xylanase adalah enzim yang memecah xilosa menjadi gula sederhana. Xylanase digunakan dalam industri pangan untuk membuat sirup kayu, etanol, dan kertas.
- Glukoamilase adalah enzim yang memecah glukosa menjadi glukosa dan fruktosa. Glukoamilase digunakan dalam industri pangan untuk membuat sirup jagung, etanol, dan minuman beralkohol.
- Pectinase adalah enzim yang memecah pectin menjadi asam pektinat. Pectinase digunakan dalam industri pangan untuk membuat jus buah, jeli, dan selai.
- Laktase adalah enzim yang memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Laktase digunakan dalam industri pangan untuk membuat susu bebas laktosa.
- Alkali protease adalah enzim protease yang bekerja pada pH basa. Alkali protease digunakan dalam industri deterjen untuk memecah protein dalam noda.
- Asam protease adalah enzim protease yang bekerja pada pH asam. Asam protease digunakan dalam industri daging olahan untuk memecah protein dalam daging.
- Glukosa oksidase adalah enzim yang mengoksidasi glukosa menjadi asam glukonat. Glukosa oksidase digunakan dalam industri makanan untuk mengawetkan makanan dan minuman.
- Glukosa dehidrogenase adalah enzim yang menghidrolisis glukosa menjadi asam piruvat. Glukosa dehidrogenase digunakan dalam industri farmasi untuk memproduksi obat-obatan.
Produksi enzim secara komersial melalui fermentasi oleh mikroorganisme memiliki banyak keuntungan, antara lain:
- Produksi massal
- Biaya produksi yang relatif rendah
- Kualitas produk yang konsisten
Keuntungan-keuntungan ini telah membuat produksi enzim secara komersial melalui fermentasi oleh mikroorganisme menjadi metode yang dominan dalam industri.
Vitamin
Beberapa vitamin dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan memanfaatkan jasa mikroorganisme. Vitamin B12 (kobalamin) dihasilkan oleh bakteri Pseudomonas denitrificans dan Propionibacterium shermanii. Sementara itu, vitamin B2 (riboflavin) dihasilkan dari fermentasi jamur Ashbya gossypii.
4. Mikroorganisme Penghasil Obat
Antibiotik
Antibiotik adalah zat yang mampu menghambat bahkan mematikan mikroorganisme patogen.
- Penisilin dihasilkan dari jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum.
- Sefalosporin dihasilkan oleh jamur Cephalosporium sp.
- Streptomisin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus.
- Tetrasiklin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces aureofaciens dan Streptomyces rimosus.
- Eritromisin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces erythreus.
- Polimiksin dihasilkan oleh bakteri Bacillus polymyxa.
- Basitrasin dihasilkan oleh bakteri Bacillus subtilis.
Vaksin
Vaksin adalah mikroorganisme atau bagian dari mikroorganisme yang telah dilemahkan kemudian dimasukkan ke tubuh orang yang sehat untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan. Vaksin dapat berasal dari substansi toksoid bakteri yang sudah tidak berbahaya bagi tubuh. Contohnya vaksin hepatitis, vaksin polio, vaksin campak, vaksin BCG untuk mencegah TBC, serta vaksin DPT untuk mencegah difteri dan tetanus.
Interferon
Interferon adalah senyawa glikoprotein yang disekresikan oleh sel hewan vertebrata akibat rangsangan patogen. Interferon α dan β merupakan antivirus yang dapat dihasilkan melalui fusi sel. Sebelum ada rekayasa genetika, sel manusia merupakan sumber interferon. Saat ini, fusi sel dilakukan dengan teknologi hibridoma sehingga dapat dihasilkan interferon dalam jumlah besar. Interferon memberikan harapan pada pengobatan penyakit yang disebabkan oleh virus, misalnya kanker dan AIDS.
5. Mikroorganisme Penghasil Energi
Bahan Bakar Alkohol
Alkohol sebagai pengganti bahan bakar bensin dapat diperoleh dari fermentasi substrat gula tebu, pati, selulosa, atau jagung dengan bakteri Zymomonas mobilis, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacter ethanolicus, dan khamir mutan petite dari Saccharomyces cerevisiae. Mutan petite Saccharomyces cerevisiae mampu meningkatkan kadar etanol 30–40% dibandingkan tipe liarnya.
Gas Metana
Contoh biogas adalah metana (CH4) yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam medium kotoran ternak. Limbah dari pembuatan biogas masih dapat dimanfaatkan untuk pupuk tanaman. Proses pembentukan metana oleh mikroorganisme disebut metanogenesis. Mikroorganisme penghasil metana disebut metanogen, misalnya Methanobacterium sp.
Gas Hidrogen
Gas hidrogen (H2) dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar. Bahan bakar hidrogen tidak menimbulkan polusi, tetapi menghasilkan air yang memperbarui bahan mentahnya. Hampir semua bahan di dalam sel mengandung atom hidrogen. Namun, untuk menggabungkan dua atom hidrogen menjadi H2, diperlukan enzim hidrogenase.
Penelitian terus dilakukan untuk memperoleh mikroorganisme yang mampu menghasilkan enzim hidrogenase, antara lain ganggang air tawar Chlorella pyrenoidosa dan bakteri Clostridium butyricum. Reaksinya adalah sebagai berikut.
2 H2O → 2 H2 + O2
6. Mikroorganisme Pembasmi Hama Tanaman (Biopestisida)
Cara pemberantasan hama yang aman terhadap lingkungan adalah menggunakan mikroorganisme patogen terhadap hama tanaman.
Bacillus thuringiensis menghasilkan senyawa delta-endotoksin berupa toksin protein kristal yang dapat membunuh hama, bekerja dengan mengikat reseptor khusus pada membran usus ulat.
Beberapa varietas bakteri Bacillus thuringiensis komersial, antara lain sebagai berikut.
- Bacillus thuringiensis varietas aizawai
- Bacillus thuringiensis varietas tenebrionis
- Bacillus thuringiensis varietas kurstaki
- Bacillus thuringiensis varietas israelensis
Bioinsektisida Baculovirus digunakan untuk memberantas hama tanaman budidaya. Baculovirus dapat ditularkan pada serangga lainnya.
Bakteri hasil rekayasa genetika lain yang dapat dimanfaatkan di bidang pertanian, yaitu bakteri minus es yang berasal dari keturunan Pseudomonas syringae. Bakteri minus es strain liar dapat membentuk kristal es pada kondisi udara dingin yang menyebabkan luka beku pada jaringan tanaman. Sementara itu, bakteri hasil rekayasa tidak membentuk kristal es dan mampu berkompetisi mendesak pertumbuhan bakteri biasa.
Feromon adalah substansi kimia yang digunakan oleh suatu organisme untuk berkomunikasi dengan sesamanya. Dengan merekayasa feromon, diharapkan populasi hama dapat diturunkan dengan cara menghambat kehadirannya dalam suatu areal pertanian maupun mencegah terjadinya perkawinan atau reproduksi.
7. Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Bidang Peternakan
Pengembangan bioteknologi di bidang peternakan telah menghasilkan vaksin, antibodi, dan hormon.
Hormon pertumbuhan BGH (bovine growth hormone) yang dihasilkan dari bakteri Escherichia coli yang telah direkayasa genetiknya, ternyata mampu merangsang pertumbuhan hewan ternak sehingga produksi daging dan susu dapat ditingkatkan.
Sementara itu, hormon EGF (epidermal growth factor) adalah hormon yang mempercepat pertumbuhan rambut domba penghasil wol.
Jika diberikan penambahan dosis EGF, domba akan memiliki rambut yang tumbuh lebih cepat, helaian rambut lebih tipis, dan akan rontok dengan sendirinya, artinya tidak diperlukan pencukuran secara manual.
8. Mikroorganisme Pengolah Limbah (Bioremediasi)
Bioremediasi adalah proses pengubahan zat pencemar lingkungan menjadi bahan yang lebih tidak beracun dengan bantuan mikroorganisme, seperti bakteri dan jamur.
Pengolahan Limbah Organik
Pengolahan limbah organik berupa limbah cair dari industri alkohol menggunakan bakteri Clostridium butyrium. Bakteri dimasukkan ke dalam bak berisi limbah yang biasanya mengandung gula. Gula dalam limbah akan diuraikan oleh bakteri sehingga dihasilkan gas hidrogen. Gas hidrogen dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Limbah yang sudah tidak lagi membahayakan bagi kehidupan, kemudian dibuang ke lingkungan.
Pengolahan Limbah dengan Sistem Lumpur Aktif (Activated Sludge)
Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif menggunakan mikroorganisme aerob pengoksidasi material organik. Udara disalurkan melalui pompa blower/aerator (alat pemasok udara). Sel-sel mikroorganisme membentuk flok (gumpalan) yang akan mengendap di tangki penjernihan. Sistem ini baik untuk mengatasi limbah dari industri tapioka, nata de coco, kecap, dan tahu.
Pengolahan Limbah dengan Biofilm (Saringan Tetes)
Biofilm adalah kumpulan mikroorganisme (misalnya bakteri) yang diselimuti oleh pelekat karbohidrat hasil sekresi mikroorganisme tersebut. Biofilm menyelimuti hamparan saringan (tumpukan arang dan batu kerikil) pada dasar bak. Limbah disemprotkan perlahan ke hamparan biofilm. Mikroorganisme akan menguraikan materi organik dalam limbah.
Penguraian Lumpur secara Anaerobik
Lumpur yang akan diproses berupa endapan yang terakumulasi dari pengolahan limbah secara aerob atau pengendapan lainnya. Di dalam tangki pemproses, dipelihara bakteri anaerob Methanobacterium yang mampu mengubah bahan organik menjadi CH4, CO2, H2, dan H2O. Lumpur tersebut dibiarkan selama 2–3 minggu di dalam tangki tanpa oksigen pada suhu 30–40°C.
Mikroorganisme Pembersih Limbah Minyak
Galur dari bakteri Pseudomonas putida dan jamur Cladosporium resinae merupakan mikroorganisme yang mampu mengonsumsi hidrokarbon. Hidrokarbon merupakan bagian utama minyak bumi dan bensin.
9. Bioplastik (Biodegradable Plastic)
Plastik komersial yang terbuat dari bahan kimia seperti polietilena (PE) sulit terurai di lingkungan. Oleh karena itu, bioteknologi mengembangkan bioplastik yang mampu terdegradasi secara alami. Bioplastik biasa digunakan untuk barang sekali pakai, seperti kemasan makanan dan alat makan/minum.
Bioplastik dapat dibuat dari pati, selulosa, minyak nabati, amilum jagung, klobot jagung, amilum ercis, dan biopolimer lainnya yang berasal dari mikroorganisme. Bioplastik jenis poli-3-hidroksibutirat (PHB) dapat membentuk lapisan transparan pada titik leleh melebihi 130°C dan dapat terurai tanpa sisa. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan bioplastik, antara lain bakteri Alcaligenes eutrophus dan jamur Aureobasidium pullulans.
10. Pemanfaatan Mikroorganisme dalam Bidang Pertambangan
- Mulanya, proses mengekstrak tembaga dari bijihnya dilakukan dengan meluluhkan (leaching).
- Pada tahun 1957, berhasil dikembangkan teknik pemisahan logam dari bijinya dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans.
- Bakteri tersebut tergolong kemolitotrof, yaitu mendapatkan energi dari oksidasi senyawa anorganik, seperti amonia, nitrit, sulfit, besi, atau hidrogen.
- Bakteri ini banyak ditemukan di daerah pertambangan dengan lingkungan asam dan miskin senyawa organik karena mampu mengekstrak karbon dari CO2 di udara.
D. Kultur Jaringan pada Tumbuhan
Kultur Jaringan pada Tumbuhan
Kultur jaringan tumbuhan merupakan cara perbanyakan tanaman secara vegetatif berdasarkan sifat totipotensi (kemampuan sel untuk tumbuh menjadi individu baru yang sempurna). Kultur jaringan dilakukan dalam kondisi aseptik (bebas dari mikroorganisme patogen).
Kultur jaringan dapat menyediakan bibit yang bersifat identik dengan induknya dan berjumlah banyak dalam waktu yang cepat. Tanaman yang biasa dikultur adalah tanaman unggul atau tanaman langka.
E. Kloning pada Hewan
Kloning pada hewan dibedakan menjadi dua macam, yaitu kloning embrio dan kloning transfer inti.
1. Kloning Embrio
Kloning embrio adalah proses pembuatan embrio yang identik dengan embrio donor. Proses ini dilakukan dengan memindahkan inti sel dari embrio donor ke sel telur yang telah dibuahi. Inti sel dari embrio donor dapat berasal dari sel tubuh embrio donor, sel somatik, atau sel embrionik.
Tahapan kloning embrio pada sapi adalah sebagai berikut:
Pengambilan embrio donor
Embrio donor diambil dari induk sapi yang bunting. Embrio dapat diambil dengan cara memotong perut induk sapi atau dengan menggunakan teknik pengambilan embrio in vivo.
Pemotongan sel somatik donor
Sel somatik donor diambil dari sapi yang memiliki sifat yang diinginkan. Sel somatik donor dapat diambil dari berbagai bagian tubuh sapi, seperti otot, kulit, atau darah.
Pengambilan inti sel somatik donor
Inti sel somatik donor diambil dari sel somatik donor yang telah dipotong. Inti sel somatik donor dapat diambil dengan cara menghancurkan sel somatik donor atau dengan menggunakan teknik pengambilan inti sel.
Pemindahan inti sel somatik donor ke sel telur
Inti sel somatik donor dipindahkan ke sel telur yang telah dibuahi. Sel telur yang telah dibuahi dan memiliki inti sel somatik donor disebut sel telur kloning.
Menembak sel telur kloning
Sel telur kloning ditembak dengan sperma untuk menginisiasi proses pembuahan.
Pengembangan embrio kloning
Embrio kloning dibiarkan berkembang di laboratorium. Embrio kloning yang telah berkembang menjadi embrio blastosis dapat ditransfer ke induk sapi resipien.
Transfer embrio kloning
Embrio blastosis ditransfer ke induk sapi resipien. Induk sapi resipien akan mengandung embrio kloning dan melahirkan anak sapi kloning.
Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang tahapan kloning embrio pada sapi:
Pengambilan embrio donor
Embrio donor dapat diambil dari induk sapi yang bunting dengan cara memotong perut induk sapi atau dengan menggunakan teknik pengambilan embrio in vivo. Teknik pengambilan embrio in vivo adalah teknik pengambilan embrio tanpa perlu memotong perut induk sapi. Teknik ini dilakukan dengan memasukkan jarum suntik yang berisi larutan pengencer ke dalam saluran tuba falopi induk sapi. Larutan pengencer akan menghancurkan sel telur yang telah dibuahi dan embrio yang terbentuk akan dikeluarkan dari saluran tuba falopi.
Pemotongan sel somatik donor
Sel somatik donor dapat diambil dari berbagai bagian tubuh sapi, seperti otot, kulit, atau darah. Sel somatik donor diambil dengan cara menghancurkan jaringan tubuh sapi.
Pengambilan inti sel somatik donor
Inti sel somatik donor diambil dari sel somatik donor yang telah dipotong. Inti sel somatik donor dapat diambil dengan cara menghancurkan sel somatik donor atau dengan menggunakan teknik pengambilan inti sel. Teknik pengambilan inti sel adalah teknik pengambilan inti sel dari sel tubuh tanpa merusak sel tersebut.
Pemindahan inti sel somatik donor ke sel telur
Inti sel somatik donor dipindahkan ke sel telur yang telah dibuahi. Sel telur yang telah dibuahi dan memiliki inti sel somatik donor disebut sel telur kloning.
Menembak sel telur kloning
Sel telur kloning ditembak dengan sperma untuk menginisiasi proses pembuahan.
Pengembangan embrio kloning
Embrio kloning dibiarkan berkembang di laboratorium. Embrio kloning yang telah berkembang menjadi embrio blastosis dapat ditransfer ke induk sapi resipien.
Transfer embrio kloning
Embrio blastosis ditransfer ke induk sapi resipien. Induk sapi resipien akan mengandung embrio kloning dan melahirkan anak sapi kloning.
Kloning embrio pada sapi telah berhasil dilakukan oleh beberapa peneliti di dunia. Salah satu keberhasilan kloning embrio pada sapi adalah lahirnya sapi Dolly pada tahun 1996. Sapi Dolly merupakan sapi kloning yang dihasilkan dari sel somatik payudara sapi betina.
Kloning embrio pada sapi memiliki beberapa potensi manfaat, antara lain:
Pelestarian gen
Kloning embrio dapat digunakan untuk melestarikan gen sapi yang langka atau terancam punah.
Peningkatan produktivitas
Kloning embrio dapat digunakan untuk menghasilkan sapi dengan sifat unggul, seperti produktivitas susu yang tinggi atau tahan terhadap penyakit.
Penelitian
Kloning embrio dapat digunakan untuk penelitian, seperti penelitian tentang penyakit hewan atau pengembangan obat-obatan.
Bayi Tabung
Kloning embrio pada manusia dikenal dengan istilah bayi tabung. Teknik bayi tabung dilakukan terhadap pasangan suami-istri yang sulit memiliki keturunan karena adanya hambatan pada sistem reproduksi, seperti ketidakmampuan menghasilkan sperma atau sel telur yang subur, dinding rahim wanita yang lemah, terhambatnya fertilisasi, atau terhambatnya pertumbuhan embrio di dalam rahim.
Tahapan Kloning Embrio pada Manusia (Bayi Tabung):
1. Pengambilan Sampel Sperma:
- Sampel sperma diambil dari pria. Metode yang umum digunakan adalah masturbasi, di mana pria memberikan sampel sperma melalui masturbasi dan mengumpulkannya dalam wadah steril.
- Alternatif lain adalah biopsi testis, di mana dokter mengambil sampel sperma langsung dari testis jika pria tidak dapat memproduksi sperma dalam ejakulasi normal.
2. Pengambilan Sampel Ovum:
- Sampel ovum diambil dari wanita. Proses ini melibatkan dua metode utama:
- Laparoskopi: Dokter membuat sayatan kecil di perut wanita dan memasukkan alat endoskopi ke dalam rahim untuk mengambil sel telur.
- Histeroskopi: Sebuah tabung kecil dimasukkan melalui vagina ke dalam rahim untuk mengambil sel telur.
3. Fertilisasi In Vitro (IVF):
- Sampel sperma dan sel telur yang telah diambil dicampurkan dalam cawan petri. Dalam beberapa kasus, fertilisasi dapat terjadi secara alami, tetapi seringkali teknik ICSI (intracytoplasmic sperm injection) digunakan.
- Dalam ICSI, seorang ahli mengebor sel telur dan memasukkan sperma langsung ke dalam sel telur, meningkatkan kemungkinan fertilisasi.
4. Pengembangan Embrio:
- Embrio yang telah dibuahi dibiarkan berkembang di laboratorium selama 3-5 hari. Selama periode ini, embrio akan membagi diri menjadi beberapa sel.
5. Transfer Embrio:
- Embrio yang telah berkembang dipilih untuk ditransfer ke dalam rahim wanita. Ini dilakukan dengan menggunakan kateter yang dimasukkan melalui leher rahim ke dalam rahim.
- Jumlah embrio yang ditransfer dapat disesuaikan, tetapi biasanya lebih dari satu embrio ditempatkan untuk meningkatkan peluang keberhasilan.
6. Implantasi:
- Embrio yang telah ditransfer akan menempel pada dinding rahim dan mulai berkembang menjadi janin.
- Implantasi biasanya terjadi dalam waktu 7-10 hari setelah transfer embrio.
Penting untuk diingat bahwa meskipun teknik bayi tabung telah berhasil menghasilkan banyak kehamilan yang sukses, masih ada risiko kegagalan implantasi, keguguran, kelahiran prematur, dan gangguan kesehatan pada bayi yang lahir melalui prosedur ini. Setiap langkah dalam proses ini memerlukan perhatian yang cermat dan pemantauan medis yang teliti untuk meminimalkan risiko dan meningkatkan peluang keberhasilan. Kloning embrio pada manusia (bayi tabung) tetap menjadi bidang penelitian dan pengembangan yang aktif dengan berbagai manfaat dan risiko yang perlu dipertimbangkan
2. Kloning Transfer Inti (Transplantasi Inti)
Kloning transfer inti merupakan usaha untuk menghasilkan individu dengan sifat yang sama dengan inti sel donor. Kloning transfer inti bertujuan menghasilkan individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama dalam jumlah banyak.
F. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika merupakan suatu usaha memanipulasi sifat makhluk hidup untuk menghasilkan makhluk hidup dengan sifat baru sesuai dengan yang diinginkan. Jenis rekayasa genetika, antara lain fusi sel (teknologi hibridoma) dan rekombinasi DNA.
Jadi, rekayasa genetika adalah proses manipulasi DNA untuk menghasilkan makhluk hidup dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika dapat dilakukan dengan berbagai teknik, salah satunya adalah fusi sel (teknologi hibridoma) dan rekombinasi DNA.
1. Fusi Sel (Teknologi Hibridoma)
Fusi sel adalah proses penggabungan dua sel yang berbeda menjadi satu sel tunggal. Teknik ini digunakan untuk menghasilkan hibridoma, yaitu sel yang memiliki dua set kromosom dari dua spesies yang berbeda. Hibridoma dapat digunakan untuk menghasilkan antibodi monoklonal, yaitu antibodi yang dihasilkan oleh sel B yang identik. Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti terapi kanker, diagnosa penyakit, dan pengembangan vaksin.
2. Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penyambungan dua fragmen DNA yang berbeda. Teknik ini digunakan untuk menghasilkan DNA rekombinan, yaitu DNA yang memiliki gen dari dua spesies yang berbeda. DNA rekombinan dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti terapi gen, pembuatan vaksin baru, dan pembuatan organisme transgenik.
G. Pemanfaatan Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika memiliki banyak potensi manfaat, antara lain:
Terapi gen
Terapi gen adalah proses memasukkan gen sehat ke dalam sel yang rusak untuk memperbaiki gen yang cacat. Terapi gen dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit genetik, seperti cystic fibrosis, AIDS, dan kanker.
Pembuatan vaksin baru
Vaksin adalah produk biologis yang digunakan untuk merangsang sistem kekebalan tubuh agar menghasilkan antibodi terhadap penyakit tertentu. Vaksin baru yang dihasilkan dengan rekayasa genetika dapat lebih efektif dan aman daripada vaksin konvensional.
Pembuatan organisme transgenik
Organisme transgenik adalah organisme yang memiliki gen dari spesies lain. Organisme transgenik dapat digunakan untuk berbagai keperluan, seperti meningkatkan produktivitas pertanian, meningkatkan nilai gizi pangan, dan mengembangkan obat-obatan baru.
H. Dampak Negatif Bioteknologi
Rekayasa genetika juga memiliki beberapa risiko, antara lain:
- Kerusakan lingkungan: Organisme transgenik dapat menyebar ke lingkungan dan menyebabkan kerusakan lingkungan.
- Risiko kesehatan: Organisme transgenik dapat membahayakan kesehatan manusia.
- Etika: Rekayasa genetika dapat menimbulkan masalah etika, seperti kloning manusia.
Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang dampak negatif bioteknologi:
Kerusakan lingkungan
Organisme transgenik dapat menyebar ke lingkungan dan menyebabkan kerusakan lingkungan. Organisme transgenik dapat bersaing dengan spesies asli dan menyebabkan kepunahan spesies asli. Selain itu, organisme transgenik dapat menyebarkan gen asing ke spesies lain, yang dapat menyebabkan perubahan yang tidak diinginkan pada spesies tersebut.
Risiko kesehatan
Organisme transgenik dapat membahayakan kesehatan manusia. Organisme transgenik dapat mengandung racun atau alergen yang dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Selain itu, organisme transgenik dapat menyebabkan alergi atau reaksi alergi pada manusia.
Etika
Rekayasa genetika dapat menimbulkan masalah etika, seperti kloning manusia. Kloning manusia adalah proses pembuatan individu baru yang identik dengan individu lain. Kloning manusia dapat menimbulkan masalah etika, seperti pelanggaran hak asasi manusia dan potensi penyalahgunaan kloning manusia.
Untuk meminimalkan dampak negatif bioteknologi, perlu dilakukan penelitian dan pengembangan yang lebih lanjut untuk memastikan keamanan dan keefektifan bioteknologi. Selain itu, perlu adanya regulasi yang ketat untuk mengatur penggunaan bioteknologi.