Artikel Pengertian dan Macam-macam Bioteknologi Modern - Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia, bioteknologi modern mendasarkan pula pada manipulasi atau rekayasa genetika (DNA). Ciri atau sifat bioteknologi modern, antara lain: steril, produksi dalam jumlah lebih banyak, kualitasnya standar, dan terjamin. Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir bioteknologi (currents methods of biotechnology), antara lain:
1. Kultur Jaringan
Kultur jaringan merupakan suatu teknik atau metode untuk mengisolasi bagian-bagian tumbuhan (sel, jaringan, atau organ seperti akar, batang, daun, dan pucuk) kemudian menumbuhkan bagian tersebut secara aseptis (teknik untuk mendapat kondisi suci hama) di dalam atau di atas medium budidaya (in vitro). Dengan demikian, bagian-bagian tumbuhan tersebut sanggup memperbanyak diri dan dapat menjadi tumbuhan lengkap kembali.
Isolasi atau pemisahan penggalan tumbuhan sanggup dilakukan secara mekanis maupun kimiawi (enzimatis). Kultur jaringan pada tanaman dapat dilakukan sebab setiap tumbuhan memiliki sifat totipotensi. Totipotensi yakni kemampuan sel tumbuhan untuk menjadi tanaman baru yang lengkap, jikalau ditumbuhkan dalam medium atau lingkungan yang sesuai.
Teknik kultur jaringan memerlukan syarat mutlak, yaitu keadaan steril pada alat, bahan, lingkungan (ruang kerja), maupun seluruh rangkaian kerjanya. Secara umum, rangkaian kerja teknik kultur ja ringan meliputi:
a. Persiapan
Tahap awal dalam kultur jaringan yakni menyiapkan eksplan, yaitu penggalan dari tumbuhan (sel, jaringan, atau organ) yang digunakan sebagai materi untuk memulai suatu kultur. Proses yang diperlukan untuk menghasilkan keadaan steril (bebas hama) atau terhindar dari mikroorganisme yang tidak diinginkan disebut sterilisasi. Sterilisasi alat dan materi sanggup dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut autoklaf. Alat-alat dan materi yang diperlukan dalam kultur jaringan flora antara lain: botol kultur, pinset, scalpel (pisau kultur), cawan petri, erlenmeyer, pipet, akuades, dan medium kultur buatan. Seluruh alat dan materi tersebut harus dalam keadaan steril sebelum dipakai.
Tabel 7.1. Beberapa Medium yang Sering Digunakan dalam Kultur Jaringan
No. | Nama Medium dan Penemunya | Keterangan |
1. | MS (Murashige dan Skoog) atau LS (Linsmaier dan Skoog) | Untuk kultur kalus pada banyak sekali tanaman, banyak mengandung garam-garam mineral dan senyawa nitrogen (amonium dan nitrat). |
2. | BS (Gamborg) | Untuk kultur suspensi sel tumbuhan Leguminosae (terung-terungan). |
3. | Nitsch dan Nitsch | Untuk kultur mikrospora dan kultur sel pada tembakau. |
4. | WPM (Lloyd dan Mc Cown) | Untuk kultur jaringan tumbuhan berkayu. |
5. | VW (Vancin dan Went) dan Knudson C. | Untuk tumbuhan anggrek. |
6. | Kao dan Michayluk | Untuk kultur protoplas pada Cruciferae, Gramineae, dan Leguminosae. |
7. | N6 (Chu) | Untuk serealia (padi) |
8. | White (W63) | Untuk kultur akar yang mengandung garam-garam mineral dalam konsentrasi yang rendah. |
Sumber: Indrianto, Teknik Kultur Jaringan, hlm. 33 | ||
Secara umum, medium yang digunakan dalam kultur jaringan harus mengandung garam-garam anorganik (unsur makro dan mikro), zat-zat organik (zat pengatur tumbuh), substansi organik yang kompleks (air kelapa dan ekstrak buah-buahan), materi pemadat medium (agar-agar), pH tertentu, dan materi perhiasan (arang aktif ). Beberapa kelompok zat pengatur tumbuh yang digunakan dalam kultur jaringan antara lain: auksin (IAA, 2,4 D, dan NAA), sitokinin (adenin, kinetin, zeatin, dan BAP), giberelin, asam absisat, dan etilen.
Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan faktor yang mendukung proses pertumbuhan pada kultur jaringan tumbuhan. Hormon auksin memacu pembelahan sel, sehingga membentuk gumpalan atau massa sel yang belum terdiferensiasi, disebut kalus. Sel-sel kalus ini dapat berkembang menjadi tumbuhan baru.
Inokulasi merupakan tahapan penanaman eksplan yang sudah steril ke dalam atau di atas medium buatan pada botol kultur. Teknik yang dilakukan untuk mendapat eksplan yang steril disebut teknik aseptis, dengan mengambil atau mengiris penggalan tanaman. Entkas dan LAF (Laminar Air Flow) merupakan peralatan utama untuk melakukan kerja secara aseptis.
c) Pemeliharaan
Tahapan sehabis inokulasi yakni meletakkan atau menyimpan botol-botol kultur secara rapi dan teratur pada ruang pemeliharaan (ruang inkubator), yaitu di rak-rak pemeliharaan. Selama pemeliharaan, kultur diamati secara rutin untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Ruang inkubator harus dalam keadaan higienis dan dilengkapi dengan pengatur suhu ruangan serta sumber cahaya (lampu), sehingga mendukung pertumbuhan dan perkembanagan eksplan.
d) Aklimatisasi
Tahapan sehabis memelihara kultur yaitu menyesuaikan tanaman agar bisa menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru. Proses ini disebut aklimatisasi. Perlakuan sebelum memindahkan atau menumbuhkan tanaman hasil kultur jaringan pada lingkungan luar (lapangan), yaitu menumbuhkan kultur dalam suatu ruangan khusus (green hause), dengan mengatur faktor kelembaban, cahaya, dan suhu.
 |
| Gambar 1. Tahapan pembentukan tumbuhan gres (pada wortel) |
Keterangan:
(a) wortel
(b) potongan wortel bentuk bulat (+ 1 cm)
(c) dibuang penggalan tepi sehingga berbentuk kubus
(d) dimasukkan ke dalam medium (mengandung zat pengatur tumbuh)
(e) tumbuh kalus
(f - i) tahapan perkembangan sampai terbentuk tumbuhan kecil
(j) tumbuhan wortel dewasa
Ada beberapa manfaat dan laba kultur jaringan tanaman, antara lain: menghasilkan tumbuhan atau individu gres dalam jumlah besar dan cepat (waktu relatif singkat); menghasilkan tumbuhan bebas virus, menghasilkan tumbuhan yang persis dengan induknya, sehingga sanggup melestarikan sifat tumbuhan induk; menghasilkan hibrid gres melalui persilangan somatis (melalui fusi atau penggabungan protoplas); menghasilkan tumbuhan haploid (melalui kultur mikrospora), sehingga untuk pemuliaan tanaman; untuk menyimpan plasma nutfah; untuk menyelamatkan embrio; hanya memerlukan daerah yang relatif sempit; serta semua penggalan tumbuhan sanggup digunakan.
2. Rekayasa Genetika
Tahun 1973 merupakan sejarah yang mengawali penelitian sebelum berkembangnya rekayasa genetika, yaitu pencangkokan gen mamalia ke dalam sel bakteri, sehingga menjadikan fenotip maupun genotip yang baru. Teknik rekayasa genetika sanggup dilakukan melalui:
a) Teknologi DNA Rekombinan (Recombinant DNA Technology)
Teknologi DNA rekombinan atau disebut juga Rekayasa Genetika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan cara menyisipkan (insert) atau menggabungkan gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama ini disebut DNA rekombinan. Sementara itu, gen dari satu individu yang disisipkan atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik (misalnya: tanaman transgenik).
Teknologi DNA rekombinan memerlukan suatu mediator atau vektor berupa plasmid basil (DNA berbentuk lingkaran yang terdapat di luar kromosom), sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Adapun syarat-syarat vektor yang baik antara lain: mempunyai kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan melaksanakan transkripsi; mampu memasuki sel; bisa menjadi penggalan genom sel; serta mempunyai ciri khusus, sehingga sel yang ditransformasi sanggup dikenali oleh sel yang tidak ditransformasi. Segmen DNA atau gen yang disisipkan akan berkembang di dalam sel individu peserta (inang atau host) dan tidak akan mengalami perubahan fungsi atau tetap berfungsi, sebagaimana pada sel yang diambil gennya.
Salah satu tumpuan rekayasa genetika yang sudah berhasil adalah penyisipan atau pemindahan gen insan sebagai penghasil insulin, ke dalam plasmid basil Escherichia coli.
 |
| Gambar 2. Rekayasa genetika untuk menghasilkan insulin. |
b) Transplantasi Nukleus
Dua andal mikrobiologi (Robert Briggs dan Thomas King) adalah orang yang pertama kali melaksanakan percobaan transplantasi nukleus pada tahun 1950-an. Kemudian, John Gurdon melanjutkan penelitian tersebut. Mereka menghancurkan nukleus dari sel telur katak menggunakan radiasi sinar ultra violet dan menggantinya dengan nukleus dari sel usus embrio katak (berudu) yang sedang berkembang. Nukleus dari sel usus tersebut diambil dengan mikropipet. Bila nukleus berasal dari sel usus embrio muda yang belum terdiferensiasi, maka sel telur penerima (resipien) sanggup bermetamorfosis berudu. Perkembangan ini tidak terjadi, jikalau nukleus diambil dari sel usus berudu yang telah terdiferensiasi. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke sel yang lain sanggup menghasilkan individu yang baru.
 |
| Gambar 3. Transplantasi nukleus pada katak |
c) Kloning
Selain transplantasi gen, pembentukan individu gres sanggup dilakukan dengan teknik yang disebut kloning. Kloning yakni suatu metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik secara genetik dengan induknya. Pada tahun 1997, para peneliti dari Scotlandia (Ian Wilmut dan rekan-rekannya) berhasil menghasilkan seekor domba yang kemudian diberi nama Dolly. Pada penelitiannya, mereka mengambil sel telur dari satu domba dan menghilangkan nukleusnya. Selanjutnya, sel telur tanpa nukleus tersebut digabungkan dengan sel kelenjar susu (am bing) dari domba lainnya memakai aliran arus listrik. Setelah 6 hari ditumbuhkan dalam kultur, terbentuk embrio dan ditanam di dalam uterus domba lainnya (domba ke-3 yang menyerupai dengan pendonor sel telur). Akhirnya, domba tersebut melahirkan anak yang identik dengan domba pendonor sel ambing. Para andal sanggup saja menerapkan kloning pada manusia, sehingga dihasilkan klon dari insan itu sendiri (pria maupun wanita) yang mempunyai sifat identik.
 |
| Gambar 4. Kloning menghasilkan domba Dolly |
d) Teknologi Hibridoma
Teknologi hibridoma yakni suatu metode penggabungan (fusi) dua macam sel dari organisme yang sama atau berbeda untuk mendapatkan sel hibrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi kedua sifat tersebut. Proses penggabungan sel memakai tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi. Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi minoklonal, yaitu antibodi murni yang tidak terkotori oleh kuman atau protein lain. Teknik ini dikembangkan oleh Kohler dan Mistein, dengan menyuntikkan antigen ke dalam badan tikus atau kelinci. Selanjutnya, tikus atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi
dari limpa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian meleburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Penggabungan kedua sel tersebut membentuk sel hibridoma. Sel penghasil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur. Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari beberapa kultur sel.
 |
| Gambar 5. Pembentukkan antibodi monoklonal melalui teknik hibridoma |
Anda kini sudah mengetahui Bioteknologi Modern. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
Referensi :
Rochmah, S. N., Sri Widayati, Mazrikhatul Miah. 2009. Biologi : Sekolah Menengan Atas dan MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.
