BIOLOGI Kelas 12 – Penerapan Bioteknologi Modern | GIA … — Transcript

Halo, teman-teman. Selamat datang kembali di channel YouTube Gia Academy. Semoga teman-teman selalu sehat dan terus semangat.

Pernahkah teman-teman mendengar kisah tentang pasangan yang belum memperoleh keturunan? Untuk menangani kasus ini, biasanya dokter melakukan beberapa program penanganan, salah satunya adalah bayi tabung. Tahukah teman-teman bagaimana proses bayi tabung? Hal apa saja yang memengaruhi keberhasilan pertumbuhan embrionya? Kita akan mempelajarinya secara lengkap di video kali ini.

Jadi, di video ini kita akan belajar tentang bioteknologi modern. Simak terus videonya ya.

Nah, teman-teman, bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan organisme dalam tingkat seluler atau molekuler. Perbedaan mendasar bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern adalah pada bioteknologi modern pengerjaannya agak rumit, menggunakan perlengkapan yang kompleks, dan melalui serangkaian kegiatan rekayasa seluler dan/atau molekuler, sedangkan pada bioteknologi konvensional sebaliknya.

Penerapan bioteknologi modern dibagi menjadi dua kelompok pembahasan, yaitu teknologi reproduksi dan rekayasa genetika.

Pertama, teknologi reproduksi. Teknologi reproduksi adalah cara perbanyakan tumbuhan dan hewan menggunakan prosedur dan peralatan tertentu untuk mendapatkan keturunan secara cepat dan mempunyai sifat atau karakter yang sama atau bahkan lebih baik dari induknya.

Jenis-jenis teknologi reproduksi yang telah dikembangkan oleh manusia antara lain kultur jaringan, inseminasi buatan, fertilisasi in vitro, dan kloning. Mari kita bahas mekanisme, contoh, dan dampaknya satu per satu.

Teknologi reproduksi pertama, kultur jaringan. Kultur jaringan merupakan perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan cara mengisolasi bagian tanaman tertentu, misalnya daun atau mata tunas, kemudian menumbuhkannya dalam kondisi aseptik (bebas kuman) pada medium buatan. Karena dikembangbiakkan secara vegetatif, tanaman yang dihasilkan dari kultur jaringan mempunyai sifat yang sama dengan induknya.

Teori yang mendasari teknik kultur jaringan adalah teori sel dari Schleiden dan Schwann yang menyatakan bahwa setiap sel tanaman yang hidup mempunyai kemampuan totipotensi. Totipotensi artinya kemampuan setiap sel tumbuhan yang jika diletakkan dalam lingkungan yang sesuai akan tumbuh menjadi tumbuhan yang sempurna.

Pada kultur jaringan, jaringan yang digunakan untuk ditumbuhkan disebut dengan eksplan. Nah, berdasarkan eksplannya, kultur jaringan dibedakan menjadi enam jenis, yaitu kultur kloroplas, eksplan yang digunakan kloroplas, kultur polen, eksplannya serbuk sari, kultur anther, kepala sari, kultur protoplas, sel jaringan hidup yang tidak berdinding sel, kultur embrio, eksplannya adalah embrio, dan kultur meristem, eksplannya adalah jaringan muda meristematik.

Tahapan-tahapan yang dilakukan pada teknik kultur jaringan adalah pertama, mengambil eksplan dan melakukan sterilisasi. Kedua, penanaman eksplan pada media kultur yang telah dibuat, kemudian disimpan dalam ruangan yang suhu dan penyinarannya terkontrol hingga terbentuk kalus. Kalus merupakan potongan jaringan tumbuhan yang terdiri dari massa sel yang belum terdiferensiasi. Selanjutnya, melakukan subkultur beberapa kali sampai kalus tumbuh menjadi plantlet. Plantlet merupakan eksplan yang dapat membentuk tumbuhan utuh. Setelahnya, plantlet dikeluarkan dari wadah dan akarnya dibersihkan, lalu ditanam di dalam pot dan diletakkan di tempat yang tidak terkena hama. Apabila plantlet sudah tumbuh kuat, tanaman bisa dipindahkan ke media tanam atau lahan pertanian yang terkena sinar matahari.

Nah, teman-teman, tahapan-tahapan kultur jaringan tadi biasanya dirangkum dalam beberapa istilah berikut. Pertama, inisiasi, pengambilan eksplan dari bagian tanaman. Kedua, sterilisasi, penyemprotan etanol pada media, eksplan, dan peralatan lainnya. Berikutnya, multiplikasi, penanaman eksplan pada media hingga terbentuk kalus. Induksi, proses pertumbuhan akar pada kalus. Elongasi, pemanjangan tunas hingga kalus berubah menjadi tanaman kecil (plantlet). Dan terakhir, aklimatisasi, proses memindahkan plantlet ke polybag yang diberi sungkup.

Kultur jaringan ini mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan perkembangbiakan vegetatif konvensional lainnya. Manfaat kultur jaringan antara lain menghasilkan tanaman yang memiliki sifat yang sama dengan induknya, menghasilkan tanaman dalam jumlah banyak dalam waktu yang singkat, melestarikan sifat tanaman induk, dan menghasilkan tanaman yang bebas virus atau mikroorganisme patogen lainnya.

Beberapa kelebihan kultur jaringan yaitu penyiapan bibit tidak tergantung musim. Bibit diproduksi dalam jumlah banyak, seragam, dan bebas dari penyakit. Tidak memerlukan lahan luas untuk memproduksi banyak bibit tanaman. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki. Metabolit sekunder tanaman dapat diperoleh lebih cepat tanpa menunggu tanaman dewasa terlebih dahulu.

Teknologi reproduksi kedua, inseminasi buatan. Inseminasi buatan merupakan salah satu teknologi reproduksi melalui perkembangbiakan generatif. Teknik ini umumnya dilakukan pada hewan ternak dan hewan langka.

Proses inseminasi buatan dilakukan dengan meletakkan sperma ke folikel ovarian, uterus, serviks, atau tuba fallopi betina dengan cara buatan, bukan dengan kopulasi alami. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan keturunan unggul dari jantan unggul tanpa harus melalui proses perkawinan berulang.

Inseminasi buatan mempunyai beberapa keunggulan. Di antaranya, sperma yang belum dibutuhkan dapat dibekukan, apabila akan digunakan, sperma dapat dicairkan. Inseminasi buatan lebih memudahkan peternak untuk mendapatkan hewan unggul tanpa harus mendatangkan hewan jantannya.

Teknologi reproduksi berikutnya, fertilisasi in vitro atau dikenal juga dengan proses bayi tabung. Fertilisasi in vitro terjadi di dalam tabung berisi medium cair dengan melewati proses-proses berikut: pengendalian proses ovulasi secara hormonal, pemindahan sel telur dari ovarium, pembuahan oleh sel sperma.

Secara umum, prosedur fertilisasi in vitro adalah sebagai berikut. Pertama, mengambil sel telur dari induk betina dan sperma dari induk jantan. Kedua, sel telur dan sperma dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi medium yang memungkinkan terjadinya pembuahan dan kondisinya disesuaikan dengan kondisi seperti di dalam tubuh. Bila proses ini berlangsung dengan baik, zigot akan terbentuk. Selanjutnya, zigot dipelihara pada tabung reaksi hingga berkembang menjadi embrio. Dan setelah embrio berumur 2 sampai 5 hari, embrio tersebut dimasukkan atau ditanam di dinding rahim induk betina untuk proses pertumbuhan dan perkembangan menjadi janin hingga siap untuk dilahirkan menjadi individu baru.

Dan teknologi reproduksi terakhir, yaitu kloning. Kloning merupakan suatu proses untuk menghasilkan populasi yang terdiri dari individu-individu yang memiliki sifat genetik yang sama. Proses kloning ini umumnya ditemukan pada bakteri, serangga, dan tumbuhan yang memiliki kemampuan untuk memperbanyak diri secara aseksual. Proses kloning dilakukan dengan memasukkan inti sel donor ke sel telur yang telah dihilangkan inti selnya. Selanjutnya, sel telur tersebut diberi kejutan listrik atau zat kimia untuk memacu pembelahan sel. Ketika klon embrio telah mencapai tahap yang sesuai, embrio dimasukkan ke rahim hewan betina lainnya yang sejenis. Hewan tersebut selanjutnya akan mengandung embrio yang ditanam dan melahirkan anak hasil kloning.

Beberapa contoh peristiwa kloning yang pernah dilakukan antara lain percobaan kloning pada katak tahun 1962 oleh John B. Gurdon. Percobaan kloning pada tikus tahun 1977 oleh ilmuwan Jerman Karl Illmensee. Percobaan kloning pada kambing tahun 1984 oleh ilmuwan Inggris Steen Willadsen. Dan percobaan kloning pada domba Dolly tahun 1986 oleh Ian Wilmut.

Perbanyakan makhluk hidup secara kloning memiliki dampak dalam kehidupan kita. Berikut ini adalah dampak positif dari kloning. Pertama, kloning menjadi pilihan untuk menyelamatkan gen yang hilang dari hewan yang mati secara teratur. Kedua, resipien transfer embrio tidak dibatasi waktu dan tempat. Dan ketiga, embrio hasil kloning dapat disimpan dalam waktu yang lama.

Adapun dampak negatif kloning antara lain adanya keterbatasan resipien menerima embrio. Belum ada rekam medis penggunaan embrio yang menginformasikan dampak positif dan negatifnya. Serta, munculnya pewarisan sifat mitokondria dan modifikasi epigenetik yang tidak diharapkan karena prosedur kloning.

Nah, teman-teman, itulah serangkaian mekanisme dan contoh dari keempat jenis teknologi reproduksi. Teman-teman bisa memahaminya ya.

Pembahasan kita selanjutnya adalah penerapan bioteknologi modern yang kedua, yaitu rekayasa genetika.

Rekayasa genetika merupakan suatu teknik memanipulasi gen suatu organisme untuk memperoleh produk baru. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara melakukan penyisipan gen pada plasmid sebagai vektor (pembawa) untuk membuat DNA rekombinan.

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai rekayasa genetika, kita perlu tahu terlebih dahulu beberapa unsur penting dalam pelaksanaan rekayasa genetika yang terdiri dari plasmid, enzim, dan transformasi. Pertama, plasmid. Plasmid yaitu molekul DNA yang terdapat pada bakteri atau eukariot bersel satu, berbentuk kecil, dan dapat bereplikasi. Plasmid berfungsi sebagai vektor (pembawa) gen yang akan disisipkan. Plasmid sel bakteri merupakan jenis plasmid yang sering digunakan pada rekayasa genetika karena sel bakteri mudah bereplikasi dan disisipi gen lain.

Unsur kedua, enzim. Enzim digunakan untuk memotong DNA dan mengambil gen-gen tertentu sehingga disebut juga sebagai gunting biologi. Enzim yang memotong DNA disebut juga enzim restriksi. Setiap satu enzim restriksi hanya mampu memotong gen pada tempat-tempat tertentu. Artinya setiap pemotongan suatu gen diperlukan enzim restriksi tertentu. Enzim lainnya digunakan untuk menyambung kembali potongan-potongan DNA yang disebut dengan enzim ligase. Adanya enzim restriksi dan ligase ini mempermudah pengerjaan rekayasa genetika.

Dan unsur pelaksanaan rekayasa genetika terakhir adalah transformasi. Transformasi merupakan pemindahan sifat-sifat dari suatu mikroba ke mikroba lainnya melalui bagian-bagian DNA tertentu. Ketiga unsur inilah yang akan berperan dalam prosedur pengerjaan rekayasa genetika. Beberapa prosedur umum yang dilakukan pada pelaksanaan rekayasa genetika adalah pertama, mengidentifikasi gen yang diinginkan dan mengisolasinya. Kedua, mengekstraksi plasmid dari sel bakteri. Berikutnya, membuka plasmid, menyisipkan gen DNA pembawa informasi yang dikehendaki. Kemudian, memasukkan plasmid berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri dan membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam wadah fermentasi.

Pada rekayasa genetika, gen diseleksi sesuai dengan sifat yang dikehendaki kemudian dikombinasikan dengan sumber yang berbeda. Contohnya, bakteri Bacillus thuringiensis memiliki gen yang dapat memproduksi racun bagi serangga. Melalui rekayasa genetika, gen ini diambil dan dicangkokkan pada DNA tanaman kapas sehingga tanaman ini memiliki kemampuan untuk memproduksi zat racun bagi serangga.

Nah, cara-cara yang digunakan dalam rekayasa genetika yaitu teknik DNA rekombinan dan teknik hibridoma. Yuk, kita bahas metode dan contohnya satu per satu. Pertama, DNA rekombinan. Teknik DNA rekombinan dilakukan dengan mengganti atau menambah DNA dari luar ke DNA asli dalam sel sehingga disebut juga dengan manipulasi genetika. Langkah-langkah yang digunakan dalam DNA rekombinan ini umum digunakan dalam prosedur rekayasa genetika seperti yang sudah kita bahas sebelumnya. Terdiri dari pemisahan DNA yang diinginkan, pemotongan DNA menjadi fragmen cDNA, pemasangan cDNA pada plasmid, pembentukan DNA rekombinan, dan pembiakan sel bakteri DNA rekombinan.

Teknik kedua, hibridoma. Teknik hibridoma merupakan teknik penggabungan dua sel yang berasal dari jaringan berbeda sehingga menghasilkan sel hibrid yang memiliki sifat kedua sel tersebut. Penggabungan sel ini terjadi dalam suatu medan listrik berfrekuensi tinggi agar sel-sel tersebut tertarik satu sama lain dan melebur. Teknik hibridoma ini digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam hibridoma adalah pertama, menyiapkan sel dari tumbuhan. Kemudian, menghilangkan dinding sel tumbuhan dan mengisolasi protoplasmanya. Selanjutnya, menguji viabilitas atau aktivitas hidup sel yang diperoleh, melakukan penggabungan dalam suatu medan listrik dan menyeleksi hasil peleburan selnya, serta membiakkan hasil peleburan sel yang dikehendaki hingga tumbuh menjadi tanaman transgenik.

Contoh penerapan teknik hibridoma ini misalnya hasil fusi antara sel pembentuk antibodi, sel limfosit B, dengan sel mieloma, sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan sel antibodi seperti limfosit B. Setiap sel hibridoma menghasilkan antibodi yang sifatnya khas sehingga hibridoma yang dihasilkan harus diseleksi terlebih dahulu untuk selanjutnya digunakan.

Teman-teman, itulah pembahasan kita tentang penerapan bioteknologi modern dalam bidang teknologi reproduksi dan rekayasa genetika. Teknologi reproduksi terdiri dari kultur jaringan, inseminasi buatan, fertilisasi in vitro, kloning. Sedangkan rekayasa genetika terdiri dari teknik DNA rekombinan dan hibridoma. Nah, untuk pembahasan tentang produk-produk bioteknologi modern akan kita lanjutkan di video selanjutnya. Sampai di sini semoga teman-teman bisa memahaminya ya.

Oke, teman-teman, demikianlah pembahasan kita tentang penerapan bioteknologi modern. Jangan lupa tonton terus video-video terbaru di channel kita ya. Sampai jumpa.