Fungsi Sistem Pertahanan Tubuh

Seorang pendekar bela diri tentu mampu meng antisipasi berbagai macam serangan dari lawannya. Bahkan, serangan dari banyak lawan dalam satu waktu sekaligus pun dapat teratasi. Nah, sama seperti halnya pendekar bela diri, tubuh kita juga mempunyai sistem yang dapat mempertahankan tubuh dari berbagai macam serangan penyakit. Suatu sistem dalam tubuh yang mempunyai peran utama dalam pertahanan diri ini disebut sistem pertahanan tubuh atau sistem imun. Sistem ini terdiri atas struktur dan sel yang didistribusikan ke seluruh jaringan tubuh. Fungsi utamanya adalah sebagai pelindung dari serangan benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh. Sementara ilmu yang mempelajari sistem imun atau kekebalan tubuh disebut immunologi.

Apabila sistem imun di dalam tubuh kita baik, tentu serangan penyakit dapat ditangkal sedini mungkin. Sebaliknya, bila sistem imun tubuh kita lemah, kemungkinan terserang penyakit pun menjadi besar.Di dalam tubuh, sistem imun melawan berbagai penyerang asing atau antigen dengan garis pertahanan yang bertahap. Tahapan-nya dimulai dari garis pertahanan pertama seperti kulit, membran mukosa, sekresi dari kulit dan mukosa. Garis pertahanan kedua de-ngan fagositosis oleh sel darah putih, protein antimikroba, dan respon peradangan. Sementara garis pertahanan ketiga melalui limfosit yang menghasilkan antibodi. Pada subbab berikut, kita mempelajari mekanisme perta hanan tubuh dari antigen dengan pembentukan antibodi. Oleh sebab itu, simak dan pahami uraian berikut.

1. Pengertian Antigen dan Antibodi

Tanpa kita sadari, sebenarnya di lingkungan sekitar terdapat banyak bibit penyakit yang dapat mengancam tubuh. Ketika perta hanan tubuh lemah, dengan segera bibit penyakit akan menyerang. Berbagai bibit penyakit itu dapat melayang di udara, larut dalam air, menempel pada tanah, meja, kursi bahkan buku dan pensil. Bakteri, virus dan organisme sejenisnya adalah contoh bibit penyakit yang dapat menyerang tubuh.

Berbagai organisme dan substansi asing yang masuk ke dalam tu-buh dinamakan antigen. Antigen meliputi molekul yang dimiliki virus, bakteri, fungi, protozoa, dan cacing parasit. Apabila antigen itu masuk ke dalam tubuh, secara otomatis tubuh meningkatkan sistem pertahanannya. Peningkatan sistem pertahanan dilakukan untuk mela-wan serangan-serangan dari organisme dan substansi asing itu.

Caranya yakni dengan memproduksi suatu zat sejenis protein atau polisakarida. Zat yang demikian dinamakan antibodi. Pada umumnya, antibodi terletak dan melekat pada permukaan sel. Namun, apabila tidak melekat, antibodi berada dalam darah dan dalam sekresi jaringan eksokrin. Awalnya, antibodi ditemukan pada serum darah, yakni cairan darah yang dipisahkan dari sel-selnya. Oleh karena itu, banyak penyakit yang dapat didiagnosis dengan keberadaan antibodi khusus dalam serum. Ilmu yang mempelajari cara seperti ini dinamakan serologiyang adalah cabang immunologi

2. Struktur dan Fungsi Antibodi

Antigen adalah protein dan permukaan polisakarida berbagai mikroba, jaringan cangkokan yang tidak cocok, ataupun sel-sel darah yang ditransfusikan. Selain itu, antigen dapat pula berwujud protein asing seperti racun lebah atau serbuk sari yang dapat menyebabkan alergi atau hipersensitivitas. Sebuah antigen mempunyai bagian pada permukaan suatu or-ganisme atau substansi tertentu yang dapat berikatan dengan antibodi. Bagian itu dinamakan epitopatau determinan antigenik. Semua epitop tentu akan berikatan dengan antibodi yang cocok. Sehingga per-mukaan bakteri, misalnya, yang berperan sebagai antigen seluruhnya dapat ditutupi oleh banyak jenis antibodi.

Antibodi adalah protein terdiri atas satu atau lebih molekul yang berbentuk huruf Y. Empat rantai proteinnya disusun oleh ikatan sulfida. Dua rantai berat yang identik adalah batang dan sebagian lengan Y. Sedangkan dua rantai ringan yang identik berada pada bagian lainnya. Pada kedua molekul berbentuk Y terdapat daerah variable (V) rantai berat dan rantai ringan. Dinamakan seperti itu sebab pada ba-gian V mempunyai urutan asam amino yang bervariasi dari satu antibodi ke antibodi lainnya.

Umumnya antibodi terdiri atas sekelompok protein yang berada pada fraksi-fraksi globulin serum. Fraksi-fraksi globulin serum ini dinamakan imunoglobulin atau disingkat Ig. Imunoglobulin ini ber-manfaat apabila di dalam tubuh terjadi reaksi imun. Manusia mempunyai beberapa tipe imunoglobulin dengan berbagai struktur. Adapun tipe-tipe imunoglobulin itu meliputi imunoglobin M (IgM), imunoglobulin G (IgG), imunoglobulin A (IgA), imunoglobulin D (IgD), dan imunoglobulin E (IgE).

3. Pembentukan Antigen dan Antibodi

Di dalam tubuh manusia, antibodi dihasilkan oleh organ limfoid sentral yang terdiri atas sumsum tulang dan kelenjar timus, terutama oleh sel-sel limfosit. Ada dua macam sel limfo sit, yaitu sel limfosit B dan sel limfosit T. Kedua sel ini bekerja sama untuk menghasilkan antibodi dalam tubuh. Baik antibodi atau antigen keduanya mempunyai hubungan spesifik yang sangat khas. Keadaan ini terlihat sewaktu antigen masuk ke dalam tubuh. Saat itu, dengan seketika sel limfosit T mendeteksi karakteristik dan jenis antigen. Ke-mudian sel limfosit T bereaksi cepat dengan cara mengikat antigen itu melalui permukaan reseptornya. Setelah itu, sel limfosit T membelah dan membentuk klon. Sementara pada permu-kaan membrannya menghasilkan immunoglobu-lin monomerik. Berikutnya, molekul antigen dan molekul an-tibodi saling berikat an dan ikatan kedua molekul ini ditempatkan pada makrofaga. Secara beruru-tan, makrofaga menghadirkan antigen pada sel limfosit B. Lantas, sel limfosit B berpoliferasi dan menjadi dewasa, sehingga mampu membentuk

Sementara itu, pembuangan antigen setelah diikat antibodi dapat menggunakan berbagai cara, yakni netralisasi, aglutinasi, presipitasi, dan fiksasi komplemen. Netralisasi adalah cara yang digunakan antibodi untuk berikatan dengan antigensupaya aktivitasnya terhambat. Sebagai contoh, antibodi melekat pada molekul yang akan digunakan virus untuk menginfeksi inangnya. Pada proses ini, antibodi dan antigen dapat mengalami proses opsonisasi, yakni proses pelenyapan bakteri yang diikat antibodi oleh makrofaga melalui fagositosis.

Cara pelenyapan antigen selanjutnya adalah aglutinasi. Aglutinasi atau penggumpalan adalah proses pengikatan antibodi pada bakteri atau virus sehingga mudah dinetralkan dan diopsonisasi. Misalnya, IgG yang berikatan dengan dua sel bakteri atau virus secara bersama-sama. Mekanisme yang sama juga terjadi pada cara selanjutnya yakni presi pitasi. Presipitasi atau pengendapan adalah pengikatan silang molekul-molekul antigen yang terlarut dalam cairan tubuh. Setelah di-endapkan, antigen itu dikeluarkan dan dibuang melalui fagositosis. Selain berbagai cara itu, pembuangan antigen dapat melalui fiksasi komplemen. Fiksasi komplemen adalah pengaktifan ren tetan molekul protein komplemen sebab adanya infeksi. Prosesnya menyebabkan virus dan sel-sel patogen yang menginfeksi bagian tubuh menjadi lisis


Sistem pertahanan tubuh memiliki beberapa fungsi, yaitu:

1. Mempertahankan tubuh Dari patogen invasif (dapat masuk ke dalam sel inang), misalnya virus Dan bakteri
2. Melindungi tubuh terhadap suatu agen Dari lingkungan eksternal yang berasal Dari tumbuhan Dan hewan (makanan tertentu, sebuk sari, Dan rambut binatang) serta zat kimia (obat-obatan dan polutan).
3. Menyingkirkan sel-sel yang sudah rusak akibat suatu penyakit atau cedera, sehingga memudahkan penyembuh luka Dan perbaikan jaringan.
4. Mengenali Dan menghancurkan sel abnormal (mutan) seperti kanker

Hormon Kelamin Laki-Laki

1. Hormon testiskular
a. Testosteron, memiliki beberapa fungsi, yaitu:
-Pada saat janin, untuk diferensiasi saluran kelamin internal dan genitalia luar, serta menstimulasi penurunan testis ke dalam skrotum.
-Ketika mencapai usia pubertas, testosteron berfungsi untuk pertumbuhan, perkembangan, dan pemeliharaan ciri-ciri seks sekunder, seperti perkemangan organ genitalia; pendistribusian rambut sebagai ciri khas laki-laki; pembesaran laring; penebalan pita suara yang menghasilkan suara rendah; meningkatkan ketebalan dan tekstur kulit sehingga kulit menjadi lebih gelap dan kasar; meningkatkan aktivitas kelenjar keringat dan sebasea yang terkadang memicu jerawat; serta meningkatkan massa otot dan tulang, laju metabolisme, jumlah sel darah merah, dan kapasitas pengikatan oksigen
b. Androstenedion, sebagai perkusor untuk hormon estrogen pada laki-laki.
c. Dihidrotestosteron (DHT), untuk pertumbuhan prenatal dan diferensiasi genitalia laki-laki.
d. Inhibin dan protein pengikat androgen, dihasilkan oleh sel-sel Sertoli dan berfungsi untuk merespons sekresi FSH.
2. Hormon hipofisis
a. FSH (follicle stimulating hormone), memiliki reseptor pada sel tubulus seminiferus yang beroeran dalam spermatogenesis.
b. LH (luteinizing hormone) atau ICSH (interstitial cell stimulating hormone), memiliki reseptor pada sel-sel interstisial yang berfungsi merangsang sel-sel interstisial di dalam testis untuk berkembang dan menyekresikan testosteron.
3. Hormon hipotalamus, yaitu GnRH (gonadotropin releasing hormone), berfungsi merangsang kelenjar hipofisis mengeluarkan LH dan FSH, serta mengatur mekanisme umpan balik negatif dalam sintesis dan sekresi testosteron. Jika kadar testosteron menurun, produksi GnRH meningkat. GnRH selanjutnya menstimulasi sekresi FSH dan LH. FSH menstimulasi spermatogenesis, sedangkan LH menstimulasi produksi testosteron. Perkembangan pubertas dipicu oleh peningkatan sekresi GnRH.

Prinsip Dasar Bioteknologi Modern

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para pakar telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.

Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang. Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.

a. Rekayasa genetika

Rekayasa genetika adalah suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu sebab DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA itu akan mengatur sifatsifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

1) Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan pada sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel itu dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.

Blastula itu selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti itu dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

2) Fusi sel
Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama atau berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan adanya:
a) sel sumber gen (sumber sifat ideal);
b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);
c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

3) Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain:
a) adalah molekul DNA yang mengandung gen tertentu;
b) dapat beraplikasi diri;
c) dapat berpindah ke sel bakteri lain;
d) sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat itu di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

4) Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh sebab itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA dapat dilakukan sebab alasan-alasan sebagai berikut.

1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.
2) DNA dapat disambungkan

b. Bioteknologi bidang kedokteran

Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon.

1) Pembuatan antibodi monoklonal Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal.

Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

1. untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil;
2. mengikat racun dan menonaktifkannya;
3. mencegah penolakan tubuh pada hasil transplantasi jaringan lain.

2) Pembuatan vaksin
Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit pada tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme itu.

3) Pembuatan antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para pakar dari Amerika Serikat dan Inggris.

4) Pembuatan hormon
Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

c. Bioteknologi bidang pertanian

Dewasa ini perkembangan industri maju dengan pesat. Akibatnya, banyak lahan pertanian yang tergeser, lebih-lebih di daerah sekitar perkotaan. Di sisi lain kebutuhan akan hasil pertanian harus ditingkatkan seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk. Untuk mendukung hal itu, dewasa ini telah dikembangkan bioteknologi di bidang pertanian. Beberapa penerapan bioteknologi pertanian sebagai berikut.

1) Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen

Nitrogen (N2) adalah unsur esensial dari protein DNA dan RNA. Pada tumbuhan polong-polongan sering ditemukan nodul pada akarnya. Di dalam nodul itu terdapat bakteri Rhizobium yang dapat mengikat nitrogen bebas dari udara, sehingga tumbuhan polong-polongan dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri.

Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba mengembangkan agar bakteri Rhizobium dapat hidup di dalam akar selain tumbuhan polong-polongan. Di samping, itu juga berupaya meningkatkan kemampuan bakteri dalam mengikat nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Kedua upaya di atas dilakukan untuk mengurangi atau meniadakan penggunaan pupuk nitrogen yang dewasa ini banyak digunakan di lahan pertanian dan menimbulkan efek samping yang merugikan.

2) Pembuatan tumbuhan tahan hama

Tanaman yang tahan hama dapat dibuat melalui rekayasa genetika dengan rekombinasi gen dan kultur sel. Contohnya, untuk mendapatkan tanaman kentang yang kebal penyakit maka diperlukan gen yang menentukan sifat kebal penyakit. Gen itu, lalu disisipkan pada sel tanaman kentang. Sel tanaman kentang itu, lalu ditumbuhkan menjadi tanaman kentang yang tahan penyakit. Selanjutnya tanaman kentang itu dapat diperbanyak dan disebarluaskan.

d. Bioteknologi bidang peternakan

Dengan bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk peternakan. Produk itu, misalnya berupa hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan satwa ternak. Dengan rekayasa genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan satwa buatan atau BST (Bovin Somatotropin Hormon). Hormon itu direkayasa dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada satwa dapat mendorong pertumbuhan dan menaikkan produksi susu sampai 20%.

e. Bioteknologi bahan bakar masa depan

Kamu sudah mengetahui bahwa bahan bakar minyak termasuk sumber daya yang tidak bisa diperbarui. Oleh sebab itu, suatu saat akan habis. Hal itu adalah tantangan bagi ilmuwan-ilmuwan untuk menemukan bahan bakar pengganti yang diproduksi melalui bioteknologi.

Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi dari fermentasi limbah, yaitu gasbio (metana) dan gasahol (alkohol).

Alternatif bahan bakar masa depan untuk menggantikan minyak, antara lain adalah biogas dan gasohol. Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan digunakan untuk bahan bakar.

Di negara Cina, dan India terdapat beberapa kelompok masyarakat yang hidup di desa yang telah menerapkan teknologi fermenter gasbio untuk menghasilkan metana. Bahan baku teknologi fermenter itu adalah feses hewan, daun-daunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh bakteri dalam fermenter. Sedangkan teknologi gasohol telah dikembangkan oleh negara Brazil sejak harga minyak meningkat sekitar tahun 1970. Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang pada gula tebu yang melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbarui dan tidak menimbulkan polusi.

f. Bioteknologi pengolahan limbah

Kaleng, kertas bekas, dan sisa makanan, sisa aktivitas pertanian atau industri adalah bahan yang biasanya sudah tidak dikehendaki oleh manusia. Bahan-bahan itu dinamakan limbah atau sampah. Keberadaan limbah sangat mengancam lingkungan. Oleh sebab itu, harus ada upaya untuk menanganinya. Penanganan sampah dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan ditimbun, dibakar, atau didaur ulang. Di antara semua cara itu yang paling baik adalah dengan daur ulang.

Salah satu contoh proses daur ulang sampah yang telah diuji pada beberapa sampah tumbuhan adalah proses pirolisis. Proses pirolisis yaitu proses dekomposisi bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana) dan bahan anorganik.

Bahan-bahan itu dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar. Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup mengurangi tingkat pencemaran. Bahan hasil perombakan zat-zat makroorganik (dari hewan, tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur) serta oleh hewan-hewan kecil disebut kompos.

Dalam pembuatan kompos, sangat diperlukan mikroorganisme. Jenis mikroorganisme yang diperlukan dalam pembuatan kompos bergantung pada bahan organik yang digunakan serta proses yang berlangsung (misalnya proses itu secara aerob atau anaerob). Selama proses pengomposan terjadilah penguraian, misalnya selulosa, pembentukan asam organik terutama asam humat yang penting dalam pembuatan humus. Hasil pengomposan memiliki manfaat sebagai pupuk.

Bioteknologi dapat diterapkan dalam pengolahan limbah, misalnya menguraikan minyak, air limbah, dan plastik. Cara lain dalam mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba. Salah satu zat pengemulsi, yaitu polisakarida yang disebut emulsan, diproduksi oleh bakteri Acinetobacter calcoaceticus. Dengan bioteknologi, pengolahan limbah menjadi terkontrol dan efektif. Pengolahan limbah secara bioteknologi melibatkan kerja bakteri-bakteri aerob dan anaerob.

Prinsip Dasar Bioteknologi Konvensional

Pada dasarnya, bioteknologi adalah suatu proses yang melibatkan berbagai agen biologi yang berupa mikrobia. Mikrobia ini dibiakkan pada suatu substrat yang berisi berbagai makronutrien atau mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikrobia dan disebut sebagai media tumbuh. Mikrobia yang dibiakkan akan menyintesis suatu bahan. Bahan itu berupa produk atau jasa yang dapat dimanfaatkan manusia. Produk atau jasa yang dihasilkan sangat tergantung pada mikrobia yang digunakan. Mikrobia mempunyai sifat pertumbuhan yang spesifik. Suatu biakan mikrobia dapat tumbuh dan berkembang dengan baik apabila substrat dan kondisi lingkungannya sesuai. Perubahan pada substrat atau kondisi lingkungan menentukan produk atau jasa yang dihasilkan. Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dalam menggunakan organisme untuk menghasilkan produk dan jasa untuk memenuhi kebutuhan manusia. Prinsip dasar dari bioteknologi adalah menggunakan makhluk hidup sebagai subjek. Makhluk hidup yang digunakan adalah sebagian besar dari golongan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud antara lain jamur ragi, bakteri, dan sebagainya.

Sebenarnya bioteknologi bukanlah hal yang baru, teknik ini telah digunakan sejak jaman prasejarah seperti membuat minuman keras atau beberapa jenis makanan dengan cara difermentasikan. Di bidang pertanian kita juga sudah menggunakan mikroorganisme sejak abad ke-19 untuk mengendalikan hama serangga dan menambah kesuburan tanah. Pada tahun 1512, tiga bahan kimia yang penting, yaitu aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari bakteri. Tahun 1797, Edward Jenner menggunakan mikroorganisme hidup untuk menghasilkan vaksin penyakit cacar. Tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilaksanakan pada tahun 1944. Pada ahun 1962, dimulai penggabungan uranium dengan bantuan mikrobia.

Bioteknologi sebelum tahun 1857 disebut era bioteknologi non-mikrobial sebab pada saat itu belum diketahui bahwa makanan produk fermentasi adalah hasil kerja mikroorganisme. Bioteknologi dimensi baru (bioteknologi mikrobial) dimulai sejak 1857 setelah Louis Pasteur me-nemukan bahwa fermentasi yang terjadi dalam pembuatan anggur adalah hasil kerja mikroorganisme.

Sekitar tahun 1940 dikenalkan teknik sterilisasi kultivasi massa mikroorganisme untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi mikroorganisme. Caranya, dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi media dan bioreaktor serta menggunakan peralatan yang menghindari masuknya kontaminan sehingga hanya biokatalis yang diinginkan saja yang ada dalam reaktor. Sedangkan, perkembangan Bioteknologi secara modern terjadi setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950 yang diikuti dengan penemuan-penemuan lainnya. Penemuan ekspresi gen, enzim pemotong DNA, menciptakan DNA rekombinan dengan menggabungkan DNA dari dua organisme yang berbeda, dan kloning adalah contoh Bioteknologi modern. Berdasarkan tingkat kerumitan dalam pelaksanaan proses bioteknologi, bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua yaitu bioteknologi konvensional dan bio teknologi modern.

Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme (bakteri dan jamur) melalui proses fermentasi. Fermentasi adalah proses pemecahan glukosa pada bahan makanan oleh mikrobia. Bioteknologi konvensional mempunyai beberapa karakteristik antara lain seperti berikut ini:

1. Dikenal sejak awal peradaban manusia.
2. Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang memiliki manfaat bagi manusia.
3. Peralatan yang digunakan sederhana.
4. Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
5. Jumlah produk yang dihasilkan dalam jumlah sedikit
6. Teknologi yang digunakan masih sederhana
7. Prosesnya relative belum steril sehingga kualitas hasilnya belum terjamin

Beberapa contoh bioteknologi sederhana antara lain:
1. Tape
Yang dimaksud tape adalah suatu hasil yang dibuat dari bahan-bahan sumber pati, seperti ubi, singkong, dan beras ketan, dengan diberi ragi dalam proses pembuatannya. Singkong adalah salah satu jenis umbi-umbian yang cukup banyak dikenal masyarakat Indonesia. Umbi tanaman singkong selain dapat dikonsumsi langsung juga dapat dibuat tapioka, gaplek, kerupuk, tape, dan sebagainya. Tape singkong dapat diolah lebih lanjut menjadi minuman alkohol, sirup glukosa, sari tape, asam cuka, dan sebagainya.

2. Tempe
Tempe kedelai adalah bahan makanan hasil fermentasi biji kedelai oleh kapang (jamur). Jenis jamur yang digunakan biasanya jenis Rhizopus oligosporus, sebab memiliki aktivitas enzim proteolitik (pengurai protein) tinggi. Dibandingkan tempe dari bahan lain, seperti dari kecipir, lamtoro, ampas tahu, benguk, maka tempe kedelai lebih dikenal oleh masyarakat. Telah diakui dunia bahwa tempe adalah makanan asli Indonesia yang kandungan gizinya patut diperhitungkan. Cara pemanfaatan tempe antara lain digoreng, disayur lodeh, oseng-oseng, kering tempe, tempe burger, rolade tempe, dan sebagainya.
Tempe digemari orang bukan hanya rasanya yang gurih dan lezat, tetapi juga sebab kaya gizi. Dengan kadar protein 18,3 per 100 gram, adalah alternatif sumber protein nabati. Selain itu, tempe kedelai juga mengandung beberapa asam amino yang diperlukan tubuh manusia. Untuk mengetahui kandungan gizi tempe kedelai dibandingkan dengan bahan bakunya (kedelai kuning dan kedelai hitam)

3. Mentega
Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. Bakteri-bakteri itu membentuk proses engasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.

4. Yogurt
Yogurt dibuat dengan memanfaatkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Proses pembuatan yogurt sangat sederhana pertama dari susu murni lalu dilakukan proses pasteurisasi, lalu susu yang sudah dipasteurisasi itu sebagian besar lemaknya dibuang. Langkah selanjutnya asalah menambahkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus pada susu dengan jumlah yang seimbang. Selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45 oC. Selama penyimpanan itu pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.

5. Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri itu berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat. Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, lalu didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri itu pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, lalu ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32oC - 42oC dan ditambah garam, lalu ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian

1. Hidroponik
Hidroponik adalah pengerjaan air atau bekerja dengan air. Media tanam yang digunakan genting, kerikil (media porus), pasir (media pasir), air (media kultur air) dan lain-lain yang disiram dengan larutan berisi nutrient yang diperlukan tanaman. Keuntungan dari hidroponik :
Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain:

• Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; resiko kerusakan tanaman sebab banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;
• Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi; hemat biaya perawatan.
• Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari golongan tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.
• Tanaman hidroponik dapat tumbuh lebih pesat dengan keadaan tidak kotor dan tidak rusak.

Jenis-jenis Hidroponik

a) Hidroponik substrat
Metode ini tidak menggunakan air sebagai media, tetapi menggunakan media padat (bukan tanah) yang dapat menyerap atau menyediakan nutrisi, air, dan oksigen serta mendukung akar tanaman seperti halnya fungsi tanah. Media yang dapat digunakan dalam hidroponik substrat antara lain batu apung, pasir, serbuk gergaji, atau gambut.

b) Hidroponik NFT (Nutrient Film Technique)
Metode ini dilakukan dengan cara meletakkan akar tanaman pada lapisan air yang dangkal. Air itu dialirkan dan mengandung nutrisi sesuai kebutuhan tanaman. Perakaran berkembang di dalam larutan nutrien.

2. Aeroponik
Aeroponik adalah modifikasi dari sistem hidroponik. Kalau pada hidroponik, media yang digunakan adalah air dan media lain misalnya keri-kil atau pasir, namun pada aeroponik tidak menggunakan media sama sekali. Akar tanaman diletakkan menggantung dalam suatu wadah yang dijaga kelembabannya. Zat makanan

diperoleh melalui larutan nutrien yang disemprotkan ke bagian akar tanaman.
Sistem aeroponik mempunyai kelebihan dibandingkan sistem hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman. Selain itu tidak ada air yang hilang akibat penguapan.
Manfaat Bioteknologi konvensional
Bioteknologi konvensional mempunyai beberapa manfaat, yaitu:

1. Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman.
2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan baru yaitu Nata de coco.
3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.
4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat sebab bioteknologi sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat kecil bisa melakukannya dan menjual hasilnya untuk keperluan hidup sehari-hari. Contohnya tempe dan tape.