Tantoro. Diberdayakan oleh Blogger.
Loading...

Total Tayangan Laman

Translate

it's about me

Galex Rudi Tantoro, Mahasiswa Biologi FMIPA UNM angk. '09

Blogger news

Blogger templates

Blogroll

Pengikut

RSS
Container Icon

Modul bioteknologi SMP kelas IX


Modul 1
Bioteknologi

Pendahuluan

Salah satu ciri makhluk hidup adalah makan. Makanan yang dikonsumsi setiap hari oleh manusia berbeda – beda. Perbedaan ini dapat tergantung dari jenis makanan yang dikonsumsi, jumlah makanan yang dikonsumsi, dan nilai kandungan gizi dari makanan. Dalam kehidupan keseharian, mungkin diantara kita ada yang pada saat sarapan gemar  memakan roti yang ditambahkan keju, pada saat makan mie mungkin saja ditambahkan kecap untuk menambah selera makanan, atau suka memakan yoghurt. Tahukah anda bahwa jenis – jenis makanan tersebut antara lain roti, keju, kecap, dan yoghurt  merupakan contoh produk dari bioteknologi.
Istilah bioteknologi mungkin kedengaran asing di telinga anda. Namun pada dasarnya,  istilah bioteknologi ini dapat dengan mudah diidentifikasi mengenai artinya. Kata bioteknologi terdiri dari kata bio yang merujuk pada makhluk hidup, dan kata teknologi yang artinya metode ilmiah untuk mencapai tujuan praktis. sehingga istilah bioteknologi ini dapat didefiniskan sebagaisuatu metode yang melibatkan makhluk hidup untuk mendapatkan suatu produk.
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. Beda mikroorganisme yang digunakan berarti produk akhir yang dihasilkan juga nantinya akan beda. Produk akhir yang hasilnya memuaskan mengindikasikan bahwa metode kerja dan juga mikroorganisme yang digunakan tergolong baik.
Perkembangan zaman kian tahun kian bertambah. Kebutuhan manusia akan sumber daya semakin meningkat. Hal ini berdampak kemajuan pengetahuan manusia untuk dapat memenuhi kebutuhannya. Produk – produk bioteknologi yang menggunakan bantuan mikroorganisme seperti roti, keju, yoghurt, tempe, kecap, dan sebagainya tergolong bioteknologi konvensial. Karena perkembangan pemikiran dan teknologi manusia menjadikan dikenalnya produk – produk bioteknologi modern yang dalam prosesnya melibatkan tingkatan molekuler dalam pengerjaannya seperti DNA.
Dalam modul ini, yang akan dijelaskan adalah mengenai bioteknologi. Di dalam silabus, penjelasan mengenai bioteknologi terdapat pada :
Standar Kompetensi      :    2. Memahami kelangsungan hidup makhluk hidup.
Kompetensi Dasar         : 2.4 Mendeskripsikan   penerapan  bioteknologi dalam mendukung kelangsungan hidup manusia melalui produksi pangan.
Tujuan Pembelajaran   :    1. Menjelaskan pengertian bioteknologi.
                                           2.Memberikan    contoh    penerapan    bioteknologi  
                                              pada bidang produk makanan dan minuman.
                                           3.Menjelaskan    cara    pembuatan   makanan  yang
                                         memanfaatkan   jasa   mikroorganisme,   misalnya
                                         tempe, tapai, dan brem.
Modul ini merupakan salah satu media yang dapat digunakan untuk membahas mengenai Bioteknologi. Secara konseptual modul ini dirancang sedemikian rupa sehingga diharapkan dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin oleh siswa kelas IX SMP. Secara khusus setelah mempelajari modul ini anda diharapkan mampu:
1. Menjelaskan bioteknologi
2. Mengetahui sejarah bioteknologi
3.Menjelaskan perbedaan bioteknologi konvensional dengan bioteknologi modern
4. Peranan mikroorganisme dalam bioteknologi
5. Penerapan bioteknologi dalam keseharian
Untuk dapat menguasai kemampuan yang telah dijelaskan diatas, maka anda diharapkan mengikuti petunjuk belajar sebagai berikut :
1. Bacalah bagian uraian dan contoh dri setiap kegiatan belejar dengan cermat sampai anda dapat menangkap makna dari berbagai sisi bioteknologi.
2.  Kerjakan latihan dengan baik dan penuh kesungguhan sampai anda mengetahui sepenuhnya mengenai konsep bioteknologi. Diharapkan anda dapat mengerjakan latihan yang telah disediakan secara mandiri untuk kemampuan anda mengenai materi tersebut.
3. Bacalah rangkuman untuk memberikan anda aspek – aspek dasar sebagai gambaran mengenai garis besar dari setiap kegitan belajar.
4. Kerjakan tes formatif yang disediakan untuk mengukur sejauh mana pemahaman anda mengenai materi bioteknologi.
5. Bila anda telah menjawab tes formatif, bandingkanlah jawaban anda dengan rambu – rambu jawaban yang telah disediakan. Bila setelah dihitung ternyata anda telah mencapai tingkat penguasaan sama atau lebih besar dari 80%, maka anda dipersilakan untuk meneruskan ke kegiatan belajar selanjutnya.
Selamat belajar !














v Kegiatan belajar I
Pengertian bioteknologi dan sejarahnya


Uraian isi dari pembelajaran
Bioteknologi merupakan istilah yang asing bagi sebagian orang. Namun perlu diketahui bahwa bioteknologi merupakan bidang kajian dalam ilmu biologi yang sifatnya dinamis. Karena bioteknologi ini merupakan bidang kajian yang tergolong baru dalam pengakjian biologi. Disebut dinamis karena perkembangannya akan mengikuti perkembangan zaman. Dengan semakin bertambahnya waktu dapat diperkirakan zaman akan semakin canggih yang akhirnya kelak berdampak pada perkembangan bioteknologi ini.

A. Definisi bioteknologi
Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos (teknologi = penerapan), dan  logos (ilmu). Artinya, ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi. Dalam arti luas, bioteknologi ialah memanipulasi organisme atau komponen organisme tersebut untuk melakukan tugas – tugas praktis atau menghasilkan produk yang bermanfaat. Dengan kata lain, bioteknologi merupakan pemanfaatn organisme dan agen- agen biologis untuk menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan manusia. Hal itu berhubungan dengan pemanfaatan organisme atau komponen selulernya secara terarah dan terkontrol yang melibatkan multidisiplin serta merupakan palikasi terpadu antara mikrobiologi, biokimia, biologi sel, fisiologi, genetika molekuler, rekayasa genetika, dan teknik kimia.
Menurut Perhimpunan Bioteknologi Eropa, bioteknologi diartikan sebagai penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan. Dalam penerapan yang lain, bioteknologi saat sekarang biasa untuk rekayasa genetik. Rekayasa genetik merupakan usaha mengubah atau memanipulasi bahan atau materi genetik organisme secara invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi, atau memodifikasi gen sehingga didapatkan organisme dengan ciri kemampuan yang baru. Gen-gen yang digunakan untuk rekayasa genetik dapat berasal dari organisme sejenis atau organisme yang berbeda jenis tanpa mengenal batas spesies. Rekayasa genetik dilakukan dengan cara yang disebut teknik rekombinan DNA.  Teknik ini dilakukan di laboratorium dengan menggunakan peralatan yang canggih.
Berdasarkan dua pengertian bioteknologi tersebut, maka bioteknologi adalah penggunaan  biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Adapun rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain. Ciri-ciri utama bioteknologi sebagai berikut.
a. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.
b. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.
c. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.
            Objek kajian dan aplikasi bioteknologi mulai dari produksi makanan yang difermentasi, bahan kimia berupa antibiotika, enzim, etanol, asam cuka, asam sitrat, hingga produksi energi seperti biogas, fiksasi nitrogen, dan penemuan minyak. Saat ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun pada tumbuhan dan hewan.

B. Sejarah perkembangan bioteknologi
Bioteknologi telah dimanfaatkan di segala bidang, antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, dan pengelolaan lingkungan. Sebenarnya, pemanfaatan mikroorganisme telah dilakukan sejak dahulu kala. Misalnya, untuk membuat roti dan bir telah dimulai sejak 6.000 tahun SM dan pemanfaatan ragi untuk membuat roti yang mengembang dimulai sejak 4.000 tahun SM. 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.
Louis Pasteur
            Bioteknologi makin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga ia dianggap sebagai Bapak Bioteknologi. Semula bioteknologi dikembangkan dalam kondisi yang tidak steril

Sekitar tahun 1940 diperkenalkan 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 merupakan contoh Bioteknologi modern.
Tabel perkembangan penerapan bioteknologi
C. Jenis bioteknologi
1. Bioteknologi konvensional
Disadari ataupun tidak sebenarnya manusia telah mengenal bahkan telah menerapkan bioteknologi dalam kehidupan sehari-hari sudah sejak jaman dulu. Ketika orang dulu telah mampu membuat tempe, tape serta minuman beralkohol, itu semua sebenarnya adalah penerapan dari bioteknologi. Orang dulu mendapatkan ilmu cara membuat tempe dan tape secara turun temurun dan tanpa melalui pengkajian secara ilmiah. Umumnya mereka membuat itu semua hanya untuk mencukupi kebutuhan mereka sendiri tanpa ada pemikiran untuk memperjualbelikan atau memproduksi dalam jumlah yang banyak. Dari sini dapat
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang  menggunakan organisme atau mikroba untuk menghasilkan  suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim.  Ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:
a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.
b)  Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sederhana.
d) Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
            Contoh rangkaian proses yang digunakan dalam bioteknologi konvensional dapat dilihat pada Gambar  5.1 Proses terjadi berurutan, dari tepung  menjadi glukosa oleh jamur Aspergillus,  selanjutnya glukosa diubah menjadi alkohol oleh jamur Saccharomyces. Rangkaian proses ini telah lama digunakan.
            Contoh lain yang lebih populer dapat kamu lihat ketika seseorang membuat tape. Pembuat tape  sebenarnya  hanya memelihara jamur ragi tape (mikroba pembuat tape) pada ketela pohon atau nasi ketan yang dijadikan substrat bagi jamur ragi. Pemeraman ketela pohon atau nasi ketan yang telah ditaburi ragi sebagai upaya untuk menciptakan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamur ragi, karena jamur ragi menyukai tempat yang gelap dan hangat.

2. Bioteknologi modern
            Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia. Rekayasa genetika adalah teknik pengambilan gen tertentu untuk menghasilkan organisme yang memiliki keunggulan secara genetik. Sedangkan, rekayasa biokimia seperti penggunaan tangki reaktor untuk pertumbuhan mikroorganisme untuk proses biologis tertentu supaya tidak terkontaminasi mikroorganisme lain. 
            Di dalam dua dekade belakangan ini telah terjadi beberapa peristiwa penting yang mendorong kemajuan dalam bioteknologi modern, yaitu sebagai berikut.
a. Meningkatnya harga bahan bakar fosil (bensin, minyak tanah, maupun solar) yang sangat tajam.
b. Pemakaian enzim – enzim ligase dan endonuklease yang dapat memotong DNA dan menyambungkannya kembali sehingga menghasilkan rekombinan baru dengan tujuan untuk memamanipulasi gen secara buatan.
c. Penemuan oleh Kohler dan Milstein (1975) yang memproduksi antibodi monoklonal dari memfusikan limfosit, myeloma, dan sel tumor.
Ciri-ciri bioteknologi modern adalah:
a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
b)  Organisme  atau  mikroorganisme  digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sudah modern.
d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.


Rangkuman  
Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos (teknologi = penerapan), dan  logos (ilmu). Artinya, ilmu yang mempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi.Dengan kata lain, bioteknologi merupakan pemanfaatan organisme dan agen- agen biologis untuk menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan manusia.
Ciri-ciri utama bioteknologi sebagai berikut.
a. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.
b. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.
c. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.
            Pemanfaatan mikroorganisme telah dilakukan sejak 6.000 tahun SM. Pada tahun 1512, tiga bahan kimia yang penting, yaitu aseton, butanol, dan gliserol diperoleh dari bakteri. 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 makin berkembang setelah kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi berhasil diselidiki. Penelitian mengenai fermentasi dipelopori oleh Louis Pasteur sehingga ia dianggap sebagai Bapak Bioteknologi. Perkembangan yang pesat dalam bidang biologi sel dan biologi molekuler sejak tahun 1960-an mendorong perkembangan bioteknologi secara cepat. Dewasa ini manusia telah mampu memanipulasi,  mengubah, dan/atau menambahkan sifat tertentu pada suatu organisme.
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang  menggunakan organisme atau mikroba untuk menghasilkan  suatu senyawa kimia atau produk dengan aktivitas-aktivitas mikroba dan belum menggunakan enzim.  Ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:
a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.
b)  Menggunakan  secara  langsung  hasil  yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sederhana.
d) Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
            Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang memanfaatkan biologi molekuler dan sel untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia. Penerapan bioteknologi modern berdasarkan pada rekayasa genetika dan rekayasa biokimia.
Ciri-ciri bioteknologi modern adalah:
a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
b)  Organisme  atau  mikroorganisme  digunakan  untuk  memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sudah modern.
d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.


Tes Formatif 1

1. Ilmu terapan yang mempelajari prinsip - prinsip biologi yang digunakan oleh manusia untuk tujuan tertentu disebut ....
a. Teknologi kimia
b. Biogenetika
c. Biokimia
d. Bioteknologi
2. Di bawah ini merupakan ilmu-ilmu yang digunakan dalam bioteknologi,
kecuali ….
a. Mikrobiologi
b. Biologi sel
c. Biokimia
d. Taksonomi

3. Julukan Bapak Bioteknologi diberikan kepada ….
a. Louis Pasteur
b. Charles Darwin
c. Carollus Linnaeus
d. Lamarck
4. Tokoh yang menemukan vaksin cacar adalah ....
a. Louis Pasteur
b. Alexander Fleming
c. Robert Koch
d. Edward Jenner
5. Tokoh yang menemukan Penisilin adalah ....
a. Louis Pasteur
b. Alexander Fleming
c. Robert Koch
d. Edward Jenner
6. Penisilin adalah antibiotik yang dapat dihasilkan oleh ....
     a. Saccaromyces cerevisiae
     b. Eschericia coli
     c. Penicilium notatum
     d. Pseudomonas sp
7. Tokoh yang menemukan bahwa mikroorganisme dapat dimatikan adalah ....
a. Gregor Mendel
b. Alexander Fleming
c. Robert Koch
d. Louis Pasteur
8. Ilmuwan yang menciptakan teknik mengkultur bakteri adalah ....
a. Gregor Mendel
b. Alexander Fleming
c. Robert Koch
d. Louis Pasteur

9. Yang bukan merupakan ciri – ciri bioteknologi konvensional adalah ....
     a. Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
b. Peralatan yang digunakan sederhana.
c. Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
d. Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.
10. Di bawah ini yang merupakan ciri – ciri bioteknologi modern adalah ...
     a. Peralatan yang digunakan sederhana.
b. Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
c. Pemanfaatan mikroorganisme terbatas.
d.Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme. 


Kunci Jawaban Tes Formatif 1

1. d. Bioteknologi
2. d. Taksonomi
3. a. Louis Pasteur
4. d. Edward Jenner
5. b. Alexander Fleming
6. c. Penicilium notatum
7. d. Louis Pasteur
8. c. Robert Koch
9. d. Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.
10. b. Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.


Umpan Balik

1. d. Bioteknologi
Alasan : Karena bioteknologi merupakan salah satu cabang ilmu Biologi yang dalam pengkajiannya menggunakan prinsip – prinsip Biologi untuk mencapai tujuan tertentu misalnya, kultur tanaman, produksi makanan dan minuman menggunakan perantara mikroorganisme.
2. d. Taksonomi
     Alasan : Karena Mikrobiologi digunakan untuk menyelidiki mengenai jenis mikroba yang digunakan, Biologi sel digunakan untuk mengetahui struktural sel, dan Biokimia digunakan untuk mengetahui proes – proses kimiawi yang terjadi dalam tubuh organisme. Sedangkan taksonomi yang tidak lain merupakan suatu tingkatan – tingkatan klasifikasi makhluk hidup tidak digunakan.
3. a. Louis Pasteur
     Alasan : Karena Louis Pasteur-lah yang kali pertama memperkenalkan prinsip – prinsip penggunan bioteknologi berupa makhluk hidup dalam kaitannya dengan teknologi.
4. d. Edward Jenner
     Alasan:  Karena      pada     tahun     1797,   Edward    Jenner    menggunakan
                   mikroorganisme hidup untuk menghasilkan vaksin penyakit cacar.
5. b. Alexander Fleming
     Alasan : Karena Tahun 1928, Alexander Fleming menemukan penisilin dari jamur Penicilium, tetapi produksi secara besar baru dilaksanakan pada tahun 1944.
6. c. Penicilium notatum
     Alasan : Karena dari nama penisilin diadopsi dari jamur pengahasil antibiotik tersebut yaitu Penicilium notatum
7. d. Louis Pasteur
     Alasan : Karena pada tabel di bawah ini diketahui bahwa pada no. 4 tahun 1864 Louis Pasteur-lah yang kali pertama menemukan bahwa mikroorganisme bisa dimatikan

8. c. Robert Koch
     Alasan : Karena pada tabel di bawah ini diketahui bahwa pada no. 5 tahun 1893 Robert Koch yang menciptakan teknik untuk mengkultur bakteri.

9. d. Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.
     Alasan : Karena yang merupakan ciri-ciri bioteknologi konvensional adalah:
a) Dikenal sejak awal peradaban manusia.
b)  Menggunakan secara langsung hasil yang diproduksi organisme atau mikroorganisme berupa senyawa kimia atau bahan pangan tertentu yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sederhana.
10. b. Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
     Alasan : Karena yang merupakan ciri-ciri bioteknologi modern adalah:
a) Mulai berkembang sejak ditemukan DNA.
b) Organisme atau mikroorganisme digunakan untuk memperbaiki serta meningkatkan kinerja genetik suatu organisme yang bermanfaat bagi manusia.
c) Peralatan yang digunakan sudah modern.
d) Pemanfaatan mikroorganisme ditambah dengan teknologi modern.

Cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban tes formatif 1. Hitunglah jawaban benar anda. Kemudian gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar 1

Arti tingkat penguasaan :  90 – 100% = baik sekali
                                           80 – 89%   = baik
                                           70 – 79%   = cukup
                                           < 70%        = kurang
              Apabila anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, anda dapat meneruskan pada kegiatan belajar selanjutnya. Namun, jika tingkat penguasaan anda berada di bawah 80%, anda harus mengulangi materi kegiatan belajar  terutama bagian yang belum dikuasai.


Daftar Pustaka

Campbell, Neil A., Jane B. Reece, Lawrence G Mitchell.2000. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Prawirohartono, Slamet. 2005. Sains Biologi 3. Jakarta : Bumi Aksara

Rachmawati, Faidah., Nurul Urifah, Ari Wijayanti. Biologi. Jakarta : Ricardo publishing

Riandari, Henny. 2007. Sains Biologi 3. Solo : PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri



v Kegiatan belajar II
Peranan mikroorganisme dalam bioteknologi dan produk – produk bioteknologi




Uraian isi dari pembelajaran

A. Peranan Mikroorganisme dalam Bioteknologi
Baik bioteknologi tradisional ataupun modern, dalam praktiknya semua menggunakan jasa dari mikroorganisme. Alasan-alasan digunakannya mikroorganisme dalam kerja bioteknologi adalah sebagai berikut:
1. Mudah dan sangat cepat dikembangbiakan.
2. Mudah diperoleh.
3. Sifat-sifat dari mikroorganisme mudah diubah sesuai dengan keinginan kita.
4. Mampu hidup hanya dengan menggunakan sisa dari organisme lain.
5. Mampu menghasilkan produk yang tidak membahayakan.
6. Dalam kerjanya tidak membutuhkan tambahan zat dari luar tubuhnya karena telah mampu menghasilkan enzim sendiri.
Penerapan bioteknologi dalam kehidupan, biasanya menggunakan mikroorganisme. Mikroorganisme memiliki peranan yang sangat penting dalam pengembangan bioteknologi di berbagai bidang kehidupan. Peranan mikroorganisme dalam berteknologi adalah sebagai berikut.
1. Penghasil Makanan atau Minuman
Mikroorganisme dapat dimanfaatkan untuk membuat  tempe, oncom, makanan, tuak, cuka, dan kecap. Saat ini, pembuatan bahan makanan tersebut dikembangkan secara  ilmiah dengan menggunakan teknologi yang lebih maju sehingga menghasilkan produk yang berkualitas, seperti bir, anggur, yoghurt, roti, keju, dan nata de coco. Proses pembuatan tempe masih perlu ditingkatkan dengan berbagai penelitian karena tempe memiliki kandungan zat gizi tinggi, terutama protein nabati dan memiliki beberapa khasiat antara lain menurunkan kolesterol darah. Berikut merupakan contoh makanan yang dihasilkan melalui bioteknologi
Mikroorganisme lain yang juga berperan dalam menghasilkan jenis makanan antara lain :
1) Aspergillus oryzae atau Aspergillus soyae   bersama Saccharomyces rouxii   atau Pediococcus soyae  atau Torulopsis sp digunakan dalam pembuatan kecap. Mikroorganisme tersebut mengubah campuran kedelai dan padi-padian menjadi kecap (Indonesia), Shoyu (Jepang), Chiang-yu (Cina) , dan soy-sauce (Eropa).
2) Aspergillus wentii  digunakan untuk memfermentasikan biji-bijian, kedelai, dan garam menjadi tauco.
3) Rhizopus oryzae, R. oligosporus, R. stolonifer, R. chlamydosporus dimanfaatkan oleh orang untuk memfermentasikan kedelai yang sudah dikupas kulitnya. Miselium jamur tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai membentuk produk yang disebut tempe.
4) Makanan lain yang dibuat menggunakan jasa mikroorganisme melalui proses fermentasi adalah oncom (Neurospora),  tape  (Aspergillus oryzae, Saccharomyces, Rhizopus sp., Hansenula sp., dan Torulopsis, sp.);  roti, kue, anggur, dan bir, (Saccharomyces),   serta keju, mentega, yoghurt (Streptococcus lactis).

2. Penghasil obat
Berbagai macam mikroorganisme bermanfaat sebagai penghasil obat-obatan, contohnya Penicillium menghasilkan zat antibiotik yang mematikan mikroorganisme lain, disebut penisilin. Penisilin sangat penting karena dapat memberantas berbagai penyakit infeksi. Namun, ada beberapa jenis bakteri yang kebal terhadap penisilin karena dapat menghasilkan enzim yang dapat menghambat kerja penisilin.

3. Penghasil energi
Salah satu energi yang dikembangkan melalui bioteknologi saat ini adalah biogas. Biogas merupakan gas metana yang diproduksi oleh mikroorganisme di dalam medium kotoran ternak. Kotoran ternak dicerna oleh mikroorganisme menjadi gas metana yang kemudian dialirkan ke rumah-rumah sebagai penghasil energi. Sedangkan, limbahnya dapat digunakan sebagai pupuk. Cara pembuatannya adalah campuran kotoran ternak dan air dimasukkan pada tangki pengumpul, kemudian diaduk. Setelah rata, tangki pengumpul dimasukkan ke dalam tangki pencerna.

4. Penghasil zat – zat organik
Beberapa mikroorganisme dapat menghasilkan zat-zat organik, seperti etanol, asam cuka, asam sitrat, aseton, dan gliserol. Zat-zat organik itu dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya sebagai bahan minuman.

5. Pengurai limbah
Pengolahan limbah secara biologis merupakan pengolahan limbah dengan menggunakan bakteri untuk mencerna limbah tersebut. Pengolahan limbah dengan cara ini tidak membutuhkan biaya yang besar dan lebih ramah lingkungan. Limbah industri harus diolah terlebih dahulu melalui Unit Pengolahan Limbah (UPL) sebelum dikeluarkan ke lingkungan agar tidak terjadi pencemaran. Dalam UPL biologis, bakteri pencerna dimasukkan ke dalam bak berisi limbah yang diberi  aerator (alat pemasok udara) untuk memasukkan oksigen yang berguna untuk pernapasan bakteri secara aerobik. Limbah akan terurai dan dapat dibuang ke lingkungan setelah air dipisahkan dari endapan limbah yang tidak berbahaya.

6. Penghasil PST (Protein Sel Tunggal)
PST sangat menguntungkan karena dapat digunakan sebagai sumber protein. Hal ini disebabkan karena:
1) Secara umum, organisme dapat membelah diri dengan cepat.
2) Tidak memerlukan lahan yang terlalu luas.
3) Dapat hidup di tempat limbah buangan, seperti selulosa,  limbah minyak bumi, atau limbah organik yang lain.
4) Mikroorganisme fotosintetik seperti ganggang dapat memanfaatkan energi cahaya untuk digunakan sebagai penghasil PST. Contoh protein sel tunggal adalah  Spirulina  dan Chorella.

B. Penerapan Bioteknologi
1. Di bidang peternakan
Selama lebih dari satu dasawarsa , hewan ternak ternak telah diberi perlakuan dengan produk – produk yang dihasilkan dari metode DNA rekombinan. Produk – produk ini mencakup vaksin – vaksin baru atau yang didesain ulang, antibodi dan hormon pertumbuhan. Misalnya beberapa sapi perah disuntik dengan hormon pertumbuhan sapi (BGH- bovine growth hormone), yang dibuat oleh E.coli untuk menaikkan produksi susu (vaksin ini biasanya meningkatkan sebanyak 10%). BGH juga meningkatkan perolehan bobot dalam daging ternak. Sejauh ini BGH telah lulus dari semua uji keamanan dan BGH sekarang digunakan secara meluas dalam kelompok pabrik susu.
2. Di bidang pertanian
Pengembangan bioteknologi banyak diterapkan di bidang pertanian, seperti kultur jaringan untuk menghasilkan tanaman tahan hama dan pengembangan tanaman  dengan media selain tanah yang dikenal dengan nama hidroponik.
a. Kultur Jaringan
Saat ini, kultur jaringan dikembangkan untuk memperoleh individu baru dalam jumlah yang banyak. Media kultur merupakan tempat tumbuhnya sel tumbuhan. Media tumbuh sel tumbuhan dapat di dalam tabung yang steril, artinya tabung yang bebas dari hama. Medium itu biasanya dibuat dari agar-agar yang diberi berbagai nutrisi yang diperlukan tumbuhan. Kultur jaringan tumbuhan dapat dilakukan hanya dengan mengambil beberapa milimeter pucuk tumbuhan yang mengandung jaringan muda atau jaringan lain yang bersifat meristematik. Bagian tumbuhan yang dikultur disebut sebagai eksplan. Keuntungan dari pengembangan kultur jaringan tumbuhan, antara lain:
1) Berlangsung cepat dalam memperoleh tumbuhan baru.
2) Hemat tempat dan waktu.
3) Bibit terhindar dari hama dan penyakit.
4) Memiliki sifat identik.
5) Jumlah tidak terbatas.




    Kultur jaringan pada tumbuhan
b. Pembentukan Tumbuhan yang Tahan Hama
Teknik untuk memperoleh tanaman yang berkualitas adalah melalui rekayasa genetika, yaitu dengan rekombinasi gen dan kultur sel. Tanaman yang dapat dikultur dengan cepat adalah tanaman dari satu sel somatik, seperti wortel, jeruk, tomat, kentang, dan tembakau.  Sebagai contoh, untuk mendapatkan tanaman kentang yang tahan terhadap penyakit, perlu ada gen yang mengekspresikan sifat kebal terhadap penyakit, lalu gen ini disisipkan pada sel tanaman kentang yang kemudian ditumbuhkan menjadi tanaman kentang yang kebal penyakit. Selanjutnya, tanaman baru ini dapat diperbanyak dan disebarluaskan. Dalam menyisipkan gen ke sel tanaman dibutuhkan vektor, seperti plasmid dari bakteri  Agrobacterium tumenfaciens. Secara alami, bakteri ini dapat menginfeksi tanaman dan menyebabkan tumor sehingga plasmid bakteri ini disebut plasmid Ti (Tumor inducing = penyebab tumor).
c. Hidroponik dan Aeroponik
Penerapan bioteknologi dalam bidang pertanian juga dapat dilakukan dengan cara menanam tanaman dalam media selain tanah, yang disebut hidroponik. Hidroponik dapat dilakukan dengan menggunakan media air dan pasir.
1. Hidroponik dengan media air. Tumbuhan ditanam di dalam air dan ditambah unsur-unsur hara yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan tersebut.
2. Hidroponik dengan media pasir. Media yang digunakan dapat juga dengan arang, sabut kelapa, atau batu-batuan. Dalam teknik ini, sebaiknya ditambahkan unsur-unsur hara. Dalam teknik hidroponik yang perlu diperhatikan adalah kelembapan udara dan intensitas cahaya agar pertumbuhan dan perkembangan tanaman cukup baik.










Aeroponik adalah teknik penanaman sayuran dengan menggunakan  styrofoam yang berlubang-lubang sehingga akar tanaman menjuntai ke bawah. Kemudian, air yang telah dicampur dengan unsur-unsur hara disemprotkan sehingga akar-akar bisa menyerapnya. Biasanya, penanaman sayur-sayuran menggunakan teknik ini.

3. Di bidang kedokteran
a. Diagnosis penyakit
Bab baru dalam diagnosis enyakit infeksi telah dibuka oleh teknologi DNA, khususnya dalam pemanfaatan PCR dan probe asam nukleat berlabel untuk menelusuri patogen – patogen tertentu. Misalnya, karena urutan DNA HIVdiketahui, PCR dapat digunakan untuk memperkuat ( mengamplifikasi), dan kemudian mendeteksi, DNA HIV dalam sampel darah atau jaringan. Hal ini sering merupakan cara terbaik untuk mendeteksi suatu infeksi yang tidak tampak.
Saintis kedokteran sekarang dapat mendiagnosis ratusan kelainan genetik manusia dengan menggunakan teknologi DNA. Mereka dapat mengidentifikasi semakin banyak individu yang mempunyai penyakit genetik sebelum munculnya gejala, atau bahkan sebelum lahir. Ada kemungkinan juga untuk mengidentifikasi karrier (pembawa) alel resesif yang secara potensial berbahaya, namun tanpa gejala – gejala. Gen – gen telah diklon untuk banyak penyakit manusia, termasuk hemofilia, fenilketonuria (PKU- phenylketonuria), fibrosis sistik, dan distrofi otot Duchenne.
b. Terapi gen manusia
Teknik – teknik yang disempurnakan untuk manipulasi gen yang dikombinasikan dengan pemahaman yang mendalam atas fungsi gen dalam tubuh, mungkin suatu ketika membuat para saintis kedokteran dapat memperbaiki kelainan genetik dalam suatu individu. Upaya – upaya pada terapi gen manusia belum menghasilkan manfaat pada pasien yang bisa dibuktikan, bertentangan dengan beberapa pengakuan dalam media populer. Akan tetapi, untuk setiap kelainan genetik yang bisa ditelusuri hingga ke alel rusak tunggal, seharusnya secara teoritis ada kemungkinan untuk mengganti atau melengkapi alel rusak itu dengan alel yang masih berfungsi normal dengan menggunakan teknik DNA rekombinan.



Dari percobaan terapi gen yang sekarang sedang dilakukan pada manusia, terapi yang paling menjanjikan ialah terapi yang melibatkan sel sumsum tulang tetapi tidak harus ditujukan untuk memperbaiki kelainan genetik. Misalnya, sejumlah peneliti sedang berusaha untuk mempertinggi kemampuan sel imun untuk melawan sel kanker; tujuan lain adalah untuk merekayasa sel imun yang resisten terhadap HIV. Sebagian besar percobaan saat ini masih dalam taraf pendahuluan, yang didesain untuk menguji keamanan dan kelayakan prosedur dan bukan berupaya untuk menyembuhkan.
c. Produk –produk farmasi
Salah satu aplikasi praktis yang pertama dari penyambungan gen ialah produksi hormon mamalia dan protein pengaturan mamalia lain dalam di dalam bakteri. Insulin manusia dan hormon pertumbuhan manusia merupakan contoh – contoh utama. Insulin yang dihasilkan dari cara ini telah memberi manfaat besar kepada dua juta penderita diabetes di Amerika Serikat yang bergantung pada pengobatan insulin untuk mengontrol penyakit mereka; sebelumnya mereka harus mengandalkan insulin dari babi dan ternak yang tidak identik dengan insulin manusia. Hormon pertumbuhan manusia (HGH- human growth hormone) merupakan berkat bagi anak – anak yang terlahir dengan hipopituirisme, yaitu suau bentuk kekerdilan yang disebabkan oleh jumlah HGH yang tidak mencukupi, dan mungkin saja terbukti memiliki penggunaan lain, seperti menyembuhkan luka – luka.
d. Vaksin
Penyakit yang disebabkan oleh virus tidak dapat diobati sehingga perlu dilakukan pencegahan dengan menggunakan vaksin. Ada dua jenis vaksin tradisional untuk penyakit yang disebabkan oleh virus, antara lain:

1. Partikel virus yang virulen yang dikurangi keganasannya secara kimiawi maupun fisik.
2.  Virus aktif, tapi tidak patogen. Kedua virus tersebut merangsang tubuh menghasilkan   antibodi untuk melawan penyakit. Sekarang telah dilakukan modifikasi vaksin melalui  bioteknologi, antara lain:
1. DNA rekombinan dapat menggerakkan pembuatan suatu protein khusus dalam jumlah besar dari selubung protein virus, bakteri, dan mikroba lain. Protein ini dapat memicu terbentuknya respon kekebalan untuk melawan penyakit.
2. Rekayasa genetika dapat digunakan untuk memodifikasi genom patogen sehingga menjadi lemah. Vaksinasi dengan makhluk hidup yang lemah lebih efektif dari protein vaksin.


Rangkuman 
Alasan-alasan digunakannya mikroorganisme dalam kerja bioteknologi adalah sebagai berikut:
1. Mudah dan sangat cepat dikembangbiakan.
2. Mudah diperoleh.
3. Sifat-sifat dari mikroorganisme mudah diubah sesuai dengan keinginan kita.
4. Mampu hidup hanya dengan menggunakan sisa dari organisme lain.
5. Mampu menghasilkan produk yang tidak membahayakan.
6. Dalam kerjanya tidak membutuhkan tambahan zat dari luar tubuhnya karena telah mampu menghasilkan enzim sendiri.
Peranan mikroorganisme dalam berteknologi adalah sebagai berikut.
1. Penghasil makanan atau minuman
2. Penghasil obat
3. Penghasil energi
4. Penghasil zat – zat organik
5. Pengurai limbah
            Penerapan bioteknologi melingkupi berbagai bidang kehidupan, diantaranya adalah :
1. Di bidang peternakan
    Misalnya beberapa sapi perah disuntik dengan hormon pertumbuhan sapi (BGH- bovine growth hormone), yang dibuat oleh E.coli untuk menaikkan produksi susu (vaksin ini biasanya meningkatkan sebanyak 10%). BGH juga meningkatkan perolehan bobot dalam daging ternak.
2. Di bidang pertanian
Pengembangan bioteknologi banyak diterapkan di bidang pertanian, seperti kultur jaringan untuk menghasilkan tanaman tahan hama dan pengembangan tanaman  dengan media selain tanah yang dikenal dengan nama hidroponik.
3. Di bidang kedokteran
Pada bidang kedokteran, peranan bioteknologi meliputi :
a. Mendiagnosis penyakit
b. Terapi gen pada manusia
c. Menghasilkan produk –produk farmasi
d. Pembuatan vaksin


Tes Formatif 2

1. Aspergillus oryzae bersama Saccharomyces rouxii   atau Pediococcus soyae  digunakan dalam pembuatan ......
a. Kecap
b. Tape
c. Tempe
d. Tauco
2.  Rhizopus oryzae, R. oligosporus, R. stolonifer, R. Chlamydosporus dimanfaatkan oleh orang untuk membuat  ......
a. Tape
b. Tauco
c. Tempe
d. Kecap
3. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat tauco adalah .....
     a. Aspergillus soyae
     b. Saccharomyces rouxii  
     c. Hansenula sp
     d. Aspergillus wentii
4. Biogas sebagai hasil bioteknologi memiliki kelebihan, yaitu ....
a. Tidak menyebabkan pencemaran lingkungan
b. Diproduksi oleh mikroorganisme
c. Mudah memproduksinya
d. Bahan baku limbah pertanian dan peternakan
5. Antibiotik penisilin diperoleh dari isolasi ....
a. Bakteri
b. Virus
c. Khamir
d. Jamur
6. Dalam menggunakan antibiotik kita dianjurkan untuk tidak berhenti sebelum obat habis (sesuai anjuran dokter). Hal itu dilakukan supaya ....
a. Bakteri kebal
b. Bakteri mati
c. Bakteri lemah
d. Bakteri berkembang biak
7. Aeroponik mempunyai arti ....
a. Pemberdayaan air
b. Pemberdayaan udara
c. Pemberdayaan tanah
d. Pemberdayaan lahan
8. Teknik bercocok tanam yang paling tepat untuk diterapkan di lahan yang terbatas adalah ....
a. Kultur jaringan
b. Rotasi tanaman
c. Hidroponik
d. Ladang berpindah
9. Protein sel tunggal adalah ....
a. Makanan kaya protein berasal dari mikroorganisme
b. Senyawa kimia yang dihasilkan mikroorganisme
c. Makanan kaya senyawa toksik berasal dari mikroorganisme
d. Makanan berasal dari kotoran mikroorganisme

10. Penyembuhan penyakit menurun dengan jalan menyisipkan gen yang kurang pada penderita. Proses ini disebut  ......
a. Terapi genetik
b Terapi alternatif
c. Rekayasa genetika
d. Terapi medis


Kunci Jawaban Tes Formatif 2

1. a. Kecap
2. c. Tempe
3. d. Aspergillus wentii
4. a. Tidak menyebabkan pencemaran lingkungan
5. d. Jamur
6. b. Bakteri mati
7. b. Pemberdayaan udara
8. c. Hidroponik
9. a. Makanan kaya protein berasal dari mikroorganisme
10. a. Terapi genetik


Umpan Balik

1. a. Kecap
     Alasan   : Karena Aspergillus oryzae atau Aspergillus soyae bersama Saccharomyces rouxii   atau Pediococcus soyae  atau Torulopsis sp digunakan dalam pembuatan kecap.
2. c. Tempe
     Alasan   : Karena  Rhizopus  oryzae,  R. oligosporus,  R. stolonifer, R. chlamydosporus dimanfaatkan oleh orang untuk memfermentasikan kedelai yang sudah dikupas kulitnya. Miselium jamur tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai membentuk produk yang disebut tempe.
3. d. Aspergillus wentii
     Alasan   : Karena Aspergillus wentii  digunakan untuk memfermentasikan biji-bijian, kedelai, dan garam menjadi tauco.
4. a. Tidak menyebabkan pencemaran lingkungan
     Alasan   : Karena biogas sumber bahan bakunya berasal dari kotoran makhluk hidup. Sehingga bila digunakan, maka tidak akan mencemari lingkungan.
5. d. Jamur
     Alasan   : Karena  penghasil  penisilin  adalah  Penicillium  naotatum  yang merupakan salah satu jamur.
6. b. Bakteri mati
     Alasan   : Karena antibiotik  dapat  berfungsi  mematikan   mikroorganisme, termasuk bakteri.
7. b. Pemberdayaan udara
Alasan   : Karena aeroponik  berasal   dari   kata  aero   yang   berarti   udara   dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan                                udara.
8. c. Hidroponik
     Alasan   : Karena Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; risiko kerusakan tanaman karena 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.
9. a. Makanan kaya protein berasal dari mikroorganisme
     Alasan   : Karena mikroorganisme seperti ganggang, jamur, dan bakteri dapat menghasilkan protein, yakni Protein Sel Tunggal (PST). Contoh protein sel tunggal adalah  Spirulina  dan Chorella.
10. a. Terapi genetik
     Alasan   : Karena terapi gen merupakan perbaikan kelainan genetik dengan memperbaiki gen.



Cocokkanlah jawaban anda dengan kunci jawaban tes formatif 2. Hitunglah jawaban benar anda. Kemudian gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan anda terhadap materi kegiatan belajar II

Arti tingkat penguasaan :  90 – 100% = baik sekali
                                           80 – 89%   = baik
                                           70 – 79%   = cukup
                                           < 70%        = kurang
              Apabila anda mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, anda dapat meneruskan pada modul selanjutnya. Namun, jika tingkat penguasaan anda berada di bawah 80%, anda harus mengulangi materi kegiatan belajar  terutama bagian yang belum dikuasai.


Daftar Pustaka

Campbell, Neil A., Jane B. Reece, Lawrence G Mitchell.2000. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Rachmawati, Faidah., Nurul Urifah, Ari Wijayanti. Biologi. Jakarta : Ricardo publishing

Riandari, Henny. 2007. Sains Biologi 3. Solo : PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri


  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

0 komentar:

Poskan Komentar