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
|
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
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
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
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
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
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
8. c. Robert Koch
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
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
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
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.
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
0 komentar:
Posting Komentar