BIOTEKNOLOGI Kelas XII Semester 2 Oleh : Dra. Eny Nurwati

Standar Kompetensi Siswa mampu memahami prinsip-prinsip dasar bioteknologi serta implikasinya pada sains, lingkungan, teknologi dan masyarakat. Kompetensi Dasar Menjelaskan dan menganalisis peran bioteknologi serta implikasi hasil-hasil bioteknologi pada salingtemas

Indikator Menjelaskan arti, peran, sifat-sifat organisme dalam prose bioteknologi. Menjelaskan perbedaan bioteknologi tradisional dan modern Menjelaskan kemampuan proses-proses rekayasa dalam memanipulasi sifat organisme. Menjelaskan manfaat dan bahaya bioteknologi bagi kehidupan. Memberi contoh-contoh penerapan bioteknologi yang berpengaruh pada pengembangan bahan pangan, sandang dan bidang medis. Memberi contoh dampak bioteknologi pada perbaikan dan perusakan lingkungan. Merumuskan tindakan-tindakan yang dilakukan untuk mencegah dampak negatif bioteknologi di masa yang akan datang. Melakukan kegiatan implementasi bioteknologi.

Pengertian Bioteknologi berasal dari istilah latin yaitu bio (hidup), teknos (teknologi = penerapan), dan logos (ilmu). Jadi bioteknologi adalah ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi atau pemanfaatan prinsip-prinsip dan kerekayasaan terhadap organisme, sistem atau proses biologi untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Manfaat Meningkatkan nilai bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian-bagiannya seperti bakteri dan kapang. Selain itu juga bioteknologi memanfaatkan sel tumbuhan dan hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar berbagai proses industri.

ILMU-ILMU YANG DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI Mikrobiologi Merupakan cabang biologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad renik. Pengetahuan sifat-sifat dan struktur mikroba mendukung kemajuan bioteknologi. Misalnya, mikroba berupa bakteri dapat tumbuh pada kisaran suhu tertentu. Oleh karenanya, bakteri dapat digolongkan sebagai psikrofil yang tumbuh pada suhu 0°C hingga 30°C, mesofil yang tumbuh pada suhu 25°C hingga 40°C, dan termofil yang tumbuh pada suhu 50°C atau lebih. Pengetahuan mengenai bakteri ini dapat digunakan saat membuat yoghurt. Yoghurt dibuat dari susu yang difermentasi dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus, pada suhu 40°C selama 2,5 jam sampai 3,5 jam.

ILMU-ILMU YANG DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI Biologi sel Merupakan cabang biologi yang mempelajari sel. Pengetahuan mengenai sifat-sifat dan struktur sel akan mendukung aplikasi bioteknologi. Pengetahuan mengenai sifat protoplasma suatu sel yang dapat berfusi atau bergabung dengan protoplasma sel lain pada spesies yang sama, bermanfaat bagi aplikasi fusi sel di bidang pemuliaan tanaman

ILMU-ILMU YANG DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI Genetika Merupakan cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat-sifat genetik makhluk hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Pemahaman mengenai bentuk dan karakteristik materi pewaris sifat, yaitu DNA (gen) akan membantu percepatan kemajuan bioteknologi. Penemuan tanaman tomat yang tidak mudah rusak atau busuk, insulin manusia yang disintesis dari bakteri Escherichia coli, dan lainnya, merupakan penerapan ilmu genetika dalam bioteknologi

ILMU-ILMU YANG DIGUNAKAN DALAM BIOTEKNOLOGI Biokimia Merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari makhluk hidup dari aspek kimianya. Biokimia menganggap hidup adalah kimia, gejala hidup adalah gejala kimia, dan proses-proses hidup diselenggarakan atas dasar reaksi dan peristiwa kimia. Dengan biokimia maka ahli bioteknologi memperlakukan yang dapat dipadukan dan direkayasa Selain mikrobiologi, biologi sel, dan biokimia, ilmu-ilmu lain juga digunakan dalam bioteknologi. Contohnya virologi (ilmu mengenai virus), teknologi pangan, biologi pertanian, biologi kedokteran, dan biologi kehutanan

PERBEDAAN BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL DAN MODERN Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan proses genetik alami seperti mutasi dan rekombinasi genetik. Penangkaran ternak dan tanaman panen, pembuatan alkohol, minuman keras, dan minuman anggur telah dikenal masyarakat tradisional Bioteknologi modern merupakan teknologi yang diterapkan untuk menghasilkan produk dalam skala industri dengan menggunakan organisme, system, atau proses bioteknologi (Pratiwi, dkk). Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia(Aryulina Diah,dkk).

APLIKASI BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL Pangan. Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pangan misalnya (1) tempe, dibuat dari kedelai dengan menggunakan jamur Rhizopus sp (2) oncom, dibuat dari ampas kedelai dengan menggunakan jamur Neurospora sitophila (3) tapai, dibuat dari ketela pohon dengan menggunakan khamir Saccharomyces cereviceae dan (4) keju dan yoghurt, dibuat dari susu sapi dengan menggunakan bakteri Lactobacilius.

APLIKASI BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL Pertanian. Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pertanian, misalnya (1) hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman, (2) suatu tanaman jenis mustard alami yang diseleksi oleh manusia menghasilkan tanaman kolabri, brokoli, kubis, kembang kol.

APLIKASI BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL Peternakan Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang peternakan misalnya pada (1) domba ankon, yang merupakan domb a berkaki pendek dan bengkok, sebagai hasil mutasi alami dan (2) sapi "Jersey" yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan kandungan krim lebih banyak.

APLIKASI BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL Kesehatan dan pengobatan. Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pengobatan, misalnya (1) antibiotik yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur dan (2) vaksin, yang merupakan mikroorganisme atau bagian mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan, bermanfaat untuk meningkatkan imunitas

APLIKASI BIOTEKNOLOGI MODERN Pangan. Beberapa bioteknologi modern pada bidang pangan, misalnya (1) buah tomat hasil manipulasi genetik sehingga tahan lama, tidak cepat matang serta membusuk dan (2) kentang yang telah mengalami mutasi genetik sehingga kadar pati kentang meningkat 20% dari kentang biasa. Pada bidang pertanian misalnya (1) tanaman kedelai Tengger dan kedelai hijau Camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi, diperoleh dari radiasi seleksi biji-biji kedelai dan (2) tanaman jagung dan kapas yang resisten terhadap serangan peny akit gen tertentu (setelah gennya dimanipulasi)

Kesehatan dan pengobatan. Peternakan. Beberapa bioteknologi modern pada bidang peternakan misalnya (1) pembelahan embrio secara fisik (splitting) mampu menghasilkan kembar identik pada domba, sapi, babi, kuda (2) ternak unggul hasil manipulasi genetik, contohnya unggul pada daging dan susunya. Kesehatan dan pengobatan. Beberapa bioteknologi modern pada bidang kesehatan dan pengobatan antara lain: (1) hormon pertumbuhan somatotropin yang dihasilkan oleh Escherichia coli dan (2) manipulasi produksi vaksin dengan menggunakan E. coli agar lebih efisien

KEUNTUNGAN PENGGUNAAN MIKROORGANISME DALAM BIOTEKNOLOGI Reproduksinya sangat cepat Mudah diperoleh dari lingkungan Memiliki sifat yang tetap Dapat menghasilkan berbagai produk yang dibutuhkan manusia, tidak bergantung musim dan iklim

Contoh bioteknologi pengolahan bahan pangan antara lain : Oncom dapat dibuat dari ampas tahu, singkong, kelapa, atau kacang tanah, dengan penambahan mikroorganisme berupa Neurospora Roti dibuat dari biji-bijian serealia dalam bentuk tepung dengan penambahan khamir Saccaromyces cereviceae. Keju dibuat dari susu dengan penambahan bakteri asam laktat ( Lactobacillus dan Streptococcus) Yoghurt dibuat dari susu dengan penambahan bakteri asam laktat (Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus termophylus) Mentega dibuat dari bahn dasar susu dengan penambahan Sterptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris Protein Sel Tunggal merupakan makanan kaya protein yang berasal dari mikroorganisme. Contoh mikroorganisme protein sel tunggal yaitu jamur Fusarium graminearum yang mengandung protein 45% dan lemak 13% dan Chlorella yang mengandung protein 30 % sampai 60 %

Bioteknologi dibidang kedokteran Antibodi monoclonal Merupakan antibody yang diperoleh dari satu sumber tunggal atau sel klona yang hanya mengenali satu antigen. Digunakan untuk pengobatan kanker. Langkahnya : Menginjeksi antigen ke tubuh kelinci atau tikus percobaan Limfanya dipisahkan Dilakukan peleburan sel-sel limpa dengan sel mieloma (sel kanker ) 1% sel limpa menghasilkan antibody dan 10%sel hibridoma menghasilkan antibody SKEMA PEMBUATAN ANTIBODI MONKLONAL

Bioteknologi dibidang kedokteran Pembuatan insulin Insulin adalah protein yang bertugas mengontrol metabolisme gula dalam tubuh manusia. Gen insulin adalah daerah dalam DNA yang memiliki informasi untuk menghasilkan insulin. Penderita diabetes militus tubuhnya tidak mampu memproduksi hormone ini sehingga mereka harus menerima suntikan insulin setiap hari, oleh karena itu harus ada insulin dalam kadar yang tinggi, penyediaan ini dilakukan dengan rekayasa genetika SKEMA PEMBUATAN INSULIN

BIOTEKNOLOGI PERTANIAN Kultur jaringan tumbuhan Adalah bentuk perbanyakan (propagasi) tumbuhan secara vegetarif dengan memanipulasi jaringan somatik (jaringan tubuh) tumbuhan di dalam kultur aseptik (bebas kuman) dengan lingkungan terkontrol. Dengan kultur jaringan, tumbuhan utuh dapat dihasilkan dari bagian (potongan) akar, batang, atau daun, yang disebut eksplan. TEKNIK KULTUR JARINGAN

BIOTEKNOLOGI REKAYASA GENETIKA Rekayasa genetik atau DNA rekombinan atau pencangkokan gen (KLONING) adalah suatu kumpulan teknik-teknik eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifikasi, dan melipatgandakan suatu fragmen DNA dalam bentuk murninya. BEBERAPA CONTOH KLONING

DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI Alergi. Gen asing yang disisipkan pada organisme yang menjadi maknan manusia dapat menyebabkan alergi terhadap individu tertentu, untuk menjegahnya perlu dilakukan pengujian dalam jangka panjang, dan memberikan label pada produk yang merupakan hasil dari rekayasa bioteknologi sehingga konsumen akan lebih waspada Hilangnya plasma Nutfah. Penggunaan ranaman dan hewan yang bersifat unggul dari hasil rekayasa genetik mengancam variasi dari mahluk hidup tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan melakukan pemeliharaan hewan dan tumbuhan di suatu situs konservasi tertentu. Rusaknya ekosistem Penggunaan hasil rekayasa genetic dapat menyebabkan organisme tertentu dalam ekosistem mati, contoh penggunaan Bt mematikan hama dan larva kupu-kupu.

Latihan Soal 1. Jelaskan keuntungan teknik kultur jaringan 2. Jelaskan beberapa cara menghasilkan hewan transgenik. 3. Apakah manfaat bioteknologi tradisional pada bidang pangan dan pertanian? 4. Jelaskan fungsi enzim-enzim yang berperan pada rekayasa genetik. 5. Apakah keuntungan insulin manusia yang diproduksi oleh E. coli? 6. Apakah manfaat penggunaan alel baru untuk terapi gen (dengan memasukkan gen-gen ke dalam sel-sel tubuh manusia)? 7. Apakah yang dimaksud dengan organisme transgenik? 8. Identinkasi dan jelaskan masalah sosial yang akan muncul berkaitan dengan bioteknologi pada bidang pertanian

PENYUSUN DAN EDITOR Penyusun Nama : Dra. Eny Nurwati Asal Sekolah : SMAN PGRI Cibinong Editor Nama : Amudiono Asal Sekolah : SMAN 7 Yogyakarta

Referensi http://id.wikipedia.org/wiki/Bioteknologi http://www.esmartschool.com Biologi SMA Untuk SMA/MA Kelas XII