BIOTEKNOLOGI

BAB 8

Standar Kompetensi:Standar Kompetensi:•memahami prinsip-prinsip dasar

bioteknologi serta implikasinya pada salingtemas

Kompetensi Dasar:Kompetensi Dasar:•menjelaskan arti, prinsip dasar, dan jenis-

jenis bioteknologi

•menjelaskan dan menganalisis peran bioteknologi serta implikasi hasil-hasil bioteknologi pada salingtemas

Bioteknologi: penerapan prinsip-prinsip mikrobiologi, biokimia, biologi sel, fisiologi, genetika molekuler, dan teknik kimia secara terpadu dalam pengolahan bahan-bahan dengan memanfaatkan agen biologi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Ciri utama bioteknologi:1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan, atau hewan.2. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian.

Pengertian

Sejarah Perkembangan Bioteknologi

Sejarah perkembangan bioteknologi terdiri atas empat era, yaitu sebagai berikut.

a. Era bioteknologi Generasi Pertama (Bioteknologi Sederhana) Penggunaan mikroba dalam produksi makanan dan minuman masih secara tradisional, dengan cara dan peralatan sederhana. Misalnya dalam pembuatan tempe, tapai, cuka, dan lain-lain.

b. Era Bioteknologi Generasi Kedua Prosesnya berlangsung dalam keadaan tidak steril. Peristiwa ini merupakan bentuk fermentasi di tempat yang terbuka, sehingga dapat memungkinkan terkontaminasi oleh mikroorganisme lainnya. Misalnya produksi bahan kimia, seperti aseton, etanol, asam sitrat, pengolahan air limbah, dan pembuatan kompos.

c. Era Bioteknologi Generasi Ketiga Prosesnya berlangsung dalam keadaan steril. Peristiwa ini merupakan bentuk fermentasi di tempat tertutup sehingga tidak terkontaminasi mikroorganisme lain. Misalnya produksi antibiotik dan hormon.

d. Era Bioteknologi Generasi Keempat (Bioteknologi Modern) Bioteknologi modern dicirikan dengan teknologi DNA rekombinan dan rekayasa molekul pembawa informasi genetik dan merupakan perpaduan multi disiplin ilmu antara lain: biologi molekuler, biokimia, mikrobiologi, dan genetika. Produk-produk yang berasal dari era ini, misalnya insulin, interferon, dan antibodi monoklonal.

Bioteknologi dalam Produksi Pangan

Di sekitar kita banyak sekali kita jumpai jenis makanan dan minumanyang prosesnya dibantu oleh mikroorganisme. Perhatikan tabel di bawah!

No. Nama Produk Nama Mikroorganisme

1.2. 3. 4. 5.

6. 7.

8.

KecapTempeOncomTapaiYoghurt

Nata de cocoMentega

Keju

Aspergillus wentiiRhizopus oryzaeNeurospora sitophila Saccharomyces cerevisiaeStreptococcus thermophillusLactobacillus bulgaricusAcetobacter xylinumStreptococcus lactisLeuconostoc cremorisLactobacillus lactisLactobacillus caseiPropionibacterium

Bioteknologi dalam Bidang Pertanian

Aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian:1. Telah ditemukannya berbagai varietas bibit tahan hama serta tanaman yang tahan terhadap hama. Misalnya, bibit padi IR64 yang memiliki umur pendek dan daya produksi tinggi. Varietas ini diperoleh dari radiasi dan seleksi biji padi.

2. Adanya pola tanam hidroponik, yaitu sistem tanam tanpa menggunakan media tanah.

3. Adanya tanaman yang tahan hama.Misalnya, tanaman tembakau yang tahan terhadap penyakit TMV (Tobacco Mozaik Virus) dengan cara rekayasa genetik.

4. Dihasilkannya bioinsektisida dari mikroba, Bacillus thuringensis (Bt) merupkan salah satu jenis bakteri yang mampu menghasilkan racun atau toksin yang mampu membunuh serangga.

Bioteknologi dalam Bidang Pertambangan

Penggunaan mikroorganisme dalam pemisahan logam dari bijihnya, misalnya oleh Thiobacillus oxidans dan Thiobacillus ferrooxidans. Reaksi:

Skema pemurnian logam

Bioteknologi Penghasil Gas Bio

Gas bio dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh bakteri metan (Methanobacter) yang dilakukan secara anaerob.

Dengan melalui reaksi di atas penguraian glukosa dihasilkan gas bio dalam bentuk gas metan yang dapat dijadikan sebagai bahan bakar pengganti kayu dan minyak tanah.

gas metan

Fermentor gas bio

Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan

Antibiotik: senyawa atau zat yang dihasilkan suatu organisme yang mampu menghambat pertumbuhan organisme lain.Orang yang pertama kali menemukan antibiotik adalah Alexander Flemming yang menemukan penicilin dari jamur Penicillium notatum.Berikut adalah beberapa contoh antibiotik

Vaksin: mikroorganisme atau bagian dari suatu mikroorganisme yang telah dilemahkan sehingga tidakmembahayakan.

Vaksin bisa berasal dari mikroorganismeyang telah dilemahkan ataudimatikan bahkan berasal darizat yang dihasilkan mikro–organisme tersebut kemudiandilemahkan.

Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan

Berikut adalah contoh senyawa yang diproduksi oleh mikroba yang direkayasa

Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan

Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan

VitaminBakteri yang mampu memproduksi vitamin B12 = Pseudomonas sp.

Propioni bacteriumBakteri yang mampu memproduksi vitamin B2 = Ashbya gossipi

Bioteknologi dalam Bidang Industri

Asam glutamat: asam amino bahan utama monosodium glutamat (MSG.)Lisin: jenis asam amino yang tidak dapat disintesis oleh hewan.Kedua jenis asam amino tersebut diproduksi dengan bantuan bakteri Corynobacterium glutamicum.

Asam sitrat: memberi rasa getir atau pahit pada cita rasa makanan dan merupakan unsur pokok dalam berbagai jenis jeruk. Asam ini dapat diproduksi oleh Aspergillus niger.

EnzimBeberapa jenis enzim yang penting: a. Amilase digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.Glukosa isomerase: mengubah amilum menjadi fruktosa.Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.mikroba: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, dan Bacillus subtilis

b. Protease digunakan antara lain dalam produksi roti dan bir. Protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein.mikroba: Aspergillus oryzae dan Bacillus subtilis

c. Lipase digunakan dalam produksi susu dan keju untuk meningkatkan cita rasa. mikroba: Aspergillus niger dan Rhizopus spp

Bioteknologi dalam Bidang Industri

Bioteknologi untuk Mengatasi Pencemaran

Mikroorganisme yang dapat mengolah limbah beracun dan menghasilkan gas hidrogen adalah Clostridium butyrium. Cara kerjanya: bakteri dihentikan gerakannya pada saringan limbah cair yang mengandung gula dari pabrik alkohol. Bakteri tersebut akan mencerna dan menguraikan gula serta menghasilkan gas hidrogen. Gas ini dapat digunakan sebagai bahan bakar yang tidak menimbulkan polusi.

Limbah-limbah rumah tangga yang mengandung bahan organik, dapat diuraikan oleh bakteri aerob maupun bakteri anaerob.

Protein sel tunggal: bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari mikroba. Mikroba ini mempunyai kadar protein hingga 80%, jauh lebih tinggi dari kadar protein kedelai maupun ragi. Contohnya: 1. Ganggang hijau Chlorella. Ganggang ini menghasilkan protein yang dapat dimanfaatkan untuk makanan tambahan.

2. Ganggang Spirulina juga merupakan sumber protein sel tunggal.

3. Bakteri Methylophillus methylotrophus, memilik kandungan asam nukleat (asam inti) yang tinggi yang sulit dicerna, dapat diolah dan digunakan sebagai makanan ternak.

Protein Sel Tunggal (PST)

Protein Sel Tunggal (PST)

Beberapa jenis mikroorganisme penghasil protein sel tunggal

Rekayasa Genetika

Metode DNA rekombinan teknik plasmid adalah sebagai berikut.

1. Mula-mula dilakukan isolasi DNA plasmid dari bakteri dan DNA pembawa sifat yang diinginkan dari sel organisme lain, seperti dari hewan atau manusia.2. Potongan DNA yang mengandung gen pembawa sifat yang diinginkan disisipkan ke dalam DNA plasmid bakteri, sehingga akan dihasilkan DNA rekombinan.3. Plasmid dengan DNA rekombinan dikembalikan lagi ke dalam sel bakteri.4. Sel bakteri yang mengandung plasmid DNA rekombinan tersebut, diproduksi dalam kultur yang membentuk klon dari sel-sel bakteri tersebut. DNA asing yang disisipkan dalam plasmid bakteri direplikasikan, dan selanjutnya plasmid tersebut oleh bakteri akan dilipatgandakan. 5. Identifkasi bakteri kloning yang mengandung gen yang diinginkan.6. Setelah identifkasi berhasil, bakteri kloning dapat diaplikasikan sesuai dengan tujuan semula, misalnya untuk produksi protein, antibiotik, enzim, atau lainnya.

Rekayasa Genetika

Hibridoma

Hibridoma: teknik penyatuan dua sel dari jaringan yang sama atau organisme yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal, yaitu sel hibrid.

Metode teknik hibridoma

1. Terjadinya kontroversi dalam masyarakat.2. Terlepasnya organisme transgenik di alam bebas tanpa pengawasan dapat menghasilkan pencemaran biologis. 3. Dalam bidang kesehatan, timbulnya alergi yang diakibatkan karena mengonsumsi produk tanaman transgenik.4. Adanya ketergantungan pada teknologi.5. Terdesaknya atau bahkan menyebabkan kepunahan sebagian plasma nutfah asli karena yang dikembangkan sekarang hanyalah produk hasil rekayasa genetika saja.6. Kemungkinan menyebabkan bakteri dalam tubuh manusia menjadi tahan terhadap antibiotik.7. Kemungkinan adanya perbedaan nutrisi dan komposisi

Dampak Bioteknologi dalam Kehidupan