Bioteknologi Materi Kelas 12 Biologi

BAB 6

BIOTEKNOLOGI

Sifat dasar manusia adalah mem-punyai rasa ingin tahu. Berawal dari rasaingin tahu, kemudian berkembang menjadipengetahuan. Berbekal pengetahuan manu-sia berusaha memenuhi kebutuhannya de-ngan cara yang makin mudah, sehingga la-hirlah teknologi. Salah satunya adalah bio-teknologi yaitu teknologi di bidang biologi.Penanaman tembakau, seperti gambar disamping akan berhasil dengan lebih baikjika menerapkan bioteknologi.

Tujuan pembelajaran kalian pada bab ini adalah:x dapat menjelaskan pengertian bioteknologi;x dapat menjelaskan peran bioteknologi pada sains, lingkungan,

teknologi, dan masyarakat (salingtemas);x dapat menjelaskan tentang implikasi bioteknologi.

Kata-kata kuncix bioteknologi x substratx enzim x mikroorganismex DNA x rekayasa genetikax fermentasi

Sumber: Encarta Encyclopedia

Bioteknologi 93

Kata bioteknologi pertama munculsekitar tahun 1979. Pada saat itu E.F. Huttonmendapatkan hak paten untuk kata biotek-nologi. Istilah tersebut digunakan sebagaipenjelasan atas suatu masalah yang berkaitandengan rekayasa genetika atau geneticengineering. Selain itu, juga seiring denganperkembangan ilmu pengetahuan dan tek-nologi yang makin pesat menuntut terpenuhi-nya segala kebutuhan manusia yang ber-muara pada tingkat perbaikan kesejahteraan-nya. Seperti halnya yang terdapat dalam pe-ngetahuan biologi, istilah bioteknologi menga-cu pada suatu bentuk interaksi antara biologidengan teknologi yang mencakup semua jenisproduksi melalui proses transformasi biologis.

Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai bahanmentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme ataubagian-bagiannya, misalnya bakteri dan kapang. Selain itu, bio-teknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yangdikembangbiakkan sebagai konstituen berbagai proses industri.Penggunaan mikroorganisme tersebut secara terarah dan ter-kontrol, yang merupakan aplikasi terpadu antara biokimia, mikro-biologi, dan teknologi kimia. Manfaat yang dirasakan manusia darikegiatan tersebut antara lain dalam bidang industri, kesehatan,pertanian, dan peternakan. Khususnya penggunaan biokimia,mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu mempunyaitujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kemampuanmikroba dan sel kultur jaringan. Dalam bioteknologi bidang-bidangilmu yang harus dipelajari antara lain biologi sel, biokimia, fisiologi,mikrobiologi, genetika, dan biorekayasa.

Dalam bab ini tersaji hal-hal yang dapat kita pelajari dalambioteknologi beserta manfaat dari bioteknologi itu sendiri.

A. Pengertian Bioteknologi

1. Arti BioteknologiSeperti telah disebutkan di awal pendahuluan, bahwa

istilah bioteknologi merupakan teknologi yang menggunakanbahan hayati atau sejenisnya guna menghasilkan barang ataujasa dalam skala industri sebagai sarana pemenuhankebutuhan manusia. Definisi tersebut merupakan definisi daribioteknologi secara tradisional atau konvensional.

Sumber: Jendela Iptek, 2001S Gambar 6.1 Seorang peneliti sedang mengadakanpenelitian rekayasa genetik

Biologi SMA Jilid 394

Adapun definisi bioteknologi modern menyatakan bahwaistilah bioteknologi merupakan teknologi yang menggunakanbahan hayati yang telah direkayasa secara invitro gunamenghasilkan barang atau jasa dalam skala industri sebagaisarana pemenuhan kebutuhan manusia.

Berdasarkan dua pengertian bioteknologi tersebut, makabioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, danrekayasa genetika secara terpadu untuk menghasilkan ba-rang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mem-pelajari struktur kimiawi organisme. Adapun rekayasa gene-tika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen darisatu organisme ke organisme lain. Ciri-ciri utama bioteknologisebagai 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 pe-

murnian.Berbagai kebutuhan manusia

telah terpenuhi dengan adanya bio-teknologi tersebut, di antaranyapenyediaan berbagai jenis makan-an, seperti tempe, brem, keju, roti,kecap, dan berbagai jenis minuman,seperti anggur, sake, bir, yogurt, danvitamin. Selain dalam bidang pa-ngan tersebut, bioteknologi jugaditerapkan dalam bidang kesehatan(misalnya untuk menghasilkan obat-obatan), di bidang pertanian (misal-nya untuk menghasilkan pupuk, un-tuk mendapatkan bibit tanamanyang bervarietas unggul dan tahanhama), dan di bidang yang lainnya.

Menurut Perhimpunan Bioteknologi Eropa, bioteknologidiartikan sebagai penggunaan biokimia, mikrobiologi, danrekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk pene-rapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringanyang dibiakkan. Dalam penerapan yang lain, bioteknologi saatsekarang biasa untuk rekayasa genetik. Rekayasa genetikmerupakan usaha mengubah atau memanipulasi bahan ataumateri genetik organisme secara invitro dengan menambah,mengganti, mengurangi, atau memodifikasi gen sehinggadidapatkan organisme dengan ciri kemampuan yang baru.

Sumber: Jendela Iptek, 2001S Gambar 6.2 Penggunaan helikopter untuk menyemprot ta-naman hasil rekayasa genetik agar tahan terhadap herbisidapembasmi tanaman pengganggu

Bioteknologi 95

Gen-gen yang digunakan untuk rekayasa genetik dapatberasal dari organisme sejenis atau organisme yang berbedajenis tanpa mengenal batas spesies. Rekayasa genetikdilakukan dengan cara yang disebut teknik rekombinanDNA. Teknik ini dilakukan di laboratorium dengan menggu-nakan peralatan yang canggih.

2. Perkembangan BioteknologiDalam perkembangannya, bioteknologi banyak didu-

kung ilmu-ilmu yang berbasis molekuler seperti biologi mo-lekuler, genetika molekuler, sel, jaringan dan biokimia. Du-kungan yang tak kalah pentingnya yaitu dari sarana komputeryang memadai (canggih), karena bidang kajian bioteknologiadalah fenomena hayati pada tingkat molekuler yang me-merlukan efisiensi serta akurasi perhitungan-perhitunganyang rumit.

Perkembangan bioteknologi dapat dikelompokkan men-jadi empat tahapan sebagai berikut.a. Bioteknologi pada era generasi pertama yaitu bioteknologi

sederhana pada produksi makanan dan tanaman sertapengawetan makanan melalui penggunaan mikroba se-cara tradisional.Pada tahun 6000 SM orang-orang Babilonia telah berhasilmembuat bir dengan fermentasi jasad renik. Peristiwa inimerupakan proses bioteknologi yang tertua. Tiga ributahun kemudian, orang-orang Sumeria mampu mengem-bangkan pembuatan bir hingga memiliki berbagai cita rasa(20 macam). Hingga saat sekarang, bioteknologi dapatmemberdayakan jenis-jenis minuman serta tanaman da-lam varietas yang beragam. Contoh-contoh produk era iniantara lain pembuatan tempe, tape, dan cuka.

b. Bioteknologi pada era generasi kedua yaitu proses biotek-nologi yang berlangsung dalam keadaan tidak steril.Peristiwa ini merupakan bentuk fermentasi di tempatyang terbuka, sehingga dapat memungkinkan terkontami-nasi oleh mikroorganisme lainnya. Fermentasi adalahsuatu proses perombakan dari senyawa yang lebih kom-pleks menjadi senyawa yang lebih sederhana denganbantuan mikroorganisme. Beberapa jenis produk yangdihasilkan oleh bioteknologi ini, antara lain etanol, asamasetat, asam sitrat, asam laktat, dan gliserin. Sekarangproses pembuatan kompos atau pengolahan limbah jugamerupakan contoh jenis bioteknologi fermentasi ini.


c. Bioteknologi pada era generasi ketiga, yaitu proses bio-teknologi yang berlangsung dalam kondisi steril.Bioteknologi jenis ini merupakan proses-proses biologisatau fermentasi di tempat yang tertutup sehingga menjagajangan sampai ada mikroorganisme luar yang mengon-taminasi. Beberapa contoh produk hasil bioteknologi ini,antara lain jenis obat-obat antibiotika (pinisilin, tetrasiklyn,streptomisiyn, kloromfenikol, dan vitamin B12, giberin,kortison atau steroid lainnya, asam amino terutama asamglutamat, dan berbagai enzim.

d. Bioteknologi pada era generasi baru, yaitu proses biotek-nologi yang diterapkan pada hasil keilmuan baru (biotek-nologi baru).Berbagai hasil keilmuan baru tentang penerapan biotek-nologi sebagai berikut.1) Penelitian tentang enzim, yang mempelajari tentang

aktivitas sel-sel dan enzim yang diatur aktivitasnya.Salah satu contohnya adalah produksi insulin, inter-feron, dan antibodi monoklonal.

2) Keilmuan tentang rekayasa genetika.Rekayasa genetik merupakan usaha untuk mengubahatau memanipulasi bahan/materi genetik suatu orga-nisme secara invitro melalui penambahan, penggan-tian, pengurangan, atau modifikasi gen sehingga diper-oleh ciri-ciri dengan kemampuan baru. Penambahangen dilakukan dengan teknologi rekombinan DNAatau yang sering disebut kloning gen. Misalnya, mem-buat DNA rekombinan yang memiliki program untukmembuat insulin. Insulin adalah protein yang bertugasmengontrol metabolisme gula darah dalam tubuhmanusia, dan sebagainya. Teknologi ini memberikankesempatan tak terbatas bagi terbentuknya kombinasibaru dari gen, yang tentunya tidak akan terjadi secaraalami pada kondisi normal.Rekayasa genetik dimulai sejak Mendell menemukanfaktor yang diturunkan, kemudian sebuah penelitianterhadap transfer DNA bakteri dari suatu sel ke selyang lainnya melalui lingkaran DNA kecil yangdisebut plasmid. Plasmid berfungsi sebagai ken-daraan pemindah atau vektor.

Di Indonesia, pengemba-ngan bioteknologi dilakukandi beberapa lembaga, se-perti Badan Pengkajian danPenerapan Teknologi(BPPT), Lembaga Ilmu Pe-ngetahuan Indonesia(LIPI), dan Lembaga BiologiMolekuler Eijkman.

INFO

Bioteknologi 97

Teknologi rekombinan DNA ini dapat dilakukan mela-lui beberapa tahapan sebagai berikut.a) Pelacakan DNA target dari organisme donor untuk

diekstraksi. Selanjutnya, DNA target dipotongsecara enzimatik dan diligasi (digabungkan) keDNA yang lain (vektor kloning) untuk membentukDNA rekombinan (DNA insert contruct).

b) Vektor dengan insert ini, kemudian dipindahkan dandipelihara di dalam sel inang. Pemasukan DNA kesel inang/bakteri dikenal dengan istilah transfor-masi.

c) Sel-sel inang yang dapat mengalami transformasikemudian dipisahkan dan diisolasi dari sel-sel yangtidak mengalami transformasi, serta ditumbuhkan.

d) Jika diperlukan, DNA rekombinan (DNA) tersebutdapat dimanipulasi untuk meyakinkan bahwaproduk protein yang dikodekan oleh DNA klondiproduksi oleh sel inang.

Pembentukan DNA rekombinan, dimulai dari pemo-tongan dengan enzim-enzim endonuklease restriksi(endonuklease = enzim yang memotong/mencernaDNA, restriksi memotong untai DNA pada posisi/urutan basa N spesifik) sampai dengan digabungkandan terbentuk DNA rekombinan.

Sumber: Biologi 1, 1992S Gambar 6.3 Prosedur DNA Rekombinan

DNA SELULAR

C

C

G

G

3

5

T

T

A

T

T

A

A

A

T

A

A

T

G

C

5

3::::::

:

C

C

C

G

G

G

3

5

T

T

T

A

A

A

A

T

T

T

A

A

A

A

A

A

A

T

T

T

T

A

A

A

T

T

T

T

G

G

G

G

C

C

C

C

5

3:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

DNA BAKTERIOFAG

Mencernakan masing-masing dengan endonuklear restriksi yang sama

Ujung lengket

Campur

Mencetak dengan DNA ligase

DNA Rekombinan


Enzim-enzim tersebut ditemukan di dalam bakteri dansecara normal digunakan untuk melindungi dirinyasendiri dari infeksi virus. Enzim tersebut akan me-motong DNA bervirus menjadi potongan-potonganyang tidak membahayakan tanpa melakukan perusak-an pada DNA bakterinya sendiri. Berikut ini beberapacontoh enzim endonuklease restriksi.

3) Teknik kultur jaringanTeknik pengembangbiakan secara vegetatif padaorganisme makin canggih. Hal ini sejak ditemukannyateknik klon, yaitu produksi suatu organisme dari satusel tunggal yang diambil dari tubuh sel tumbuhan atauhewan. Sel tunggal ini merupakan somatik dan bukansel kelamin sehingga sel ini mengandung dua pe-rangkat kromosom. Jadi, sel ini memiliki semua infor-masi genetik yang diperlukan untuk menghasilkansuatu individu yang lengkap pada saat dirangsang un-tuk tumbuh. Teknik peng-klon-an pada sel tumbuhandirasakan lebih mudah dibandingkan dengan selhewan, karena sel tumbuhan memiliki sifat yang lebihsederhana. Sel tumbuhan juga memiliki sifat totipo-tensi, yaitu kemampuan untuk membentuk tubuhsecara lengkap dengan akar, batang, dan daun.Totipotensi pertama kali dikenalkan oleh G. Haber-landt seorang ahli fisiologi Jerman. Selanjutnya, diper-kuat oleh F.C. Steward yang berhasil membuktikantotipotensi dari satu sel wortel yang dikultur pada me-dium tertentu dan kemudian menghasilkan tanamanwortel yang utuh dan lengkap.

Tabel 6.1 Beberapa jenis enzim endonuklease restriksiEnzim Endonu-klease Restriksi Sumber Enzim

Urutan Basa N yang dikenal (tandatitik adalah titik pemotongan)

Eco R1 Eschericia coli G.AATTCCTTAA.G

Hind III Haemophilus influenzae A.AGCTTTTCGA.A

Hpa II Haemophilus C.CGGGGC.C

BamH I Bacillus amyloliquefacienns G.GATCCCCTAG.G

Mbo I Moraxella bovis .GATCCTAG.

Dirangkum dari berbagai sumber

Bioteknologi 99

Totipotensi dikembangkan sebagai dasar dalammengembangkan tumbuhan secara invitro atau kulturjaringan, yaitu mengembangbiakkan tumbuhan secaravegetatif dengan menggunakan sebagian jaringanpada media tertentu. Media yang dimaksudkan adalahmedia yang harus mengandung semua kebutuhanyang diperlukan seperti unsur makro, mikro, sumberkarbohidrat, zat pengatur tumbuh, vitamin, dan bahanorganik lainnya. Beberapa keuntungan dari peng-gunaan kultur jaringan sebagai berikut.a) Propagasi klonal, yaitu didapatkannya turunan

secara genetik yang identik dengan induknya atauseragam dalam jumlah yang besar.

b) Dapat dipergunakan sebagai pemuliaan tanaman,seperti seleksi, kultur anther atau polen, kulturprotoplas, dan fusi protoplas.

c) Dapat diperoleh tumbuhan yang bebas dari virus,karena menggunakan eksplan yang benar-benarbebas virus.

d) Metabolisme sekunder, yaitu sifat totipotensi yangtidak terbatas pada struktur, tetapi menyangkutkemampuan mensintesis bahan kimia alami.

e) Dipergunakan untuk pelestarian plasma nutfah.4) Teknik pengindraan secara molekuler5) Kelengkapan rancang bangun suatu alat untuk me-

numbuhkan mikroba yang memungkinkan berlang-sungnya suatu reaksi biologi.

6) Teknik bayi tabungDengan penemuan teknik laparoskopi, memung-kinkan sel sperma suami dan sel telur istri difer-tilisasikan dalam cawan petri atau dalam tabung(invitro). Karena pembuahan terjadi di luar, makateknik ini disebut dengan fertilisasi invitro (dalam ta-bung). Hasil pembuahan tersebut, kemudian ditanam-kan kembali ke dalam rahim istri, sehingga istri dapatmengandung dan melahirkan anak sebagaimanabiasanya. Bayi yang diproses seperti tersebut dinama-kan bayi tabung. Teknik ini pertama kalinya dike-nalkan oleh Steptoe dan Edward dari Inggris pada ta-hun 1977. Teknik bayi tabung ini biasanya dilakukanjika pasangan suami istri dinyatakan secara medisdalam keadaan normal namun karena sesuatu hal sulituntuk terjadinya fertilisasi. Kesulitan tersebut bisadisebabkan tersumbatnya saluran tuba fallopii olehsesuatu atau adanya antibodi sel benih suami.

Sumber: Encarta EncyclopediaS Gambar 6.4 Anak sapi


7) Teknologi HibridomaTeknologi hibridoma adalah suatu cara untuk menya-tukan dua sel dari jaringan-jaringan berbeda suatuorganisme yang sama atau bahkan organisme yangberbeda, sehingga diperoleh satu sel tunggal (selhibrid). Selanjutnya, sel hibrid dapat dikembangbiak-kan, sehingga diperoleh bertriliun-triliun sel, yangmasing-masing mengandung satu set gen komplit daridua sel aslinya. Sebagai contoh, salah satu dari dua selyang asli mungkin berupa sel manusia. Sel tersebutkhusus mensekresikan produk yang berguna sepertiantibodi atau hormon. Hormon atau antibodi disekre-sikan dalam jumlah sangat sedikit, karena hasil pro-duksi dikendalikan mekanisme pengaturan sel yangnormal.Jika sel tersebut dilebur dengan sel kanker (sel yangtidak memiliki pengendalian normal terhadap pertum-buhan dan sintesis protein), maka produksi hormonatau antibodi secara dramatis meningkat. Peristiwapeleburan dua sel seperti tersebut, menghasilkan selhibrid dan dikenal sebagai hibridoma (hibrid = sel asliyang dicampur, oma = kanker). Tujuan teknik hibri-doma adalah untuk menghasilkan antibodi dalam jum-lah yang besar, sehingga dapat digunakan untuk diag-nostik dan terapeutik. Selain itu, teknik ini merupakanjalan untuk menyilang atau memotong dalam spesiessecara genetik pada sel eukariotik yang tidak dapatdiselesaikan dengan cara peleburan gamet secaraseksual. Secara umum sel-sel tidak melebur secaraotomatis, sehingga ilmuwan berusaha merancangteknik laboratorium untuk menstimulir sel-sel tersebutberfusi atau bergabung.

8) Tanaman TransgenikTanaman transgenik merupakan jenis tanaman hasilrekayasa genetika. Teknik pembuatan jenis tanamanini hampir sama dengan teknik pembuatan insulin.Biasanya dalam tanaman yang direkayasa tersebutdimasukkan beberapa sifat, seperti tahan hama, tahangulma, mampu memproduksi protein tambahan, dansebagainya. Berikut ini beberapa jenis tanamantransgenik beserta ciri-cirinya yang baru.

Bioteknologi 101

3. Prinsip Dasar BioteknologiSesuai dengan definisi dari bioteknologi itu sendiri, maka

prinsip dasar dari bioteknologi adalah memanipulasi ataumerekayasa bahan hayati dengan unsur teknologi untukmenghasilkan suatu produk atau jasa yang dapat diperguna-kan bagi kebutuhan manusia.

B. Peran Bioteknologi pada Sains, Lingkungan,Teknologi, dan Masyarakat (Salingtemas)Perkembangan bioteknologi tidak dapat dipisahkan dari

perkembangan mikroorganisme. Salah satu contohnya, yaitu padaproses fermentasi yang dibantu keberadaan mikroorganisme.Mikroorganisme yang paling banyak berperan dalam prosesfermentasi maupun pembusukan bahan makanan adalah bakteridan jamur, yang terdiri atas kapang, khamir, dan virus.

Tabel 6.2. Jenis-Jenis Tanaman Transgenik

No. Nama jenis tanaman Ciri-ciri yang baru

1 Oilseed rape (kanola) toleran terhadap herbisida, meningkatkan kan-dungan minyak sterilitas jantan, meningkatkanenzim phytase

2 Bit gula (Sugar beet) toleran terhadap herbisida, resisten terhadap virus,dan perubahan metabolisme karbohidrat

3 Ubi jalar resisten terhadap hama, penyakit jamur, virus,nematoda, dan perubahan metabolisme

4 Tembakau resisten terhadap nematoda, perubahan pigmen,perubahan respon terhadap cahaya, perubahan res-pon fitokrom, sterilitas jantan

5 Jagung toleran terhadap herbisida 6 Gandum toleran terhadap herbisida, resisten terhadap pe-

nyakit jamur, perubahan metabolisme karbohidrat,dan peningkatan mutu roti (baking quality)

7 Tomat pengendalian pemasakan buah 8 Bit pakan ternak toleran terhadap herbisida 9 Poplar perubahan kandungan lignin10 Strawberi resisten terhadap hama11 Apel resisten terhadap hama dan penyakit jamur12 Chicory toleran terhadap herbisida13 Eucalyptus toleran terhadap herbisida



Dalam beberapa hal pertumbuhan mikroorganisme padabahan pangan yang menguntungkan sangat diharapkan, hal inidemi perbaikan mutu gizi, dan mutu daya cerna. Berikut ini,beberapa contoh peranan mikroorganisme dalam berbagai bidangkehidupan manusia yang bermanfaat sekaligus merupakanimplikasi bioteknologi dalam bidang sains, lingkungan, teknologi,dan masyarakat (salingtemas).

1. Bidang Bahan MakananDalam perkembangan tentang bahan makanan saat

sekarang ini banyak dipengaruhi oleh bantuan mikroorga-nisme yang menguntungkan. Berdasarkan hasil percobaan,berikut ini ditampilkan tabel pemanfaatan mikroorganismebaik fermentasi substrat padat, hasil, dan mikrobanya.

Kegiatan(Kecakapan Personal dan Kewirausahaan)Buatlah tulisan atau artikel ilmiah tentang pembuatan produkmakanan yang menggunakan bantuan mikroorganisme, khu-susnya yang berada dekat rumahmu.Kumpulkan tugas tersebut kepada guru untuk diberikan tang-gapan.

Tabel 6.3. Mikroorganisme (mikroba) yang bermanfaat

No. Substrat Mikroorganisme Hasil (Produk) Keterangan 1 Jerami, serbuk kayu, Agaricus bisporus, Jamur Eropa dan

kertas bekas Lentinus edodes, AsiaVolvariella volvacea

2 Ketan, singkong Saccharomyces cerevisea, FermentasiEndomyopsis sp, ragi

3 Kedelai Rizhopus sp Kecap 4 Kedelai Rhizopus oligosporus, Tempe

Mucor sp 5 Ampas kacang Neurospora sitophila Oncom Jawa Barat

tanah 6 Susu Penicillium sp Keju 7 Bijih logam mutu Thiobacillus sp Pencucian

rendah logam 8 Gula, tebu, molase Aspergillus niger Asam organik 9 Bahan organik Actinomycetes, Kompos

campuran jamur, bakteri10 Komponen limbah Protozoa, bakteri, jamur Perlakuan limbah


Bioteknologi 103

Selain tabel tentang manfaat mikroorganisme, berikut inijuga ditampilkan tabel tentang beberapa manfaat enzim hasilaktivitas dari mikroorganisme (mikroba) beserta peman-faatannya.

2. Bidang KesehatanDalam bidang kesehatan, mikroorganisme banyak

menghasilkan berbagai jenis antibiotika dan vaksin. Baikmikroorganisme yang termasuk kelompok bakteri, fungi, ataujamur. Berbagai kemajuan bioteknologi dalam bidang kese-hatan telah mampu membantu kehidupan manusia, seperticontoh berikut ini.a. Di Jerman telah mampu memengaruhi proses pertum-

buhan suatu mikroorganisme yang dapat menghasilkansenyawa kimia cobaltaminea, yaitu sejenis vitamin B1yang berperan dalam pembentukan darah.

Tabel 6.4. Mikroorganisme, Enzim, dan Pemanfaatannya

No. Mikroorganisme Enzim Manfaat 1 Saccharomyces cerevisiae 2 Aspergillus oryzae,

Bacillus subtilis 3 Aspergillus niger, Aspergil-

lus oryzae 4 Aspergillus niger, Bacillus

coagulans, Penicilliumcamemberti

5 Aspergillus niger, Penicil-lium vitale, Micrococcuslysodeiktikus

6 Trichoderma viride

7 Bacillus coagulans, Strep-tomyces phaeochromogeus

8 Aspergillus niger, Aspergil-lus oryzae

9 Bacillus subtilis10 Escherichia coli11 Bacillus subtilis12 Aspergillus oryzae13 Mucor sp

Alkohol dehidrogenaseDeamilase

Amiglukosidase

Asparaginase

Katalase

Selulase

Glukosa isomerase

Pektinase

PenisillinasePenisilinasilaseProteaseProtease (kapang)Renin

Uji alkoholIndustri makananPabrik tenunProduksi gula dari si-rup jagungObat leukemia getahbening akut

Pemisahan H2 dalambanyak proses

Pembuatan sayuranyang didehidraseProduksi fruktosa daribuah-buahanFermentasi buah kopiPengobatan alergi pe-nisilinProduksi penisilin se-misintesisPengempuk dagingPelunak adonan rotiProduksi kejuDirangkum dari berbagai sumber


b. Di Jepang, kegiatan biotek-nologi mampu menghasilkanenzim pencernaan yang diper-lukan oleh penderita kencingmanis (diabetes melitus).

c. Penemuan vaksin cacar dariserum darah oleh EdwardJenner.

d. Penemuan antibiotika perta-ma oleh Louis Pasteur dari ja-mur Penicillium sp. Antibio-tika adalah bahan-bahan ber-sumber hayati yang pada ka-dar rendah mampu mengham-bat pertumbuhan mikroorga-nisme. Antibiotika tersebutsangat manjur untuk meng-obati penyakit, khususnya pe-nyakit yang diakibatkan per-kembangan mikroorganisme.

Berikut ini beberapa contohzat anti-biotika yang dihasilkan dari mikroorganisme.a. Penisilin, dihasilkan oleh Penicillium notatum, P.

chrysogenum.b. Sefalosporin, diekskresikan oleh Cephalosporin (sejenis

fungi).c. Streptomisin, dihasilkan oleh Streptomyces griseus.d. Kloromisetin atau kloromfenikol, dihasilkan oleh Strep-

tomyces venezuelae.e. Tetrasiklin, dihasilkan oleh Strepto-myces aureofaciens.

3. Bidang PertanianDalam bidang pertanian, peranan mikroorganisme sa-

ngat penting. Hal ini mengingat telah terjadi hubungan antaratumbuhan dan hewan. Beberapa jenis bakteri yang tergolongparasit misalnya Bdellovibrio bacteriovorus, Rickettsia,Chlamydia merupakan obligat parasit. Mikroorganismeyang sering menyerang tanaman, antara lain Ervinia,Corynebacterium, Pseudomonas, Ustilago, dan Puccinia.

Pada beberapa jenis mikroorganisme yang bersifatpatogen atau tidak menguntungkan tersebut, oleh seorangmikrobiolog Veteriner bersama dengan ahli patologi tumbuh-an berupaya mencari jenis mikroorganisme lain yang mampumenghasilkan zat yang dapat menghentikan atau membunuh

Sumber : Encarta EncyclopediaS Gambar 6.5 Hasil kloning pada anak sapi

Bioteknologi 105

mikroorganisme yang bersifat patogen tersebut. Dari be-berapa uji coba, akhirnya ditemukan salah satu bakteri sepertiBacillus thuringensis. Hasil ekskresi dari bakteri inidikembangkan dan dibuat menjadi pestisida. Selain itu, jenisbakteri Bdellovibrio bacteriovorus, yang bersifat parasitterhadap bakteri lain, juga digunakan sebagai penghasilpestisida.

4. Bidang LingkunganDampak perkembangan teknologi dan industri pada

akhir abad 20-an memberi banyak kerugian, khususnyakerugian dalam lingkungan. Kerusakan lingkungan olehpengolahan industri yang tidak bertanggung jawab menjadiakar permasalahan dalam kehidupan manusia. Banyak zat-zat berbahaya yang dibuang ke alam tanpa bertanggungjawab, seperti etanol, asam asetat, asam organik, butanol, danaseton.

Oleh karena itu, perlu pengolahan air limbah danpembuatan kompos. Peran mikroorganisme dalam dekom-posisi dan detoksifikasi air selokan, akan membantu mengu-rangi pencemaran pada pembuangan limbah industri kimia.Untuk itu, upaya mengembangbiakkan mikroorganisme yangdapat mencerna limbah-limbah atau bahan pencemar lainnyaselalu dilakukan.

TUGAS(Berpikir Kritis dan Kreatif)Buatlah prosedur dan teknis pengolahan limbah atau sampahsehingga menjadi sesuatu yang bermanfaat.Presentasikan hasil kerjamu di depan kelas.

5. Bidang IndustriDalam bidang industri peranan mikroorganisme dapat

dijumpai pada teknologi pemisahan logam. Beberapa jenisbakteri ada yang dapat hidup pada logam, misalnya bakteribesi Thiobacillus ferroxidans yang mampu mengoksidasibesi (II) menjadi besi (III), dengan reaksi sebagai berikut.

4Fe2+ + 4H+ + O2 o 4Fe3+ + 2H2OBakteri tersebut mirip dengan Thiobacillus thiooxi-

dants yang dapat mentoleransi nilai pH hingga 2,5 denganmendapatkan energi dari senyawa-senyawa belerang danion-ion Fe2+. Habitat bakteri ini di perairan yang asam daribijih logam, terutama sulfida logam, seperti FeS2.


Dengan proses oksidasi oleh bakteri dari senyawa-senyawa belerang tereduksi atau belerang unsur menjadiasam sulfat dari Fe3+, maupun oleh oksidasi secara kimialogam berat yang tidak larut menjadi sulfat logam, makabakteri yang berada dalam bijih besi mampu memisah daribijih besinya.Sebagai contoh:

1) FeS2 + 312 O2 + H2O o FeSO4 + H2SO4

2) S + 1 12 O2 + H2O o H2SO43) 2FeSO4 +

12 O2 + H2SO4o Fe2(SO4)3 + H2O

4) MeS + 2Fe3+ o Me2+ + 2Fe2+ + SBakteri juga dapat melakukan penyediaan asam

belerang pada pemisahan bijih logam yang dilakukan oleh duamacam bakteri tersebut di atas. Selain bijih besi yangdipisahkan, juga bisa tembaga (Cu), seng (Zn), kobalt (Co),emas (Au), dan uranium. Contoh bakteri lain yang dapatdimanfaatkan dalam bioteknologi sebagai berikut.a. Gallinella ferruginea, mampu mengoksidasi Fe2+ men-

jadi Fe3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada airbuangan.

b. Leptothrix ochracea, mampu mengoksidasi Fe2+ menjadiFe3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada air buangan.

c. Leptothrix discopharus, mampu mengoksidasi Mn2+menjadi Mn4+.

C. Implikasi Bioteknologi

1. Pengembangan BioteknologiDalam perkembangan bioteknologi, makhluk hidup

memiliki potensi untuk digunakan sebagai donor gen ataupunpenerima gen dalam rekayasa genetik, tergantung padaproduk yang akan dibuat. Salah satu contohnya, di bidangpeternakan dikembangkan teknik-teknik yang secara komer-sial menguntungkan, misalnya teknik embrio transfer padasapi, domba, kambing, dan babi. Teknik ini dikembangkansecara menyeluruh dari cara seleksi donor, perangsangansuperovulasi, koleksi embrio, evaluasi embrio, seleksi resipien,dan teknik mentransfer embrio.

Bioteknologi 107

In vitro fertilization (IVF) dan oocyte maturationjuga dikembangkan dan berhasil dengan baik pada hewanatau manusia. Pada hewan ternak kombinasi antara IVF danembrio transfer merupakan teknik yang menarik. Keduateknik ini memungkinkan hewan dapat memberikan keun-tungan sebagai donor terus-menerus, menyuplai banyak oo-cyte untuk meningkatkan mutu, dan pelipatgandaan hewanproduksi. Seperti contoh hewan yang berhasil dikembangkandengan jalan kloning, yaitu domba dolly, ikan karper, keraNETI (Nuclear Embryo Transfer Infant) dan ditto, kucing,sapi, dan sebagainya. Dalam bidang pertanian, lahirnyatanaman transgenik seperti telah diuraikan pada halamansebelumnya.

2. Bioteknologi dan Hak atas Kekayaan Intelektual(Haki)

Perkembangan bioteknologi yang makin pesat, ber-dampak pada pengadaan proyek dalam skala besar. Terkaitdengan hal tersebut maka ada alasan ekonomi untuk mela-kukan berbagai upaya pengadaan suatu produk bioteknologi.Untuk itu, kepemilikan adanya HAKI (Hak Atas Kepemi-likan Intelektual) mutlak harus dipunyai seorang ilmuwanatau penemu suatu keilmuan, khususnya dalam bidang bio-teknologi. Penemuan-penemuan baru yang dimiliki tersebutdilindungi. Secara hukum ada kesepakatan internasional yangmengaturnya yaitu Convention on Biological Diversitydan World Trade Organization.

Saat sekarang, gen atau bagian gen, bahkan gen ma-nusia telah dipatenkan. Pada tahun 1997, kurang lebih 1.100gen telah dipatenkan. Perlindungan paten ini telah menjadibagian dari kesepakatan internasional.

3. Bioteknologi dan Keamanan Hayati (Biosafety)Untuk menjaga dampak negatif dari pengembangan

bioteknologi, di tingkat internasional telah diakui dan ditanda-tangani sebuah konvensi yang mengikat secara hukum, yaituKonvensi Keanekaragaman Hayati (Convention on Bio-logical Diversity, 1992) yang tidak ikut ditandatangani olehAmerika Serikat. Indonesia telah meratifikasinya sebagaiUndang-Undang No. 5 Tahun 1994. Sebagai tindak lanjutkonvensi tersebut, telah disepakati pula Cartagena Proto-col on Biosafety (Protokol Cartagena tentang PengamananHayati).


1. Bioteknologi merupakan suatu bentukinteraksi antara biologi dengan tekno-logi yang mencakup semua jenis pro-duksi melalui proses transformasi bio-logis.

2. Bioteknologi dalam arti konvensionaladalah teknologi yang menggunakanbahan hayati atau sejenisnya gunamenghasilkan barang atau jasa dalamskala industri sebagai pemenuhan ke-butuhan manusia.

3. Bioteknologi dalam arti modern adalahteknologi yang menggunakan bahanhayati yang telah direkayasa secarainvitro guna menghasilkan barang ataujasa dalam skala industri sebagai peme-nuhan kebutuhan manusia.

4. Perkembangan bioteknologi dikelom-pokkan menjadi empat bagian, yaitu: a)perkembangan bahan makanan; b) per-kembangan di bawah kondisi nonsteril;c) perkembangan di bawah kondisi ste-ril; dan d) perkembangan pada keil-muan baru.

5. Perkembangan bioteknologi pada keil-muan baru meliputi: penelitian tentangenzim, rekayasa genetika, kultur jaring-an, pengindraan molekuler, rancangbangun alat mikroba, bayi tabung,tanaman transgenik, dan hibridoma.

6. Peran bioteknologi dalam bidang sains,lingkungan, teknologi, dan masyarakat(salingtemas) hakikatnya adalah peranrekayasa mikroorganisme dalam bidangbahan makanan, kesehatan, pertanian,lingkungan, dan industri.

Protokol ini menyinggung tentang prosedur transportasiproduk bioteknologi antarnegara, yang memperkuat adanyakemungkinan bahaya dampak merugikan terhadap keane-karagaman hayati dan ekosistem, juga terhadap kesehatanmanusia. Dalam protokol tersebut juga diakui sebagian ke-daulatan, yaitu potensi dampak ekonomi, sosial, budaya, danpengetahuan tradisional (indigenous knowledge).

Dampak negatif terhadap keanekaragaman hayati dika-renakan adanya potensi transfer gen (horizontal and verti-cal gene flow) ke tanaman sekerabat dekat. Selain itu, peng-klonan akan menyebabkan keanekaragaman genetik yangmerugikan populasi terhadap kesehatan manusia, ada ke-mungkinan produk gen asing seperti gen cry dari Bacillusthuringensis maupun Bacillus sphaericus untuk menim-bulkan reaksi alergi pada tubuh manusia. Perlu dicermati pula,insersi atau penyisipan gen asing ke gen inang dapat me-nimbulkan interaksi antara gen asing dan gen-gen inangsehingga menghasilkan perubahan sifat yang tidak diinginkan.

RANGKUMAN

Bioteknologi 109

UJI KOMPETENSICoba kerjakan soal-soal berikut ini di buku kerja kalian.

A. Pilihlah salah satu jawaban soal berikut dengan tepat.

UMPAN BALIKSetelah mempelajari mengenai bioteknologi, tentu kalian

sudah memahami dan mampu menjelaskan mengenai hal berikut.1. Pengertian bioteknologi.2. Peran bioteknologi pada salingtemas.3. Implikasi bioteknologi.

Apabila kalian belum memahami dan menguasai materi ter-sebut secara baik, pelajarilah kembali. Carilah referensi sebanyakmungkin dan mintalah bimbingan guru.

1. Ilmu yang harus dipelajari dalam me-nerapkan bioteknologi adalah .a. biokimiab. mikrobiologic. geologid. genetikae. biologi sel

2. Produk teknologi yang menggunakanbahan hayati yang telah direkayasasecara invitro, merupakan kategorijenis produk .a. modernc. biologib. bioteknologid. biokimiae. teknologi terapan

3. Mikroorganisme berikut ini yangbukan penghasil antibiotik adalah .a. Penicillium notatumb. Penicillium chrysogenumc. Streptomyces griseusd. Penicillium camembertie. Streptomyces venezuelae

4. Perhatikan pernyataan berikut ini.1. Bioteknologi memerlukan bantuan

mikroorganisme.2. Produk bioteknologi tidak berman-

faat.3. Produk antibiotik merupakan salah

satu ciri perkembangan bioteknologipada era generasi ketiga.

4. Proses pembuatan kecap bukan ter-masuk produk bioteknologi.

Pernyataan di atas yang benar adalah.a. 1 dan 2b. 1 dan 3c. 1, 2, dan 4d. 2, 3, dan 4e. salah semua

5. Salah satu ciri khas produk dari per-kembangan bioteknologi pada era ge-nerasi pertama adalah pembuatan .a. tapeb. hormonc. antibiotikd. asetone. pupuk kompos


6. Produk bioteknologi dalam bidang ke-sehatan yang berguna bagi penderitadiabetes melitus adalah .a. laktaseb. antibiotikc. antibodid. insuline. lipase

7. Mikroorganisme yang ikut membantupembuatan kecap adalah .a. Saccharomyces cereviseab. Rizhopus spc . Rizhopus oligosporusd. Aspergillus nigere. Penicillium sp

8. Perhatikan pernyataan-pernyataan ber-ikut ini.1. Fermentasi adalah peristiwa perom-

bakan senyawa kompleks menjadisederhana dengan bantuan mikro-organisme.

2. Teknik rekombinan gen seringdisebut kloning gen.

3. Streptomycin merupakan salah satujenis antibiotik.

4. Tempe dibuat dengan bantuanmikroba Rhizopus sp.

Pernyataan yang benar adalah .a. 1, 2, dan 3b. 1 dan 3c. 1 dan 2d. 2 dan 4e. salah semua

9. Lingkaran benang DNA kecil yangdapat bertindak menyisip bagian ter-tentu di sepanjang molekul DNA adalah.a. DNA sendirib. plasmidc. kromosomd. gene. restriksi

10. Perhatikan pernyataan mengenai sifatbaru hasil tanaman transgenik berikutini.1. Tomat, sebagai pengendalian pema-

sakan buah.2. Poplar, untuk perubahan kandungan

lignin.3. Strawberi, resisten terhadap hama.4. Chicory, toleran terhadap herbisida.Pernyataan yang benar ditunjukkanoleh nomor ....a. 1, 2, dan 3b. 1 dan 3c. 1 dan 2d. 2 dan 4e. semua benar

B. Kerjakanlah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan jelas.1. Sebutkan ciri utama bioteknologi.2. Sebutkan tahap-tahap perkembangan

bioteknologi.3. Sebutkan keuntungan dari pembibitan

melalui teknik kultur jaringan.

4. Apakah yang dimaksud rekayasa gene-tika? Berilah contohnya.

5. Apakah yang dimaksud antibiotik?Berilah penjelasannya berkaitan denganperan bioteknologi.

BAB 6 - Bioteknologi

Bioteknologi Materi Kelas 12 Biologi

Documents

Transcript of Bioteknologi Materi Kelas 12 Biologi