Makalah Biologi Rekayasa reproduksi dan bioteknologi
-
Upload
elok-tiara -
Category
Documents
-
view
1.694 -
download
18
description
Transcript of Makalah Biologi Rekayasa reproduksi dan bioteknologi
2011
Rekayasa Reproduksi dan Bioteknologi
SMP NEGERI 1 TAMAN SIDOARJO
Intan Kumara P.
9A/18
05/12/2011
Jl. Satria No. 1 Ketegan Taman Telp. (031) 7881538 Kdpos 61257
Disusun Oleh
2
Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wata΄ala, karena berkat rahmat-Nya saya
dapat menyelesaikan makalah biologi yang berjudul “Rekayasa Reproduksi dan Bioteknologi”
untuk memenuhi tugas makalah dari Bu. Maria Yohana.
Saya mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga makalah ini
dapat diselesaikan sesuai dengan waktunya. Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
kami mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan makalah ini.
Semoga makalah ini memberikan informasi dan manfaat untuk pengembangan ilmu pengetahuan
bagi kita semua.
Taman, 5 November 2011
Penyusun
2
Kata Pengantar
3
DAFTAR ISI
SAMPUL DEPAN………………………………………………………………………..………1
Kata pengantar………………………………………………………………………………..…..2
Daftar Isi…………………………………………………………………………………….……3
BAB I : PENDAHULUAN………………………………………………………………………4
BAB II : PEMBAHASAN……………………………………………………………………….6
A. Pengertian Rekayasa Reproduksi…………………………………………………….6
B. Teknik Rekayasa Reproduksi………………………………………………………...6
1. Kultur Jaringan……………………………………………………………………7
2. Kloning……………………………………………………………………….….10
3. Makhluk Hidup Transgenik……………………………………………………..12
4. Hibridisasi……………………………………………………………………….14
5. Inseminasi Buatan……………………………………………………………….14
6. Bayi Tabung……………………………………………………………………..15
C. Dampak Rekayasa Reproduksi……………………………………………………..16
D. Pengertian Bioteknologi…………………………………………………………….16
E. Produk-produk Bioteknologi dan Cara Pembuatannya…………………………….17
1. Pengolahan Makanan dengan teknik Bioteknologi Konvensional…………….18
2. Penerapan Bioteknologi Modern………………………………………………..24
3. Penerapan Bioteknologi di bidang Kedokteran………………………………...30
4. Penerapan Bioteknologi di bidang Pertanian…………………………………...30
5. Penerapan Bioteknologi di bidang Peternakan…………………………………35
6. Bioteknologi Bahan Bakar masa depan…………………………………………36
7. Bioteknologi untuk Pengolahan Limbah………………………………………..38
8. Pengolahan Sekam Padi Menjadi Bahan Bakar Alternatif melalui proses
Pirolisis Lambat………………………………………………………………….40
BAB III : PENUTUP……………………………………………………………………………42
1. Kesimpulan…………………………………………………………………………42
2. Kata Penutup………………………………………………………………………..43
3. Daftar Pustaka………………………………………………………………………44
3
4
Kompetensi Dasar :
Mendeskripsikan penerapan Rekayasa Reproduksi dan Bioteknologi bagi kelangsungan hidup manusia.
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan
genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan
atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan
mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah
sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik
biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah
sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup
(bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim,
alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini,
perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga
pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi
molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan
kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang
ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Teknologi Rekayasa Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik
in-vitro asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel atau
organel; atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus rintangan reproduksi
dan rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan dalam pemuliaan dan seleksi
tradisional.
Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan
susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA
organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari
organisme apa saja.
B. Permasalahan
a. Apakah pengertian dari rekayasa reproduksi?
b. Apa sajakah macam teknik rekayasa reproduksi?
c. Apa sajakah dampak penerapan rekayasa reproduksi bagi manusia?
d. Apa pengertian dari bioteknologi?
e. Apa sajakah produk dari Bioteknologi dan bagaimanakah proses pembuatannya?
f. Apa sajakah dampak penerapan bioteknologi bagi manusia?
4
5
C. Tujuan
Dalam penyusunan makalah biologi ini, tentunya memiliki tujuan yang ingin dicapai.
Adapun tujuannya adalah agar dapat:
1. Mengetahui pengertian dari rekayasa reproduksi.
2. Mengetahui tentang berbagai macam teknik rekayasa reproduksi.
3. Mengetahui dampak penerapan rekayasa reproduksi bagi manusia.
4. Mengetahui pengertian dari bioteknologi.
5. Mengetahui tentang berbagai macam produk bioteknologi.
6. Mengetahui dampak penerapan bioteknologi bagi manusia.
D. Ruang Lingkup
Meliputi tumbuhan dan hewan serta manusia. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi
meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknikkimia, dan enzimologi
E. Metode Penelitian
Metode penelitian untuk mengumpulkan data-data dalam rangka penulisan karya tulis ini
dengan cara sebagai berikut :
1. Metode tertulis, yaitu dengan menggunakan sumber-sumber dari berbagai buku sebagai
panduan karya tulis tersebut.
Melalui sumber-sumber tersebut penulis berharap agar dapat memperoleh informasi dan
data secara jelas walaupun tidak seakurat mungkin.
F. Sistematika
Ada beberapa cara / sistematika untuk dapat menyusun karya tulis ini yaitu diantaranya:
- Menentukan tema yang akan di bahas
- Merumuskan masalah yang akan diterangkan dan menyusunnya dengan jelas
- Menggunakan kata – kata yang mudah di mengerti oleh pembaca
G. Kegunaan
Manfaat dan kegunaan penyusunan karya makalah ini diharapkan bisa:
1. Menumbuhkan minat seseorang untuk mempelajari teknik Rekayasa reproduksi dan
bioteknologi.
2. Memberikan motivasi untuk bisa berkreasi dan kreatif
3. Memberikan pengetahuan dan pengalaman tentang Rekayasa reproduksi dan
bioteknologi.
5
6
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Rekayasa Reproduksi
Nama lain Rekayasa Reproduksi adalah Rekayasa Genetika.
Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan
genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau
tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan
tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih
bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk
mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan
pada kemanfaatan tertentu.
Teknologi Rekayasa Genetika merupakan inti dari bioteknologi didifinisikan sebagai teknik in-
vitro asam nukleat, termasuk DNA rekombinan dan injeksi langsung DNA ke dalam sel atau organel;
atau fusi sel di luar keluarga taksonomi; yang dapat menembus rintangan reproduksi dan
rekombinasi alami, dan bukan teknik yang digunakan dalam pemuliaan dan seleksi tradisional.
Rekayasa reproduksi adalah suatu usaha manusia untuk mengembangbiakan makhluk hidup
dengan cara rekayasa tahapan-tahapan proses reproduksi yang berlangung secara alami.
B. Teknik Rekayasa Reproduksi
Rekayasa reproduksi tidak hanya dilakukan pada tumbuhan dan hewan, tetapi manusia
juga bisa dijadikan objek dalam teknologi. Ada beberapa teknik rekayasa reproduksi yang
kita kenal, antara lain dengan cara kultur jaringan, kloning, hibridisasi, inseminasi buatan,
dan bayi tabung.
6
F.C Steward
7
1. Kultur jaringan
Pelaksanaan teknik kultur jaringan bertujuan untuk memperbanyak jumlah tanaman.
Tanaman yang dikultur biasanya adalah bibit unggul.
Dengan teknik ini, kita bisa mendapatkan keturunan bibit unggul dalam jumlah yang
banyak dan memiliki sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan memerlukan
pengetahuan dasar tentang kimia dan biologi. Pada teknik ini kamu hanya membutuhkan
bagian tubuh dari tanaman. Misalnya batang hanya seluas beberapa millimeter persegi saja.
Jaringan yang kamu ambil untuk dikultur disebut eksplan. Biasanya, yang dijadikan eksplan
adalah jaringan muda yang masih mampu membelah diri. Misalnya ujung batang, ujung daun,
dan ujung akar.
Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan.
Totipotensi yaitu kemampuan setiap sel tumbuhan untuk menjadi individu yang sempurna.
Teori totipotensi ini dikemukakan oleh G. Heberlandt tahun 1898.
7
Gottlieb Haberlandt
Cara pengujian ulang teori totipotensi olehF.C Steward
8
Dia adalah seorang ahli fisiologi yang berasal dari Jerman. Pada tahun 1969, F.C. Steward menguji
ulang teori tersebut dengan menggunakan objek empulur wortel. Dengan mengambil satu sel
empulur wartel, F.C. Steward bisa menumbuhkannya menjadi satu individu wortel. Pada tahun 1954,
kultur jaringan dipopulerkan oleh Muer, Hildebrandt, dan Riker.
Langkah-langkah dalam proses Kultur Jaringan meliputi :
· Inisiasi
· Sterilisasi
· Multiplikasi
· Pengakaran
· Aklimatisasi
Kultur jaringan dapat dilakukan secara sederhana, yaitu:
a. Inisiasi
Inisiasi adalah pengambilan eksplan dari bagian tanaman yang akan di Kultur
· Anakan
· Cuci dengan air mengalir
· Dikecilkan dengan pisau
· Dimasukan dalam media
b. Mensterilkan eksplan. Caranya adalah direndam dalam alkohol 70% atau kalsium
hipoklorit 5% selama beberapa menit.
c. Gunakan botol atau tabung yang sudah disterilkan, isi dengan media. Masukkan
potongan jaringan yang sudah disterilkan di atas media dalam botol. Media yang
digunakan terdiri atas:
Unsur-unsur atau garam mineral: Unsur makro: C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg. Unsur
mikro: Zn, Mn, Mo, So.
Asam amino, vitamin, gula, hormon, dengan perbandingan tertentu.
Media cair; bahan-bahan di atas dicampur akuades.
Media padat; bahan-bahan di atas campur dengan agar-agar.
8
9
Media cair dan padat tersebut kemudian disterilkan dengan menggunakan mesin khusus
yang disebut dengan autoklaf.
d. Simpan di tempat yang aman pada suhu kamar, tunggu untuk beberapa lama
maka akan tumbuh kalus (gumpalan sel baru). Bisa juga selama pemeliharaan dilakukan
pengocokan dengan mesin pengocok yang bergoyang 70 kali permenit. Pengocokan
dilakukan selama 1,5 - 2 bulan.
Tujuan dari pengocokan adalah untuk merangsang sel-sel eksplan supaya giat bekerja
dan memperlancar proses persiapan zat dan penyebaran makanan merata, serta
menjamin pertukaran udara lebih cepat.
d. Multiplikasi
Multiplikasi adalah kegiatan pemotongan dan pemindahan eksplan ke media baru. Kalus
yang tumbuh bisa dipotong-potong untuk dipisahkan dan di tanam pada media lain.
e. Pengakaran
Hasil multiplikasi selanjutnya dipindah dalam media pengakaran sehingga terbentuk
tanaman yang sempurna (planlet)
Media pengakaran adalah MS + 5 ppm NAA + Charcoal 1 g/l . Kalus tersebut akan
tumbuh menjadi tanaman muda (plantlet), kemudian pindahkan ke pot. Jika tanaman
tersebut sudah kuat, maka bisa dipindahkan ke media tanah atau lahan pertanian.
f. Aklimatisasi
Aklimatisasi adalah proses penyesuaian palnlet dari kondisi mikro dalam botol
(heterotrof) ke kondisi lingkungan luar (autotrof)
g. Pemilihan Kultur
Botol kultur dipelihara dalam ruang kultur aseptik (steril) dengan suhu 18-25 C dan
intensitas cahaya 3000 – 10.000 lux selama 16 jam/hari
9
10
Kultur jaringan dapat disimpan dalam suhu rendah sebagai stok atau cadangan. Jika
sewaktu-waktu diperlukan, maka jaringan ini dapat diambil dan ditanam. Contoh tanaman
yang bisa menjadi objek kultur adalah pisang, mangga, tebu, dan anggrek.
Keuntungan dari kultur jaringan adalah:
Dalam waktu singkat dapat menghasilkan bibit yang diperlukan dalam jumlah
banyak.
Sifat tanaman yang dikultur sesuai dengan sifat tanaman induk.
Tanaman yang dihasilkan lebih cepat berproduksi.
Tidak membutuhkan area tanam yang luas.
Tidak perlu menunggu tanaman dewasa, kita sudah dapat membiakkannya.
Kekurangan Pemanfaatan teknik Kuktur Jaringan adalah :
Bagi orang tertentu, cara kultur jaringan dinilai mahal dan sulit.
Membutuhkan modal investasi awal yang tinggi untuk bangunan (laboratorium
khusus), peralatan dan perlengkapan.
Diperlukan persiapan SDM yang handal untuk mengerjakan perbanyakan kultur
jaringan agar dapat memperoleh hasil yang memuaskan
Produk kultur jaringan pada akarnya kurang kokoh
2.Kloning
Kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat
satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Kloning
ditemukan pada tahun 1997 oleh Dr. Ian Willmut seorang ilmuan Skotlandia dengan
menjadikan sebuah sel telur domba yang telah direkayasa menjadi seekor domba tanpa
ayah atau tanpa perkawinan. Domba hasil rekayasa ilmuan Skotlandia tersebut diberi
nama Dolly.
10
Gambar: Domba Dolly dan Dr. Ian Willmut
11
Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr. Ian Willmut adalah sebagai berikut:
Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium domba betina, dan mengambil kelenjar
mamae dari domba betina lain.
Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid.
Memasukkan sel kelenjar mamae ke dalam sel telur yang tidak memiliki nukleus lagi.
Sel telur dikembalikan ke uterus domba induknya semula (domba donor sel telur).
Sel telur yang mengandung sel kelenjar mamae dimasukkan ke dalam uterus domba,
kemudian domba tersebut akan hamil dan melahirkan anak hasil dari kloning.
Jadi, domba hasil kloning merupakan domba hasil perkembangbiakan secara vegetatif
karena sel telur tidak dibuahi oleh sperma. Kloning juga bisa dilakukan pada seekor katak.
Nukleus yang berasal dari sebuah sel di dalam usus seekor kecebong di trans -plantasikan
ke dalam sel telur dari katak jenis lain yang nukleusnya telah dikeluarkan. Kemudian, telur
ini akan berkembang menjadi zigot buatan dan akan berkembang lagi menjadi seekor katak
dewasa.
Kloning akan berhasil apabila nukleus ditransplantasikan ke dalam sel yang akan
menghasilkan embrio (sel telur) termasuk sel germa. Sel germa adalah sel yang
menumbuhkan telur dari sperma.
11
Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr. Ian Willmut
12
3. Makhluk hidup transgenik
Makhluk hidup transgenik sering disebut sebagai GMOs (Genetically Modified
organisms) yang merupakan hasil rekayasa genetika. Teknik ini mengubah factor
keturunan untuk mendapatkan sifat baru. Teknik ini dikenal dengan rekayasa genetika atau
teknologi plasmid. Pengubahan gen dilakukan dengan jalan menyisipkan gen lain ke
dalam plasmid sehingga menghasilkan individu yang memiliki sifat tertentu sesuai dengan
keinginan si pembuat.
Teknologi ini dapat dipelajari dari beberapa aplikasi yang telah dikembangkan oleh
manusia, antara lain sebagai berikut:
a. Produksi insulin
Caranya adalah dengan menyambungkan gen pengontrol pembuatan insulin manusia ke
dalam DNA bakteri. Kemudian dari hasil penyambungan tersebut akan terbentuk bakteri
12
Membuat Insulin dengan teknik Plasmid
Tanaman hasil rekayasa genetika yang mampu memupuk sendiri
13
baru yang mampu menghasilkan hormon insulin manusia. Bakteri ini dipelihara di
laboratorium untuk menghasilkan insulin. Insulin yang dihasilkan bisa untuk mengobati
penyakit kencing manis.
Gen /DNA digunting dengan Enzim Endonuklease Restriksi
Gen /DNA disambung dengan Enzim Ligase
DNA/gen → hormon insulin Inang/host → DNA. Gen sumber dari sel Bakteri :
Escherricia coli dan Pancreas manusia isolid plasmid → dipotong dengan enzim
endonuklease → isolasi gen sumber oleh enzim endonuklease Plasmid tunggal → Single
gen/gen gabung dengan enzim ligase → terbentuk DNA rekombinan → dimasukkan ke
sel bakteri sebagai vektor → Bakteri menghasilkan hormone insulin
b. Menciptakan bibit unggul
Rekayasa genetika untuk memperbaiki tumbuhan supaya menjadi lebih baik, yaitu:
Pencakokan gen pembentuk pestisida pada tumbuhan sehingga mampu menghasilkan
pestisida mematikan hama.
Rekayasa tumbuhan yang mampu melakukan fiksasi nitrogen. Teknologi ini mampu
membuat tanaman yang bisa memupuk dirinya sendiri.
13
Hibridisasi anggrek
14
Rekayasa genetika yang mampu menciptakan tanaman yang mampu memproduksi zat
anti koagulan.
4. Hibridisasi
Hibridisasi adalah persilangan antara varietas dalam spesies yang sama yang memiliki
sifat unggul. Hasil dari hibridisasi adalah hibrid yang memiliki sifat perpaduan dari
kedua induknya. Teknik ini dapat dilakukan pada tumbuhan dan hewan. Contoh hibrid
tumbuhan yang telah dibudidayakan adalah jagung, kelapa, padi, tebu, dan anggrek.
5. Inseminasi buatan
Inseminasi buatan adalah pembuahan atau fertilisasi yang terjadi pada sel telur dengan
sperma yang disuntikkan pada kelamin betina. Jadi, fertilisasi ini tidak membutuhkan
hewan jantan, tetapi hanya membutuhkan spermanya saja.
Inseminasi buatan dilakukan karena bibit pejantan unggul yang hendak dikawinkan dengan
bibit betina lokal tidak memiliki waktu masa subur yang bersamaan. Bibit pejantan unggul
dikawinkan dengan bibit betina lokal supaya dapat menghasilkan keturunan yang lebih baik.
14
Inseminasi Buatan pada hewan kambing
15
Teknologi ini menggunakan metode penyimpanan sperma pada suhu rendah (-80° sampai -
20°). Jadi, untuk mendapatkan bibit pejantan unggul untuk mengawini bibit betina lokal tidak
perlu dengan membawa individunya tetapi cukup dengan membawa spermanya. Hal ini juga
memudahkan proses pengiriman dari suatu negara ke negara lain.
6. Bayi tabung
Bayi tabung adalah bayi yang merupakan hasil pembuahan yang berlangsung di dalam
tabung. Teknologi ini sebenarnya kelanjutan dari teknologi inseminasi buatan, hanya
proses pembuahan pada bayi tabung terjadi di luar sedangkan inseminasi terjadi di
dalam tubuh. Kedua-duanya sama-sama merupakan perkembangbiakan generatif.
Kita biasanya sering mendengar istilah bayi tabung bagi pasangan yang kesulitan untuk
mendapatkan keturunan. Hal ini merupakan jalan pintas bagi mereka untuk segera
mendapatkan keturunan.
Proses pembuatan bayi tabung adalah sebagai berikut:
a. Sel telur yang mengalami ovulasi pada induk atau wanita diambil dengan suatu alat dan
disimpan di dalam tabung yang berisi medium seperti kondisi yang ada pada rahim
wanita hamil.
b. Sel telur dipertemukan dengan sperma di bawah mikroskop dan diamati sehingga
terjadi fertilisasi.
c. Sel telur yang sudah dibuahi tersebut dikembalikan ke dalam tabung.
d. Jika sel telur yang sudah dibuahi, disebut zigot, berkembang dengan baik dan menjadi
embrio, maka embrio tersebut akan disuntikkan kembali ke dalam rahim induknya
semula.
15
Gambar: Proses pembuatan bayi tabung
16
C. Dampak Penerapan Rekayasa Reproduksi
Rekayasa teknologi tidak semuanya berdampak positif bagi kehidupan manusia maupun
bagi makhluk hidup lain dan lingkungan. Teknologi yang diciptakan dengan tujuan
untuk memakmurkan umat manusia bisa saja menghancurkan manusia itu sendiri jika
tidak diikuti dengan keimanan dan ketaqwaan.
Dampak positif rekayasa reproduksi sebagai berikut:
Menciptakan bibit unggul.
Meningkatkan gizi masyarakat.
Melestarikan plasma nutfah.
Meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi sesuai dengan keinginan manusia.
Membantu pasangan yang kesulitan mendapatkan anak dengan jalan pintas yaitu bayi
tabung.
Dampak negatif rekayasa reproduksi sebagai berikut:
Pada perbanyakan keturunan dengan kultur jaringan yang memiliki materi genetis yang
sama akan mudah terkena penyakit.
Merugikan petani dan peternak local yang mengandalkan reproduksi secara alami.
Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi reproduksi untuk kepentingan pribadi
yang merugikan orang lain. Misalnya misi sebuah Negara yang hendak menguasai
dunia dengan menciptakan prajurit tangguh dengan teknik pengkloningan.
Mengganggu proses seleksi alam
D. Pengertian Bioteknologi
16
17
Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme hidup untuk menghasilkan produk dan jasa
yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang
menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia.
E. Produk Produk Bioteknologi dan Cara pembuatannya
Bioteknologi ada dua yaitu bioteknologi Konvensional dan bioteknologi Modern.
a) Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme
sebagai alat untuk menghasilkan produk atau jasa, misalnya jamur dan bakteri yang
menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh
produk yang diinginkan.
Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu :
* adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu
* adanya penggunaan enzim
b) Sedangkan Bioteknologi Modern adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa
genetika, seperti DNA rekombinan. DNA rekombinan yaitu pemutusan dan penyambungan
DNA, dengan cara kultur jaringan, cloning, dan fusi sel.
17
18
P E N G O L A H A N B A H A N M A K A N A N D E N G A N T E K N I K B I O T E K N O L O G I K O N V E N S I O N A L
A. Pengolahan produk susu
Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.
1) Yoghurt
Untuk membuat yoghurt yaitu:
a. susu dipasteurisasi terlebih dahulu,
b. selanjutnya sebagian besar lemak dibuang.
c. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus
bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan
pada susu dengan jumlah yang seimbang,
d. selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC.
e. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari
kegiatan bakteri asam laktat.
f. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.
2) Keju
Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan
Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam
laktat.
Proses pembuatan keju:
a. Diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi,
b. Kemudian didinginkan sampai 30oC.
c. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan.
18
19
d. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan
whey dan dadih padat,
e. kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan
dadih.
f. Enzim rennin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin.
g. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperature 32oC – 420oC dan
ditambah garam,
h. kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang.
i. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi.
3) Mentega
Mentega adalah ialah produk makanan susu, dibuat dengan mengaduk krim yang didapat
dari susu. Biasanya digunakan sebagai olesan roti dan biskuit, sebagai perantara lemak di
beberapa resep roti dan masakan, dan kadang-kadang bahan untuk menggoreng. Pengganti
mentega ialah margarin, yang biasanya lebih murah, dan memiliki sedikit lemak dan
kolesterol.
19
Gambar: Berbagai macam jenis dari keju
Gambar : Mentega
20
Pembuatan mentega :
a. menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan ectonostoceremoris.
b. Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman.
c. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian
lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.
B. Produk makanan non susu
1) Kecap
Kecap adalah bumbu dapur atau penyedap makanan yang berupa cairan berwarna
hitam yang rasanya manis atau asin. Bahan dasar pembuatan kecap umumnya adalah
kedelai atau kedelai hitam. Namun adapula kecap yang dibuat dari bahan dasar air kelapa
yang umumnya berasa asin. Kecap manis biasanya kental dan terbuat dari kedelai,
sementara kecap asin lebih cair dan terbuat dari kedelai dengan komposisi garam yang
lebih banyak, atau bahkan ikan laut. Selain berbahan dasar kedelai atau kedelai hitam
bahkan air kelapa, kecap juga dapat dibuat dari ampas padat dari pembuatan tahu
20
Gambar : Kecap Asin
Gambar : Kecap manis
21
Pembuatan kecap:
a. Jamur, Aspergillus oryzae dibiakkanpada kulit gandum terlebih dahulu.
b. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh
pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum.
c. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan
dihasilkan produk kecap.
2) Tempe
Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makananmasyarakat golongan menengah
ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu
makanannya. Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari
dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri. Jenis tempe sebenarnya sangat beragam,
bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.
Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat,
seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis,
memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas,
meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko
jantung koroner, penyakit gula, dan kanker.
21
Gambar : Tempe
Gambar: Masakan yang terbuat dari tempe
22
Cara membuat tempe:
a. Selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan
kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang.
b. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari
genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus
arrhizus, dan Rhyzopus oryzae.
c. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan
memfermentasikannya menjadi produk tempe.
d. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein,
lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe
sampai sembilan kali lipat.
3) Tape
Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi
menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan
alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.
Proses pembuatan tape singkong adalah:
1. Pilihlah singkong yang bagus dan rata, kemudian dikupas, dipotong- potong sesuai
selera dan dicuci bersih.
2. Kemudian potongan singkong tersebut direbus sampai matang kemudian ditiriskan.
3. Tunggu singkong tersebut sampai dingin, bias juga pakai kipas angin.
4. Sediakan ragi tape yang bias dibeli di took obat makanan, kemudian ditumbuk halus
dan diayak pakai ayakan atau saringan.
5. Taburkan ragi halus ke singkong-singkong yang sudah dingin sampai rata.
6. Sediakan tempat untuk menyimpan singkong yang sudah ditaburi ragi tersebut, bias
memakai plastic ataupun memakai daun pising atau daun jati.
22
Gambar: Tape singkong
23
7. Peram bungkusan singkong tersebut kurang lebih 3 hari
8. Setelah 3 hari bukalah bungkusan singkong tersebut, dan tape singkong siap dinikmati.
Produk-Produk Bioteknologi Konvensional lainnya dapat dilihat di table berikut :
No Mikroorganisme Enzim Bahan Produk
1. Rhizopus oligosporus Protease Kedelai Tempe
2. Aspergilus oryzae Protease Kedelai Tauco
3. Aspegilus oyae Protease Kedelai Kecap
4. Monillia sitophilia Protease Bungkil kacang Oncom
5. Streptococcus thermophilus Laktase Susu Yoghurt
6. Lactobacillus vulgaris Laktase Susu Yoghurt
7. Lactobacillus vulgaris Lipase Susu Keju
8. Lactobacillus lactis Lipase Susu Keju
9. Streptococcus lactis Lipase Susu Mentega
10. Lactobacillum plantarum Laktase Kubis Asinan
Bioteknologi ini mempunyai beberapa manfaat, yaitu:
1. Meningkatkan nilai gizi dari produk-produk makanan dan minuman.
2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dapat diciptakan makanan
baru yaitu Nata de coco.
3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan.
4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena bioteknologi
sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat kecil bisa melakukannya
dan menjual hasilnya untuk keperluan hidup sehari-hari
23
24
P E N E R A P A N B I O T E K N O L O G I M O D E R N
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi
mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.
Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup
berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan
sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.
Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut :
1. Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan
individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah
dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak
yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga
terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara
mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.
Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya.
Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya
terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan
berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.
2. Fusi sel
Adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk
sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti
oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi
sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk
spesies baru.
24
Gambar: Fusi Sel
25
Di dalam fusi sel diperlukan adanya:
a) sel sumber gen (sumber sifat ideal);
b) sel wadah (sel yang mampu membelah cepat);
c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).
3. Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar
kromosomnya.
Sifat-sifat plasmid, antara lain:
a) merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;
b) dapat beraplikasi diri;
c) dapat berpindah ke sel bakteri lain;
d) sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.
Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.
4. Rekombinasi DNA
Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda.
Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu,
rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA dapat dilakukan
karena alasan-alasan sebagai berikut:
1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.
2) DNA dapat disambungkan
25
Gambar: Teknologi Plasmid
26
Rekombinasi DNA terbagi menjadi:
Alami : pindah silang, transduksi, transformasi
Buatan : penyambungan DNA secara in vitro
FAKTOR-FAKTOR DNA REKOMBINAN :
Enzim (pemotong & penyambung)
Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonukleaseFungsi enzim ini
adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat
disambung-sambungkan kembali. Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase.
Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotida.
Vektor
DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat
pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor
Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmid
Agen (sel target)
Agen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E.
coli
Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi
26
Gambar: Rekombinasi DNA
27
P E N E R A P A N B I O T E K N O L O G I D I B I D A N G K E D O K T E R A N
Dalam bidang kesehatan bioteknologi mampu menciptakan produk obat untuk penyakit.
Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan
antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon.
1. Pembuatan antibodi monoclonal
Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal.
Antibodi monoklonal adalah antibodi monospesifik yang dapat mengikat satu epitop saja.
Pembuatan sel hibridoma terdiri dari tiga tahap utama yaitu imunisasi, fusi, dan kloning. Imunisasi
dapat dilakukan dengan imunisasi konvensional, imunisasi sekali suntik intralimpa, maupun
imunisasi in vitro. Fusi sel ini menghasilkan sel hibrid yang mampu menghasilkan antibodi seperti
pada sel limpa dan dapat terus menerus dibiakan seperti sel myeloma. Frekuensi terjadinya fusi sel
ini relatif rendah sehingga sel induk yang tidak mengalami fusi dihilangkan agar sel hasil fusi
dapat tumbuh.
Frekuensi fusi sel dapat diperbanyak dengan menggunakan Polietilen glikol (PEG), DMSO, dan
penggunaan medan listrik.[2] PEG berfungsi untuk membuka membran sel sehingga mempermudah
proses fusi.[2] Sel hibrid kemudian ditumbuhkan pada media pertumbuhan.[2] Penambahan berbagai
macam sistem pemberi makan dapat meningkatkan pertumbuhan sel hibridoma.
Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:
a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil
b) mengikat racun dan menonaktifkannya
c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.
27
Gambar: membuat antiboti mnonoklonal
28
2. Pembuatan vaksin
Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari
mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau
racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.
3. Pembuatan antibiotika
Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan berfungsi untuk
menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat
diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Zat antibiotika
telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari
Amerika Serikat dan Inggris.
Antibiotika dapat digolongkan berdasarkan sasaran kerja senyawa tersebut dan susunan
kimiawinya. Ada enam kelompok antibiotika[1] dilihat dari target atau sasaran kerjanya(nama
contoh diberikan menurut ejaan Inggris karena belum semua nama diindonesiakan atau diragukan
pengindonesiaannya):
Inhibitor sintesis dinding sel bakteri, mencakup golongan Penicillin, Polypeptide dan
Cephalosporin, misalnya ampicillin, penicillin G;
Inhibitor transkripsi dan replikasi, mencakup golongan Quinolone, misalnya rifampicin,
actinomycin D, nalidixic acid;
28
Gambar: Pembuatan vaksin malaria
Gambar: Antibiotika
29
Inhibitor sintesis protein, mencakup banyak jenis antibiotik, terutama dari golongan
Macrolida, Aminoglycoside, dan Tetracycline, misalnya gentamycin, chloramphenicol,
kanamycin, streptomycin, tetracycline, oxytetracycline;
Inhibitor fungsi membran sel, misalnya ionomycin, valinomycin;
Inhibitor fungsi sel lainnya, seperti golongan sulfa atau sulfonamida, misalnya oligomycin,
tunicamycin; dan
Antimetabolit, misalnya azaserine.
Pembuatan antibiotika terdiri atas beberapa tahap :
a. pertama, mikroorganisme yang menghasilkan antibiotika itu dikembangbiakan.
b. Lalu biakan ini dipindahkan kebejana fermentasi yang menyerupai tangki besar.
Disini, mikroorganisme dipacu dengan lingkungan yang cocok agar berbiak dengan
cepat.
c. Dari cairan biakan itu antibiotika diekstrakdan dimurnikan. Melihat proses
produksinya yang rumit, tidak mengherankan bila hingga kini, antibiotika yang
beredar hanya sekitar 60-an.
4. Pembuatan hormone
Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk
memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin,
hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.
Produk-produk bioteknologi untuk pengobatan lainnya dapat dilihat di table berikut :
No. Nama Produk Kegunaan
1. Inferferon Melawan infeksi, meningkatkan system kekebalan.
2. Insulin Mengontrol kadar gula darah (diabetes mellitus).
3. Vaksin Meningkatkan kekebalan tubuh.
4. Penicillin Antibiotika, melawan infeksi oleh bakteri atau jamur.
5. Hormon pertumbuhan Melawan kekerdilan, untuk penyembuhan.
6. Beta endorphin Mengurangi rasa sakit.
7. Activator plasminogen Melarutkan darah beku, mencegah stroke.
8. Inferleukun 2 Mengaktifkan system kekebalan.
9. Antibodi monoklonal Menyerang dan membunuh sel tumor atau kanker.
10. Enzim Meningkatkan reaksi /biokatalisator baik untuk
keperluan manusia maupun indsutri.
29
30
P E N E R A P A N B I O T E K N O L O G I D I B I D A N G P E R T A N I A N
Manfaat boteknologi di bidang pertanian selain menciptakan bibit unggul, juga dapat
diterapkan pada proses penanaman . Ada dua cara penanaman tumbuhan yang merupakan hasil
dari pengembangan bioteknologi, yaitu penanaman secara hidroponik dan aeroponik.
A. Penanaman secara hidroponik
Hidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti
bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya
hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan.
Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain:
i. metode kultur air (menggunakan media air)
ii. metode kultur pasir (menggunakan media pasir)
iii. dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain).
30
Gambar: Skema teknik hidroponik
Gambar: Tanaman ditanam yang secara hidroponik
p
31
Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir. Pada
umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik tidak lagi
digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi
tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang dibutuhkan tanaman adalah air,
mineral, cahaya, dan CO2. Cahayatelah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2
sudah cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan
sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama. Beberapa
keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain :
i. tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat.
ii. risiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada.
iii. tidak perlu lahan yang terlalu luas.
iv. pertumbuhan tanaman lebih cepat.
v. bebas dari hama dan hemat biaya perawatan.
vi. hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi.
Untuk melakukan penanaman secara hidroponik, yang perlu kamu lakukan adalah sebagai
berikut:
1. Siapkan pot-pot yang akan kamu pakai untuk tempat menanam, atau bak-bak tanaman,
lengkapi dengan instalasi cara pengairannya.
2. Siapkan media tanaman (pasir, atau arang sekam) yang sebelumnya telah dilestarikan
dengan cara merebus dalam tong untuk mematikan mikroorganisme dan lain-lain.
3. Siapkan nutrisi, setiap tanaman mempunyai kebutuhan nutrisi yang berbeda, namun ada
yang bersifat umum, yaitu kebutuhan akan: makronutrien, mikronutrien, vitamin, dan ZPT
(zat pengatur tubuh).
4. Masukkan pasir ke dalam pot atau bak tidak sampai penuh, kira-kira ¾ dari permukaan.
5. Siram dengan cairan nutrisi, biasanya pada tahap awal 100 ml nutrisi per hari.
6. Buat lubang sesuai dengan ukuran bibit yang akan ditanam.
7. Bersihkan akar bibit tanaman dari tanah, masukkan ke dalam lubang-lubang yang telah
dibuat.
8. Penyiraman sebanyak 1 - 1,5 liter dilakukan 5 - 8 kali setiap hari dengan air dan larutan
makanan.
Pada hidroponik, pemindahan tanaman dari pot ke polibag tanaman berbeda-beda
waktunya sesuai dengan jenis tanaman.
31
32
Coba kamu perhatikan Tabel!
No Jenis Tanaman Saat Pemindahan
1. Tomat 3-4 minggu setelah semi
2. Melon 2 minggu setelah semi
3. Paprika 4 minggu setelah semi
4. Timun 2 minggu setelah semi
Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan dari golongan tanaman hias antara lain
Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum. Golongan sayuran yang dapat
dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.
Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong
bangkok, dan belimbing.
B. Penanaman secara aeroponik
Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi,
aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik
(memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut
hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan
hara tersebut.
32
Gambar: Tomat hidroponik
33
Prinsip penanaman dari aeroponik adalah sebagai berikut:
a. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm.
b. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan
pada lubang tanam.
c. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah.
d. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut
larutan hara ke atas hingga mengenai akar.
C. Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen
Nitrogen (N2) merupakan unsur esensial dari protein DNA dan RNA. Pada tumbuhan
polong-polongan sering ditemukan nodul pada akarnya. Di dalam nodul tersebut terdapat bakteri
Rhizobium yang dapat mengikat nitrogen bebas dari udara, sehingga tumbuhan polong-polongan
dapat mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri. Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba
mengembangkan agar bakteri Rhizobium dapat hidup di dalam akar selain tumbuhan polong-
polongan. Di samping, itu juga berupaya meningkatkan kemampuan bakteri dalam mengikat
nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Kedua upaya di atas dilakukan untuk mengurangi atau
meniadakan penggunaan pupuk nitrogen yang dewasa ini banyak digunakan di lahan pertanian dan
menimbulkan efek samping yang merugikan.
D. Pembuatan tumbuhan tahan hama
Pada dasarnya, seperti juga makhluk hidup yang lain, tumbuhan akan menghadapi tekanan
dari musuh alaminya, salah satu yang terpenting adalah serangga herbivora. Di bidang pertanian,
tanaman mendapatkan tekanan yang luar biasa dari serangga herbivora (lazim kemudian disebut
sebagai hama), yang disebabkan oleh beberapa hal, yaitu:
1. Penanaman monokultur dan dalam areal luas
2. Penanaman sepanjang tahun
3. Penanaman tidak serempak
4. Penggunaan varietas yang rentan terhadap hama
5. Penggunaan pestisida secara luas dan tidak bijaksana
33
Gambar: Penanaman tumbuhan cara Aeroponik
Tanaman yang tahan hama
34
Tanaman yang tahan hama dapat dibuat melalui rekayasa genetika dengan rekombinasi gen
dan kultur sel. Contohnya, untuk mendapatkan tanaman kentang yang kebal penyakit maka
diperlukan gen yang menentukan sifat kebal penyakit. Gen tersebut, kemudian disisipkan pada sel
tanaman kentang. Sel tanaman kentang tersebut, kemudian ditumbuhkan menjadi tanaman kentang
yang tahan penyakit. Selanjutnya tanaman kentang tersebut dapat diperbanyak dan disebarluaskan.
Bioteknologi mampu menciptakan pemberantas hama secara biologis (Bacillus
thuringensis) dan tanaman tahan hama karena di dalam tubuhnya disisipi gen bakteri
(tanaman transgenic). Sedangkan dalam bidang pertambangan, bioteknologi modern
mampu melakukan pengelolaan biji besi (Thiobacillus ferrooxidans).
Ada dua tipe ketahanan tumbuhan, yaitu ketahanan kimiawi dan mekanik.
Pada dasarnya, terdapat hubungan timbal-balik (ko-evolusi) antara tumbuhan dan serangga
herbivora yang mekanismenya cukup kompleks dan rumit. Salah satu mekanisme yang umum
dipelajari orang adalah “untung-rugi”yang “dipertimbangkan” oleh tumbuhan ketika menjalankan
strategi pertahanan. Secara garis besar, hipotesis yang dapat digunakan untuk menerangkan
mekanisme tersebut ada beberapa, yaitu:
1. Optimal defense hypothesis
2. Carbon:nutrient balance hypothesis
3. Growth-differentiation balance hypothesis
4. Growth rate hypothesis
Tumbuhan akan mengembangkan jenis sistem pertahanan kimiawi (menggunakan senyawa
metabolit sekunder) yang sangat tergantung pada kondisi di lingkungan tumbuhan tersebut
tumbuh. Misalnya, jika tumbuhan hidup pada tanah yang miskin nitrogen, maka senyawa
metabolit sekunder berbasis karbon akan lebih banyak disintesis. Demikian pula sebaliknya.
Tumbuhan diasumsikan mempunyai sistem pertumbuhan yang ditentukan oleh lingkungan,
yang pada akhirnya menentukan kemampuannya bertahan terhadap cekaman lingkungan,
termasuk herbivora. Pada beberapa penelitian, tampak bahwa tumbuhan membentuk
ketahanan yang sifatnya khas lingkungan, dan tidak didapatkan di lingkungan yang berbeda
34
35
B I O T E K N O L O G I B I D A N G P E T E R N A K A N
Dalam bidang pertanian dan peternakan bioteknologi mampu menciptakan bibit-bibit
unggul yang akan memberikan produk bermutu tinggi secara kualitas dan kuantitasnya. Dengan
bioteknologi dapat dikembangkan produk-produk peternakan. Produk tersebut, misalnya berupa
hormon pertumbuhan yang dapat merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan rekayasa
genetika dapat diciptakan hormon pertumbuhan hewan buatan atau BST (Bovin Somatotropin
Hormon). Hormon tersebut direkayasa dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada hewan dapat
mendorong pertumbuhan dan menaikkan produksi susu sampai 20%.
35
Gambar: BST (Bovin Somatotropin Hormon)
Gambar: Hormon pertumbuhan
36
B I O T E K N O L O G I B A H A N B A K A R M A S A D E P A N
Kamu sudah mengetahui bahwa bahan bakar minyak termasuk sumber daya yang tidak bisa
diperbarui. Oleh karena itu, suatu saat akan habis. Hal itu merupakan tantangan bagi para ilmuwan
untuk menemukan bahan bakar pengganti yang diproduksi melalui bioteknologi.
Saat ini telah ditemukan dua jenis bahan bakar yang diproduksi dari fermentasi limbah,
yaitu gasbio (metana) dan gasohol (alkohol). Alternatif bahan bakar masa depan untuk
menggantikan minyak, antara lain adalah biogas dan gasohol. Biogas dibuat dalam fase anaerob
dalam fermentasi limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana
yang dibakar dan digunakan untuk bahan bakar.
Gasohol adalah sbg bahan altenative bahan bakar minyak. Gasohol dihasilkan dari
fermentasi khamir terhadap gula tebu yg melimpah.
Proses pembuatan gasohol meliputi 5 tahap:
1. Penanaman tebu
2. Ekstrasi gula dgn memecah dan membilas tebu
3. Pengkristalan sukrosa ,yang menyisakan sirup glukosa yang disebut mollase
4. Fermentase molasse oleh khamir saccaharomyces cerevisiae menjadi alkohol
pekat
5.Distilasi(penyulingan) alkohol pekat menjadi etanol murni , memakai sumber
tenaga dari bagasse.
Di negara Cina, dan India terdapat beberapa kelompok masyarakat yang hidup di desa yang
telah menerapkan teknologi fermenter gasbio untuk menghasilkan metana. Bahan baku teknologi
fermenter tersebut adalah feses hewan, daun-daunan, kertas, dan lain-lain yang akan diuraikan oleh
bakteri dalam fermenter.
Sedangkan teknologi gasohol telah dikembangkan oleh negara Brazil sejak harga minyak
meningkat sekitar tahun 1970. Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang terhadap gula tebu yang
melimpah. Gasohol bersifat murah, dapat diperbarui dan tidak menimbulkan polusi.
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-
bahan organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah
tangga), sambah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi
anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida.
Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah
limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen
dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif
lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon
dioksida yang lebih sedikit.
36
37
Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana
merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan
dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh
fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah
karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Saat ini, banyak
negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun
limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat
pengolahan limbah.
Kompisisi kandungan Biogas adalah Metana (55-75%); Karbondioksida (25-45%); Nitrogen
(0,3%); Hidrogen (1-5%); Hidrogen Sulfida (3%) dan Oksigen (0,5%)
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter
minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang
ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain
yang berasal dari fosil.
Biogas tersebut dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya seperti
distribusi melalui jaringan gas, pembangkit listrik, pemanas ruangan dan pemanas air. Jika
dikompresi, ia dapat menggantikan gas alam terkompresi (CNG) yang digunakan pada kendaraan.
37
Gambar: proses pembuatan biogas
38
B I O T E K N O L O G I P E N G O L A H A N L I M B A H
Kaleng, kertas bekas, dan sisa makanan, sisa aktivitas pertanian atau industri merupakan
bahan yang biasanya sudah tak dikehendaki oleh manusia. Bahan-bahan tersebut dinamakan
limbah atau sampah. Keberadaan limbah sangat mengancam lingkungan. Oleh karena itu, harus
ada upaya untuk menanganinya.
Penanganan sampah dapat dilakukan dengan berbagai cara, misalnya dengan ditimbun,
dibakar, atau didaur ulang. Di antara semua cara tersebut yang paling baik adalah dengan daur
ulang. Salah satu contoh proses daur ulang sampah yang telah diuji pada beberapa sampah
tumbuhan adalah proses pirolisis.
Proses pirolisis yaitu proses dekomposisi bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada
kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah dapat diubah menjadi arang, gas (misal: metana)
dan bahan anorganik. Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan kembali sebagai bahan bakar.
Kelebihan bahan bakar hasil proses ini adalah rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup
mengurangi tingkat pencemaran.
Bahan hasil perombakan zat-zat makroorganik (dari hewan, tumbuhan, manusia ataupun
gabungannya) secara biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme (misalnya bakteri, jamur)
serta oleh hewan-hewan kecil disebut kompos. Dalam pembuatan kompos, sangat diperlukan
mikroorganisme. Jenis mikroorganisme yang diperlukan dalam pembuatan kompos bergantung
pada bahan organik yang digunakan serta proses yang berlangsung (misalnya proses itu secara
aerob atau anaerob). Selama proses pengomposan terjadilah penguraian, misalnya selulosa,
pembentukan asam organik terutama asam humat yang penting dalam pembuatan humus. Hasil
pengomposan bermanfaat sebagai pupuk.
38
39
Bioteknologi dapat diterapkan dalam pengolahan limbah, misalnya menguraikan minyak,
air limbah, dan plastik. Cara lain dalam mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan
pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehingga dapat dipecah oleh
mikroba. Salah satu zat pengemulsi, yaitu polisakarida yang disebut emulsan, diproduksi oleh
bakteri Acinetobacter calcoaceticus. Dengan bioteknologi, pengolahan limbah menjadi terkontrol
dan efektif. Pengolahan limbah secara bioteknologi melibatkan kerja bakteri-bakteri aerob dan
anaerob.
39
Gambar: Teknologi Pengolah Limbah
40
PENGOLAHAN SEKAM PADI MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF MELALUI PROSES PIROLISIS LAMBAT
Jumlah sekam padi ini sangat melimpah dan sampai sekarang hanya sejumlah kecil saja
yang dimanfaatkan untuk pembakaran dan pembuatan batubata. Aktivitas lain pemanfaatan sekam
padi adalah untuk membuat arang sekam untuk media tanaman. Bagaimanapun juga aktivitas
untuk memproses sekam padi menjadi bahan bakar alternatif melalui proses pirolisis lambat masih
sangat terbatas dilakukan di Indonesia.
Menurut (Gaur & Reed, 1998) dari analisis ultimate dan analisis proximate pada sekam
padi terlihat bahwa sebagian besar sekam padi terdiri dari volatil. Dengan kadar volatil yang tinggi
diharapkan dapat diperoleh gas dan cairan dari proses pirolisis dalam jumlah yang banyak. Kadar
karbon dan kadar oksigen dalam sekam padi juga hampir
berimbang sekitar 35-38%. Ini menunjukkan bahwa dalam minyak pirolisis nantinya akan
mempunyai kadar oksigen dalam jumlah yang banyak. Kandungan belerang dalam sekam padi
adalah nol.
Akibatnya hasil pembakaran dari minyak pirolisis sekam padi akan lebih ramah lingkungan
dibandingkan hasil pembakaran batubara. Zat silika yang terdapat dalam sekam padi mencapai
16,98% (Hambali, 2007). Nilai kalor dari sekam padi adalah sekitar 14,8 MJ/kg dan sedikit
dibawah nilai kalor kayu (~ 17-20 MJ/kg).
Dengan menggunakan pirolisis, bahan bakar padat dapat diolah menjadi gas, cairan dan
padatan. Teknologi pirolisis yang sederhana adalah pirolisis lambat. Sifat-sifat minyak pirolisis
(bio oil) dari biomasa sangat bergantung pada jenis biomasa dan parameter operasi seperti
temperature reaksi dan waktu tinggal biomasa dalam reaktor. Pemanfaatan secara konvensional
dari bio oil adalah sebagai bahan bakar untuk kompor minyak skala rumah tangga. Namun
demikian, sebelum minyak tersebut dapat digunakan perlu dilakukan penelitian mengenai sifat-
sifatnya. Diantara sifat-sifat utama dari bahan bakar adalah viskositas, nilai kalor, stabilitas, dan
40
Gambar: Alat untuk melakukan proses pirolisis lambat sekam padi
41
komposisi bahan penyusunnya. Selain itu, unjuk kerja dari kompor minyak skala rumah tangga
dengan menggunakan minyak pirolisis juga perlu diteliti.
Walaupun dengan pirolisis cepat dihasilkan cairan yang lebih banyak, tetapi proses ini jauh
lebih rumit dan sangat beresiko dibandingkan proses pirolisis lambat. Dengan proses pirolisis
lambat hanya dihasilkan cairan sekitar 30%, tetapi 35% gas yang dihasilkan dapat dibakar
langsung untuk menyediakan panas yang diperlukan pada proses pirolisis (Suyitno, 2008).
Dengan mengkombinasikan data eksperimen dan pemodelan, beberapa mekanisme reaksi
pirolisis telah dikembangkan oleh beberapa peneliti. Mekanisme utama adalah konversi biomasa
menjadi gas, cairan (tar) dan char. Berbeda dengan gas, cairan (tar) adalah gas yang dapat
dikondensasi. Peneliti lain mengusulkan reaksi tar sekunder (secondary tar reaction) yang terjadi
pada temperatur yang tinggi. Pada proses terakhir ini, tar terdekomposisi menjadi gas dan bentuk
lain tar.
41
Gambar: Biochar
42
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan di atas, kesimpulan yang saya peroleh adalah bahwa Rekayasa
reproduksi adalah suatu usaha manusia untuk mengembangbiakan makhluk hidup dengan
cara rekayasa tahapan-tahapan proses reproduksi yang berlangung secara alami.
Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme
sebagai alat untuk menghasilkan produk atau jasa, misalnya jamur dan bakteri yang
menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh
produk yang diinginkan.
Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu :
* adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu
* adanya penggunaan enzim
Sedangkan Bioteknologi Modern adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa
genetika, seperti DNA rekombinan. DNA rekombinan yaitu pemutusan dan penyambungan
DNA, dengan cara kultur jaringan, cloning, dan fusi sel.
Rekayasa Reproduksi dan bioteknologi memiliki banyak keuntungan, namun juga memiliki
beberapa kerugian. Diantaranya :
Pada perbanyakan keturunan dengan kultur jaringan yang memiliki materi genetis yang
sama akan mudah terkena penyakit.
Merugikan petani dan peternak local yang mengandalkan reproduksi secara alami.
Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi reproduksi untuk kepentingan pribadi
yang merugikan orang lain. Misalnya misi sebuah Negara yang hendak menguasai
dunia dengan menciptakan prajurit tangguh dengan teknik pengkloningan.
Mengganggu proses seleksi alam
42
43
Demikian yang dapat saya paparkan mengenai Rekayasa Reproduksi dan Bioteknologi, tentunya
masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya
rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan “Rekayasa Reproduksi dan Bioteknologi”.
Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran yang
membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di
kesempatan – kesempatan berikutnya.
Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya juga para pembaca yang budiman pada
umumnya.
43
Kata Penutup
44
http://id.wikipedia.org/wiki/Kultur_jaringan
http://nicedaysblue.web.id/index.php/my-project/39-science-and-tech/62-kultur-jaringan
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081029045234AAwuqCD
http://ilmuserangga.wordpress.com/2011/03/23/penggunaan-varietas-tanaman-tahan-untuk-mengatasi-serangan-hama/
http://id.wikipedia.org/wiki/Tanaman_transgenik
http://id.wikipedia.org/wiki/Bioteknologi
http://xteknologi.wordpress.com/2010/07/21/pengolahan-sekam-padi-menjadi-bahan-bakar-alternatif-melalui-proses-pirolisis-lambat/
http://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa_genetika
http://www.membuatblog.web.id/2010/02/teknik-kultur-jaringan.html
http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20111201004245AAOLTgN
http://www.uni-graz.at/en/print/uarc1www_haberlandt.jpg
http://id.wikipedia.org/wiki/Gottlieb_Haberlandt
http://eshaflora.blogspot.com/2010/02/aklimatisasi.html
http://www.google.co.id/search?um=1&hl=id&biw=1235&bih=544&tbm=isch&q=tempe&oq=tempe&aq=f&aqi=g10&gs_upl=4549l5950l0l6556l5l5l0l0l0l0l289l1082l0.2.3l5l0
http://permatailmugroup.files.wordpress.com/2011/06/tape-singkong-enak.jpg
http://www.google.co.id/search?um=1&hl=id&safe=off&biw=1235&bih=544&tbm=isch&sa=1&q=cheese&oq=cheese&aq=f&aqi=g10&aql=&gs_sm=e&gs_upl=1821l3187l0l3567l6l6l0l0l0l0l325l1488l0.1.4.1l6l0
http://www.lienaaifen.com/kesehatan/yoghurt-makanan-enak-dan-sehat/
http://antokoe.com/tag/tukang-kecap/
http://uanipa2010.blogspot.com/2009/11/bioteknologi-konvensional-dan-modern.html
http://calvinsuwito.blogspot.com/2011/04/transplantasi-gen-teknik-plasmid.html
http://netsains.com/2011/04/menyambut-tebu-transgenik-tahan-bagian-1/
http://ayobertani.wordpress.com/2009/04/17/teknik-budidaya-sayuran-secara-hidroponik/
http://www.ediskoe.blogspot.com/
http://telingabebal.blogspot.com/2011/09/dampak-bioteknologi.html
44
DAFTAR PUSTAKA
45
45