Bioteknologi.docx

Bioteknologi A.Bioteknologi 1.konversial Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme sebagai alat untuk menghasilkan produk dan jasa, misalnya jamur dan bakteri yang menghasilkan enzim-enzim tertentu untuk melakukan metabolisme sehingga diperoleh produk yang diinginkan Contoh :tape,tapai,oncom,kecap

2.modern bioteknologi modern adalah bioteknologi yang menggunakan teknik rekayasa genetika, seperti DNA rekombinan. DNA rekombinan yaitu pemutusan dan penyambungan DNA, dengan cara kultur jaringan, kloning, dan fusi sel. Coba kamu ingat kembali proses kultur jaringan dan kloning pada materi sebelumnya. Sedangkan fusi sel yaitu meleburkan sel antara jenis yang berbeda seperti sel manusia dengan sel tikus untuk memproduksi antibodi.

Contoh Produk Bioteknologi Modern No Produk

Kegunaan

1

Interferon

Melawan infeksi, meningkatkan sistem 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 kekedilan, untuk penyembuhan

6

Beta endorfin

Mengurangi rasa sakit

7

Activator plasminogen

Melarutkan darah beku, mencegah stroke

8

Inferleukun 2

Mengaktifkan sistem kekebalan

9

Antibodi monoklonal

Menyerang dan membunuh sel tumor atau kanker

10 Enzim

Meningkatkan reaksi/biokatalisator baik untuk keperluan manusia maupun industri

B.Bioteknologi bahan pangan 1.Fragmentasi Fermentasi merupakan proses penting dalam penerapan bioteknologi di bidang pangan. Fermentasi atau peragian adalah penguraian karbohidrat (gula) menjadi zat yang lebih sederhana seprti alcohol dan karbondioksida. Gas tersebut menyebabkan cairan berbuih, sedangkan alcohol akhirnya membunuh ragi dan organisme yang berusaha hidup di dalam cairan tersebut. Proses fermentasi menggunakan ragi, yaitu gumpalan kehidupan mikroskopis yang dapat berkembang biak di dalam larutan gula. Bioteknologi dalam bidang pangan termasuk teknologi yang sudah sangat lama dikenal manusia. Tempe dan keju merupakan contoh produk hasil bioteknologi di bidang pangan yang telah dihasilkan sejak zaman kuno. Proses fermentasi dalam penerapannya sebagai contoh bioteknologi di bidang pangan memerlukan kondisi steril. Artinya, tidak boleh adanya pencemaran atau kontaminasi dari mikroorganisme lain. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai contoh produk bioteknologi di bidang pangan dan bagaimana penerapan bioteknologi di bidang pangan tersebut.

Pembuatan tape Tape merupakan makanan yang berasal dari ketela pohon atau singkong atau ketan. Tape mengandung alcohol, sehingga biasanya jika dikonsumsi dalam jumlah banyak akan memabukkan. Untuk membuat produk bioteknologi pangan berupa tape, maka dibutuhkan mikroorganisme yaitu jamur Saccharomyces cereviceae untuk proses fermentasi.

Pembuatan tempe Tempe merupakan makanan khas Indonesia. Tempe mengandung banyak protein yang sangat diperlukan oleh tubuh untuk membentuk dan membangun sel-sel baru. Produk bioteknologi pangan ini dibuat dengan bantuan mikroorganime sejenis jamur yang disebut jamur tempe atau Rhizopus orizae.

Pembuatan kecap Kecap adalah sari kedelai yang telah difermentasikan dengan penambahan gula kelapa dan bumbu. Dilihat dari kandungan gizinya ternyata kecap kedelai masing mengandung protein dan kadar abu yang cukup tinggi. Komposisi asam amino pada

kecap kedelai sebagian besar adalah asam glutamate, prolin dan leusin. Dengan demikian mengkonsumsi kecap bukanlah sekedar menikmati rasa asin atau manis. Namun juga dapat diperoleh manfaat lainnya karena kecap kaya asam amino. Contoh produk bioteknologi di bidang pangan ini membutuhkan jamur Aspergilus oryzae dalam proses fermentasinya.

Pembuatan Keju Keju merupakan contoh produk hasil penerapan bioteknologi di bidang pangan yang berasal dari protein susu (kasein) yang digumpalkan dan dicetak. Penggumpalan kafein tersebut disebabkan oleh pengaruh bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat akan tumbuh dan berkembang biak dalam protein susu dan akan menghasilkan asam laktat. Asam laktat bersifat menggumpalkan kasein dan akan menimbulkan cita rasa serta aroma keju. Produk bioteknologi berupa keju dapat dibedakan menjadi 4 macam berdasarkan kadar airnya, yaitu keju lunak atau keju dengan kadar air tinggi, penggumpalannya dibantu oleh Pennicilium cammemberti, keju setengah keras oleh Penicillium roqueforti, keju keras oleh Propiani bacterium, dan keju sangat keras oleh Lactobacillus sp.

Pembuatan yoghurt Yoghurt merupakan minuman susu asam yang dibuat dengan cara menambahkan bakteri laktat, yaitu bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus. Bakteri laktat selain menggumpalkan protein susu juga meningkatkan cita rasa dan aroma yoghurt. Prinsip pembuatan produk bioteknologi pangan ini sama dengan pembuatan susu asam yang lain seperti kefir yang merupakan minuman khas Eropa Timur.

Asam cuka dan asam sitrat Asam cuka atau biasa disebut dengan cuka saja berasal dari etanol. Etanol merupakan hasil fermentasi anaerob ragi yang dibuat menjadi cuka oleh bakteri asam asetat, misalnya Acterobacter dan Glucanobacter. Asam cuka banyak dimanfaatkan manusia untuk menambah cita rasa makanan. Asam sitrat merupakan produk kapang jenis Aspergillus niger. Kapang ini akan mengeluakan asam sitrat jika berada pada substrat tetes sirup yang sedikit mengandung unsur Fe. Pada industry susu, asam sitrat ini digunakan untuk proses emulisi, juga digunakan dalam industry deterjen.

Oncom Oncom merupakan makanan khas Jawa Barat yang dibuat dengan penerapan bioteknologi di bidang pangan. Ada dua jenis oncom, yaitu oncom merah da noncom hitam. Oncom merah menggunakan jamur Neurospora sitophila. Sedangkan oncom hitam menggunakan jamur Rhizopus oligosporus. Oncom merah umumnya terbuat dari ampas tahu, yaitu kedelai yang telah diambil proteinnya dalam pembuatan tahu. Sedangkan oncom hitam terbuat dari bungkil kacang tanah yang dicampur singkong atau tepung singkong, agar mempunyai tekstur yang lebih baik dan lebih lunak.

Pembuatan nata de coco Nata de coco merupakan bahan makanan yang diperoleh dari air kelapa yang mengalami proses fermentasi oleh Acetobacter xylinum. Prinsip bioteknologi di bidang pangan pada pembuatan nata de coco adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula yang kemudian difermentasi.

*Protein sel tunggal (Single Cell Protein = SCP) SCP merupakan pemanfaatan mikroorganisme mikroba yang mempunyai kandungan protein tinggi sebagai bahan makanan. Kelebihan SCP dibandingkan makanan lain adalah kadar proteinnya lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan. SCP juga mudah diproduksi dalam jumlah banyak mengingat perkembangan mikroogranismenya yang sangat cepat. Contoh dari SCP adalah : Chorella, yaitu alga hijau bersel satu yang memiliki kadar protein tinggi, yaitu sekitar 50% dari berat keringnya. Chorella bermanfaat sebagai makanan suplemen yang berfungsi menjaga daya tahan tubuh. Mikroprotein dari Fusarium yang dibiakkan dalam substrat tepung gandum dan ketan. Mikroprotein artinya protein dari jamur. Spirulina, yaitu alga biru hijau yang mampu berkembang dengan cepat. Spirulina telah dikembangkan sebagai sumber makanan baru di beberapa negara.

Enzim dalam Industri Makanan dan Minuman Enzim dalam Industri Makanan dan Minuman Dalam bidang bioteknologi enzim merupakan salah satu produk yang banyak digunakan atau diaplikasikan untuk keperluan industri seperti industri makanan, minuman, farmasi, kosmetik dan lain sebagainya. Beberapa contoh jenis enzim yang umum dan banyak digunakan dalam industri makanan dan minuman antara lain adalah sebagai berikut:

1) Rennet

Rennet adalah enzim yang digunakan dalam proses pembuatan keju (cheese) yang terbuat dari bahan dasar susu. Susu adalah cairan yeng tersusun atas protein yang terutama kasein yang dapat mempertahankan bentuk cairnya. Rennet merupakan kelompok enzim protease yang ditambahkan pada susu pada saat proses pembuatan keju. Rennet berperan untuk menghidrolisis kasein terutama kappa kasein yang berfungsi mempertahankan susu dari pembekuan. Enzim yang paling umum yang diisolasi dari rennet adalah chymosin Chymosin dapat diisolasi dari beberapa jenis binatang, mikroba atau sayuran. Chymosin yang berasal dari mikroorganisme lokal atau asli yang belum mendapat rekayasa genetik dalam aplikasi pembuatan keju atau cheddar kadang-kadang menjadi kurang efektif. 2) Laktase Laktase adalah enzim likosida hidrolase yang berfungsi untuk memecah laktosa menjadi gula penyusunnya yaitu glukosa dan galaktosa. Tanpa suplai atau produksi enzim laktase yang cukup dalam usus halus, akan menyebabkan terjadinya lactose intolerant yang mengakibatkan rasa tidak nyaman diperut (seperti kram, banyak buang gas, atau diare) dalam saluran cerna selama proses pencernaan produkproduk susu. Secara komersial laktase digunakan untuk menyiapkan produk-produk bebas laktosa seperti susu. Ini juga dapat digunakan untuk membuat es krim dalam pembuatan cream dan rasa produk yang lebih manis. Laktase biasanya diisolasi dari yeast (Kluyveromyces sp.) dan fungi (Aspergillus sp.). 3) Katalase Katalase adalah enzim yang dapat diperoleh dari hati sapi (bovine livers) atau sumber mikrobial. Katalase digunakan untuk mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan molekul oksigen. H2O2 + H2O2 2H2O + O2. Enzim ini digunakan secara terbatas pada proses produksi keju. Hidrogen peroksida selain digunakan sebagai agen bleaching atau pemutih di industri kertas atau tekstil, juga digunakan untuk melindungi buah dan sayuran segar dari bakteri patogen seperti Salmonella atau E.coli, pasteurisasi produk susu, ataupun digunakan dalam sterilisasi karton pembungkus jus atau susu segar sehingga tak perlu pendinginan. 4) Lipase Lipase digunakan untuk memecah atau menghidrolisis lemak susu dan memberikan flavour keju yang khas. Flavour dihasilkan karena adanya asam lemak bebas yang diproduksi ketika lemak susu dihidrolisis. Selain pada industri pengolahan susu Lipase juga digunakan pada industri lainnya. Mikroba penghasil lipase antara lain adalah Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylocococcus aureus dan Bacillus subtilis. Enzim lipase ini digunakan sebagai biokatalis untuk memproduksi asam lemak bebas, gliserol, berbagai ester, sebagian gliserida, dan lemak yang dimodifikasi atau diesterifikasi dari substrat yang murah, seperti minyak kelapa sawit. Produk-produk tersebut secara luas digunakan dalam industri farmasi, kimia dan makanan.

5) Protease Protease adalah enzim yang berfungsi untuk menghidrolisis ikatan peptida dari senyawa-senyawa protein dan diurai menjadi senyawa lain yang lebih sederhana (asam amino). Protease yang dipakai secara komersial seperti serine, protease, dan

metalloprotease biasanya berasal dari Bacillus subtilis yang mempunyai kemampuan produksi dan sekresi enzim yang tinggi. Enzim protease berfungsi melembekkan, melembutkan atau menurunkan gluten yang membentuk protein. Contoh protease yang dapat dimanfaatkan adalah bromelin dan papain sebagai bahan pengempuk daging. Enzim protease dapat digunakan sebagai pelembut daging bagi daging yang liat supaya mudah dikunyah, dan membantu menanggalkan kulit ikan dalam industri pengetinan ikan.

6) Enzim Papain Manfaat utama papain adalah pelunak daging. Daging dari hewan tua dan bertekstur bisa menjadi lunak. Pada pH, suhu, dan kemurnian papain tertentu daya pemecahan protein yang dimiliki papain dapat diintensifkan lebih jauh menjadi kegiatan hidrolisis protein. Manfaat lainnya adalah bahan perenyah pada pembuatan kue kering seperti crackers, bahan penggumpal susu pada pembuatan keju, bahan pelarut glatin, dan bahan pencuci lensa. Buah pepaya juga menghasilkan pektin. Industri makanan dan minuman telah menggunakan pektin sebagai bahan pemberi tekstur pada roti dan keju, bahan pengental dan stabilizer pada minuman sari buah, bahan pokok pembuatan jelly, jam, dan marmalade. 7) Amilase Amilase merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolis amilum (pati) menjadi gula-gula sederhana seperti dekstrin dan glukosa. Enzim amilase digunakan untuk menghidrolisis pati menjadi suatu produk yang larut dalam air serta mempunyai berat molekul rendah yaitu glukosa. Enzim amilase dapat digunakan dalam proses pembuatan biskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa. Namun, pada umumnya amilase banyak digunakan pada industri minuman misalnya pembuatan High Fructose Syrup (HFS). Enzim amilase dapat diproduksi oleh berbagai jenis mikroorganisme terutama dari keluarga Bacillus, Psedomonas dan Clostridium. Bakteri potensial yang akhir-akhir ini banyak digunakan untuk memproduksi enzim amilase pada skala industri antara lain Bacillus licheniformis dan B.stearothermophillus. Bahkan penggunaan B.stearothermophillus lebih disukai karena mampu menghasilkan enzim yang bersifat termostabil sehingga dapat menekan biaya produksi.

8) Enzim Xylanase Xilanase juga dapat digunakan untuk menghidrolisis xilan (hemiselulosa) menjadi gula xilosa. Xilan banyak diperoleh dari limbah pertanian dan industri makanan. Pengembangan proses hidrolisis secara enzimatis merupakan prospek baru untuk penanganan limbah hemiselulosa (Biely, 1985; Rani dan Nand, 1996; Beg et al., 2001). Gula xilosa banyak digunakan untuk konsumsi penderita diabetes. Di Malaysia gula xilosa banyak digunakan untuk campuran pasta gigi karena dapat berfungsi memperkuat gusi, Van Paridon et al. 1992 telah melakukan penelitian pemanfaatan xilanase untuk campuran makanan ayam boiler, dengan melihat pengaruhnya terhadap berat yang dicapai dan efisiensi konversi makanan serta hubungannya dengan viskositas pencernaan.

9) Enzim Selulase Enzim selulase dapat digunakan untuk melembutkan sayur-sayuran dengan mencernakan sebagian selulosa sayur itu, mengeluarkan kulit dari biji-bijian seperti gandum, mengeluarkan agar-agar dari rumput laut dengan menguraikan dinding sel daun rumput dan membebaskan agar-agar yang terkandung dalamnya. 10) Enzim isomerase Enzim isomerase digunakan untuk mengubah glukosa menjadi fruktosa dalam industri sirup jagung berkadar fruktosa tinggi. Fruktosa yang merupakan isomer Dglukosa adalah pemanis alami yang paling manis. Untuk tujuan isomerisasi ini digunakan enzim xilosa isomerase. Dalam industri modern, penggunaan xilosa isomerase dilakukan dalam reaktor fixed-bed dalam bentuk terimobilisasi. Xilosa isomerase yang sering digunakan berasal dari B. coagulans,Streptomyces albus, Arthrobacter spp., dan Actinoplanes missouriellsis. Dua enzim karbohidrase penting lainnya yang digunakan dalam industri ialah pektinase dan laktase. Pektinase digunakan untuk menjernihkan jus buah. Laktase digunakan pada industri keju untuk memeca laktosa menjadi glukosa dan galaktosa (Thomas & Kenealy 1986.

C.Bioteknologi Pertanian Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian. Pembuatan kompos dan biogas merupakan contoh yang sederhana. Pemanfaatan bioteknologi untuk meningkatkan hasil pertanian pada masa sekarang ini dilakukan secara modern, misalnya pada pemuliaan tanaman dengan menciptakan tanaman transgenik (tanaman yang gennya telah dimodifikasi), kultur jaringan, biopestisida, dan sebagainya. Berikut ini beberapa contoh bioteknologi dalam bidang pertanian.

a. Hidroponik dan Aeroponik Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan dalam bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tumbuhnya. Untuk memperoleh zat makanan atau unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, ke dalam air yang digunakan dilarutkan campuran pupuk organik. Campuran pupuk ini dapat diperoleh dari buatan sendiri atau pupuk buatan yang siap pakai. Adapun keuntungan dengan cara hidroponik adalah sebagai berikut. a. Tumbuhan bebas dari hama dan penyakit. b. Produksi tanaman lebih tinggi. c. Tumbuh lebih cepat. d. Pemakaian pupuk lebih efisien. e. Mudah pengerjaannya. f. Tidak tergantung pada kondisi alam. g. Tidak membutuhkan lahan luas. Selain hidroponik, saat ini teknik yang sedang dikembangkan adalah teknik aeroponik. Jika hidroponik media yang digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan

media lain misalnya kerikil atau pasir. Tapi pada aeroponik tidak menggunakan media sama sekali. Akar tanaman di letakkan menggantung dalam suatu wadah yang dijaga kelembapannya dari air yang biasanya berasal dari pompa bertekanan sehingga timbul uap air. Zat makanan diperoleh melalui larutan nutrien yang disemprotkan ke bagian akar tanaman. Sistem aeroponik memiliki kelebihan dibandingkan sistem hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman. b. Kultur Jaringan Tumbuhan Teknik kultur jaringan banyak dilakukan untuk menghasilkan bibit tumbuhan dalam jumlah besar dan seragam sifat genetiknya dalam waktu relatif singkat, misalnya bibit jati, anggrek, dan kelapa sawit. Kultur jaringan memanfaatkan sifat totipotensi sel, yaitu setiap sel membawa informasi genetik yang lengkap sehingga berpotensi untuk berkembang menjadi individu baru yang lengkap. Kultur jaringan mula-mula dilakukan oleh Frederick C. Steward. Steward mengkultur sel-sel akar tanaman wortel dalam suatu media buatan. Dari sel-sel akar itu berhasil tumbuh tanaman wortel yang lengkap. Hasil percobaan ini membuktikan bahwa sel mengandung semua informasi genetik yang lengkap. Bagian yang akan ditumbuhkan melalui kultur jaringan disebut eksplan. Eksplan yang digunakan biasanya dari jaringan tumbuhan yang masih muda, misalnya ujung akar, tunas, dan daun muda. Berdasarkan jenis eksplannya, kultur jaringan dapat dibedakan menjadi kultur meristem, kultur antera, kultur embrio, kultur protoplas, kultur kloroplas, kultur polen, dan lain-lain. Eksplan yang telah disterilkan ditumbuhan pada media steril yang mengandung nutrisi dan zat pengatur tumbuh. Selama kultur berlangsung, faktor lingkungan seperti cahaya, temperatur, kelembapan, dan pH diatur pada kondisi yang paling sesuai untuk pertumbuhan eksplan. Jika nutrisi, zat pengatur tumbuh, dan keadaan lingkungan sesuai, eksplan akan tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami diferensiasi yang disebut kalus. Kalus kemudian tumbuh menjadi tanaman kecil yang telah lengkap yang disebut plantlet. Sebelum dapat ditanam, plantlet harus diaklimatisasi selama beberapa waktu sehingga kondisi dan ukurannya sesuai untuk ditanam. Teknik kultur jaringan sangat menguntungkan dalam perbanyakan tumbuhan bernilai tinggi. Selain itu tanaman langka yang terancam punah dapat dilestarikan dengan memanfaatkan kultur jaringan. Dengan demikian kemajuan industri agrobisnis dapat terwujud dan ketahanan pangan akan meningkat. c. Tanaman yang Dapat Menfiksasi Nitrogen Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang menyuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun, serealia tidak memiliki simbion bakteri akar-akarnya untuk memfiksasi nitrogen, sehingga kebutuhan nitrogen (N2) diperoleh dari penambahan pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan yang diberikan dapat terbilas air dan menyemari air minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan sekitar. Dengan bioteknologi, para ilmuwan mengembangkan tumbuhan yang akar-akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini melibatkan gen nif yang dapat mengontrol fiksasi nitrogen. Para ilmuwan menyisipkan gen nif ini pada :

1) Tumbuhan serealia 2) Bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia 3) Plasmid TI ( Tumor Inducing) dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksikannya ke tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah direkayasa. d. Teknologi Tanaman Transgenik Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan. DNA tersebut dapat berasal dari tumbuhan yang beda jenis. Untuk menghasilkan tanaman transgenik dibutuhkan teknik rekayasa genetika dan vector sebagai pembawa gen sifat yang diinginkan. Sebagai vector digunakanlah DNA yang berasal dari bakteri Agrobacterium tumefaciens yang lebih dikenal dengan nama Ti plasmid (tumor-inducing plasmid). Ti plasmid memiliki kemampuan untuk masuk ke dalam sel tumbuhan selama proses infeksi. Tahapan untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut: 1) Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteri 2) Ti plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi. 3) DNA yang berasal dari sel tanaman dipotong dengan menggunakan enzim restriksi yang sama agar diperoleh sisi yang speksifik. Kemudian gen tanaman yang membawa sifat yang diinginkan dipisahkan dari DNA-nya. 4) Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA rekombinan. 5) Plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman lain. 6) Terjadi regeberasi sel tumbuhan yang akan terus mengalami pembelahan hingga menjadi satu individu tanaman baru. Tanaman baru ini memiliki sifat baru yang diinginkan dan merupakan tanaman transgenik. Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa tanaman pertanian seperti jagung, kapas, tomat, padi, kedelai, dan papaya. Pada kedelai telah dimasukkan beberapa gen yang menyebabkan variasi pada tanaman kedelai. Pada tanaman jagung telah dimasukkan gen cry dari Bacillus thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang menyebabkan jagung menghasilkan protein yang dapat membunuh serangga, seperti kupu-kupu. Tanaman transgenik ini tidak perlu disemprot dengan pestisida untuk menyingkirkan hama dan penyakit, sebab dengan sisipan gen tersebut akan menghasilkan senyawa endotoksin ( senyawa racun) sehingga tanaman transgenik dapat membrantas hama dengan senyawa racun yang dikandungnya.

e. Penggunaan Teknologi Nuklir Teknologi nuklir menggunaan unsur-unsur radioaktif yang dapat memancarkan sinar radioaktif, antara lain sinar gama (γ ), sinar alfa (α ) dan sinar beta (β). Manfaat dari radioaktif seperti sinar gama (γ ) berguna untuk pemuliaan tanaman, yaitu dengan meradiasi sel atau jaringan sehingga akan terjadi mutasi yaitu terjadinya perubahan jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel, dengan tujuan agar menghasilkan atau memiliki keturunan dengan bibit unggul.

Hasil dari mutasi yang sering dinamakan mutan, ternyata memiliki beberapa keuntungan di antaranya cocok ditanam di persawahan pasang surut yang memiliki kadar garam cukup tinggi, tahan wereng cokelat dan hijau, tahan penyakit busuk daun, umur lebih pendek, dapat ditanam pada musim kemarau dalam waktu lebih singkat, hasil panennya lebih banyak. Tanaman hasil mutasi ini bersifat poliploidi (jumlah kromosomnya berkelipatan dari kromosom normal) sehingga dapat memberikan hasil yang lebih tinggi, misalnya cepat berbuah, buahnya lebih besar, dan tidak berbiji. f. Fusi Protoplas Fusi protoplas merupakan suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai tanaman tingkat rendah sampai pada tanaman tingkat tinggi. Fusi protoplas merupakan gabungan protoplas dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang dapat tumbuh menjadi tanaman hibrid. Hibridisasi somatik melalui fusi protoplasma digunakan untuk menggabungkan sifat lain dua spesies atau genus yang tidak dapat digabungkan secara seksual ataupun aseksual. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menggabungkan seluruh genom dari spesies yang sama (intra-spesies), atau antarspesies dari genus yang sama (inter-spesies), atau antargenus dari satu famili (inter genus). Ketika tanaman dilukai, maka sejumlah sel yang disebut callus akan tumbuh pada tempat yang dilukai tersebut. Sel-sel callus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi tunas dan akar serta keseluruhan tanaman berbunga. Potensi alami sel-sel tersebut yang terprogram menjadi calon tanaman baru sangat ideal untuk rekayasa genetik. Seperti pada sel-sel tanaman, sel-sel callus dikelilingi oleh dinding selulosa yang tebal, yaitu sebuah rintangan yang menghambat pembentukan DNA baru. Dinding sel tersebut dapat dipecah dengan dinding selulose sehingga menghasilkan sel tanpa dinding sel yang disebut protoplas. Protoplas ini dapat digabungkan dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang dapat tumbuh menjadi tanaman hibrid. Metode ini disebut fusi protoplas. Tujuan fusi protoplas adalah untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau sibrida atau mengatasi kelemahan dari hibrida seksual. Terdapat kelemahan dari hibrida seksusal, yaitu: Sukar untuk mendapatkan suatu hibrida antar spesies dan antar genera. Hibridisasi somatik dapat mengatasi hal tersebut. Memindahkan informasi genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau spesies ke galur atau spesies lain Fusi protoplas dapat menghasilkan dua macam kemungkinan produk: Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut betul-betul mengalami fusi (menyatu) Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru heteroplast), jika hanya sitoplasma yang mengalami fusi sedangkan informasi genetik dari salah satu induknya hilang. Teknik ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari teknik ini adalah dapat menghasilkan tanaman dengan sifat tertentu dan dapat dilakukan dengan spesies yang berbeda. Kekurangan dari teknik ini adalah memerlukan biaya yang mahal serta butuh ketelitan yang lebih.

g. Bioteknologi dalam Pembentukan Varietas Tanaman Unggul Baru Teknik-teknik bioteknologi juga dimanfaatkan untuk membuat jenis tanaman tanaman unggul yang baru. Hal ini diperlukan untuk mencukupi kebutuhan pangan yang terus meningkat, sedangkan luas lahan pertanian cenderung menurun. Tanaman unggul ini diharapkan mempunyai produktivitas yang lebih baik. Selain itu, peningkatan hasil, juga dilakukan upaya perbaikan pada kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, usia panen, dan berbagai nilai tambah yang lain. Sebagai contoh, nilai tambah pada beberapa tanaman unggul yang telah dikembangkan adalah sebagai berikut. Peningkatan kandungan nutrisi pada tanaman pisang, cabe, stroberi, dan ubi jalar. Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomat, cabe, buncis, dan kedelai. Peningkatan kualitas produk, misalnya pada pisang, cabe, stroberi dengan tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih baik. Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada tanaman polongpolongan dengan kandungan protein penyebab alergi yang lebih rendah Kandungan bahan berkhasiat obat, misalnya pada tomat dengan kandungan lycopene yang tinggi yang berguna sebagai antioksidan untuk mengurangi kanker, bawang dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol, serta pada padi dengan kandungan vitamin A dan zat besi untuk mengatasi anemia dan kebutaan. Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan obatobatan untuk mengobati penyakit manusia, misalnya pada tanaman tembakau yang telah direkayasa sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk penyakit kanker. Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk pakan ternak Penerapan bioteknologi tanaman juga dapat memudahkan petani dalam proses budidaya tanaman. Misalkan dalam pengendalian gulma yaitu dengan menghasilkan tanaman yang memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida tertentu. Sebagai contoh adalah tanaman berlabel Roundup Ready yang terdiri dari kedelai, canola (sejenis tanaman penghasil minyak), dan jagung yang tahan terhadap herbisida Roundup. Di dunia saat ini telahbanyak dilepas berbagai tanaman jenis baru hasil penerapan bioteknologi. Misalnya di China pada tahun 2006 telah telah dikembangkan sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antaralain padi, jagung, kapas, kentang, kedelai, tomat tahan virus, petunia dengan warna bunga bary, paprika tahan virus, dan kapas tahan hama) yang telah dilepas untuk produksi. Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan pemanfaatan bioteknologi adalah sebagai berikut. 1) Padi Golden Rice Padi merupakan tanaman pangan utama dunia. Dengan demikian padi menjadi prioritas utama dalam bioteknologi. Selain padi, tanaman pangan yang telah banyak mendapat sentuhan bioteknologi adalah kentang. Penerapan bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama dilakukan. Salah satu produknya adalah pari jenis golden rice yang dikenalkan pada tahun 2001. Diharapkan padi jenis ini dapat membantu jutaan orang yang mengalami kebutaan dan kematian dikarenakan

kekurangan vitamin A dan besi. Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon kekebalan, perbaikan sel, pertumbuhan tulang, reproduksi, hingga penting untuk pertumbuhan embrionik. Nama Golden Rice diberikan karena butiran yang dihasilkan berwarna kuning menyerupai emas karena mengandung karotenoid. Rekayasa genetika merupakan metode yang digunakan untuk produksi Golden Rice. Hal ini disebabkan karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid. 2) Kentang Russet Burbank Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan dalam produksi kentang. Baik dalam teknik penyediaan bibit, pemuliaan kentang, hingga rekayasa genetika untuk meningkatkan sifat-sifat unggul kentang. Dalam hal penyediaan bibit, saat ini teknik kultur jaringan telah banyak digunakan. Teknik kultur jaringan me-mungkinkan petani mendapatkan bibit dalam jumlah besar yang identik dengan induknya. Contoh varietas kentang baru adalah kentang Russet Burbank yang memiliki kandungan pati yang tinggi yang dapat menghasilkan kentang goreng dan kripik kentang dengan kualitas yang lebih baik karena menyerap lebih sedikit minyak ketika digoreng. 3) Tomat FlavrSavr Teknologi rekayasa genetika juga telah diaplikasikan pada tanaman hortiklutura. Sebagai contoh yang cukup terkenal adalah tomat FlavrSavr, yaitu jenis tomat yang buah matangnya tidak lekas rusak/membusuk. Hal ini sangat berbeda dengan tanaman tomat lain, di mana buah yang matang cepat menjadi rusak. Sifat tomat FlavrSavr ini sangat berguna dalam pengiriman buah ke tempat yang jauh sebelum tiba di tangan konsumen. 4) Tembakau Rendah Nikotin Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah gangguan kesehatan karena kadar nikotin yang tinggi. Pendekatan bioteknologi dilakukan untuk mengatasi permasalahan ini yaitu dengan merakit tanaman tembakau yang bebas kandungan nikotin. Pada tahun 2001 jenis tembakau ini diklaim dapat mengurangi resiko serangan kanker akibat merokok. Selain bebas nikotin, sentuhan bioteknologi lain juga dilakukan untuk tanaman tembakau misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen aroma dari tanaman lain. Salah satu yang telah berhasil adalah mengabungkannya dengan aroma buah lemon.

D.Bioteknologi Peternakan Dalam bidang peternakan, bioteknologi dimanfaatkan untuk menghasilkan vaksin, antibodi, pakan bergizi tinggi, dan hormon pertumbuhan. Contoh vaksin untuk ternak yaitu vaksin untuk penyakit mulut dan kuku pada mamalia, vaksin NCD untuk mengobati penyakit tetelo pada unggas, dan vaksin untuk penyakit flu burung. Hormon pertumbuhan diberikan pada ternak untuk meningkatkan produksi daging, susu, atau telur. Contohnya adalah pemberian Bovine Growth Hormone pada sapi perah dapat meningkatkan produksi susu dan daging hingga 20%. Namun penggunaan hormon untuk memacu produksi pada ternak masih diperdebatkan karena berpotensi meningkatkan penyakit masitis pada ternak dan membahayakan kesehatan manusia. Pemanfaatan bioteknologi dalam bidang peternakan lainnya adalah membuat hewan transgenik (hewan yang gennya telah dimodifikasi) dan teknologi induk buatan.

Teknologi induk buatan sering dilakukan pada hewan langka yang sulit bereproduksi secara alami. Embrio hewan ini ditransplantasikan pada rahim spesies lain yang masih berkerabat. Dengan cara ini diharapkan hewan langka tersebut terhindar dari ancaman kepunahan. Penerapan prinsip bioteknologi dalam bidang peternakan antara lain sebagai berikut : a. Teknologi transplantasi nukleus Teknologi ini lebih dikenal dengan teknologi kloning yaitu teknologi yang digunakan untuk menghasilkan individu duplikasi (mirip dengan induknya). Teknologi kloning telah berhasil dilakukan pada beberapa jenis hewan. Salah satunya adalah pengkloningan domba yang dikenal dengan domba Dolly. Melalui kloning hewan, beberapa organ manusia untuk keperluan transplantasi penyembuhan suatu penyakit berhasil dibentuk. Tahapan teknologi kloning adalah; 1) Isolasi nukleus (inti sel) dari hewan donor. Nukleus diisolasi dari sel putting susu domba dewasa dengan menggunakan teknik khusus sehingga dapat dikeluarkan dari membrane sel 2) Isolasi sel telur Sel telur yang belum dibuahi diperoleh dari domba lain. Dibutuhkan banyak sel telur dalam teknologi ini karena banyak sel telur yang tidak mampu bertahan dalam tahapan pengkloningan lebih lanjut. 3) Pengambilan nukleus dari sel telur 4) Penggabungan nukleus dengan sel telur Nukleus yang telah diisolasi dari sel domba dewasa digabungkan ke dalam sel domba lain yang telah dihilangkan nukleusnya. Secara genetic sel domba yang menerima nukleus identik dengan domba pendonor. 5) Pemasukan sel telur kedalam rahim Sel telur dimasukkan ke dalam rahim domba betina yang lain. Hanya sedikit sel telur yang mampu bertahan dan berkembang di dalam rahim. Sel telur yang mampu bertahan akan berkembang menjadi embrio dan selanjutnya akan dihasilkan anak domba yang mirip dengan domba pendonor nukleus b. Teknik Inseminasi Buatan Teknik ini dikenal dengan nama kawin suntik, adalah suatu cara atau teknik untuk memasukkan sperma yang telah dicairkan dan diproses terlebih dahulu yang berasal dari ternak jantan ke dalam saluran alat kelamin betina dengan menggunakan metode dan alat khusus yang disebut “ insemination gun”. Teknik inseminasi buatan memiliki beberapa tujuan, yaitu: Memperbaiki mutu genetika ternak Mengoptimalkan penggunaan bibit pejantan unggul secara lebih luas dalam jangka waktu yang lebih lama Meningkatkan angka kelahiran dengan cepat dan teratur Menyegah menularan dan penyebaran penyakit kelamin. c. Transfer Embrio Apabila kawin suntik memfokuskan pada sperma jantan, maka transfer embrio tidak hanya potensi dari jantan saja yang dioptimalkan, melainkan potensi betina berkualitas unggul juga dapat dimanfaatkan secara optimal.

Teknik TE ini, betina unggul tidak perlu bunting tetapi hanya berfungsi menghasilkan embrio yang untuk selanjutnya bisa ditransfer pada induk titipan dengan kualitas yang tidak perlu bagus tetapi memiliki kemampuan untuk bunting. Embrio yang akan ditransfer ke resipien disimpan dalam foley kateter dua jalur yang steril (tergantung ukuran serviks). Sebelum dilakukan panen embrio, bagian vulva dan vagina dibersihkan dan disterilkan dengan kapas yang mengandung alcohol 70%. Embrio yang didapat dapat langsung di transfer ke dalam sapi resipien atau dibekukan untuk disimpan dan di transfer pada waktu lain. d. Teknologi Transgenik Hewan transgenik adalah hewan yang telah mengalami rekayasa genetika sehingga dihasilkan hewan dengan sifat yang diharapkan. Teknologi transgenik pada hewan dilakukan dengan cara penyuntingan fragmen DNA secara mikro ke dalam sel telur yang telah mengalami pembuahan. Tujuan dari teknologi ini adalah meningkatkan produk dari hewan ternak seperti daging susu, dan telur. Contoh dari hewan yang mengalami teknologi ini adalah domba transgenik. Jadi DNA domba ini disisipi dengan gen manusia yang disebut factor VIII ( merupakan protein pembeku darah). Berkat penyusupan gen tersebut, domba menghasilkan susu yang mengandung factor VIII yang dapat dimurnikan untuk menolong penderita hemophilia. Rekayasa genetika juga dapat melestarikan spesies langka. Sebagai contoh, sel telur zebra yang sudah dibuahi lalu ditanam dalam kuda spesies lain. Spesies lain yang dipinjam rahimnya ini disebut surrogate. Hal ini sudah diterapkan pada spesies keledai yang hamper punah di Australia. Teknik pelestarian dengan rekaya genetika berguna, dengan alasan: 1) Induk dari spesies biasa dapat melahirkan anak dari spesies langka. 2) Telur hewan langkah yang sudah dibuahi dapat dibekukan, lalu disimpan bertahun-tahun meskipun induknya sudah mati. Jika telah ditemukan surrogate yang sesuai, telur tadi ditransplantasi. e. Hormon BST (Bovine Somatotrophin) Dengan rekayasa genetika dihasilkan hormon pertumbuhan dewan yaitu BST. Caranya adalah: 1) Plasmid bakteri E.Coli dipotong dengan enzim endonuklease 2) Gen somatotropin sapi diisolasi dari sel sapi 3) Gen somatotropin disisipkan ke plasmid bakteri 4)Bakteri yang menghasilkan bovin somatotropin ditumbuhan dalam tangki fermentasi 5) Bovine somatotropin diambil dari bakteri dan dimurnikan. Hormon ini dapat memicu pertumbuhan dan meningkatkan produksi susu. BST ini mengontrol laktasi (pengeluaran susu) pada sapi dengan meningkatkan jumlah selsel kelenjar susu. Jika hormon yang dibuat dengan rekayasa genetika ini disuntuikkan pada hewan, maka produksi susu akan meningkat 20%. Pemakaian BST telah disetujui oleh FDA (Food and Drug Administration), lembaga pengawasan obat dan makanan di Amerika. Amerika berpendapat nsusu yang dihasilkan karena hormon BST aman di konsumsi tapi di Eropa hal ini dilarang karena penyakit mastitis pada hewan yang diberikan hormon ini meningkat 70%.

D.Dampak Negatif Bioteknologi 1. Alergi Gen asing yang disisipkan pada organisme yang menjadi makanan manusia dapat menyebabkan alergi pada individu tertentu. Untuk mencegahnya, perlu dilakukan pengujian dalam jangka waktu yang lama. Hal ini dilakukan untuk memastikan ada tidaknya dampak atau efek negatif dari produk tersebut. Selain itu, produk yang mengandung organisme hasil rekayasa genetika harus diberi label dengan jelas guna memberi informasi kepada konsumen mengenai produk yang dikonsumsi. 2. Hilangnya Plasma Nutfah Plasma nutfah atau keanekaragaman makhluk hidup dapat musnah akibat dari perkembangan bioteknologi karena hanya mempertahankan organisme yang unggul saja. Sedangkan organisme tidak unggul akan punah. Hilangnya plasma nutfah dapat ditanggulangi dengan cara melakukan pemeliharaan berbagai jenis hewan dan tumbuhan di suatu situs konservasi tertentu 3. Rusaknya Ekosistem Gangguan terhadap kondisi normal lingkungan dapat mengganggu keseimbangan ekosistem. Contohnya adalah tanaman kapas Bt dapat membunuh hama ulat yang memakannya. Namun kapas Bt juga berpotensi menyebabkan larva kupu-kupu lain matiyang merupakan organisme nontarget.

TUGAS IPA BIOTEKNOLOGI

OLEH : NAMA :LUBRINA AZZAHRA KELAS :IX.7

MTsN 6 MODEL PADANG 2018/2019

TUGAS IPA BIOTEKNOLOGI

OLEH :

NAMA :SALSABILA AZZAHRA KELAS :IX.7

MTsN 6 MODEL PADANG 2018/2019