Jumat, 30 Agustus 2013

BIOTEKNOLOGI

Ditulis dan dipostingkan oleh Admin Web
Sumber : Ringkasan Materi IPA Kelas 9 SMP oleh Nurofiah,S.Pd.Guru IPA SMP Negeri 1 Kayen. 


Bioteknologi merupakan ilmu gabungan antara mikrobiologi, biokimia, dan rekayasa genetika, yang digunakan untuk memperoleh kemanfaatan teknologi melalui penggunaan mikroorganisme atau sel-sel jaringan yang dibiakkan. Dengan kata lain bioteknologi merupakan penggunaan mikroorganisme atau bagian tubuh organisme dalam teknologi untuk menghasilkan produk yang bermanfaat atau menaikkan nilai tambah suatu produk.

1. Bioteknologi di bidang Nilai Tambah Bahan Pangan.

Peningkatan nilai tambah bahan pangan meliputi  dua cara, yaitu cara tradisional dan cara modern.

A. Cara Tradisional
      Bioteknologi dengan cara tradisional artinya bioteknologi tanpa menggunakan peralatan khusus atau bioteknologi sederhana, misalnya  dengan menggunakan ragi ( Fermentasi ). Dalam kehidupan sehari-hari, bioteknologi sederhana diterapkan dalam berbagai bidang, sepert :
1. Industri makanan dan minuman
2. Pertanian, seperti :
a.   Pengembangan pupuk biologi (biofertilizer)
b.  pengendalian hama secara biologi (biological    pest control)
c.   Hidroponik dan aeroponik
3. perbaikan dan pencemaran lingkungan (bioremidiasi)

Bioteknologi makanan dan minuman
      Banyak macam makanan dan minuman yang diprodoksi dengan teknik bioteknologi, perhatikan table prodok makanan dan minuman berikut.

Jenis Makanan / Minuman
Bahan baku Utama
Mikroorganisme yang Berperan
1. Tempe
Kedelai, ampas tahu, dan kacang kara
Jamur tempe (Rhizophus oryzae)
2. Tahu
Kedelai
Biang  “ kecutan air tahu “ (berisi bakteri asam laktat Lactobaccillus sp)
3. Tape
Ketela dan ketan
Ragi tapai yang berisi campuran :
1. Saccharomyces sp (jamur)
2. Rhizopus sp (jamur)
3. Aspergillus sp (jamur)
4. Bakteri asam laktat
4. Oncom
Ampas pengolahan minyak kacang tanah
Jamur oncom (Monila sitophyla atau Neurospora crassa)
5. Tempe bungkil
Limbah minyak goreng dari kacang tanah
Ragi tempe (Rhizophus oryzae)
6. Kecap
Kedelai dan gula jawa
Aspergillus wenti atau A. flavus
7. Tauco
Kedelai
Bibit tauco (berisi: Rhizopus olygosporus, Rhizopus oryzae dan Aspergilus oryzae)
8. Nata de coco
Air kelapa dan gula pasir
Bibit nata (bakteri Acetobacterxylinum)
9. Yoghurt
Susu dan susu kedelai
Bibit yoghurt yang berisi Lactobaccilus bulgaricus dan Sriptococcus thermophillus
10. anggur
Sari buah anggur atau buah yang lain
Ragi tapai (yeast) atau ragi roti (Saccharomyces cerevisiae)
11. Bir
Buah-buahan yang mengandung gula
Ragi tapai (yeast) Saccharomycer cerevisiae
12. Cuka
Air kelapa. Kulit pisang, atau bahan lain yanmg mengandung gula
Ragi roti (Saccharomyces cerevisiae dan  Aerobacter sp )
13. Keju
Susu (laktosa dan kasein)
Lactobaccilus bulgaricus atau
L. actis
14. Aceton, buitanol
Glugosa (zat gula sederhana)
Clostidium acetobutylicum
15. Alkohol
Glugosa (zat gula sederhana)
Ragi tapai (Khamir, gist)
16. Brem
ketan
Ragi ( berisi jamur Amilomyces rouxii, Candida sp dan Hansenula sp)

1). Tempe
   Tempe pada umumnya dibuat dari kedelai dengan bantuan mikroorganisme, yaitu jamur tempe (Rhizopus oryzae). Tempe merupakan makanan yang banyak mengandung protein yang sangat dibutuhkan oleh tubuh kita, untuk membangun sel-sel tubuh yang rusak.
2). Tape
   Tape merupakan makanan yang berasal dari ketela pohon (singkong) atau ketan. Dalam pembuatan tape  dibantu oleh mikroorganisme yaitu jamur ragi (Saccharomyces cereviceae) melalui proses fermentasi. Saccharomyces cereviceae juga digunakan dalam pembuatan brem dan minuman beralkohol dari buah anggur.
3). Kecap
   Kecap adalah sari kedelai yang telah difermentasikan dengan penambahan gula kelapa dan bumbu. Komposisi asam amino pada kecap kedelai sebagian besar adalah  asam glutomat, prolin, dan leusin.
   Untuk membuat kecap diperlukan mikroorganisme, yaitu sejenis jamur untuk melakukan fermentasi. Jamur yang diperlukan yaitu Rhizopus sp.
4). Nata de Coco
Nata De coco merupakan bahan bakanan  atau minuman hasil fermentasi dari air kelapa.  Nata de Coco berasal dari Pilipina;  Coco = Cocos = nama latin kelapa = Cocos nucifera. Nata de Coco dihasilkan dari  aktivitas bakteri Acetobacter xylinum . Kandungan gizi dalam Nata de Coco adalah ; selulosa, kalsium, fosfor, zat besi, lemak, dan karbohidrat.

B. Cara Modern
      Bioteknologi cara modern melibatkan penggunaan alat-alat khusus. Misalanya dalam pembuatan keju, yoghurt, dan asam cuka.

1). Keju
Keju merupakan bahan makanan yang berasal dari protein susu (kasein) yang digumpalkan dengan dipengarui oleh bakteri asam laktat, dan dicetak.
Penggumpalan kasein tersebut disebabkan oleh pengaruh bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat akan tubuh dan berkembangbiak dalam protein susu dan akan menghasilkan asam laktat. Asam laktat bersifat menggumpalkan kasein dan akan menimbulkan cita rasa serta aroma keju. Keju dibedakan menjadi 4 macam berdasarkan kadar air.
1.      Keju lunak  penggumpalannya dibantu oleh Penicillium cammemberti.
2.      Keju setengah keras  penggumpalannya dibantu oleh Pinicillium  roqueforti.
3.      Keju keras penggumpalannya dibantu oleh Propiani bacterium, dan
4.      Keju sangat keras penggumpalannya dibantu oleh Lactobacillus sp.
2). Yoghurt
Yoghurt merupakan minuman susu asam yang dibuat dengan cara menambahkan bakteri laktat yaitu bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus. Bakteri laktat ini selain mengumpalkan protein susu juga meningkatkan cita rasa dan aroma yoghurt.
3). Asam Cuka dan Asam Sitrat
Asam cuka atau biasa disebut dengan cuka saja, berasal dari etanol.
Etanol merupakan hasil fermentasi  anaerob ragi yang diuabah menjadi cuka oleh bakteri asam asetat, misalnya Acetobacter dan Glucanobacter. Asam cuka digunakan untuk menambah cita rasa makanan.
Asam sitrat merupakan prodok kapang jenis Aspergillus niger. Kapang ini akan mengeluarkan asam sitrat jika berada pada subtract tetes sirop yang sedikit mengandung Fe. Pada industri susu, asam sitrat ini digunakan untuk proses emulsi, juga digunakan dalam industri detergen.

1. Bioteknologi di Bidang Farmasi
Bioteknologi dalam bidang farmasi adalah
ditemukannya zat antibiotik.
Antibiotik pertama kali ditemukan oleh Alexander Flemming pada tahun 1928. Ia menemukan jamur Penicillium notatum yang dapat menghasilkan zat penghambat pertumbuhan bakteri, yang disebut pinisilin. Sampai sekarang sudah diotemyukan ratusan  jenis antibiotika.
Berdasarkan susunan molekul kimianya, antibiotic dikelompokkan menjadi Penisilin, Tetrasiklin, Eritomisin, dan Sifalospurin.     

2. Bioteknologi di Bidang Pengendalian Hama
      Bioteknologi dalam pengendalian hama tanaman, yaitu dengan menggunakan musuh alaminya, contoh pengendalian kutu loncat dengan semut rang rang. Pengendalian hama tikus dengan menggunakan burung hantu. Pengendalian larva Lepidoptera penyerang kubis dengan bakteri Bacillus thuringiemis, dan kelompok kapang Trichodsima koningii yang digunakan untuk mengendalikan penyakit tumbuhan.

3.   Bioteknologi  dalam Kultur Jaringan
      Kultur jaringan adalah termasuk perkembangbiakan  vegetatif, maka individu yang dihasilkannya sama persis dengan induknya.
Bagian tumbuhan yang akan  dikultur (eksplan) dapat diperoleh dari bagian tumbuhan, seperti pucuk, akar, meristem, bunga atau yang lainnya.
      Medium yang digunakan untuk menumbuhkan eksplan misalnya Skoog dan Murashige, dalam media tersebut dapat ditumbuhkan hormon seperti auksin atau sitokinin. Hormon ini dapat memicu pertumbuhan eksplan.
Keuntungan metode kultur jaringan diantaranya sebagai berikut :
(1). Eksplan yang dibutuhkan hanya sedikit dan dapat diambil dari seluruh bagian   tanaman
(2).  Sifat genetisnya tetap
(3).  Tidak tergantung pada musim
(4).  Dalam waktu singkat dapat memperoleh bibit unggul yang banyak
(5).  Diperoleh tanaman yang bebas virus dan bakteri.

4.  Hidroponik
Hidroponik artinya memperdayakan air, yaitu air sebagai media tanam atau juga dikenal sebagai soiless culture atau budi daya tanmpa tanah.
Unsur hara dalam hidroponik terdiri dari dua unsure hara, yaitu unsure makro dan mikro. Unsur makro meliputi :  nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), kalsium (Ca), Magnesium (Mg), dan belerang (S). Unsur makro meliputi : Besi (Fe), Mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), boron (B), dan molybdenum (Mo). Tanaman yang ditanam secara hidroponik adalah kebanyakan tanaman sayuran.

5. Penanaman secara aeroponik
      Aeroponik adalah penanaman dengan pemberdayaan udara. Sistem ini menggunakan teknik menyemprotkan air ke udara sehingga membentuk kabut yang dapat mengenai akar tanaman sehingga akar tanaman menyerap unsure hara dalam kabut tersebut.

6.  Prodoksi Enzim
                                                           
No
Jenis Enzim
Sumber Enzim
Pemanfaatan
1
Amilase
Aspergillus oryzae (jamur) dan Bacillus subtilis (bakteri)
Industri makanan dan industri tenun
2
Protease kapang
Aspergillus oryzae
Pelunak adonan roti
3
Protease bakteri
Bacillus subtilis
Pelunak daging
4
Penisilinasilase
Esherichia coli
Pembuatan pinisilin semisintetis
5
Renin
Mucor sp
Prodoksi susu

7.   Prodoksi Antibodi
Teknik yang digunakan untuk menghasilkan anti bodi adalah tehnik antibody monoclonal atau teknik hibridona. Karena teknik ini menyilangkan antara sel limfosit kelenjar linfe dengan sel myeloma (sel kangker).
Limfosit mampu menghasilkan zat antibody yang memberikan kekebalan pada tubuh.
Myeloma mampu berbiak denganm cepat. Sel hibridoma dibiarkan dalam kultur sel dan diambil zat antibosdinya.
Zat tersebut sangat berguna untuk kepentingan diagnostic dan pengobatan.

8. Prodoksi Vaksin
Pembuat vaksin pertama kali adalah Edwerd Jenner (1796). Cara pembuatan vaksin adalah melemahkan  agen penyakit dalam suatu media, memurnikannya kemudian membuatnya tidak aktif, selanjutnya vaksin dim,asukkan dalam tubuh untuk merangsang tubuh menghasilkan zat anti atau zat kekebalan.
Beberapa vaksin yang masih dikembangkan antara lain :
  • Hepatitis A dan B untuk penyakit hepatitis (hati)
  • Herpes simpleks, untuk penyakit kelamin
  • AIDS (Acquired Immune Dificiency Syndrome),    untuk kekebalan terhadap infeksi HIV (Human Immune Deficiency Virus).
  • Rabies, untuk kekebalan terhadap infeksi virus rabies
  • Cholera, untuk kekebalan terhadap serangan Vibrio cholerae

9. Menciptakan organisme Transgenik
Organisme transgenik adalah organisme yang mendapat sisipan gen tertentu dari organisme lain. tujuannya untuk mendapatkan  organisme dengan tambahan sifat baru. Pembuatannya dilakukan dengan pencangkokan gen ( teknik DNA rekombinan).
Tujuan transgenik adalah :
a. prodoksi bahan biofarmasetika (untuk diagnostic dan pengobatan)
b. menciptakan bibit unggul(tumbuhan maupun hewan)
c. terapi gen untuk mengatasi penyakit keturunan
Beberapa organisme transgenik yang telah dihasilkan adalah :
a.   Bakteri Transgenik
Umumnya digunakan untuk    pengobatan atau  farmasi, seperti :
1.   bakteri E. coli transgenetik yang disisipi gen insulin dari manusia ; fungsi untuk  membantu penderita kencing manis (diabetes)
2.   Bakteri E. coli yang disisipi gen pinisilin, sehingga bakteri tersebut dapat menghasilkan pinisilin
b. Tanaman Transgenik
No
Tanaman Transgenik
Sifat yang dimiliki
1
Tomat
Proses pematangan buah yang lambat sehingga daya simpannya lebih lama
2
Tomat, Kentang, Jagung
Tahan terhadap insektisida
3
Kentang
Tahan terhadap serangan serangga dan virus
4
Kedelai, kapas, jagung, gula bit
Tahan terhadap herbisida
5
Papaya, squash
Tahan terhadap serangan virus
6
Kapas, jagung, padi
Tahan terhadap herbisida dan serangan hama serangga
7
Padi
Kadar beta karotennya tinggi (provitamin A)
8
Kedelai
Kadar asam lemak oleatnya tinggi

c. Rekayasa genetika
1. Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru yang sifatnya sesuai dengan inti yang diterimanya.


2. Fusi sel
Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun yang berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma.
Manfaat fusi sel adalah untuk penmetaan kromosom, membuat anti bodi monoclonal, dan membentuk spesies baru.
3.  Teknologi plasmid
      Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat didalam sel bakteri atau ragi diluar kromosomnya.
Sifat plasmid antara lain :
a. molukel 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.

10. Prodoksi Protein Tunggal (PST)
      Protein tunggal dihasilkan dari jamur terapi, khususnya dari jenis Saccharomyces sp. Jamur tersebut ditumbuhkan  dalam media cair dengan suplai O2 yang cukup secara teratur dan secara periodik diberi tambahan nutrien.Prodok yang dipanen berupa biomasa sel Saccharomyces sp yang merupakan sumber protein.  Protein sel tunggal juga didapatkan dari Spirulina sp dan Chlorella sp.

a. Hewan Transgenik
Hewan transgenetik yang telah berhasil diciptakan, antara lain tikus, domba, kambing, dan bebertapa jenis ternak lainnya. Domba atau kambing yang telah disisipi oleh  protein antitripsin manusia mampu menghasikan protein antitripsin yang dapat dipanen melalui air susunya. Jenis protein ini sangat dibutuhkan untuk  mengobati penderita amfisema, yaitu suatu penyakit keturunan.

b. Dampak Penerapan Bioteknologi Modern
Manfaat penerapan bioteknologi modern antara lain :
1.  Dihasilkannya sumber pangan alternative untuk memenuhi kebutuhan gizi, seperti prodoksi Chlorella sp. Dan Spirulina sp
2. Prodoksi obat-obatan dengan rekayasa genetika diharapkan dapat menjadi terobosan baru di bidang farmasi dan kedokteran
3.   Pelestarian hewan dan tumbuhan langka dan terancam punah melalui teknik kultur jaringan dan cloning.
4.   Meningkatkan nilai ekonomi tanaman prodoksi
5. Mengatasi kekuirangan pangan dengan meningkatkan kualitas dan jumlah prodoksi.

Dampak negetif  Bioteknologi modern, antara lain :
1.   dapat mengubah keseimbangan ekosistem
2.   dapat menimbulkan serius bagi kesehatan
3. prodok bioteknologi masih merupakan perdebatan, yang menyangkut tentang  kesehatan dan moral karena melanggar hukum alam yang berlaku.
4.  merugikan pertanian tradisi


0 komentar :

Poskan Komentar