Rabu,
29 Januari 2014 siswa kelas XII IPA 2 berbondong-bondong mendatangi
laboratorium kultur jaringan di Fakultas Pertanian UNS Surakarta. Dengan penuh
semangat dan sedikit penasaran, mereka antusias menyimak penjelasan bu DR. Ir.
Endang Yuniastuti, M.Si., pakar kultur jaringan. Sebelum melakukan teknik
kultur jaringan, mereka mendapatkan teori terlebih dahulu kemudian langsung
praktik membuat “media agar” dan menanam jaringan di ruang khusus. Rombongan
yang didampingi oleh guru biologi, Ustadz Budi Lenggono, S.Pd. dan Ustadzah
Kusumawardani, S.Pd. ini pun segera mengenakan jas putih (baca: jas praktikum)
dan mengikuti rangkaian praktikumnya.
Latar Belakang :
Sebagai tindak lanjut dari kegiatan penerapan
Konvensi Keanekaragaman Hayati, yang diratifikasi oleh Indonesia melalui
Undang-undang No.5 tahun 1994, Indonesia turut serta dalam pembahasan dan
penandatanganan Protokol Keamanan Hayati (Biosafety Protocol) pada tanggal 28 Januari 2000 di Montreal Canada. Cartagena Protocol on Biosafety ini mencantumkan ketentuan
mengenai transfer, penanganan dan pemanfaatan organisme hidup yang yang
termodifikasi, terutama yang memiliki dampak negatif terhadap keanekaragaman
hayati.
PENGESAHAN CARTAGENA PROTOCOL ON BIOSAFETY TO THE
CONVENTION ON BIOLOGICAL DIVERSITY (PROTOKOL CARTAGENA MENGENAI KEAMANAN HAYATI
ATAS KONVENSI TENTANG KEANEKARAGAMAN
HAYATI):
1. Berdasarkan pendapat akhir dari Fraksi-fraksi dalam
Komisi I DPR RI pada tanggal 16 JuLi 2004, Komisi I Dewan Perwakilan Rakyat
Republik Indonesia telah menyetujui Undang-Undang Pengesahan Cartagena Protocol
on Biosafety to the Convention on Biological Diversity (Protokol Cartagena
tentang Keamanan Hayati atas Konvensi tentang Keanekaragaman Hayati).
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).
Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini memiliki sebuah plasmid besar yang disebut plasmid-Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman. Untuk memulai pembentukan tumor, A. tumefaciens harus menempel terlebih dahulu pada permukaan sel inang dengan memanfaatkan polisakarida asam yang akan digunakan untuk mengkoloniasi/menguasai sel tanaman. Selain tanaman dikotiledon, tanaman monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebutelah digunakan untuk memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman. Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik.
Kultur dapat didefinisikan sebagai
teknik membudidayakan jaringan agar menjadi organisme yang utuh dan
mempunyai sifat yang sama dengan induknya. Kultur jaringan merupakan
salah satu cara perbanyakan tanaman secara vegetatif. Kultur jaringan
merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi bagian
tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian
tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat
pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian
tanaman dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap.
Kultur jaringan adalah serangkaian kegiatan yang dilakukan untuk
membuat bagian tanaman (akar, tunas, jaringan tumbuh tanaman) tumbuh
menjadi tanaman utuh (sempurna) dikondisi in vitro (di dalam gelas).
Standar Kompetensi : 5. Memahami prinsip-prinsip dasar bioteknologi serta implikasinya pada Salingtemas.
Kompetensi Dasar: 5.1 Menjelaskan arti, prinsip dasar, dan jenis-jenis bioteknologi.
I. Pilihan Ganda
1. Perhatikan berbagai disiplin ilmu berikut!
1) Ekologi
2) Evolusi
3) Genetika
4) Mikrobiologi
5) Biologi Molekular
Disiplin ilmu yang mendukung kemajuan clan per¬kembangan bioteknologi modern yaitu ....
a. 1), 2), dan 3)
b. 1), 2), dan 5)
c. 2), 3), dan 4)
d. 2), 4), dan 5)
e. 3), 4), dan 5)
2. Senyawa kimia yang berperan sebagai "gunting biologi" pada proses DNA rekombinan adalah ....
a. ligase d. katalase
b. laktase e. restriksi
c. maltase
3. Enzim ligase pada proses DNA rekombinan berperan ....
a. memotong plasmid
b. memotong DNA yang kehendaki
c. memperbanyak DNA rekombinan
d. menyambungkan gen ke dalam plasmid
e. memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor
4. Bagian sel bakteri yang digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan adalah....
a. plasmid d. kromosom
b. ribosom e. sitoplasma
c. mesosom
5. Prinsip kerja teknik DNA rekombinan adalah ....
a. menumbuhkan mikrobia di dalam suatu me¬dia tumbuh
b. menumbuhkan satu sel tumbuhan menjadi satu tumbuhan utuh
c. mengubah susunan gen dalam kromosom dengan memotong clan menyambung gen
d. memindahkan inti sel tubuh ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya
e. menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama maupun organisme berbeda
II. Isian
6. DNA rekombinan dilakukan dengan me¬mindahkan gen tertentu dari spesies satu ke spesies lain dengan perantaraan ….
7. Senyawa kimia yang berfungsi memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa adalah…
8. Molekul DNA berantai rangkap dan berbentuk cincin disebut ….
9. Sisa-sisa pembakaran sampah dapat dijadikan sebagai media tumbuh PST sebab
sisa-sisa pembakaran sampah merupakan ……
10. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor dilakukan melalui pemanasan dalam larutan ….
KUNCI JAWABAN
1. Jawaban: e
Perkembangan bioteknologi sangat ditentukan oleh perkembangan ilmu-ilmu lain di antaranya Mikrobiologi, Biologi Sel, Biologi Molekular, Biokimia, dan Genetika. Sementara itu, ekologi adalah ilmu yang mempelajari hubungan timbal batik antara makhluk hidup dengan lingkungan. Evolusi adalah ilmu yang mempelajari per¬kembangan makhluk hidup dari yang sederhana sampai kompleks. Jadi, Ekologi dan Evolusi tidak menentukan perkembangan bioteknologi.
2. Jawaban: e
Ligase berperan sebagai lem biologi pada proses DNA rekombinan. Laktase, maltase, dan katalase tidak terlibat dalam proses DNA rekombinan. Laktase berfungsi memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Maltase berfungsi memecah maltosa menjadi glukosa. Katalase berfungsi menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan oksigen.
3. Jawaban: d
Pemotongan plasmid dan DNA yang dikehendaki dilakukan oleh enzim endonuklease restriksi. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor dilakukan melalui pemanasan dalam larutan NaCI atau melalui elektroporasi. DNA rekombinan akan diperbanyak oleh vektor dongan cara membelah diri.
4. Jawaban: a
Plasmid pada bakteri dapat berikatan dengan gen, memperbanyak, dan mengekspresikan gen sehingga dapat digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan. Kromosom, sitoplasma, ribosom, dan mesosom tidak dapat digunakan sebagai vektor karena tidak mampu berikatan dengan gen, memperbanyak, dan mengekspresi¬kan gen.
5. Jawaban: c
Menumbuhkan mikrobia di dalam suatu media tumbuh merupakan prinsip dari fermentasi. Menumbuhkan satu sel tumbuhan menjadi satu tumbuhan utuh merupakan prinsip dari kultur jaringan. Memindahkan inti sei tubuh ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya merupakan prinsip dari kloning. Menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama maupun organisme berbeda merupakan prinsip dari fusi protoplasma.
6. mikro¬organisme
7. laktase
8. plasmid
9. zat organik
10. NaCI
Kompetensi Dasar: 5.2 Menjelaskan dan menganalisis peran bioteknologi serta implikasi hasil-hasil bioteknologi pada Salingtemas.
I. Pilihan Ganda
1. Perhatikan beberapa produk berikut!
1) Yoghurt
2) Mentega
3) Mikoprotein
4) Nata de coco
5) Bovin somatotropin
Produk-produk bioteknologi modern meliputi ....
a. 1) dan 2) d. 3) dan 4)
b. 1) dan 5) e. 3) dan 5)
c. 2) dan 4)
2. Contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang pangan yaitu ....
a. vaksin
b. antibiotik
c. mikoprotein
d. bovin somatotropin
e. antibodi monoklonal
3. Produk bioteknologi yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya kehamilan yaitu ....
a. antibiotik
b. mikoprotein
c. protein sel tunggal
d. bovin somatotropin
e. antibodi monoklonal
4. Mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan protein sel tunggal yaitu ....
a. Saccharomyces cerevisiae
b. Agrobacterium tumefaciens
c. Thiobacillus ferrooxidans
d. Bacillus thuringiensis
e. Beauveria bassiana
5. Agrobacterium tumefaciens dapat dijadikan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan karena....
a. mempunyai plasmid Ti yang dapat bergabung dengan DNA tumbuhan
b. mempunyai plasmid Ti yang dapat memotong kromosom tumbuhan
c. mempunyai kromosom yang dapat ber¬gabung dengan plasmid Ti
d. dapat menginfeksi kromosom tumbuhan sehingga terbentuk tumor
e. dapat menghasilkan enzim ligase untuk memotong kromosom tumbuhan
II. Isian
6. Produksi PST dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah karena ....
7. Tanaman tembakau yang tahan terhadap serangan virus TMV dapat diperoleh dengan memanfaatkan bioteknologi melalui proses ....
8. Sapi Herman merupakan sapi transgenik yang telah disisipi gen manusia sehingga mampu rnenghasilkan susu yang mengandung ....
9. Implikasi bioteknologi dalam membantu me¬mecahkan masalah lingkungan dapat dilihat dari peran Thiobacillus ferrooxidans dalam ....
10. Pembudidayaan tanaman kapas transgenik yang mampu memproduksi delta endotoksin sebagai insektisida alami dapat menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan berupa...
KUNCI JAWABAN
1. Jawaban : e
Yoghurt, mentega, dan nata de coco merupakan produk-produk bioteknologi konvensional. Hal ini karena makhluk hidup yang digunakan untuk membuat produk-produk tersebut belum mengalami rekayasa genetika.
2. Jawaban : c
Vaksin, antibiotik, dan antibodi monoklonal merupakan contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang kedokteran. Bovin somatotropin merupakan contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang peternakan.
3. Jawaban: e
Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gona¬dotropin dalam urino wanita hamil. Dengan demikian, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi adanya kehamilan. Antibiotik di¬gunakan untuk menghambat pertumbuhan mikro¬organisme penyebab penyakit. Protein sel tunggal dan mikoprotein digunakan sebagai makanan cumber protein. Bovin somatotropin digunakan untuk meningkatkan produksi daging dan susu temak.
4. Jawaban: a
Agrobacterium tumefaciens digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan. Thiobacillus ferrooxidans digunakan untuk memurnikan logam dari bijihnya. Bacillus thuringiensis dan Beauveria bassiana digunakan untuk mengendalikan hama serangga pada tanaman budidaya.
5. Jawaban: a
Agrobacterium tumefaciens dapat dijadikan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan karena mempunyai plasmid Ti (Tumor inducing) yang dapat bergabung dengan DNA tumbuhan.
6. Substrat yang digunakan dapat berupa limbah
7. DNA rekombinan
8. Laktoferin
9. memurnikan logam dari bijihnya
10. hilangnya plasma nutfah
Kompetensi Dasar: 5.1 Menjelaskan arti, prinsip dasar, dan jenis-jenis bioteknologi.
I. Pilihan Ganda
1. Perhatikan berbagai disiplin ilmu berikut!
1) Ekologi
2) Evolusi
3) Genetika
4) Mikrobiologi
5) Biologi Molekular
Disiplin ilmu yang mendukung kemajuan clan per¬kembangan bioteknologi modern yaitu ....
a. 1), 2), dan 3)
b. 1), 2), dan 5)
c. 2), 3), dan 4)
d. 2), 4), dan 5)
e. 3), 4), dan 5)
2. Senyawa kimia yang berperan sebagai "gunting biologi" pada proses DNA rekombinan adalah ....
a. ligase d. katalase
b. laktase e. restriksi
c. maltase
3. Enzim ligase pada proses DNA rekombinan berperan ....
a. memotong plasmid
b. memotong DNA yang kehendaki
c. memperbanyak DNA rekombinan
d. menyambungkan gen ke dalam plasmid
e. memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor
4. Bagian sel bakteri yang digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan adalah....
a. plasmid d. kromosom
b. ribosom e. sitoplasma
c. mesosom
5. Prinsip kerja teknik DNA rekombinan adalah ....
a. menumbuhkan mikrobia di dalam suatu me¬dia tumbuh
b. menumbuhkan satu sel tumbuhan menjadi satu tumbuhan utuh
c. mengubah susunan gen dalam kromosom dengan memotong clan menyambung gen
d. memindahkan inti sel tubuh ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya
e. menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama maupun organisme berbeda
II. Isian
6. DNA rekombinan dilakukan dengan me¬mindahkan gen tertentu dari spesies satu ke spesies lain dengan perantaraan ….
7. Senyawa kimia yang berfungsi memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa adalah…
8. Molekul DNA berantai rangkap dan berbentuk cincin disebut ….
9. Sisa-sisa pembakaran sampah dapat dijadikan sebagai media tumbuh PST sebab
sisa-sisa pembakaran sampah merupakan ……
10. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor dilakukan melalui pemanasan dalam larutan ….
KUNCI JAWABAN
1. Jawaban: e
Perkembangan bioteknologi sangat ditentukan oleh perkembangan ilmu-ilmu lain di antaranya Mikrobiologi, Biologi Sel, Biologi Molekular, Biokimia, dan Genetika. Sementara itu, ekologi adalah ilmu yang mempelajari hubungan timbal batik antara makhluk hidup dengan lingkungan. Evolusi adalah ilmu yang mempelajari per¬kembangan makhluk hidup dari yang sederhana sampai kompleks. Jadi, Ekologi dan Evolusi tidak menentukan perkembangan bioteknologi.
2. Jawaban: e
Ligase berperan sebagai lem biologi pada proses DNA rekombinan. Laktase, maltase, dan katalase tidak terlibat dalam proses DNA rekombinan. Laktase berfungsi memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Maltase berfungsi memecah maltosa menjadi glukosa. Katalase berfungsi menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan oksigen.
3. Jawaban: d
Pemotongan plasmid dan DNA yang dikehendaki dilakukan oleh enzim endonuklease restriksi. Memasukkan DNA rekombinan ke dalam vektor dilakukan melalui pemanasan dalam larutan NaCI atau melalui elektroporasi. DNA rekombinan akan diperbanyak oleh vektor dongan cara membelah diri.
4. Jawaban: a
Plasmid pada bakteri dapat berikatan dengan gen, memperbanyak, dan mengekspresikan gen sehingga dapat digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan. Kromosom, sitoplasma, ribosom, dan mesosom tidak dapat digunakan sebagai vektor karena tidak mampu berikatan dengan gen, memperbanyak, dan mengekspresi¬kan gen.
5. Jawaban: c
Menumbuhkan mikrobia di dalam suatu media tumbuh merupakan prinsip dari fermentasi. Menumbuhkan satu sel tumbuhan menjadi satu tumbuhan utuh merupakan prinsip dari kultur jaringan. Memindahkan inti sei tubuh ke dalam sel telur yang telah dihilangkan inti selnya merupakan prinsip dari kloning. Menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama maupun organisme berbeda merupakan prinsip dari fusi protoplasma.
6. mikro¬organisme
7. laktase
8. plasmid
9. zat organik
10. NaCI
Kompetensi Dasar: 5.2 Menjelaskan dan menganalisis peran bioteknologi serta implikasi hasil-hasil bioteknologi pada Salingtemas.
I. Pilihan Ganda
1. Perhatikan beberapa produk berikut!
1) Yoghurt
2) Mentega
3) Mikoprotein
4) Nata de coco
5) Bovin somatotropin
Produk-produk bioteknologi modern meliputi ....
a. 1) dan 2) d. 3) dan 4)
b. 1) dan 5) e. 3) dan 5)
c. 2) dan 4)
2. Contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang pangan yaitu ....
a. vaksin
b. antibiotik
c. mikoprotein
d. bovin somatotropin
e. antibodi monoklonal
3. Produk bioteknologi yang dapat digunakan untuk mendeteksi adanya kehamilan yaitu ....
a. antibiotik
b. mikoprotein
c. protein sel tunggal
d. bovin somatotropin
e. antibodi monoklonal
4. Mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan protein sel tunggal yaitu ....
a. Saccharomyces cerevisiae
b. Agrobacterium tumefaciens
c. Thiobacillus ferrooxidans
d. Bacillus thuringiensis
e. Beauveria bassiana
5. Agrobacterium tumefaciens dapat dijadikan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan karena....
a. mempunyai plasmid Ti yang dapat bergabung dengan DNA tumbuhan
b. mempunyai plasmid Ti yang dapat memotong kromosom tumbuhan
c. mempunyai kromosom yang dapat ber¬gabung dengan plasmid Ti
d. dapat menginfeksi kromosom tumbuhan sehingga terbentuk tumor
e. dapat menghasilkan enzim ligase untuk memotong kromosom tumbuhan
II. Isian
6. Produksi PST dapat mengurangi pencemaran lingkungan akibat limbah karena ....
7. Tanaman tembakau yang tahan terhadap serangan virus TMV dapat diperoleh dengan memanfaatkan bioteknologi melalui proses ....
8. Sapi Herman merupakan sapi transgenik yang telah disisipi gen manusia sehingga mampu rnenghasilkan susu yang mengandung ....
9. Implikasi bioteknologi dalam membantu me¬mecahkan masalah lingkungan dapat dilihat dari peran Thiobacillus ferrooxidans dalam ....
10. Pembudidayaan tanaman kapas transgenik yang mampu memproduksi delta endotoksin sebagai insektisida alami dapat menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan berupa...
KUNCI JAWABAN
1. Jawaban : e
Yoghurt, mentega, dan nata de coco merupakan produk-produk bioteknologi konvensional. Hal ini karena makhluk hidup yang digunakan untuk membuat produk-produk tersebut belum mengalami rekayasa genetika.
2. Jawaban : c
Vaksin, antibiotik, dan antibodi monoklonal merupakan contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang kedokteran. Bovin somatotropin merupakan contoh hasil penerapan bioteknologi di bidang peternakan.
3. Jawaban: e
Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gona¬dotropin dalam urino wanita hamil. Dengan demikian, antibodi monoklonal dapat digunakan untuk mendeteksi adanya kehamilan. Antibiotik di¬gunakan untuk menghambat pertumbuhan mikro¬organisme penyebab penyakit. Protein sel tunggal dan mikoprotein digunakan sebagai makanan cumber protein. Bovin somatotropin digunakan untuk meningkatkan produksi daging dan susu temak.
4. Jawaban: a
Agrobacterium tumefaciens digunakan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan. Thiobacillus ferrooxidans digunakan untuk memurnikan logam dari bijihnya. Bacillus thuringiensis dan Beauveria bassiana digunakan untuk mengendalikan hama serangga pada tanaman budidaya.
5. Jawaban: a
Agrobacterium tumefaciens dapat dijadikan sebagai vektor pada proses DNA rekombinan karena mempunyai plasmid Ti (Tumor inducing) yang dapat bergabung dengan DNA tumbuhan.
6. Substrat yang digunakan dapat berupa limbah
7. DNA rekombinan
8. Laktoferin
9. memurnikan logam dari bijihnya
10. hilangnya plasma nutfah
Bioteknologi sudah ada sejak 10.000 tahun yang lalu. Mikroorganisme sudah digunakan orang dalam pembuatan bir, cuka, yoghurt, dan keju. Pada zaman romawi, anggur sudah dikenal orang. Pembuatan bahan kimia pertama dengan menggunakan mikroorganisme dilakukan pada abad ke-14, yaitu pada pembuatan etanol. Industri fermentasi modern dikenal sejak perang dunia I, yaitu produksi dalam skala besar berbagai bahan kimia, seperti gliserol dengan menggunakanm ragi, aseton-butanol dengan menggunakan bakteri Clostridium acetobutilicum dan asam sitrat dengan menggunakan jamur Aspergillus niger. Fermentasi semi kontinu mulai dikenal selama perang dunia II. Perang dunia II memicu orang untuk meningkatkan produksi anti bioik penisilin. Produksi penisillin berhasil ditingkatkan dengan memperbaiki galur jamur yang digunakan dan mengembangkan teknologi fermentasi dalam skala besar. Pencarian antibiotik lain dari berbagai mikroorganisme lain juga terus dilakukan. Sesudah tahu 1960-an, kultur sel hewan dalam skala besar mulai digunakan dalam pembuatan vaksin dan pembuatan obat seperti ionterferon.
Berbeda dengan kultur mikroorganisme, kultur sel tidak dapat tumbuh sebagai suspensi tetapi memerlukan suatu permukaan tempat melekatnya sel hewan. Pada tahun 1970-an berhasil dibuat hibridoma, yaitu hasil fusi sel tumor denagn sel limfosit penghasil antibodi. Masing-masing sel hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal, yaitu antibodi terhadap bagian spesifik dari suatu protein. Antibodi monoklonal banyak digunakan dalam diagnostik, terapi terhadap suatu penyakit dan proses pemurnian protein. Kultur sel tumbuhan dapat diregenerasi menjadi tanaman baru. Dari suatu kultur sel tumbuhan dapat dihasilkan ratusan tanaman baru. Sel yang bebas dari virus dapat diisolasi dan dikulturkan sehingga dapat dihasilkan tanaman yang bebas virus dan ini dapat meningkatkan produksi.
Pada tahun 1980-an, bioteknologi berkembang secara pesat akibat munculnya teknologi DNA rekombinan yang memberi kemampuan bagi manusia untuk memotong dan menyambung kembali molekul DNA secara in-vitro. Dengan demikian gen yang berasal dari suatu spesies dapat dipindahkan ke spesies lain. Dengan teknologi DNA rekombinan, bakteri Escherichia coli dapat digunakan untuk memproduksi hormon manusia dalam skala besar. Hewan dan tumbuhan dapat dimodifikasi dengan menambahkan gen yang berasal dari spesies lain sehingga diperoleh hewan atau tumbuhan transgenik. Aplikasi komersial pertama dari teknologi DNA rekombinan adalah produksi protein skala besar oleh bakteri, seperti protein yang berupa hormon dan enzim. Kemudian produksi molekul kecil dapat dilakukan dengan mengklon gen-gen yang terlibat dalam biosintesis molekul tersebut dalam satu fragmen DNA. Penggunaan DNA dengan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) yang dikembangkan sejak akhir tahun 1980-an, memungkinkan orang untuk mengisolasi fragmen DNA tertentu dari satu sel kemudian dilipatgandakan misalnya sel yang terdapat ujung rambut, bercak darah kering atau fosil yang berumur ribuan tahun. Teknik ini dapat dimanfaatkan untuk mendiagnosis penyakit dan mencari bukti kejahatan pada ilmu forensik.
Tabel Perkembangan Sejarah Bioteknologi Molekuler
Berbeda dengan kultur mikroorganisme, kultur sel tidak dapat tumbuh sebagai suspensi tetapi memerlukan suatu permukaan tempat melekatnya sel hewan. Pada tahun 1970-an berhasil dibuat hibridoma, yaitu hasil fusi sel tumor denagn sel limfosit penghasil antibodi. Masing-masing sel hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal, yaitu antibodi terhadap bagian spesifik dari suatu protein. Antibodi monoklonal banyak digunakan dalam diagnostik, terapi terhadap suatu penyakit dan proses pemurnian protein. Kultur sel tumbuhan dapat diregenerasi menjadi tanaman baru. Dari suatu kultur sel tumbuhan dapat dihasilkan ratusan tanaman baru. Sel yang bebas dari virus dapat diisolasi dan dikulturkan sehingga dapat dihasilkan tanaman yang bebas virus dan ini dapat meningkatkan produksi.
Pada tahun 1980-an, bioteknologi berkembang secara pesat akibat munculnya teknologi DNA rekombinan yang memberi kemampuan bagi manusia untuk memotong dan menyambung kembali molekul DNA secara in-vitro. Dengan demikian gen yang berasal dari suatu spesies dapat dipindahkan ke spesies lain. Dengan teknologi DNA rekombinan, bakteri Escherichia coli dapat digunakan untuk memproduksi hormon manusia dalam skala besar. Hewan dan tumbuhan dapat dimodifikasi dengan menambahkan gen yang berasal dari spesies lain sehingga diperoleh hewan atau tumbuhan transgenik. Aplikasi komersial pertama dari teknologi DNA rekombinan adalah produksi protein skala besar oleh bakteri, seperti protein yang berupa hormon dan enzim. Kemudian produksi molekul kecil dapat dilakukan dengan mengklon gen-gen yang terlibat dalam biosintesis molekul tersebut dalam satu fragmen DNA. Penggunaan DNA dengan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) yang dikembangkan sejak akhir tahun 1980-an, memungkinkan orang untuk mengisolasi fragmen DNA tertentu dari satu sel kemudian dilipatgandakan misalnya sel yang terdapat ujung rambut, bercak darah kering atau fosil yang berumur ribuan tahun. Teknik ini dapat dimanfaatkan untuk mendiagnosis penyakit dan mencari bukti kejahatan pada ilmu forensik.
Tabel Perkembangan Sejarah Bioteknologi Molekuler
Tahun
|
Peristiwa
|
1917
1943
1944
1953
1961
1961-1966
1970
1972
1973
1975
1976
1978
1980
1981
1981
1982
1983
1988
1988
1990
|
Karl ereky memperkenalkan istilah bioteknologi
Penisilin diproduksi dalam skala industri
Avery, Mac Leod, Mc Carty mendemoonstrasikan bahwa DNA adalah bahan genetik
Watson dan Crik menentukan struktur DNA
Jurnal Biotechnology and bioengineering ditetapkan
Seluruh sandi genetik terungkap
Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi
Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesis secara kimiawi seluruh gen DNA
Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan
Kohler dan Milstein menjabarkan produksi antibodi monoklonal
Perkembangan teknik-teknik untuk menentukan sekuen DNA
Genentech menghasilkan insulin manusia dalam E.coli
US Spreme Court: mikroorganisme hasil manipulasi dapat dipatenkan
Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizers dijual secara komersial
Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarkan antibodi disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat
Untuk peratma kalinya vaksin hewan hasil teknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannya di Eropa
Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuk transformasi tanaman
US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasa sehingga rentan terhadap kanker
Metode polymerase Chain Reaction dipublikasikan
USA: telah disetuji percoban terapi gen sel somatik pada manusia
|
Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia.
Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.
Ciri utama bioteknologi:
1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian
Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia
Perkembangan bioteknologi :
1. Era bioteknologi generasi pertama --> bioteknologi sederhana.
Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.
Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.
2. Era bioteknologi generasi kedua.
Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.
Contoh:
a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat
b. pengolahan air limbah
c. pembuatan kompos
3. Era bioteknologi generasi ketiga.
Proses dalam kondisi steril.
Contoh:produksi antibiotik dan hormon
4. Era bioteknologi generasi baru --> bioteknologi baru.
Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal
1. MAKANAN BAHAN SUSU
Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.
1. Keju
Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.
2. Yoghurt
Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris : pemberi rasa dan aroma
........... 2. Streptococcus thermophilus : menambah keasaman
3. Mentega
Mikroba: Leuconostoc cremoris
2. MAKANAN NON SUSU
a. Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi
b. Kecap, oleh Aspergillus oryzae
c. Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum
Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi
d. Cuka, oleh Acetobacter aseti
e. Asam Sitrat
mikroba : Aspergillus niger
bahan : tetes gula dan sirup
Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.
f. Vitamin
- B1 oleh Assbya gossipii
- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas
g. Enzim
a. Amilase : digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.
Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.
Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.
mikroba: Aspergillus niger
............Aspergillus oryzae
............Bacillus subtilis
b. Protease
- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir
- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein
mikroba: Aspergillus oryzae
............Bacillus subtilis
c. Lipase
Antara lain dalam produksi susu dan keju : untak meningkatkan cita rasa.
mikroba: Aspergillus niger
........... Rhizopus spp
d. Asam Amino
- asam glutamat : bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)
- Lisin : asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar
..oleh ternak.
Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum
PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)
adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme
Contoh: 1. Mikoprotein dari Fusarium
.............. Substrat: tepung gandum dan ketan
............2. Spirulina dan Chlorella
Kelebihan SCP:
1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan
2. Pertumbuhan cepat
Rekayasa Genetika
1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.
2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.
3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)
Antibodi Monoklonal
adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel --> sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel --> Limpa dan sel mieloma) yang dikultur.
Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan.
Terapi Gen
adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal
Antibiotik
Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.
- Penicillium chrysogenum memperbaiki penisilin yang sudah ada.
.......................................Dilakukan dengan mutasi secara .......................................iradiasi ultra violet dan sinar X.
- Cephalospurium penisilin N.
- Cephalosporium sefalospurin C.
- Streptomyces streptomisin, untuk pengobatan TBC
Interferon
Adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.
Vaksin
Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria.
Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.
Pemurnian logam
Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).
...................................................................aktivitas
Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi
.................................................aktivitas
CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+
Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof
1. Pencemaran oleh minyak.
Strain-strain Pseudomonas --> mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik membentuk bakteri super yang
meogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.
2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob.
Bioinsektisida
Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.
1. Bacillus thuringiensis --> menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.
-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama serangga.
- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.
2. Baculovirus sp.
Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.
Kultur Jaringan
Sifat TOTIPOTENSIAL tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.
Penemu: F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.
Manfaat Kultur jaringan
1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat
2. Sifat identik dengan induk
3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.
Ciri utama bioteknologi:
1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian
Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia
Perkembangan bioteknologi :
1. Era bioteknologi generasi pertama --> bioteknologi sederhana.
Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.
Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.
2. Era bioteknologi generasi kedua.
Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.
Contoh:
a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat
b. pengolahan air limbah
c. pembuatan kompos
3. Era bioteknologi generasi ketiga.
Proses dalam kondisi steril.
Contoh:produksi antibiotik dan hormon
4. Era bioteknologi generasi baru --> bioteknologi baru.
Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal
1. MAKANAN BAHAN SUSU
Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.
1. Keju
Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.
2. Yoghurt
Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris : pemberi rasa dan aroma
........... 2. Streptococcus thermophilus : menambah keasaman
3. Mentega
Mikroba: Leuconostoc cremoris
2. MAKANAN NON SUSU
a. Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi
b. Kecap, oleh Aspergillus oryzae
c. Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum
Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi
d. Cuka, oleh Acetobacter aseti
e. Asam Sitrat
mikroba : Aspergillus niger
bahan : tetes gula dan sirup
Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.
f. Vitamin
- B1 oleh Assbya gossipii
- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas
g. Enzim
a. Amilase : digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.
Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.
Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.
mikroba: Aspergillus niger
............Aspergillus oryzae
............Bacillus subtilis
b. Protease
- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir
- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein
mikroba: Aspergillus oryzae
............Bacillus subtilis
c. Lipase
Antara lain dalam produksi susu dan keju : untak meningkatkan cita rasa.
mikroba: Aspergillus niger
........... Rhizopus spp
d. Asam Amino
- asam glutamat : bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)
- Lisin : asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar
..oleh ternak.
Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum
PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)
adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme
Contoh: 1. Mikoprotein dari Fusarium
.............. Substrat: tepung gandum dan ketan
............2. Spirulina dan Chlorella
Kelebihan SCP:
1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan
2. Pertumbuhan cepat
Rekayasa Genetika
1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.
2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.
3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)
Antibodi Monoklonal
adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel --> sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel --> Limpa dan sel mieloma) yang dikultur.
Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan.
Terapi Gen
adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal
Antibiotik
Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.
- Penicillium chrysogenum memperbaiki penisilin yang sudah ada.
.......................................Dilakukan dengan mutasi secara .......................................iradiasi ultra violet dan sinar X.
- Cephalospurium penisilin N.
- Cephalosporium sefalospurin C.
- Streptomyces streptomisin, untuk pengobatan TBC
Interferon
Adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.
Vaksin
Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria.
Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.
Pemurnian logam
Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).
...................................................................aktivitas
Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi
.................................................aktivitas
CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+
Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof
1. Pencemaran oleh minyak.
Strain-strain Pseudomonas --> mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik membentuk bakteri super yang
meogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.
2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob.
Bioinsektisida
Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.
1. Bacillus thuringiensis --> menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.
-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama serangga.
- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.
2. Baculovirus sp.
Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.
Kultur Jaringan
Sifat TOTIPOTENSIAL tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.
Penemu: F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.
Manfaat Kultur jaringan
1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat
2. Sifat identik dengan induk
3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
Dalam rangka mempraktikkan ilmu bioteknologi yang telah diajarkan di kelas XII semester genap sekaligus sebagai ujian praktik (ujian sekolah); peserta didik kelas XII IPA SMAIT Nur Hidayah melakukan praktikum pembuatan Nata de coco. Praktikum ini dilakukan sebanyak 3 kali periode. Namun demikian, mereka begitu menikmati aplikasi bioteknologi konvensional ini dengan melakukannya secara langsung menggunakan tangan mereka sendiri.
Kloning (klonasi) adalah teknik membuat keturunan dengan kode genetik yang sama dengan induknya pada makhluk hidup tertentu baik berupa tumbuhan, hewan, maupun manusia.
Kloning manusia adalah teknik membuat keturunan dengan kode genetik yang sama dengan induknya yang berupa manusia. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengambil sel tubuh (sel somatik) dari tubuh manusia, kemudian diambil inti selnya (nukleusnya), dan selanjutnya ditanamkan pada sel telur (ovum) wanita –yang telah dihilangkan inti selnya– dengan suatu metode yang mirip dengan proses pembuahan atau inseminasi buatan. Dengan metode semacam itu, kloning manusia dilaksanakan dengan cara mengambil inti sel dari tubuh seseorang, lalu dimasukkan ke dalam sel telur yang diambil dari seorang perempuan.
Kloning manusia adalah teknik membuat keturunan dengan kode genetik yang sama dengan induknya yang berupa manusia. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengambil sel tubuh (sel somatik) dari tubuh manusia, kemudian diambil inti selnya (nukleusnya), dan selanjutnya ditanamkan pada sel telur (ovum) wanita –yang telah dihilangkan inti selnya– dengan suatu metode yang mirip dengan proses pembuahan atau inseminasi buatan. Dengan metode semacam itu, kloning manusia dilaksanakan dengan cara mengambil inti sel dari tubuh seseorang, lalu dimasukkan ke dalam sel telur yang diambil dari seorang perempuan.
Langganan:
Postingan (Atom)
