SKL 10 : MENJELASKAN PRINSIP-PRINSIP DAN APLIKASI BIOTEKNOLOGI

A. MENJELASKAN PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi mengandung pengertian-pengertian sebagai berikut.
1. Suatu penerapan asas-asa ilmu pengetahuan alam dan rekayasa atau teknologi pada pengolahan suatu bahan yang melibatkan aktivitas bagian jasad hidup untuk menghasilkan barang dan jasa.
2. Pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dengan menggunakan
makhluk hidup untuk menghasilkan produk atau jasa guna kepentingan manusia.
3. Ilmu pengetahuan tentang berbagai proses produksi yang berdasarkan pada kerja mikroorganisme serta komponen aktifnya dan pada proses produksi yang melibatkan penggunaan sel dan jaringan dan suatu organisme yang Lebih tinggi.
Komponen-komponen dalam bioteknologi meliputi:
1. bahan yang diproses sebagai bahan masukan (input);
2. organisme yang menyelenggarakan proses;
3. prinsip ilmu yang melandasi proses;
4. produk atau jasa sebagai keluaran (output).
Bioteknologi dapat dibedakan menjadi bioteknologi tradisional dan bioteknologi modern.
Bioteknologi tradisional menggunakan mikroorganisme bakteri dan jamur untuk memproduksi alkohol, asam asetat, dan bahan makanan, seperti kecap, tempe, dan tapai. 
Bioteknologi modern memanfaatka mikroorganisme dengan menggunakan prinsip-prinsip ilmiah untuk memperoleh produk danjasa. Bioteknologi modern dapat diproduksi secara massal dan dapat dilakukan rekayasa genetika sesuai duduk sifat-sifat yang diinginkan manusia.
Tahap pengembangan bioteknologi meliputi empat Iangkah sebagai berikut.
1. Bioteknologi produksi makanan dan tanaman.
Contoh: pemanfaatan mikroorganisme (ragi) untuk pembuatan roti, anggur, bin, keju, tapai, tempe, oncom, dan yoghurt.
2. Bioteknologi produksi asam-asam organik, zat pelarut, dan biomassa di bawah kondisi nonsteril.
3. Proses-proses bioteknologi di bawah kondisi steril.
4. Aplikasi keilmuwan dalam bioteknologi.

B. MENJELASKAN CONTOH APLIKASI BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL/MODERN

     BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL/ TRADISIONAL

• bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap.
• Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan.
• Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim

Pengolahan Bahan Makanan

Pengolahan produk susu

Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

Yoghurt

• Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus.

Keju

• Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus.
• Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.

Mentega

• Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonosto ceremoris..

Produk makanan nonsusu

Kecap

• Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu.
• Jamur Aspergillus wentii bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum.

Tempe

Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus

1. Rhyzopus oligosporus
2.  Rhyzopus stolonifer
3. Rhyzopus arrhizus
4.  Rhyzopus oryza

Tape

• Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi dari spora Aspergillus oryzae

 BIOTEKNOLOGI MODERN

Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.

1. REKAYASA GENETIKA

• Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan.
• Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.
• Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup.
• Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

Transplantasi inti

• Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya.
• Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak.
• Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid.
• Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid.
• Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.
• Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya.
• Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain.
• Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak.
• Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

Fusi sel/Hibridoma

• Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma.
• Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).
• Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru.
• Di dalam fusi sel diperlukan adanya:

1. sel sumber gen (sumber sifat ideal)
2. sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)
3. fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

Teknologi plasmid

• Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya.
• Sifat-sifat plasmid, antara lain:

1. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu
2. dapat beraplikasi diri
3. dapat berpindah ke sel bakteri lain
4. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

• Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

Rekombinasi DNA

Proses menyambungkan DNA disebut rekombinasi DNA. Karena tujuan rekombinasi DNA adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA maka disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi. Sedangkan Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitro

Alasan dapat dilakukan rekombinasi DNA karena Struktur DNA semua spesies sama sehingga DNA dapat disambung-sambungkan. Ditemukan enzim pemotong dan penyambung sehingga memudahkan gen untuk dapat terekspresi di sel apa pun.

Faktor-Faktor DNA Rekombinan:

1. Enzim (pemotong dan penyambung)
2. Vektor
3. Agen (sel target)

Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonuklease. Fungsi enzim ini adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat disambung-sambungkan kembali degan enzim penyambung, Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase. Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotida

Sifat enzim ligase, Ligase DNA tidak dapat menyambungkan DNA untai tunggal, jadi hanya bisa digunakan pada DNA rangkap karena mengkatalisis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA

Vektor, DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor. Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmid

Agen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E. Coli. Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi. Alasan pemilihan bakteri untuk rekombinasi DNA karena daya reproduksi bakteri tinggi dan cepat sehingga diperoleh jumlah keturunan yang banyak dalam waktu singkat, Merupakan mikroba yang mengandung banyak plasmid, dan tidak mengandung gen yang membahayakan.

Proses Rekombinasi DNA :

• Para penderita diabetes melitus (kencing manis) membutuhkan asupan insulin.
• Gen insulin manusia dari pulau Langerhans diambil kemudian disambungkan ke dalam plasmid bakteri yang sudah dipotong oleh enzim restriksi endonuklease membentuk kimera (DNA rekombinan).
• Kimera dimasukkan ke dalam agen (E. coli) dan disambungkan dengan bantuan enzim ligase untuk dikembangbiakkan

 
2. Bioteknologi bidang kedokteran

• Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon.

Pembuatan antibodi monoklonal

• Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal.
• Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

1. untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil
2. mengikat racun dan menonaktifkannya
3. mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

Pembuatan vaksin

• Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme.
• Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Pembuatan antibiotika

• Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya.
• Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.
• Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan Inggris.

Pembuatan hormon

• Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon.
• Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

3. MENJELASKAN DAMPAK APLIKASI BIOTEKNOLOGI BAGI MASYARAKAT DAN LINGKUNGAN
Bioteknologi sampai saat ini telah memberikan sumbangan yang cukup besarterhadap kesejahteraan manusia, antara lain:
1. dapat menghasilkan energi;
2. bermanfaat dalam bidang medis, pertanian, dan peternakan;
3. berperan dalam penguraian limbah;
4. bermanfaat dalam pembuatan bahan makanan dan minuman;
5. dapat menghasilkan zat yang bermanfaat.

Akan tetapi, ternyata bioteknologi juga memunculkan dampak negatif.
Dampak negatif bioteknologi, antara lain sebagai berikut.
1. Dengan adanya rekayasa genetika yang dapat menghasilkan makhluk hidup baru, masyarakat beranggapan bahwa mi telah melawan kodrat sehingga masyarakat banyak yang belum dapat menerima.
2. Dengan adanya makhluk hidup hash transgenik muncul kekhawatiran masyarakat terhadap keseimbangan lingkungan, sehingga berpendapat bahwa muncul dampak negatif terhadap lingkungan.
3. Kasus bayi tabung belum ada perangkat hukum yang mengatur. Apalagi seandainya muncul pengkloningan manusia.