PSB3 - MODUL BIOTEKNOLOGI TERBARUU

DAFTAR ISI 1 Pengertian Bioteknologi ........................................................................................................ 6 1.1 Pengertian menurut beberapa ahli .................................................................................... 7 1.2 Prinsip dasar bioteknologi................................................................................................ 7 2 Perkembangan Bioteknologi................................................................................................. 8 2.1 Bioteknologi pada era generasi pertama .......................................................................... 8 2.2 Bioteknologi pada era generasi kedua.............................................................................. 9 2.3 Bioteknologi pada era generasi ketiga ............................................................................. 9 2.4 Bioteknologi pada era generasi baru .............................................................................. 10 3 Jenis-jenis bioteknologi ....................................................................................................... 10 3.1 Bioteknologi Konvesional.............................................................................................. 10 3.1.1 Hidroponik............................................................................................................. 11 3.1.2 Fermentasi ............................................................................................................. 12 3.2 Bioteknologi Modern ..................................................................................................... 13 3.2.1 Rekayasa Genetik.................................................................................................. 14 3.2.2 Peranan bioteknologi modern dengan penggunaan alat canggih.................... 16 4 Peran Bioteknologi pada Sains, Lingkungan, Teknologi, dan Masyarakat (Salingtemas) ............................................................................................................................... 19 4.1 Bidang Bahan Makanan ................................................................................................. 19 4.2 Bidang Kesehatan........................................................................................................... 19 4.3 Bidang Pertanian ............................................................................................................ 20 4.4 Bidang Lingkungan ........................................................................................................ 21 4.5 Bidang Industri............................................................................................................... 21 5 Implikasi Bioteknologi........................................................................................................ 23 Modul Biokimia | 2

5.1 Pengembangan Bioteknologi ......................................................................................... 23 5.2 Bioteknologi dan Hak atas Kekayaan Intelektual (HAKI)............................................. 23 5.3 Bioteknologi dan Keamanan Hayati (Biosafety) ........................................................... 24 Modul Biokimia | 3

PETA KONSEP Modul Biokimia | 4

PENDAHULUAN Kompetensi Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta menguasai kompetensi sebagai berikut : 1. Memahami pengertian dan prinsip-prinsip bioteknologi. 2. Memahami perkembangan bioteknologi. 3. Memahami peranan mikroorganisme dalam bioteknologi. 4. Memahami implikasi Bioteknologi Indikator Pencapaian Kompetensi Setelah melaksanakan pembelajaran, guru dapat menunjukkan beberapa indikator tentang Bioteknologi berikut ini. 1. Menjelaskan pengertian bioteknologi. 2. Menjelaskan prinsip-prinsip dasar bioteknologi. 3. Menjelaskan fase perkembangan bioteknologi. 4. Menjelaskan peranan mikroorganisme dan bioteknologi konvensional Petunjuk Penggunaan Agar modul dapat digunakan secara maksimal maka kalian diharapkan melakukan langkah- langkah sebagai berikut : 1. Pelajari dan pahami peta materi yang disajikan dalam setiap modul 2. Pelajari dan pahami tujuan yang tercantum dalamsetiap kegiatan pembelajaran 3. Pelajari uaraian materi secara sistematis dan mendalam dalam setiap kegiatan pembelajaran. 4. Lakukan uji kompetensi di setiap akhir kegiatan pembelajaran untuk menguasai tingkat penguasaan materi. 5. Diskusikan dengan guru atau teman jika mengalami kesulitan dalam pemahaman materi. Lanjutkan pada modul berikutnya jika sudah mencapai ketuntasan yang diharapkan. Modul Biokimia | 5

KEGIATAN PEMBELAJARAN A. Tujuan pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan pembelajaran ini, siswa dapat: 1. Menjelaskan pengertian bioteknologi 2. Menjelaskan peran bioteknologi pada sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat (salingtemas) 3. Menjelaskan tentang implikasi bioteknologi B. Uraian Materi Apakah Kalian Tau? Melihat beberapa gambar diatas apakah kalian tau bahwa sebagian besar pada kehidupan kita berasal dari penerapan bioteknologi? Tapi apakah kalian tau apa itu Bioteknologi dan pada bidang apa saja Bioteknologi diterapkan? Yuk simak dengan baik pada Bab ini. 1 Pengertian Bioteknologi Bioteknologi berasal dari kata Bio (hidup) dan Teknos (teknologi) yang berarti ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi. Secara klasik atau konvensional, bioteknologi berarti sebagai teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sementara itu, dalam perkembangan lebih lanjut bioteknologi dapat diratikan sebagai pemanfaatan prinsip- prinsip dan kerekayasaan terhadap organisme, sistem, atau proses biologi untuk Modul Biokimia | 6

meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. 1.1 Pengertian menurut beberapa ahli Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Berikut pengertian bioteknologi menurut beberapa ahli : • Menurut Bull et al (1982), pengertian bioteknologi adalah penerapan asas-asas sains atau ilmu pengetahuan alam dan rekayasa pengolahan suatu bahan dengan melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa. • Menurut Smith, pengertian bioteknologi adalah sebuah upaya pemanfaatan organisme untuk usaha industri dan manufaktur. • Menurut Tri Wibowo, pengertian bioteknologi adalah suatu penerapan teknik- teknik biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa. • Menurut Primrose, pengertian bioteknologi adalah eksploitasi komersial organisme hidup dalam mengolah suatu bahan dan jasa memanfaatkan organisme hidup dan komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia. 1.2 Prinsip dasar bioteknologi Prinsip dasar dari bioteknologi adalah memanipulasi atau merekayasa bahan hayati dengan unsur teknologi untuk menghasilkan suatu produk atau jasa yang dapat dipergunakan bagi kebutuhan manusia. Prinsip dasar bioteknologi adalah adanya agen biologis (mikroba, enzim, sel), pendayagunaan teknologi untuk memanipulasi DNA, produk dan jasa yang diperoleh serta penggunaan berbagai disiplin ilmu yang berkaitan dengan produk. Para ilmuwan memberikan batasan terkait bioteknologi yaitu berkaitan dengan katalis biologi (enzim) untuk fungsi atau proses tertentu, penciptaan dengan memanfaatkan katalis, dan pemisaan atau pemurnian produk esensial atas produk yang dihasilkan. Pemahaman prinsip dan batasan bioteknologi akan Modul Biokimia | 7

memberikan dasar konsep yang tepat dalam memahami bioteknologi untuk kepentingan manusia. Pada awalnya bioteknologi dianalogikan dengan industri yang menggunakan agen-agen mikrobiologi untuk memproduksi barang dan jasa. Dalam perkemnangannya, tanaman dan hewan juga dapat dieksplorasi secara komersial. Dengan demikian ruang lingkup bioteknologi menjadi sangat luas, mencakup seluruh teknik untuk menghasilkan barang atau jasa dengan memanfaatkan sistem biologi maupun sel hidup. 2 Perkembangan Bioteknologi Dalam perkembangannya, bioteknologi banyak didukung ilmu-ilmu yang berbasis molekuler seperti biologi molekuler, genetika molekuler, sel, jaringan danbiokimia. Dukungan yang tak kalah pentingnya yaitu dari sarana computer yang canggih, karena perkembagan bidang kajian bioteknologi adalah fenomena hayati pada tingkat molekuler yang memerlukan efisiensi serta akurasi perhitungan-perhitungan yang rumit. 2.1 Bioteknologi pada era generasi pertama Bioteknologi pada era generasi pertama yaitu bioteknologi sederhana pada produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan melalui penggunaan mikroba secara tradisional. Pada tahun 6000 SM orang-orang Babilonia telah berhasil membuat bir dengan fermentasi jasad renik. Peristiwa ini merupakan proses bioteknologi yang tertua. Tiga ribu tahun kemudian, orang-orang Sumeria mampu mengembangkan pembuatan bir hingga memiliki berbagai cita rasa (20 macam). Hingga saat sekarang, bioteknologi dapat memberdayakan jenis-jenis minuman serta tanaman dalam varietas yang beragam. Contoh-contoh produk era ini antara lain pembuatan tempe, tape, dan cuka. Gambar 1. 1 Tempe Modul Biokimia | 8

Gambar 1. 2 Tape Gambar 1. 3 Cuka 2.2 Bioteknologi pada era generasi kedua Bioteknologi pada era generasi kedua yaitu proses bioteknologi yang berlangsung dalam keadaan tidak steril. Peristiwa ini merupakan bentuk fermentasi di tempat yang terbuka, sehingga dapat memungkinkan terkontaminasi oleh mikroorganisme lainnya. Fermentasi adalah suatu proses perombakan dari senyawa yang lebih kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan mikroorganisme. Beberapa jenis produk yang dihasilkan oleh bioteknologi ini, antara lain etanol, asam asetat, asam sitrat, asam laktat, dan gliserin. Sekarang proses pembuatan kompos atau pengolahan limbah juga merupakan contoh jenis bioteknologi fermentasi ini. 2.3 Bioteknologi pada era generasi ketiga Bioteknologi pada era generasi ketiga, yaitu proses bioteknologi yang berlangsung dalam kondisi steril. Bioteknologi jenis ini merupakan proses-proses biologis atau fermentasi di tempat yang tertutup sehingga menjaga jangan sampai ada mikroorganisme luar yang mengontaminasi. Beberapa contoh produk hasil bioteknologi ini, antara lain jenis obat-obat antibiotika (pinisilin, tetrasiklyn, streptomisiyn, kloromfenikol, dan vitamin B12, giberin, kortison atau steroid lainnya, asam amino terutama asam glutamat, dan berbagai enzim. Modul Biokimia | 9

2.4 Bioteknologi pada era generasi baru Bioteknologi pada era generasi baru, yaitu proses bioteknologi yang diterapkan pada hasil keilmuan baru (bioteknologi baru). Berbagai hasil keilmuan baru tentang penerapan bioteknologi sebagai berikut. 1) Penelitian tentang enzim, yang mempelajari tentang aktivitas sel-sel dan enzim yang diatur aktivitasnya. Salah satu contohnya adalah produksi insulin, interferon, dan antibodi monoklonal. 2) Keilmuan tentang rekayasa genetika. Rekayasa genetik merupakan usaha untuk mengubah atau memanipulasi bahan/materi genetik suatu organisme secara invitro melalui penambahan, penggantian, pengurangan, atau modifikasi gen sehingga diperoleh ciri-ciri dengan kemampuan baru. Penambahan gen dilakukan dengan teknologi rekombinan DNA atau yang sering disebut kloning gen. BioMisalnya, membuat DNA rekombinan yang memiliki program untuk membuat insulin. Insulin adalah protein yang bertugas mengontrol metabolisme gula darah dalam tubuh manusia, dan sebagainya. Teknologi ini memberikan kesempatan tak terbatas bagi terbentuknya kombinasi baru dari gen, yang tentunya tidak akan terjadi secara alami pada kondisi normal. Rekayasa genetik dimulai sejak Mendell menemukan faktor yang diturunkan, kemudian sebuah penelitian terhadap transfer DNA bakteri dari suatu sel ke sel yang lainnya melalui lingkaran DNA kecil yang disebut plasmid. Plasmid berfungsi sebagai kendaraan pemindah atau vektor. 3 Jenis-jenis bioteknologi Berdasarkan yang sudah kita ketahui mengenai perkembangan dari bioteknologi, maka kita dapat mengelompokkan menjadi 2 jenis yaitu: 3.1 Bioteknologi Konvesional Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan organisme secara langsung untuk menghasilkan produk barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi ini masih sangat sederhana atau tradisional, karena teknik dan peralatan yang digunakan masih sederhana. Pada bioteknologi konvensional menggunakan mikroorganisme, proses biokimia, dan proses genetik alami. Manipulasi yang biasa dilakukan hanya pada media tumbuh (substrat) dan kondisi lingkungan belum sampai Modul Biokimia | 10

pada tahap rekayasa genetik, kalaupun ada rekayasa genetik masih merupakan rekayasa genetik yang sederhana dan perubahan genetik yang dihasilkan tidak tepat sasaran. Bioteknologi kovensional pada bidang makanan paling umum dijumpai ialah proses dengan bantuan mikroorganisme seperti fermentasi yang hasilnya seperti yoghurt, keju, tempe, roti, kecap,cuka, dan sebagainya. Kelebihan dan kekurangan bioteknologi konvensional adalah sebagai berikut; 1) Kelebihan : a. Biaya produksi murah. b. Teknologi menggunakan peralatan sederhana. c. Pengaruh jangka panjang sudah dikatahui. 2) Kelemahan : a. Perbaikan genetik tidak terarah. b. Memerlukan waktu relatif lama . c. Belum ada pengkajian prinsip-prinsip ilmiah. d. Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya. e. Tidak dapat mengatasi mengatasi ketidaksesuaian genetic. f. Reproduksi dalam skala kecil. g. Proses relatif belum steril. h. Kualitas hasil belum terjamin 3.1.1 Hidroponik Hidroponik merupakan teknik budidaya tanaman terutama jenis sayuran dan buah tanpa menggunakan media tanam berupa tanah. Media tanam yang sering digunakan berupa Rockwool. Rockwool memiliki banyak keunggulan yaitu dapat menampung air lebih banyak jika dibandingkan dengan tanah, dapat meminimalisir penggunaan insektisida dan penggunaan pupuk, serta lebih tahan kontaminasi. Gambar 1. 4 Hidroponik Modul Biokimia | 11

Pada awalnya rockwool hanya mengandung sedikit mikroba, namun ketika sudah mulai diaplikasikan sebagai media tanam, maka dapat tumbuh dengan cepat kolonisasi mikroba pada permukaannya rockwool. Mikroba tersebut dapat berupa bakteri maupun jamur (Carlile dan Wilson 1991). Sistem hidroponik memiliki jumlah unsur hara yang lebih tinggi, karena pada system ini tersedia lingkungan yang sangat ideal bagi pertumbuhan mikroba. Mikroba berperan penting karena dapat mengfikasi nitrogen pada tanaman hidroponik. Kondisi suhu air dan tingkat pH dapat kontrol sesuai dengan kebutuhan untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup mikroorganisme. Bakteri yang terdapat pada system hidroponik secara umum termasuk dalam jenis bakteri yang bermanfaat untuk melindungi tanaman, karena mampu menekan pertumbuhan bakteri pathogen, serta mampu membantu proses pertumbuhan tanaman. 3.1.2 Fermentasi Perkembangan bioteknologi tidak dapat dipisahkan dari perkembangan mikroorganisme. Salah satu contohnya, yaitu pada proses fermentasi yang dibantu keberadaan mikroorganisme. Mikroorganisme yang paling banyak berperan dalam proses fermentasi maupun pembusukan bahan makanan adalah bakteri dan jamur, yang terdiri atas kapang, khamir, dan virus. Penerapan bioteknologi Gambar 1. 5 Fermentasi dalam kehidupan, biasanya menggunakan mikroorganisme. Mikroorganisme memiliki peranan yang sangat penting dalam pengembangan bioteknologi di berbagai bidang kehidupan. Modul Biokimia | 12

Fermentasi merupakan proses pengawetan makanan alami, di mana mikroorganisme seperti ragi dan bakteri mengubah karbohidrat, seperti pati dan gula menjadi alkohol atau asam. Alkohol atau asam berfungsi sebagai pengawet alami dan bisanya akan memberikan rasa yang kuat dan kekenyalan pada makanan yang difermentasi. 3.2 Bioteknologi Modern Bioteknologi modern mempunyai peranan penting dalam bidang kedokteran sehingga semakin menonjol setelah adanya penelitian dan penerapan ilmiah. Bioteknologi modern dibidang kedokteran hampir sama dengan di bioteknologi konvensional tetapi hasilnya jauh lebih banyak dan lebih terjamin menggunakan bioteknologi modern karena dibantu oleh alat-alat canggih lainnya misalnya pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika, dan hormon. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi diantaranya adalah mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Saat ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun pada tumbuhan dan hewan. Terdapat 4 prinsip dasar bioteknologi, yaitu: Penggunaan agen biologi, menggunakan metode tertentu, dihasilkannya suatu produk turunan, dan melibatkan banyak disiplin ilmu. Bioteknologi modern sangat erat dengan rekayasa gentika, karena manipulasi yang dilakukan bukan hanya pada kondisi lingkungan dan media tumbuh melainkan juga dilakukan pada susunan gen dalam kromosom makhluk hidup. Namun tidak semua penerapan bioteknologi modern menggunakan teknik rekayasa genetika, misalnya seperti kultur jaringan dan kloning. Kultur jaringan dan kloning dikatakan sebagai bioteknologi modern karena alat yang digunakan dalam prosesnya merupakan peralatan yang canggih. Rekayasa genetik bertujuan untuk menghasilkan organisme transgenik yakni organisme yang susunan gen dalam kromosomnya telah dirubah sehingga mempunyai sifat yang menguntungkan sesuai dengan yang dikehendaki. Modul Biokimia | 13

Sehingga dapat dikatakan bahwa hasil dari rekayasa genetic lebih terarah dan dapat diramalkan sebelumnya. Kelebihan dan kekurangan bioteknologi modern adalah sebagai berikut; 1) Kelebihan : a. Hasil dapat diperhitungkan. b. Dapat megatasi kendala ketidaksesuaian genetik. c. Perbaikan genetic dapat dilakukan secara terarah d. Mengahasilkan individu yang memiliki sifat baru (tidak sama) dengan sifat alaminya. 2) Kelemahan : a. Biaya relative mahal b. Menjadikan jenis tanaman mono kultur c. Menyebabkan degradasi gen jenis local d. Memerlukan teknologi canggih e. Pengaruh jangka panjang belum diketahui 3.2.1 Rekayasa Genetik Bioteknologi modern sangat erat dengan rekayasa gentika, karena manipulasi yang dilakukan bukan hanya pada kondisi lingkungan dan media tumbuh melainkan juga dilakukan pada susunan gen dalam kromosom makhluk hidup. Rekayasa genetik bertujuan untuk menghasilkan organisme transgenik yakni organisme yang susunan gen dalam kromosomnya telah dirubah sehingga mempunyai sifat yang menguntungkan sesuai dengan yang dikehendaki. Sehingga dapat dikatakan bahwa hasil dari rekayasa genetic lebih terarah dan dapat diramalkan sebelumnya. Bioteknologi modern dalam produksi pangan dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA baru. Manipulasi materi genetik dilakukan dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Salah satu produk hasil rekayasa genetik adalah dengan membuat organisme transgenic yang berasal dari tanaman maupun hewan. Modul Biokimia | 14

3.2.1.1 Organisme transgenik Pada Biteknologi modern teknik yang digunakan sudah melibatkan teknik rekayasa genetika yaitu dengan menggunakan teknik DNA rekombinan yaitu teknik mengubah susunan DNA suatu organisme dengan menyisipkan gen asing ke organisme tersebut sehingga diperoleh sifat baru yang tidak dimiliki sebelumnya. Teknik ini digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. 3.2.1.1.1 Tanaman Transgenik Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah mengalami perubahan susunan informasi genetik dalam tubuhnya. Tanaman ini merupakan suatu alternatif agar tanaman tahan terhadap hama sehingga hasil panen dapat melimpah. Bahkan, tanaman juga dapat direkayasa agar mampu membunuh hama yang menyerang tumbuhan tersebut. Beberapa tanaman transgenik telah diaplikasikan untuk menghasilkan tiga macam sifat unggul, yaitu tahan hama, tahan herbisida, dan buah yang dihasilkan tidak mudah busuk. Gambar 1. 6 Tanaman transgenik 3.2.1.1.2 Hewan transgenic Selain tumbuhan transgenik, juga ada hewan-hewan transgenik. Pada awalnya hewan transgenik merupakan bahan penelitian para ilmuwan untuk menemukan jenis Modul Biokimia | 15

penyakit yang menyerang hewan tertentu dan cara penanggulangannya. Perkembangan selanjutnya, penerapan teknologi rekayasa genetik pada hewan bertujuan untuk menghasilkan hewan ternak yang memproduksi susu dan daging yang berkualitas, ikan yang cepat besar dan mengandung vitamin tertentu, dan sebagainya. Gambar 1. 7 Hewan Transgenik 3.2.2 Peranan bioteknologi modern dengan penggunaan alat canggih Selain teknik rekayasa genetika yang digunakan dalam bioteknologi modern, ada juga teknik-teknik lain yang dapat menghasilkan produk unggul, yaitu : 3.2.2.1 Kultur Jaringan Kultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman secara vegetatif buatan yang didasarkan pada sifat totipotensi tumbuhan. Prinsip kultur jaringan adalah menumbuhkan jaringan maupun sel tumbuhan dalam suatu media buatan secara aseptik. Secara teori dikatakan bahwa setiap sel tumbuhan mempunyai kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru apabila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. Sifat individu baru yang dihasilkan sama persis dengan sifat induknya. Modul Biokimia | 16

Bagian tumbuhan yang ditumbuhkan dalam media kultur disebut eksplan, dan media yang biasa digunakan adalah media agar-agar yang diberi tambahan unsur hara dan vitamin serta hormone pertumbuhan. Aspek bioteknologi yang penting pada tanaman adalah kultur jaringan tumbuhan. Kultur jaringan tumbuhan merupakan dengan Kultur salah satu teknik kloning tumbuhan. Suatu klon tumbuhan Jaringan dan merupakan populasi tumbuhan yang diproduksi secara aseksual dari satu nenek moyang. Rekayasa Genetika Kultur jaringan tumbuhan (mikropropagasi) adalah bentuk perbanyakan (propagasi) tumbuhan secara vegetatif dengan memanipulasi jaringan somatik (jaringan tubuh) tumbuhan di dalam kultur aseptik (bebas kuman) dengan lingkungan terkontrol Gambar 1. 8 Kultur Jaringan 3.2.2.2 Kloning Kloning atau tranpalantasi atau pencangkokan nukleus digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik dengan induknya. Proses kloning dilakukan dengan cara memasukkan inti sel donor ke sel telur yang telah dihilangkan Gambar 1. 9 Kloning inti selnya. Selanjutnya, sel telur tersebut diberi kejutan listrik atau zat kimia Modul Biokimia | 17

untuk memacu pembelahan sel. Ketika klon embrio telah mencapai tahap yang sesuai, embrio dimasukkan ke rahim hewan betina lainnya yang sejenis. Hewan tersebut selanjutnya akan mengandung embrio yang ditanam dan melahirkan anak hasil kloning. Berikut ini contoh gambar proses kloning pada hewan. 3.2.2.3 Teknik bayi tabung Teknik bayi tabung bertujuan untuk membantu pasangan suami istri yang sulit memperoleh keturunan. Hal ini dikarenakan berbagai faktor yang mungkin dialami oleh pasangan suami dan istri tersebut sehingga mengakibatkan pembuahan tidak dapat terjadi, misalnya, tersumbatnya saluran telur. Pembuahan pada bayi tabung terjadi di luar tubuh induk Gambar 1. 10 Teknik Bayi Tabung betina (fertilisasi in vitro). Sel telur yang telah dibuahi akan membentuk embrio. Selanjutnya embrio ditanam (diimplantasi) pada rahim seorang wanita yang diambil sel telurnya. Embrio tersebut tumbuh menjadi anak yang siap dilahirkan. Berikut gambar contoh proses teknik bayi tabung. Kamu Harus Tau! Coba kamu bayangin deh kalau siang-siang terik, keringetan, rasanya hausss banget trus jadi pengen minum yang dingin-dingin deh, kalau ngga minum es kelapa atau ngga es campur. Kalau es campur, kayanya bakal lebih enak kalau dikasih banyak nata de coco. Duh, jadi ngiler! By the way tahukah kamu kalau nata de coco itu merupakan hasil bioteknologi dari mikroorganisme, yaitu bakteri? Ihhh kok ngeri sih?! Jadi nata de coco berasal dari bakteri Acetobacter Xylinum secara utuh. Meskipun nata de coco menggunakan mikroorganisme bakteri dalam pembuatannya, jangan takut ini bakal merusak kesehatanmu ya. Karena, penggunaan bakteri ini sudah diuji dan diolah sedemikian rupa, sehingga aman untuk kesehatan. Modul Biokimia | 18

4 Peran Bioteknologi pada Sains, Lingkungan, Teknologi, dan Masyarakat (Salingtemas) Sudah disinggung sedikit mengenai beberapa peran biteknologi pada kehidupan, namun akan diklasifikasikan kembali berdasarkan bidang dalam kehidupan. Peran bioteknologi dalam bidang sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat (salingtemas) hakikatnya adalah peran rekayasa mikroorganisme dalam bidang bahan makanan, kesehatan, pertanian, lingkungan, dan industri 4.1 Bidang Bahan Makanan Dalam perkembangan tentang bahan makanan saat sekarang ini banyak dipengaruhi oleh bantuan mikroorganisme yang menguntungkan. Berdasarkan hasil percobaan, berikut ini ditampilkan tabel pemanfaatan mikroorganisme baik fermentasi substrat padat, hasil, dan mikrobanya. Tabel 1. 1 Mikroorganisme pada bidang makanan 4.2 Bidang Kesehatan Dalam bidang kesehatan, mikroorganisme banyak menghasilkan berbagai jenis antibiotika dan vaksin. Baik mikroorganisme yang termasuk kelompok bakteri, fungi, atau jamur. Berbagai kemajuan bioteknologi dalam bidang kesehatan telah mampu membantu kehidupan manusia. seperti contoh berikut ini. Modul Biokimia | 19

• Di Jerman telah mampu memengaruhi proses pertumbuhan suatu mikroorganisme yang dapat menghasilkan senyawa kimia cobaltaminea, yaitu sejenis vitamin B1 yang berperan dalam pembentukan darah. • Di Jepang, kegiatan bioteknologi mampu menghasilkan enzim pencernaan yang diperlukan oleh penderita kencing manis (diabetes melitus). • Penemuan vaksin cacar dari serum darah oleh Edward Jenner. • Penemuan antibiotika pertama oleh Louis Pasteur dari jamur Penicillium sp. Antibiotika adalah bahan-bahan bersumber hayati yang pada kadar rendah mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Antibiotika tersebut sangat manjur untuk mengobati penyakit, khususnya penyakit yang diakibatkan perkembangan mikroorganisme. Gambar 1. 11 Antibiotik 4.3 Bidang Pertanian Dalam bidang pertanian, peranan mikroorganisme sangat penting. Hal ini mengingat telah terjadi hubungan antara tumbuhan dan hewan. Beberapa jenis bakteri yang tergolong parasit misalnya Bdellovibrio bacteriovorus, Rickettsia, Chlamydia merupakan obligat parasit. Mikroorganisme yang sering menyerang tanaman, antara lain Ervinia, Corynebacterium, Pseudomonas, Ustilago, dan Puccinia. Pada beberapa jenis mikroorganisme yang bersifat Gambar 1. 12 Pestisida patogen atau tidak menguntungkan tersebut, oleh seorang mikrobiolog Veteriner Modul Biokimia | 20

bersama dengan ahli patologi tumbuhan berupaya mencari jenis mikroorganisme lain yang mampu menghasilkan zat yang dapat menghentikan atau membunuh mikroorganisme yang bersifat patogen tersebut. Dari beberapa uji coba, akhirnya ditemukan salah satu bakteri seperti Bacillus thuringensis. Hasil ekskresi dari bakteri ini dikembangkan dan dibuat menjadi pestisida. Selain itu, jenis bakteri Bdellovibrio bacteriovorus, yang bersifat parasit terhadap bakteri lain, juga digunakan sebagai penghasil pestisida. 4.4 Bidang Lingkungan Dampak perkembangan teknologi dan industri pada akhir abad 20-an memberi banyak kerugian, khususnya kerugian dalam lingkungan. Kerusakan lingkungan oleh pengolahan industri yang tidak bertanggung jawab menjadi akar permasalahan dalam kehidupan manusia. Banyak zat zat berbahaya yang dibuang ke alam tanpa bertanggung jawab, seperti etanol, asam asetat, asam organik, butanol, dan aseton. Oleh karena itu, perlu pengolahan air limbah dan pembuatan kompos. Peran mikroorganisme dalam dekomposisi dan detoksifikasi air selokan, akan membantu mengurangi pencemaran pada pembuangan limbah industri kimia. Untuk itu, upaya Aktifitas Siswa Buatlah prosedur dan teknis pengolahan limbah atau sampah sehingga menjadi sesuatu yang bermanfaat. Presentasikan hasil kerjamu di depan kelas. mengembangbiakkan mikroorganisme yang dapat mencerna limbah-limbah atau bahan pencemar lainnya selalu dilakukan. 4.5 Bidang Industri Dalam bidang industri peranan mikroorganisme dapat dijumpai pada teknologi pemisahan logam. Beberapa jenis bakteri ada yang dapat hidup pada logam, misalnya bakteri besi Thiobacillus ferroxidans yang mampu mengoksidasi besi (II) menjadi besi (III), dengan reaksi sebagai berikut. Modul Biokimia | 21

Gambar 1. 13 reaksi iksidasi besi Bakteri tersebut mirip dengan Thiobacillus thiooxidants yang dapat mentoleransi nilai pH hingga 2,5 dengan mendapatkan energi dari senyawa-senyawa belerang dan ion-ion Fe2+. Habitat bakteri ini di perairan yang asam dari bijih logam, terutama sulfida logam, seperti FeS2 Dengan proses oksidasi oleh bakteri dari senyawasenyawa belerang tereduksi atau belerang unsur menjadi asam sulfat dari Fe3+, maupun oleh oksidasi secara kimia logam berat yang tidak larut menjadi sulfat logam, maka bakteri yang berada dalam bijih besi mampu memisah dari bijih besinya. Sebagai contoh: Gambar 1. 14 reaksi oksidasi logam Bakteri juga dapat melakukan penyediaan asam belerang pada pemisahan bijih logam yang dilakukan oleh dua macam bakteri tersebut di atas. Selain bijih besi yang dipisahkan, juga bisa tembaga (Cu), seng (Zn), kobalt (Co), emas (Au), dan uranium. Contoh bakteri lain yang dapat dimanfaatkan dalam bioteknologi sebagai berikut. a. Gallinella ferruginea, mampu mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada air buangan. b. Leptothrix ochracea, mampu mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+, yang hidup di lapisan besi oksidasi pada air buangan. c. Leptothrix discopharus, mampu mengoksidasi Mn2+ menjadi Mn4+ Modul Biokimia | 22

TUGAS Buatlah poster tentang produk makanan yang menggunakan bantuan mikroorganisme. Kumpulkan tugas tersebut kepada guru untuk diberikan tanggapan. 5 Implikasi Bioteknologi 5.1 Pengembangan Bioteknologi Dalam perkembangan bioteknologi, makhluk hidup memiliki potensi untuk digunakan sebagai donor gen ataupun penerima gen dalam rekayasa genetik, tergantung pada produk yang akan dibuat. Salah satu contohnya, di bidang peternakan dikembangkan teknik-teknik yang secara komersial menguntungkan, misalnya teknik embrio transfer pada sapi, domba, kambing, dan babi. Teknik ini dikembangkan secara menyeluruh dari cara seleksi donor, perangsangan superovulasi, koleksi embrio, evaluasi embrio, seleksi resipien, dan teknik mentransfer embrio. In vitro fertilization (IVF) dan oocyte maturation juga dikembangkan dan berhasil dengan baik pada hewan atau manusia. Pada hewan ternak kombinasi antara IVF dan embrio transfer merupakan teknik yang menarik. Kedua teknik ini memungkinkan hewan dapat memberikan keuntungan sebagai donor terus-menerus, menyuplai banyak oocyte untuk meningkatkan mutu, dan pelipatgandaan hewan produksi. Seperti contoh hewan yang berhasil dikembangkan dengan jalan kloning, yaitu domba dolly, ikan karper, kera NETI (Nuclear Embryo Transfer Infant) dan ditto, kucing, sapi, dan sebagainya. Dalam bidang pertanian, lahirnya tanaman transgenik seperti telah diuraikan pada halaman sebelumnya.. 5.2 Bioteknologi dan Hak atas Kekayaan Intelektual (HAKI) Perkembangan bioteknologi yang makin pesat, berdampak pada pengadaan proyek dalam skala besar. Terkait dengan hal tersebut maka ada alasan ekonomi untuk melakukan berbagai upaya pengadaan suatu produk bioteknologi. Untuk itu, kepemilikan adanya HAKI (Hak Atas Kepemilikan Intelektual) mutlak harus Modul Biokimia | 23

dipunyai seorang ilmuwan atau penemu suatu keilmuan, khususnya dalam bidang bioteknologi. Penemuan-penemuan baru yang dimiliki tersebut dilindungi. Secara hukum ada kesepakatan internasional yang mengaturnya yaitu Convention on Biological Diversity dan World Trade Organization. Saat sekarang, gen atau bagian gen, bahkan gen manusia telah dipatenkan. Pada tahun 1997, kurang lebih 1.100 gen telah dipatenkan. Perlindungan paten ini telah menjadi bagian dari kesepakatan internasional. 5.3 Bioteknologi dan Keamanan Hayati (Biosafety) Untuk menjaga dampak negatif dari pengembangan bioteknologi, di tingkat internasional telah diakui dan ditandatangani sebuah konvensi yang mengikat secara hukum, yaitu Konvensi Keanekaragaman Hayati (Convention on Biological Diversity, 1992) yang tidak ikut ditandatangani oleh Amerika Serikat. Indonesia telah meratifikasinya sebagai Undang- Undang No. 5 Tahun 1994. Sebagai tindak lanjut konvensi tersebut, telah disepakati pula Cartagena Protocol on Biosafety (Protokol Cartagena tentang Pengamanan Hayati). Protokol ini menyinggung tentang prosedur transportasi produk bioteknologi antarnegara, yang memperkuat adanya kemungkinan bahaya dampak merugikan terhadap keanekaragaman hayati dan ekosistem, juga terhadap kesehatan manusia. Dalam protokol tersebut juga diakui sebagian kedaulatan, yaitu potensi dampak ekonomi, sosial, budaya, dan pengetahuan tradisional (indigenous knowledge). Dampak negatif terhadap keanekaragaman hayati dikarenakan adanya potensi transfer gen (horizontal and vertical gene flow) ke tanaman sekerabat dekat. Selain itu, pengklonan akan menyebabkan keanekaragaman genetik yang merugikan populasi terhadap kesehatan manusia, ada kemungkinan produk gen asing seperti gen cry dari Bacillus thuringensis maupun Bacillus sphaericus untuk menimbulkan reaksi alergi pada tubuh manusia. Perlu dicermati pula, insersi atau penyisipan gen asing ke gen inang dapat menimbulkan interaksi antara gen asing dan gen-gen inang sehingga menghasilkan perubahan sifat yang tidak diinginkan. Modul Biokimia | 24

C. Rangkuman 1. Bioteknologi merupakan suatu bentuk interaksi antara biologi dengan teknologi yang mencakup semua jenis produksi melalui proses transformasi biologis. 2. Bioteknologi dalam arti konvensional adalah teknologi yang menggunakan bahan hayati atau sejenisnya guna menghasilkan barang atau jasa dalam skala industri sebagai pemenuhan kebutuhan manusia. 3. Bioteknologi dalam arti modern adalah teknologi yang menggunakan bahan hayati yang telah direkayasa secara invitro guna menghasilkan barang atau jasa dalam skala industri sebagai pemenuhan kebutuhan manusia. 4. Perkembangan bioteknologi dikelompokkan menjadi empat bagian, yaitu: a. perkembangan bahan makanan; b. perkembangan di bawah kondisi nonsteril; c. perkembangan di bawah kondisi steril; d. perkembangan pada keilmuan baru. 5. Perkembangan bioteknologi pada keilmuan baru meliputi: penelitian tentang enzim, rekayasa genetika, kultur jaringan, pengindraan molekuler, rancang bangun alat mikroba, bayi tabung, tanaman transgenik, dan hibridoma. 6. Peran bioteknologi dalam bidang sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat (salingtemas) hakikatnya adalah peran rekayasa mikroorganisme dalam bidang bahan makanan, kesehatan, pertanian, lingkungan, dan industri. Modul Biokimia | 25

D. Uji Kompetensi Soal Pilihan Ganda 1. Ilmu yang harus dipelajari dalam menerapkan bioteknologi adalah …. a. biokimia b. mikrobiologi c. geologi d. genetika e. biologi sel 2. Produk teknologi yang menggunakan bahan hayati yang telah direkayasa secara invitro, merupakan kategori jenis produk …. a. modern b. biologi c. bioteknologi d. biokimia e. teknologi terapan 3. Mikroorganisme berikut ini yang bukan penghasil antibiotik adalah …. a. Penicillium notatum b. Penicillium chrysogenum c. Streptomyces griseus d. Penicillium camemberti e. Streptomyces venezuelae 4. Perhatikan pernyataan berikut ini. 1) Bioteknologi memerlukan bantuan mikroorganisme. 2) Produk bioteknologi tidak bermanfaat. 3) Produk antibiotik merupakan salah satu ciri perkembangan bioteknologi pada era generasi ketiga. 4) Proses pembuatan kecap bukan termasuk produk bioteknologi. Pernyataan di atas yang benar adalah …. Modul Biokimia | 26

a. 1 dan 2 b. 1 dan 3 c. 1, 2, dan 4 d. 2, 3, dan 4 e. salah semua 5. Salah satu ciri khas produk dari perkembangan bioteknologi pada era generasi pertama adalah pembuatan …. a. tape b. hormon c. antibiotik d. aseton e. pupuk kompos Soal Uraian 1. Tuliskan pengertian bioteknologi! 2. Tuliskan kelebihan bioteknologi konvensional! 3. Tuliskan kelebihan bioteknologi modern! 4. Jelaskan kelemahan biotehnologi modern! 5. Tuliskan manfaat bioteknologi tradisional! Modul Biokimia | 27

E. Umpan Balik ________________________________________________________________________________________________________ Setelah mempelajari mengenai bioteknologi, tentu kalian sudah memahami dan mampu menjelaskan mengenai hal berikut. 1. Pengertian bioteknologi. 2. Peran bioteknologi pada salingtemas. 3. Implikasi bioteknologi. Apabila kalian belum memahami dan menguasai materi tersebut secara baik, pelajarilah kembali. Carilah referensi sebanyak mungkin dan mintalah bimbingan guru. ______________________________________________________________________________ F. Penilaian Diri Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggungjawab! No. Pertanyaan Jawaban 1. Apakah Anda telah mengetahui pengertian dan prinsip dasar bioteknologi? Ya Tidak 2. Apakah Anda telah mengidentifikasi jenis-jenis bioteknologi? Ya Tidak 3. Apakah Anda telah mengetahui perbedaan bioteknologi konvensional dan modern? Ya Tidak 4. Apakah Anda telah mengidentifikasi penerapan bioteknologi diberbagai bidang? Ya Tidak Bila ada jawaban \"Tidak\", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih \"Tidak\". Bila semua jawaban \"Ya\", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya. Modul Biokimia | 28