KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 Penerapan Bioteknologi
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan mampu:
1. Memberi contoh-contoh penerapan bioteknologi di berbagai bidang.
2. Mengidentfikasi dampak penerapan bioteknologi.
B. Uraian Materi
1. Penerapan bioteknologi
Saat ini bioteknologi sudah dikembangkan di berbagai bidang dengan tujuan untuk menghasilkan produk barnag dan jasa yang memberikan manfaat bagi manusia.
a. Bidang pangan
Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.
1) Protein Sel Tunggal (PST)
PST adalah suatu istilah untuk menyebut protein yang berasal dari organismeuniseluler dan multiseluler yang strukturnya sederhana. PST
dapat dibuat dari bakteri, alga maupun jamur.
Mikroorganisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan sebagai berikut:
1. Mempunyai kemampuan berkembang biak relatif cepat.
2. Mempunyai kandungan protein lebih tinggi dari protein hewan/tumbuhan.
3. Dapat menggunakan substrat limbah sebagai media kultur.
Mikroba yang dapat digunakan untuk membuat PST adalah Saccharomiyces cerevisiae dan Candida utilis. Protein yang dihasilkan kedua mikrob ini mengandung asam nukleat tinggi sehingga tidak cocok bagi manusia. PST yang dihasilkan dari kedua mikrob hanya digunakan sebagai suplemen makanan ternak. Mikroba lainnya yang digunakan adalah Spirulina dan Chlorella.
2) Mikoprotein
Mikoprotein merupakan bahan makanan sumber protein yang berasal dari miselium jamur.
b. Bidang pertanian dan peternakan
Bidang pertanian:
1) Padi transgenik
Contoh : padi rojolele transgenik yang mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin. Cara mendapatkan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin yaitu dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hidup di tempat dingin ke dalam kromosom tanaman padi.
2) Tembakau resisten terhadap virus
Contoh : tanaman tembakau yang tahan terhadap penyakit TMV. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menggabungkan plasmid T dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV dan dimasukkan ke kromosom tembakau. Kromosom tersebut diperbanyak melalui teknik kultur jaringan.
3) Bunga antilayu
Contoh: bunga anyelir transgenik yang mampu bertahan segar selama 3 minggu, sementara itu, anyelir normal hanya mampu bertahan selama 3 hari.
4) Buah tanpa busuk
Contoh : Buah yang tetap segar dalam waktu yang lama. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menghambat kerja dari gen penghasil etilen.
5) Tanaman kapas antiserangga
Tanaman kapas ini diperoleh dengan memasukkan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan.
Tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin yang akan berekasi dengan enzim yang diproduksi lambung serangga, sehingga enzim ttersebut akan berubah menjadi racun. Jika serangga memakan tanaman tersebut maka akan mengalami keracunan hingga mati.
6) Pembuatan pupuk organik
Contoh : pupuk superfosfat yang dibuat melalui teknologi Bio-SP
menggunakan mikoorganisme pelarut fosfat.
c. Bidang peternakan
1) Sapi perah dengan hormon manusia, contoh: sapi Herman
Sapi Herman merupakan contoh teknologi DNA rekombinan. Teknik ini dilakukan dengan menyisipkan gen laktiferin dari manusia yang akan memproduksi HLF (Hunan laktiferin)kepada sapi perah. Dengan penyisipan akan dihasilkan sapi yang mengandung laktiferin.
2) Bovin Somatotrop
Teknologi ini dilakukan dengan menyisipkan gen somatotropn sapi pada plasmid Escherichia coli untuk menghasilkan BST, BST yang ditambahkan pada makanan ternak sehingga dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.
d. Bidang Kedokteran
1) Antibiotik
Pembuatan antibiotik termasuk penerapan bioteknologi konvensional.
Antibiotik adalah senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme untuk menghambat pertumbuhan mikoorganisme lain.
Mikroorganisme yang dimanfaatkan menghasilkan antibiotik antara lain :
a. Jamur Cephalosporium sp, penghasil antibiotik sefalosporin untuk membunuh bakteriyang kebal terhadap penicillin.
b. Bakteri Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomisin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotik penisilin dan sefalosporin.
c. Jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum menghasilkan
antibiotic penisilin untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus.
1) Insulin
Merupakan hormon yang diproduksi kelenjar pancreas dan berfungsi mengatur kadar gula dalam darah.
Berikut ini gambar dari langkahlangkah pembuatan insulin.
2) Vaksin transgenik
Vaksin adalah siapan antigen yang dimasukkan ke tubuh untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan tubuh. Pembuatan vaksin dilakukan melalui teknik DNA rekombinan dengan mengisolasi gen yang mengode senyawa penyebab penyakit (antigen) dari mikro yang bersangkutan.
Berikut ini gambar skema pembuatan vaksin transgenik.
3) Antibodi Monoklonal
Pembuatan antibody monokonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus –menerus seperti sel kanker
yang dinamakan antibodi monoklonal.
Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.
4) Interferon
Interferon adalah protein yang dibentuk secara alami oleh sel-sel system
imun, misalnya sel darah putih dan fibroblast. Secara komersial interferon diproduksi dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan.
Interferon dikatakan juga sebagai senyawa protein yang mampu memacu pertahanan tubuh manusia untuk melawan kuman penyakit, seperti virus, bakteri, kanker, dan senyawa asing lainnya.
e. Bidang Lingkungan
Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya.
Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.
Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.
2. Dampak Penerapan Bioteknologi bagi Kehidupan
1) Dampak di bidang lingkungan
Dampak Positif:
- Ditemukannya tumbuhan transgenic yang tahan terhadap serangga, sehingga dapat mengurangi penggunaan pestisida.
- Mengatasi pencemaran limbah dengan menggunakan bakteri Thiobacillusferrooxidans yang dapat memisahkan logam dari bijinya.
Dampak Negatif
- Menimbulkan kerusakan pada ekosistem.
- Tanaman kapas anti serangga dapat membunuh hama dan organisme bukan target seperti kupu-kupu dan lebah yang menghisap nectar tanaman tersebut. Akibatnya banyak jenis serangga yang mati sehingga merusak ekosistem, selain itu juga matinya serangga dalam jumlah besar dapat mengganggu kelangsungan hidup organisme pemakan serangga.
- Hilangnya plasma nutfah.
- Dengan dibudidayakan organisme transgenic dapat membuat organisme local semakin tersingkir sehingga dapat menimbulkan hilangnya plasma nutfah local (alami). Oleh karena itu pembudidayaan tanaman transgenik dapat mengakibatkan punahnya makhluk hidup dalam suatu ekosistem.
2) Dampak di Bidang Sosial Ekonomi.
Dampak positif
- Terjadinya persaingan untuk mencari tanaman atau hewan varietas baru melalui rekayasa genetika yang terjadi dikalangan industry.
Dampak Negatif
- Kesenjangan ekonomi dan sosial pada masyarakat karena produk dari
petani dan peternak tradisional mulai tersisih.
3) Dampak terhadap kesehatan
a. Dampak Positif, Adanya penemuan produk-produk obat maupun hormone hasi rekayasa genetika sehingga produk tersebut lebih murah,
b. Dampak negatif, Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetika dapat mengakibatkan timbulnya alergi, bahkan beberapa produk transgenik dapat mengakibatkan seseorang menjadi resisten terhadap beberapa jenis antibiotic
4) Etika Moral
Penerapan teknologi kloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia dianggap merendahkan martabat manusia. Kloning pada manusia sangat ditentang karena tidak sesuai denga etika moral dan melangar aturan agama.
C. Rangkuman
1. Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.
2. Pembuatan antibody monokonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus –menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal.
Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.
3. Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.
4. Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.
D. Latihan Soal
Soal Uraian
1. Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pangan!
2. Tuliskan keunggulan Mikroorganisme penghasil PST!
3. Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pertanian!
4. Tuliskan dampak Biotehnologi bagi Plasma nutfah!
5. Tuliskan dampak Biotehnologi bagi Lingkungan!
Soal Pilihan Ganda
1. Kloning merupakan teknologi yang digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya. Teknologi ini apabila diterapkan pada berbagai jenis hewan dalam jangka waktu panjang dapat menyebabkan dampak negatif yaitu….
A. akan terjadi isolasi reproduksi antar spesies
B. menghasilkan individu berumur pendek
C. akan terjadi kepunahan secara missal
D. menurunkan jumlah anggota populasi
E. menurunkan keanekaragaman hayati
2. Streptomisin merupakan salah satu jenis antibiotik yang dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus. Antibiotic tersebut dimanfaatkan manusia untuk…
A. menghambat pertumbuhan mikroorganisme pathogen
B. meningkatkan kekebalan tubuh
C. melarutkan darah beku
D. mengurangi rasa sakit
E. menurunkan demam
3. Bunga anyelir transgenik tahan terhadap kelayuan karena….
A. telah disisipi gen yang mengode poduksi etilen
B. telah direkayasa agar tidak menghasilkan sitokinin
C. telah disisipi gen laktoferin sehingga tidak mudah busuk
D. telah disisipi gen yang kurang sensitive terhadap etilen
E. disilangkan dengan anyelir transgenic yang mampu bertahan segar dalam waktu lama
4. Bioteknologi tidak selalu aman bagi lingkungan. Tanaman transgenic
dikhawatirkan menimbulkan ancaman terhadap lingkungan berupa…
A. tanah menjadi tandus akibat pemakaian pupuk kimia
B. timbulnya wabah penyakit baru yang sulit diobati
C. bakteri dan jamur pembusuk meningkat jumlahnya
D. membutuhkan banyak pestisida untuk membunuh hama
E. terjadinya pencemaran gen apabila menyerbuki tanaman sejenis
5. Bakteri Pseudomonas putida mampu mendegradasi tumpahan minyak bumi di laut dengan cara…
A. memutus ikatan karbon
B. memutus ikatan aldehid
C. memfermentasi minyak bumi menjadi polyester
D. mereaksikan asam sulfat dengan minyak bumi
E. mendegradasi minyak bumi menjadi gas metana
