BIOTEKNOLOGI

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONALDIREKTORAT JENDERAL MANAJEMEN PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH

DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH PERTAMA

2010

PENERAPANBIOTEKNOLOGI

TIM IPA-BIOLOGI

Tujuan Pembelajaran

Mendeskripsikan penerapan bioteknologi dalam mendukung kelangsungan hidup manusia melalui produksi pangan

Mendefinisikan pengetian bioteknologiMendeskripsikan keuntungan pemanfaatan bioteknologi

dalam produksi pangan Mendata produk-produk bioteknologi konvensional dan

modern di lingkungan sekitarnyaMembuat produk bioteknologi sederhana yang dapat

dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari (membuat tempe, fermentasi sari buah, penanaman secara hidroponik dan aeroponik)

Mengenal Bioteknologi

Bioteknologi berasal dari kata Bio dan Teknologi. Definisi bioteknologi adalah teknik penerapan prinsip-prinsip ilmiah dengan memanfaatkan organisme (seperti bakteri, jamur, virus dan lain-lain) maupun produk dari organisme (misalnya alkohol, bir, anggur, roti, keju, antibiotika, vaksin, enzim) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa guna memenuhi kebutuhan manusia.

Peristiwa Kapan?

Ragi untuk pembuatan anggur Sebelum 6000 SM

Ragi untuk mengembangkan roti Sekitar 4000 SM

Tembaga ditimbang dengan mikroba di Spanyol Sebelum 1970

Mikroba pertaman kali dilihat oleh A. V. Leuwenhoek 1680

Mikroba perusak fermentasi ditemukan Louis Pasteur 1876

Enzim diekstrak dari ragi dapat membuat alkohol ditemukan Eduard Buchner

1897

Bakteri penghasil aseton, butanol, gliserol Sekitar 1910

Struktur rantai ganda ADN terungkap 1953

Penemuan bakteri antibiotik baru (streptomisin, safelosporin, dan lain-lain

1953

Mikroba digunakan menambang uranium di Kanada 1950-an

Ditemukan ADN rekombinan dan percobaan rekayasa genetika pertama berhasil

1973

Bahan mentah industri plastik dari mikroba, interferon untuk kanker Akhir 80-an

Mikroba hasil rekayasa membantu mengekstrak minyak dari tanah. Mikroba secara luas digunakan untuk mengekstrak logam, produksi hidrogen dan bakteri, Antibodi monoklonal digunakan untuk menuntun obat anti kanker, membuat tanaman yang memupuk dan tanaman yang mampu menolak serangan hama sendiri, lewat rekayasa genetika.

1990-an

Peristiwa Penting dalam Perkembangan Bioteknologi

Produk Bioteknologi KonvensionalNo. Nama Makanan dan Minuman Bahan Dasar Mikroorganisme yang Berperan

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.

AlkoholAnggur minumanAntibiotikAsam CukaBirBrem BaliKecapKejuNata de CocoMentegaOncomRotiSakeSaus ikanSoygurtTapeTaucoTempeTerasiYoghurt

GulaGulaLarutan nutrienGula/air niraBiji gandum….KedelaiSusuAir Kelapa…..KedelaiTepung terigu....….SusuSingkong/Beras KetanKedelai, garamKedelaiUdangSusu

SaccharomycesSaccharomyces cereviceaeJamur PenicilliumBakteri AcetobacterSaccharomyces cereviceae....Aspergillus wentiiStreptococcus lactisAcetobacter xylinumStreptococcus citrivorusNeurospora sitophilaYeastAspergillus oryzae....Lactobacillus acidophillusSaccharomyces cereviceaeAspergillus wentiiRhizopus oryzaeBakteri LactobacillusLactobacillus bulgaricus

Produk Bioteknologi Modern Produk Manfaat

Insulin manusia Mengobati kencing manis

Berbagai macam hormon yang diproduksi dan dikemas secara massal

Berbagai enzim untuk produk makanan dan detergen

Pengelolaan polusi dan limbah logam

Antibodi Inferon Mencegah infeksi virus

Hormon pertumbuhan Mengobati kekerdilan

Protein Hepatitis-B Vaksin melawan Hepatitis B

Urokinase Menghilangkan bekuan darah

Gen beta-globulin Mengobati thalasemia

Antibodi monoklonal Diagnosis penyakit menurun (misalnya sich cell anemiae)

ErythtroproteinMengobati anemia, dan merangsang pembentukan sel darah

merah baru.

Pupuk biologis

Pestisida biologis

Organisme transgenik

Teknologi Reproduksi

Kultur Jaringan Inseminasi Buatan Bayi Tabung Kloning (Pengklonan) Radiasi Hidroponik dan Aeroponik Rekayasa Genetika Rekombinasi DNA

Membuat Produk Bioteknologi Sederhana

Antibiotik

Antibiotik penisilin dihasilkan oleh jamur Penicillium. Antibiotik merupakan suatu zat kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme (bakteri, jamur) yang dapat menghambat atau mematikan pertumbuhan bakteri atau mikroorganisme lainnya. Antibiotik penisilin pertama kali ditemukan secara tidak sengaja oleh Alexander Flemming pada tahun 1929.

Jamur Penicillium notatum dan Penicillium crysogenum mengeluarkan zat penisilin yang dapat mematikan bakteri yang hidup disekitarnya. Karena kemampuannya zat penisilin dibuat sebagai antibiotik.

Cuka

Cuka terbuat dari air nira kelapa. Oleh khamir Saccharomyces, gula nira diubah menjadi alkohol. Alkohol ini diubah lagi menjadi asam cuka oleh bakteri asam cuka (Acetobacter)

Keju

Kegiatan : 7.4. Cara membuat Olahan Susu (Keju) Tujuan : Untuk mengetahui cara-cara membuat

Olahan Susu (Keju) Keju terbuat dari air susu. Susu dipanaskan pada suhu

tertentu selama beberapa waktu terutama untuk membunuh bakteri berbahaya. Proses ini disebut pasteurisasi. Selanjutnya susu difermentasikan dengan bakteri asam yaitu Lactoballus bulgaricus. dan Sterptococcus thermophillus untuk mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam susu (asam laktat). Aktivitas bakteri ini menyebabkan keasaman susu menurun dan terpisah menjadi cairan dan dadih. Dadih ini yang akan menjadi keju.

Mentega

Mentega terbuat dari susu. Susu diasamkan dengan aktivitas fermentasi bakteri Sterptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris sehingga akan terbentuk lemak mentega.

Minuman beralkohol

Contoh minuman beralkohol antara lain bir, anggur, arak, drum dan wiski. Bir terbuat dari biji gandum. Biji gandum yang telah ditumbuk selanjutnya difermentasikan dengan khamir (Saccharomyces). Khamir akan mengubah zat gula menjadi karbondioksida dan alkohol.

Nata de coco

Kegiatan : 7.3. Cara membuat Nata de Coco Tujuan : Untuk mengetahui cara membuat Nata de Coco Nata de coco merupakan salah satu makanan olahan kelapa. Pembuatan de

coco merupakan suatu proses fermentasi air kelapa oleh bakteri Acetobacter xylinum. Proses pembuatan de coco terbagi dalam 2 tahap, yaitu pembuatan biakan murni dan pembuatan nata de coco.

Pembuatan Biakan Murnni (Starter) Untuk mendapatkan Acetobacter xylinum dapat digunakan ampas nanas yang

dicampur dengan air dan gula pasir dengan perbandingan 6 : 3 : 1. Cara kerja

Kupas dan cuci bersih buah nanas yang sudah matang. Potong nanas dengan ukuran kecil, kemudian parut. Peras parutan nanas tersebut hingga habis sarinya. Campur ampas nanas dengan air dan gula dengan perbandingan 6 : 3 : 1 sambil diaduk

hingga merata. Simpan campuran tersebut dalam botol yang disumbat dengan kertas. Diamkan selama 2-3

minggu hingga terbentuk lapisan di permukaan campuran tersebut. Lapisan putih merupakan bakteri untuk pembuatan nada de coco.

Pembuatan Nata de coco

Alat dan Bahan Air kelapa 1 liter. Bahan pengawet (natrium benzoat) 100 g/kg nata de coco. Gula pasir 675 gram. Asam cuka, air, dan esens secukupnya. Kertas koran, saringan kelapa, wadah plastik, kertas lakmus (untuk menguji derajat

keasaman/pH). Cara Kerja

Saring kelapa untuk menghilangkan kotoran yang ada. Panaskan air kelapa yang telah disaring itu hingga mendidih agar mikroorganisme yang ada

mati. Siapkan wadah plastik yang sudah disterilkan. Dinginkan air kelapa yang sudah di masak dan

simpan dalam wadah plastik steril sambil diberi asam cuka secukupnya hingga pH larutan berkisar antara 4-5.

Inokulasikan (tanam) larutan dengan starter dan simpan dalam wadah plastik yang ditutup dengan koran. Simpan selama 2 minggu dalam ruangan yang tertutup.

Setelah 2 minggu terbentuk nara de coco berupa lembaran putih. Potong lembaran nata de coco menjadi kubus kecil, dan tiriskan. Kemudian rendam dalam air bersih selama 3 hari; air rendaman harus diganti setiap hari.

Jika perendaman tidak dapat menghilangkan rasa asam, maka nata de coco sebaiknya direbus hingga mendidih selama 10 menit. Perebusan ini dapat dilakukan berulang kali hingga rasa asam pada nara de coco hilang.

Untuk memberi rasa manis dan tahan lama serta aroma yang memikat, nata de coco direndam dalam larutan gula (600 g gula untuk 1,5 liter air) yang ditambah dengan natrium benzoat (100 mg natrium benzoat untuk 1 kg nata de coco) serta esens secukupnya. Masa perendaman + 1 malam agar gula dan pengawet meresap dan bekerja dengan baik. Agar gula larut seluruhnya dalam air, maka larutan gula harus dipanaskan.

Nata de coco siap untuk dimakan. (Sumber: Rony Palungkun, Aneka Produk Olahan Kelapa, Penebar Swadaya, 1993).

Oncom

Bahan dasar oncom adalah ampas tahu, yaitu ampas kedelai yang difermentasi dengan jamur Neurospora sitophila. Disamping sebagai bahan makanan, jamur Neurospora sitophila dapat menghasilkan zat warna merah atau oranye.

Roti

Roti terbuat dari biji/tepung terigu. Tepung terigu difermentasi dengan yeast atau khamir Saccharomyces cerevisiae. Yeast atau Khamir ini memafaatkan gula sebagai makanannya yang akan dioksidasi dan akhirnya menghasilkan karbondioksida. Karbondioksida membentuk gelombang-gelombang yang terperangkap dalam adonan roti sehingga akan mengembang.

Tape

Kegiatan : 7.2. Cara Membuat Tape Tape terbuat dari ketela pohon atau ketan

hitam. Ketela pohon atau ketan hitam difermentasikan dengan ragi. Ragi merupakan mikroorganisme yang dapat menghasilkan enzim untuk mengubah zat tepung menjadi gula. Selanjutnya gula diubah menjadi alkohol. Bila disimpan lama, alkohol akan diubah menjadi asam oleh bakteri asam cuka. Untuk mengetahui cara membuat tape lakukanlah kegiatan berikut:

Tujuan: Untuk mengetahui cara membuat tapeCara membuat tape singkong

Alat dan bahan Singkong yang telah dikupas Ragi tape Panci pengukus Kain penutup/daun pisang Panci. Cara membuat: Kukus singkong selama 30 menit. Angkat dan letakkan di dalam panci/baskom yang telah

dialasi daun pisang. Biarkan sampai dingin. Taburkan ragi secara meratas di atas singkong, kemudian

tutup dengan kain berpori dengan daun pisang. Biarkan selama 3 hari atau sampai singkong sudah terasa

lunak dan manis.

Membuat tape ketan hitam

Alat dan bahan Beras ketan hitam ½ liter. Ragi tape. Panci pengukus. Kain penutup/daun pisang Wadah/baskom. Cara membuat Cuci beras ketan hingga bersih. Tiriskan. Didihkan air, kemudian kukus beras ketan selama 10 menit. Dinginkan ketan di atas panci/baskom. Taburkan ragi secara merata di atas ketan. Tutup selama 3 hari atau sampai ketan terasa lunak dan manis.

Tempe

Kegiatan : 7.1. Cara Membuat Tempe Bahan dasar untuk membuat tempe adalah kacang kedelai dengan bantuan ragi

tempe atau jamur tempe (Rhizopus oryzae). Ragi tempe atau jamur (Rhizopus oryzae) akan mencernakan kedelai dengan cara mengubah protein kompleks pada kacang kedelai yang berbentuk keras menjadi protein sederhana yang lebih lunak sehingga mudah dicerna oleh manusia. Untuk lebih mengetahui cara membuat tempe lakukanlah kegiatan berikut:

Tujuan : Untuk mengetahui cara membuat tempe Alat dan bahan Kompor Panci Baskom Ayakan ½ kg kacang kedelai yang sudah tua 0,3 gram ragi tempe (Rhizopus oryzae) daun pisang atau plastik

Cara membuat Cucilah kedelai dengan air untuk membersihkan kotoran yang

melekat Rebuslah kacang kedelai hingga setengah matang kira-kira selama

30 menit Kedelai yang telah direbus, dibiarkan terendam selam 12 jam

sampai pada kondisi asam agar kedelai lunak dan pertumbuhan bakteri pembusuk terhambat.

Kupaslah kulit ari dengan diremas-remas dalam ayakan, lalu dikuliti menjadi biji-biji kedelai.

Rebuslah biji-biji kedelai hingga matang sampai kering Tiris dan dinginkan biji-biji kedelai yang sudah matang sampai

kering Campurkan dan aduk biji-biji kedelai itu bersama ragi tempe hingga

merata, kemudian dikeringanginkan sebentar. Bungkuslah biji-biji yang telah tercampur ragi mengguanakan daun

pisang atau plastik yang sudah diberi lubang-lubang kecil. Peram dan tutuplah bungkusan dengan karung goni Amati perubahan yang terjadi selama 8 jam sekali selama 2 hari. Catatlah hasil pengamatanmu dalam tabel berikut:

Yoghurt

Susu asam atau yoghurt terbuat dari air susu yang lemaknya dibuang, selanjutnya susu difermentasi dengan bakteri asam laktat Lactoballus bulgaricus. dan Sterptococcus thermophillus. aktivitas bakteri ini menyebabkan keasaman susu menurun. Setelah itu susu di tambah cita rasa buah.

Tujuan: … Bahan-bahan 250 garam susu bubuk atau skim 1 bungkus bibit yoghurt (dapat dibeli di pasar swalayan) gula pasir cita rasa/esens buah Cara membuat

Sediakan 2,5 liter air matang yang hangat Masukan air susu kedalam air itu dan aduk sampai rata Masukan 1 sendok makan bibit yoghurt dan aduk sampai rata. Kemudian tutup

rapat dan simpan pada suhu 280C (suhu kamar) selama 24 jam, sampai menjadi kental dan menimbulkan aroma yang khas

Lalu campurkan dengan gula secukupnya dan bisa langsung diminum

Dampak Penerapan Bioteknologi

Dampak di Bidang Sosial Ekonomi Dampak ekonomi yang tampak adalah paten hasil rekayasa,

swastanisasi dan konsentrasi bioteknologi pada kelompok tertentu, memberikan pengaruh yang amat luas pada masyarakat.

Dampak paten terlihat dengan diberikan paten pada kapas tahan hama hasil rekayasa oleh Amerika Serikat kepada perusahaan ternetu. Keadaan ini memaksa petani tradisional untuk tidak mengdakan bibit sendiri, para peneliti harus mendapatkan ijin terlebih dahulu sebelum melakukan penelitian menggunakan bibit-bibit hasil rekayasa itu.

Produk bioteknologi dapat merugikan petani kecil. Penggunaan hormon pertumbuhan sapi (bovine growth harmone (BGH) dapat meningkatkan produksi susu sapi sampai 20% niscanya akan menggusur peternakan kecil. Bioteknologi dapat menimbulkan kesenjangan ekonomi.

Dalam waktu yang tidak terlalu lama lagi, tembakau, coklat, kopi, gula, kelapa, vanilli, ginseng dan opium akan dapat dihasilkan melalui modifikasi genetika tanaman lain. Keadaan ini akan menyingkirkan tanaman aslinya, dunia ketiga sebagai penghasil tanaman-tanaman tadi akan menderita kerugian besar.

Dampak di Bidang Lingkungan Pelepasan makhluk transgenik ke alam

bebas dapat menimbulkan dampak berupa pencernaan biologi yang bisa lebih berbahaya daripada pencernaan kimia dan nuklir.

Dengan keberadaan rekayasa genetika, perubahan genotip tidak dirancang secara alami sesuai dengan kebutuhan dinamika populasi melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu. Perubahan drastis ini akan menimbulkan peluang bahaya.

Dampak di Bidang Kesehatan Produk rekayasa di bidang kesehatan ini

memang sudah ada yang menimbulkan masalah yang serius. Contohnya adalah penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang meninggal di Inggris. Tomat Flavr Savr diketahui mengandung gen resisten terhadap antibiotik. Susu sapi yang disuntik dengan hormon BGH disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia.

Dampak di Bidang Etika dan Moral Menyisipkan gen makhluk hidup kepada makhluk hidup

lain memiliki dampak etika yang seriius. Menyisipkan gen makhluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap sebagai pelanggaran terhadap hukum alam dan sulit diterima masyarakat. Mayoritas orang Amerika berpendapat bahwa pemindahan gen itu tidak etis, 90% menentang pemindahan gen manusia ke hewan, dan 75% menentang pemindahan gen hewan ke hewan lain.

Bahan pangan transgenik yang tidak berlabel juga membawa konsekuensi bagi penganut agama tertentu. Bagaimana hukumnya bagi penganut agama Islam, kalau gen babi disisipkan ke dalam buah semangka? Penerapan hak paten pada organisme hasil rekayasa merupakan hak pribadi atas organisme.