MAKALAH ILMU KEALAMAN DASAR

DAMPAK POSITIF DAN NEGATIFDARI PERKEMBANGAN IPTEK

Dan BIOTEKNOLOGI

OLEH :

FEBRI IRAWAN (05091002006)

RISMA SIHOMBING (05091002007)

SITI ASLAMIAH (05091002004)

M RIZKY FAJRIN (05091002003)

AGUSTINA INDAH PERMATA SARI (05091002008)

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

INDERALAYA

2010

1

KATA PENGANTAR

Disadari saat ini teknologi sangat berperan penting bagi kehidupan manusia

secara langsung maupun tak langsung yang menjembatani antara kehidupan manusia dan

pembangunan.

Pemahaman mengenai bagaimana peran penting Teknologi bagi alam dan

manusia, bagaimana dasar pengembangan teknologi, proses peradaban dan perkenalan

teknologi bagi manusia, manfaat teknologi bagi manusia, dan fungsi teknologi dalam

kehidupan, serta dampak teknologi secara negatif maupun positif.

Era teknologi informasi merupakan era dimana manusia mendapat suatu

kemudahan yang luar biasa dalam proses pembangunan menuju masa depan. Dalam

kehidupan teknologi berhubungan erat dengan informasi yang merupakan penunjang dalam

menciptakan pembangunan manusia yang lebih baik dan berpikir kritis.

Palembang, 20 Mei 2010

Penyusun

2

DAFTAR ISI

LEMBARAN JUDUL.....................................................................................................1

KATA PENGANTAR.....................................................................................................2

DAFTAR ISI…………………........................................................................................3

BAB I. PENDAHULUAN...........................................................................................5

1.1. Latar Belakang.........................................................................................5

1.2. Tujuan Penulisan......................................................................................5

1.3. Permasalahan............................................................................................5

BAB II. PEMBAHASAN.............................................................................................6

I. Ilmu Pengetahuan Alam Dan Teknologi Bagi Kehidupan Manusia........6

I.1. Ilmu Pengetahuan Alam Sebagai Dasar Pengembangan

Teknologi........................................................................................ 6

I.2. Sejarah Peradaban Manusia Dan Perkembangan Teknologi.......... 8

I.3. Manfaat Dan Dampak Ilmu Pengetahuan Alam Dan

Teknologi Bagi Kehidupan Sosial..................................................9

I.4. Ilmu Pengetahuan Alam Dan Teknologi Masa Depan...................11

II. Perkembangan Teknologi.........................................................................13

II.1. Bioteknologi....................................................................................13

II.2. Sejarah Perkembangan Bioteknologi..............................................14

II.3. Rekayasa Genetika Dan Biotika.....................................................18

II.4. Aplikasi Bioteknologi Dalam Berbagai Bidang.............................26

II.5. Generasi Komputer Masa Depan....................................................29

II.6. Aplikasi Teknologi Informasi.........................................................30

III. Kerusakan Lingkungan............................................................................32

III.1. Umum.............................................................................................32

III.2. Kerusakan Tanah............................................................................33

III.3. Pencemaran Air...............................................................................35

III.4. Pencemaran Udara..........................................................................37

BAB III. PENUTUP.......................................................................................................43

1. Kesimpulan...............................................................................................43

3

2. Saran…………………………………………………………………….44

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………………..45

4

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Telah menjadi kesepakatan para ahli ilmu pengetahuan, bahwa sasaran Ilmu

Pengetahuan Alam adalah alam semesta dengan segala isinya. Masalah Ilmu

Pengetahuan sangat kompleks, sehingga memaksa para ilmuwan untuk bekerja keras

agar dapat mendefinisikan sesuatu hal dengan tepat.

Seiring waktu perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam mempunyai pengaruh yang

besar terhadap perkembangan teknologi. Pada hakikatnya, teknologi merupakan alat

untuk membantu manusia dalam mencapai tujuan secara ilmiah. Semakin besar

teknologi yang diciptakan dan dikembangkan semakin besar polusi dan pencemaran

yang dihasilkan. Hal ini terjadi karena tidak ada penanganan yang tepat serta

penggunaan teknologi yang baik.

Perkembangan teknologi yang semakin maju dapat dimanfaatkan dalam berbagai

bidang yang dapat membantu kehidupan manusia.

1.2. Tujuan Penulisan

- Makalah ini dapat menjadi acuan dalam pemahaman tentang teknologi dan

pemanfaatannya.

- Dapat mengetahui manfaat teknologi dalam berbagai bidang.

- Dapat mengetahui dampak negatif dari perkembangan teknologi.

1.3. Permasalahan

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi yang semakin maju banyak

dimanfaatkan dalam berbagai bidang, namun di samping itu banyak polusi dan

pencemaran yang dihasilkan dari perkembangan IPTEK tersebut.

5

BAB II PEMBAHASAN

I. Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Bagi Kehidupan Manusia

I.1. Ilmu Pengetahuan Alam Sebagai Dasar Teknologi

Awal dari Ilmu Pengetahuan Alam dimulai pada saat manusia

memperhatikan gejala-gejala alam, mencatatnya dan kemudian mempelajarinya.

Pengetahuan yang diperoleh mula-mula terbatas pada hasil pengamatan terhadap

gejala alam yang ada kemudian bertambah dengan pengetahuan yang diperoleh dari

hasil pemikirannya. Akibat dari peningkatan kemampuan daya pikirnya, manusia

ingin melakukan percobaan-percobaan untuk membuktikan dan mencari kebenaran

dari suatu pengetahuan. Kemampuan berpikir manusia berkembang terus sehingga

manusia mampu memadukan kemampuan penalarannya dengan percobaan-

percobaan, pada saat ini. Sekarang dikenal dengan nama Metode Ilmiah. Agar kita

mampu mendapatkan teori ilmiah kita harus melalui tahapan-tahapan seperti berikut

ini.

a. Merumuskan Masalah

Di dalam mengajukan masalah, kita harus tahu dengan pasti latar belakang

kita memilih masalah itu. Kita juga harus mampu mengidentifikasikan masalah itu.

Masalah yang kita ajukan harus kita batasi supaya jangan terlalu luas maupun sempit,

agar kita mampu merumuskan masalah yang kita ajukan dengan jelas. Selain itu

semua, kita juga harus tahu tujuan yang ingin kita capai yang berkenaan dengan

masalah yang kita ajukan.

b. Menyusun Kerangka Teoritis dan Mengajukan Hipotesis

Pada tahapan ini, kegiatan-kegiatan yang kita lakukan antara lain : kita

mengadakan kajian pada teori-teori yang ada hubungannya dengan masalah yang kita

ajukan. Kita juga diharapkan membahas pada penelitian-penelitian yang sesuai atau

yang ada sangkut pautnya dengan masalah yang diajukan tadi. Setelah itu kita baru

membuat kerangka pemikiran. Pada pembuatan kerangka berpikir ini kita menuliskan

rencana, dan cara kita dalam memecahkan masalah dan yang terakhir kita harus

sanggup menyusun hipotesis yang benar.

6

c. Metodologi Penelitian

Pada tahapan ini, kegiatan yang kita lakukan antara lain : menuliskan secara

urut tentang tujuan penelitian yang diadakan juga menentukan dimana kita

melakukan penelitian sekaligus menetapkan kapan penelitian akan dilakukan.

d. Hasil Penelitian

Pada tahapan ini kita menentukan Variabel dan Sumber Data. Jadi kita

sudah menjawab pertanyaan apa yang akan kita teliti dan darimana data diperoleh.

Kita juga melakukan analisa data. Tugas menganalisa data tidak seberat

mengumpulkan data, baik tenaga maupun pertanggung jawaban. Tetapi menganalisa

data membutuhkan ketekunan dan pengertian terhadap jenis data. Jenis data akan

menuntut teknik analisa data. Kemudian kita harus jujur menerima kesimpulan

pengujian analisa data apa adanya.

e. Menarik Kesimpulan

Tahap ini merupakan langkah terakhir dari kegiatan penelitian. Pekerjaan

meneliti sudah selesai dan peneliti tinggal mengambil kesimpulan dari hasil

pengolahan data dicocokkan dengan hipotesa yang telah dirumuskan.

Semua keahlian ilmu berdasarkan dalam empat pandangan utama yaitu,

Matematika, Fisika, Biologi dan Ilmu Sosial. Matematika menelaah hubungan antara

bilangan, bentuk dan lambang logis lainnya. Fisika menelaah bagian-bagian alam

semesta yang tidak bernyawa. Biologi menelaah tentang hidup dan materi kehidupan.

Sedangkan Ilmu Sosial menelaah tentang perilaku manusia baik kelompok atau

individual.

Ilmu Pengetahuan Alam dimulai awal abad ke-20 mengalami perkembangan

yang sangat mendasar yaitu dari Ilmu Pengetahuan Alam Klasik menjadi Ilmu

Pengetahuan Alam Modern. Konsep-konsep Ilmu Pengetahuan Alam Klasik

diturunkan dari sistem makroskopis yaitu sistem yang mempelajari materi dalam

skala besar seperti dalam konsep mekanika, termodinamika, listrik, magnit, dan

lainnya. Berlaku mekanika Newton atau mekanika klasik. Sedangkan konsep Ilmu

Pengetahuan Alam Modern diturunkan dari sistem mikroskopis yaitu, sistem yang

mempelajari dalam skala kecil, misalnya molekul, atom, elektron, dan lainnya.

7

I.2. Sejarah Peradaban Manusia dan Perkembangan Teknologi.

Dalam beberapa tahun belakangan ini, manusia telah banyak melakukan

pengamatan dan penyeledikan terhadap ruang angkasa luar. Banyak informasi yang

diperoleh melalui satelit. Pada tahun 1973 Skylab telah dilucurkan untuk

penyeledikan ilmiah mengenai kehidupan di ruang angkasa. Akibat pengaruh ruang

tanpa bobot dan kurangnya penggunaan anggota badan menyebabkan pembuluh

darah melembek, badan kekurangan cairan, kekurangan kalsium akan menyebabkan

tulang-tulang menjadi keras. Untuk menekan efek tersebut antariksawan harus

bersenam 30 menit tiap hari. Setelah dua minggu mengorbit, jantung antariksawan

mengerut 3 % dari keadaan normal. Sehingga untuk mengorbit lebih lama harus

melakukan senam yang lebih lama juga.

Pada tahun 1976 diperoleh data dari Viking I dan Viking II, bahwa di Mars

pernah terdapat banyak air, kabut kristal, adanya kegiatan vulkanis, tanpa

memperlihatkan tanda-tanda dari kehidupan.

Pada tahun 1981, pesawat ulang alik Columbia telah diluncurkan dengan

menggunakan roket buster tembakan setelah lepas landas. Pesawat ini dapat

meninggalkan tanah lebih aman karena gerakannya tidak menyentak, sehigga setiap

orang dapat menumpang dengan aman. Pesawat antariksa ulang alik dirancang untuk

melaksanakan pekerjaan dalam mengoperasikan laboratorium serba guna “Space

LAB”. Di sini dilakukan experimen dalam bidang Formakologi sampai Kristalografi

dalam keadaan tanpa bobot. Hal ini dimanfaatkan sebaik-baiknya oleh para

ilmuawan karena di bumi tidak memungkinkan untuk mengadakan experimen tanpa

bobot.

Salah satu contoh adanya hubungan tidak langsung ialah sejarah penemuan

mesin uap. Pada masa revolusi industri terjadi penerapan Ilmu Pengetahuan Alam

secara tidak langsung, khususnya dalam mekanika dan kimia. Perkembangan

teknologi banyak disokong ide-ide dari Ilmu Pengetahuan Alam, tetapi tidak

memberikan penuntun cara implementasinya, sedang pemecahan masalah yang

berhubungan dengan perkembangan teknologi datangnya dari para ahli teknologi

sendiri.

8

I.3. Manfaat dan Dampak Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Bagi Kehidupan

Sosial.

A. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi dalam Penyediaan

Pangan, Sandang dan Pangan.

1. Dalam Penyediaan Pangan.

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi dalam bidang

penyediaan pangan melahirkan Panca Usaha Tani yang merupakan program

Pemerintah. Panca Usaha Tani meliputi varitas unggul, pupuk, pestisida,

pola tanam dan pengairan.

Varitas unggul adalah pilihan utama dari bibit yang pada penanaman

diharapkan akan diperoleh buah yang bermutu unggul pula.

Pupuk, yang merupakan bahan makanan pokok dari tanaman, yang

merupakan hasil dari perkembangan Ilmu Pengetahuna Alam dan teknologi

adalah Urea, Z.A, Superfosfat, Pupuk kompos, Pupuk kandang, dan lain-lain.

Pestisida merupakan bahan kimia yang dipakai untuk memberantas

hama dan penyakit yang merusak tanaman sehubungan dengan usaha-usaha

mempertinggi hasil produksi. Beberapa pestisida antara lain : Insektisida,

Herbisida, Fungisida.

Pola tanam yang teratur akan mempermudah pengawasan dan

pemeliharaan terhadap tanaman. Adanya bendungan atau waduk

penampungan air beserta saluran primer, sekunder, dan drainase.

2. Penyediaan Sandang

Setelah adanya kamajuan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi, telah

dikembangkan jenis-jenis serat seperti nylon dan rayon, tetoron, dakron,

poliester, tetrek, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan serat-serat sintesis dengan

suatu katalisa yang cocok mempunyai sifat mekanik yang tinggi dan dapat

disesuaikan dengan kebutuhan.

3. Penyediaan Papan

Dewasa ini, para ilmuwan berusaha untuk memanfaatkan lautan dan

ruang angkasa sebagai pemukiman. Mereka membuat pulau-pulau disertai

9

peternakan dan perkebunan laut. Sedangkan dalam jangka panjang,

pemukiman di antariksa sedang dalam penelitian, walaupun untuk

mewujudkan itu semua merupakan tantangan yang berat, namun mengingat

kemampuan dan usaha manusia yang tinggi, kemungkinan yang dipaparkan

di atas bukan lagi suatu impian kosong.

B. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Dalam Peningkatan

Kesehatan.

1. Ditemukannya mikroskop, sinar-X, antibiotik, obat-obat bius, transplantasi

vaksinasi bidang kedokteran dan pengobatan dalam rangka peningkatan

kesehatan masyarakat telah maju dengan pesat. Penemuan dalam bidang-

bidang tersebut telah membebaskan manusia dari bahaya maut, akibat

penyebaran wabah penyakit yang mengerikan seperti cacar, pes, malaria,

TBC, tumor, kanker, dan lain-lain.

2. Ditemukannya alat-alat pengganti organ tubuh manusia yang telah rusak.

Misalnya mata (baik mata buatan maupun donor mata), ginjal dan jantung.

3. Diketemukannya keahlian dalam bidang operasi plastik, sehingga hidung

yang pesek dapat menjadi mancung, dan lain-lain.

4. Diketemukannya tata menu makan setiap hari. Dengan diketemukannya cara

ini, sebagian besar masyarakat telah mengatur menu makan dengan zat

vitamin sehingga dapat memperlambat keausan setiap organ tubuh manusia

dengan begitu akan memberi kesempatan untuk lebih lama.

5. Diketemukannya peralatan untuk mengolah sampah dan limbah sehingga

sampah dan limbah tidak lagi mengganggu kelangsungan hidup manusia.

C. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Dalam Penyediaan

Energi.

Energi dalam bentuk panas dapat diubah menjadi energi bentuk lain,

misalnya menjadi energi mekanik. Pengubahan ini dengan jalan mengubah air

menjadi uap. Uap panas akan menekan menggerakkan baling-baling suatu turbin,

sehingga turbin itu bergerak. Gerakan turbin ini dapat dipakai untuk bermacam-

macam keperluan.

10

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi memanfaatkan energi

angin, pasang surut, matahari, dan lain-lain. Sumber alternatif lain yang akan

dikembangkan adalah biogas yang diperoleh dari fermentasi kotoran manusia,

hewan dan sampah organik dalam tangki-tangki pencerna, sistem biogas yang

diterapkan di pedesaan, selain untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga, juga

berpengaruh positif terhadap kesehatan lingkungan.

D. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam Dalam Bidang Industri.

Revolusi Industri yang pertama lahir sebagai akibat harapan masyarakat

terhadap kesejahteraan ekonomi yang meningkat, terutama masyarakat Eropa dan

Amerika.

Revolusi Industri yang kedua lahir setelah ditemukannya transistor pada

zaman kendali otomatis, yaitu zaman pada saat mesin tidak lagi dijalankan oleh

manusia tetapi mesin dijalankan oleh tenaga mesin lainnya.

1.4. Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Masa Depan

A. Sumber daya energi nonkonvensional

Minyak bumi termasuk sumber daya energi yang konvensional. Minyak bumi

merupakan sumber daya energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia di

muka bumi, namun minyak bumi adalah sumber daya energi yang tidak dapat

diperbaharui dan jumlahnya pun terbatas. Sehingga suatu saat akan habis. Oleh

karena itu, untuk mempertahankannya manusia harus mencari sumber daya

energi alternatif pengganti minyak bumi. Sehingga kehidupan manusia di masa

mendatang dapat dipertahankan.

B. Sumber daya energi yang digunakan sebagai alternatif pengganti minyak bumi

adalah :

1. Energi Matahari

Dibedakan menjadi 3 macam :

a. Prinsip pemanasan langsung

Cahaya matahari ditampung dengan sebuah cermin cekung yang bergaris

tengah ± 2 meter, sehingga terkumpul dalam satu fokus. Pada fokus itu

11

dipasang lempengan logam sehingga logam akan menjadi panas sekali,

kemudian di atas lempengan logam itulah kita memasak.

b. Konversi Surya Termis Elektris (KSTE)

Pada cara ini air yang dipanaskan akan tetapi panas yang terkandung

dalam air itu akan dikonversi menjadi energi listrik.

c. Konversi Energi Photovoltaik

Pada cara ini energi sinar matahari langsung dikonversi menjadi energi

listrik. Energi pancaran matahari dapat diubah menjadi arus searah

dengan mempergunakan lapisan-lapisan tipis dari silikon / bahan-bahan

semikonduktor lainnya.

Keuntungan-keuntungan dari konversi energi photovltaik adalah :

1) Tidak ada bagian-bagian yang bergerak

2) Usia pemakaian dapat melampaui 100 tahun sekalipun efisiensinya

sepanjang masa pemakaian akan menurun

3) Pemeliharaan tidak menurun

4) Mudah disesuaikan

2. Energi Panas Bumi

Dapat dimanfaatkan saat ini adalah magma. Magma adalah batuan cair /

panas yang terdapat dalam kerak bumi. Magma dapat merembes ke

permukaan bumi yang disebut lava.

3. Energi Angin

Energi angin dimanfaatkan untuk memutar turbin dan akan diperoleh energi

listrik.

4. Energi Pasang Surut

Di daerah pasang surut dipasang bendungan yang dilengkapi generator listrik

maka akan dihasilkan energi listrik yang selanjutnya dapat digunakan.

5. Energi Biogas

Dapat dimanfaatkan menjadi pengganti bahan bakar minyak bumi.

6. Energi Biomassa

Energinya untuk memanaskan air, uapnya untuk memutar turbin yang

dilengkapi generator listrik

12

II. Perkembangan Teknologi

II.1. Bioteknologi

Tidak banyak diragukan lagi bahwa biologi modern merupakan ilmu

pengetahuan yang isinya paling beraneka ragam di antara semua Ilmu Pengetahuan

Alam. Bioteknologi memperlihatkan suatu rangkaian yang mengagumkan dari

berbagai subdisiplin ilmu seperti mikrobiologi, ilmu anatomi tumbuhan dan hewan,

morfogenesis, ilmu sistematika, ekologi, palaeobotani, genetika dan banyak lainnya.

Keanekaragaman yang semakin meningkat pada biologi modern terutama berasal

dari pengenalan pasca perang terhadap pengetahuan biologi dalam disiplin ilmu

lainnya. Seperti fisika, kimia, serta matematika.

Bioteknologi (teknologi hayati) mempunyai beraneka ragam bentuk definisi

namun hakekatnya definisi itu melibatkan penggunaan enzim atau sel-sel

mikrobiologi, hewan serta tumbuhan untuk proses sintesis, penguraian ataupun

perubahan materi. Hal ini memerlukan perpaduan antar ilmu biokomia, biologi,

mikrobiologi, ilmu teknik kimia dan proses teknik. Sehingga pemanfaatan potensi

dari berbagai disiplin ilmu tersebut terlaksana secara optimal. Bioteknologi sendiri

bukan merupakan produk ataupun cakupan produk seperti pengetahuan

mikroelektronika. Sebaliknya secara bermakna dalam beberapa sektor industri.

Bioteknologi merupakan suatu teknologi dalam upaya mencari berbagai

penerapan baru dan keguanaanya yang utama terletak di masa mendatang. Proses-

proses bioteknologi yang baru, dalam sebagian besar keadaan, akan berfungsi pada

suhu yang rendah, memakai sedikit energi dan terutama akan bergantung pada

substract yang relatif tidak mahal bagi biosintesis.

Beberapa definisi tentang bioteknologi.

- Penerapan berbagai organisme, sistem atau proses biologis pada industri

manufakturing dan jasa.

- Penggunaan secara terpadu Ilmu Pengetahuan biokimia, mikrobiologi, dan teknik

dalam upaya untuk menghasilkan suatu penerapan teknologi (industri) dari

kemampuan mikroorganisme, sel-sel kultur jaringan dan bagian-bagiannya.

- Suatu teknologi dengan menggunakan fenomena biologi untuk mencontoh dan

membuat berbagai jenis substansi yang bermanfaat.

13

- Penerapan prinsip-prinsip Ilmu Pengetahuan dan teknik dalam pengolahan materi

oleh unsur-unsur biologis untuk menghasilkan barang dan jasa.

- Ilmu pengetahuan tentang berbagai proses produksi yang berdasarkan pada kerja

mikroorganisme serta komponen aktifitasnya dan pada proses yang melibatkan

penggunaan sel dan jaringan dari organisme hidup dan komponennya dalam proses

pertanian, industri pangan serta berbagai proses industri lainnya.

- Bioteknologi tidak lebih dari sebuah nama yang diberikan kepada seperangkat

teknik.

Bioteknologi adalah suatu bidang penerapan biosains dan teknologi yang

menyangkut penerapan praktek organisme hidup atau komponen sub selulernya pada

industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan / bioteknologi

memanfaatkan bakteri ragi, kapang alga, sel tumbuhan atau sel jaringan hewan yang

dibiakkan sebagai konstituen berbagai proses industri. Penerapan bioteknologi yang

berhasil hanya akan mungkin tercapainya bila dilakukan pengintegrasian berbagai

disiplin ilmu pengetahuan alam dan teknologi, termasuk mikrobiologi, biokimia,

genetika, biologi molekuler kimia, serta rekayasa proses dan teknik kimia.

Proses bioteknologi pada umumnya mencakup produksi sel atau biomassa

transformasi kimia yang diinginkan. Transformasi kimia tersebut lebih lanjut dapat

dibagi ke dalam dua sub bagian yaitu :

1. Pembentukan suatu produk akhir yang diinginkan (contoh : enzim, antibiotika,

asam organik, steroid).

2. Penguraian suatu bahan baku yang diberikan (contoh : buangan limbah,

destruksi buangan industri, atau tumpahan minyak).

Reaksi yang terjadi pada proses bioteknologi bersifat katabolik yaitu bila

senyawa kompleks diuraikan menjadi senyawa lebih sederhana (glukosa menjadi

etanol) atau bersifat anabolik atau biosintesis yaitu bila molekul sederhana dibangun

menjadi molekul labih kompleks (sintesis antibiotika). Reaksi katabolik selalu

eksergonik, sedangkan raksi anabolik umumnya endergonik.

II.2. Sejarah Perkembangan Bioteknologi.

Futuris Amerika, Alvin Toffler (1980) membuat pragnosa dalam buku

gelombang ketiga (The Third Wave) yang sangat terkenal. Pragnosa itu berisi tentang

14

empat teknologi yang akan sangat berperan dalam kebudayaan manusia di abad 20-

21. Keempat teknologi tersebut adalah mikroelektronika, teknologi energi alternatif,

aeronautika, dan bioteknologi.

Revolusi biologi yang diawali dengan penemuan struktur sulur ganda

(heliks) molekul DNA (Asam Deoksiribo Nukleat) oleh Watson dan Crick (1953)

melejit pesat di pertengahan tahun 1970-an dengan berkembangnya rekayasa

genetika.

Perkembangan ini menjadikan bioteknologi sebagai bidang antar disiplin

yang memberi harapan untuk memecahkan problem yang dihadapi manusia. Padahal

penerapan proses-proses bioteknologis sebenarnya telah berabad-abad lamanya

dikenal dan dibudidayakan oleh umat manusia. Di penghujung abad ke-20

bioteknologi telah menjadi salah satu penopang kegiatan industri terutama di negara-

negara maju. Sebaliknya upaya pengembangan dan penerapannya di negara-negara

berkembang masih banyak menghadapi masalah dan dilema. Hal ini karena

bioteknologi memerlukan banyak modal untuk penelitian dan penerapannya. Selain

itu juga memerlukan dukungan sumber daya manusia berupa pakar dan insinyur yang

berkhayalan tinggi.

Pengetahuan manusia tentang bioteknologi berawal dari pembuatan

makanan dan minuman secara fermentasi. Seni pembuatan pangan terfermentasi

tersebut telah dikenal oleh masyarakat Babilonia sejak 6000 tahun SM, jauh sebelum

Louis Pasteur mencetuskan temuannya tentang peran mikroba/jasad renik dalam

fermentasi (mulai dari bir, anggur, hingga roti, keju, antibiotika, dan vaksin),

pengelolaan air dan sampah. Sebagian bioteknologi pangan dan juga berbagai

penerapan baru yang terus bertambah mulai dari biomedis hingga daur ulang logam

dari batuan mineral berkualitas rendah. Sehubungan keragamannya, bioteknologi

akan mempunyai pengaruh dasar dalam berbagai proses industri dan secara teoritis

hampir semua bahan organik dapat dibuat melalui metode bioteknologi. Perkiraan

pasaran hasil bioteknologi yang potensial di seluruh dunia pada tahun 2000 ditaksir

mendekat 65 milyar dollar Amerika.

Sebagian besar teknik yang diterapkan dalam bioteknologi cenderung lebih

ekonomis lebih sedikit dalam pemakaian energi dan lebih aman bila dibandingkan

dengan proses tradisional yang ada sekarang. Di samping itu, sebagian besar proses

15

bioteknologi menghasilkan residu yang dapat terurai secara biologis serta tidak

beracun dalam jangka panjang. Bioteknologi memberikan suatu harapan atas

pemecahan berbagai persoalan, khususnya yang berhubungan dengan obat-obatan,

produksi pangan, dan pengendalian polusi dan pengembangan sumber energi baru.

Sejarah Evolusi Bioteknologi

Bioteknologi bukan suatu hal baru. Tetapi ada empat fase perkembangan

utama yang dapat diidentifikasi hingga mencapai sistem bioteknologi modern.

1. Produksi bioteknologi makanan dan minuman

Kegiatan sperti membakar kue, membuat bir serta anggur sudah diketahui

sejak ribuan tahun yang lalu. Orang Somaria dan Babilonia kuno sudah minum bir

sejak 6000 tahun SM, orang Mesir sudah membuat adonan kue asam sejak tahun

4000 SM. Sedangkan Timur dekat, anggur dikenal pada waktu munculnya buku

genesis. Kesadaran bahwa terjadinya berbagai proses tersebut diakibatkan oleh

organisme hidup (ragi) belum dijabarkan hingga abad ke-17 oleh Anton van

Leewenhoek. Bukti pasti atau kesanggupan mikroorganisme melakukan fermentasi

timbul dari studi permulaan atas Pasteur antara tahun 1875 dan 1876. Pasteur dapat

dianggap sebagai bapak bioteknologi. Proses lain yang didasari aktivitas mikroba

seperti produksi susu fermentasi contohnya keju dan yoguhrt dan berbagai macam

makanan Asia contohnya kecap dan tempe dapat dianggap sama-sama sebagai

bioteknologi masa lampau. Penerpan lebih baru adalah budidaya jamur yang

mungkin sudah dilakukan beratus-ratus tahun yang lalu.

2. Proses bioteknologi semula dikembangkan pada kondisi tidak steril.

Banyak senyawa industri penting etanol, asam asetat, berbagai asam orgnik,

butanol, dan aseton dihasilkan pada akhir abad ke-19 dengan menggunakan metode

fermentasi yang terbuka terhadap lingkungan. Pengendalian terhadap kontaminasi

mikroorganisme dapat dilakukan dengan memanipulasi lingkungan ekologis secara

hati-hati, bukan melalui penggunaan rekayasa yang rumit. Namun dengan munculnya

zaman minyak bumi yang menyebabkan berbagai senyawa tersebut dapat diproduksi.

3. Pengenalan sterilisasi dalam proses bioteknologi

16

Suatu arah baru dalam bioteknologi muncul pada tahun 1940-an melalui

pengenalan teknik rekayasa yang rumit pada kultivasi massa mikroorganisme untuk

menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa kontaminasi

mikroorganisme lainnya. Jadi dengan terlebih dahulu melakukan sterilisasi media

dan bioreaktor, serta menggunakan perlengkapan rekayasa yang dapat menghindari

kontamin yang mungkin masuk. Maka hanya biokatolis yang diinginkan saja yang

ada dalam raktor.

4. Dimensi baru dan kemungkinannya untuk industri bioteknologi.

Dalam dekade terakhir ada beberapa perkembangan terkenal dalam biologi

molekuler dan pengendalian proses yang menciptakan kesempatan baru dan

mencengangkan. Perkembangan ini tidak hanya menimbulkan dimensi baru,

melainkan juga meningkatkan efisiensi dan ekonomi industri bioteknologi yang

sudah ada. Sebagian besar penemuan tersebut adanya pernyataan optimis tentang

peran bioteknologi di masa depan terhadap perekonomian dunia.

Bioteknologi mempunyai dua ciri karakteristik. Hubungannya dengan

aplikasi praktis dan kerja sama inter disipliner. Para ahli bioteknologi akan

menggunakan berbagai teknik yang berasal dari bidang kimia, mikrobiologi,

genetika, biokimia, teknik kimia, dan ilmu komputer. Sedangkan sasaran utama

mereka adalah inovasi, pengembangan, dan optimasi operasi. Suatu proses katalis

biokimia mempunyai peran penting yang tidak dapat diganti. Bioteknologi bukanlah

suatu disiplin ilmu baru, tetapi merupakan suatu aktivitas bagi para spesialis dari

berbagai bidang disiplin ilmu guna memberikan kontribusinya.

Perbedaan nyata antara biosains dan bioteknologi harus digambarkan

dengan jelas. Biosains berhubungan dengan pengenalan pengetahuan biologi.

Sedangkan bioteknologi berhubungan dengan aplikasi pengetahuan biologi. Dalam

banyak kasus proses bioteknologi terjadi pada suhu rendah, akan memerlukan bahan

baku yang murah sebagai substratnya.

Para ahli biosains teknik dari berbagai disiplin ilmu masing-masing akan

memberikan kontribusinya pada bioteknologi. Istilah bioteknologi telah masuk ke

dalam perbendaharaan kata kita sebagai suatu deskripsi yang mencakup seluruh

ilmuwan/ahli teknik yang bekerja sama menerapkan keahlian dan pengetahuanny a

17

pada pengolahan bahan biologis. Namun penggunaan istilah ini hendaknya tidak

diteruskan karena hanya akan menimbulkan kebingungan.

II.3. Rekayasa Genetika dan Bioetika

Rekayas genetika adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat keturunan yang

berusaha mengubah atau memanipulasi bahan/materi genetik organisme secara

invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi atau memodifikasi gen sehingga

didapatkan ciri-ciri kemampuan yang baru. Penambahan gen-gen dilakukan dengan

teknologi rekombain DNA.

Semua makhluk hidup mewariskan sifat-sifat menurun dari generasi ke

generasi. Karena adanya gen-gen yang mengendalikan sifat-sifat tersebut. Unit yang

berperan dalam menurunkan sifat adalah gen yang terdapat pada kromosom.

A. Pola Pewarisan Sifat

1. Percobaan Mendel

Sifat-sifat hereditas pertama kali dianalisa oleh Gregor Mendel pada awal

tahun 1860-an (1822-1884) dengan menyilangkan tanaman ercis (pisium sativum)

dari berbagai morfologi. Hal yang terpenting ialah ia tidak hanya mencatat

penampilan sifat-sifat khusus pada keturunan generasi pertama, tetapi juga

mempelajari persilangan antara keturunan-keturunan tersebut, maupun antara

keturunan dengan tanaman induk asalnya. Beberapa alasan Mendel menggunakan

kacang ercis untuk percobaan genetika adalah karena :

1) Mudah tumbuh dan siklus hidupnya tidak lama.

2) Dapat mengadakan penyerbukan sendiri dan penyerbukan silang.

3) Memiliki beberapa sifat yang mencolok, antara lain batangnya yang

tinggi dan rendah, buah yang penuh dan berkerut serta umumnya

berwarna kuning atau hijau, biji yang bulat dan kisut serta berwarna

kuning dan hijau, bunga yang letaknya aksilat dan termiral serta

warnanya ungu dan putih.

Percobaan Mendel ini membawanya pada kesimpulan bahwa banyak sifat

ercis yang dikendalikan oleh dua faktor tertentu (yang kemudian disebut gen), yang

berasal dari induk jantan dan induk betina. Selanjutnya Mendel mencatat bahwa

berbagai sifat yang dipelajari tidak tersusun bersama sehingga dapat disimpulkan

18

bahwa sifat tersebut berasal dari unit-unit hereditas yang terpisah. Hal yang penting

juga adalah bahwa Mendel membedakan berbagai penampilan fisik suatu organisme,

yaitu genotipnya. Mendel menyadari bahwa gen-gen tertentu (dominan) dapat

mewujudkan diri jika mereka hanya terdapat dalam satu kopi saja, sedangkan gen-

gen lainnya (gen-gen resefis) memerlukan dua kopi untuk dapat mewujudkan diri.

Dalam salah satu percobaannya, Mendel menyilangkan ercis varietas biji

bulat dengan varietas biji keriput. Generasi ini disebut parental (tetua atau induk).

Biji yang dihasilkan dari persilangan ini adalah bulat-bulat (tidak ada bentuk

pertengahan) dan disebut generasi hibrid (organisme yang dihasilkan oleh tetua yang

secara genetik berlainan) atau F1.

Kemudian Mendel menyilangkan sesama F1 dan menghasilkan generasi F2

yang berbiji bulat dan keriput dengan perbandingan 2,96 : 1. Fakta ini menunjukkan

bahwa bila ercis biji bulat disilangkan dengan ercis biji keriput, maka biji bulat

meneruskan suatu faktor pengendali kepada keturunannya (F1). Munculnya kembali

ercis keriput pada generasi F2 menunjukkan bahwa F1 juga mengandung suatu faktor

keadaan biji keriput. Ciri-ciri yang diteruskan tanpa perubahan kepada generasi F1

disebut dominan, sedangkan ciri-ciri yang tersembunyi dalam F1 tetapi muncul

kembali pada F2 disebut resesif.

2. Hukum Mendel

Hukum Mendel I disebut juga Hukum Segregasi yang berlaku untuk

persilangan Monohibrid, menyatakan bahwa alel memisah (bersegresi) satu dari yang

lain selama pembentukan gamet-gamet (sel-sel kelamin). Alel ialah pasangan gen

yang terdapat pada lokus yang sama dalam kromosom homolog.

Hukum Mendel II disebut juga Hukum Pemisahan dan Pengelompokan

secara bebas (independent assortment), mengemukakan bahwa pasangan gen

berbeda yang sedang bersegresi akan berpadu atau mengelompok secara bebas.

Jika parental bisa bulat mengandung dua gen identik untuk biji bulat yang

ditentukan sebagai RR dan parental biji keriput mengandung dua gen biji keriput

yang ditentukan sebagai rr, maka kedua parental itu disebut homozigot bagi sifatnya

masing-masing. Dalam pembentukan gamet-gamet, gen-gen itu berpisah. Nukleus

19

sperma atau telur yang manapun (gamet) dari parental biji bulat akan membawa alel

R, sedangkan gamet dari biji keriput akan membawa alel r.

3. Persilangan Monohibrid

Disilangkan antara kacang ercis bunga ungu (MM) yang dominan dengan

bunga putih (mm) yang resesif.

P : MM (ungu) x mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(ungu)

Jika F1 (bunga ungu) disilangkan dengan F1 (bunga ungu)

Mm x Mm

Gamet : M,m M,m

F2 : ♂♀

M m

M MM (Ungu) Mm (Ungu)m Mm (Ungu) Mm (Putih)

Ratio Fenotipe : Ungu : Putih = 3 : 1

Ratio Genotipe : MM : Mm, Mm : mm = 1 : 2 : 1

4. Uji Silang (Testcross)

Testcross ialah perkawinan antara individu F1 dengan induk homozigot

resesif. Misalnya disilangkan kacang ercis bunga ungu (MM) dominan dengan bung

putih (mm) yang resesif. Semua tanaman F1 berbunga ungu. Jika diuji silang tanaman

F1 dengan induk homozigot resesif, generasi F2-nya adalah sebagai berikut :

P : MM (ungu) x mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(ungu)

Testcross

Mm x Mm

Gamet : M,m M,m

F2 : ♂♀

M m

m Mm (Ungu) Mm (Putih)Ratio Fenotipe : Ungu : Putih = 1 : 1

Ratio Genotipe : Mm : mm = 1 : 2

20

5. Sifat Intermediet

Contoh, disilangkan tanaman bunga pukul empat (mirabilis jalapa). Jika

serbuk sari berasal dari tanaman homozigot berbunga merah (MM) dan putik yang

berasal dari tanaman homozigot berbunga putih (mm). Generasi F1-nya adalah

tanaman heterozigot merah muda (Mm). Jika tanaman F1 disilangkan sesamanya

menghasilkan generasi F2 dengan perbandingan fenotipnya merah : merah muda :

putih = 1 : 2 : 1

P : ♂ MM (merah) x ♀ mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(merah muda)

F1 + F2 : Mm (merah muda) x Mm (merah muda)

Gamet : M dan m M dan m

F2 : ♂♀

M m

M MM (merah muda) Mm (merah muda)m Mm (merah muda) Mm (Putih)

Ratio Fenotipe : Merah : Merah muda : Putih = 1 : 2 : 1

Ratio Genotipe : MM : Mm : mm = 1 : 2 : 1

6. Persilangan Dihibrid

Contoh persilangan dihibrid ialah antara kacang ercis berbiji warna kuning

berbentuk bulat (KKBB) sebagai parental yang mempunyai sifat-sifat dominan,

dengan kacang ercis yang bijinya hijau dan keriput (kkbb) sebagai resesif.

P : KKBB (kungin bulat) x kkbb (hijau keriput)

Gamet : KB kb

F1 : KkBb (kuning bulat)

Jika F1 (kuning bulat) disilangkan dengan F1 (kuning bulat)

KkBb x KkBb

Gamet : KB, Kb, kB, kb KB, Kb, KB, kb

F2 : ♂♀

KB Kb KB kb

KB KKBB (kuning bulat)

KKBb (kuning bulat)

KkBB (kuning bulat)

KkBb (kuning bulat)

Kb KKBb (kuning bulat)

KKbb (kuning bulat)

KkBb (kuning bulat)

Kkbb (kuning bulat)

kB KkBB KkBb kkBB kkBb

21

(kuning bulat) (kuning bulat) (hijau bulat) (hijau kisut)

kb KkBb (kuning bulat)

Kkbb (kuning kisut)

kkBb (hijau bulat)

kkbb (hijau bulat)

Atau :

1KKBB 1KKbb 1kkBB 1kkbb2KKBb 2Kkbb 2kkBb2KkBB1KkBb

9 K – B 3 K – bb 3 kk – B 1 kkbb9 kuning bulat 3 kuning keriput 3 hijau bulat 1 hijau keriput

7. Penurunan Sifat yang Terpaut Kelamin

Terdapat dua jenis kromosom pada manusia, yaitu :

1. Autosom (kromosom tubuh) yang tidak berhubungan dengan jenis kelamin,

misalnya pada manusia terdapat 22 autosom.

2. Kromosom kelamin yang merupakan kromosom penentu jenis kelamin,

misalnya pada manusia, wanita memiliki 46 kromosom yang terdiri atas : 22

pasang autosom dan 1 pasang kromosom, sehingga berjumlah 23 pasang.

Kelainan-kelainan pada manusia yang disebabkan oleh gen yang terpaut

kelamin misalnya buta warna dan bemofilia. Contoh :

P : X H Xh X XHY

Gamet : X H , Xh XH , Y

X H XH XHY XHXh XhY

♀ normal ♂ normal ♀ carrier ♂ hemofilia

Jadi semua anak wanita Carrier, semua anak Pria normal.

B. Sifat Kimiawi Gen

Secara struktural, komponen utama dari gen adalah asam-asam nukleat,

yaitu DNA. Dua komponen utama kromosom yaitu :

1. Asam Deoksiribonukleat (DNA)

2. Suatu kelas protein kecil yang bermuatan positif, yaitu histoa yang bersifat

basa sehingga menetralkan keasaman DNA.

Pada akhir abad ke-19 telah ditemukan bahwa sel mempunyai suatu asam

nukleat. Jenis kedua yaitu asam ribonukleat (RNA). Berbeda dengan DNA yang

22

secara spesifik berlokasi pada kromosom, RNA ditemukan dalam sitoplasma maupun

nukleus. Di dalam nukleus, RNA terpusat sebagai beberapa butiran padat yang

melekat pada kromosom. Setiap DNA dan RNA tersusun dari unsur pembangunan

asam nukleat yaitu nukleorida. Setiap nukleiorida mengandung satu gugusan fospat,

satu gula, dan sebuah basa purin atau pirimidin (molekul berbentuk cincin pipih)

yang mengandung karbon dan nitrogen. Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin

(G), sementara Basa Pirimidin terdiri dari sitosin (C) dan timin (T). Terdapat sifat

DNA yang menarik yaitu bahwa berapapun jumlah adenin yang terdapat dalam

hidrolisis DNA suatu organisme, terdapat pula timin dalam jumlah yang sama.

Demikian pula berapapun jumlah sitosin akan sama dengan jumlah guanin.

Nukleofida-nukleofida dari DNA terpaut satu sama lain oleh ikatan fosfodiester 5’ –

3’ yang teratur.

Model tiga dimensi DNA pertama kali ditemukan oleh James Natson dan

Francis Crick pada tahun 1953. Model yang dikembangkan oleh kedua ilmuwan ini

dapat menggambarkan fungsi DNA untuk menyimpan dan mengadakan informasi.

Pada model Watson-Crick, molekul DNA memiliki dua rantai polinukelorida yang

masing-masing terdiri dari gugus fosfat dan gula yang saling bersilangan. Gugus

fosfat yang terikat pada atom karbon 5’ dari satu gula terikat secara kovalen pada

atom karbon 3’ dari gula berikutnya. Kedua rantai tersebut saling terpilin seperti

tangga spiral ganda. Sehingga disebut heliks ganda (double helix) dengan arah kedua

rantai yang saling berlawanan. Perbedaan DNA dan RNA dapat dilihat pada tabel di

bawah ini.

Komponen Utama DNA (Deoksiribo Nucleic Acid) dan RNA (Ribo Nucleic Acid)

AsamNukleat Faktor Pembeda

DNA RNA

Struktur Pita ganda berpilin (double helix)

Pita tunggal (single strand)

Susnan kimia Gula : DeoksiribosaBasa : Timin (1)

Gula : RibosaBasa : Urasil (U)

Lokasi / Letak Umumnya terdapat pada kromosom

mRNA : Terdapat pada nukleus dan sitoplasma

rRNA : Terdapat pada ribosamtRNA : Terdapat pada sitoplasma

Fungsi Memberikan informasi gentik dengan

mRNA : Menerima informasi gentik dari DNA dan

23

peranannya sebagai autokatalis yaitu dapat mensintesis dirinya sendiri dan sebagai baterokatalis yaitu dapat mensintesis RNA dan protein

membawanya ke ribosom untuk sintesis protein

rRNA : Membantu proses sintesis protein yang terjadi di ribosom

tRNA : Mengikat asam amino yang telah bernergi dan membawanya ke ribosom untuk pembentukan protein

Dogma sentral Biologi molekuler merupakan salah satu konep penting untuk

menyelesaikan kerja gen dalam membentuk rantai polipeptida, yaitu :

- DNA membawa kode untuk pembentukan RNA melalui proses yang disebut

transkripsi.

- RNA dengan kode tertentu membentuk protein melalui proses translasi.

- Protein yang telah terbentuk tidak menyusun suatu kode untuk pembentukan

protein, RNA ataupun DNA.

Gambaran tentang fungsi pemeliharaan dan transfer informasi genetik oleh

dan dari DNA, ke RNA dan selanjutnya ke Protein, yang meliputi proses-proses

aplikasi, transkripsi dan translasi.

C. Rekapitulasi DNA

Penggandaan kromosom dimulai dari proses pembentukan rantai dua

polinukleorida dari satu polinuklerida sebelumnya dalam proses replikasi DNA.

Dalam proses ini masing-masing utas pada double helix menjadi cetakan (template)

untuk membentuk utas komplementernya pada prinsipnya, replilkasi DNA

mempunyai beberapa karakteristik :

1. Seni Koservatif

2. Dimulai pada titik-titik tertentu sepanjang DNA, disebut titik-titik asal

replikasi (replication origin)

3. Mempunyai dua arah (bidirectional)

4. Arah pembentukan utas baru selalu dari 5’ ke 3’

5. Secara sebagian tidak sinambung (semi discontinious)

Replikasi DNA dimulai dari titik-titik tertentu sepanjang kromatin yang

disebut titik-titik asal replikasi. Panjang DNA yang direplikasi mulai dari satu titik

24

asal replikasi disebut replikon. Dari setiap titik asal replikasi dua utas DNA mulai

terpisah (membentuk bubble). Pembentukan dua utas baru DNA dari titik ini ialah

dua arah masing-masing menjauhi titik asal replikasi, sehingga terbentuk dua garpu

replikasi. Pada molekul DNA eukariotik terdapat banyak titik asal, sedangkan pada

prokariotik hanya ada 1 titik asal replikasi, replikasi akan berjalan ke dua arah (dwi

arah), sampai terbentuk DNA baru. Mekanisme replikasi DNA terdiri dari 3 tahap :

inisiasi (awal), pemanjangan, dan terminasi (akhir).

D. Jenis-Jenis RNA

1. Mesengger RNA (mRNA) atau RNA duta.

RNA ini merupakan molekul yang menjadi model proses sintesis

protein. RNA ini dinamakan RNA duta karena merupakan perantara antara DNA

dan protein yang berfungsi sebagai pembawa pesan berupa informasi genetik

dari DNA ke protein dalam translasi nantinya. Rangkaian nukleorida mRNA

diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada protein di dalam sel. mRNA

tidak terdapat secara permanen, tetapi akan dibentuk bila sel memerlukan protein

dan setelah sintesis protein berakhir mRNA akan terurai menjadi nukleorida-

nukleorida penyusunan (mononukleorida).

2. Transfer RNA (tRNA) atau RNA pemindah.

Molekul RNA ini berfungsi sebagai pemindah atau penterjemah pesan

genetik yang dibawa mRNA menjadi rangkaian asam amino. Molekul ini

mempunyai bentuk 3 dimensi yang tercipta melalui pelipatan molekul linear dan

terjadi ikatan hidrogen antara basa-basa komplementer. Secara umum struktur

molekul tRNA memiliki bentuk dasar seperti daun semanggi (tangkai dengan 3

jari). Tangkai dan jari tersebut terbentuk dari molekul primer yang berpasangan

dan pada ujung ke-3 jari terdapat simpul yang terbentuk dari lengkungan rantai

primer yang basanya tidak berpasangan. Ketiga simpul tersebut adalah simpul

TYC (TPC), simpul Antikodon dan simpul Dihidrouridin. Pada simpul

antikodon terdapat 3 basa berurutan yang nantinya akan berpasangan dengan 3

basa pada molekul mRNA.

3. Ribosomal RNA (rRNA) atau RNA ribosom

25

Molekul ini yang menyusun kerangka ribosom bersama-sama dengan

protein pada bakteri E. Colli. Setiap ribosom disusun atas 2 bagian yaitu bagian

30 S (mengandung rRNA 16 S) dan bagian 50 S. Ribisom merupakan tempat

berlangsungnya proses sintesis protein. Pada saat proses sintesis protein akan

berlangsung, kedua bagian ribisom (30 S dan 50 S) akan bergabung

menghasilkan ribisom 70 S.

Translasi (Sintesis protein)

Sitesis protein terjadi pada ribisom. Sintesis sebenarnya merupakan kerja

sama antara tiga komponen utama, yaitu mRNA yang membawa informasi

pengurutan asam-asam amino, tRNA yang membawa asam-asam amino ke tempat

sintesis, serta ribisom yang merupakan lokasi sintesis protein. Di samping itu, tidak

berlangsungnya proses ini diperlukan berbagai enzim dan energi. Sintesis protein

terdiri dari 4 tahap. Yaitu : tahap aktivasi, inisiasi, pemanjangan, dan terminasi serta

sandi genetik.

E. Teknologi Rekombinan DNA

Teknologi rekombinan DNA atau sering disebut kloning gen, memberikan

kesempatan yang tak terbatas bagi terbentuknya kombinasi baru dari gen yang

tentunya dihasilkan dengan cara memasukkan molekul-molekul asam nukleat ke

dalam plasmid atau sistem vektor lainnya, selanjutnya vektor yang telah bermuatan

DNA / gen asing tersebut ditransformasikan ke dalam jasad inang vektor yang sesuai.

Dari definisi tersebut maka transfer gen alamiah tidak mungkin menjadi mungkin

dengan teknik transfer gen in vitro. Agar molekul asam nukleat (DNA, gen) asing

dapat mengekspresikan diri dalam jasad inangnya, maka teknik transfer dan ekspresi

gen memerlukan pengetahuan dasar tentang penyediaan fragmen DNA. Enzim yang

digunakan untuk fregmentasi DNA ialah endonuklease restriksi dengan urutan

nukleorida tertentu sebagai sasaran untuk memotong DNA. Potongan-potongan

tersebut dapat dipisahkan dan urutannya ditentukan. DNA rekombinan yaitu molekul

DNA baru yang mengandung kombinasi potongan DNA.

II.4. Aplikasi Bioteknologi Dalam Berbagai Bidang

Proses bioteknologi dapat dipandang pada baris volume dan nilainya. Jadi,

volume besar dengan produk/jasa bernilai rendah mencakup pemurnian air,

26

pengolahan limbah cair (efluen) dan sampah, produksi metan, etanol, biomas dan

makanan ternak. Kemudian volume relatif besar dengan produk bernilai menengah

mencakup asam amino dan asam organik, produk makanan, ragi kue, aseton, butanol,

dan polimer tertentu. Sedangkan volume rendah dengan produk bernilai tinggi

termasuk antibiotika, interferon, vaksin, monoklonal, antibodi, enzim dan vitamin.

A. Pengolahan Bahan Pangan

1. Membuat roti

Pada pembuatan roti, biji serelia dipecah dahulu untuk membuat terigu.

Terigu ditambah air untuk mengaktifkan enzim emilase lalu menghidrolisis

tepung menjadi maltosa lalu menjadi glukosa. Lalu khamir saccharomyces

cervisiase ditambahkan agar membentuk karbondioksida yang menjadi

gelembung terperangkap pada adonan roti agar roti bertekstur ringan dan

mengembang.

2. Pengolahan hasil susu

a. Keju

Dalam pembuatan keju bakteri yang digunakan adalah asam laktat yang

biasa digunakan adalah 2 jenis yaitu lactobacillus dan strepto coccus.

Susu dipanaskan 90O C lalu didinginkan 30O C kemudian kultur bakteri

asam laktat dinokulasikan (ditanam). Akibat aktivitas bakteri PH menjadi

turun dan mengakibatkan susu terpisah menjadi dadih padat kemudian

ditambahkan enzim khimosin. Dadih yang terbentuk dipanaskan 32 – 42O

C ditambah garam, setelah itu ditekan untuk membuang air dan disimpan

agar matang. Penyimpanan ini bertujuan agar mikroorganisme dan enzim

bekerja menghasilkan cita rasa keju.

b. Yoghurt

Dalam pembuatan yoghurt susu dipasteurisasi dahulu lalu sebagian lemak

dibuang. Mikroorganisme yang digunakan asam laktat lactobacullus

bulgaricus dan streptoccus thermophillus. Lalu disimpan dalam suhu 45O

C selama 5 jam dalam penyimpanan PH turun 4, 0. Setelah itu susu

didinginkan dan bisa ditambahkan cita rasa buah jika diinginkan.

c. Mentega

27

Pada pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah

streptococcus lactis dan leuconostoc cremoris yang membantu proses

pengasaman. Setelah itu ditambah cita rasa tertentu kemudian lemak

mentega dipisahkan.

B. Bioteknologi di bidang kedokteran

1. Pembuatan antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu

sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu jenis antigen.

Pembentukan antibodi monoklonal dilakukan dengan bantuan kelinci, atau

tikus. Kegunaan antibodi monoklonal cukup beragam. Para ilmuawan

berharap agar dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pengobatan

kanker. Beberap jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan

protein yang dibuat sel-sel sehat. Kegunaan antibodi monoklonal adalah

berikut ini :

1. Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik ganadotropin dalam urin

wanita hamil.

2. Mengikat racun dan menonaktifkannya.

3. Mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

C. Pembuatan Vaksin

Belum lama ini para ilmuwan telah berhasil mengkultur sel-sel

vertebrata berbagai ukuran. Proses dimulai dengan memperlakukan jaringan yang

sesuai dengan enzim preteolitik. Misalnya tripsin untuk memisahkan sel-sel. Lalu

dipindah ke nutrisi tertentu untuk melekatkan sel ke dasar wadah dan akan

membelah secara mitosis membentuk satu lapis sel. Sel ini digunakan untuk

membentuk kultur sekunder.

D. Pembuatan Antibiotika.

Antibiotika pertama yang dipakai untuk mengobati penyakit seperti

tirosin. Antibiotika diperoleh dari bacilus brevis. Antibiotik telah dikenal sejak

lama, yakni melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Antibiotik dapat

diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.

28

Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada perang

duni ke-2. Antibiotika dibuat saat pertumbuhan mikroorganisme penghasil

antibiotika agak turun dibanding saat pertumbuhan maksimum. Pada saat tersebut

mikroorganisme berlangsung lebih lama daripada metabolisme primer.

II.5. Generasi Komputer Masa Depan

Komputer generasi pertama mempunyai ciri-ciri sebagai berikut.

1. Komponen yang dipergunakan adalah tabung hampa udara (Vactum tube) untuk

sirkuitnya.

2. Program hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin (machine language).

3. Menggunakan konsep stored-program dengan memori utamanya adalah

magnetic core storage.

4. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetik disk.

5. Ukuran pisik komputer besar, memerlukan ruangan yang luas.

6. Cepat panas, sehingga diperlukan alat pendingin.

7. Prosesnya kurang cepat.

8. Simpanannya kecil.

9. Membutuhkan daya listrik yang besar.

10. Orientasinya terutama pada aplikasi bisnis.

Komputer generasi kedua mempunyai ciri-ciri sebagai berikut ini.

1. Komponen yang dipergunakan adalah transistor untuk sirkuitnya, dikembangkan di

Bell Laboratories oleh John Bardeen, William Shockley dan Walter Brattain pada

tahun 1974.

2. Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high livel language) seperti

misalnya FORTRAN, COBOL, ALGOL (the Alogarithmic Language).

3. Kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan dari magnetic

core storage, dapat menyimpan puluhan ribu karakter.

4. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk yang berbentuk

removable disk atau disk pack.

5. Mempunyai kemampuan proses read-time dan time-sharing. Real-time dapat

dilakukan karena menggunakan simpanan luar yang sifatnya direct access. Seperti

misalnya magnetic disk. Sehingga informasi yang dibutuhkan, seketika dapat

29

dihasilakan. Sedang time-sharing memungkinkan beberapa pemakai menggunakan

komputer secara bersama-sama dan komputer akan membagi waktunya (time-

sharing) untuk tiap-tiap pemakai.

6. Ukuran pisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama.

7. Proses operasi sudah cepat, dapat memproses jutaan operasi per-detik.

8. Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.

9. Orientasinya tidak hanya pada aplikasi bisnis, tetapi juga ke aplikasi teknik.

Komputer Generasi Ketiga (1964-1970)

Komputer generasi ketiga mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

1. Komponen yang dipergunakan adalah IC (Integrated Circuits), yang berbentuk

hybrid integrated circuits dan monolithic integrated circuits. Hybrid integrated

circuit atau solid logic tehnology (SLT) adalah transistor dan dioda yang diletakkan

secara terpisah dalam satu tempat.

Monolithic integrated circuits atau monolithic system technology (MST) adalah

elemen-elemen sirkuit (transistor, resistor dan dioda) semuanya diletakkan

bersama-sama dalam suatu chip. MST lebih kecil tetapi mempunyai kemampuan

yang lebih besar dari LST. IC disebut juga dengan instruments dan Fairchild

semiconductor.

2. Peningkatan dari softwarenya.

3. Lebih cepat dan lebih cepat. Kecepatannya hampir 10000 kali dari komputer

generasi pertama. Ukuran kecepatannya adalah microseconds (jutaan operasi

perdetik), bahkan sampai nanoseconds (milyard operasi perdetik).

4. Kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpan ratusan ribu karakter.

5. Menggunakan penyimpanan luar yang sifatnya random acces (dapat masuk record

data secara random), yaitu disk magnetik yang berkapasitas besar (jutaan karakter).

6. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasi sebelumnya.

2.6. Aplikasi Dunia Teknologi Informasi

Dalam dunia teknologi informasi, terutama yang terkait dengan hak cipta

piranti lunak, terdapat istilah lunak proprietaray dan piranti lunak open source.

Piranti lunak pertama mengacu kepada suatu piranti lunak yang dikembangkan oleh

30

vendor dimana kode programnya (source code) tertutup dari pengguna. Sedangkan

piranti lunak yang kedua adalah piranti lunak yang dikembangkan oleh komunitas

yang bekerja secara volkutir dan kode programnya dapat dilihat oleh pengguna.

A. Piranti Lunak Open Source

1. Sejarah piranti lunak open source

Sejarah piranti lunak open source sendiri bisa ditarik jauh ke belakang

semenjak kultur hacker berkembang di laboratorium komputer di Universitas

Amerika seperti Stanford, Berkeley. Carnegie Mellon and MIT pada tahun

1960-an dan 1970-an awalnya tumbuh dari suatu komunitas pempogram

yang berjumlah kecil namun sangat erat dimana mereka biasa bertukar kode

program. Perkembangan di atas antara lain dipelopori oleh Ricchard

Stallman dan kawan-kawannya yang mengembangkan banyak aplikasi di

komputer DEC PDP -10. Awal tahun 1980-an komunitas hacker di MIT dan

Universitas lain tersebut bubar kerena DEC menghentikan PDP-10.

Akibatnya banyak aplikasi yang dikembangkan di PDP-10 banyak jadi

kadaluarsa. Pengganti PDP-10, seperti VAX dan 68020, memiliki sistem

operasi sendiri, dan tidak ada satupun peranti lunak bebas, pengguna harus

menandatangani nondisclosure agreement untuk bisa mendapatkan aplikasi

yang bisa dijalankan di sistem-sistem operasi ini.

B. Terminologi Open Source

Seiring dengan semakin stabilnya rilis dari distribusi Linux, semakin

meningkat juga minat terhadap piranti lunak yang bebas untuk disharing seperti

Linux dan GNU tersebut, juga meningkatkan kebutuhan untuk mendefinisikan

jenis piranti lunak tersebut. Akan tetapi terminologi free yang dimaksud oleh

FSF tidaklah mudah dipahami oleh kebanyakan orang. Sebagian mengartikan

kebebasan sebagaimana yang dimaksud dalam GPL. Kondisi ini mendorong

munculnya terminologi “open source” (1998) juga mendorong terbentuknya OSI

(Open Source Initiative).

III. KERUSAKAN LINGKUNGAN

3.1. Umum

31

Masalah lingkungan hidup dewasa ini makin memerlukan perhatian. Negara kita

mempunyai menteri yang bertugas menangani lingkungan hidup, yaitu Menteri

Lingkungan Hidup.

Manusia memanfaatkan berbagai sumber daya yang ada di lingkungannya untuk

hidup. Kita mengambil makanan dari apa yang tumbuh dan hidup di darat dan di air. Kita

menghirup oksigen dari udara. Kita menggunakan batu bara, minyak, dan bahan alam

lainnya untuk menghasilkan energi ataupun untuk menjalankan pabrik-pabrik. Pabrik-

pabrik itu menghasilkan barang-barang yang berguna untuk meningkatkan taraf hidup dan

kesejahteraan manusia.

Kepada lingkungan, manusia mengembalikan limbah sisa-sisa pemakaiannya. Sisa

makanannya dibuang sebagai kotoran manusia. Sisa kegiatan sehari-hari dibuang sebagai

sampah. Setelah mengambil oksigen dari udara, manusia mengembalikan karbon dioksida

ke udara. Demikian pula manusia mengeluarkan karbon dioksida dalam jumlah besar dari

pembakaran bahan bakar di pabrik-pabrik dan kendaraan bermotor.

Semua limbah itu diterima oleh lingkungan dan diolah kembali oleh alam menjadi

zat-zat berguna. Kotoran manusia dan hewan ternak didekomposisi dan menjadi pupuk

yang menyuburkan tanah untuk memproduksi makanan lagi bagi manusia. Karbon

dioksida diserap oleh tumbuh-tumbuhan yang dengan bantuan klorofil dan sinar matahari

diubah kembali menjadi karbohidrat yang berupa gula, pati, serat, dan kayu. Benda-benda

yang dihasilkan itu digunakan untuk makanan, pakaian, perumahan, dan bahan bakar bagi

manusia.

Di daerah pedalaman yang berpenduduk tidak padat, kegiatan industri belum

banyak, dan pohon-pohon hijau masih menutupi sebagian besar permukaan bumi, sehingga

masih didapati keseimbangan antara pembuangan limbah dan kemampuan alam

mengolahnya kembali. Dengan kata lain terdapat keseimbangan antara kegiatan manusia

dan daya dukung lingkungan. Akan tetapi, bagaimana di daerah perkotaan yang

berpenduduk makin padat akibat urbanisasi, kegiatan industri yang makin banyak, lalu

lintas makin padat, dan pohon-pohon makin sedikit? Keseimbangan di sini terganggu,

pembuangan limbah melebihi batas kemampuan alam untuk mengolahnya kembali. Di

mana-mana akan terlihat limbah-limbah berserakan yang belum sempat diolah oleh alam.

3.2. Kerusakan Tanah

32

Pencemaran tanah disebabkan oleh berbagai limbah rumah tangga, industri,

pertanian, dan atau buangan bahan-bahan yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme.

Tanah sangat penting dalam menunjang kehidupan di muka bumi. Sebagaimana

kita ketahui, rantai makanan bermula dari tumbuhan. Hewan hidup dari tumbuhan,

selanjutnya manusia hidup dari tumbuhan dan hewan. Walaupun tumbuhan dan hewan ada

juga yang hidup di laut, tetapi sebagian besar dari makanan kita berasal dari permukaan

tanah. Oleh karena itu, sudah seharusnyalah kita menjaga kelestarian tanah sehingga tetap

dapat mendukung kehidupan di muka bumi ini. Akan tetapi, sebagaimana halnya

pencemaran udara dan air, pencemaran tanah pun akibat kegiatan manusia juga.

Pencemaran tanah dapat disebabkan limbah rumah tangga dan industri, limbah pertanian

atau buangan bahan-bahan yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme

(nonbiodegradable).

1. Limbah rumah tangga dan industri

Di daerah perkotaan, limbah padat yang menggunung atau berserakan di mana-

mana akan mengganggu pemandangan. Limbah padat itu berasal dari rumah tangga,

pertokoan, perkantoran, rumah makan, pembangunan perumahan, bengkel dan pabrik.

Limbah padat dapat berupa kertas bekas, sisa-sisa makanan, potongan-potongan kain,

ban bekas, kantong-kantong plastik, bangkai mobil, puing-puing bangunan, potongan-

potongan logam dan lain sebagainya. Selain mengganggu pemandangan, sampah atau

limbah padat juga mengganggu karena menutupi permukaan tanah sehingga tidak

dapat digunakan untuk keperluan lainnya.

Penanganan Sampah

Sampah perkotaan yang berjumlah sangat banyak itu memerlukan penanganan

khusus agar tidak mencemari lingkungan. Pertama, sampah tersebut kita kelompokkan

ke dalam sampah organik yang dapat diuraiakan oleh mikroorganisme (biodegradable)

dan sampah yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme (nonbiodegradable),

seperti sampah sintetik, karet, atau gelas. Karena itu, sangatlah bijaksana jika setiap

rumah tangga dapat memisahkan sampah atau limbah atas dua bagian tersebut,

selanjutnya sampah organk yang terbiodegradasi dapat ditangani sebagai berikut :

a. Dijadikan bahan urukan, kemudian ditutupi dengan tanah sehingga terdapat

permukaan yang dapat dipakai kembali.

b. Dijadikan kompos.

33

c. Khusus untuk kotoran hewan dapat digunakan untuk membuat biogas.

d. Sampah organik dapat juga dibakar untuk memperoleh panasnya. Panas tersebut

dapat digunakan, misalnya untuk pembangkit listrik.

Sampah-sampah yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme, biasanya

lebih sukar penanganannya. Cara yang terbaik adalah pendauran bahan.

2. Limbah Pertanian

Limbah-limbah pertanian berupa sisa-sisa pupuk atau pestisida. Pertanian yang

intensif banyak menggunakan pupuk sintetik dan berbagai bahan kimia untuk

pemberantasan hama. Penggunaan pupuk yang terus-menerus akan mengubah struktur

tanah, sehingga pada akhirnya kesuburan tanah berkurang dan tidak daapt ditanami

jenis tanaman tertentu. Selain itu, seperti telah dijelaskan pada bagian terdahulu,

sebagian dari sisa pupuk itu akan hanyut terbawa air sehingga mencemari air sungai

atau danau.

Pestisida haruslah digunakan secara hati-hati, sebab peptisida ini bukan saja

mematikan hama tanaman tetapi juga mikroorganisme yang berguna, termasuk

mikroorganisme dalam tanah. Padahal kesuburan tanah bergantung pada jumlah

mikroorganisme di dalamnya. Selain itu, penggunaan pestisida yang terus-menerus

akan mengakibatkan serangga kebal (resistence) terhadap pestisida tersebut.

Beberapa bahan kimia yang digunakan sebagai pemberantasan hama

(insektisida) tidak mudah musnah, tetapi banyak juga yang dapat diuraikan oleh

mikroorganisme. Misalnya, DDT, bahan kimia ini tidak mudah dibiodegradasi, dan

mengumpul dalam tetumbuhan dan hewan yang memakan tumbuhan itu, akhirnya

masuk ke dalam tubuh manusia yang memakan tumbuhan atau hewan itu. Di antara

yang mudah mengalami biodegradasi ialah aldrin dan malation.

3. Buangan Bahan-Bahan yang Tidak Terbiodegradasi

Bahan-bahan seperti plastik, karet, kaca, serat sintetik maupun logam-logam,

tidak dapat terbiodegradasi. Meskipun bahan-bahan itu pada umumnya tidak beracun

tetapi dapat ditembus akar tanaman dan tidak tembus air. Oleh karena itu, bahan-bahan

tersebut akan mengganggu peresapan air ke dalam tanah, dengan demikian juga

mengganggu masuknya mineral-mineral yang menyuburkan tanah. Selain itu, bahan-

bahan tersebut juga mengganggu aliran udara ke dalam tanah, sehingga

memepengaruhi jumlah mikroorganisme dalam tanah tersebut.

34

Limbah yang tidak terbiodegradasi ini haruslah ditangani secara baik. Cara

yang terbaik adalah mendaur ulang. Akan tetapi hingga proses daur ulang ini masih

belum berhasil dengan baik. Namun demikian usaha-usaha/penelitian ke arah itu harus

tetap dilanjutkan. Jika dijadikan bahan urukan juga tidak baik, karena banyak di

antaranya seperti plastik dan karet sintetik, sama sekali tidak terbiodegradasi. Limbah

plastik dan karet juga tidak boleh dibakar, karena hasil pembakarannya akan

menimbulkan pencemaran udara.

Salah satu cara untuk mengurangi limbah plastik adalah mengurangi

penggunaannya atau menciptakan plastik yang dapat mengalami biodegradasi. Dewasa

ini penggunaan plastik begitu luas. Hal ini disebabkan oleh karena jenisnya yang

bermacam-macam sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari

kantong-kantong plastik hingga komponen pesawat terbang. Untuk mengurangi

penggunaan plastik, maka dianjurkan untuk kembali menggunakan bahan-bahan alam

jika masih memungkinkan. Misalnya, pasar-pasar tradisional dapat menggunakan daun

pisang atau daun jati sebagai pembungkus.

3.3. Pencemaran Air

1. Pengertian Air Bersih

Air sangat penting bagi kehidupan, baik manusia, hewan maupun tumbuhan.

Seluruh proses kimia (metabolisme) dalam tubuh makhluk hidup berlangsung

dalam media (pelarut) air.

Air merupakan pelarut yang baik. Air alam mengandung berbagai zat

terlarut maupun tidak larut. Air alam juga mengandung mikroorganisme. Apabila

kandungan air itu tidak mengganggu kesehatan manusia, maka air itu dianggap

bersih. Sementara itu air yang tidak layak untuk diminum, masih dapat digunakan

untuk keprluan lain, seperti irigasi, atau untuk industri.

Air dinyatakan tercemar apabila terdapat gangguan terhadap kualitas air

sehingga air tidak dapat digunakan untuk tujuan penggunaannya. Air tercemar

karena masuknya makhluk hidup, zat, atau energi ke dalam air oleh kegiatan

manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan

air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. Berdasarkan peruntukannya,

air (tidak termasuk air laut) dibagi dalam 4 golongan, yaitu :

35

1) Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara

langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.

2) Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk air minum.

3) Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan

peternakan.

4) Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, dan

dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, pembangkit listrik tenaga

air.

Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen, DO)

Air mengandung oksigen terlarut. Oksigen terlarut itu berasal dari udara dan

dari hasil fotosintesis tumbuhan air. Oksigen itu diperlukan oleh makhluk

hidup di dalam air, misalnya ikan, udang, kerang, dan binatang air lainnya.

2. Sumber pencemaran air

Sumber pencemaran air yang paling umum adalah limbah industri,

pertanian, dan pemukiman.

a. Limbah industri

Pada umumnya limbah industri dapat mencemarkan air. Oleh karena

itu, limbah industri harus diproses dan tidak boleh langsung dibuang ke saluran

umum/sungai. Jenis limbah bergantung pada jenis industrinya, misalnya, zat

warna dari pabrik tekstil, sampah organik dari pabrik pulp/kertas, dan merkuri

dari industri kosmetik tertentu.

Limbah industri yang paling berbahaya adalah logam-logam berat

seperti raksa (merkuri). Limbah merkuri dapat berasal dari industri obat-

obatan, industri batu baterai, industri kosmetik, industri plastik atau

pengolahan logam. Di Jepang antara tahun 1953 samapai 1960, tercatat 111

orang meninggal atau cedera karena makan ikan yang berasal dari teluk

Minamata. Perairan telum Minamata tercemar merkuri yang berasal dari

sebuah pabrik plastik. Kejadian itu terkenal dengan tragedi Minamata.

b. Limbah pertanian

Penggunaan pupuk dan pestisida yang berlebihan dapat mencemari air.

Limbah pupuk akan menyuburkan tumbuhan air, seperti ganggang dan eceng

gondok, sehingga dapat menutupi permukaan air. Hal itu menghambat

36

masuknya sinar matahari ke dalam air dan seterusnya akan mematikan

fitoflankton dalam air. Akibat lanjut sampah organik dari ganggang dan enceng

gondok itu akan menghabiskan oksigen terlarut sehingga ikan-ikan tidak dapat

hidup. Sementara itu, sisa pestisida dapat membunuh ikan-ikan atau diserap

oleh mikroorganisme lalu masuk ke dalam rantai makanan.

c. Limbah pemukiman

Limbah pemukiman yang paling potensial untuk mencemarkan air

adalah detergen. Dewasa ini detergen telah menggeser fungsi sabun sebagai

bahan pencuci. Padahal limbah detergen sangat sukar diuraikan oleh

mikroorganisme sehingga tetap aktif untuk jangka waktu yang lama, bahkan

sampai tahunan. Oleh karena itu, buih detergen sering menutupi permukaan air

sungai atau danau. Selain itu, detergen juga mengandung senyawa fosfat yang

merangsang pertumbuhan ganggang dan enceng gondok. Seperti telah

dijelaskan di atas, pertumbuhan yang tidak terkendali dari tumbuhan air ini

dapat mengganggu ekosistem air.

3.4. Pencemaran Udara

1. Karbon Dioksida (CO2)

Karbon dioksida tergolong gas rumah kaca. Sebelum era industrialisasi, kadar

karbon dioksida di udara masih rendah, yaitu hanya 280 ppm (0,0280 %) pada tahun

1860. Semakin banyaknya pembakaran batu bara, minyak bumi, dan gas alam

berakibat kadar gas meningkat hingga 315 ppm pada tahun 1960. Batu bara terdiri atas

sebagian bersar karbon, kalau dibakar akan bereaksi dengan oksigen menghasilkan

karbon dioksida.

C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

Gas alam dan minyak bumi termasuk senyawa hidrokarbon. Pembakaran gas

alam dan minyak bumi menghasilkan karbon dioksida dan uap air.

Contoh : pembakaran oktana, yang merupakan salah satu komponen bensin.

2C8H18 (l) + 25O2 (g) → 16CO2 (g) + 18H2O (g)

37

Kayu dan tetumbuhan merupakan senyawa karbohidrat. Demikian juga nasi,

ubi, roti, gula dan lain-lain. Karbohidrat terdiri dari unsur-unsur karbon, hidrogen, dan

oksigen.

Dengan semakin luasnya pembabatan hutan, pemanfaatan kembali CO2 dari

udara dan pengubahannya menjadi O2 pun makin berkurang.

Ada tiga sebab utama yang menjadikan kadar CO2 di udara meningkat, yaitu

(1) pertambahan penduduk, (2) industrialisasi, dan (3) pembabatan hutan.

Karbon dioksida tidak berbahaya bagi manusia. Namun, kenaikan kada CO2 di

udara telah mengakibatkan peningkatan suhu di permukaan bumi. Fenomena inilah

yang disebut efek rumah kaca (green house effect).

Sinar matahari dapat menembus atap kaca, tetapi sinar inframerah tidak bisa

menembusnya. Sinar matahari yang tidak bisa keluar terperangkap di dalam rumah

kaca dan mengakibatkan suhu di dalam rumah kaca meningkat. Seperti itu pula karbon

dioksida di udara. Akibatnya suhu di permukaan bumi naik jika kadar CO2 di udara

naik. Kenaikan suhu global dapat mencairkan sungkup es di kutub. Akibat selanjutnya

adalah kenaikan permukaan laut sehingga dapat membanjiri kota-kota pantai di

seluruh dunia.

2. Karbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida bereaksi dengan hemoglobin dalam darah.

Udara yang bersih praktis tidak mengandung karbon monoksida. Adanya

pembakaran biasanya menghasilkan karbon monoksida di samping karbon dioksida.

Apabila pembakaran batu bara berlangsung tidak sempurna maka reaksi oksidasinya

berlangsung sebagai berikut :

2C (s) + O2 (g) → 2CO (g)

Karbon monoksida dalam udara terutama bersumber dari pembakaran tak

sempurna bahan bakar dalma kerndaraan bermotor. Gas buangan hasil pembakaran

bensin dari kendaraan bermotor mengandung 10.000 sampai 40.000 ppm CO.

Gas karbon monoksida tidak berwarna dan tidak berbau, kehadirannya tidak

segera diketahui. Gas itu bersifat racun, dapat menimbulkan rasa sakit pada mata,

saluran pernapasan, dan paru-paru. Bila masuk ke dalam darah melalui pernapasan,

38

CO bereaksi dengan hemoglobin dalam darah membentuk COHb

(karboksihemoglobin).

CO + Hb → COHb

Hemoglobin ini seharusnya bereaksi dengan oksigen menjadi O2Hb

(oksihemoglobin) dan membawa oksigen yang diperlukan ke sel-sel jaringan tubuh.

O2 + Hb → O2Hb

CO berkaitan sangat kuat dengan Hb sehingga menghalangi fungsi vital Hb

untuk membawa oksigen bagi tubuh.

Batas CO di udara adalah 20 ppm. Udara dengan kadar CO lebih dari 100 ppm

akan menimbulkan sakit kepala dan gangguan pernapasan. Kadar lebih tinggil lagi

dapat menimbulkan kematian. Salah satu cara mencegah peningkatan gas CO di udara

yaitu dengan mengurangi penggunaan kendaraan bermotor.

3. Oksida Belerang (SO2 dan SO3)

Oksida belerang menyebabkan hujan asam

Bahan bakar seperti batu bara dan minyak mengandung belerang. Pembakaran

bahan bakar itu akan menghasilkan oksida-oksida belerang. Reaksinya adalah sebagai

berikut :

S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

Selain bahan bakar, sumber lain dari oksida belerang adalah industri

pengolahan logam, yaitu pemanggangan bijih logam yang berupa sulfida.

2ZnS(s) + 3O2 (g) → 2ZnO (s) + 2SO2 (g)

Sebagian kecil dari belerang dioksida mengalami oksidasi lebih lanjut

membentuk belerang trioksida.

2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g)

Oksida-oksida belerang ini terlarut dalam air dan membentuk asam.

SO2 (g) + H2O (l) → H2SO3

Asam Sulfat

39

Daerah yang tercemar oksida belerang dapat mengalami hujan asam, dimana

pH air hujan dapat turun sampai 5 atau lebih rendah. Hujan asam merusak tetumbuhan,

menimbulkan korosi pada logam-logam, merusak bangunan yang terbuat dari batu

pualam/marmer.

4. Oksida Nitrogen (NO dan NO2)

Oksida nitrogen menimbulkan absut (smog)

Sumber utama oksida nitrogen adalah pembakaran bahan bakar dalam industri

dan kendaraan bermotor. Nitrogen dan oksigen tidak bereaksi pada suhu rendah, akan

tetapi pada suhu yang tinggi.

N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g)

Sekitar 10 % dari gas NO dihasilkan teroksidasi lebih lanjut membentuk NO2 :

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

Campuran NO tidak berwarna sedangkan NO2 sebagai pencemar udara biasa

ditandai dengan lambang NO1. Ambang batas NOx di udara adalah 0,05 ppm. NOx di

udara tidak beracun (secara langsung) pada manusia, tetapi NOx ini bereaksi dengan

bahan-bahan pencemar lain dan menimbulkan fenomena absut (asap-kabut).

Asbut adalah campuran yang rumit yang terdiri atas berbagai gas dan partikel-

partikel zat cair dan zat padat. Asbut dihasilkan dari serentetan reaksi fotokimia.

NO2 (g) + sinar matahari → NO (g) + O (g)

Atom O bergabung dengan molekul O2 membentuk ozon, O3.

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Bila tidak ada zat pencemar lain, ozon bereaksi dengan NO menghasilkan NO2 dan O2

O3 (g) + NO (g) → NO2 (g) + O2 (g)

5. Pencemaran Butiran

Pencemar butiran mengganggu kesehatan dan daya pandang.

Di antara pencemar butiran, yang paligng mencolok adalah asap dan butir-butir

karbon sisa pembakaran. Bahan pencemar itu dapat berasal dari pusat pembangkit

listrik, industri, dan kendaraan bermotor (mobil, kereta api, dan pesawat terbang).

Pencemar butiran yang lain dapat berupa debu yang ditiup angin atau debu industri,

misalnya pabrik semen.

40

Pencemar butiran dapat mengganggu pernapasan. Efek yang ditimbulkan

bergantung pada besar butiran, sifat kimia dan bahan kimia pencemar lain yang

terserap di dalam butiran. Selain memberikan dampak pada kesehatan, pencemar

butiran itu bersifat menebarkan dan menyerap sinar matahari sehingga menimbulkan

gangguan pada daya pandang. Selain itu, pencemar butiran ini juga mendorong

pembentukan awan, turunnya hujan, dan dapat mempengaruhi cuaca.

6. Pencemaran timbal di Udara

Timbal meinimbulkan kerusakan permanen pada otak.

Timbal merupakan pencemar udara yang berasal dari gas buangan kendaraan

bermotor. Untuk menghasilkan pembakaran yang baik dan meningkatkan efisiensi

motor bakar, bensin diberi zat tambahan, yaitu Pb (C2H5)4 atau tetraetil timbal (TEL =

tetraethyl lead).

Setelah mengalami pembakaran di dalam motor, timbal dilepas ke udara dalam

bentuk oksida timbal. Timbal merupakan racun keras yang bila menumpuk di dalam

tubuh akan menimbulkan kerusakan permanen pada otak, darah, dan organ tubuh

lainnya. Dewasa ini kebanyakan negara di dunia membatasi penggunaan senyawa

timbal di dalam bensin dan banyak pula yang menggunakan bensin tanpa timbal sama

sekali.

7. Masalah Lapisan Ozon

Lapisan ozon melindungi bumi dari radiasi ultraungu.

Di dalam lapisan stratosfer, kira-kira 30 km di atas permukaan bumi terdapat

lapisan ozon yang menyilimuti bumi. Lapisan ozon itu berfungsi menyerap sebagian

sinar ultraungu dan matahari yang menuju ke bumi.

Lapisan ozon itu dapat rusak oleh bahan kimia, khususnya keluarga

klorofluorokarbon (CFC) yang banyak dipakai sebagai pendingin untuk lemari es,

pendingin kamar, dan juga bahan penyemprot seperti pada semprot rambut, semprot

pewangi badan, dan pewangi ruangan. Bahan klorofluorokarbon yang banyak dikenal

adalah triklorofluorometana (Freon-11) diklorodifluorometana (Freon-12), dan banyak

dikloromonofluorometana (Freon-21), dan beberapa macam yang lain lagi.

41

C1 C1 C1 F C1 CL

BAB IIIPENUTUP

1. Kesimpulan

Awal dari Ilmu Pengetahuan Alam dimulai pada saat manusia memperhatikan

gejala-gejala alam, mencatatnya dan mempelajarinya. Pengetahuan yang diperoleh

42

C1

C1 C1C1 C1C C C CFF

F F

H

H

F C C

F

F

F

Diklorodifluoro-metana(Freon-12)

Triklorofluoro-metana(Freon-11)

FDiklorofluoro-metana(Freon-21)

Monoklorodifluro-metana(Freon-22)

1,2 dikloro-1,1,2,2-tetrafluorometana(Freon-114)

mula-mula terbatas pada hasil pengamatan terhadap gejala alam yang ada. Kemudian

bertambah dengan pengetahuan yang diperoleh dari hasil pemikirannya. Akibat

peningkatan kemampuan daya pikirnya, manusia ingin melakukan percobaan-

percobaan untuk membuktikan dan mencari kebenaran dari suatu pengetahuan.

Kemampuan berpikir manusia berkembang terus sehingga manusia mampu

memadukan kemampuan penalarannya dengan percobaan-percobaan. Cara mencari

pengetahuan dengan cara memadukan kemampuan penalaran dengan percobaan pada

saat ini. Sekarang dikenal dengan nama metode ilmiah, yaitu :

- Merumuskan masalah

- Menyusun kerangka teoritis dan mengajukan hipotesis

- Metodologi penelitian

- Menarik kesimpulan

Dari berbagai penelitian yang dilakukan terjadi perkembangan dalam dunia

Ilmu Pengetahuan Alam yaitu biologi klasik menjadi biologi modern yang merupakan

Ilmu Pengetahuan yang isinya paling beraneka ragam di antaranya semua Ilmu

Pengetahuan Alam. Seiring perkembangan biologi modern menghasilkan suatu teknik

yang menyangkut penerapan praktek organisme hidup pada industri jasa atau

manufaktur yang disebut bioteknologi. Bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk masa

mendatang dengan memanfaatkan bakteri, ragi, kapang alga, sel tumbuhan, dan sel

hewan sebagai konstituen dalam proses industri.

Seiring perkembangan biologi modern maka semakin besarnya pencemaran

yang dihasilkan dari pemanfaatan jasa maupun manufaktur yang tidak dapat

dimanfaatkan kembali menjadi sesuatu yang dapat digunakan dalam kehidupan

manusia. Pencemaran tersebut meliputi seluruh yang ada di muka bumi baik tanah,

udara, maupun air yang menjadi sumber utama kehidupan manusia ke depan.

2. Saran

Kita sebagai manusia harus bisa mengolah lebih baik sisa dari jasa dan

manufaktur yang dihasilkan seiring perkembangan teknologi. Jika tidak, maka dapat

menyebabkan pencemaran dan kerusakan di muka bumi.

43

DAFTAR PUSTAKA

Pratiwi D.A, Maryati Sri, Srikin, Suharno, dan S. Bambang. 1999. Biologi SMU Kelas 3. Jakarta : Erlangga.

44

Hariyatmi. 2005. Biologi SLTP dan MA. Surakarta : CV. Mediatama.

Hartono Jogiyanto, MBA, PH.D. 1988. Pengenalan Komputer : Andi Yogyakarta

Prasetyo Tri Joko dan Hartono. 1991. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta : Bina Ilmu.

Smith, E. Jhon. 1995. Prinsip Bioteknologi Edisi 2 : Buku Kedokteran EGC.

Smith, E. Jhon. 1990. Prinsip Bioteknologi Edisi 1. Jakarta : PT. Gramedia

45