Tugas Biologi Kelas 12 MIA 1 Januari 2016

Oleh: Anggun Surya Diantriana (08)

Zakiyah Ramadany (37)

Pertanyaan :

1. Identifikasikan produk – produk bioteknologi yang banyak beredar di masyarakat.

2. Klasifikasikan produk – produk tersebut (termasuk bioteknologi konvensional

atau modern) berdasarkan prinsip dasar bioteknologi yang digunakan dalam

proses pembuatannya.

3. Carilah informasi dari berbagai referensi mengenai cara pembuatannya produk –

produk tersebut agar kamu dapat mengidentifikasi prinsip dasar yang digunakan.

4. Prinsip dasar apa yang paling banyak digunakan dalam produk – produk

bioteknologi tersebut? Mengapa?

5. Buatlah resume tertulis hasil dari tugas ini dan kumpulkan kepada gurumu.

Jawaban :

Jawaban soal no 1. Produk – produk bioteknologi yang beredar di masyarakat dapat

diidentifikasikan di bawah ini :

BIOTEKNOLOGI DALAM PRODUKSI PANGAN

1. MAKANAN BAHAN SUSU

Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.

1. Keju

Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan

tekstur keju.

2. Yoghurt

Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris → pemberi rasa dan aroma

2. Streptococcus thermophilus → menambah keasaman

3. Mentega

Mikroba: Leuconostoc cremoris

2. MAKANAN NON SUSU

1. Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur “wine”, rum), oleh ragi

2. Kecap, oleh Aspergillus oryzae

3. Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum

Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian

difermentasi

4. Cuka, oleh Acetobacter aseti

Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob

5. Tempe (kedelai)

Mikroba: Rhizopus oligospora, Rhizopus oryzae

6. Tape (beras ketan , singkong)

Mikroba: Saccharomyces cereviceae

7. Brem padat (beras ketan)

Mikroba: Saccharomyces cereviceae

8. Oncom (kacang tanah)

Mikroba: Neurospora crassa

9. Minuman anggur (buah anggur)

Mikroba: Saccharomyces ellipsoideus

BIOTEKNOLOGI DALAM INDUSTRI

1. Asam Sitrat

mikroba : Aspergillus niger

bahan : tetes gula dan sirup

Fungsi Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya

asam ini banyak terdapat pada jeruk.

2. Vitamin

- B1 oleh Assbya gossipii

- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

3. Enzim

a. Amilase → digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.

Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.

Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.

mikroba: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis

b. Protease

- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir

- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk

menghilangkan noda protein

mikroba: Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis

c. Lipase

Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa.

mikroba: Aspergillus niger, Rhizopus sp

d. Asam Amino

- asam glutamat → bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)

- Lisin → asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar.

BIOTEKNOLOGI DALAM BIDANG MEDIS

1) Pembuatan antibodi monoklonal

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal.

Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita

hamil;

b) mengikat racun dan menonaktifkannya;

c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

2) Pembuatan vaksin

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari

mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau

racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Contoh vaksin :

Vaksin BCG : untuk mencegah penyakit TBC

Vaksin kotipa : mencegah penyakit kolera, tifus, paratifus

Vaksin varisela : mencegah penyakit cacar air

Vaksin MMR : mencegah penyakit campak, gondong, rubella

DPT/DT : mencegah penyakit difteri, pertusis, tetanus

3) Pembuatan antibiotika

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi

untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika

dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu. Zat

antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para

ahli dari Amerika Serikat dan Inggris.

4) Pembuatan hormon

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk

memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin,

hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron

Berikut adalah jawaban untuk soal nomor 2 dan 3

CARA PEMBUATAN YOGHURT (bioteknologi konvensional) :

1. Susu segar yang akan dibuat menjadi yoghurt terlebih dahulu diukur volumenya untuk

untuk menentukan volume bahannya.

2. Susu segar dipasteurisasi pada suhu 70oC selama 15 menit. Pada saat susu dipasteurisasi

ditambahkan susu skim yang terlebih dahulu diencerkan.

3. Susu yang telah dipasteurisasi didinginkan sampai suhunya mencapai 45oC.

Pendinginannya dilakukan dengan cara wajan yang terdapat susu disimpan diatas tempat

yang terdapat air dingin.

4. Susu yang telah didinginkan kemudian diinokulasi dengan ditambahkan stater

(Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus). Setelah susu diinkolasi kemudian

dimasukan kedalam labu erlemeyer.

5. Susu yang telah ditambahkan stater kemudian diukur pH nya untuk mengetahui pH awal

sebelum susu difermentasi.

6. Susu kemudian difermentasi dalam alat inkubasi pada suhu 40-45oC selama 4 jam.

7. Setelah susu difermentasi kemudian dilakukan pengukuran pH akhir untuk mengetahui

apakah pH nya berubah atau tidak. Sebelum diukur pH nya susu yang telah difermentasi

diaduk terlebih dahulu.

8. Setelah diukur pH nya yoghurt disaring dan diukur volume produknya. Setelah diukur

produk yoghurt yang dihasilkan kemudian diamti sifat organoleptiknya.

CARA PEMBUATAN INSULIN (bioteknologi modern) :

1. Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E.

coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk

lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini

adalah: ia bisa keluar-masuk ‘tubuh’ bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri.

Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu

menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel

pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin.

Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama.

DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA

ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut

DNA rekombinan.

DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri.

Bila bakteri E. coli berbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA

rekombinan.

CARA MEMBUAT TEMPE (bioteknologi konvensional) :

1. Perebusan pertama ½ matang kurang lebih ½ jam sampai 1 jam.

Pada tahap awal pembuatan tempe, biji kedelai direbus. Tahap perebusan ini

berfungsi sebagai proses hidrasi, yaitu agar biji kedelai menyerap air sebanyak mungkin.

Perebusan juga dimaksudkan untuk melunakkan biji kedelai supaya nantinya dapat menyerap

asam pada tahap perendaman.

2. Pemecahan kedelai (penggilingan).

Kulit biji kedelai dikupas pada tahap pengupasan agar miselium berfungsi dapat

menembus biji kedelai selama proses fermentasi. Pengupasan dapat dilakukan dengan tangan,

diinjak-injakdengan kaki, ataudengan alat pengupas kulit biji.

3. Pemisahan antara kulit dan biji kedelai dengan cara dilembang.

4. Perendamankuranglebih 5 jam, ganti air 7 sampai 8 jam

Setelah dikupas, biji kedelai direndam. Tujuan tahap perendaman ialah untuk

hidrasi biji kedelai dan membiarkan terjadinya fermentasi asam laktat secara alami agar

diperoleh keasaman yang dibutuhkan untuk pertumbuhan fungi. Fermentasi asam laktat

terjadi dicirikan oleh munculnya bau asam dan buih pada air rendaman akibat pertumbuhan

bakteri Lactobacillus. Bila pertumbuhan bakteri asam laktat tidak optimum (misalnya di

negara-negara subtropis, asam perlu ditambahkan pada air rendaman. Fermentasi asam laktat

dan pengasaman ini ternyata juga bermanfaat meningkatkan nilai gizi dan menghilangkan

bakteri-bakteri beracun.

5. Pencucian sampai bersih hingga air terlihat bening.

Proses pencucian akhir dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang mungkin

dibentuk oleh bakteri asam laktat dan agar biji kedelai tidak terlalu asam. Bakteri dan

kotorannya dapat menghambat pertumbuhan fungi.

6. Perebusan kedua minimal 4 jam.

Perebusan kedua ini dilakukan untuk mematangkan kedelai sehingga siap untuk diolah

menggunakan ragi tempe.

7. Ditiriskan kurang lebih 8 sampai 9 jam.

Proses ini ditujukan untuk menghilangkan air yang ada dalam kedelai, untuk

memberiragi, karena ragi tidak akan meresap jika kandungan air dalam kedelai terlalu tinggi.

8. Peragian/Inokulasi.

Inokulasi dilakukan dengan penambahan inokulum, yaitu ragi tempe atau laru.

Inokulum dapat berupa kapang yang tumbuh dan dikeringkan pada daun waru atau daun jati

(disebut usar; digunakan secara tradisional), spora kapang tempe dalam medium tepung

(terigu, beras, atautapioka; banyak dijual di pasaran), ataupun kultur R. oligosporus murni

(umum digunakan oleh pembuat tempe di luar Indonesia). Inokulasi dapat dilakukan dengan

cara, yaitu penebaran inokulum pada permukaan kacang kedelai yang sudah dingin dan

dikeringkan, lalu dicampur merata sebelum pembungkusan.

9. Pencetakan/pengemasan, tunggu kurang lebih 36 jam.

Setelah diinokulasi, biji-biji kedelai dibungkus atau ditempatkan dalam wadah

untuk fermentasi. Berbagai bahan pembungkus atau wadah dapat digunakan (misalnya daun

pisang, daun waru, daun jati, plastik, gelas, kayu, dan baja), asalkan memungkinkan

masuknya udara karena kapang tempe membutuhkan oksigen untuk tumbuh. Bahan

pembungkus dari daun atau plastic biasanya diberi lubang-lubang dengan cara ditusuk-tusuk.

Biji-biji kedelai yang sudah dibungkus dibiarkan untuk mengalami proses

fermentasi. Pada proses ini kapang tumbuh pada permukaan dan menembus biji-biji kedelai,

menyatukannya menjadi tempe. Fermentasi dapat dilakukan pada suhu 20 °C–37 °C selama

18–36 jam. Waktu fermentasi yang lebih singkat biasanya untuk tempe yang menggunakan

banyak inokulum dan suhu yang lebih tinggi, sementara proses tradisional menggunakan laru

dari daun biasanya membutuhkan waktu fermentasi sampai 36 jam.

10. Hasil akhir (Tunggu dua hari)

Jawaban soal no 4. Prinsip dasar bioteknologi

Bioteknologi merupakan proses pengolahan bahan baku yang memanfaatkan makhluk hidup

sebagai agen biologi untuk menghasilkan barang dan jasa. Pada umumnya makhluk yang

dimanfaatkan adalah mikroorganisme yang dibiakkann pada suatu media tumbuh.

Bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu bioteknologi konvensional

(tradisional) dan bioteknologi modern .

1. Bioteknologi Konvensional (tradisional)

Jenis bioteknologi ini menggunakan teknik dan peralatan sederhana dan belum menggunakan

rekayasa genetika. Jika pun ada, rekayasa yang dilakukan bersifat sederhana dan perubahan

dalam genetika yang dihasilkan tidak tepat sasaran.

Kelebihan:

Biaya relatif murah

Teknologi sederhana

Pengaruh jangka panjang biasanya sudah diketahui

Kelemahan:

Tidak dapat mengatasi ketidaksesuaian genetik

Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya

Memerlukan waktu relatif lama

Perbaikan genetika tidak terarah

2. Bioteknologi Modern

Bioteknogi modern dilakukan dengan memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagiannya yang

telah direkayasa secara in vitro (dalam peralatan buatan) untuk menghasilkan barang dan jasa

pada skala indusri

Kelebihan:

Perbaikan sifat genetik dapat dilakukan secara terarah

Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik

Dapat menghasilkan organisme yang sifat barunya tidak ada pada sifat alaminya

Hasil dapat diperhitungkan

Kelemahan:

Biaya relatif mahal

Memerlukan teknologi canggih

Pengaruh jangka panjang belum diketahui

Mikrobiologi dalam bioteknologi (youghurt, tempe dan insulin)

Mikrobiologi merupakan cabanh biologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad

renik.pengetahuan ini dapat membuka kemampuan dalam memahami sifat , struktur, dan

peranan beberapa mikroba , seperti virus, bakteri,dan cyanophyta.

Karena pada proses pembuatan yoghurt dan tempe digunakan mikrobiologi agar

menghasilkan produk yang diinginkan. Begitu juga dengan insulin yang menggunakan

bakteri E.collii.

DNA Rekombinan

Perubahan susunan DNA diperoleh melalui teknik DNA rekombinan, yang

melibatkan bakteri atau virus sebagai vektor (perantara). Proses DNA rekombinan

melalui 3 tahapan, yaitu 1) mengisolasi DNA, 2) memotong dan menyambung DNA

(transplantasi gen/DNA), dan 3) memasukkan DNA ke dalam sel hidup. Pemotongan

gen dalam satu untaian DNA menggunakan enzim endonuklease restriksi yang

berperan sebagai gunting biologi. Segmen DNA kemudian dimasukkan dalam suatu

vector berupa plasmid atau virus. Plasmid adalah rantai DNA melingkar di luar

kromosom bakteri.

Gen atau DNA yang telah diisolasi kemudian dicangkokkan ke dalam plasmid. Proses

ini dikenal dengan transplantasi gen. Penyambungan gen tersebut menggunakan

enzim ligase yang berperan sebagai lem biologi. Dengan demikian, diperoleh

organism dengan rantai DNA gabungan atau kombinasi baru sehingga rantai DNA ini

disebut DNA rekombinan. DNA baru yang telah membawa segmen DNA cangkokan

selanjutnya memasuki tahap akhir, yaitu dimasukkan ke dalam vektor sel bakteri

maupun virus.

Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan yang sama (organisme

berbeda) dalam suatu medan listrik. Fusi protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-

tahap, 1) menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih muda karena dinding sel

tipis serta protoplasma yang banyak dan utuh, 2) mengisolasi protoplasma sel dengan

cara menghilangkan dinding selnya dengan menggunakan enzim kemudian dilakukan

penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali, 3) Protoplasma yang didapat kemudian

diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat aktivitas organel,

misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya.

Fusi protoplasma pada sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk

menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel

pembentuk antibody dan sel mieloma. Sel pembentuk antibodi ini adalah sel limfosit

B, sedangkan sel mieloma sendiri merupakan sel kanker. Sel hibridoma yang

dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga

menghasilkan antibodi seperti sel-sel limfosit B. Hibridoma yang dihasilkan diseleksi

karena setiap sel menghasilkan antibodi yang sifatnya khas. Satu antibodi yang

dihasilkan spesifik untuk satu antigen. Setiap hibrid ini kemudian diperbanyak

(dikloning). Oleh karena antibodi ini berasal dari satu klon maka antibodi ini disebut

antibodi monoklonal.

Kultur Jaringan

Teori yang melandasi teknik kultur jaringan ini adalah teori Totipotensi, yaitu

kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada lingkungan

yang sesuai. Tahap-tahap kultur jaringan dalam membentuk embrio dari sel somatik

serupa pada tahap perkembangan zigot menjadi embrio. Perkembangan tersebut

dimulai dari sel → globular → bentuk jantung → bentuk torpedo → bentuk kotiledon

→ bentuk plantlet (tumbuhan muda).

Kultur jaringan merupakan perbanyakan vegetative mengunakan jaringan atau sel

pada medium buatan (biasanya berupa agar-agar yang diperkaya dengan hormon,

vitamin, dan unsur hara). Kultur jaringan merupakan salah satu alternatif untuk

mendapatkan tanaman baru yang mempunyai sifat sama dengan induknya. Teknik ini

hanya membutuhkan jaringan maupun sel dari tumbuhan dan akan didapatkan

tanaman sejenis dalam jumlah besar. Kultur jaringan sering disebut sebagai

perbanyakan secara in vitro karena jaringan ditanam (dikultur) pada suatu media

buatan (bukan alami).

Jawaban soal no 5. resume :

Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme/mahkluk hidup yang dilaksanakan secara

terpadu dan bertujuan untuk meningkatkan nilai guna suatu barang untuk kesejahteraan

manusia.

Konsep yang penting dalam bioteknologi adalah perbedaan bioteknologi

konvensional/tradisional dan modern.

Macam-macam bioteknologi :

Pada konsep pertama yaitu perbedaan bioteknologi modern dan tradisional/konvensional.

Bioteknologi tradisional adalah praktik bioteknologi yang dilakukan dengan cara dan

peralatan sederhana tanpa rekayasa genetika. Dengan ciri-ciri :

Dilakukan tanpa menggunakan prinsip-prinsip ilmiah.

Dilakukan hanya berdasarkan pada pengalaman yang di wariskan secara turun

temurun, umumnya belum dapat diproduksi secara masal.

Adapun contoh dari bioteknologi konvensional ini yaitu pada proses pembuatan bir, tempe,

roti dll.

Beberapa manfaat bioteknologi sederhana yaitu :

1. Meningkatkan nilai gizi dari produk–produk makana dan minuman

2. Menciptakan sumber makanan baru, misalnya dari air kelapa dan dapat diciptakan

makanan baru yaitu nata de coco

3. Dapat membuat makanan yang tahan lama, misalnya asinan

4. Secara tidak langsung dapat meningkatkan perekonomian rakyat karena

bioteknologi sederhana tidak banyak membutuhkan biaya sehingga masyarakat

kecil bisa melakukannya dan menjualnya untuk keperluan hidup sehari-hari.

Sedangkan, bioteknologi modern adalah praktik bioteknologi yang diperkaya dengan teknik

rekayasa genetika (suatu teknik manipulasi materi genetikal).

Cirinya berkebalikan dengan biotek tradisional ditambah dengan menerapkan teknik Aseptis.

Teknik Aseptis adalah suatu cara kita pada waktu bekerja (praktik) yang selalu menjaga

sterilitas ketika menangani pengkulturan mikroorganisme untuk mencegah kontaminasi

terhadap kultur mikroorganisme yang diinginkan.

Contoh dari bioteknologi modern ini yaitu tumbuhan yang kuat atau tahan terhadap hama dan

penyakit serta buahnya sifatnya tahan lama, bakteri penghasil antibiotik ataupun insulin.

Macam-macam produk bioteknologi antara lain:

Fermentasi

Kultur Jaringan

Rekayasa genetika

Teknik Rekombinansi DNA/fusi gen

Teknik Fusi protoplasma

Kloning

Hidroponik

Aeroponik

Kawin suntik

Dampak bioteknologi

a. Dampak terhadap lingkungan

(1). Dampak positif: a) Penemuan tumbuhan yang tahan terhadap serangan hama, b)

Peningkatan aktivitas pengolahan bahan tambang sehingga mengurangi pencemaran limbah.

(2) Dampak negative: a) dapat menyebabkan gulma menjadi resisten sehingga populasinya

melimpah, b) dapat menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem

b. Dampak di bidang sosial ekonomi

(1) Dampak positif: a) Kalangan industri giat mencari tanaman atau hewan varietas baru agar

nilai jualnya lebih tinggi, b) Pasar komersial banyak menyediakan produk-produk hasil

rekayasa genetika.

(2) Dampak negative: a) Terjadi kesenjangan dan kecemburuan dalam masyarakat karena

produk-produk dari petani tradisional mulai tersisih.

c. Dampak terhadap kesehatan

(1) Dampak positif: Penemuan-penemuan produk obat atau hormon menyebabkan produk

tersebut murah dan mudah didapat oleh masyarakat.

(2) Dampak negative: Penggunaan produk kesehatan juga dapat menimbulkan gejala-gejala

lain dari suatu penyakit, misalnya alergi.

d. Dampak etika moral

Manusia diharapkan dapat bertindak bijaksana dalam merekayasa alam.