Bhn Ajar Bioteknologi

BIOTEKNOLOGITujuan PembelajaranSetelah mempelajari bab ini, siswa diharapakan dapat :Menjelaskan peran mikroorganisme dalam proses bioteknologi.Menjelaskan proses-proses rekayasa dalam memanipulasi sifat organisme.Menjelaskan manfaat dan bahaya bioteknologi bagi kehidupan.Memberi contoh penerapan bioteknologi yang berpengaruh pada pengembangan bahan pangan dan bidang medis.Memberi contoh dampak bioteknologi pada perbaikan dan perusakan lingkungan.ioteknologi adalah teknologi yang memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia.Penerapan bioteknologi umumnya mencakup produksi sel dan perubahan atau transformasi kimia. Transformasi kimia dibagi menjadi dua subbagian:!. Pembentukan suatu produk akhir yang diinginkan, contohnya en"im, antibiotik, asam organik, dan steroid.#. Penguraian bahan sisa produksi.MikrobiologiBiokimia Biologi MolekularBiologi SelGenetika Molekular Rekayasa ProsesBioteknologiDiagnosa KesehatanIndustri FarmasiIndustri FermentasiIndustri Pangan dan PakanIndustri KimiaLingkungan dan EnergiPerkem bangan Bioteknologi 1. Bioteknologi Tradisional atau KonvensionalCiri-ciri:a) Turun temurunb) Skala produksi kecilc) Mengabaikan prinsip ilmiah#. ioteknologi Modern$iri-ciri:a% Tdk selalu turun temurunb% Skala produksi besarc% Menggunakan prinsip-prinsip ilmiahA.MIKROORGANISME DALAM BIOTEKNOLOGIProses bioteknologi!. &eproduksinya sangat cepat.#. Mudah diperoleh dari lingkungan kita.'. Memiliki sifat tetap, tidak berubahubah.(. Melalui teknik rekayasa genetika.). *apat menghasilkan berbagai produk yang dibutuhkan oleh manusia dan tidak tergantung musim atau iklim.Penelitian oleh Louis Pasteur (1857-187!. Teknologi produksi bahan makanan melalui "er#e$tasi.B. K%LT%R &ARINGANTeknik perbanyakan tanaman secara +egetatif buatan yang didasarkan pada sifat totipotensi tumbuhan. Totipotensi adalah kemampuan sel atau jaringan organisme untuk tumbuh menjadi indi+idu baru.1. Pri$si' (a)a# Te*$i* Ku)tur &ari$+a$,arus dilakukan di tempat yang steril tanaman yang akan dikulturkan sebaiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh. -ksplan yang steril dikultur dalam botol yang berisi medium cair. -ksplan akan tumbuh jaringan kalus berwarna putih yang disebut protocorm like body .PLB%. /aktor-faktor lingkungan di luar nutrisi, seperti cahaya, temperatur, kelembapan, dan p,, juga harus dikondisikan agar sesuai untuk kelangsungan hidup P0. P0 akan berkembang menjadi tanaman kecil yang disebut plantlet. Plantlet membentuk tanaman sempurna.1ultur jaringan memiliki manfaat sebagai berikut:a. Melestarikan sifat tanaman indukb. Menghasilkan tanaman yang memiliki sifat seragamc. Menghasilkan tanaman baru dalam jumlah besard. *apat menghasilkan tanaman yang bebas +iruse. *apat dijadikan sarana untuk melestarikan plasma nutfahf. 2ntuk menciptakan +arietas baru melalui rekayasa genetika.Selain itu juga memiliki kelemahan-kelemahan, yaitu:i. *iperlukan biaya awal yang relatif tinggiii. ,anya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, krena memerlukan keahlian khusus.iii. ibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatisasi, karena terbiasa dalam kondisi lembab dan aseptik.,. Ma-a#-Ma-a# Ku)tur &ari$+a$a. 1ultur meristem, menggunakan jaringan .akar, batang, daun% yang muda3meristematik.b. 1ultur anter, menggunakan kepala sari sebagai eksplan.c. 1ultur embrio, menggunakan embrio.d. 1ultur protoplas, menggunakan sel jaringan hidup sebagai eksplan tanpa dinding.e. 1ultur kloroplas, menggunakan kloroplas. f. 1ultur polen, menggunakan serbuk sari sebagai eksplannya... Prose(ur Ku)tur &ari$+a$a. Persiapanb. Pengambilan dan Perawatan Eksplanc. PengocokanTu/ua$ 'e$+o-o*a$0!. Menggiatkan kontak antara permukaan eksplan dengan larutan media#. Memudahkan peresapan larutan nutrisi ke dalam jaringan eksplan'. Melancarkan sirkulasi udara, sehingga udara dapat masuk ke dalam media(. Menjaga homogenitas atau keseragaman larutan nutrisi dalam media). Merangsang terpisahnya P0 yang terbentuk.d. MediaMedia tanaman terdiri dari dua jenis, yaitu media cair dan media padat.Media kultur harus mengandung nutrisi lengkap yang terdiri dari unsur makro, unsur mikro, +itamin, gula, dan 4PT ."at pengatur tumbuh tanaman seperti auksin, sitokinin, giberelin%.4at pengatur dapat dipilih dari bahan-bahan di bawah ini:!. 566 .indoleasetic acid 3asam indolasetat%.#. 5665d .indoleacetaldehyde 3 indol asetaldehida%.'.567.indoleacetonitrile 3 indol asetonitril%.(. 56-t .ethylendoleacetate 3 etilendol asetat%.). 5py6 .indolepyruvic acid 3 asam indolpiru+at%.erbagai Tanaman yang *ihasilkan Melalui 1ultur 8aringan dan 1egunaannya1. REKA2ASA GENETIKA*ilakukan dengan cara membuat *76 rekombinan .*76 yang urutannya telah direkombinasi sesuai keinginan kita% melalui penyisipan gen dengan plasmid sebagai +ektornya.1. Te*$i* P)as#i(Plasmid adalah gen yang melingkar yang terdapat dalam sel bakteri, tak terikat pada kromosom.,. Te*$i* 3i4ri(o#aTeknik 5i4ri(o#a adalah penggabungan dua sel dari organisme yang sama atau pun dari sel organisme yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid .hibridoma% yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut... Tera'i Ge$eti*Perbaikan kelainan genetik denganmemperbaiki gen. 1omite &ekayasa 9enetika dari Nasional Institute of Health .NIH%. Mengi"inkan penerapan terapi genetik untuk dua jenis penyakit, yaitu penyakit menurun yang sangat jarangAdenosine Deaminase Defciency ADD!" dan sejenis kanker kulit yang ganas. 6. K)o$i$+ (Pe$+*)o$aa$!1loning pada katakD.BIOTEKNOLOGI PENGOLA3AN BA3AN PANGAN1. Pe#4uata$ Roti,. Pe#4uata$ 3asi) Susua. Kejub. Yoghurtc. MentegaPembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah #treptococcus lactis dan Leuconostoc cremoris yan$ membantu proses pengasaman... Pro(u* Ma*a$a$ Lai$a. SauerkrautSauerkraut adalah sayuran yang diasamkan agar dapat awet disimpan.b. Pengawetan Zaitun dan Timun4aitun dan timun dapat diawetkan dengan menyimpannya dalam larutan garam yang ditambah bakteri asam laktat.c. Pengolahan Kopi dan Cokelatuah kopi dan cokelat diselubungi oleh getah yang harus dibuang sebelum diproses lebih lanjut.d. Pembuatan irPembuatan bir melibatkan proses penumbukan dan fermentasi.6. Protei$ Se) Tu$++a)*ibuat dari alga %hlorella" #pirulina" dan #cenedesmus& %andida utylis& 'ethylophylus methylotropus( #accharomyces& )usarium $ramineaum.1elebihan PST :a. 0aju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagib. *apat menggunakan bermacam-macam media atau substratc. Produksi PST tidak tergantung iklim dan musimd. memiliki kandungan protein lebih tinggi daripada hewan dan tumbuhan.1ekurangan : asam nukleat tinggiencokMe*a$is#e *er/a (a)a# 'ro(u*si PST0a. Penyediaan sumber makanan yang mengandung karbon, nitrogen, fosfor, dan unsur-unsur lainb. Sterilisasi mediac. Pembiakan mikroba penghasil PSTd. Pemanenan dengan memisahkan biomassa mikroba dari cairan fermentasie. Pemurnian hasil panen.5. Pro(u* Asa# A#i$o7 8ita#i$7 (a$ E$9i#Mikroorganisme yang *iproduksi secara 1omersial untuk Pembuatan 6sam 6mino dan :itaminMikroorganisme yang *iproduksi secara 1omersial untuk Produksi -n"imE. BIOTEKNOLOGI:ARMASI;KEDOKTERAN1.Pe#4uata$ 8a*si$:aksin digunakan untuk melindungi atau mencegah tubuh terserang penyakit dapat berasal dari mikroorganisme .+irus, bakteri% yang dilemahkan atau to*si$ yang dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut.-fek samping:a. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat +aksin masih melanjutkan proses reproduksib. Mikroorganisme digunakan untuk membuat +aksin mungkin masih dapat menyebabkan penyakitc. 6lergi terhadap sisasisa sel dari produksi +aksin d. ;rang yang bekerja dalam pembuatan +aksin bersentuhan dengan organisme berbahaya sebagai bahan pembuat +aksin.Pri$si'-'ri$si' re*a*sasi Nitro+e$*engan bioteknologi mengembangkan tumbuhan yang akarnya dapat bersimbiosis dengan *hi+obium. melibatkan gen nif. Para ilmuwan menyisipkan gen nif ini pada:a. Tumbuhan serealia yang sesuaib. akteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealiac. Plasmid Ti .,umor Inducin$% dari A$robacterium dan kemudian menginfeksikannya ke tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah direkayasa.G. BIOTEKNOLOGI PETERNAKAN1. 3e?a$ Tra$s+e$i*,ewan yang diberi perlakuan rekayasa genetika disebut he-an trans$enik. ,ewan disisipkan gen-gen yang dibutuhkan manusia. $ontohnya domba transgenik.Teknik pelestarian dengan rekayasa genetika sangat berguna karena:a. induk dari spesies biasa dapat melahirkan anak dari spesies langka.b. telur hewan langka yang sudah dibuahi dapat dibekukan, lalu disimpan bertahun-tahun.,. 3or#o$ BST (Bo=i$e So#atotro'5i$!*engan rekayasa genetika dapat diproduksi hormon pertumbuhan hewan, hormon ST .bo+ine somatotropin%.$aranya :a. plasmid bakteri .. coli dipoton$ dengan en"im endonukleaseb. gen somatotropin sapi diisolasi dari sel sapic. gen somatotropin disisipkan ke plasmid bakterid. plasmid dimasukkan lagi ke sel bakterie. bakteri yang menghasilkan bo+in somatotropin ditumbuhkan dalam tangki fermentasif. o+ine somatotrophin diambil dari bakteri dimurnikan.3.BIOTEKNOLOGI PENGOLA3AN LIMBA31. Pe$+o)a5a$ Air Li#4a5Pemrosesan air limbah bertujuan untuk menghilangkan "at pencemar biologis maupun kimiawi. Mekanisme yang dilalui ialah:a. menghilangkan sisa-sisa terakhir benda padat yang tersuspensib. menghilangkan gangguan yang tidak dikehendakic. menghilangkan rasa, warna, bau, dan mengurangi kandungan "at yang terlarut.Prinsip kerja dalam pengolahan limbah.a. Pengumpulan0imbah dari rumah, industri, dan dari akti+itas lainnya disalurkan ke jaringan saluran bawah tanah, lalu dikumpulkan ke pusat pengolahan.b. Pemilahan0imbah yang masuk ke tempat pengolahan dilewatkan pada lempengan metal yang berfungsi memisahkan.c. Pengaliran !imbah0imbah dialirkan lewat lubang-lubang kecil disaring, dicuci, dikumpulkan dan digunakan untuk mengisi lubang-lubang di tanah.d. Pengendapan0imbah dialirkan mengendap di dasar tangki membentuk slud$e .endapan% kasar.e. Proses "erob6kti+itas pemecahan memerlukan banyak oksigen, dan reaksi berikut :Proses aerob terbagi menjadi dua./. Pen$aktifan slud$e9elembung-gelembung udara didifusikan pada e