KEGIATAN PEMBELAJARAN 2
Penerapan Bioteknologi
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan mampu:
1. Memberi contoh-contoh penerapan bioteknologi di berbagai bidang.
2. Mengidentifikasi dampak penerapan bioteknologi.
B. Uraian Materi
1. Penerapan bioteknologi
Saat ini bioteknologi sudah dikembangkan di berbagai bidang dengan tujuan untuk menghasilkan produk barang dan jasa yang memberikan manfaat bagi manusia.
a. Bidang pangan
Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.
1) Protein Sel Tunggal (PST)
PST adalah suatu istilah untuk menyebut protein yang berasal dari organisme uniseluler dan multiseluler yang strukturnya sederhana. PST dapat dibuat dari bakteri, alga maupun jamur.
Mikroorganisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan sebagai berikut:
1) Mempunyai kemampuan berkembang biak relatif cepat.
2) Mempunyai kandungan protein lebih tinggi dari protein hewan/tumbuhan.
3) Dapat menggunakan substrat limbah sebagai media kultur.
Mikroba yang dapat digunakan untuk membuat PST adalah Saccharomiyces cerevisiae dan Candida utilis. Protein yang dihasilkan kedua mikrob ini mengandung asam nukleat tinggi sehingga tidak cocok bagi manusia. PST yang dihasilkan dari kedua mikroba hanya digunakan sebagai suplemen makanan ternak. Mikroba lainnya yang digunakan adalah Spirulina dan Chlorella.
2) Mikoprotein
Mikoprotein merupakan bahan makanan sumber protein yang berasal dari miselium jamur.
b. Bidang pertanian dan peternakan
Bidang pertanian:
1) Padi transgenik
Contoh : padi rojolele transgenik yang mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin. Cara mendapatkan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin yaitu dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hidup di tempat dingin ke dalam kromosom tanaman padi.
2) Tembakau resisten terhadap virus
Contoh: tanaman tembakau yang tahan terhadap penyakit TMV. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menggabungkan plasmid T dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV dan dimasukkan ke kromosom tembakau. Kromosom tersebut diperbanyak melalui teknik kultur jaringan.
3) Bunga anti layu
Contoh: bunga anyelir transgenik yang mampu bertahan segar selama 3 minggu, sementara itu, anyelir normal hanya mampu bertahan selama 3 hari.
4) Buah tanpa busuk
Contoh: Buah yang tetap segar dalam waktu yang lama. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menghambat kerja dari gen penghasil etilen.
5) Tanaman kapas anti serangga
Tanaman kapas ini diperoleh dengan memasukkan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan. Tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin yang akan bereaksi dengan enzim yang diproduksi lambung serangga, sehingga enzim tersebut akan berubah menjadi racun. Jika serangga memakan tanaman tersebut maka akan mengalami keracunan hingga mati.
6) Pembuatan pupuk organik
Contoh : pupuk superfosfat yang dibuat melalui teknologi Bio-SP
menggunakan mikroorganisme pelarut fosfat.
c. Bidang peternakan
1) Sapi perah dengan hormon manusia, contoh: sapi Herman
Sapi Herman merupakan contoh teknologi DNA rekombinan. Teknik ini dilakukan dengan menyisipkan gen laktiferin dari manusia yang akan memproduksi HLF (Hunan laktiferin) kepada sapi perah. Dengan penyisipan akan dihasilkan sapi yang mengandung laktiferin.
2) Bovin Somatotrop
Teknologi ini dilakukan dengan menyisipkan gen somatotrop sapi pada plasmid Escherichia coli untuk menghasilkan BST, BST yang ditambahkan pada makanan ternak sehingga dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.
d. Bidang Kedokteran
1) Antibiotik
Pembuatan antibiotik termasuk penerapan bioteknologi konvensional. Antibiotik adalah senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Mikroorganisme yang dimanfaatkan menghasilkan antibiotik antara lain :
a. Jamur Cephalosporium sp, penghasil antibiotik sefalosporin untuk membunuh bakteriyang kebal terhadap penicillin.
b. Bakteri Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomisin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotik penisilin dan sefalosporin.
c. Jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum menghasilkan antibiotik penisilin untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus.
1) Insulin
Merupakan hormon yang diproduksi kelenjar pankreas dan berfungsi mengatur kadar gula dalam darah. Berikut ini gambar dari langkah langkah pembuatan insulin.
Gambar 16. Langkah Pembuatan Insulin
Sumber : https://www.nafiun.com
2) Vaksin transgenik
Vaksin adalah siapan antigen yang dimasukkan ke tubuh untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan tubuh. Pembuatan vaksin dilakukan melalui teknik DNA rekombinan dengan mengisolasi gen yang mengkode senyawa penyebab penyakit (antigen) dari mikro yang bersangkutan. Berikut ini gambar skema pembuatan vaksin transgenik.
Gambar 17. Pembuatan Vaksin Transgenik
Sumber:https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT49XfbF0mEpkyapvpbJgzEshZPAP8v2vk6K-uYFVBBCmtpP0wm&s
3) Antibodi Monoklonal
Pembuatan antibodi monoklonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal. Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.
Gambar 18. Fusi Protoplasma
Sumber : https://id.quora.com/
4) Interferon
Interferon adalah protein yang dibentuk secara alami oleh sel-sel sistem imun, misalnya sel darah putih dan fibroblas. Secara komersial interferon diproduksi dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Interferon dikatakan juga sebagai senyawa protein yang mampu memacu pertahanan tubuh manusia untuk melawan kuman penyakit, seperti virus, bakteri, kanker, dan senyawa asing lainnya.
e. Bidang Lingkungan
Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.
Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.
2. Dampak Penerapan Bioteknologi bagi Kehidupan
1) Dampak di bidang lingkungan
Dampak Positif:
- Ditemukannya tumbuhan transgenic yang tahan terhadap serangga, sehingga dapat mengurangi penggunaan pestisida.
- Mengatasi pencemaran limbah dengan menggunakan bakteri Thiobacillus Ferrooxidans yang dapat memisahkan logam dari bijinya.
Dampak Negatif
-Menimbulkan kerusakan pada ekosistem.
-Tanaman kapas anti serangga dapat membunuh hama dan organisme bukan target seperti kupu-kupu dan lebah yang menghisap nectar tanaman tersebut. Akibatnya banyak jenis serangga yang mati sehingga merusak ekosistem, selain itu juga matinya serangga dalam jumlah besar dapat mengganggu kelangsungan hidup organisme pemakan serangga.
-Hilangnya plasma nutfah.
-Dengan dibudidayakan organisme transgenic dapat membuat organisme local semakin tersingkir sehingga dapat menimbulkan hilangnya plasma nutfah local (alami).
Oleh karena itu pembudidayaan tanaman transgenik dapat mengakibatkan punahnya makhluk hidup dalam suatu ekosistem.
2) Dampak di Bidang Sosial Ekonomi.
Dampak Positif:
Terjadinya persaingan untuk mencari tanaman atau hewan varietas baru melalui rekayasa genetika yang terjadi dikalangan industry.
Dampak Negatif
Kesenjangan ekonomi dan sosial pada masyarakat karena produk dari petani dan peternak tradisional mulai tersisih.
3) Dampak terhadap kesehatan
Dampak Positif:
Adanya penemuan produk-produk obat maupun hormone hasil rekayasa genetika sehingga produk tersebut lebih murah,
Dampak Negatif
Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetika dapat mengakibatkan timbulnya alergi, bahkan beberapa produk transgenik dapat mengakibatkan seseorang menjadi resisten terhadap beberapa jenis antibiotic
4) Etika Moral
Penerapan teknologi kloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia dianggap merendahkan martabat manusia. Kloning pada manusia sangat ditentang karena tidak sesuai dengan etika moral dan melanggar aturan agama.
C. Rangkuman
1. Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.
2. Pembuatan antibodi monoklonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus –menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal. Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.
3. Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.
4. Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.
D. Latihan Soal
Kerjakan semua soal di bawah ini di kertas, kemudian cocokan dengan jawaban atau pembahasan di lembar berikutnya!
Soal Uraian
1. Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pangan!
2. Tuliskan keunggulan Mikroorganisme penghasil PST!
3. Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pertanian!
4. Tuliskan dampak Bioteknologi bagi Plasma nutfah!
5. Tuliskan dampak Bioteknologi bagi Lingkungan!
Soal Pilihan Ganda
1. Kloning merupakan teknologi yang digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya. Teknologi ini apabila diterapkan pada berbagai jenis hewan dalam jangka waktu panjang dapat menyebabkan dampak negatif yaitu….
A. akan terjadi isolasi reproduksi antar spesies
B. menghasilkan individu berumur pendek
C. akan terjadi kepunahan secara missal
D. menurunkan jumlah anggota populasi
E. menurunkan keanekaragaman hayati
2. Streptomisin merupakan salah satu jenis antibiotik yang dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus. Antibiotik tersebut dimanfaatkan manusia untuk….
A. menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen
B. meningkatkan kekebalan tubuh
C. melarutkan darah beku
D. mengurangi rasa sakit
E. menurunkan demam
3. Bunga anyelir transgenik tahan terhadap kelayuan karena….
A. telah disisipi gen yang mengkode produksi etilen
B. telah direkayasa agar tidak menghasilkan sitokinin
C. telah disisipi gen laktoferin sehingga tidak mudah busuk
D. telah disisipi gen yang kurang sensitif terhadap etilen
E. disilangkan dengan anyelir transgenic yang mampu bertahan segar dalam waktu lama
4. Bioteknologi tidak selalu aman bagi lingkungan. Tanaman transgenic dikhawatirkan menimbulkan ancaman terhadap lingkungan berupa….
A. tanah menjadi tandus akibat pemakaian pupuk kimia
B. timbulnya wabah penyakit baru yang sulit diobati
C. bakteri dan jamur pembusuk meningkat jumlahnya
D. membutuhkan banyak pestisida untuk membunuh hama
E. terjadinya pencemaran gen apabila menyerbuki tanaman sejenis
5. Bakteri Pseudomonas putida mampu mendegradasi tumpahan minyak bumi di laut dengan cara….
A. memutus ikatan karbon
B. memutus ikatan aldehid
C. memfermentasi minyak bumi menjadi polyester
D. mereaksikan asam sulfat dengan minyak bumi
E. mendegradasi minyak bumi menjadi gas metana
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 2.
Nilai = 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑆𝑘𝑜𝑟 𝑃𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ𝑎𝑛 x 100 %
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑆𝑘𝑜𝑟 𝑀𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚
Konversi tingkat penguasaan:
90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar pada modul selanjutnya. Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 2, terutama bagian yang belum dikuasai.
Kunci jawaban soal uraian
Kunci jawaban dan pembahasan soal pilihan ganda
E. Penilaian Diri
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!
Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak".
Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.
EVALUASI
Jawablah pertanyaan berikut ini dengan tepat!
1. Berbagai contoh produk bioteknologi.
1. Minuman beralkohol
2. Domba kloning
3. Hormon interferon
4. Tape ketan
5. Antibodi monoklonal
Produk bioteknologi modern adalah .....
A. 1, 2 dan 3
B. 1, 3 dan 4
C. 2, 3 dan 4
D. 2, 3 dan 5
E. 3, 4 dan 5
2. Penerapan Bioteknologi untuk mendapatkan varietas-varietas unggul akan menjurus pada….
A. menurunkan kualitas lingkungan
B. menurunkan kualitas produk pertanian
C. meningkatnya keanekaragaman ekologi
D. meningkatnya keanekaragaman genetik
E. meningkatnya jenis hama tanaman
3. Mikroorganisme yang efektif untuk pembuatan sel tunggal adalah ….
A. Spirulina dan Fusarium
B. Bakteri dan jamur
C. Spirulina dan Chlorella
D. Penicillium dan Saccharomyces
E. Chlorella dan Penicillium
4. Dalam pembuatan yoghurt, susu kental, ditanami mikroba sejenis Streptococcus, Thermophillus. Tujuannya adalah ….
A. menurunkan lemak dan asam
B. menurunkan suhu dan asam
C. meningkatkan cita rasa
D. meningkatkan keasaman
E. menurunkan kadar asam
5. Tahap-tahap teknologi plasmid untuk memproduksi insulin adalah ….
A. pemotongan plasmid → gen insulin → bakteri
B. gen insulin dipotong → cangkok ke bakteri → plasmid
C. pemotongan gen insulin → plasmid → bakteri
D. bakteri dipotong → gen insulin → plasmid
E. gen insulin → bakteri → plasmid
6. Hibridoma sering digunakan untuk memperoleh antibodi. Sel hibridoma merupakan peleburan dari ….
A. virus dan bakteri
B. kanker dan limfosit
C. bakteri dan sel limfosit
D. bakteri dan kanker
E. virus dan sel limfosit
7. Penolakan masyarakat terhadap penanaman kapas transgenik di Sulawesi, karena menimbulkan kekhawatiran pada ekosistem yakni ......
A. Kapas transgenik tidak ekonomis
B. Teknik pembentukan kapas transgenik menggunakan virus
C. Kapas transgenik diduga membawa penyakit menular berbahaya
D. Pergeseran biodiversitas tanaman kapas asli secara besar-besaran
E. Kapas transgenik sulit dirawat oleh petani setempat
8. Proses pembentukan organisme baru, yang secara alamiah tidak mungkin terjadi di alam dapat diperoleh dengan cara teknik rekayasa genetika. Teknik rekayasa genetika didukung/ ditunjang oleh adanya hal-hal berikut, kecuali ….
A. Ditemukan enzim endonuklease restriksi
B. Adanya sel yang mampu berfusi
C. Adanya teknik fermentasi
D. Ditemukan enzim ligase
E. Ditemukannya plasmid
9. Bioteknologi dapat diterapkan untuk mengubah dan meningkatkan nilai tambah pangan, serta pembuatan sumber pangan baru dengan bantuan mikroba. Hubungan yang benar antara mikroba dengan produk yang dihasilkan adalah ……
10. Pemanfaatan aplikasi bioteknologi untuk pemenuhan kebutuhan pangan sudah mulai beralih ke pemanfaatan PST (Protein Sel Tunggal) karena memiliki kelebihan kecuali ...
A. nilai ekonomi tinggi
B. sumber energinya cukup banyak
C. kadar protein tinggi ± 80%
D. media pembiakannya selulosa, methanol atau minyak bumi
E. semua orang bisa melakukannya
11. Bioteknologi di bawah adalah ...
A. Hibridoma
B. Kloning
C. Transplantasi gen
D. Kultur jaringan
E. Transplantasi nucleus
12. Berikut ini beberapa bahan makanan yang difermentasikan oleh mikroorganisme dengan produk-produknya :
Hubungan yang benar antara bahan mentah dengan mikroorganisme dan produknya adalah ...
A. 1 dan 2
B. 1 dan 4
C. 2 dan 3
D. 3 dan 4
E. 3 dan 5
13. Perhatikan pernyataan ini!
1. Kultur jaringan dapat meningkatkan produksi suatu tanaman.
2. Rekayasa genetika dapat meningkatkan kualitas dari tanaman pangan.
3. Cara konvensional peningkatan mutu pengadaan pangan umumnya lebih mudah diterima masyarakat dari produk bioteknologi.
4. Produk bioteknologi dikhawatirkan menjadi bahan polutan biologi. Yang menunjukkan kekurangan dari bioteknologi adalah ….
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 1 dan 4
D. 2 dan 3
E. 3 dan 4
14. Berikut ini pernyataan tentang pengelolaan limbah dengan menggunakan mikroorganisme.
1. Untuk memberantas hama dapat digunakan pestisida biologi
2. Pestisida biologi merupakan mikroorganisme
3. pestisida biologi berfungsi mengganti bahan kimia pembasmi insekta hama
4. Untuk mempercepat reproduksi hama dapat digunakan feromon insekta
5. Feromon insekta merangsang insekta untuk melakukan perkawinan Pernyataan di atas yang benar adalah …
A. 1–2–3
B. 1–3–4
C. 2–3–4
D. 2–3–5
E. 3–4–5
15. Berikut ini merupakan peranan bakteri dalam pemisahan logam :
1. Thiobacillus ferrooxidans tumbuh pada lingkungan yang mengandung zat organik
2. Thiobacillus ferrooxidans adalah salah satu spesies kemolitotrof (bakteri pemakan batuan)
3. Bakteri Khemoitotrop memperoleh energi dari oksidasi zat organik
4. Para penambang mineral melakukan pembiakan murni terhadap Thiobacillus ferooxidans untuk pemisahan logam murni
Pernyataan di atas, yang benar ditunjukkan oleh nomor …
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 1 dan 4
D. 2 dan 3
E. 2 dan 4
KUNCI JAWABAN
DAFTAR PUSTAKA
Aryilina, Diah. Dkk, 2007. Biologi SMA dan MA untuk Kelas XII, Jakarta, Erlangga
Kusumawati, Rohana. 2010 Biologi Untuk SMA/MA. Klaten: Intan Pariwara
Pariwara. Mulyati, R. 2008. Bioteknologi di Sekitar Kita. Klaten: Intan Pariwara.
Pratiwi, Bakti. 2018. Biologi SMA/MA. Bandung: YMARA WIDYA
Irmaningtyas. 2014. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII Kelompok peminatan Matematika dan Ilmu Alam. Jakarta: Erlangga
Safitri, Ririn. 2016. Buku Guru Biologi Untuk SMA/MA Kelas XII. Surakarta: Mediatama