Program Pascasarjana Magister Pendidikan IPA Universitas Lambung Mangkurat BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL & MODERN Elia Hervina Anri Annisa (2120132320008) (2120132320010)
P ANDUAN P E TUNJUK BUKU KOMPETENSI DASAR FITUR INI BERISIKAN KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PEMBELAJARAN YANG PERLU DICAPAI OLEH GURU PADA MATERI YANG DIAJARKAN SUBMATERI FITUR INI BERISIKAN JUDUL SUBMATERI YANG AKAN DIJELASKAN PADA BAHAN AJAR PEMBELAJARAN FITUR INI BERISIKAN MATERI PEMBELAJARAN YANG DIJELASKAN PADA MATERI YANG DISAJIKAN SOAL BERPIKIR KRITIS FITUR INI BERISIKAN PERTANYAAN YANG DAPAT MEMBANTU PESERTA DIDIK BERPIKIR SECARA KRITIS TERHADAP MATERI YANG DIPELAJARI LATIHAN SOAL FITUR INI BERISIKAN SOAL-SOAL LATIHAN BERUPA ESSAY YANG DAPAT DISELESAIKAN OLEH PESERTA DIDIK
Menggunakan konsep bioteknologi dalam mengidentifikasi penerapan bioteknologi konvensional Membuktikan peran bioteknologi dan produk yang dihasilkan Menemukan perbedaan prinsip dasar pengembangan bioteknologi konvensional dan modern Menggunakan konsep bioteknologi dalam mengidentifikasi penerapan bioteknologi modern dalam kehidupan sehari-hari Menggunakan konsep bioteknologi untuk mengidentifikasi penerapan bioteknologi modern Menganalisis keuntungan dan kerugian penerapan bioteknologi Membuat produk bioteknologi konvensional dalam bidang pangan 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. KOMPETENSI DASAR Menerapkan konsep bioteknologi dan perannya dalam kehidupan manusia Membuat salah satu produk bioteknologi konvensional yang ada di lingkungan sekitar 3.7 4.7
A. Bioteknologi Konvensional Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan makhluk hidup atau mikroorganisme secara langsung, dan umumnya secara utuh untuk menghasilkan atau memodifikasi produk dengan cara, prinsip, dan teknologi tertentu. Memanfaatkan mikroorganisme secara langsung dan utuh. Memanfaatkan cara atau prinsip yang alami umumnya menggunakan prinsip fermentasi. Menggunakan alat dan bahan yang sederhana. Tidak memerlukan keahlian khusus dalam pembuatannya. Skala produksi kecil dan biaya yang digunakan relatif lebih murah. Karakteristik bioteknologi konvensional di antaranya: Jenis-jenis produk pangan dari bioteknologi konvensional Gambar 1. Yogurt Yogurt merupakan salah satu produk hasil fermentasi susu yang bentuknya mirip bubur atau es krim tetapi dengan rasa agak asam. Selain dibuat dari susu segar, yogurt juga dapat dibuat dari susu skim (susu tanpa lemak) yang dilarutkan dalam air dengan perbandingan tertentu bergantung pada kekentalan produk yang diinginkan. 1.Yogurt https://bit.ly/3TM1Wv4 Yoghurt merupakan salah satu produk hasil fermentasi susu yang paling tua dan cukup populer di seluruh dunia dari Balkan dan Timur Tengah. Sejarah ditemukannya fermentasi susu dimulai dengan cara yang tidak disengaja, pengembara di Timur Tengah yang membawa persediaan susu di wadah yang terbuat dari usus domba terkejut ketika mengetahui susu yang akan diminumnya telah menjadi setengah padat. Ternyata susu tersebut telah mengalami fermentasi akibat adanya bakteri dari usus domba. Karena kehausan, susu yang telah mengalami fermentasi tersebut dengan terpaksa diminum. Ternyata rasa susu yang telah mengalami fermentasi tersebut cocok dengan lidah pengembara.
Gambar 2. Tempe Tempe adalah makanan tradisional dari Indonesia yang dibuat dari fermentasi oleh jamur Rhizopus sp pada bahan baku kedelai maupun non kedelai. Hifa adalah benang-benang halus yang berwarna putih yang akan menumpuk di permukaan biji kedelai dan kacang merah yang nantinya akan menyatu membentuk miselium yang berwarna putih. 2. Tempe https://bit.ly/3gdTvuA Tempe merupakan makanan asli khas dari Jawa yang sangat dikenal hampir di seluruh penjuru nusantara. Pada mulanya tempe diproduksi dari kedelai hitam yang berasal dari masyarakat pedesaan tradisional Jawa dan dikembangkan di daerah Mataram, Jawa Tengah dan berkembang sebelum abad ke16. Selain itu, tempe diperkenalkan oleh orang-orang Tionghoa yang memperoduksi makanan dari kedelai yang difermentasikan dengan menggunakan kapang aspergillus. Gambar 3. Tapai Singkong 3. Tapai Tape mempunyai tekstur yang lunak dan berair dengan rasa yang manis, asam, dan sedikit bercitarasa alkohol.Tape memiliki rasa manis dengan sedikit kandungan alkohol serta memiliki cita rasa dan aroma yang khas sebagai hasil proses fermentasi. Selain bisa menghangatkan badan, tapai juga enak dicampur bersama makanan lain. Selain itu, tapai singkong dan tapai ketan mengandung karbohidrat, kalsium, fosfor, sedikit protein, lemak, vitamin B1 dan probiotik. Probiotik atau bakteri baik yang dihasilkan dalam proses fermentasi tapai dapat menyehatkan saluran cerna kita. https://bit.ly/3EgjNV7 Asal mula tapai ternyata tidak diketahui pasti. Tapai ada dua jenis, yaitu tapai singkong dan tapai ketan. Selain terkenal di Indonesia, tapai ketan juga terkenal di Asia Tenggara. Tape merupakan makanan tradisional khas Indonesia yang terbuat dari singkong atau ketan hasil fermentasi yang diperoleh dengan cara mengukus bahan mentah, kemudian diinokulasikan dengan inokulum. Singkong atau ketan kemudian disimpan atau diperam dalam jangka waktu tertentu pada suhu ruang
Gambar 4. Kecap 4. Kecap Berpikir Kritis Kecap kedelai dibuat menggunakan kacang kedelai yang dicampurkan dengan terigu, garam, air, dan mikroba seperti Aspergillus oryzae atau Aspergillus zozae. Selain melalui proses fermentasi, kecap kedelai dapat dibuat melalui proses hidrolisis protein nabati (hydrolyzed vegetable protein/HVP). Kecap yang melalui proses HVP tersebut dibuat dengan menghidrolisis protein kedelai menjadi asam amino melalui hidrolisis asam, kemudian dicampur dengan gula, pewarna, dan bahanbahan pencitarasa lainnya sehingga memiliki citarasa menyerupai kecap kedelai yang dibuat melalui proses fermentasi Setelah mempelajari tentang bioteknologi konvensional, keunggulan apakah menurut Anda yang hanya dimiliki oleh produk bioteknologi khas Indonesia? https://bit.ly/3FTcOlF Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang memanfaatkan makhluk hidup atau mikroorganisme secara tidak langsung, dan umumnya berupa bagianbagian tertentu untuk menghasilkan produk dengan cara prinsip atau teknologi tertentu. B. Bioteknologi Modern Memanfaatkan mikroorganisme secara tidak langsung dan umumnya berupa bagian tertentu aja. Memanfaatkan cara atau prinsip yang modern atau lebih canggih yaitu berupa rekayasa genetika atau modifikasi gen dan teknologi reproduksi. Menggunakan alat dan bahan canggih dan modern. Memerlukan keahlian khusus dalam pem-buatannya. Skala produksi umumnya besar dan dengan biaya yang relatif mahal. Karakteristik bioteknologi modern di antaranya:
Jenis-jenis produk bioteknologi modern 1.Bayi Tabung Bayi tabung adalah suatu upaya untuk memperoleh kehamilan dengan jalan mempertemukan sel sperma dan sel telur sehingga terjadi pembuahan dalam suatu wadah atau cawan petri. Bayi tabung merupakan suatu teknologi reproduksi berupa teknik pembuahan sel telur (ovum) di luar tubuh wanita. Prosesnya terdiri dari mengendalikan proses ovulasi secara hormonal, pemindahan sel telur dari ovarium dan pembuahan oleh sel sperma dalam sebuah medium cair. Gambar 5. Bayi Tabung https://bit.ly/3AssL0h https://bit.ly/3ApTfzM Inggris merupakan negara yang menjadi tonggak awal sejarah bayi tabung di dunia. Disanalah sejumlah dokter untuk pertama kalinya menggagas pelaksanaan program bayi tabung. Bayi tabung pertama yang berhasil dilahirkan dari program tersebut adalah Louise Brown yang lahir pada tahun 1978. Di Indonesia, sejarah bayi tabung yang pertama dilakukan di RSAB Harapan Kita, Jakarta, pada tahun 1987. Program bayi tabung tersebut akhirnya melahirkan bayi tabung pertama di Indonesia, yakni Nugroho Karyanto pada tahun 1988. Pada mulanya program ini bertujuan untuk menolong pasangan suami istri yang tidak mungkin memiliki keturunan secara alamiah disebabkan tuba fallopi istrinya mengalami kerusakan permanen. Namun kemudian mulai ada perkembangan dimana kemudian program ini diterapkan pada yang memiliki penyakit atau kelainan lainnya yang menyebabkan tidak dimungkinkan untuk memperoleh keturunan. 2. Insulin Gambar 6. Insulin https://bit.ly/3hStTnD Proses pembuatan insulin melalui rekayasa genetika dilakukan dengan teknik DNA rekombinan. Teknik ini dilakukan dengan meng-gabungkan gen untuk menghasilkan sebuah produk gen, seperti insulin.
Proses pembuatan insulin dengan teknik DNA rekombinan terdiri dari tujuh tahap, yaitu: Isolasi gen target (cDNA) Isolasi plasmid Ligasi gen target dan plasmid Transformasi DNA Screening biru putih Pembiakan bakteri rekombinan Panen Insulin (Purifikasi) Isolasi gen target dilakukan pada DNA insulin dengan cara memotong DNA menggunakan enzim restriksi endonuklease untuk memperoleh bagian DNA insulin yang ingin diperbanyak. Isolasi plasmid dilakukan dengan cara memotongan plasmid pada vektor bakteri seperti Escherichia coli. Pada tahap ini fragmen DNA pada plasmid dipotong menggunakan enzim ECO-RI agar plasmid dapat terbuka. Pada tahap ini dilakukan penggabungan DNA insulin dan plasmid dengan memasukan DNA insulin ke dalam plasmid yang dibantu oleh enzim ligase agar DNA dapat menempel pada plasmid dengan baik. Plasmid yang telah bergabung dengan DNA insulin (Plasmid rekombinan) kemudian di transformasikan ke dalam bakteri yang tidak memiliki plasmid untuk dibiakan. Pada tahap ini dilakukan seleksi bakteri untuk mengetahui bakteri yang telah mengandung plasmid rekombinan agar dapat di kembang biakkan. Bakteri yang mengandung plasmid rekombinan selanjutnya dibiakan pada media tertentu agar bakteri dapat berkembang dan menghasilkan insulin. Insulin yang telah terbentuk pada bakteri selanjutnya akan di panen serta di purifikasi sehingga insulin siap digunakan. Setelah mempelajari beberapa contoh bioteknologi modern, adakah dampak buruk dari rekayasa genetika pada kehidupan manusia dimasa yang akan datang? Berpikir Kritis
3. Kultur Jaringan Kultur jaringan tanaman merupakan teknik perbanyakan tumbuhan secara vegetatif dengan memanipulasi jaringan somatik dengan menumbuh kembangkan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Teknik kultur jaringan dicirikan dengan kondisi yang aseptik atau steril dari segala macam bentuk kontaminan, menggunakan media kultur yang memiliki kandungan nutrisi yang lengkap dan menggunakan ZPT (zat pengatur tumbuh), serta kondisi ruang tempat pelaksanaan kultur jaringan diatur suhu dan pencahayaannya.Kultur Jaringan membudidayakan jaringan tanaman menjadi tanaman baru yang mempunyai sifat sama dengan induknya. Tanaman dapat diperbanyak dengan dua cara, yaitu: 1. seksual (generatif), dengan biji 2. aseksual (vegetatif), dengan bagian dari tanaman selain biji Kultur Jaringan sering dilakukan pada tanaman-tanaman yang mempunyai kendala dimana perbanyakan generatif tidak mungkin dapat dilakukan, sehingga perbanyakan vegetatif merupakan alternatifnya. Misal: 1. sangat sedikit atau tidak ada biji yang dihasilkan 2. tidak mempunyai endosperm (pada biji anggrek) Kultur jaringan dapat memperbanyak tanaman dengan sifat seperti induknya, pembiakan ini termasuk pembiakan secara vegetatif, yaitu individu baru terjadi dari bagian tubuh suatu induk. Oleh karena itu, individu yang baru terbentuk mempunyai sifat yang sama dengan induknya. Tujuan dari kultur jaringan adalah sebagai berikut : Perbanyakan tanaman dengan teknik ini membuat tanaman bebas dari penyakit karena dilakukan secara aseptik. Gambar 7. Kultur Jaringan pada Tumbuhan
4. Klonning Kloning merupakan salah satu penerapan bioteknologi modern yang digunakan untuk rekayasa reproduksi pada hewan. Peristiwa kloning adalah seperti menyalin satu individu menjadi individu lain yang sama persis dan identik secara genetik. Kloning merupakan reproduksi aseksual yang bertujuan untuk menghasilkan individu baru yang seragam. Kloning juga dimanfaatkan manusia untuk memperoleh jenis-jenis tanaman dan hewan unggul. Salah satu produk klonign yang banyak dikenal yaitu kloning domba Dolly. Pada tahap pertama kita perlu mengambil beberapa sel tubuh dari domba betina (domba A). Lalu kita ambil sel telur dari domba betina lain (domba B). Sel tubuh domba A diambil inti selnya saja dan sel telur domba B diambil inti selnya sehingga tersisa badan sel telurnya. Inti sel domba A disuntikkan ke dalam sel telur domba B. Selanjutnya sel tersebut akan berkembang menjadi embrio dan diimplantasikan atau ditanam di rahim domba lain (domba C). Setelahnya akan lahir domba yang mirip dan identik dengan domba A yaitu domba Dolly. Domba yang yang lahir akan memiliki sifat yang identik dengan domba pendonor inti sel, pada ilustrasi ini domba A pendonor inti selnya. Penggunaan metode ini sangat ekonomis dan komersial karena bahan tanaman awal yang diperlukan hanya sedikit atau satu bagian kecil yang menghasilkan turunan dalam jumlah besar, sehingga penyediaan bibit dalam jumlah yang besar tidak memerlukan banyak tanaman induk. Gambar 8. Kloning pada Domba Dolly
Latihan Soal Disekitar kita banyak sekali bahan pangan, baik yang terbuat dari bahan nabati ataupun hewani. salah satu contohnya adalah makanan tapai. Bagaimana cara bahan tersebut diolah menjadi produk fermentasi? Berdasarkan penjelasan dari contoh dan penerapan bioteknologi konvensional dan modern, menurut Anda mengapa bioteknologi sangat penting untuk dilakukan dan dikembangkan? 1. 2. Konvensional Modern Pemanfaatan langsung dan utuh Pemanfaatan tidak langsung dan umumnya bagian tertentu saja Fermentasi Rekayasa genetika dan teknologi reproduksi Tidak perlu keterampilam khusus Perlu keterampilan khusus Produksi biaya relatif sedikit dan lebih murah Produksi biaya relatif banyak dan lebih mahal Alat sederhana Alat canggih dan modern Yogurt, tempe, kecap, tapai, dll Hormon insulin, bayi tabung, dll Perbedaan pada Bioteknologi Konvensional dan Modern
Bioteknologi aplikasi prinsip-prinsip dasar sains dan perekayasaan atas proses material dengan bantuan agen biologi untuk menghasilkan berbagai produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia Bioteknologi Konvensional bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia, dan proses genetik yang terjadi secara alami, misalnya mutasi dan rekombinasi genetik Bioteknologi Modern bioteknologi yang didasarkan pada prinsip rekayasa DNA atau gen Bayi Tabung pertemuan sel telur dengan sel sperma diluar ovum untuk menghasilkan suatu zigot Fermentasi penguraian komponen organik oleh mikroorganisme secara anaerobik untuk menghasilkan berbagai produk baru, serta produk samping berupa gas misalnya alkohol Klonning pengambilan sel atau jaringan dari salah satu tubuhnya dan dikembangkan Glosarium
Daftar Pustaka https://www.ruangguru.com/blog/pengertian-penggolongan-dan-penerapanbioteknologi https://www.rsabhk.co.id/klinik-melati/pengantar-klinik-bayi-tabung- melati#sejarah https://roboguru.ruangguru.com/question/jelaskan-tahap-tahap-rekayasagenetika-untuk-memproduksi-insulin-_QU-1UKRIB7P? action=login&_tracker=question_detail_lock https://roboguru.ruangguru.com/question/bagaimana-tahapan-prosespembuatan-kloning-_QU-LW2SY3V0?action=login&_tracker=question_detail_lock https://sumber.belajar.kemdikbud.go.id/repos/FileUpload/Biologi%20Kultur%20J aringan-BB/Topik-1.html Andayani, A., & Hambali, S. (2018). Poduksi Tempe Sebagai Wirausaha Mahasiswa Santri. Dimas: Jurnal Pemikiran Agama untuk Pemberdayaan, 17(2), 327-342. Asmalia, E. (2018). Yuk, mengenal makanan hasil fermentasi khas Indonesia. Fatmawati, U., Prasetyo, F. I., & TA, M. S. (2013). Karakteristik yogurt yang terbuat dari berbagai jenis susu dengan penambahan kultur campuran Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Bioedukasi, 6(2). Islami, R. (2018). Pembuatan Ragi Tape dan Tape (Making Yeast Tape and Tape). Jurnal Penelitian dan Pengembangan Agrokompleks http://journa. unhas. ac. id/index. php/jppa/article/view/6531.[Diakses pada tanggal 20 Mei 2020]. Meutia, Y. R. (2016). Standardisasi Produk Kecap Kedelai Manis Sebagai Produk Khas Indonesia. Jurnal Standardisasi, 17(2), 147-156. Suknia, S. L., & Rahmani, T. P. D. (2020). Proses pembuatan tempe home industry berbahan dasar kedelai (Glycine max (L.) Merr) dan kacang merah (Phaseolus vulgaris L.) di Candiwesi, Salatiga. Southeast Asian Journal of Islamic Education, 3(01), 59-76. Widodo, W. (2002). Bioteknologi fermentasi susu. Pusat Pengembangan Bioteknologi Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.