Modul Bioteknologi Fase E

1 | P a g e Capaian Pembelajaran Pada akhir fase E, peserta didik memiliki kemampuan menciptakan solusi atas permasalahanpermasalahan berdasarkan isu lokal, nasional atau global terkait pemahaman inovasi teknologi biologi. Tujuan Pembelajaran 1. Peserta didik dapat mendeskripsikan bioteknologi. 2. Peserta didik dapat membedakan bioteknologi konvensional dan modern. 3. Peserta didik dapat menganalisis dampak bioteknologi. CAPAIAN PEMBELAJARAN DAN TUJUAN PEMBELAJARAN

2 | P a g e PETA KONSEP

3 | P a g e A. Pengertian Bioteknologi Bioteknologi berasal dari kata bios yang artinya hidup, teuchos yang artinya alat, dan logos yang artinya hidup sehingga bioteknologi dapat diartikan sebagai cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatkan mahluk hidup maupun produk dari mahluk hidup dalam proses produksi barang dan jasa untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia. Bioteknologi mengalami perkembangan yang sangat pesat dalam kurun waktu 20 tahun terakhir. Perkembangan bioteknologi sejalan dengan tingginya kebutuhan hidup manusia yang tidak sebanding dengan produksi yang memenuhi kebutuhan tersebut. Pada negara maju, bioteknologi mendapat perhatian yang sangat serius dan dikembangkan oleh pemerintah secara intensif untuk memenuhi kebutuhan manusia maupun untuk produksi industri. Bidang utama yang menjadi perhatian dalam pengembangan bioteknologi adalah pangan, farmasi, pengolahan limbah, dan rekayasa genetika. Bioteknologi sudah ada sejak zaman dulu. Masyarakat zaman dulu sudah melakukan bioteknologi untuk pembuatan, seperti roti, keju, atau produksi minuman beralkohol. Seiring berkembangnya waktu, penerapan bioteknologi dapat menciptakan berbagai teknologi baru, seperti rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain sebagainya. Istilah bioteknologi pertama kali digunakan seorang insinyur dari Hungaria bernama Karl Ereky, pada 1919. B. Sejarah Perkembangan Bioteknologi Manusia sudah mengenal bioteknologi sejak ribuan tahun lalu. Tercatat pada 8000 SM, bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi telah melakukan praktik bioteknologi konvensional berupa pengembangbiakan ternak dengan metode selektif artifisial. Pada 4000 SM, perkembangan bioteknologi makin maju setelah bangsa China mampu membuat produk fermentasi susu seperti yoghurt dan keju. Bioteknologi telah dimulai sejak manusia mulai meningkatkan kualitas hidupnya dengan memanfaatkan agen-agen biologi. Sejarah bioteknologi sebelum era teknologi maju diawali dengan ditemukannya proses fermentasi bir dan pembuatan keju oleh masyarakat Mesir dan Sumeria pada sekitar tahun 2000 SM, kemudian berkembang pada tahun 500 SM ditemukannya jamur penghasil antibiotik pada kedelai untuk menangani infeksi. Perkembangan bioteknologi tak luput dari seorang ilmuwan bernama Gregor Mendel yang didaulat sebagai Bapak Genetika. Gregor Mendel mencetuskan hukum-hukum pewarisan sifat, yang menginspirasi peneliti lain untuk melakukan penelitian di bidang genetika. Pada akhir 1960-an, ilmuwan Stewart Linn dan Werner Arber berhasil mengisolasi enzim yang berperan dalam menghambat pertumbuhan bakteriofag yang menyerang bakteri E. coli. Kemudian pada 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox, dan T.J. Kelley, yang bekerja di Johns Hopkins University, berhasil mengisolasi dan mengkarakterisasi enzim nuklease restriksi pertama yang dapat

4 | P a g e digunakan untuk memotong DNA. Penemuan itulah yang mendukung adanya penemuan lainnya, seperti antibodi monoklonal, insulin dari bakteri, dan tomat tahan hama dengan menggunakan teknik bioteknologi modern. C. Prinsip – Prinsip Dasar Bioteknologi Prinsip dasar bioteknologi adalah adanya agen biologis (mikroba, enzim, sel), pendayagunaan teknologi untuk memanipulasi DNA, produk dan jasa yang diperoleh serta penggunaan berbagai disiplin ilmu yang berkaitan dengan produk. Para ilmuwan memberikan batasan terkait bioteknologi yaitu berkaitan dengan katalis biologi (enzim) untuk fungsi atau proses tertentu, penciptaan dengan memanfaatkan katalis, dan pemisaan atau pemurnian produk esensial atas produk yang dihasilkan. D. Ruang Lingkup dan Penggolongan Bioteknologi 1. Ruang Lingkup Bioteknologi Ruang lingkup bioteknologi terdiri dari ; a) Rekayasa genetika, meliputi tumbuhan dan hewan. b) Bioteknologi bidang industri, meliputi pangan dan minuman. c) Bioteknologi reproduksi, hewan, tumbuhan dan manusia. d) Bioteknologi kedokteran, farmasi, atau obat-obatan. e) Bioteknologi bidang pertanian. f) Bioteknologi bidang industri pertambangan. 2. Penggolongan Bioteknologi Berdasarkan perbedaan prinsip dan jenis agen biologi yang digunakan, bioteknologi digolongkan menjadi dua jenis, yaitu: a) Bioteknologi Konvensional Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana yang menerapkan ilmu biologi, proses genetik terjadi secara alami (biokimia). Prinsip dasar bioteknologi konvensional adalah memanfaatkan mikroorganisme utuh secara langsung tanpa proses rekayasa sehingga pemanfaatannya masih sangat terbatas. Umumnya, bioteknologi konvensional dimanfaatkan untuk menghasilkan makanan. Bioteknologi konvensional yang sering kamu jumpai di kehidupan sehari-hari adalah teknik fermentasi, seperti pembuatan tempe, tape, dan kecap. Pada tahun 1928, Alexander Fleming, seorang dokter berkebangsaan inggris, menemukan senyawa antibiotik ketika mengamati satu mikroorganisme dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan dan membunuh mikroorganisme yang lain. Fleming melihat bahwa semua bakteri (Staphylococcus) mati ketika dalam medium yang sama terdapat jamur yang

5 | P a g e tumbuh. Fleming menyimpulkan bahwa penisilin merupakan zat toksin antibakteri yang berasal dari jamur Penicillium notatum, dapat digunakan sebagai obat untuk melawan banyak penyakit menular yang diakibatkan oleh bakteri. Pemanfaatan bioteknologi konvensional diantaranya yaitu : 1) Mikroorganisme di bidang bioteknologi pangan Mikroorganisme dapat mengubah substrat suatu bahan menjadi produk yang berbeda melalui proses fermentasi. Teknologi fermentasi telah digunakan sejak zaman dahulu di awal bioteknologi berkembang. Proses fermentasi menghasilkan berbagai macam produk makanan dan minuman seperti tempe, kecap, yogurt, keju, oncom, roti, dan minuman beralkohol. Berikut beberapa bahan pangan yang diproduksi dengan memanfaatkan mikroorganisme: a. Kecap. Kecap merupakan produk makanan hasil fermentasi menggunakan mikroorganisme Aspergillus wentii dengan bahan dasar kedelai. b. Tempe. Tempe merupakan produk fermentasi jamur Rhizopus oryzae dengan bahan baku kedelai. Tempe merupakan makanan asli Indonesia dan telah dikenal sejak lama oleh penduduk Indonesia terutama di Pulau Jawa. Pada proses pembuatan tempe terjadi dua tahap fermentasi, yaitu fermentasi awal, dilakukan dengan merendam kacang kedelai di dalam air, sedangkan fermentasi dua dilakukan oleh jamur Rhizopus oryzae. c. Keju. Keju merupakan produk fermentasi laktosa di dalam susu menjadi asam laktat dengan bantuan kanteri asam laktat seperti Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus lactis, dan Streptococcus thermophyllus. Berdasarkan kepadatannya, keju digolongkan menjadi 4 jenis, yaitu : Info Biologi!! Tempe Makanan Masa Depan Para ahli Kesehatan sepakat bahwa tempe pantas menjadi makanan masa depan karena khasiatnya yang luar biasa. Tempe memiliki kandungan protein dan serat yang tinggi sehingga mampu mengatasi malnutrisi, memiliki efek hipokolesteromik (menurunkan kadar kolesterol dalam darah) dan mengandung zat antibiotik yang mampu menyembuhkan penyakit akibat infeksi banteri E.coli. Sumber : http://alikakirana.blogspot.com/2010/12/tempemakanan-masa-depan.html

6 | P a g e ❖ Keju sangat keras, contohnya keju romano dan keju parmesan ❖ Keju keras, contohnya keju cheddar dan keju harzev ❖ Keju setengah lunak, contohnya keju requefort (keju biru) ❖ Keju lunak, contohnya keju camembert d. Oncom. Oncom merupakan makanan khas masyarakat Jawa Barat. Oncom merupakan produk fermentasi kacang oleh mikroba Neurospora sitophila atau Neurosspora crassa. Selama ini dikenal ada dua jenis macam oncom, yaitu oncom merah dan oncom hitam. Oncom merah pada umumnya dibuat dari bungkil tahu (kedelai yang telah diambil proteinnya dalam pembuatan tahu) dengan kapang Neurospora sitophila. Sedangkan oncom hitam pada umumnya dibuat dari bungkil kacang tanah yang kadangkala dicampur tepung tapioka dengan kapang tempe Rhizopus oligosporus. e. Yoghurt. Yoghurt merupakan produk fermentasi bahan berupa susu oleh Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus camemberti. Pembuatan yoghurt diawali dengan pasteurisasi susu, kemudian Sebagian besar lemak dibuang. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang sama, kemudian disimpan pada suhu 95oC selama 5 jam. Penyimpanan ini menyebabkan terjadinya aktivitas bakteri sehingga pH turun menjadi 4,0.

7 | P a g e f. Minuman beralkohol. Pembuatan minuman beralkohol seperti anggur dan bir menggunakan mikroorganisme dalam proses fermentasinya. Bir dibuat dengan bahan biji-biji sereal seperti gandum dan difermentasi oleh khamir (Saccharomyces cerevisae). Selain bir, minuman beralkohol lainnya adalah adalah anggur. Anggur dapat dibuat dari buah anggur atau buah lainnya. Apabila dibuat dari anggur maka dapat langsung difermentasi oleh mikroorganisme karena buah anggur banyak mengandung gula, sedangkan apabila dibuat dari buah lainnya maka sebelum difermentasi oleh mikroorganisme harus ditambahkan gula terlebih dahulu. g. Roti. Roti merupakan produk yang dihasilkan dari tepung. Roti membentuk struktur yang lebih menarik, besar, serta lembung dengan bantuan mikroba Khamir Saccharomyces cerevisiae. Khamir memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasinya sehingga menghasilkan karbon dioksida yang akan menyebabkan terbentuknya gelembunggelembung CO2 yang terperangkap dalam adonan roti sehingga mengakibatkan struktur roti menjadi mengembang. h. Nata de coco Nata de coco (sari kelapa atau kolang-kaling dari air kelapa) juga produk bioteknologi Info Biologi!! Berikut ini adalah beberapa masalah kesehatan yang bisa disebabkan oleh konsumsi alkohol berlebihan : 1. Gangguan Fungsi Hati Di dalam tubuh, alkohol yang diminum akan dicerna dan dimetabolisme oleh hati. Minuman beralkohol menyebabkan hati mengalami peradangan 2. Kerusakan pankreas Pankreas bertugas untuk memecah karbohidrat, lemak, dan protein dalam makanan agar lebih mudah dicerna oleh tubuh. Mengonsumsi alkohol secara berlebihan menyebabkan terjadinya peradangan pancreas (pankreatitis). 3. Gangguan sistem pencernaan Selain merusak pencernaan, alkohol juga bisa berbahaya bagi kesehatan sistem pencernaan tubuh karena dapat menyebabkan peradangan di lambung (gastritis), tukak lambung, penyakit asam lambung, atau bahkan kanker di saluran pencernaan. 4. Kerusakan otak Konsumsi alkohol dalam jangka pendek bisa menimbulkan berbagai efek pada otak, seperti kesulitan berpikir dan konsentrasi, tubuh gemetaran, mengantuk, dan sakit kepala. 5. Penyakit jantung Jumlah alkohol yang terlalu tinggi dalam darah dapat menyebabkan tekanan darah tinggi, gangguan irama jantung, dan melemahnya otot jantung, sehingga lebih berisiko terkena penyakit jantung. 6. Peningkatan risiko kanker Berbagai riset menyebutkan bahwa konsumsi alkohol berlebihan berkaitan erat dengan peningkatan risiko kanker, miaslnya kanker mulut, kanker lidah, kanker hati, kanker lambung, dan kanker usus besar.

8 | P a g e konvensional yang pembuatannya dibantu bakteri Acetobacter xylinum. Nata de coco terbuat dari air kelapa dengan massa kenyal berwarna putih yang terbentuk dari serabut hemiselulosa yang terbentuk pada permukaan medium cair tempat hidup bakteri Acetobacter xylinum. 2) Mikroorganisme di bidang bioteknologi pertanian Tanah merupakan wilayah dengan tingkat keanekaragaman mikroorganisme yang tinggi (lebih dari 100 juta mikroba per gram tanah), sehingga sangat mempengaruhi kualitas dari tanah tersebut. Sebagian besar mikroba memiliki peranan yang mengunungkan bagi bidang pertanian seperti dekomposisi, fiksasi nitrogen, palarutan fosfat, perangsangan pertumbuhan, biokontrol patogen hama dan bakteri serta membantu proses penyerapan unsur hara. Beberapa cabang bidang pertanian yang memanfaatkan mikroorganisme: a. Pembuatan kompos bioaktif. Proses pengomposan dapat dipercepat dengan menggunakan mikroba komposer dengan kemampuan yang baik. Penggunaan mikroba dalam proses dekomposisi akan mempersingkat waktu proses pengomposan. Mikroba dekomposer yang sering digunakan dalam pembuatan pupuk kompos antara lain Trichoderma pseudokoningii, Cytopaga sp, dan fungi pelapuk putih. Mikroba akan tetap hidup dan aktif di dalam kompos dan pada saat diberikan pada tanaman, mikroba dekomposer berperan ganda dengan membantuk tanaman mengendalikan organisme patogen. b. Biofertilizer. Penggunaan pupuk kimia saat ini sudah sangat melewati ambang batas kebutuhan. Untuk memenuhi kebutuhan zat hara tanaman, petani dapat mengandalkan pupuk kompos yang diproduksi menggunakan mikroba. Mikroba tanah banyak yang berperan dalam penyerapan unsur hara bagi tanaman. Salah satu nutrisi penting bagi tanaman adalah Nitrogen yang sangat melimpah diudara tetapi sedikit di tanah. Tanaman tidak dapat mengambil nitrogen diudara secara langsung sehingga membutuhkan mikroba pengikat nitrogen (contoh: Rhizobium sp) untuk memfiksasi nitrogen dari udara bebas. Mikroba akan membentuk simbiosis dengan tanaman untuk dapat dimanfaatkan dalam proses pengikatan oksigen bebas diudara. Mikroba non simbiotik (Azoospirillum sp dan Azetobacter sp) juga dapat mengikat nitrogen bebas udara ke dalam tanah. Bakteri yang dapat melarutkan fosfat dalam tanaman antara lain Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp, dan Bacillus megatherium. Mikrobamikroba tersebut dapat digunakan sebagai biofertilizer untuk membantu tanaman memperoleh nutrisi dari tanah maupun udara.

9 | P a g e c. Agen Biokontrol. Hama dan penyakit merupakan masalah serius dalam bidang pertanian. Penggunaan pestisida dan fungisida secara besar- besaran akan merusak lingkungan. Mikroba dapat menjadi agen biokontrol alami terhadap patogen tanaman (Gambar 1). Mikroba yang biasa digunakan sebagai biokontrol antara lain Bacillus thurigiensis, Bauveria bassiana, Paecilomyces fumosoroseus, dan Methazium anisopliae. Selain itu, Trichoderma sp juga dapat mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh Ganoderma sp, jamur akar putih, dan Phytoptora sp. 3) Mikroorganisme di bidang bioteknologi peternakan dan perikanan Peran mikroorganisme dalam bidang peternakan dan perikanan sangat penting. Beberapa penyakit yang menyerang ternak dan ikan disebabkan oleh mikroorganisme. Peran mikroba yang menguntungkan akan membantuk metabolisme serta sebagai bahan pakan atau pakan tambahan serta probiotik. Dalam hal metabolisme, mikroba membantu ternak dan ikan menghidrolisis selulosa karena enzim yang dimilikinya. Selain itu, bakteri mampu memfiksasi urea sebagai sumber nitrogen. 4) Mikroorganisme di bidang bioteknologi farmasi Mikroorganisme memiliki peran penting dalam perkembangan bioteknologi farmasi. Diawali dengan diperolehnya antibiotik penisilin, penelitian tentang pemanfaatan mikroorganisme untuk memproduksi agen obat terus berkembang. Saat ini, pemanfaatan mikroorganisme untuk memperoleh agen obat telah banyak yang teridentifikasi. Berikut beberapa peran mikroorganisme dalam bidang bioteknologi farmasi: a. Pembuatan Antibiotik. Mikroorganisme dapat menghasilkan metabolit sekunder yang mampu menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lainnya. Metabolit yang menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme disebut dengan Gambar 1. Bakteri sebagai agen biokontrol tanaman terhadap patogen yang merusak tanaman. (Sumber: Haas & Defago, 2005)

10 | P a g e antibiotik. Antibiotik digunakan untuk melawan infeksi mikroba patogen. Beberapa mikroba yang menghasilkan antibiotik antara lain Streptomyces aureofaciens (bacitrasin) dan Aspergillus fusmigatus (furmigilin). Hingga saat ini, sekitar 100 macam antibiotik telah teridentifikasi. Jenis antibiotik yang sudah dikenal diantaranya adalah penicillin, streptomycin, tetrasiklin, aeromisin, kioromisetin, amfisin, dan sefalosporin. Penicillin dihasilkan oleh jamur Penicillin notatum. Demikian juga antibiotik streptomycin dihasilkan oleh jamur Streptomyces griceus. Sementara itu, antibiotik seperti tetrasiklin dan sefalosporin dihasilkan oleh bakteri. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan Mikroorganisme Antibiotik Actinomycetes Streptomycetes griseus Streptomycin Streptomycetes erythreus Erythromycin Streptomycetes noursei Nystatin Streptomycetes nodosus Amphoetericin-B Streptomycetes niveus Novobiocin Bakteri Bacillus licheniformis Bacitracin Bacillus polymyxa Polymyxin-B Jamur Aspergillus fumigatus Fumagilin Penicillium notatum Penisilin Penicillium griseofulvum Griseofulvin b. Pembuatan vaksin. Vaksin dapat digunakan untuk membentuk antibodi dalam tubuh sehingga tahan terhadap serangan bakteri maupun virus patogen. Secara konvensional, vaksin dibuat dari mikroorganisme (bakteri dan virus) yang dilemahkan atau toksin yang dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut. Akan tetapi, vaksin yang dihasilkan kurang aman dan dapat menimbulkan efek yang merugikan, misalnya : ❖ Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin kemungkinan

11 | P a g e masih melanjutkan proses reproduksi. ❖ Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin kemungkinan masih memiliki kemampuan menyebabkan penyakit. ❖ Ada orang yang alergi terhadap sisa-sisa sel dari produksi vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian ❖ Orang-orang yang bekerja dalam pembuatan vaksin mungkin bersentuhan dengan organisme berbahaya yang digunakan sebagai bahan pembuat vaksin. 5) Mikroorganisme di bidang bioteknologi energi Beberapa mikroorganisme mampu menghasilkan senyawa etanol (alkohol) melalui proses fermetnasi. Pembuatan alkohol menggunakan bahan baku berupa bahan organik dengan kandungan karbohidrat yang tinggi. Etanol merupakan bahan baku dari gasohol, bahan bakar campuran bensil dengan etanol absolut. Gasohol telah mulai digunakan sejak tahun 2008 untuk mengurangi pemakaian bahan bakar fosil. Sumber energi alternatif lainnya dapat dapat diproduksi menggunakan mikroorganisme adalah biogas. Biogas merupakan gas metana hasil penguraian sampah organik secara anaerob oleh mikroorganisme. Keuntungan penggunaan gas metana dalam bahan bakar adalah mengurangi pencemaran udara. Gambar 2. Pemanfaatan bioteknologi dalam bidang farmasi (Sumber: Smith, 2009)

12 | P a g e 6) Mikroorganisme di bidang bioteknologi pengolahan bahan tambang Beberapa bakteri kemosintesis hidup dengan memanfaatkan zat anorganik seperti tembaga, besi, dan belerang. Bakteri kemosintesis mampu membuat senyawa organik menjadi senyawa organik dengan memanfaatkan energi dari senyawa tersebut. Kemampuan mikroorganisme untuk memisahkan logam dan batuan merupakan bagian dari perkembangan bioteknologi dalam dunia pertambangan mineral. Tembaga, uranium, dan emas secara efisien dapat diekstrak oleh bakteri Thiobacillus feroxidans dari bijihnya (Gambar 3). Penemuan ini selain dapat meningkatkan mutu logam mineral, juga dapat mengurangi kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh aktivitas penambangan. bakteri Thiobacillus ferooxidans untuk memisahkan tembaga dari bijih tembaga. Gambar 4. Proses isolasi tembaga dari papan sirkuit sisa barang elektronik Gambar 3. Isolasi Tembaga Gambar 3. Pemanfaatan bioteknologi Isolasi Tembaga

13 | P a g e 7) Mikroorganisme di bidang bioteknologi bioremediasi Bioremediasi merupakan metode penggunaan mikroorganisme dalam upaya mengontrol kerusakan lingkungan oleh bahan tercemar (Gambar 124). Mikroorganisme digunakan untuk mengurai atau mendegradasi bahan pencemar lingkungan menjadi bentuk yang lebih sederhana dan ramah lingkungan. Sejak tahun 1900-an, masyarakat telah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air limbah pada saluran air. Mikroorganisme yang digunakn sebagai agen bioremediasi adalah khamir, fungi, yeast, alga, dan bakteri. Beberapa jenis bakteri yang telah digunakan dalam proses bioremediasi antara lain genus Achromobacter, Arthrobacter, Acinetobacter, Actinomyces, Aeromonas, Brevibacterium, Flavobacterium, Moraxella, Klebsiella, Xanthomyces, Pseudomonas, dan Bacillus yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi minyak bumi. Sejumlah bakteri seperti Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter calcoaceticus, Arthrobacter sp., Streptomyces viridans dan lain-lain menghasilkan senyawa biosurfaktan atau bioemulsi. Mikroorganisme dapat dimanfaatkan untuk mencerna limbah industri, misalnya bakteri Enterobacter cloacal mereduksi kromium menjadi bahan tak beracun. Gambar 5. Proses bioremediasi limbah minyak menggunakan mikroorganisme (Sumber: Lawrence Berkeley National Lab)

14 | P a g e Perhatikan artikel berikut. Gambar 6 Tumpahan minyak di Laut Mauritius Sumber : https://www.cnnindonesia.com Sebuah kapal tanker minyak milik Jepang dilaporkan menghantam karang di lepas Pantai Mauritius pada 25 Juli 2020. Kapal yang membawa hampir 4.000 metrik ton minyak itu kandas di dekat Pointe d'Esny di Samudera Hindia. Lebih dari 1.000 ton minyak dilaporkan bocor dari retakan di lambung kapal. Hal itu membuat Pemerintah Mauritius mengumumkan keadaan darurat lingkungan. Para sukarelawan telah berkumpul di sepanjang pantai, di mana genangan minyak gelap sekarang melapisi terumbu karang, laguna, dan pantai pasir putih tempat Mauritius membangun reputasinya sebagai destinasi wisata alam nan asri. Jugnauth meminta bantuan segera dari Prancis untuk mengurangi apa yang oleh otoritas Mauritian disebut sebagai "bencana lingkungan yang belum pernah terjadi sebelumnya" di pesisir negara kecil di Samudra Hindia itu. (sumber : CNN, Senin 10/08/2020 ; 00.20 WIB) Tumpahan minyak ini menyebabkan terumbu karang yang ada di laut Mauritius terkena minyak. Selain itu kejadian tersebut mengancam satwa liar yang berada di area tersebut. 1) Rekayasa Genetika Rekayasa genetika dapat diartikan sebagai kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA rekombinan melalui penyisipan gen. DNA rekombinan adalah DNA yang urutannya telat direkombinasikan agar memiliki sifat-sifat atau fungsi yang kita inginkan sehingga organisme penerimanya mengekspresikan sifat atau melakukan fungsi yang kita inginkan.

15 | P a g e Melalui rekayasa genetika, dapat dihasilkan makhluk hidup baru dengan cara menyatukan bahan genetic dari satu organisme dengan organisme lain. Sejarah rekayasa genetika dimulai sejak Mendel menemukan factor yang diturunkan. Ketika Oswald Avery (1944) menemukan fakta bahwa DNA membawa materi genetic, semakin banyak penelitian yang dilakukan terhadap DNA. Salah satu penelitian yang memberikan kontribusi terbesar bagi rekayasa genetika adalah penelitian terhadap transfer (pemindahan) DNA bakteri dari suatu sel ke sel yang lainnya melalui lingkaran DNA kecil yang disebut plasmid. Bakteri eukariota uniseluler ternyata sering melakukan pertukaran materi genetic untuk memelihara ciri-cirinya. Dalam rekayasa genetika inilah, plasmid berfungsi sebagai kendaraan pemindah atau vector. Agar materi genetika yang dipidahkan sesuai dengan keinginan, materi genetic harus dipotong. Secara alami, sel memiliki enzim pemotong yang disebut dengan enzim retriksi. Enzim ini dapat mengenali dan memotong tempat-tempat tertentu di sepanjang molekul DNA. Untuk menyambung kembali potongan-potongan DAN ini, digunakan enzim ligase. Sampai sekarang, telah ditemukan lebih dari 200 enzim retriksi. Hal itu tentu saja mempermudah pekerjaan para ahli rekayasa genetika untuk memotong dan menyambung kembali DNA. Pada tahun 1971-1973, para ahli biologi molekuler telah berhasil melakukan rekayasa genetika, seperti pemotongan gen (DNA0 yang terkontrol dan rekombinasi DNA yang inti prosesnya adalah cloning atau pengklonan DNA (cloning gen). melalui rekayasa genetika, dapat dihasilkan organisme baru dengan cara penyatuan bahan genetic dari satu organisme dengan organisme lainnya. Rekayasa genetika melalui DNA rekombinan atau kloning gen secara in vitro dapat menciptakan rekombinasi genetic yang tidak terbatas, sama seperti jika terjadi secara alamiah melalui reproduksi seksual. Dengan menggunakan teknik DNA rekombinan, saat ini telah dihasilkan berbagai zat, misal insulin manusia, hormone pertumbuhan manusia, vaksin hepatitis dan tanaman transgenik yang resisten terhadap hama dan penyakit. Prosedur umum untuk pelaksanaan rekayasa genetika yaitu : ❖ Mengidentifikasi gen yang diinginkan ❖ Mengisolasi gen donor ❖ Mengekstraksi plasmid dari sel bakteri ❖ Membuka plasmid dan menyisipkan potongan DNA pembawa informasi sesuai dengan yang dikehendaki ❖ Memasukkan plasmid bakteri berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri ❖ Membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam tabung fermentasi a. Teknik Plasmid

16 | P a g e Plasmid adalah gen berbentuk melingkar yang terdapat dalam sel bakteri atau eukariot bersel satu serta dapat bereplikasi. Plasmid berperan sebagai vector (pembawa) gen yang akan disisipkan ke organisme lain. Plasmid sel bakteri merupakan plasmid yang sering digunakan pada rekayasa genetika. Melalui teknik plasmid dalam rekayasa genetika, para ahli bioteknologi dapat mengembangkan tanaman transgenik yang resisten terhadap hama dan penyakit atau adaptif terhadap kekeringan dan kondisi tanah yang tidak subur. Contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang telah dikembangkan manusia adalah produksi insulin secara besarbesaran. Insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengan dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari pulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam plasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan rekombinasi genetik. Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA. Proses pemotongan dan penyambungan tersebut menggunakan enzim pemotong dan penyambung. Enzim pemotong dikenal sebagai enzim restriksi atau enzim penggunting yang bernama restriksi endonuklease. Enzim pemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapat memotong urutan basa tertentu pada DNA. Hasil pemotongannya berupa sepenggal DNA berujung runcing yang komplemen. Selanjutnya, DNA manusia yang diinginkan disambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka dengan menggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNA. Potongan DNA antara gen manusia dengan benang plasmid ini bisa menyambung karena endonuklease yang digunakan untuk memotong DNA manusia dan benang plasmid tersebut sama jenisnya. Sehingga, dihasilkan ujung-ujung yang sama strukturnya. Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu membentuk lingkaran plasmid ini disebut kimera ( DNA rekombinan ). Kimera tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel target E. coli. Bakteri ini akan hidup normal dan memiliki tambahan yang sesuai dengan sifat gen yang

17 | P a g e disisipkan. Bakteri E. coli kemudian di kultur untuk dikembangbiakkan. Bakteri tersebut kemudian mampu menghasilkan hormon insulin manusia. Hormon insulin ini akhirnya dapat dipanen untuk digunakan oleh orang yang membutuhkannya. Gambar 7. Proses pembuatan insulin dengan teknologi plasmid http://lensapejalan.blogspot.com/ 2) Teknik hibridoma Teknik hibridoma adalah penggabungan dua sel dari organisme yang sama atau dari sel organisme yang berbeda sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hibrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Teknik hibridoma ini dimanfaatkan untuk pembuatan antibodi dan hormon dalam jumlah yang besar. Salah satu contohnya adalah pembuatan antibodi monoklonal. Antibodi adalah protein yang diproduksi oleh sel darah putih dan digunakan oleh sistem kekebalan tubuh untuk mengidentifikasi virus, bakteri, dan zat asing yang digunakan untuk melawan mereka. Antibodi monoklonal dihasilkan dari teknik hibridoma, yaitu penggabungan dua sel dari organisme yang sama maupun berbeda, sehingga menghasilkan sel tunggal berupa hibrid yang memiliki kombinasi dari sifat kedua sel tersebut dan hanya bisa berfungsi pada satu antigen (penyebab penyakit). Antibodi monoklonal banyak dikembangkan dalam pengobatan maupun pencegahan kanker. Tahapan pembuatan antibodi monoklonal dijelaskan sebagai berikut: ❖ Hewan dari kelompok Mamalia (misalnya tikus dan kelinci) disuntik dengan antigen (misalnya bibit penyakit pada manusia). ❖ Sel limfosit B yang mampu menghasilkan antibodi diambil dari hewan tersebut. ❖ Sel limfosit B disatukan dengan sel mieloma sehingga dihasilkan sel hibridoma. ❖ Sel hibridoma diklon dan diseleksi untuk memperoleh satu sel hibridoma penghasil antibody monoklonal. ❖ Sel hibridoma yang dipilih dikembangbiakan untuk menghasilkan antibodi monoklonal yang sesuai bagi manusia dan Gambar 8. Proses Pembuatan antibodi monoklonal

18 | P a g e sebagian disimpan untuk dimanfaatkan kembali. Antibodi monoklonal antara lain berguna untuk: • Mendiagnosis jenis penyakit yang diderita pasien; • meningkatkan ketahanan tubuh terhadap kanker dan penyakit lainnya; • vaksin hepatitis, sebagai hasil rekayasa genetika; • pemanfaatan mikroba dalam industri pangan, kimia dan pengolahan limbah/ polutan. 3) Terapi Gen Terapi gen adalah tindakan medis yang melibatkan penggunaan gen untuk mengobati atau mencegah penyakit. Terapi gen digunakan untuk mengobati gen yang rusak, sehingga dapat menangani gangguan kesehatan atau membantu tubuh melawan penyakit. Para ilmuwan sedang meneliti beberapa metode terapi gen yang meliputi: a. Mengganti gen yang mengalami mutase b. Memperbaiki gen yang mengalami mutasi c. Membuat sistem imun mengenali sel yang sakit Terapi gen diharapkan dapat menjadi pilihan pengobatan berbagai jenis penyakit. Misalnya, kanker, cystic fibrosis, penyakit jantung, diabetes, hemofilia, dan AIDS. Sampai sekarang, satusatunya cara untuk mendapatkan terapi gen adalah berpartisipasi dalam uji klinis penelitian. Prosedurnya akan bervariasi, dan tergantung pada jenis penyakit maupun tipe terapi gen yang dilakukan. Salah satu contoh prosedur terapi gen meliputi: a. Sampel darah atau sumsum tulang belakang pasien akan diambil. b. Di laboratorium, sampel terssebut akan dikenalkan pada virus atau vektor (perantara) lain yang mengandung materi genetik tertentu. c. Ketika vektor sudah masuk ke dalam sel, sel tersebut akan disuntikkan kembali ke jaringan tubuh atau pembuluh darah pasien. d. Vektor tersebut sudah mengandung materi genetik yang diperlukan untuk terapi gen. Salah satu penyakit yang bisa menerapkan pengobatan dengan terapi gen adalah Adenosine Deaminase Deficiency (ADD). ADD adalah kelainan yang mengakibatkan penderitanya tidak Sudahkah kalian paham tentang antibody monoclonal?? Agar lebih paham lagi, kalian bisa melihat video pembelajaran di samping dengan menscan QR code.

19 | P a g e memiliki daya tahan tubuh sama sekali. ADD menyebabkan penyakit SCID (Severe Combined Immunodeficiency Disease) yang menyebabkan tubuh tidak memiliki proteksi terhadap kuman penyakit. Gambar 9. David Vetter yang hidup di dalam balon plastik untuk mencegah kontaminasi Sumber : https://health.detik.com/berita-detikhealth David Phillip Vetter lahir di Shenandoah, Texas Amerika Serikat di juluki sebagai “ Buble Boy” karena ia hidup di dalam gelembung isolator plastik yang sangat steril karena hasil tes menunjukkan positif untuk SICD. Penyakit cenderung terjadi pada bayi laki-laki. Pasien SCID tidak mampu untuk membentuk antibodi sehingga meningkatkan kerentanan terhadap infeksi. Dilaporkan dalam jurnal New England Journal of Medicine, peneliti dari rumah sakit di Tennessee mampu mengembalikan fungsi imun tubuh pada beberapa bayi dengan SCID. Hal ini dilakukan dengan cara Deoxyribonucleic acid (DNA) anak yang yang cacat dikoreksi oleh HIV yang sudah deprogram ulang. “pasien-pasien ini sekarang sudah balita. Mereka merespon vaksinasi dan memiliki sistem imun yang menghasilkan sel-sel penting untuk melindunginya dari infeksi ketika menjelajahi dunia hidup secara normal,” kata salah satu peneliti, Dr Ewelina Mamcarz. (https://health.detik.com). 4) Kloning (Pengklonan) Cloning berasal dari bahas Yunani kuno , clone yang berarti ranting atau cangkokan. Dalam bahas Inggris, clone (klona) digunakan untuk menyebut sekelompok makhluk hidup yang dilahirkan tanpa proses seksual. Istilah clone (klona) pertama diusulkan oleh Herbert Webber pada tahun 1903. Pada tahun 1952, Robert Brigs dan Thomas J.King (AS) mencoba teknik cloning pada katak. Sepuluh tahun kemudan (1962), John B. Gurdon juga mencoba teknik cloning pada katak, namun percobaanya menghasilkan banyak katak yang abnormal atau cacat. Pada tahun 1986, Steen Willadsen (Inggris) mengklona sapi dengan tujuan komersial dengan metode transfer inti.

20 | P a g e Tahun 1996, Ian Wilmut (Inggris) mengklona domba, ia menggunakan sel kelenjar susu domba finn dorset sebagai donor inti dan sel telur domba blackface sebagai resipien. Sel telur domba blackface dihilangkan intinya dengan cara mengisap nucleusnya keluar dari sel menggunakan pipet mikro. Selanjutnya, sel kelenjar susu (sel ambing) domba finn dorset difusikan dengan sel telur domba blackface yang tanpa nucleus. Hasil fusi ini kemudian berkembang menjadi embrio dalam percobaan dan kemudian dipindahkan ke Rahim domba blackface. Selanjutnya embrio berkembang dan lahir dengan ciri-ciri sama dengan domba finn dorset. Domba hasil cloning ini diberi nama Dolly. Selama hidup singkatnya, Dolly dikawinkan dengan seekor domba jantan bernama David dan akhirnya melahirkan empat ekor domba. Pada bulan Januari 2002, ia ditemukan menderita radang sendi di kaki belakangnya. Hal ini menimbulkan berbagai spekulasi mengenai kelainan genetik yang mungkin terjadi karena proses kloning. Setelah menderita penyakit paru yang semakin parah, Dolly mati pada 14 Februari 2003 pada umur enam tahun. Dari 277 percobaan cloning yang dilakukan Wilmut, hanya 29 yang berhasil menjadi embrio domba yang dapat ditransplantasikan ke Rahim domba dan hanya satu yang berhasil dilahirkan menjadi domba normal. Dengan demikian, tingkat keberhasilan cloning domba masih sangat rendah. 5) Tanaman Transgenik Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disisipi gen asing lainnya dari makhluk hidup, bisa sesama hewan, tanaman, dan bakteri. Tujuan pembuatan tanaman transgenik adalah untuk mendapatkan tanaman yang unggul dari tanaman aslinya. Pada awal pembuatannya, tanaman transgenik digunakan untuk mengatsi masalah pangan dunia. Meningkatnya jumlah penduduk menyebabkan produksi pangan tidak mampu mencukupi kebutuhan pangan mereka. Selain itu juga semakin sempitnya area budidaya tanaman menyebabkan peningkatan lahan tidak memungkinkan. Gambar 10. Kloning Domba Dolly

21 | P a g e Sementara intensifikasi budidaya pertanian ( melalui penggunaan pupuk kimia dan pestisida) menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan dan juga dapat menimbulkan bahaya residu pada produk yang mereka konsumsi sehingga berbahaya bagi konsumen.Salah satu penyebab hilangnya produksi pertanian disebabkan sebagian besar oleh hama, gulma, dan penyakit. Oleh karena itu dilakukan upaya pembuatan tanaman transgenik yang tahan terhadap serangan hama, penyakit, dan tahan terhadap pestisida. Dengan seiring berkembangnya teknologi yang semakin pesat sehingga dapat mempermudah dilakukannya metode untuk mentransfer gen pada tanaman, maka mulailah dibuat tanaman transgenik yang memiliki kualitas lebih baik. Seperti pembuatan padi golden rice yang memiliki kandungan nutrien betakaroten pada bagian endospermanya dan juga pembuatan buah tomat yang tidak mudah menjadi lembek, busuk dan cepat matang. Tujuan dari pengembangan tanaman transgenik ini diantaranya adalah (1). menghambat pelunakan buah (pada tomat); (2). tahan terhadap serangan insektisida, herbisida, virus; (3). meningkatkan nilai gizi tanaman, dan (4). meningkatkan kemampuan tanaman untuk hidup pada lahan yang ektrem seperti lahan kering, lahan keasaman tinggi dan lahan dengan kadar garam yang tinggi. Tahapan rekayasa genetikan pada tanaman kapas : 1) Plasmid bakteri Agrobacterium tumefacien dikeluarkan, kemudian dipotong dengan enzim retriksi. 2) Plasmid bakteri Agrobacterium tumefacien disisipi dengan gen pengkode toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis, kemudian direkatkan dengan enzim ligase 3) Terbentuk DNA rekombinan. 4) DNA rekombinan dimasukkan kembali ke bakteri Agrobacterium tumefacien. Gambar 11 Padi Golden Rice hasil Rekayasa Genetika Sumber : https://blog.ub.ac.id/ Gambar 12. Teknik Plasmid pada Tanaman Transgenik Sumber : http://kimeni-kim.blogspot.com

22 | P a g e 5) Bakteri Agrobacterium tumefacien dengan DNA rekombinan diinfeksikan ke sel tumbuhan kapas. 6) Kromosom sel tumbuhan kapas telah termodifikasi dengan gen pengkode toksin Bt. 7) Sel tumbuhan dengan DNA rekombinan diperbanyak dengan kultur jaringan 8) Terbentuk tumbuhan kapas yang tahan terhadap serangan hama serangga. 6) Kultur Jaringan Perhatikan gambar berikut. Sumber : https://www.kompas.com Tanaman yang berada di dalam botolbotol kaca ini dikembangbiakan dengan metode kultur jaringan.Kultur jaringan dilakukan dengan pemotongan jaringan tanaman dan menumbuhkannya pada media nutrisi buatan Bioteknologi telah digunakan untuk meningkatkan produktivitas tanaman serta melestarikan, mengevaluasi dan memanfaatkan berbagai aspek keanekaragaman hayati. Bioteknologi konservasi diantaranya adalah kultur invitro. Teknik kultur in vitro dan pengumpulan plasma nutfah melalui proses multiplikasi memiliki fungsi yang baik untuk mengurangi resiko hilangnya sumber daya genetik tanaman yang penting. Kultur jaringan merupakan metode yang bermanfaat untuk melestarikan embrio somatik dan dapat diterapkan pada proses konservasi jangka menengah dan jangka panjang. Kultur jaringan umumnya dilakukan untuk memperbanyak tanaman karena sel-sel tanaman memiliki sifat totipotensi yang mampu berkembang menjadi individu baru. Kultur jaringan merupakan metode perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan teknik menumbuhkan eksplan pada medium yang mengandung zat hara yang sesuai dengan kebutuhan eksplan pada kondisi yang aseptik dan lingkungan yang terkendali. Eksplan adalah bahan tanam yang dapat berupa protoplasma (sel yang sudah dihilangkan dinding selnya), jaringan, organ, dan embrio. Kondisi aseptik yaitu ruangan, media, alat tanam, dan eksplan harus dalam kondisi aseptik (keadaan bebas dari mikroorganisme penyebab penyakit). Lingkungan terkendali maksudnya adalah suhu dan cahaya terkendali.

23 | P a g e Langkah-langkah dalam melakukan kultur jaringan adalah sebagai berikut: 1. Memilih tanaman induk sebagai sumber eksplan ( tanaman yang dipilih adalah tanaman yang sudah jelas jenis, varietas, spesies, dan juga bebas dari hama dan penyakit). 2. Melakukan inisiasi kultur. 3. Melakukan sterilisasi pada seluruh alat yang digunakan dan juga bahan tanam. 4. Multiplikasi atau penggandaan tunas atau embrio tanaman, yang kelima pengakaran. 5. Aklimatisasi atau pemindahan eksplan ke lahan tanam. Hasil akhir pada kultur jaringan adalah klon tanaman atau biasa disebut somaklon ( karena berasal dari sel-sel somatik). Somaklon ini memiliki karakter morfologi dan molekuler yang identik dengan induknya.Keuntungan pengadaan bibit secara kultur jaringan antara lain bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak dengan waktu relatif cepat, dapat diperoleh bibit yang unggul dalam jumlah banyak dan seragam. Selain itu dapat diperoleh biakan steril (mother stock) yang dapat dijadikan sebagai bahan tanam untuk perbanyakan selanjutnya. Info Biologi!! Kalian mau tahu bagaimana proses kultur jaringan yang dilakukan di dalam laboratorium? Yuk kita simak videonya 7) Bioteknologi Bidang Farmasi Bioteknologi farmasi adalah penerapan bioteknologi untuk memproduksi komoditi farmasi berupa senyawa aktif atau obat untuk mengendalikan penyakit manusia, binatang dan tumbuhan baik untuk tujuan preventif, diagnostik atau pengobatan atau aditif. Bioteknologi farmasi biasanya digunakan untuk pembuatan vaksin, antibiotik, antibodi dan insulin. Beberapa bakteri rekombinan mampu mensintesis sejumlah protein yang berperan di bidang medis dalam kurun waktu yang cukup cepat dan dalam jumlah yang banyak. Gambar 13. Mekanisme Kultur Jaringan

24 | P a g e Salah satu jenis protein penting yang berperan di bidang medis adalah peptida atrium. Protein ini membantu mengobati tekanan darah tinggi dan gagal ginjal. Salah satu teknik rekayasa genetik dalam bidang kesehatan yang telah berhasil dan giat dikembangkan adalah pembuatan insulin manusia oleh bakteri. Insulin adalah protein yang bertugas mengontrol metabolisme gula dalam tubuh. Penderita diabetes tidak bisa memproduksi insulin sesuai kebutuhan, hal itulah yang membuat para ilmuan bereksperimen mencari cara agar insulin ini bisa dibuat oleh manusia. Para ilmuan berhasil membuat insulin melalui perantara bakteri dan insulin ini amat berguna terutama bagi penderita penyakit diabetes. Insulin mempunyai fungsi untuk mengolah glukosa di tubuh menjadi energi, jika kekurangan insulin maka glukosa akan menumpuk di dalam tubuh. Inilah yang menyebabkan munculnya penyakit diabetes mellitus. Contoh Penerapan bioteknologi farmasi diantaranya : a. Antibiotik Merupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan senyawa ini mampu membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Empat kelas utama, yaitu tetrasiklin, eritromisin, penisilin, dan sefalosporin. Penelitian tentang antibiotic pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath pada tahun 1924. Penelitian ini menghasilkan actinomisetin dari Actinomycetes (bakteri mirip kapang). Actinomisetin digunakan untuk melisiskan bakteri dalam pembuatan vaksin. Pada tahun 1928, A. Flemming menemukan satu jenis antibiotik, yaitu penisilin dari jamur Penicillium notatum. Antibiotik ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus. Antibiotik digunakan untuk melawan pathogen penyebab penyakit. Penisilin dapat menghentikan infeksi dari bakteri – bakteri yang berbahaya. Sefalosporin merupakan senyawa lain yang dapat membunuh bakteri yang tahan terhadap penisilin. Tahap-tahap pembuatan antibiotik adalah sebagai berikut : a. Mikroorganisme penghasil antibiotik dikembangbiakkan. b. Mikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi (dalam bentuk cairan). Pada bejana fermentasi ini mikroorganisme dipicu dengan lingkungan yang cocok agar dapat berkembang biak dengan baik. c. Dari cairan biakan itu, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan kemudian dilakukan pengujian dengan urutan sebagai berikut.

25 | P a g e 1) Antibiotik diuji di dalam tabung reaksi, apakah dapat mematikan kuman atau tidak. 2) Kemudian, antibiotik diujikan pada hewan percobaan dan dilakukan uji efek samping terhadap hewan percobaan 3) Jika hasilnya aman, selanjutnya antibiotik diujikan pada sekelompok orang dengan pengawasan ketat dari para ahli. 4) Jika pada tahapan tersebut ternyata juga aman, selanjutnya diujikan pada orang sakit dan kemudian dipasarkan. Gambar 14 Proses Pembuatan Antibiotik Sumber : www.madehow.com/Volume-4/Antibiotic.html Antibiotik biasanya digunakan untuk mengobati penyakit akibat infeksi bakteri. Namun saat ini sering terjadi resistensi bakteri pathogen terhadap berbagai macam antibiotic. Baru-baru ini ditemukan spesies baru bakteri yang dapat menghasilkan antibiotik oleh mahasiswa program doktoral Fakultas Biologi UGM bernama Ambarwati. Spesies tersebut memiliki potensi penghasil senyawa bioaktif atau antibiotik yang berspektrum luas. Artinya, spesies ini tidak hanya mampu menghambat bakteri gram positif, tetapi juga bakteri gram negatif bahkan anticandida (anti jamur candida). Bakteri penghasil antibiotik yakni Streptomyces. (Sumber : https://ugm.ac.id) Bakteri jenis ini dipilih karena mampu menghasilkan antibiotik terbanyak. Spesies baru ini juga berpotensi menghasilkan senyawa malasidin yang memiliki kemampuan menghambat bakteri gram positif patogen yang telah resisten terhadap antibiotik. Selain itu, juga bisa menyembuhkan infeksi kulit akibat Staphylococcus aureus yang resisten terhadap metilisin. Dari penelitia ini dapat diketahui bahwa antibiotik tidak lagi hanya dihasilkan dari jamur saja, tetapi ada juga spesies bakteri yang mampu menghasilkan antibiotik.

26 | P a g e b. Vaksin Perhatikan gambar berikut. Gambar 15 (a) Vaksin Sinovac Gambar 15 (b) Vaksin AstraZeneca https://www.cnbcindonesia.com https://www.cnnindonesia.com Produksi vaksin virus merupakan metode tertua. Prosesnya adalah virus ditumbuhkan dalam kultur sel, misalnya sel dari embrio ayam dan ginjal monyet. Virus-virus tersebut diekstraksi dengan penyaringan. Hasil ekstraksi digunakan untuk mematikan virus tersebut. Vaksin tersebut dapat dilemahkan dan disimpan dalam suhu rendah untuk digunakan jika diperlukan. Contoh vaksin yang dibuat dengan cara ini adalah vaksin poliomyelitis, gondong, cacar air, rubella dan rabies. Pemberian vaksin memungkinkan tubuh membangun kekebalan dengan membentuk antibodi. Konsep dari vaksin adalah membentuk antibodi sendiri. Konsep dari vaksin adalah membentuk antibodi sendiri. Vaksin adalah pathogen yang telah dilemahkan atau toksin yang dihasilkan oleh mikroorganisme tersebut. Vaksin diberikan untuk merangsang sistem imunitas, namun tidak menyebabkan penyakit. Vaksin mengandung bakteri, virus, atau komponennya yang dengan kemajuan teknologi sudah dikendalikan. Vaksin mengandung antigen yang sama dengan antigen yang menyebabkan penyakit, namun antigen yang ada didalam vaksin tersebut sudah dikendalikan (dilemahkan) maka pemberian vaksin tidak menyebabkan orang menderita penyakit seperti jika orang tersebut terpapar/terpajan dengan antigen yang sama secara alamiah. Vaksin menyerupai infeksi alami dengan komplikasi yang kecil. Vaksin yang diproduksi secara konvensional dapat menimbulkan efek samping yang merugikan, antara lain sebagai berikut : 1. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin mungkin masih melanjutkan proses reproduksi. 2. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat vaksin mungkin masih dapat menyebabkan penyakit. 3. Ada orang yang alergi terhadap sisa-sisa sel dari produksi vaksin meskipun sudah dilakukan proses pemurnian

27 | P a g e 4. Orang yang bekerja dalam pembuatan vaksin mungkin bersentuhan dengan organisme berbahaya yang digunakan sebagai bahan pembuat vaksin meskipun sudah dicegah dengan menggunakan pengaman (masker dan sarung tangan). Dengan berkembangnya teknik rekayasa genetika, berbagai resiko yang tidak diinginkan seperti diatas dapat dikurangi. Prinsip-prinsip rekayasa genetika dalam pembuatan vaksin adalah sebagai berikut : a. Mengisolasi (memisahkan) gengen dari organisme penyebab penyakit yang berperan menghasilkan antigen yang merangsang limfosit untuk menghasilkan antibodi. b. Menyisipkan gen-gen yang telah diisolasi tersebut ke tubuh organisme yang kurang patogen. c. Mengulturkan organisme hasil rekayasa sehingga menghasilkan antigen dalam jumlah banyak. d. Mengekstraksi antigen yang kemudian digunakan sebagai vaksin. Vaksinasi disebut juga imunisasi. Vaksinasi adalah pemberian vaksin ke dalam tubuh seseorang untuk memberikan kekebalan terhadap suatu penyakit. Dengan melakukan vaksinasi akan membantu tubuh membentuk “Herd Immunity” yang lebih cepat. Dimasa pandemi seperti saat ini, salah satu langkah yang dilakukan oleh pemerintah untuk mengurangi laju penyebaran dan pencegahan penyakit Covid-19 maka dilakukan gerakan vaksinasi Covid-19. Ada 3 jenis vaksin di Indonesia yang direkomendasikan oleh WHO, yaitu Sinovac, Astrazeneca dan Shinoparm. 8) Bioteknologi Pertanian Bioteknologi pertanian adalah metode yang melibatkan makhluk hidup atau organisme untuk menghasilakn produk baru dalam bidang pertanian sehingga bermanfaat untuk kehidupan manusia. Penerapan bioteknologi dapat meningkatkan produktivitas dalam bidang pertanian. Pemanfaatan bioteknologi di bidang budidaya tanaman ditandai dengan banyaknya penemuan tanaman kultivar atau varietas baru yang disebut tanaman transgenik, yang memiliki sifat-sifat tertentu. Bioteknologi pertanian telah berperan dalam menghasilkan tanaman pangan dengan kandungan gizi yang Info Penting!! Perbedaan paling mendasar dari vaksin AstraZeneca dan Sinovac adalah kandungannya. Vaksin Sinovac menggunakan virus tidak aktif (inactivated virus), sedangkan vaksin AstraZeneca menggunakan vektor adenovirus simpanse. Perbedaan lainnya yaitu : 1) Jadwal pemberian vaksin dosis pertama dan kedua. Untuk AstraZeneca, jaraknya adalah 8–12 minggu, sedangkan Sinovac jaraknya 2–4 minggu. 2) Untuk vaksin AstraZeneca, maksimal lamanya penyimpanan adalah 6 bulan di dalam lemari pendingin dengan suhu 2–8 derajat Celsius. Sedangkan vaksin Sinovac bisa disimpan dalam lemari pendingin dengan suhu 2–8 derajat Celsius dan dapat bertahan hingga 3 tahun. 3) Sebuah penelitian menunjukkan bahwa efektivitas vaksin AstraZeneca dalam mencegah COVID-19 adalah 76%, sedangkan vaksin Sinovac sebesar 56–65%. Sumber : https://www.alodokter.com/kenali-perbedaan-vaksinastrazeneca-dan-sinovac-untuk-mencegah-covid-19 Gambar 16. Kekebalan karena pemberian vaksin Sumber : https://in.vaccine-safety-training.org/how-vaccines-work.html

28 | P a g e lebih tinggi, tanaman yang tahan terhadap serangan hama, dan tanaman yang menghasilkan senyawa bermanfaat sehingga dapat dijadikan sebagai obat herbal tanaman. Beberapa contoh bioteknologi pertanian diantaranya : a. Tanaman Kebal terhadap Hama dan Penyakit Dengan sistem konvensional, hama tumbuhan dapat diatasi dengan pestisida kimia buatan atau pestisida hayati alami. Penggunaan pestisida kimia dapat mencemari lingkungan. Untuk mengatasi hal ini, digunakan pestisida hayati alami yang dapat digunakan sebagai pilihan, yaitu menggunakan senyawa kimia toksin yang dihasilkan oleh suatu mikroba atau bahkan tumbuhan yang dapat mengendalikan hama tanaman. Melalui rekayasa genetika, para ahli bioteknologi menyisipkan gen bakteri Bacillus thuringiensis yang dapat menghasilkan senyawa endotoksin (senyawa racun) pada tanaman budidaya. Tanaman yang telah disisipi gen bakteri tersebut dinamakan tanaman trasngenik. Tanaman transgenik tersebut tidak perlu disemprot dengan pestisida untuk menyingkirkan hama dan penyakit yang menyerangnya karena telah memiliki kemampuan untuk memberantas hama dan penyakit dengan serangan racun yang dikandungnya. Contohnya jika ada serangga/hama yang memakan tanaman trasngenik yang sudah disisipi oleh bakteri Bacillus thuringiensis makan serangga tersebut akan mati. Bacillus thuringiensis yang menghasilkan protein toksin sewaktu terjadi sporulasi atau saat bakteri memberntuk spora. Dalam bentuk spora, berat toksin mencapai 20% dari berat spora. Apabila larva serangga memakan spora, maka di dalam alat pencernaan larva serangga tersebut, spora bakteri pecah dan mengeluarkan toksin. Toksin yang masuk ke dalam membran sel alat pencernaan larva mengakibatkan sistem pencernaan tidak berfungsi dengan baik dan pakan tidak dapat diserap sehingga larva mati. Gambar 17 Serangan hama pada tanaman jagung Sumber : https://www.kampustani.com

29 | P a g e Gambar 18 racun Bt yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis dalam membunuh larva serangga penggerek jagung untuk mencegah kerusakan pada jagung Dengan membiakkan Bacillus thuringiensis kemudian diekstrak dan dimurnikan, maka akan diperoleh insektisida biologis (biopestisida) dalam bentuk kristal. Tanaman tembakau untuk pertama kali merupakan tanaman transgenik pertama yang menggunakan gen BT toksin. Jagung juga telah direkayasa dengan menggunakan gen Bt toksin, tetapi diintegrasikan dengan plasmid bakteri Salmonella parathypi yang menghasilkan gen yang menonaktifkan ampisilin. Pada jagung juga direkayasa adanya resistensi herbisida dan resistensi insektisida sehingga tanaman transgenik jagung memiliki berbagai jenis resistensi hama tanaman. Gen Bt toksin juga direkayasa ke tanaman kapas, bahkan multiplegene dapat direkayasa genetika pada tanaman transgenik. Toksin yang diproduksi dengan tanaman transgenik menjadi nonaktif apabila terkena sinar matahahari, khususnya sinar ultraviolet. b. Tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang menyuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Akan tetapi, Serelia tidak memiliki simbion bakteri di akarakarnya untuk memfiksasi nitrogen. Sehingga Info penting!! Tanaman transgenik dapat menjadi solusi untuk memenuhi kebutuhan manusia, tetapi juga bisa menjadi polusi jika tanaman transgenic itu disisipkan agen resisten terhadap hama seperti serangga, sehingga dampaknya adalah musnahnya keanekaragaman jenis serangga pada ekosistem. Simak Video!! Gimana sih proses rekayasa genetika pada tanaman jagung BT?? Yuk kita simak videonya!

30 | P a g e kebutuhan nitrogen (N2) diperoleh dari pemberian pupuk buatan. Pupuk buatan tersebut dapat terbilas air dan mencemari air minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan sekitarnya. Dengan adanya bioteknologi, para ilmuan berhasil mengembangkan tumbuhan yang akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Gen yang disebut dengen gen nif telah ditemukan pada bakteri yang bersimbiosis dengan akar membentuk bintilbintil akar. Ahli biologi memanfaatkan rekayasa genetika untuk mengisolasi gen yang diinginkan kemudian menyisipkannya ke sel organisme lain yang dikehendaki. Dalam penyisipan ini, ahli biologi memanfaatkan bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk memasukkan gen ke sel-sel tumbuhan. Sel Agrobacterium memiliki DNA yang disebut Plasmid Ti. Gen yang dikehendaki disisipkan terlebih dahulu ke plasmid Ti. Tumbuhan yang diinfeksi Agrobacterium akan memiliki tumor yang disebabkan oleh Ti. Tumor ini disebut crown gall yang masing-masing mengandung palasmid Ti yang telah disisipi oleh gen. tumbuhan dapat dikultur dari potongan kecil jaringan crown gall. Tumbuhan hasil kultur telah memiliki sifat yang berbeda karena telah disisip gen nig tadi. 9) Bioteknologi Bioremediasi Bioremediasi berasal dari dua kata yaitu bio dan remediasi yang dapat diartikan sebagai proses dalam menyelesaikan masalah. Bioremediasi merupakan pengembangan dari bidang bioteknologi lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran. Bioremediasi mempunyai potensi untuk menjadi salah satu teknologi lingkungan yang bersih, alami, dan paling murah untuk mengantisipasi masalah-masalah lingkungan. Sehingga dapat disimpulkan, bioremediasi adalah salah satu teknologi untuk mengatasi masalah lingkungan dengan memanfaatkan bantuan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dimaksud adalah khamir, fungi, dan bakteri yang berfungsi sebagai agen bioremediator. Gambar 19. Crown gall pada batang pohon Gambar 19. Crown gall pada batang pohon

31 | P a g e Keuntungan Bioremediasi, diantaranya: 1. Bioremediasi sangat aman digunakan karena menggunakan mikroba yang secara alamiah sudah ada dilingkungan (tanah). 2. Bioremediasi tidak menggunakan/menambahkan bahan kimia berbahaya. 3. Tidak melakukan proses pengangkatan polutan. 4. Teknik pengolahannya mudah diterapkan dan murah biaya Kelemahan dari bioremediasi yakni mengingat bahwa hanya 1% dari mikroorganisme yang ada di alam telah diisolasi, salah satu batasan bioremediasi adalah identifikasi mikroorganisme yang mampu mendegradasi zat pencemar tertentu. Di Kota besar seperti Jakarta, banyak ditemukan sungai yang airnya sudah berwarna hitam dan mengeluarkan bau yang tidak sedap. Analisislah penyebab dari kejadian tersebut, dan solusi apa yang bisa dilakukan?. Berdasarkan artikel dari Tempo, Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat atau PUPR menerapkan teknologi bioremediasi antara lain dengan melakukan penebaran mikroorganisme di Kali Sentiong yang lokasinya tidak jauh dari Wisma Atlit, Kamayoran Jakarta. Penggunaan mikroorganisme dalam bioremediasi bertujuan untuk mengurangi polutan dalam air yang akan bekerja perlahan mematikan bau tidak sedap Kali Sentiong. Pencemaran lingkungan oleh hidrokarbon minyak bumi terus mengalami peningkatan dan telah menimbulkan dampak yang berarti bagi makhluk hidup. Bioremediasi adalah salah satu upaya untuk mengurangi polutan tersebut dengan bantuan organisme. Biodegradasi senyawa hidrokarbon dari minyak bumi ini dapat dilakukan oleh bakteri Pseudomonas sp. Keberhasilan penggunaan bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran minyak bumi. Bahan utama minyak bumi adalah hidrokarbon alifatik dan aromatik. Selain itu, minyak bumi juga mengandung senyawa nitrogen antara 0-0,5%, belerang 0-6%, dan oksigen 0-3,5%. (Sumber : https://www.kompasiana.com) Berdasarkan wilayah remediasinya, bioremediasi dibadi menjadi 2 (dua) yaitu bioremediasi ex-situ dan bioremediasi in-situ. Bioremediasi ex-situ adalah upaya pemulihan lingkungan dengan melakukan penggalian dan membawa unsur yang tercemar tersebut untuk dipulihkan di tempat lain. Dilansir dari National Center for Biotechnology Information, ada empat cara untuk melakukan bioremediasi ex-situ yaitu: Sumber : https://bisnis.tempo.co

32 | P a g e a. Biopile yaitu penimbunan di atas galian tanah yang tercemar, diikuti dengan penambahan nutrisi, dan aerasi untuk meningkatkan aktivitas mikroba. Dalam biopile juga dapat dilakukan sistem pemanas agar diodegradasi berjalan dengan lebih cepat. b. Windrow merupakan teknik bioremediasi yang dilakukan dengan pembalikan tumpukan tanah yang tercemar secara berkala. Pembalikan tanah ini dibarengi dengan peningkatan aerasi dan juga nutrisi yang akan mempercepat biodegradasi oleh mikroba. c. Bioreaktor ialah teknik bioremediasi yang dilakukan dalam sebuah tanki besar. Tanki besar tersebut memiliki kondisi yang terkendali bagi mikroba untuk bertahan hidup, sehingga biodegradasi bisa berjalan dengan cepat. d. Land farming adalah teknik bioremediasi ex-situ yang paling sederhana. Dalam land farming, tanah yang tercemar akan diambil dan dicampur dengan nutrisi seperti nitrogen, fosfor, dan kalium untuk merangsang aktivitas mikroorganisme. Tanag tersebut kemudian dicampurkan ke tanah lain yang belum terkontaminasi. Bioremediasi in-situ adalah teknik pemulihan lingkungan yang dilakukan secara langsung di lokasi pencemarannya Dilansir dari Bioclear Earth, beberapa jenis bioremediasi in-situ adalah: a. Biostimulasi adalah teknik bioremediasi yang merangsang aktivitas mikroba asli. Biostimulasi dilakukan dengan cara menambahkan nutrisi, meningkatkan kelembaban, dan mengatur suhu untuk merangsang pertumbuhan mikroba. b. Biosparging yaitu teknik bioremediasi dengan cara menyuntikan oksigen ke dalam tanah untuk meningkatkan aktivitas bakteri aerob. Biosparging biasa digunakan untuk membersihkan minyak dan senyawa aromatic seperti benzene, toluene, dan naftalena dalam tanah. c. Fitoremediasi merupakan bioremediasi in-situ yang menggunakan tanaman untuk memulihkan lingkungan dari polutan. Akar tumbuhan dapat menyerap polutan dan mengeluarkannya dari lingkungan. Tumbuhan yang digunakan dalam fitoremediasi disesuaikan dengan zat kontaminan yang akan dibersihkan.

33 | P a g e A. Pengolahan Limbah Minyak Pencemaran air oleh minyak sangat sering terjadi di laut, sungai, dan perairan lainnya. Salah satu kasus tumpahan minyak yang terjadi di Laut Mauritius. Kapal tanker MV Wakashio milik sebuah perusahaan Jepang tetapi berbendera Panama, membawa 3.800 ton bahan bakar dan 200 ton solar ketika menghantam karang di Pointe d'Esny, permata ekologi yang terkenal dengan situs konservasi yang dilindungi, baik oleh nasional maupun internasional. Bencana lingkungan berupa gumpalan minyak hitam yang memenuhi laguna dan menyebar ke barat laut menuju pantai. Analisislah pengaruh limbah minyak terhadap ekosistem yang ada di laut maupun bagi manusia!. Limbah minyak mengandung sekitar 40 ribu senyawa yang dapat bertahan sampai 30 tahun ketika terdampar di ekosistem pesisir seperti mangrove, terumbu karang, padang lamun dan muara. Minyak sangat resistem terhadap degradasi oeh mikroorganisme. Dampak lain tumpahan minyak misalnya adalah burung laut yang bisa mati dalam populasi yang besar. Hal ini terjadi karena burung laut mengkonsumsi ikan laut yang sudah terkontaminasi minyak beracun. Apabila minyak menyebar hingga ke pantai, bukan tak mungkin mengakibatkan kematian hewan lain, seperti kerang, kepiting dan hewan pesisir lainnya. Kini dengan bioteknologi, permasalahan ini dapat diatasi. Proses pengolahan limbah minyak dapat dengan menggunakan jamur Cladosporium resinae. Jamur Cladosporium resinae dapat mendegradasi plastik dan parafin dengan efektif. Mikroorganisme lainnya adalah Pseudomonas, hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty yang dapat memecah ikatan hidrokarbon minyak. Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. IA7D dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam menghasilkan biosurfaktan menunjukkan bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp IA7D berpotensi untuk digunakan dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon. (Sumber : https://www.kompasiana.com). Cara lain untuk mengatasi polusi minyak adalah dengan menggunakan pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur air • Advance Material Gambar 11 (b) Burung laut yang mengkonsumsi ikan laut yang sudah tercemar minyak Gambar 11 (a) Tumpahan minyak Pertamina di Laut Karawang

34 | P a g e sehingga dapat dipecah oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri Acinetobacter calcoaceticus. Bakteri ini dapat memproduksi emulsa polisakarida. Mikroorganisme yang mampu sebagai pendegradasi minyak mentah, yaitu dari spesies bakteri Acinetobacter calcoaceticus, Pseudomonas, Marinobacter hydrocarbonoclasticus, dan Alcanivorax borkumensis. Selain itu juga ada kelompok jenis Flavobacterium, Microccus, Arthrobacter, Corynobacterium, Achromobacter, Rhodococcus, Alcaligenes, Mycobacterium, Bacilus, Aspergilus, Mucor, Fusarium, Penicillium, Rhodotorula, Candida, dan Sporobolomycetes. Untuk meningkatkan kerja mikroba mengurai polutan dilakukan penambahan oksigen dan nutrisi, antara lain berupa pupuk nitrogen. B. Biodegradasi Plastik Belakangan ini jika kalian berbelanja ke supermarket, sudah tidak disediakan lagi kantong / plastik belanja. Tetapi kalian sudah diharuskan membawa kantong belanja sendiri yang bukan berbahan dasar plastik. Mengapa hal itu sekarang banyak dilakukan terutama di kota-kota besar?. Hal ini bertujuan untuk mengurangi limbah plastik yang jumlahnya semakin bertambah banyak. Volume sampah plastik di Indonesia mencapai 6,8 juta ton pada tahun 2020 dan diprediksi tumbuh 5 persen setiap tahunnya. (sumber : https://www.tribunnews.com). Plastik merupakan salah satu limbah anorganik yang sulit terurai dan membutuhkan waktu yang sangat lama. Sehingga mulai dikembangkan produk plastik dari politen dan poliester poliuretan yang memiliki massa molekul rendah. Plastik dari bahan ini dapat didegradasi oleh jamur Cladosporium resinae. Saat ini telah ditemukan bentuk baru plastik yaitu biodegradable plastic untuk industri pengemasan. Plastik ini tidak hanya dapat terurai tetapi juga dapat dibuat oleh Alcaligenes eutrophus. Selain itu ada juga jenis plastik lain yang diproduksi secara komersial yang dihasilan dari Aureobasidium pullulans. Selain itu juga belakangan ini diketahui bahwa beberapa jenis cendawan atau fungi bersel satu yang tidak kasat mata berpotensi menjadi agen biologis untuk menguraikan polimer plastik. Peneliti Sehroon Khan dan kawan-kawannya pada 2017 menemukan bahwa jenis cendawan Aspergillus tubingensis dalam dua bulan dapat menghancurkan jenis polimer plastik polyester polyurethane (PU) yang jadi bahan pembuatan ban dan jaket kulit sintetis. Mereka menemukan cendawan ini dari tempat pembuangan sampah di Islamabad Pakistan. Di Indonesia, E. Munir dan koleganya dari Universitas Sumatra Utara melaporkan bahwa Trichoderma viride dan Aspergillus nomius yang juga diperoleh dari daerah TPA di Medan dapat menurunkan berat plastik LDPE hingga 6% dalam waktu 45 hari.

35 | P a g e Penelitian lain tentang mikroorganisme penghancur sampah plastik adalah riset yang dilakukan oleh Shosuke Yoshida dan koleganya dari Kyoto Institute of Technology yang dimuat di Science pada 2016 berhasil menemukan bakteri jenis baru, Ideonella sakaiensis 201-F6, yang mampu mendegradasi plastik jenis polyethylene terepthalate (PET) yang biasa digunakan untuk membuat botol air minum kemasan. Bakteri ini diambil dari tanah dan air limbah yang ada di pusat daur ulang limbah berbahan PET. (sumber : https://theconversation.com) . Plastik jenis PS (styrofoam) yang sulit diurai secara biologis ternyata menjadi santapan lahap larva Tenebrio molitor atau mealworms. Di Indonesia, mealworms dikenal sebagai ulat Hong Kong dan biasa dijadikan pakan burung.

36 | P a g e 1. Investigasi gambar di bawah ini Berdasarkan gambar diatas, jawablah pertanyaan di bawah ini! a. Apa syarat-syarat bagian tumbuhan yang dapat digunakan sebagai kultur jaringan? b. Jika tidak menggunakan bagian tumbuhan seperti pada gambar, apakah kultur jaringan akan berhasil? Jelaskan alasannya! 2. Saat seseorang sakit, ada beberapa masyarakat yang beranggapan bahwa antibiotik tersebut dapat menyembuhkan segala jenis penyakit. Bahkan membeli antibiotik tanpa ada anjuran dari dokter. Menurut pendapatmu, mengapa dalam penggunaan harus sesuai dengan petunjuk dokter dan harus dihabiskan? Jelaskan alasannya! 3. Tumpahan minyak sering terjadi di laut, seperti kejadian tumpahnya minyak di pantai Karawang. Analisislah pengaruh kejadian tersebut terhadap ekosistem? Kaitkan dengan bioremediasi. • LKPD Penerapan Bioteknologi

37 | P a g e 1. Perhatikan gambar data komposisi sampah laut Indonesia tahun 2017 dan 2019.. 2. Perhatikan artikel berikut. Sejak pelaksanaan program vaksinasi nasional sebagai upaya penanganan COVID-19 pada 13 Januari 2021, Indonesia telah menggunakan 3 jenis vaksin, yakni produksi Sinovac (CoronaVac), AstraZeneca yang diproduksi SK Bio, dan Sinopharm. Ketiga jenis vaksin ini seluruhnya telah direkomendasikan WHO melalui daftar penggunaan darurat (EUL). Vaksin COVID-19 produksi Sinovac (CoronaVac) adalah yang terbaru mendapatkan validasi dari WHO tersebut pada 1 Juni lalu. Sedangkan AstraZeneca-SK Bio telah masuk dalam EUL sejak 15 Februari 2021 dan Sinopharm pada 7 Mei 2021. (sumber : https://covid19.go.id) Dari ketiga jenis vaksin yang digunakan di Indonesia, apa perbedaan dasar dari cara kerja ketiga vaksin tersebut dalam membentuk imun tubuh untuk melawan virus Covid? Jelaskan pendapatmu. • Forum Diskusi Dari dua gambar di samping, informasi apa yang bisa kalian peroleh ? analisislah solusi apa yang bisa dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut jika ditinjau dari sisi bioteknologi terutama bioremediasi!

38 | P a g e PENUTUP ❖ bioteknologi dapat diartikan sebagai cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatkan mahluk hidup maupun produk dari mahluk hidup dalam proses produksi barang dan jasa untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia. ❖ Mikroorganisme yang digunakan dalam bioteknologi adalah bakteri, jamur, alga, protozoa dan virus. ❖ Bioteknologi konvensional, umumnya ditandai dengan penggunaan mikroorganisme secara langsung serta pengerjaannya secara sederhana (mudah). ❖ Bioteknologi modern, ditandai dengan pengerjaannya yang agak rumit. Penerapannya dalam teknologi reproduksi dan rekayasa genetika. ❖ Penerapan bioteknologi hanya akan berhasil jika dilakukan dengan pengintegrasian berbagai disiplin ilmu, seperti mikrobiologi, biokimia, biomolekuler, rekayasa genetika, rekayasa proses, dan teknik kimia. ❖ Penerapan bioteknologi untuk memproduksi komoditi farmasi berupa senyawa aktif atau obat untuk mengendalikan penyakit manusia, binatang dan tumbuhan baik untuk tujuan preventif, diagnostik atau pengobatan atau aditif. ❖ Vaksin diberikan untuk merangsang sistem imunitas, namun tidak menyebabkan penyakit. ❖ Terapi gen digunakan untuk mengobati gen yang rusak, sehingga dapat menangani gangguan kesehatan atau membantu tubuh melawan penyakit. ❖ Fokus utama rekayasa genetika dalam pertanian adalah merekayasa tanaman dan menciptakan tanaman transgenik untuk mengatasi permasalahan serangan penyakit dan hama. ❖ Bioremediasi mempunyai potensi untuk menjadi salah satu teknologi lingkungan yang bersih, alami, dan paling murah untuk mengantisipasi masalah-masalah lingkungan dengan bantuan mikrooganisme. ❖ Teknik kultur in vitro dan pengumpulan plasma nutfah melalui proses multiplikasi memiliki fungsi yang baik untuk mengurangi resiko hilangnya sumber daya genetik tanaman yang penting. ❖ Bioteknologi berperan sangat penting dalam peningkatan kesejahteraan hidup manusia. Akan tetapi dalam penerapannya, selain menerapkan aspek sains dan teknologi, juga perlu memperhatikan aspek masyarakat dan lingkungan. • Rangkuman

39 | P a g e Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat! 1. Jaringan yang terdapat pada tumbuhan salah satunya adalah jaringan meristem yang terdapat di bagian ujung tubuh tumbuhan seperti di ujung akar dan ujung batang. Jaringan ini bisa digunakan pada teknik kultur jaringan. Kultur jaringan pada tumbuhan dengan memanfaatkan salah satu sifat tumbuhan yaitu …. A. etiolasi B. irritabilita C. regenerasi D. totipotensi E. reproduksi 2. Bacillus thuringinsis dapat dimanfaatkan sebagai bioinsektisida karena bisa menghasilkan senyawa racun. Senyawa racun ini dapat menghambat pertumbuhan atau membunuh …. A. ulat daun B. wereng coklat C. larva lalat buah D. belalang dan ulat daun E. larva ngengat dan larva kupu-kupu 3. Di negara-negara Eropa, produk yang mengandung organisme hasil rekayasa bioteknologi harus diberi label dengan jelas agar dapat memberi informasi kepada konsumen mengenai produk yang dikonsumsi. Hal tersebut merupakan pencegahan terhadap dampak yang menyebabkan …. A. iritasi B. alergi C. infeksi D. radiasi E. patogen super 3.2. • Tes Formatif

40 | P a g e 4. Penerapan aplikasi bioteknologi banyak dilakukan untuk kesejahteraan hidup manusia. Salah satunya adalah penerapan bioteknologi dibidang kedokteran. Untuk memperoleh antibodi dalam skala besar di bidang kedokteran dapat dilakukan dnegan cara …. A. teknologi hibridoma B. totipitensi jaringan C. transplantasi gen D. kultur jaringan E. terapi genetik 5. Sejak keberhasilan kloning mamalia dewasa (domba Dolly) diumumkan tanggal 23 Februari 1997 yang lalu, laju perkembangan sejarah medis berubah arah. Sel somatis dewasa yang tadinya dipikir tidak mungkin menjadi sebuah mahluk hidup utuh, ternyata dengan teknik terbaru dapat dibuat menjadi mahluk utuh. Akan tetapi, teknologi ini menimbulkan permasalahan besar manakala manusia menjadi objek teknologi tersebut. Maka penjelasan terbaik untuk situasi ini adalah .... A. ada banyak masalah etis yang terlibat pada kloning manusia B. teknologi untuk mengkloning manusia belum tereksplorasi C. reproduksi manusia sangat berbeda dengan mamalia lain D. kloning manusia bisa memakan waktu yang lama E. kloning manusia sangat sulit 6. Dalam upaya pelestarian tanaman dilakukan bioteknologi konservasi untuk mengatasi permasalahan tersebut salah satunya dengan teknik kultur jaringan. Pemanfaatan sifat totipotensi pada tumbuhan adalah untuk memperoleh …. A. anakan yang unggul dalam jumlah besar dan cepat B. anakan seragam dalam jumlah besar dan cepat C. anakan yang akan diperlukan untuk hibridisasi D. anakan yang sifatnya lebih baik dari induknya E. bibit unggul yang bergizi tinggi

41 | P a g e 7. Perhatikan pernyataan tentang tahap rekayasa genetika berikut. 1) Plasmid diadsorpsi oleh bakteri 2) Penyediaan plasmid bakteri 3) Pembiakan bakteri penghasil insulin 4) Penyambungan gen insulin ke plasmid 5) Pemotongan gen penghasil insulin dari kromosom Berdasarkan pernyataan tersebut dapat dianalisis bahwa urutan tahapan rekayasa genetika yang benar adalah …. A. 1 – 2 – 3 – 4 – 5 B. 2 – 3 – 4 – 5 – 1 C. 4 – 5 – 3 – 2 – 1 D. 5 – 2 – 4 – 1 – 3 E. 5 – 3 – 4 – 1 – 2 8. Bioteknologi modern memanfaatkan organisme, baik pada tingkat seluler atau molekul, antara lain kultur jaringan, transgenik dan kloning. Jika populasi tanaman semusim dikembangkan terus menerus melalui kultur jaringan secara turun menurun, masalah yang terjadi adalah …. A. gen-gen dominan termutasi menjadi gen resesif B. sel-sel semakin tidak adaptif terhadap lingkungan C. reproduksi menurun karena gen-gen unggul tergeser D. kualitas tanaman menurun akibat usia sel-sel memasuki masa tua E. sel-sel selalu mengalami perubahan sampai mengalami fase tidak produktif 9. Perhatikan gambar dibawah ini. Bioteknologi pada gambar tersebut adalah …. A. trasnplantasi nucleus B. transplantasi gen C. kultur jaringan D. hibridoma E. kloning

42 | P a g e 10.Antibiotik adalah produk metabolisme yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu yang mempunyai sifat dapat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lain. Proses yang terjadi di dalam bejana fermentasi sehingga terbentuk zat antibiotik penisislin adalah …. A. Terjadi reaksi kimia antara zat makanan dan jamur Penicillium sehingga erbentuk zat penisilin B. Zat antibiotik penisilin perlu ditambahkan dalam bejana sehingga merangsang jamur untuk memproduksi antibiotik C. Jamur Penicillium tumbuh subur dalam bejana fermentasi sehingga dapat menghasilkan penisilin D. Bakteri-bakteri tertentu tumbuh di dalam bejana fermentasi sehingga dapat menghasilkan penisilin E. Udara dalam bejana fermentasi menyebabkan makanan di dalam bejana tersebut teroksidasi sehingga membentuk penisilin

43 | P a g e DAFTAR PUSTAKA Anwar, Firdaus. 2019 “HIV Dimanfaatkan untuk Obati Penyakit ‘Bubble Boy’, https://health.detik.com/berita-detikhealth/d-4516990/hiv-dimanfaatkan-untuk-obati-penyakit-bubble-boy diakses 30 Juli 2021 pukul 11.55 WIB. Hanifah, Hana. 2018. “ Pengantar Bioteknologi”. https://biotechnology78.wordpress.com diakses 25 Juli 13.18 WIB. Ika. 2020. “Mahasiswa UGM Temukan Spesies Baru Bakteri Penghasil Antibiotik”. https://ugm.ac.id/id/berita/19031-mahasiswa-ugm-temukan-spesies-baru-bakteri-penghasil-antibiotik diakses 30 Juli 2021 pukul 12.09 WIB. Mahrus. 2014. “Kontroversi Produk Rekayasa Genetika Yang Dikonsumsi Masyarakat”. https://media.neliti.com/media/publications/76423-ID-kontroversi-produk-rekayasa-genetika-yan.pdf diakses 30 Juli 2021 pukul 19.50 WIB. Melina, Nurfina Fitri. 2021. “Krisis Sampah Di Indonesia, Seberapa Penting Pemakaian Kemasan Guna Ulang?”. https://www.tribunnews.com/nasional/2021/07/21/krisis-sampah-di-indonesia-seberapa-pentingpemakaian-kemasan-guna-ulang diakses pada 30 Juli 2021 pukul 15.01 WIB NMA. 2020. “ Laut Mauritius Darurat Lingkungan Akibat Tumpahan Minyak” . https://www.cnnindonesia.com/internasional/20200809132312-127-533774/laut-mauritius-daruratlingkungan-akibat-tumpahan-minyak diakses pada 25 Juli 2021 pukul 09.12 WIB. Nurhayati, Nunung dan Resty Wijayanti. 2016. “ BIOLOGI untuk Siswa SMA/MA Kelas XII Kelompok Peminatan Matematikan dan Ilmu –Ilmu Alam. Bandung : Yrama Widya. Pertiwi, Kartika Ratna. 2015. “ Penerapan Teknologi DNA dalam Identifikasi Forensik”. https://journal.uny.ac.id/index.php/wuny/article/download/3518/pdf diakses pada 26 Juli 2021 pukul 05.10 WIB.

44 | P a g e Pratiwi, D.A, Sri Maryati, Suharno, Bambang S. 2017. “ BIOLOGI untuk SMA/MA Kelas XII”. Jakarta : Erlangga. Safitri, Ririn. 2016. “Buku Siswa BIOLOGI untuk SMA/MA XII Peminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam” . Surakarta : CV Mediatama. Silaban, Martha Warta. 2018. “ PUPR Terapkan Teknologi Bioremediasi untuk Kali Item”. https://bisnis.tempo.co. diakses pada 31 Juli 2021 pukul 9.30 WIB. Ver. 2012 “David si 'Bubble Boy', Hidupnya yang Sebentar Buka Misteri SCID”, https://health.detik.com/berita-detikhealth/d-1890886/david-si-bubble-boy-hidupnya-yang-sebentar-bukamisteri-scid diakses pada 25 Juli 2021 pukul 09.38 WIB. Ver. 2015. “DNA Fingerprint”. https://blogs.uajy.ac.id/elvinadea/2015/09/01/dna-fingerprinting-2 diakses pada 26 Juli 2021 pukul 21.32 WIB. Ver. 2019. “Dari tempat pembuangan sampah, para ilmuwan temukan mikroorganisme pengurai plastik”. https://theconversation.com/dari-tempat-pembuangan-sampah-para-ilmuwan-temukan-mikroorganismepengurai-plastik-115060 diakses pada 30 Juli 2021 pukul 15.18 WIB. Ver. “Antibiotik”. www.madehow.com/Volume-4/Antibiotic.html diakses pada 26 Juli 2021 pukul 05.20 WIB. Zulpadly, Fauziah Harahap, Syahmi Edi. 2016. “Analisis Kesulitan Belajar Siswa Materi Bioteknologi SMA Negeri SeKabupaten Rokan Hilir”. https://jurnal.unimed.ac.id/2012/index.php/JPB/article/download/4327/3790 diakses pada 25 Juli 2021 pukul 10.00 WIB. Yuwono, Tribowo. 2019. “ Bioteknologi Pertanian”. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.