Rekombinan DNA

Hal yang mendasar dan sangat penting dalam makhluk hidup adalah jika terjadi proses reproduksi secara seksual yang normal, maka akan terjadi pemisahan dan penggabungan kembali molekul-molekul DNA dari kromosom. Teknik pemisahan dan penggabungan ini dijadikan oleh ilmuwan untuk lebih dikembangkan. Setiap jenis makhluk hidup mempunyai struktur DNA yang sama, untuk itulah DNA dari satu spesies dapat disambungkan dengan DNA dari spesies yang lain, dengan tujuan agar mendapatkan sifat yang baru. Proses penyambungan ini dikenal dengan nama rekombinasi DNA. Misalnya, telah ditemukannya gen seekor sapi yang berhasil dipindahkan ke dalam bakteri sehingga bakteri tersebut telah menerima gen asing yang tepat seperti gen aslinya. Gen ini akan mempunyai sifat-sifat dari sapi tersebut dan akan mempunyai sifat gen baru disebut gen yang diklon.

Rekayasa genetik dapat mengubah genotipe suatu organisme dengan cara mengenalkan gen-gen baru yang belum dimiliki oleh suatu spesies. Teknik menyambung gen ini telah berhasil dan sukses dalam menghasilkan gen baru. Para ahli menggunakan teknik rekayasa genetika dengan menggunakan mikroba-mikroba seperti bakteri untuk membuat substansi yang tidak dapat dibuat oleh organisme yang direkayasa. Tetapi pengenalan gen-gen dalam bakteri jauh lebih sulit, karena para ahli harus mendapatkan gen yang diinginkan kemudian menggabungkan ke dalam DNA dari bakteri.

Gen yang diinginkan ini akan dihubungkan menjadi suatu lingkaran DNA bakteri kecil yang disebut dengan plasmid. Kemudian plasmid ini siap untuk memasuki sel bakteri dan akan direplikasi bersama-sama DNA selnya sendiri. Dengan cara ini, maka semua gen plasmid dan sel-selnya seperti gen-gen aslinya. Selanjutnya, plasmid ini akan diteruskan dari satu sel ke sel lainnya dengan cara transformasi. Untuk menghubungkan gen-gen asing ke dalam plasmid memerlukan rekombinasi genetic. Produk yang telah berhasil dihasilkan dengan rekasaya genetic contohnya pembuatan insulin dan vaksin Hepatitis.

Read More

Bioteknologi dalam Pembuatan Obat

Mikroorganisme juga dapat membantu di bidang kesehatan yaitu dalam pengobatan, misalnya digunakan untuk antibiotik dan vaksin.

a.  Antibiotik

Antibiotik sebenarnya merupakan suatu zat kimia hasil dari mikroor- ganisme yang dapat menghambat pertumbuhan atau mematikan mikro- organisme lainnya. Pembuatan antibiotik ini harus dalam lingkungan steril agar terhindar dari kontaminasi yang mungkin terjadi, sehingga pertum- buhan mikroorganisme yang diinginkan dapat optimal dan menghasilkan produk yang optimal juga. Antibiotik ini pertama kali ditemukan oleh Alexander Fleming yang diberi nama Penicilin yang dihasilkan oleh Penicillium. Jamur ini hidup dengan menyerap makanan dari lingkungan yang digunakan untuk metabolisme, bahkan dapat menghasilkan zat yang disekresikan ke lingkungannya dan dapat membunuh mikroorganisme lain. Beberapa kelompok dari antibiotik adalah sebagai berikut.

1)  Penicilin

Penicilin ini dapat menghambat infeksi dengan mencegah terbentuknya dinding sel bakteri sehingga tidak membahayakan sel manusia. Jadi, apabila Anda sakit disebabkan oleh bakteri atau virus, maka penggunaan antibiotik ini tidak ada gunanya.

Komponen utama penicilin adalah penisilin G yang dapat diubah menjadi bentuk-bentuk lain. Penicilin G terdegradasi oleh asam lambung sehingga lebih baik penicilin diberikan melalui suntikan. Ada juga jenis penicilin yang tidak dipengaruhi oleh asam lambung, dapat berupa sirup atau tablet.

2)  Tetrasiklin

Perlu Anda ketahui tetrasiklin dihasilkan dari bakteri Streptomycin aureofaciens. Tetrasiklin mengikat kalsium dan diakumulasi dalam tulang dan gigi yang sedang berkembang. Tetrasiklin aktif melawan bakteri yang memiliki larutan yang sama dengan penicilin.

3)  Sefalosporin

Sefalosporin dihasilkan oleh jamur Cephalosporium. Sefalosporin yang terbaru sangat efektif untuk melawan bakteri yang resisten terhadap penicilin.

4)  Eritromisin

Eritromisin bermanfaat untuk melawan bakteri yang resisten terhadap penicilin atau dapat digunakan untuk pasien yang alergi terhadap penicilin.

b.  Vaksin

Pada masa ini berjuta-juta orang melakukan vaksinasi terutama bagi anak-anak yang masih kecil. Vaksin telah membantu dalam pencegahan serangan penyakit. Vaksin berasal dari mikroorganisme yang telah dilemahkan atau dimatikan. Vaksin pada umumnya dimasukkan dengan suntikan atau oral ke dalam tubuh manusia agar aktif melawan mikroorganisme tersebut. Contohnya, vaksin disentri, tetanus, dan lain-lain.

Read More

Bioteknologi dalam Pembuatan Pangan

Beberapa jenis mikroorganisme dalam produk makanan dan minuman adalah sebagai berikut.

a. Pembuatan Tape

Tape merupakan makanan hasil fermentasi yang mengandung alkohol. Makanan ini dibuat dari beras ketan ataupun singkong dengan jamur Endomycopsis fibuligera, Rhizopus oryzae, ataupun Saccharomyces cereviceae sebagai ragi. Ragi tersebut tersusun oleh tepung beras, air tebu, bawang merah dan putih, kayu manis. Sebelum membuat tape perlu diperhatikan untuk meng- hasilkan kualitas yang bagus, warnanya menarik, rasanya manis dan strukturnya lembut dengan menggunakan cara antara lain:

a . bahan dasar singkong atau beras ketan memiliki kualitas baik;
b. memperhitungkan macam dan banyak ragi yang digunakan;
c. memilih cara pemasakan bahan dasar (ditanak atau direbus);
d. memilih cara menyimpan tape (dengan plastik atau daun);
e memperhatikan keadaan lingkungan pada saat menyimpannya.

Adakalanya pembuatan tape ketan dilanjutkan yang akhirnya akan menghasilan brem, baik untuk diminum atau untuk kue.

b. Pembuatan Tempe

Tempe adalah makanan yang populer di negara kita. Meskipun merupakan makanan yang sederhana, tetapi tempe mempunyai atau mengandung sumber protein nabati yang cukup tinggi. Tempe terbuat dari kedelai dengan bantuan jamur Rhizopus sp. Jamur ini akan mengubah protein kompleks kacang kedelai yang sukar dicerna menjadi protein sederhana yang mudah dicerna karena adanya perubahan-perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Selama proses fermentasi kedelai menjadi tempe, akan dihasilkan antibiotika yang akan mencegah penyakit perut seperti diare.

c. Pembuatan Oncom

Oncom merupakan makanan yang dikenal di kawasan Jawa Barat. Oncom terbuat dari ampas tahu, yaitu ampas kedelai dengan bantuan jamur Neurospora sitophila. Jamur ini dapat menghasilkan zat warna merah atau oranye yang merupakan pewarna alami. Neurospora dapat mengeluarkan enzim amilase, lipase protease yang aktif selama proses fermentasi. Selain itu, juga dapat menguraikan bahan-bahan dinding sel ampas kacang kedelai, singkong, atau kelapa. Fermentasi ini juga menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang beraroma sedap.

d. Pembuatan Kecap

Kecap terbuat dari kacang kedelai berwarna hitam. Untuk mempercepat fermentasi biasanya dicampurkan sumber karbohidrat atau energi yang berbentuk tepung beras atau nasi, sedangkan warna larutan kecap yang terjadi, tergantung pada waktu. Perendaman kedelai dilakukan dalam larutan garam, maka pembuatan kecap dinamakan fermentasi garam. Fermentasi pada proses pembuatan kecap dengan menggunakan jasmur Aspergillus wentii dan Rhizopus sp. Coba Anda perhatikan beberapa kecap di pasaran, ada yang kental, ada pula yang encer. Kecap yang kental karena banyak ditambahkan gula merah, gula aren, atau gula kelapa, sedangkan kecap yang encer dikarenakan mengan- dung lebih banyak garam. Ada juga kecap ikan, kecap udang, dan sebagainya. Itu bisa dilakukan karena selama proses pembuatan ada penambahan sari ikan ataupun sari udang ke dalamnya.

e. Pembuatan Asinan Sayuran

Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fer- mentasi asam. Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus. Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.

f. Pembuatan Roti

Jika Anda makan roti atau donat, pernahkah Anda berpikir bila pembuatan roti atau donat itu sebenarnya juga melalui proses fermentasi? Proses fermentasi ini dibantu dengan bantuan yeast atau khamir yaitu sejenis jamur. Jika Anda mempunyai kesempatan memperhatikan pembuatan roti atau donat, maka adonan tepung akan mengembang. Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur tinggi. Hasilnya seperti yang Anda lihat roti akan berwarna kekuningan dan lembut, tetapi jika tidak beruntung roti akan keras dan padat (bantat).

g. Pembuatan Keju

Pada umumnya keju disukai banyak orang. Keju dibuat dari air susu yang diasamkan dengan memasukkan bakteri, yaitu Lactobacillus bulgarius dan Streptococcus thermophillus. Untuk mengubah gula susu (laktosa) menjadi asam susu (asam laktat) susu dipanaskan terlebih dahulu pada suhu tertentu dengan maksud untuk membunuh bakteri yang berbahaya agar berhasil dalam proses pembuatannya. Selanjutnya, ditambahkan campuran enzim yang mengandung renin untuk menggumpalkan susu sehingga terbentuk lapisan, yaitu berupa cairan susu yang harus dibuang, sedangkan bagian yang padat diperas dan dipadatkan. Enzim tersebut akan menambah aroma dan rasa, juga akan mencerna protein dan lemak menjadi asam amino.

Pada umumnya keju dapat dikelompokkan menurut kepadatannya yang dihasilkan dalam proses pemasakan. Keju menjadi keras apabila kelembabannya kecil dan pemampatannya besar. Jika masa inkubasinya semakin lama, maka keasamannya makin tinggi sehingga cita rasanya makin tajam. Misalnya, keju romano, parmesan sebagai keju sangat keras, keju cheddar, swiss sebagai keju keras yang berperan Propioniobacterium sp., keju roqueorforti yang berperan Pennicilium reguerforti sebagai keju setengah lunak, keju camemberti sebagai keju lunak yang berperan Pennicilium camemberti.

h. Pembuatan Yoghurt

Yoghurt merupakan minuman yang terbuat dari air susu. Apabila dibandingkan dengan susu biasa, yoghurt dapat memberikan efek pengobatan terhadap lambung dan usus yang terluka. Selain itu, yoghurt dapat menurunkan kadar kolesterol dalam darah sehingga mencegah penyumbatan di pembuluh darah.

Dalam proses pembuatannya, air susu dipanaskan terlebih dahulu agar tidak terkontaminasi bakteri yang lain. Setelah dingin, ke dalam air susu dimasukkan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus termophillus. Susu dibiarkan selama 4-6 jam pada suhu 38oC–44oC atau selama 12 jam pada suhu 32oC. Pada masa inkubasi akan dihasilkan asam laktat, asam inilah yang membuat yoghurt berasa asam, dapat juga ditambahkan dengan buah, kacang, atau rasa lain yang diinginkan.

i. Minuman Berakohol

Anggur dan bir merupakan sebagian dari contohnya. Mikroorganisme yang digunakan adalah khamir dari genus Saccharomyces. Minuman yang sangat terkenal yaitu anggur sebenarnya adalah buah anggur yang sudah mengandung gula sehingga dapat digunakan secara langsung oleh ragi selama proses fermentasi. Pada proses pembuatan minuman ini sudah tidak diperlukan tambahan gula lagi, apabila ingin menambah cita rasa dapat ditambahkan buah-buahan dan gula secukupnya. 

Bakteri yang digunakan adalah bakteri yang bersifat asam laktat karena buah anggur mengandung asam malat yang tinggi. Bakteri tersebut akan mengubah asam malat menjadi asam laktat yang lemah dan proses ini disebut fermentasi malolaktat sehingga hasil minumannya memiliki rasa yang lebih baik dan sedikit asam.

Bir sebenarnya merupakan produk yang berasal dari tepung biji padi-padian yang difermentasi oleh ragi. Hanya ragi tersebut tidak bisa menggunakan tepung itu secara langsung. Cara pembuatannya, yaitu biji padi-padian dibiarkan untuk berkecambah terlebih dahulu, kemudian dikeringkan lalu digiling, hasilnya disebut dengan malt yang berupa glukosa dan maltosa, dan proses perubahan tersebut dinamakan dengan malting. Selanjutnya baru difermentasi oleh ragi menjadi etanol dan karbondioksida.

j. Protein Sel Tunggal (PST)

Mengingat jumlah penduduk yang semakin meningkat dan masalah penyediaan bahan pangan yang semakin berkurang terasa adanya ketidakseimbangan antara hasil pertanian dan kebutuhan, bahkan sumber protein yang belum mencapai sasaran sehingga diperlukan cara baru melalui teknologi dengan hasil teknoprotein yang dinamanakan Protein Sel Tunggal (PST).

Protein sel tunggal merupakan protein yang dihasilkan oleh mikroorganisme misalnya ganggang, bakteri dan berada di dalam sel mikroorganisme tersebut, coba Anda buka kembali pelajaran kelas X. Mikroorganisme tersebut memiliki protein yang beratnya mencapai 80 % dari berat total sel. Jika mikroorganisme tersebut memiliki kemampuan reproduksi yang sangat cepat, maka akan dihasilkan protein dalam jumlah yang banyak dalam waktu yang singkat.

Read More

Dampak Bioteknologi

Perkembangan bioteknologi saat ini sangat berkembang dan dapat membantu, serta bermanfaat bagi kehidupan manusia. Dampak positif dari bioteknologi adalah dapat mengatasi kekurangan bahan makanan karena dapat diproduksi secara cepat dan efisien tempat untuk proses pembuatannya, misalnya protein sel tunggal, dapat menghasilkan obat-obatan, antibodi, hormon insulin sehingga dapat membantu kesehatan tubuh manusia, dapat membantu mengatasi pencemaran lingkungan, dan menyediakan energi misalnya biogas. Jika manusia kesulitan dalam memperoleh keturunan dapat diatasi dengan adanya bayi tabung.

Selain menguntungkan perkembangan bioteknologi juga menimbulkan dampak negatif misalnya adanya penemuan bayi tabung dan kloning yang menimbulkan pro dan kontra masyarakat. Ada juga kekhawatiran manusia sendiri dengan keterampilan merekayasa genetik dapat dimanfaatkan untuk kejahatan, misalnya mengubah gen bakteri menjadi ganas yang digunakan sebagai senjata biologi. Dengan munculnya tumbuhan dan hewan transgenik dikhawatirkan akan mempengaruhi keseimbangan lingkungan, sulit dikendalikan, bahkan dapat membahayakan keselamatan manusia itu sendiri. Dampak merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh adanya potensi terjadinya transfer gen ke tanaman sekerabat atau kerabat dekat. Selain itu, cloning akan menyebabkan keanekaragaman genetic yang merugikan populasi, terutama terhadap kesehatan manusia. Adanya kemungkinan produk gen asing, seperti gen cry dari Bachillus thuringiensis maupun Bachillus sphaericus, dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh manusia. Perlu dicermati pula, insersi atau penyisipan gen asing ke genom inang dapat menimbulkan interaksi antara gen asing dan gen-gen inang sehingga menghasilkan perubahan sifat yang tidak diinginkan.
Sampai saat ini manusia terus menerus menggali dan mengkaji rahasia alam yang belum terungkap. Perkembangan bioteknologi telah banyak memberikan sumbangan baik bagi sains, teknologi, lingkungan, dan masyarakat.
Untuk mengunduh latihan soal tentang materi Bioteknologi silakan klik disini. Soal Latihan Bioteknologi.

Read More

Hukum Hardy Weinberg

Hasil perkawinan secara acakk tidak akan mengubah populasi tertentu. Penghitungan populasi secara acak tersebut dapat ditentukan dengan hukum Hardy Weinberg.

Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi. Syarat terjadinya prinsip ini adalah:

a . perkawinan secara acak,

b. tidak ada seleksi alam,

c. jumlah populai besar,

d. tidak terjadinya mutasi maju atau surut,

e. tidak ada migrasi.



Secara umum, hukum Hardy Weinberg dapat dirumuskan sebagai berikut.
a . Bila frekuensi alel A di dalam populasi diumpamakan p
b. Frekuensi alel a diumpamakan q
c. Hasil perkawinan heterozigote antara Aa × Aa akan diperoleh hasil sebagai berikut:

1) Homozigot dominan AA = p × p = p2
2) Heterozigot 2 Aa = 2p × q = 2pq
3) Homozigot resesif = aa = q × q = q2

Sehingga persamaan rumusnya adalah:

 

Read More

Bioteknologi

Sejalan dengan kemajuan ilmu pengetahuan, bioteknologi juga mengalami perkembangan semakin pesat dan prosesnya semakin canggih, misalnya dalam bidang pertanian sudah dapat digunakan mikroorganisme dalam fiksasi nitrogen untuk pupuk tanaman itu sendiri, terciptanya tumbuhan yang tahan terhadap kekeringan sehingga sangat menguntungkan bagi petani. Apa sebenarnya arti bioteknologi itu?

Bioteknologi berasal dari bahasa latin, yaitu bio (hidup), tehnos (teknologi/penerapan) dan logos (ilmu) yang berarti ilmu yang menerapkan prinsip- prinsip biologi. Jadi, sebenarnya bioteknologi bukan suatu disiplin ilmu, melainkan suatu ilmu terapan. Menurut Sardjoko (1991), bioteknologi adalah proses-proses biologi oleh mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk kepen- tingan manusia. Bioteknologi bisa diartikan suatu pemanfaatan makhluk hidup atau rekayasa organisme sistem atau proses biologis untuk mengha- silkan suatu produk yang bermanfaat bagi manusia yang menghasilkan suatu barang, atau dapat dikatakan pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dengan menggunakan makhluk hidup untuk menghasilkan produk bagi kepentingan manusia.

Tempe adalah makanan yang sudah lama kita kenal. Walaupun dalam bentuk sederhana, makanan ini sudah menggunakan bioteknologi, yaitu merupakan bentuk dari bioteknologi secara tradisional atau konvensional. Bioteknologi tradisional yang dilakukan berdasarkan pengalaman, sebenar- nya sudah mengandung prinsip-prinsip ilmiah. Produk tersebut dilakukan berdasarkan pengalaman, tanpa memahami organisme yang berproses dan bagaimana reaksinya. Bioteknologi tradisional ini biasanya digunakan untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga dan umumnya belum dapat diproduksi secara massal.

Pada masa sekarang, pengetahuan manusia sudah lebih maju. Dengan menggunakan bioteknologi modern dapat diketahui organisme yang akan digunakan dan hasil yang diperoleh. Dengan cara meneliti jenis-jenis orga- nisme yang akan digunakannya, manusia dapat memilih organisme yang paling baik untuk memenuhi proses persyaratannya, dapat menyediakan tempat atau lingkungan hidupnya sehingga sel-sel dalam organisme tersebut dapat tumbuh dengan baik sehingga hasil produksinya dapat optimum.

Pelaksanaan bioteknologi secara modern biasanya lebih rumit. Perkembangan bioteknologi modern ini tidak bisa lepas terhadap ilmu yang lain misalnya ilmu biokimia, genetika, biologi molekuler, fisika, mikrobiologi, dan biologi sel. Misalnya, penemuan bayi tabung yang saat ini sudah berkembang dan berhasil dengan baik. Proses dalam pembentukan bayi tabung ini memerlukan alat yang canggih dan sulit untuk dilakukan.

Jika kita amati, perkembangan bioteknologi selalu menggunakan organisme atau makhluk hidup dalam menghasilkan suatu produk, misalnya peragian, persilangan, pemutasian, penyambungan gen, pembuatan anti- bodi atau vaksin. Mengapa digunakan organisme atau makhluk hidup? Seperti yang dilakukan sejak dahulu bahwa organisme ini mudah didapatkan, memiliki sifat yang dapat berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan manusia, dapat berkembang biak, dan dapat dikembangbiakkan sebagai suatu sumber daya alam yang dapat dipulihkan, dapat menghasilkan produk untuk keperluan kebutuhan hidup manusia.

Kita harus bersyukur kepada Tuhan karena hidup di negara yang banyak mempunyai keanekaragaman organisme sehingga berbagai macam organis- me ini dapat dimanfaatkan manusia untuk keperluan hidupnya yaitu untuk peningkatan produksi pangan, pertanian, peternakan, kedokteran, dan bidang lain.

Read More

Pembelahan Sel

Pembelahan sel terbagi menjadi tiga;  yaitu Amitosis (Biner), Mitosis, dan Meiosis (pembelahan reduksi).

Amitosis

Proses pembelahan sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

Read More

Katabolisme Karbohidrat

Serangkaian reaksi biokimia dalam sel organisme hidup disebut dengan metabolisme. Pada metabolisme juga terjadi pertukaran zat dan energi yang terjadi dalam sel Metabolisme dibedakan menjadi dua, yaitu katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana dengan melepaskan energi. Contoh: respirasi.

Read More

Pertumbuhan dan Perkembangan

Proses pertambahan biomassa atau ukuran (berat, volume atau jumlah) yang bersifat irreversibel

Pertumbuhan merupakan proses kuantitatif

Alat untuk mengukur pertumbuhan disebut auksanometer

Read More