Kelas X

Bioteknologi Kelas X

Capaian Pembelajaran (CP)

Pada akhir fase E, peserta didik memiliki kemampuan menciptakan solusi atas permasalahan-permasalahan berdasarkan isu lokal atau global dari pemahamannya tentang penerapan bioteknologi.

Alur Tujuan Pembelajaran (ATP)

Melalui diskusi di kelas dengan menerapkan model Problem Based Learning, pesera didik mampu menganalisis permasalahan lingkungan dengan menerapkan bioteknologi dalam bentuk sajian gambar, infografis, poster atau bagan mengenai permasalahan lingkungan dengan menerapkan bioteknologi. 

PENDAHULUAN 

    Bioteknologi itu berasal dari kata bio yang artinya makhluk hidup, dan teknologi. Jadi, pengertian bioteknologi adalah pemanfaatan makhluk hidup secara utuh maupun bagian-bagiannya untuk menghasilkan atau memodifikasi produk yang bermanfaat melalui cara prinsip atau teknologi tertentu. Bioteknologi adalah terapan biologi yang melibatkan disiplin ilmu mikrobiologi, biokimia, genetika, dan biologi molekuler. Definisi bioteknologi secara klasik atau konvensional adalah teknologi yang memanfaatkan agen hayati atau bagian bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sedangkan jika ditinjau secara modern, bioteknologi adalah pemanfaatan agen hayati atau bagian-bagian yang sudah direkayasa secara in vitro untuk menghasilkan barang dan jasa pada skala industri.

1.      Jenis-jenis bioteknologi

Menurut perkembangannya, secara umum bioteknologi dibagi menjadi dua jenis:

a.    Bioteknologi Konvensional (sederhana)

Bioteknologi Konvensional adalah bioteknologi yang memanfaatkan organisme secara langsung untuk menghasilkan produk barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia. Bioteknologi ini masih sangat sederhana atau tradisional, karena teknik dan peralatan yang digunakan masih sederhana. Pada bioteknologi konvensional menggunakan mikroorganisme, proses biokimia, dan proses genetik alami. Manipulasi yang biasa dilakukan hanya pada media tumbuh (substrat) dan kondisi lingkungan belum sampai pada tahap rekayasa genetik, kalaupun ada rekayasa genetik masih merupakan rekayasa genetik yang sederhana dan perubahan genetik yang dihasilkan tidak tepat sasaran.

 

Kelebihan dan kekurangan bioteknologi konvensional adalah sebagai berikut;

1)  Kelebihan :

a.     Biaya produksi murah.

b.    Teknologi menggunakan peralatan sederhana.

c.     Pengaruh jangka panjang sudah dikatahui.

2)  Kelemahan :

a.     Perbaikan genetik tidak terarah.

b.    Memerlukan waktu relatif lama .

c.     Belum ada pengkajian prinsip-prinsip ilmiah.

d.    Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya.

e.     Tidak dapat mengatasi mengatasi ketidaksesuaian genetic.

f.      Reproduksi dalam skala kecil.

g.     Proses relatif belum steril.

h.    Kualitas hasil belum terjamin.

 

Bioteknologi konvensional dimanfaatkan dalam beberapa bidang:

1)  Bidang Makanan

Dalam bidang makanan Proses yang dibantu mikroorganisme, misalnya dengan fermentasi, hasilnya antara lain : yoghurt , keju , tempe, roti, kecap,

,cuka, dan sebagainya.

a)   Yogurt

Yogurt merupakan minuman hasil fermentasi susu yang menggunakan bakteri Streptococcus thermophillus atau Lactobacillus bulgaricus. Bakteri ini akan mengubah laktosa pada susu menjadi asam laktat. Efek lain dari proses fermentasi adalah pecahnya protein pada susu yang menyebabkan susu menjadi kental. Hasil akhirnya susu akan terasa asam dan kental. Proses penguraian ini disebut fermentasi asam laktat dan hasil akhirnya dinamakan.

b)  Keju

Keju merupakan bahan makanan yang dihasilkan dengan memisahkan zat-zat padat pada susu melalui proses pengentalan atau koagulasi. Proses pengentalan ini dilakukan dengan bantuan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Bakteri ini akan menghasilkan enzim renin, sehingga protein pada susu akan menggumpal dan membagi susu menjadi cair dan padatan (dadih).

 

Selanjutnya enzim renin akan mengubah gula laktosa dalam susu menjadi asam dan protein yang ada pada dadih. Dadih inilah yang akan diproses

lebih lanjut melalui proses pematangan dan pengemasan sehingga terbentuk olahan makanan yang dikenal dengan keju.

 

c)   Roti

Pembuatan roti juga memanfaatkan peristiwa fermentasi yang dibantu oleh yeast atau khamir. Yeast merupakan sejenis jamur yang ditambah pada adonan tepung dan akan menimbulkan proses fermentasi. Proses ini akan menghasilkan gas karbondioksida dan alkohol.

 

Gas karbondioksida berperan dalam mengembangkan roti, sedangkan alkohol akan mempengaruhi aroma dan memberi rasa pada roti. Adonan akan tampak lebih mengembang dan membesar pada saat adonan dimasukkan ke oven, karena gas akan mengembang pada suhu tinggi.

d)  Kecap

Kecap merupakan salah satu produk hasil bioteknologi yang terbuat dari kacang kedelai. Kedelai akan difermentasi dengan menggunakan jamur Aspergillus wentii. Kemudian dikeringkan dan direndam di dalam larutan garam. Pembuatan kecap dilakukan melalui proses perendaman kedelai dengan larutan garam, sehingga pembuatan kecap dinamakan fermentasi garam. Jamur Aspergillus wentii akan merombak protein menjadi asam- asam amino, komponen rasa, asam, dan aroma khas.

 

e)   Tempe

Tempe adalah makanan tradisional khas Indonesia yang sering dikonsumsi menjadi salah satu makanan favorit. Proses pembuatan tempe menggunakan teknik fermentasi. Fermentasi dilakukan dengan menumbuhkan jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus oligosporus pada biji kedelai. Jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut dengan hifa. Benang-benang itu mengakibatkan biji-bijian kedelai saling terikat dan membentuk struktur yang kompak.

 

f)    Cuka

Bahan dasar pada proses pembuatan cuka adalah etanol yang dihasilkan oleh fermentasi anaerob oleh ragi. Bakteri yang digunakan, seperti Acetobacter dan Gluconobacter. Bakteri akan mengoksidasi etanol menjadi asam asetat.

 

2)  Bidang Pertanian

Di bidang pertanian, bioteknologi memberi andil dalam usaha pemenuhan kebutuhan makanan. Bioteknologi dalam bidang pertanian diantaranya adalah:

a)   Kultur Jaringan

kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan makhluk hidup menjadi individu baru yang mempunyai sifat sama seperti induknya.

 

Kultur jaringan tumbuhan dilakukan berdasarkan teori sel yang dikemukakan oleh Scleiden dan Schwann, yaitu sel tumbuhan mempunyai kemampuan totipotensi. Totipotensi adalah kemampuan setiap sel tumbuhan (dari bagian mana saja sel tersebut diambil) yang jika diletakkan dalam lingkungan yang sesuai, akan tumbuh menjadi tumbuhan yang sempurna. Kultur jaringan akan lebih besar keberhasilannya apabila menggunakan jaringan meristem.

 

b)  Pembastaran

Pembastaran atau persilangan merupakan perkawinan antara dua individu tanaman yang sejenis tetapi berbeda varietas. Pembastaran merupakan cara yang sederhana, murah, dan paling mudah untuk menghasilkan tanaman pangan varietas unggul. Contoh, padi varietas X yang memiliki produksi gabah tinggi dan tidak cepat rebah dikawinkan dengan padi varietas Y yang memiliki sifat tahan hama dan umur panen pendek. Dari perkawinan ini, dapat dihasilkan padi varietas baru yang memiliki sifat perpaduan dari keduanya, yaitu produksi gabah tinggi, tahan hama, tidak cepat rebah, dan umur panen pendek.

3)  Bidang Industri

Dibidang industri misalnya teknik bioremediasi, yaitu suatu proses pengelolaan limbah yang mengandung zat-zat yang berbahaya (logam berat) menjadi limbah yang kurang berbahaya. Bioremediasi melibatkan mikroba tertentu, diantaranya Xanthomonas campestris dan Pseudomonas foetida. Caranya dengan melepaskan langsung bakteri tersebut ke limbah pabrik yang tercemar.

4)  Bidang Pengobatan

Di bidang pengobatan, misalnya antibiotik penisilin yang digunakan untuk pengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur, dan vaksin yang merupakan mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikan bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.

 

5)  Bidang Peternakan

Di bidang peternakan, misalnya pada domba ankon yang merupakan domba berkaki pendek dan bengkok, sebagai hasil mutasi alami dan sapi Jersey yang diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan kandungan krim lebih banyak.

 

b.      Bioteknologi Modern

Kelebihan dan kekurangan bioteknologi modern antara lain :

1.    Kelebihan :

a.   Hasil dapat diperhitungkan.

b.   Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik.

c.    Perbaikan genetic dapat dilakukan secara terarah.

d.   Menghasilkan individu yang memiliki sifat baru (tidak sama) dengan sifat alaminya.

2.    Kelemahan :

a.    Biaya produksi relative mahal.

b.   Menjadikan jenis tanaman mono kultur.

c.    Menyebabkan degradasi gen jenis lokal.

d.   Memerlukan teknologi canggih.

e.    Pengaruh jangka panjang belum diketahui.

Bioteknologi modern mempunyai peranan penting dalam bidang kedokteran sehingga semakin menonjol setelah adanya penelitian dan penerapan ilmiah. Bioteknologi modern dibidang kedokteran hampir sama dengan di bioteknologi konvensional tetapi hasilnya jauh lebih banyak dan lebih terjamin menggunakan bioteknologi modern karena dibantu oleh alat-alat canggih lainnya misalnya pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika, dan hormon.

Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi diantaranya adalah mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Saat ini, aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja, namun pada tumbuhan dan hewan. Terdapat 4 prinsip dasar bioteknologi, yaitu: Penggunaan agen biologi, menggunakan metode tertentu, dihasilkannya suatu produk turunan, dan melibatkan banyak disiplin ilmu.

 

Bioteknologi modern sangat erat dengan rekayasa gentika, karena manipulasi yang dilakukan bukan hanya pada kondisi lingkungan dan media tumbuh melainkan juga dilakukan pada susunan gen dalam kromosom makhluk hidup. Namun tidak semua penerapan bioteknologi modern menggunakan teknik rekayasa genetika, misalnya seperti kultur jaringan dan kloning. Kultur jaringan dan kloning dikatakan sebagai bioteknologi modern karena alat yang digunakan dalam prosesnya merupakan peralatan yang canggih. Rekayasa genetik bertujuan untuk menghasilkan organisme transgenik yakni organisme yang susunan gen dalam kromosomnya telah dirubah sehingga mempunyai sifat yang menguntungkan sesuai dengan yang dikehendaki. Sehingga dapat dikatakan bahwa hasil dari rekayasa genetic lebih terarah dan dapat diramalkan sebelumnya.

 

Bioteknologi modern dalam produksi pangan dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetik. Rekayasa genetik adalah kegiatan manipulasi gen untuk mendapatkan produk baru dengan cara membuat DNA baru. Manipulasi materi genetik dilakukan dengan cara menambah atau menghilangkan gen tertentu. Salah satu produk hasil rekayasa genetik adalah dengan membuat organisme transgenik.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Aryilina, Diah. Dkk, 2007. Biologi SMA dan MA untuk Kelas XII, Jakarta, Erlangga Kusumawati, Rohana. 2010 Biologi Untuk SMA/MA. Klaten: Intan Pariwara Pariwara. Mulyati, R. 2008. Bioteknologi di Sekitar Kita. Klaten: Intan Pariwara. Pratiwi, Bakti. 2018. Biologi SMA/MA. Bandung: YMARA WIDYA

Irmaningtyas. 2014. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII Kelompok peminatan Matematika dan Imu Alam. Jakarta: Erlangga

Safitri, Ririn. 2016. Buku Guru Biologi Untuk SMA/MA Kelas XII. Surakarta: Mediatama

Link PPT Materi