Bab 31. Bioteknologi(XII)BIOTEKNOLOGISTANDAR KOMPETENSI :Siswa mampu Memahami prinsip-prinsip dasar bioteknologi serta implikasinya pada salingtemasKOMPETENSI DASAR :Siswa mampu menjelaskan arti , prinsip dasar, dan jenis-jenis bioteknologi.Apa yang akan dipelajari ?1.Arti dan Prinsip dasar Bioteknologi.Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai tambah bahan mentah dengan memanfaatkan mikroorganisme atau bagian-bagiannya. Sehingga dihasilkan produk dan jasa. Bioteknologi melibatkan mikrobiologi, biokimia dan rekayasa genetika.2.Jenis-jenis Bioteknologi. Bioteknologi dapat dikembangkan melalui pemanfaatan mikroorganisme dalam kondisi steril dan non steril, kultur jaringan, transplantasi gen dan rekayasa genetika.3.Rekayasa gaenetika.Teknik manipulasi atau perakitan materi genetik, sehingga dihasilkan rekombinasi ADN baru yang sesuai dengan maksud yang direncanakan4.Peran dan implikasi hasil Bioteknologi. Hasil-hasil bioteknologi di berbagai bidang.Mikroorganisme yang dikembangkan dalam bioteknologi mampu mengubah bahan mentah menjadi memiliki nilai tambah lebih tinggi, seperi pada pembuatan makanan dan mengubah bahan pangan, pembuatan obat-obatan, membasmi hama tanaman, menanggulangi masalah pencemaran, pemisahan bijih logam dll.5.Dampak pemanfaatan bioteknologiProduk bioteknologi bermanfaat meningkatkan kesejahteraan manusia, dilain pihak diragukan keamanannya, seperti produk transgenik, irradiasi dsb.PendahuluanBioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.Perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.Dalam tahun 1981 Perhimpunan Bioteknologi Eropa mendefinisikan Bioteknologi sebagai penggunaan biokimia mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan.sesuai dengan definisi ini bioteknologi melibatkan mikrobiologi, biokimia/kimia, rekayasa genetika, biologi molekuler dan rekayasa proses dan teknik kimia untuk menghasilkan produk dan jasa.Bioteknologi dapat digolongkan menjadi 2A. bioteknologi konvensional/ tradisional danB. bioteknologi modern.A.bioteknologi konvensional/ tradisionalBioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzimContoh pengolahan bahan makanan : pembuatan tempe, tape, Asinan Sayuran,Roti, oncom, dan kecap. termasuk mentega, keju dan yoghurt.1. TempeUntuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, berupa kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaituRhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, danRhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe.Gambar 9.1. Tempe2. tapeTape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakansel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Jamur yang digunakan adalahSaccharomyces cereviceae.Gambar 9.2. Tape singkong3. Pembuatan Asinan SayuranAsinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi 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.Gambar 9.3. Asinan Sayuran4. Pembuatan RotiProses fermentas pada pembuatan rotii ini dengan bantuan dari yeast atau khamir yaitu sejenis jamur. 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.Gambar 9.4. Roti5. kecapDalam pembuatan kecap, jamur,Aspergillus wentiidibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. JamurAspergillus wentiibersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.Gambar 9.5. Kecap6. Mentega dan kejuProses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkanenzimrenin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32oC 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Menggunakan mikroorganismeStreptococcus lactisbakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan

Gambar 9.6. Mentega dan Keju7. YoghurtSusu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaituLactobacillus bulgaricusdanStreptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasaGambar 9.7. YoghurtPada bidang bioteknologi konvensional, sebagian besar didominasi oleh produk makanan. Daftar berikut merupakan campuran berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Kolom bahan yang kosong itu berarti saya belum memperoleh informasi. Kalau ada masukan boleh kasih komentar di sini.8. Nata de CocoNata de coco berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim kelapa.Prosespembuatan nata de cocodibantu oleh sejenis bakteri bernama Acetobacter xylinumBerikut ini langkah-langkah pembuatannya :

1. Pertama-tama, persiapkan bahan-bahan berikut:- Air kelapa- Gula pasir- Asam cuka (asam asetat)- Wadah fermentasi- Starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum- Panci untuk memasak2. Saringlah air kelapa untuk memisahkan kotoran dan serat. Pastikan kandungan air kelapa benar-benar bersih dari serat-serat kelapa.3. Masukkan air kelapa ke dalam panci. Didihkan air kelapa tersebut. setelah mendidih, tuangkan gula pasir.4. Matikan api dan dinginkan. Taruhlah air kelapa tersebut ke dalam wadah untuk proses fermentasi yang telah steril. Setelah dingin, tambahkan asam asetat (asam cuka).5. Tahap selanjutnya adalah tahap inokulasi yaitu suatu proses pemindahan bibit atau biakan bakteri dari medium lama ke medium baru. Pindahkan starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum dari media biakan ke wadah fermentasi berisi air kelapa yang telah didihkan, diberi gula dan asam cuka.6. Tutuplah wadah fermentasi dan peram selama 7 sampai 14 hari. Pastikan media peram tertutup dan tidak mengalami goncangan. Pastikan kesterilan wadah peram dan penutupnya.7. Ketika masa panen nata tiba, nata harus dicuci, direbus atau direndam terlebih dahulu untuk menghilangkan asam. Jika dilakukan dengan cara direndam, rendamlah dalam air selama 3 hari dan pastikan untuk mengganti air rendaman setiap hari.8. Setelah itu, nata dipotong-potong menjadi beberapa bagian. Kemudian lakukan perebusan nata kembali.9. Tahap akhhirpembuatan nata de cocoyaitu dengan merendam nata yang telah direbus ke dalam larutan gula dengan presentase 40% selama 30 menit sampai 45 menit. Nata siap disantap.Gambar 9.8. Nata de cocoMikroorganismeBakteriBahanProduk

Lactobacillus bulgaricusLactobacillus subtilissusuyoghurt

Penicillium requortiPenicillium camembertiPropiobacteriumStreptococcus thermophilussusumenghasilkan aroma khas keju dan menambah keasaman

Lactobacillussusukeju

Leuconostoc cremorismentega

Acetobacter xylinumair kelapanata de cocco

Acetobacter aceticuka/asam asetat

Streptomyces griceusstreptomycin

Bacillus thuringiensispestisida alami/biologi

Assbya gossipiivitamin B1

PropionibacteriumPseudomonas(jamur)vitamin B12

Jamur / Fungi

Aspergillus wentiikedelaikecap

Sacharomyces cereviceaeketelatape

Sacharomyces sakesake

Rhizopus oryzaekedelaitempe

Penicillium notatumPenicillium chrysogenumantibiotik penisilin

Aspergillus nigerasam sitrat

Gambar 9.8. berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Bahan dan Produk2. Bioteknologi Bidang Pertaniana. Penanaman secara hidroponikHidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan.Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir. Pada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2. Cahaya telah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudah cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik :1). Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat;2). Resiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;3). Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat;4). Bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi;5). Hemat biaya perawatan.Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan :(a). Tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum.(b). sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.(c). Buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.b. Penanaman secara aeroponikAeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkandalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut. Prinsip dari aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.B. Bioteknologi modernSeiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli teknlogi mulai mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip ilmiah melalui penelitian dan berupaya menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi tidak hanya di manfaatkan dalam industri makanan, tetapi telah mencakup berbagai bidang seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi dan lainnya. Dengan adanya penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa yang akan datang.Rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.Berikut ini adalah daftar kemajuan bidang bioteknologi yang telah diaplikasikan. Mayoritas didominasi oleh bidang peternakan, perikanan, dan kesehatan:1. Rekayasa GenetikaRekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan mahluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencakokan gen atau rekombinasi DNA.

Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat mahluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap mahluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat mahluk hidup secara turun temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan dengan beberapa cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid dan rekomendasi DNA. Berikut penjelasannya :