BAHAN AJAR BIOTEKNOLOGI
Bioteknologi merupakan ilmu gabungan antara mikrobiologi, biokimia, dan rekayasa genetika, yang digunakan untuk memperoleh kemanfaatan teknologi melalui penggunaan mikroorganisme atau sel-sel jaringan yang dibiakkan. Dengan kata lain bioteknologi merupakan penggunaan mikroorganisme atau bagian tubuh organisme dalam teknologi untuk menghasilkan produk yang bermanfaat atau menaikkan nilai tambah suatu produk.
Peningkatan nilai tambah bahan pangan meliputi dua cara, yaitu cara tradisional dan cara modern.
A. Cara Tradisional
Bioteknologi dengan cara tradisional artinya bioteknologi tanpa menggunakan peralatan khusus atau bioteknologi sederhana, misalnya dengan menggunakan ragi ( Fermentasi ). Dalam kehidupan sehari-hari, bioteknologi sederhana diterapkan dalam berbagai bidang, sepert :
1. Industri makanan dan minuman
2. Pertanian, seperti :
a. Pengembangan pupuk biologi (biofertilizer)
b. pengendalian hama secara biologi (biological pest control)
c. Hidroponik dan aeroponik
3. perbaikan dan pencemaran lingkungan (bioremidiasi)
Bioteknologi makanan dan minuman
Banyak macam makanan dan minuman yang diprodoksi dengan teknik bioteknologi, perhatikan table prodok makanan dan minuman berikut.
Jenis Makanan / Minuman | Bahan baku Utama | Mikroorganisme yang Berperan |
1. Tempe | Kedelai, ampas tahu, dan kacang kara | Jamur tempe (Rhizophus oryzae) |
2. Tahu | Kedelai | Biang “ kecutan air tahu “ (berisi bakteri asam laktat Lactobaccillus sp) |
3. Tape | Ketela dan ketan | Ragi tapai yang berisi campuran : 1. Saccharomyces sp (jamur) 2. Rhizopus sp (jamur) 3. Aspergillus sp (jamur) 4. Bakteri asam laktat |
4. Oncom | Ampas pengolahan minyak kacang tanah | Jamur oncom (Monila sitophyla atau Neurospora crassa) |
5. Tempe bungkil | Limbah minyak goreng dari kacang tanah | Ragi tempe (Rhizophus oryzae) |
6. Kecap | Kedelai dan gula jawa | Aspergillus wenti atau A. flavus |
7. Tauco | Kedelai | Bibit tauco (berisi: Rhizopus olygosporus, Rhizopus oryzae dan Aspergilus oryzae) |
8. Nata de coco | Air kelapa dan gula pasir | Bibit nata (bakteri Acetobacterxylinum) |
9. Yoghurt | Susu dan susu kedelai | Bibit yoghurt yang berisi Lactobaccilus bulgaricus dan Sriptococcus thermophillus |
10. anggur | Sari buah anggur atau buah yang lain | Ragi tapai (yeast) atau ragi roti (Saccharomyces cerevisiae) |
11. Bir | Buah-buahan yang mengandung gula | Ragi tapai (yeast) Saccharomycer cerevisiae |
12. Cuka | Air kelapa. Kulit pisang, atau bahan lain yanmg mengandung gula | Ragi roti (Saccharomyces cerevisiae dan Aerobacter sp ) |
13. Keju | Susu (laktosa dan kasein) | Lactobaccilus bulgaricus atau L. actis |
14. Aceton, buitanol | Glugosa (zat gula sederhana) | Clostidium acetobutylicum |
15. Alkohol | Glugosa (zat gula sederhana) | Ragi tapai (Khamir, gist) |
16. Brem | ketan | Ragi ( berisi jamur Amilomyces rouxii, Candida sp dan Hansenula sp) |
1). Tempe
Tempe pada umumnya dibuat dari kedelai dengan bantuan mikroorganisme, yaitu jamur tempe (Rhizopus oryzae). Tempe merupakan makanan yang banyak mengandung protein yang sangat dibutuhkan oleh tubuh kita, untuk membangun sel-sel tubuh yang rusak.
2). Tape
Tape merupakan makanan yang berasal dari ketela pohon (singkong) atau ketan. Dalam pembuatan tape dibantu oleh mikroorganisme yaitu jamur ragi (Saccharomyces cereviceae) melalui proses fermentasi. Saccharomyces cereviceae juga digunakan dalam pembuatan brem dan minuman beralkohol dari buah anggur.
3). Kecap
Kecap adalah sari kedelai yang telah difermentasikan dengan penambahan gula kelapa dan bumbu. Komposisi asam amino pada kecap kedelai sebagian besar adalah asam glutomat, prolin, dan leusin.
Untuk membuat kecap diperlukan mikroorganisme, yaitu sejenis jamur untuk melakukan fermentasi. Jamur yang diperlukan yaitu Rhizopus sp.
4). Nata de Coco
Nata De coco merupakan bahan bakanan atau minuman hasil fermentasi dari air kelapa. Nata de Coco berasal dari Pilipina; Coco = Cocos = nama latin kelapa = Cocos nucifera. Nata de Coco dihasilkan dari aktivitas bakteri Acetobacter xylinum . Kandungan gizi dalam Nata de Coco adalah ; selulosa, kalsium, fosfor, zat besi, lemak, dan karbohidrat.
B. Cara Modern
Bioteknologi cara modern melibatkan penggunaan alat-alat khusus. Misalanya dalam pembuatan keju, yoghurt, dan asam cuka.
1). Keju
Keju merupakan bahan makanan yang berasal dari protein susu (kasein) yang digumpalkan dengan dipengarui oleh bakteri asam laktat, dan dicetak.
Penggumpalan kasein tersebut disebabkan oleh pengaruh bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat akan tubuh dan berkembangbiak dalam protein susu dan akan menghasilkan asam laktat. Asam laktat bersifat menggumpalkan kasein dan akan menimbulkan cita rasa serta aroma keju. Keju dibedakan menjadi 4 macam berdasarkan kadar air.
1. Keju lunak penggumpalannya dibantu oleh Penicillium cammemberti.
2. Keju setengah keras penggumpalannya dibantu oleh Pinicillium roqueforti.
3. Keju keras penggumpalannya dibantu oleh Propiani bacterium, dan
4. Keju sangat keras penggumpalannya dibantu oleh Lactobacillus sp.
2). Yoghurt
Yoghurt merupakan minuman susu asam yang dibuat dengan cara menambahkan bakteri laktat yaitu bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus. Bakteri laktat ini selain mengumpalkan protein susu juga meningkatkan cita rasa dan aroma yoghurt.
3). Asam Cuka dan Asam Sitrat
Asam cuka atau biasa disebut dengan cuka saja, berasal dari etanol.
Etanol merupakan hasil fermentasi anaerob ragi yang diuabah menjadi cuka oleh bakteri asam asetat, misalnya Acetobacter dan Glucanobacter. Asam cuka digunakan untuk menambah cita rasa makanan.
Asam sitrat merupakan prodok kapang jenis Aspergillus niger. Kapang ini akan mengeluarkan asam sitrat jika berada pada subtract tetes sirop yang sedikit mengandung Fe. Pada industri susu, asam sitrat ini digunakan untuk proses emulsi, juga digunakan dalam industri detergen.
1. Bioteknologi di Bidang Farmasi
Bioteknologi dalam bidang farmasi adalah
ditemukannya zat antibiotik.
Antibiotik pertama kali ditemukan oleh Alexander Flemming pada tahun 1928. Ia menemukan jamur Penicillium notatum yang dapat menghasilkan zat penghambat pertumbuhan bakteri, yang disebut pinisilin. Sampai sekarang sudah diotemyukan ratusan jenis antibiotika.
Berdasarkan susunan molekul kimianya, antibiotic dikelompokkan menjadi Penisilin, Tetrasiklin, Eritomisin, dan Sifalospurin.
2. Bioteknologi di Bidang Pengendalian Hama
Bioteknologi dalam pengendalian hama tanaman, yaitu dengan menggunakan musuh alaminya, contoh pengendalian kutu loncat dengan semut rang rang. Pengendalian hama tikus dengan menggunakan burung hantu. Pengendalian larva Lepidoptera penyerang kubis dengan bakteri Bacillus thuringiemis, dan kelompok kapang Trichodsima koningii yang digunakan untuk mengendalikan penyakit tumbuhan.
3. Bioteknologi dalam Kultur Jaringan
Kultur jaringan adalah termasuk perkembangbiakan vegetatif, maka individu yang dihasilkannya sama persis dengan induknya.
Bagian tumbuhan yang akan dikultur (eksplan) dapat diperoleh dari bagian tumbuhan, seperti pucuk, akar, meristem, bunga atau yang lainnya.
Medium yang digunakan untuk menumbuhkan eksplan misalnya Skoog dan Murashige, dalam media tersebut dapat ditumbuhkan hormon seperti auksin atau sitokinin. Hormon ini dapat memicu pertumbuhan eksplan.
Keuntungan metode kultur jaringan diantaranya sebagai berikut :
(1). Eksplan yang dibutuhkan hanya sedikit dan dapat diambil dari seluruh bagian tanaman
(2). Sifat genetisnya tetap
(3). Tidak tergantung pada musim
(4). Dalam waktu singkat dapat memperoleh bibit unggul yang banyak
(5). Diperoleh tanaman yang bebas virus dan bakteri.
4. Hidroponik
Hidroponik artinya memperdayakan air, yaitu air sebagai media tanam atau juga dikenal sebagai soiless culture atau budi daya tanmpa tanah.
Unsur hara dalam hidroponik terdiri dari dua unsure hara, yaitu unsure makro dan mikro. Unsur makro meliputi : nitrogen (N), Fosfor (P), Kalium (K), kalsium (Ca), Magnesium (Mg), dan belerang (S). Unsur makro meliputi : Besi (Fe), Mangan (Mn), tembaga (Cu), seng (Zn), boron (B), dan molybdenum (Mo). Tanaman yang ditanam secara hidroponik adalah kebanyakan tanaman sayuran.
5. Penanaman secara aeroponik
Aeroponik adalah penanaman dengan pemberdayaan udara. Sistem ini menggunakan teknik menyemprotkan air ke udara sehingga membentuk kabut yang dapat mengenai akar tanaman sehingga akar tanaman menyerap unsure hara dalam kabut tersebut.
6. Produksi Enzim
No | Jenis Enzim | Sumber Enzim | Pemanfaatan |
1 | Amilase | Aspergillus oryzae (jamur) dan Bacillus subtilis (bakteri) | Industri makanan dan industri tenun |
2 | Protease kapang | Aspergillus oryzae | Pelunak adonan roti |
3 | Protease bakteri | Bacillus subtilis | Pelunak daging |
4 | Penisilinasilase | Esherichia coli | Pembuatan pinisilin semisintetis |
5 | Renin | Mucor sp | Prodoksi susu |
7. Prodoksi Antibodi
Teknik yang digunakan untuk menghasilkan anti bodi adalah tehnik antibody monoclonal atau teknik hibridona. Karena teknik ini menyilangkan antara sel limfosit kelenjar linfe dengan sel myeloma (sel kangker).
Limfosit mampu menghasilkan zat antibody yang memberikan kekebalan pada tubuh.
Myeloma mampu berbiak denganm cepat. Sel hibridoma dibiarkan dalam kultur sel dan diambil zat antibosdinya.
Zat tersebut sangat berguna untuk kepentingan diagnostic dan pengobatan.
8. Prodoksi Vaksin
Pembuat vaksin pertama kali adalah Edwerd Jenner (1796). Cara pembuatan vaksin adalah melemahkan agen penyakit dalam suatu media, memurnikannya kemudian membuatnya tidak aktif, selanjutnya vaksin dim,asukkan dalam tubuh untuk merangsang tubuh menghasilkan zat anti atau zat kekebalan.
Beberapa vaksin yang masih dikembangkan antara lain :
· Hepatitis A dan B untuk penyakit hepatitis (hati)
· Herpes simpleks, untuk penyakit kelamin
· AIDS (Acquired Immune Dificiency Syndrome), untuk kekebalan terhadap infeksi HIV (Human Immune Deficiency Virus).
· Rabies, untuk kekebalan terhadap infeksi virus rabies
· Cholera, untuk kekebalan terhadap serangan Vibrio cholerae
9. Menciptakan organisme Transgenik
Organisme transgenik adalah organisme yang mendapat sisipan gen tertentu dari organisme lain. tujuannya untuk mendapatkan organisme dengan tambahan sifat baru. Pembuatannya dilakukan dengan pencangkokan gen ( teknik DNA rekombinan).
Tujuan transgenik adalah :
a. prodoksi bahan biofarmasetika (untuk diagnostic dan pengobatan)
b. menciptakan bibit unggul(tumbuhan maupun hewan)
c. terapi gen untuk mengatasi penyakit keturunan
Beberapa organisme transgenik yang telah dihasilkan adalah :
a. Bakteri Transgenik
Umumnya digunakan untuk pengobatan atau farmasi, seperti :
1. bakteri E. coli transgenetik yang disisipi gen insulin dari manusia ; fungsi untuk membantu penderita kencing manis (diabetes)
2. Bakteri E. coli yang disisipi gen pinisilin, sehingga bakteri tersebut dapat menghasilkan pinisilin
b. Tanaman Transgenik
No | Tanaman Transgenik | Sifat yang dimiliki |
1 | Tomat | Proses pematangan buah yang lambat sehingga daya simpannya lebih lama |
2 | Tomat, Kentang, Jagung | Tahan terhadap insektisida |
3 | Kentang | Tahan terhadap serangan serangga dan virus |
4 | Kedelai, kapas, jagung, gula bit | Tahan terhadap herbisida |
5 | Papaya, squash | Tahan terhadap serangan virus |
6 | Kapas, jagung, padi | Tahan terhadap herbisida dan serangan hama serangga |
7 | Padi | Kadar beta karotennya tinggi (provitamin A) |
8 | Kedelai | Kadar asam lemak oleatnya tinggi |
c. Rekayasa genetika
1. Transplantasi inti
Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru yang sifatnya sesuai dengan inti yang diterimanya.
2. Fusi sel
Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun yang berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma.
Manfaat fusi sel adalah untuk penmetaan kromosom, membuat anti bodi monoclonal, dan membentuk spesies baru.
3. Teknologi plasmid
Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat didalam sel bakteri atau ragi diluar kromosomnya.
Sifat plasmid antara lain :
a. molukel DNA yang mengandung gen tertentu
b. dapat beraplikasi diri
c. dapat berpindah ke sel bakteri lain
d. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.
10. Prodoksi Protein Tunggal (PST)
Protein tunggal dihasilkan dari jamur terapi, khususnya dari jenis Saccharomyces sp. Jamur tersebut ditumbuhkan dalam media cair dengan suplai O2 yang cukup secara teratur dan secara periodik diberi tambahan nutrien.Prodok yang dipanen berupa biomasa sel Saccharomyces sp yang merupakan sumber protein. Protein sel tunggal juga didapatkan dari Spirulina sp dan Chlorella sp.
a. Hewan Transgenik
Hewan transgenetik yang telah berhasil diciptakan, antara lain tikus, domba, kambing, dan bebertapa jenis ternak lainnya. Domba atau kambing yang telah disisipi oleh protein antitripsin manusia mampu menghasikan protein antitripsin yang dapat dipanen melalui air susunya. Jenis protein ini sangat dibutuhkan untuk mengobati penderita amfisema, yaitu suatu penyakit keturunan.
b. Dampak Penerapan Bioteknologi Modern
Manfaat penerapan bioteknologi modern antara lain :
1. Dihasilkannya sumber pangan alternative untuk memenuhi kebutuhan gizi, seperti prodoksi Chlorella sp. Dan Spirulina sp
2. Prodoksi obat-obatan dengan rekayasa genetika diharapkan dapat menjadi terobosan baru di bidang farmasi dan kedokteran
3. Pelestarian hewan dan tumbuhan langka dan terancam punah melalui teknik kultur jaringan dan cloning.
4. Meningkatkan nilai ekonomi tanaman prodoksi
5. Mengatasi kekuirangan pangan dengan meningkatkan kualitas dan jumlah prodoksi.
Dampak negetif Bioteknologi modern, antara lain :
1. dapat mengubah keseimbangan ekosistem
2. dapat menimbulkan serius bagi kesehatan
3. prodok bioteknologi masih merupakan perdebatan, yang menyangkut tentang kesehatan dan moral karena melanggar hukum alam yang berlaku.
4. merugikan pertanian tradisi
Ridoi Siburian hadir bu
BalasHapusSaya hadir bu
BalasHapusAtas nama Dahlia Sianturi
yohana sianturi hadir bu
BalasHapusEvelin Siburian hadir Bu
BalasHapusFRANS R SIBURIAN HADIR BU
BalasHapusFRANS R SIBURIAN
BalasHapusSardo siburian
BalasHapusAyu lestari hadir bu
BalasHapusBetty Sitinjak hadir bu
BalasHapusAgnes Panjaitan
BalasHapusHadir bu
Risca Siregar hadir bu
BalasHapusAndre sianturi
BalasHapusRohan bintang Sianturi hadir bu
BalasHapusHans Leonardo Siburian hadir bu
BalasHapusVia Dolorosa siburian hadir bu
BalasHapusSaya sudah baca bu, Pelajaran yang semoga semoga bermanfaat untuk saya 🥰🥰
Saya hadir bu
BalasHapusAndre Siburian
Olyvia janrito Siburian hadir Bu
BalasHapusSaya sudah membaca dan catat Bu
Semoga bermanfaat
Saya Sipra Sihombing,sudah saya catat dan baca Bu
BalasHapusSaya sudah baca dan catat bu
BalasHapusSaya Carolina Sihite, sudah saya catat dan baca Bu
BalasHapusSaya sudah baca dan catat bu, trimakasih..
BalasHapus#cory sianturi
Saya sudah baca dan catat Bu, semoga bermanfaat
BalasHapusCindy sihombing hadir bu, saya sudah baca, dan catat bu
BalasHapussaya lamtiar siburian hadir bu
BalasHapussaya sudah membaca dan mencatat bu
semoga bermanfaat
Saya sudah baca dan catat bu
BalasHapus#Valentino Simanjuntak
Maria Cincia R Siburian hadir Bu
BalasHapus"saya sudah membaca dan mencatat bu
semoga bermanfaat"
Noel Sianturi Hadir Bu
BalasHapusSaya sudah baca dan catat bu
Saya jesica siburian
BalasHapusSudah saya baca dan mencatat bu
Semoga bermanfaat
saya silvana Siburian
BalasHapussudah saya baca dan mencatat bu
Saya Asnawati Sihombing,saya sudah catat materinya bu
BalasHapusSaya Gilbert sihombing Saya sudah Baca Dan catat
BalasHapusSaya bu Wayne walean
BalasHapusSudan membacanya Dan mencatat
Terima kasih
Lamtiar Siburian hadir bu
BalasHapus"saya sudah membaca dan mencatat bu
semoga bermanfaat"