IPA · Bab IV Bioteknologi

Wasis

24/08/2021 14:36:08

SMP 9 K 13

Daftar Isi

Bab I Sistem Ekskresi, Reproduksi, dan Koordinasi Bab II Kelangsungan Hidup Organisme Bab III Pewarisan Sifat Bab IV Bioteknologi Bab V Listrik Bab VI Sumber Arus Listrik dan Energi Listrik Bab VII Kemagnetan Bab VIII Induksi Elektromagnetik Bab IX Tata Surya Bab X Litosfer dan Atmosfer

Halaman

Bioteknologi

12345678901234567890123456789012123456789012345678901234567890121234567890123456789012345678901212345678901234567890123456789012123

Tempe adalah salah satu produk bioteknologi pangan yang mudah kamu jumpai sehari-hari.

Penerapan bioteknologi dimaksudkan untuk mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan

kehidupannya. Tahukah kamu, apakah yang dimaksud bioteknologi? Produk bioteknologi apa

saja yang sering kamu gunakan dalam kehidupan sehari-hari?

Pada bab ini kamu akan mempelajari bioteknologi dan penerapannya dalam mendukung

kelangsungan hidup manusia, khususnya dalam bidang produksi pangan. Setelah mempelajari

bab ini diharapkan kamu dapat mendeskripsikan pengertian bioteknologi dan memberikan contoh

produki-produk bioteknologi khususnya bioteknologi yang berkaitan dengan produksi pangan.

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

• mikroorganisme

• kultur

• fermentasi

• reproduksi

Kata Kunci

berperan dalam

Bioteknologi

• Industri farmasi

• Pemisahan

logam

• Sumber energi

Industri

contoh

• Protein sel

tunggal

• Makanan

• Minuman

fermentasi

Pengolahan

makanan

Pertanian

• Inseminasi

buatan

• Bayi tabung

• Kloning

Reproduksi

contoh

• Bioteknologi

konvensional

• Bioteknologi

modern

dibedakan menjadi

Dampak

positif

Dampak

negatif

• Hidroponik

• Kultur jaringan

tumbuhan

• Hormon per-

tumbuhan

Peningkatan

kualitas hidup

manusia

bermanfaat dalam

mengakibatkan

Bioteknologi

Tahukah kamu apa yang disebut dengan bioteknologi?

Bioteknologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari

pemanfaatan organisme, sistem, atau proses biologi untuk

menghasilkan produk berupa barang atau jasa yang berguna

untuk meningkatkan kesejahteraan manusia. Perkembangan

bioteknologi didukung oleh perkembangan cabang ilmu yang

lain yaitu mikrobiologi, genetika, fisika, kimia biokimia, fisiologi,

dan lain-lain. Bioteknologi memberikan harapan besar untuk

meningkatkan kesejahteraan manusia dengan berbagai

terobosan yang dilakukannya.

Bioteknologi telah dimanfaatkan sejak lama. Contohnya

adalah pembuatan makanan dengan cara fermentasi seperti

membuat tapai, peuyem, tuak, anggur sari buah, dan brem telah

dilakukan bangsa Indonesia sejak dulu. Mikroorganisme sangat

berperan dalam proses bioteknologi, karena mempunyai sifat

dan kemampuan yang unik. Pada bab ini kamu akan mem-

pelajari berbagai jenis pemanfaatan mikroorganisme.

Bioteknologi terus berkembang, dari bioteknologi sederhana/

konvensional menjadi bioteknologi modern. Untuk memudah-

kan mengenal bioteknologi, kamu harus dapat membedakan

bioteknologi modern dan bioteknologi tradisional/konvensional.

Perbedaannya terletak pada prinsip-prinsip ilmiah yang di-

gunakan. Bioteknologi konvensional masih menggunakan

prinsip-prinsip ilmiah yang sederhana. Sedangkan bioteknologi

modern telah menggunakan prinsip-prinsip genetika dan biologi

molekuler. Jadi dalam bioteknologi konvensional belum

melibatkan rekayasa genetika dan bioteknologi modern telah

melibatkan rekayasa genetika.

Mikroorganisme yang berperan dalam bioteknologi

contohnya virus, bakteri, alga, jamur, maupun protozoa. Alasan

penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi adalah

perkembangannya sangat cepat, kemampuan metabolismenya

sangat tinggi, dapat tumbuh di berbagai media, dapat tumbuh

dan berkembang tanpa terpengaruh cuaca dan iklim,

pertumbuhannya mudah dikontrol, dan sifat genetisnya mudah

dimodifikasi. Oleh karena itu dalam proses bioteknologi, mikro-

organisme ditumbuhkan dalam kondisi yang optimum sehingga

efisiensi produksi sangat tinggi.

1. Pemanfaatan Mikroorganisme untuk Produksi

Pangan

Berbagai jenis mikroorganisme bersifat menguntungkan dan

berguna untuk produksi bahan pangan manusia. Kamu tentu

mengenal makanan seperti yoghurt, acar, sosis, roti, keju, tempe,

oncom, kecap, dan tapai. Semua makanan tersebut memanfaat-

kan mikroorganisme dalam pembuatannya.

Pemanfaatan Mikroorganisme dalam

Bioteknologi

Gambar 4.1

Tempe dan peuyem me-

upakan produk biotek-

nologi konvensional.

Sumber:

Dokumen Penerbit

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Kegiatan 4.1

Mikroorganisme juga dimanfaatkan sebagai penghasil bahan

pangan yang berprotein tinggi, atau dikenal sebagai

protein sel

tunggal

(PST). Kelebihan mikroorganisme sebagai penghasil

protein adalah mudah dibudidayakan, pertumbuhannya sangat

cepat, dan kadar proteinnya sangat tinggi yaitu dapat mencapai

80%. Bandingkan dengan protein pada biji kedelai yang

kadarnya sekitar 45%. Contoh organisme penghasil PST adalah

ganggang

Chlorella

dan

Spirulina.

Aneka produk makanan memanfaatkan jasa mikro-

organisme dalam pengolahannya. Peranan mikroorganisme

dalam pengolahan makanan ini adalah mengubah bahan

makanan menjadi bentuk lain, sehingga nilai gizinya lebih

tinggi, zat gizi lebih mudah diserap dan dimanfaatkan, serta

mempunyai cita rasa yang lebih menarik. Perhatikan beberapa

contoh jenis makanan dan mikroorganisme yang berperan

dalam pengolahannya pada

Tabel 4.1

berikut ini.

Tabel 4.1

Produk makanan dan mikroorganisme yang berperan dalam pengolahannya.

No.

Produk Makanan

Bahan Mentah

Mik

roorganisme Pengolah

Berbagai jenis kue

Tepung gandum

Saccharomyces cerevisiae

Kopi

Biji kopi

Erwinia dissolvens

Kecap

Kedelai

Aspergillus wentii

Yoghurt

Susu

Lactobacillus bulgaricus

dan

acidophilus

Keju

Susu

Lactobacillus casei

Nata de coco

Air kelapa

Acetobacter xylinum

Oncom

Kacang tanah

Neurospora crassa

Tape

Umbi ketela pohon

Saccharomyces cerevisiae

atau beras ketan

Tempe

Kedelai

Rhizopus oryzae

10.

Sayur asin

Sawi hijau

Bakteri asam laktat.

Untuk mempelajari pemanfaatan mikroorganisme dalam

produksi pangan, lakukan

Kegiatan 4.1

berikut ini.

Membuat Anggur Sari Buah

Tujuan

Mempelajari pembuatan anggur sari buah nanas.

Alat dan Bahan

1. Buah nanas yang matang dan masih keras

2 . Pisau

3. Piring untuk memeras

4. Air masak

5. Gula pasir secukupnya

Bioteknologi

6. Botol bekas selai atau kopi

7. Kain atau kertas bersih

8. ragi atau biakan

Saccharomyces cerevisiae

Langkah Kerja

1. Cucilah buah nanas dengan air bersih lalu dipotong kecil-kecil atau dihancurkan.

Peraslah nanas untuk mengeluarkan jusnya.

2. Jus nanas yang diperoleh dicampur dengan air dan gula pasir dengan perbandingan

6 : 3 : 1. Aduklah campuran hingga merata.

3. Masukkan campuran ke dalam botol sampai terisi setengah dan tambahkan sedikit

ragi. Tutuplah botol dengan kain atau kertas.

4. Simpan di tempat aman selama 2 – 3 minggu sampai ada lapisan putih di bagian

atasnya, kemudian amatilah produk yang dihasilkan.

Pertanyaan

1. Bagaimanakah sifat produk fermentasi (anggur sari buah) yang kamu hasilkan dengan

bahan mentahnya (nanas)?

2. Apa yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan di atas?

Pemanfaatan mikroorganisme sebagai pengolah bahan

makanan telah lama dikenal dan dilakukan oleh banyak orang.

Misalnya, digunakan untuk membuat tape, tempe, kecap, dan

sebagainya. Berikut ini adalah beberapa contoh peran

mikroorganisme sebagai pengolah makanan.

a. Pemanfaatan Mikroorganisme untuk Membuat Kue/Roti

Pernahkah kamu membuat kue atau menyaksikan proses

pembuatan kue atau roti? Bahan-bahan apa sajakah yang

diperlukan? Dalam pembuatan kue, pada adonan tepung

ditambahkan ragi ke dalam adonan tersebut dan dibiarkan

beberapa saat. Di dalam ragi terdapat jamur

Saccharomyces

cereviceae

. Jamur ini akan berkembang biak dengan cepat

dalam substrat tepung dan memfermentasi adonan gula

(glukosa). Dalam proses fermentasi ini dihasilkan gelembung-

gelembung gas karbon dioksida. Keluarnya gas inilah yang

menyebabkan adonan kue atau roti dapat mengembang.

b. Mikroorganisme untuk Membuat Asinan

Asinan atau acar merupakan hasil fermentasi bakteri asam

laktat (

Lactobacillus bulgaricus

) yang memberi rasa masam

dan sedikit asin pada bahan-bahan seperti kubis, mentimun,

dan lobak. Pada umumnya, pembuatan acar dilakukan secara

terbuka sehingga memungkinkan bakteri aerob mengubah

rasa menjadi masam.

c. Mikroorganisme untuk Membuat Minuman dan Alkohol

Mikroorganisme yang banyak digunakan untuk membuat

minuman dan alkohol adalah kelompok jamur anaerob.

Substrat yang digunakan jamur berupa zat tepung atau

karbohidrat. Jamur akan menghasilkan semacam enzim

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Gambar 4.2

Mikroorganisme banyak

dimanfaatkan untuk mem-

buat minuman fermentasi.

Sumber:

Microsoft Student, 2006

sehingga dapat memfermentasi tepung menjadi glukosa dan

karbon dioksida. Dalam proses fermentasi ini dihasilkan

alkohol yang dapat memberi citarasa tersendiri pada produk

yang dihasilkan, contohnya pada pembuatan tuak, brem,

dan sake. Minuman ini dihasilkan dari fermentasi beras

ketan oleh

Aspergillus orizae

. Tuak merupakan minuman

beralkohol tradisional Jawa. Brem adalah minuman

beralkohol tradisional Bali. Sedangkan Sake adalah minuman

beralkohol tradisional Jepang.

Contoh lainnya adalah proses pembuatan anggur (

wine

) dan

bir. Anggur dibuat dari buah anggur atau buah yang lain

dengan memanfaatkan

Saccharomyces cerevisiae

dan

Saccharomyces bayanus

melalui proses fermentasi. Bir dibuat

dari biji padi yang sebelumnya diubah menjadi malt yang

mengandung enzim amilase. Enzim amilase mengubah zat

tepung menjadi glukosa sehingga bisa difermentasi oleh

khamir jenis tertentu. Hasil fermentasi berupa etanol dan

karbon dioksida. Alkohol juga dapat dibuat dari fermentasi

tetes tebu yang disuling untuk mendapatkan alkohol

berkadar tinggi. Umumnya, proses pembuatan minuman

beralkohol melalui dua tahap, yaitu tahap fermentasi dan

tahap

destilasi

(penyulingan). Tahap destilasi diperlukan

untuk meningkatkan kadar alkohol dalam minuman.

d. Mikroorganisme untuk Membuat Yogurt

Yogurt adalah sejenis minuman yang berasal dari susu yang

diproses dengan dimanfaatkan mikroorganisme tertentu.

Dalam pembuatan yogurt, susu diuapkan agar lebih kental

dan kadar lemaknya berkurang. Susu kental ini kemudian

difermentasikan pada suhu 45° dengan menggunakan

campuran bakteri

Streptococcus thermophillus

dan bakteri

Lactobacillus bulgaricus

. Bakteri

Streptococcus thermophillus

pada pembuatan yogurt berfungsi memberi rasa masam,

sedangkan bakteri

Lactobacillus bulgaricus

memberi aroma

dan rasa yang berbeda. Jadi, kombinasi antara kedua bakteri

itulah yang memberi cita rasa dan aroma pada yogurt.

e. Mikroorganisme untuk Membuat Mentega dan Keju

Mentega dibuat dari susu krim atau susu skim. Cita rasa

dan aroma mentega berasal dari hasil fermentasi bakteri yang

sama seperti bakteri yang digunakan untuk membuat yogurt

yaitu bakteri asam laktat (

Lactobacillus bulgaricus

Sedangkan keju juga dibuat dari susu yang difermentasikan

oleh bakteri asam laktat. Pembuatan keju memerlukan air

dadih yang dibuat dari protein susu yang disebut kasein.

Beberapa jenis keju difermentasikan oleh bakteri

Propionibacterium

. Jamur lain juga dapat digunakan untuk

membuat keju, misalnya beberapa spesies dari genus

Penicillium untuk membuat keju yang berwarna hijau

kebiruan.

Bioteknologi

2. Pemanfaatan Mikrobiologi di Bidang Industri

Pernahkah kamu mencicipi cuka? Cuka merupakan hasil

industri yang memanfaatkan jasa mikroorganisme dalam

pembuatannya. Tidak hanya cuka, banyak produk yang lain

yang juga memanfaatkan mikroorganisme dalam pembuatan-

nya. Selain berperan dalam industri makanan, mikroorganisme

juga digunakan dalam industri minuman, industri kesehatan,

industri pakaian, dan industri kayu. Syarat-syarat mikro-

organisme yang dipakai dalam industri adalah sebagai berikut.

a. Organisme yang digunakan harus menghasilkan produk

yang banyak, stabil, dan tidak membahayakan kesehatan

manusia.

b . Bahan substrat/tempat hidup mikroorganisme harus murah

dan mudah untuk mendapatkannya.

Berikut ini beberapa industri atau bidang usaha yang

memanfaatkan organisme dalam proses pembuatannya.

a. Industri Makanan dan Minuman

Dalam industri makanan dan minuman, mikroorganisme

berperan penting untuk menghasilkan berbagai bahan

seperti asam cuka dan minuman fermentasi. Minuman hasil

fermentasi biasanya mengandung alkohol. Contohnya adalah

bir, rum, anggur, wiski, dan minuman beralkohol lain.

Mikroorganisme yang berperan adalah khamir (jenis jamur

uniseluler, contohnya

Saccharomyces cerevisiae

). Produk

minuman fermentasi berbeda-beda sesuai dengan bahan

mentah dan jenis khamir yang digunakan. Contohnya

rum

merupakan hasil fermentasi dari jagung sedangkan

anggur

merupakan hasil fermentasi dari sari buah anggur. Khamir

yang digunakan pada rum dan anggur adalah sama-sama

dari genus

Saccharomyces

b. Industri Farmasi dan Obat-Obatan

Dalam industri farmasi atau industri obat-obatan,

mikroorganisme menghasilkan antibiotik dan hormon.

Antibiotik adalah zat yang dihasilkan oleh suatu

mikroorganisme yang dapat menghambat pertumbuhan

mikroorganisme lain, khususnya mikroorganisme parasit

pada tubuh manusia dan hewan. Penisilin merupakan

antibiotik pertama yang dibuat dalam skala industri,

dihasilkan oleh jamur

Penicillium notatum

. Contoh lain adalah

neomisin-B dihasilkan oleh

Streptomyces fradiae

, streptomisin

dihasilkan oleh

Streptomyces griseus

, dan fumigilin dihasilkan

oleh

Aspergillus fumigatus

. Hormon juga dapat dihasilkan

oleh mikroorganisme. Contohnya hormon insulin berguna

untuk menolong penderita diabetes melitus. Bahan lain yang

dihasilkan adalah berbagai jenis asam amino, enzim, dan

vitamin.

Gambar 4.3

Industri farmasi meman-

faatkan jasa mikroor-

ganisme untuk membuat

berbagai produk.

Sumber:

Microsoft Student, 2006

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Tugas 4.1

c. Produk Sumber Energi

Melalui bioteknologi, kamu dapat juga mengubah kotoran

hewan, sampah, dan limbah pertanian dijadikan energi

dengan bantuan mikroorganisme. Gas bio atau

biogas

adalah

hasil fermentasi berbagai mikroorganisme yang banyak

mengandung gas metana. Oleh karena itu gas bio dapat

dimanfaatkan sebagai sumber energi panas dan penerangan.

Prinsip pembuatan gas bio seperti pada pembentukan gas

yang terjadi pada hewan memamah biak, misalnya sapi. Di

dalam lambung sapi, serat dari rumput yang bercampur air

akan diubah oleh bakteri menjadi asam organik. Kemudian

asam organik akan berubah menjadi gas metan dan karbon

dioksida dengan bantuan mikroorganisme seperti

Bacterioides, Clostridium butyrinum, Methanobacterium,

Methanobacillus,

dan

Eschericia coli

d. Industri Perminyakan dan Pertambangan

Mikroorganisme digunakan dalam berbagai bidang per-

minyakan dan pertambangan. Dalam bidang perminyakan

berperan dalam pembentukan minyak, eksplorasi minyak,

dan pembersihan ceceran minyak. Selain itu beberapa jenis

bakteri dapat dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari

bijihnya. Contohnya adalah

Thiobacillus ferooxidans.

Bakteri

ini tumbuh dalam lingkungan asam, seperti tempat

pertambangan dan mampu memisahkan tembaga-tembaga

dari bijinya melalui reaksi kimia. Strain yang lain mampu

memisahkan logam besi dari bijihnya (besi sulfida).

Chlorella

vulgaris

juga dapat melepaskan emas dari bijihnya dan

mengakumulasi emas itu di dalam selnya. Jenis bakteri yang

lain telah digunakan untuk memperoleh kembali beberapa

bijih logam seperti mangan (Mn) dan uranium yang terdapat

pada konsentrasi rendah pada bijih.

Mikroorganisme bermanfaat dalam pertambangan karena

alasan-alasan berikut.

1) Tidak merusak lingkungan dibandingkan pengolahan

dengan bahan kimia.

2) Lebih banyaknya mineral yang dapat menggunakan

mikroorganisme dalam pengolahannya. Mikroorganisme

mampu mengumpulkan mineral dari bijih yang hanya

mengandung sedikit mineral. Bijih miskin mineral ini

tidak layak diproses secara konvensional.

Tempe adalah produk bioteknologi pangan yang telah

dikenal bangsa Indonesia sejak dulu. Diskusikan dengan

temanmu proses pembuatan tempe dan keunggulan nilai

gizi tempe dibandingkan nilai gizi pada kedelai.

Gambar 4.4

Mikroorganisme berguna

untuk mengumpulkan ce-

ceran minyak yang

tumpah akibat kecela-

kaan kap

al tanker.

Sumber:

Microsoft Student, 2006

Bioteknologi

Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian.

Pembuatan kompos dan biogas merupakan contoh yang

sederhana. Pemanfaatan bioteknologi untuk meningkatkan hasil

pertanian pada masa sekarang ini dilakukan secara modern,

misalnya pada pemuliaan tanaman dengan menciptakan

tanaman transgenik (tanaman yang gennya telah dimodifikasi),

kultur jaringan, biopestisida, dan sebagainya. Berikut ini

beberapa contoh bioteknologi dalam bidang pertanian.

1. Hidroponik dan Aeroponik

Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan dalam

bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media

tumbuhnya. Untuk memperoleh zat makanan atau unsur hara

yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, ke dalam air

yang digunakan dilarutkan campuran pupuk organik.

Campuran pupuk ini dapat diperoleh dari buatan sendiri atau

pupuk buatan yang siap pakai. Adapun keuntungan dengan

cara hidroponik adalah sebagai berikut.

a. Tumbuhan bebas dari hama dan penyakit.

b . Produksi tanaman lebih tinggi.

c. Tumbuh lebih cepat.

d. Pemakaian pupuk lebih efisien.

e. Mudah pengerjaannya.

f. Tidak tergantung pada kondisi alam.

g. Tidak membutuhkan lahan luas.

Selain hidroponik, saat ini teknik yang sedang dikembang-

kan adalah teknik aeroponik. Jika hidroponik media yang

digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan media lain

misalnya kerikil atau pasir. Tapi pada aeroponik tidak

menggunakan media sama sekali. Akar tanaman di letakkan

menggantung dalam suatu wadah yang dijaga kelembapannya

dari air yang biasanya berasal dari pompa bertekanan sehingga

timbul uap air. Zat makanan diperoleh melalui larutan nutrien

yang disemprotkan ke bagian akar tanaman.

Sistem aeroponik memiliki kelebihan dibandingkan sistem

hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung

akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan

metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman.

2. Kultur Jaringan Tumbuhan

Mungkin kamu sering mendengar kultur jaringan

tumbuhan. Tahukah kamu apakah kultur jaringan tumbuhan

itu? Teknik kultur jaringan banyak dilakukan untuk meng-

hasilkan bibit tumbuhan dalam jumlah besar dan seragam sifat

genetiknya dalam waktu relatif singkat, misalnya bibit jati,

anggrek, dan kelapa sawit.

Bioteknologi dalam Pertanian

Gambar 4.5

Sayuran yang dibudi-

dayakan secara hidro-

ponik.

Sumber:

Dokumen Penerbit

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Kultur jaringan memanfaatkan sifat totipotensi sel, yaitu

setiap sel membawa informasi genetik yang lengkap sehingga

berpotensi untuk berkembang menjadi individu baru yang

lengkap. Kultur jaringan mula-mula dilakukan oleh

Frederick

C. Steward.

Steward

mengkultur sel-sel akar tanaman wortel

dalam suatu media buatan. Dari sel-sel akar itu berhasil tumbuh

tanaman wortel yang lengkap. Hasil percobaan ini membuktikan

bahwa sel mengandung semua informasi genetik yang lengkap.

Bagian yang akan ditumbuhkan melalui kultur jaringan

disebut

eksplan

. Eksplan yang digunakan biasanya dari jaringan

tumbuhan yang masih muda, misalnya ujung akar, tunas, dan

daun muda. Berdasarkan jenis eksplannya, kultur jaringan dapat

dibedakan menjadi kultur meristem, kultur antera, kultur

embrio, kultur protoplas, kultur kloroplas, kultur polen, dan

lain-lain. Eksplan yang telah disterilkan ditumbuhan pada media

steril yang mengandung nutrisi dan zat pengatur tumbuh.

Selama kultur berlangsung, faktor lingkungan seperti cahaya,

temperatur, kelembapan, dan pH diatur pada kondisi yang

paling sesuai untuk pertumbuhan eksplan. Jika nutrisi, zat

pengatur tumbuh, dan keadaan lingkungan sesuai, eksplan akan

tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami diferensiasi

yang disebut

kalus

. Kalus kemudian tumbuh menjadi tanaman

kecil yang telah lengkap yang disebut

plantlet

. Sebelum dapat

ditanam, plantlet harus diaklimatisasi selama beberapa waktu

sehingga kondisi dan ukurannya sesuai untuk ditanam.

Teknik kultur jaringan sangat menguntungkan dalam

perbanyakan tumbuhan bernilai tinggi. Selain itu tanaman

langka yang terancam punah dapat dilestarikan dengan meman-

faatkan kultur jaringan. Dengan demikian kemajuan industri

agrobisnis dapat terwujud dan ketahanan pangan akan meningkat.

3. Bioteknologi dalam Pembentukan Varietas Tanaman

Unggul Baru

Gambar 4.6

Plantlet yang berhasil

tumbuh dalam media

kultur jaringan.

Sumber:

Dokumen Penerbit

Teknik-teknik bioteknologi juga dimanfaatkan untuk

membuat jenis tanaman tanaman unggul yang baru. Hal ini

diperlukan untuk mencukupi kebutuhan pangan yang terus

meningkat, sedangkan luas lahan pertanian cenderung

menurun. Tanaman unggul ini diharapkan mempunyai

produktivitas yang lebih baik. Selain itu, peningkatan hasil, juga

dilakukan upaya perbaikan pada kandungan nutrisi, kelestarian

lingkungan, usia panen, dan berbagai nilai tambah yang lain.

Sebagai contoh, nilai tambah pada beberapa tanaman unggul

yang telah dikembangkan adalah sebagai berikut.

a. Peningkatan kandungan nutrisi

pada tanaman pisang, cabe,

stroberi, dan ubi jalar.

b. Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomat, cabe,

buncis, dan kedelai.

c. Peningkatan kualitas produk, misalnya pada pisang, cabe,

stroberi dengan tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih

baik.

Bioteknologi

d. Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada tanaman polong-

polongan dengan kandungan protein penyebab alergi yang

lebih rendah

e. Kandungan bahan berkhasiat obat, misalnya pada tomat

dengan kandungan

lycopene

yang tinggi yang berguna

sebagai antioksidan untuk mengurangi kanker, bawang

dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol,

serta pada padi dengan kandungan vitamin A dan zat besi

untuk mengatasi anemia dan kebutaan.

f. Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan obat-

obatan untuk mengobati penyakit manusia, misalnya pada

tanaman tembakau yang telah direkayasa sehingga dapat

menghasilkan vaksin untuk penyakit kanker.

g. Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk

pakan ternak.

Penerapan bioteknologi tanaman juga dapat memudahkan

petani dalam proses budidaya tanaman. Misalkan dalam

pengendalian gulma yaitu dengan menghasilkan tanaman yang

memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida tertentu. Sebagai

contoh adalah tanaman berlabel

Roundup Ready

yang terdiri dari

kedelai, canola (sejenis tanaman penghasil minyak), dan jagung

yang tahan terhadap herbisida Roundup. Di dunia saat ini telah

banyak dilepas berbagai tanaman jenis baru hasil penerapan

bioteknologi. Misalnya di China pada tahun 2006 telah telah

dikembangkan sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antara

lain padi, jagung, kapas, kentang, kedelai, tomat tahan virus,

petunia dengan warna bunga bary, paprika tahan virus, dan

kapas tahan hama) yang telah dilepas untuk produksi.

Indonesia sebagai negara agraris sangat membutuhkan

tanaman jenis ungul untuk meningkatkan produksi pangan.

Nah, kamu sebagai generasi muda berperan besar dalam proses

alih teknologi, khususnya bioteknologi. Dengan belajar tekun,

banyak mencari pengetahuan baru, dan meningkatkan daya

kreativitas, kamu dapat menjadi ahli bioteknologi dan berkarya

seperti ahli bioteknologi di luar negeri!

Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan

pemanfaatan bioteknologi adalah sebagai berikut.

a. Padi

Golden Rice

Padi merupakan tanaman pangan utama dunia. Dengan

demikian padi menjadi prioritas utama dalam bioteknologi.

Selain padi, tanaman pangan yang telah banyak mendapat

sentuhan bioteknologi adalah kentang. Penerapan

bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama

dilakukan. Salah satu produknya adalah pari jenis

golden rice

yang dikenalkan pada tahun 2001. Diharapkan padi jenis

ini dapat membantu jutaan orang yang mengalami kebutaan

dan kematian dikarenakan kekurangan vitamin A dan besi.

Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon

kekebalan, perbaikan sel, pertumbuhan tulang, reproduksi,

hingga penting untuk pertumbuhan embrionik.

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

4. Bioteknologi dalam Bidang Peternakan

Dalam bidang peternakan, bioteknologi dimanfaatkan untuk

menghasilkan vaksin, antibodi, pakan bergizi tinggi, dan

hormon pertumbuhan. Contoh vaksin untuk ternak yaitu

vaksin untuk penyakit mulut dan kuku pada mamalia, vaksin

NCD untuk mengobati penyakit tetelo pada unggas, dan vaksin

untuk penyakit flu burung.

Nama

Golden Rice

diberikan karena butiran yang dihasilkan

berwarna kuning menyerupai emas karena mengandung

karotenoid. Rekayasa genetika merupakan metode yang

digunakan untuk produksi

Golden Rice

. Hal ini disebabkan

karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk

mensintesis karotenoid.

b. Kentang

Russet Burbank

Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan dalam

produksi kentang. Baik dalam teknik penyediaan bibit,

pemuliaan kentang, hingga rekayasa genetika untuk

meningkatkan sifat-sifat unggul kentang. Dalam hal

penyediaan bibit, saat ini teknik kultur jaringan telah banyak

digunakan. Teknik kultur jaringan me-mungkinkan petani

mendapatkan bibit dalam jumlah besar yang identik dengan

induknya. Contoh varietas kentang baru adalah kentang

Russet Burbank

yang memiliki kandungan pati yang tinggi

yang dapat menghasilkan kentang goreng dan kripik

kentang dengan kualitas yang lebih baik karena menyerap

lebih sedikit minyak ketika digoreng.

c. Tomat

FlavrSavr

Teknologi rekayasa genetika juga telah diaplikasikan pada

tanaman hortiklutura. Sebagai contoh yang cukup terkenal

adalah tomat

FlavrSavr

, yaitu jenis tomat yang buah

matangnya tidak lekas rusak/membusuk. Hal ini sangat

berbeda dengan tanaman tomat lain, di mana buah yang

matang cepat menjadi rusak. Sifat tomat FlavrSavr ini sangat

berguna dalam pengiriman buah ke tempat yang jauh

sebelum tiba di tangan konsumen.

d. Tembakau Rendah Nikotin

Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah

gangguan kesehatan karena kadar nikotin yang tinggi.

Pendekatan bioteknologi dilakukan untuk mengatasi

permasalahan ini yaitu dengan merakit tanaman tembakau

yang bebas kandungan nikotin. Pada tahun 2001 jenis

tembakau ini diklaim dapat mengurangi resiko serangan

kanker akibat merokok. Selain bebas nikotin, sentuhan

bioteknologi lain juga dilakukan untuk tanaman tembakau

misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen

aroma dari tanaman lain. Salah satu yang telah berhasil adalah

mengabungkannya dengan aroma buah lemon.

Bioteknologi

Tugas 4.2

Hormon pertumbuhan diberikan pada ternak untuk

meningkatkan produksi daging, susu, atau telur. Contohnya

adalah pemberian

Bovine Growth Hormone

pada sapi perah dapat

meningkatkan produksi susu dan daging hingga 20%. Namun

penggunaan hormon untuk memacu produksi pada ternak

masih diperdebatkan karena berpotensi meningkatkan penyakit

masitis pada ternak dan membahayakan kesehatan manusia.

Pemanfaatan bioteknologi dalam bidang peternakan lainnya

adalah membuat hewan transgenik (hewan yang gennya telah

dimodifikasi) dan teknologi induk buatan. Teknologi induk

buatan sering dilakukan pada hewan langka yang sulit

bereproduksi secara alami. Embrio hewan ini ditransplantasikan

pada rahim spesies lain yang masih berkerabat. Dengan cara ini

diharapkan hewan langka tersebut terhindar dari ancaman

kepunahan.

Biopestisida merupakan contoh bioteknologi dalam

pengendalian hama dan penyakit tanaman. Carilah

contoh-contoh biopestisida beserta cara penggunaan dan

jenis hama dan penyakit yang dapat ditanggulangi.

Teknologi reproduksi telah dikembangkan pada hewan,

tumbuhan, bahkan manusia. Teknologi reproduksi pada hewan

dan tumbuhan bertujuan untuk memenuhi kebutuhan manusia

seperti bahan makanan yang lebih baik dan keseimbangan

populasi dengan cara menghindari kepunahan suatu spesies.

Beberapa jenis bioteknologi reproduksi adalah sebagai berikut.

1. Inseminasi Buatan

Inseminasi buatan adalah cara untuk memasukkan sperma

hewan jantan ke dalam organ reproduksi betina dengan

menggunakan alat tertentu. Nama lain dari inseminasi buatan

ini adalah kawin suntik. Tujuan dilakukannya inseminasi buatan

ini adalah sebagai berikut.

a. Meningkatkan kualitas keturunan.

b. Memudahkan pengaturan proses perkawinan.

c. Menghindari kelangkaan hewan jantan yang termasuk bibit

unggul.

d. Meningkatkan tingkat reproduksi hewan.

2. Bayi Tabung

(Fertilization in Vitro)

Tidak semua pasangan suami istri mampu menghasilkan

keturunan. Penyebabnya dapat berbagai hal mulai masalah

ovulasi, tersumbatnya tuba falopii, dan jumlah sperma terlalu

sedikit. Dengan perkembangan ilmu dan teknologi kedokteran,

Bioteknologi Reproduksi

Gambar 4.7

Proses inseminasi buatan

pada sapi.

Sumber:

Dokumen Penerbit

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

sebagian masalah itu telah ada jalan keluarnya. Bayi tabung

merupakan salah satu jalan keluar untuk memecahkan masalah

ketidaksuburan

(infertilitas)

. Tetapi cara ini akan menghabiskan

biaya yang mahal. Bayi tabung mulai populer pada tahun 1978,

dengan tes pertama di dunia.

Sperma dan telur berasal dari pasangan yang ingin

melakukan program bayi tabung. Di beberapa negara sel telur

dan sperma disediakan oleh lembaga tertentu dan orang yang

memiliki uang dapat memilih calon ibu atau ayah dari bayi yang

ingin dilahirkan. Empat langkah dasar dari program bayi tabung

adalah sebagai berikut.

a. Menggunakan obat untuk membuat folikel menjadi banyak

di dalam ovarium. Seperti kamu ketahui bahwa ovarium

yang normal hanya menghasilkan satu sel telur setiap

bulannya. Jika folikel yang berkembang dalam ovarium lebih

banyak, maka sel telur yang dihasilkan juga lebih banyak.

b. Memantau perkembangan folikel dengan

ultrasonografi

untuk mengetahui perkembangan telur dalam ovarium dan

lapisan uterus. Setelah folikel dan lapisan uterus matang, baru

hormon HCG (

Human Chorionik Gonadotropin

) diberikan

sebagai pemicu.

c. Setelah 36 jam dari pemberian pemicu, kondisi telur

dipantau kembali dengan ultrasonografi.

d. Spesimen sperma disiapkan dan dicuci terlebih dahulu.

Setelah dicuci kemudian sperma ditempatkan dengan sel

telur dan disimpan dalam inkubator selama 18 jam. Setelah

18 jam akan dilihat normal atau tidaknya fertilisasi di bawah

mikroskop. Jika normal akan disimpan pada inkubator

sampai embrio menjadi multiseluler.

Tahap berikutnya adalah memindahkan embrio ke dalam

uterus. Jumlah embrio yang dipindahkan dapat lebih dari satu.

Meskipun memungkinkan lebih dari satu embrio yang

ditempatkan di rahim, tetapi tergantung kondisi rahimnya.

3. Kloning

Kloning adalah teknik atau metode reproduksi secara

aseksual yang menggunakan sel tubuh (sel somatik) makhluk

hidup.

Klon

atau keturunan yang dihasilkan memiliki kesamaan

gen dengan induknya. Para ilmuwan awalnya melakukan teknik

kloning pada katak dan salamander awal tahun 50-an. Pada

tahun 1996, seorang ilmuwan sains Inggris, Ian Wilmut

menggunakan prosedur yang sama untuk mengkloning domba,

nama domba itu adalah Dolly.

Sejak Dolly berhasil dikloning, ilmuwan dari berbagai

penjuru dunia mencoba melakukan kloning terhadap hewan

lain dengan teknik yang sama. Dewey adalah rusa ekor putih

pertama hasil kloning di Universitas Texas. Dewey adalah seekor

rusa berekor putih

Odocoileus virginianus

. Rusa ini merupakan

rusa kloning pertama di dunia. Rusa tersebut berkembang

normal dan saat muda minum susu dari botol. Sebagai bahan

Gambar 4.8

Proses pembuatan bayi

tabung.

Sumber:

Ensiklopedia Iptek

rahim

ovarium

sel telur

pembe-

lahan

sperma

implantasi

Bioteknologi

Latihan 4.1

kloning, diambil dari sel-sel kulit rusa jantan. Para peneliti

mengambil inti sel kemudian memasukkannya dalam rahim

seekor rusa betina. Keberhasilan kloning ini diharapkan dapat

menghindarkan rusa jenis ini dari ancaman kepunahan.

Kuda pertama hasil kloning diberi nama Prometea. Prometea

dilahirkan oleh induk yang sekaligus juga donor DNA-nya.

Prometea dikloning dari sel kulit induknya, seekor kuda pekerja

kecil jenis haflinger. Nukleus dari sel kulit itu kemudian ditanam

pada sel telur kuda lain yang sudah dibuang nukleusnya. Sel

yang mulai membelah kemudian dikembalikan ke rahim

induknya.

Selain rusa dan kuda, kloning juga dicobakan pada anjing.

Suatu tim yang beranggotakan 11 orang berhasil mengkloning

anjing untuk pertama kalinya. Drh Yuda Heru Fibrianto adalah

salah satu anggota tim yang berasal dari Indonesia. Proyek

kloning ini membutuhkan waktu selama 2 tahun 8 bulan. Proses

kloning anjing adalah sebagai berikut.

a. Membuat biakan sel dari kulit anjing yang akan dipakai

sebagai donor sel. Kulit anjing diambil sedikit dan dibiakkan

dalam cawan petri. Setelah berkembang disimpan dalam

suhu 150°C.

b. Persiapan mengambil sel telur dari anjing yang sudah

diovulasikan dengan cara melihat keadaan sel-sel vagina dan

kadar hormon progesteron dalam darah.

c. Melakukan kloning pada sel telur, dengan cara menghilang-

kan inti dari sel telur tersebut dan diganti dengan satu sel

yang telah dibiakkan dari sel donor.

d. Menyatukan sel yang berasal dari kulit dengan sel telur yang

telah hilang intinya dengan listrik sebesar 3 – 3,5 kV/cm di

dalam plat dari baja putih yang sejajar dan dalam media

manitol

e. Implantasi yaitu memasukkan sel telur yang telah bersatu

ke dalam rahim anjing lain dengan cara operasi.

f. Pemeriksaan kehamilan dengan ultrasonografi (USG) 22 hari

kemudian. Guna memastikan terjadinya kehamilan ditunggu

lagi sampai hari ke-60.

Meskipun bioteknologi memberi manfaat yang banyak bagi

kesejahteraan manusia, bioteknologi juga membawa dampak

buruk. Contohnya adalah pengembangan senjata biologis,

ancaman kerusakan lingkungan dan ketidakseimbangan

ekosistem, serta gangguan kesehatan.

1. Iseminasi buatan sering dilakukan pada sapi. Carilah informasi proses iseminasi buatan

untuk memperoleh sapi-sapi yang produk susu dan dagingnya tinggi.

2. Pemanfaatan bioteknologi menimbulkan pro dan kontra. Carilah informasi dampak

positif dan dampak negatif pemanfaatan bioteknologi.

Gambar 4.9

Domba dolly hasil kloning

pertama yang berhasil

hidup.

Sumber:

Microsoft Student, 2006

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Rangkuman

Latih Kemampuan

I. Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!

• Bioteknologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatan

organisme, sistem, atau proses biologi untuk menghasilkan produk berupa barang

atau jasa yang berguna untuk meningkatkan kesejahteraan manusia. Bioteknologi

berkembang dari bioteknologi konvensional menjadi bioteknologi modern.

• Mikroorganisme berperan penting dalam bioteknologi, yaitu memproduksi bahan

pangan berprotein tinggi, berperan dalam proses pembuatan berbagai bahan pangan,

serta dimanfaatkan dalam berbagai industri seperti industri makanan dan minuman,

industri farmasi dan obat-obatan, dan industri energi dan pertambangan.

• Contoh bioteknologi dalam bidang pertanian adalah cara bercocok tanam secara

hidroponik dan aeroponik, pemanfaatan kultur jaringan untuk menghasilkan bibit

tanaman unggul, dan dalam bidang peternakan dengan memberikan vaksin, pakan

bergizi tinggi, hormon pertumbuhan, hewan transgenik, dan teknologi induk buatan.

• Bioteknologi reproduksi berupaya mengembangkan hewan dan tumbuhan unggul

untuk kesejahteraan manusia dan menjaga keseimbangan populasi. Beberapa contoh

bioteknologi reproduksi adalah iseminasi buatan, teknolobi bayi tabung, dan kloning.

2. Tindakan berikut ini yang dilakukan dalam

bioteknologi modern adalah ....

a. tidak menggunakan prinsip ilmiah

b . menggunakan peralatan canggih

c. dilakukan secara sederhana

d. tidak diproduksi secara besar-besaran

1. Keuntungan proses fermentasi makanan

adalah sebagai berikut,

kecuali

....

a. nilai gizi lebih tinggi

b . cita rasa lebih baik

c. harganya lebih murah

d. aroma lebih menarik

Refleksi

Kamu telah selesai mempelajari materi

Bioteknologi

dalam bab ini. Sebelum melanjutkan

pelajaran bab V, lakukan evaluasi diri dengan menjawab beberapa pertanyaan di bawah ini. Jika

semua pertanyaan dijawab dengan ‘ya’, berarti kamu telah menguasai bab ini dengan baik.

Namun jika ada pertanyaan yang dijawab dengan ‘tidak’, kamu perlu mempelajari lagi materi

yang berkaitan dengan pertanyaan itu. Jika ada kesulitan atau ada hal-hal yang sukar dimengerti,

bertanyalah kepada Bapak/Ibu Guru.

1. Apakah kamu dapat menjelaskan pengertian bioteknologi dan bidang-bidang yang terkait

dengannya?

2. Dapatkah kamu menjelaskan peranan mikroorganisme dalam bioteknologi?

3. Dapatkah kamu menyebutkan contoh penerapan bioteknologi yang mendukung

kelangsungan hidup manusia khususnya dalam hal produksi pangan? Apakah kamu juga

dapat menjelaskan prinsip kerjanya?

4. Dapatkah kamu memberikan contoh dampak positif dan dampak negatif penggunaan

bioteknologi?

Kerjakan di buku tugasmu!

Bioteknologi

3. Rekayasa genetika sangat bermanfaat

untuk kehidupan manusia, antara lain ....

a. memperoleh hormon insulin dengan

memanfaatkan bakteri

b. meningkatkan kesuburan tanah

dengan pupuk buatan

c. menentukan unsur yang diperlukan

oleh tanaman

d. memperoleh cara pengobatan penyakit

dengan tepat

4. Dengan bioteknologi, reproduksi tana-

man secara vegetatif dalam jumlah yang

banyak dan seragam dapat dilakukan

melalui cara ....

a. rekombinasi gen

b. cangkok

c. hidroponik

d. kultur jaringan

5. Bioteknologi merupakan penerapan ber-

bagai bidang ilmu, yaitu ....

a. biologi, matematika, fisika, dan kimia

b . biologi, kimia, fisika, dan pertanian

c. mikrobiologi, genetika, biologi

molekuler, dan biokimia

d. biologi, kimia, matematika, dan

genetika

6. Perbedaan antara bioteknologi konven-

sional dengan bioteknologi modern ter-letak

pada ....

a. produk yang dihasilkan

b. manfaat produknya

c. mikroorganisme yang digunakan

d. prinsip-prinsip ilmiah yang digunakan

7. Produk bioteknologi modern antara lain....

a. tempe, tape, kecap, dan asam amino

b . asam amino, kecap, vaksin, dan enzim

c. enzim, vaksin, asam amino, dan

antibiotika

d. tempe, asam amino, antibiotika, dan

cuka

8. Gas bio sebagai hasil bioteknologi memiliki

kelebihan, yaitu ....

a. tidak menyebabkan pencemaran

lingkungan

b . diproduksi oleh mikroorganisme

c. mudah memproduksinya

d. bahan baku limbah pertanian dan

peternakan

9. Yang dapat kita golongkan sebagai protein

sel tunggal adalah ....

a. protein kedelai dan kacang tanah

b . protein sel ganggang dan ragi

c. protein ikan dan daging

d. protein tahu dan tempe

10. Dampak negatif bioteknologi haruslah

tetap diwaspadai sebab ....

a. mikroorganisme akan bertambah

banyak

b . merusak tatanan kehidupan manusia

c. adanya organisme transgenik dapat

mempengaruhi atau merusak keseim-

bangan lingkungan

d. meningkatkan pencemaran lingkungan

11. Inseminasi pada sapi bertujuan agar ke-

turunannya mempunyai sifat-sifat sebagai

berikut,

kecuali

....

a. daging dan susu berkualitas tinggi

b . kualitas ternak yang lebih baik

c. jinak

d. tahan penyakit

12. Kloning merupakan perkembangbiakan

secara ....

a. seksual

c. generatif

b . aseksual

d. konjugasi

13. Penggunaan cara reproduksi bayi tabung

bertujuan untuk ....

a. menghemat waktu kehamilan

b . menciptakan bayi yang sehat

c. mempermudah kelahiran

d. membantu kasus infertilitas

14. Pembuahan dengan teknik bayi tabung

memiliki kerugian dibandingkan secara

alami yaitu ....

a. mudah dan cepat

b . murah dan lambat

c. mahal dan rumit

d. mahal dan lambat

15. Yang tidak termasuk teknologi reproduksi

adalah ....

a. kloning

b . inseminasi buatan

c. fermentasi

d. bayi tabung

Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX

Biopestisida dari Daun Pare

Bila musim hujan tiba, kamu harus

waspada terhadap serangan nyamuk. Penyakit

demam berdarah sering melanda pada awal

musim penghujan. Kamu dapat menggunakan

abate untuk membasmi larva nyamuk. Kalau

tidak ada, kamu dapat menggunakan daun

pare.

Dua mahasiswa Fakultas Kedokteran

Universitas Brawijaya, Malang,

Heri Kristanto

dan

Endah Silfiyanti

menemukan daun pare

(

Momordica charantia

) mempunyai efek

larvasida (dapat membunuh larva). Penemuan

itu didorong oleh keinginan Heri dan Endah

untuk menemukan pembasmi nyamuk

demam berdarah yang ramah lingkungan.

Selama ini masyarakat banyak yang menggunakan zat kimia buatan untuk membasmi

nyamuk. Padahal cara itu memberi dampak buruk terhadap kesehatan. Akhirnya mereka

menemukan bahwa daun pare memiliki efek antilarva yang kuat. Kemampuan ini diduga

disebabkan karena adanya zat

momordicin

pada daun pare. Zat ini juga yang membuat

buah pare terasa pahit.

Sumber:

Te m p o

, 13 – 19 November 2006

II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan tepat!

1. Jelaskan pengertian bioteknologi menurut pendapatmu sendiri.

2. Jelaskan perbedaan antara bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern?

3. Berilah contoh aplikasi bioteknologi yang mudah ditemukan di sekitar tempat tinggalmu.

Termasuk bioteknologi apakah aplikasi itu?

4. Jelaskan kelebihan energi hasil bioteknologi.

5. Jelaskan secara singkat mengenai proses bayi tabung.

Wacana Sains