BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL - MODERN

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol , metabolit sekunder) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. 
Tentu barang yang diproduksi baik lokalan , hand made maupun skala industri lebih berguna dan lebih awet serta sehat bagi konsumernya sehingga keduanya bisa sejahtera karena keduanya sehat dan bisa beraktivitas. 
Ilmu ini tergolong baru namun perkembangannya sangat cepat , karena didesak oleh aplikasi hasil yang segera memenuhi kebutuhan manusia yang meningkat ketika penghuni bumi meningkat cepat .
Tentu diharapkan pengembang ilmu ini pasti semua untuk kebaikan bumi dan kesejahteraan komunitasnya (Harmoni manusia alam dan teknologinya) OK

• Dewasa ini, 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.
• Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Biologi Cenrtre of science hehehe 
• 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.
• Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.
• Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju.
• Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembang biakan 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.
• Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.

• Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan.
• Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi yang dikenal dengan Bioremediasi . Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.
• Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan berupa GMO genetically modified organism) mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Bioteknologi dapat digolongkan menjadi 
bioteknologi konvensional/tradisionaldan modern.

BIOLOGI KONVENSIONAL/ TRADISIONAL

• bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, seperti tempe, tape, oncom, dan kecap.yang nanti akan disuruh makan batu (litotrop) sehingga bijih logam / besi atau yembaga dan lainnya bisa terpisah dengan batuannya tanpa membayar tenaganya hehe
• Mikroorganisme sebagai tenaga kerja gratis hanya perlu diberi stater agar ia bekerja optimal , tanpa gaji harian maupun bulanan
• Mikroorganisme itu dapat mengubah bahan pangan atau lainnya menjadi bahan yang lebih baik dari yang sebelumnya yang bisa dimanfaatkan .
• Produk Bioteknologi yang dibantu mikroorganisme, misalnya pada proses fermentasi, Kedelai singkong yang begitu saja bisa disulap atau dirubah bentuk dan performance menjadi tempe, kecap, tape dan sebagainya termasuk susu segar yang mudah basi dirubah menjadi keju dan yoghurt. Proses Bioteknologi diatas tersebut , sekarang sudah dianggap sebagai bioteknologi masa lalu atau kemudian ada orang yang menyebutkan Program bioteknologi Konvensional 
• Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim dan Klon Gen yang sophisticated

Meskipun Bioteknologi konvensional itu produk kuno, Ia yang mendasari munculnya Ilmu variasi Bioteknologi modern maka tentu kita harus tahu 

Karena yang ini aja kami belum tahu detailnya apalagi yang canggih lagi hehehe Cool

Berikut akan dibahas secara santai ye 

Pengolahan produk susu

• Susu dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

Yoghurt

• Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang.
• Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus 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 rasa. Jadi deh Yoghurt

Keju

• Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus.
• Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.
• Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90 derajad C atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30 derajad C.
• Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan.
• Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat,
• kemudian ditambahkan enzim renin 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. Adapun whey yang terbentuk diperas lalu digunakan untuk makanan sapi. OK

Mentega

• Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonosto ceremoris.
• Bakteri-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.

Produk makanan non susu

Kecap

• Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu.
• Jamur Aspergillus wentii bersama-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.

Pembuatan Kecap

• Pembuatan kecap dengan cara fermentasi di Indonesia, secara singkat adalah sebagai berikut:

1. kedelai dibersihkan dan direndam dalam air pada suhu kamar selama 12 jam, kemudian direbus selama 4-5 jam sampai lunak.
2. Setelah direbus, kedelai ditiriskan dan didinginkan di atas tampah.
3. Tampah tersebut ditutup dengan lembaran karung goni, karung terigu, atau lembaran plastik. Karena terus berulang kali dipakai, bahan yang digunakan sebagai penutup ini biasanya mengandung spora, sehingga berfungsi sebagai inokulum.
4. Spora kapang Aspergillus wentii akan bergerminasi dan tumbuh pada substrat kedelai dalam waktu 3 sampai 12 hari pada suhu kamar.
5. Kapang dan miselium yang terbentuk akibat fermentasi inilah yang dinamakan koji.
6. Selanjutnya, koji diremas-remas, dijemur, dan kulitnya dibuang.
7. Koji dimasukkan ke dalam wadah dari tanah, tong kayu, atau tong plastik yang berisi larutan garam 20-30 persen.
8. Campuran antara kedelai yang telah mengalami fermentasi kapang (koji) dengan larutan garam inilah yang dinamakan moromi.
9. Fermentasi moromi dilanjutkan selama 14-120 hari pada suhu kamar.
10. Setelah itu, cairan moromi dimasak dan kemudian disaring.

• Untuk membuat kecap manis, ke dalam filtrat ditambahkan gula merah dan bumbu-bumbu lainnya, diaduk sampai rata dan dimasak selama 4-5 jam.
• Untuk membuat kecap asin, sedikit gula merah ditambahkan ke dalam filtrat, diaduk, dan dimasak selama 1 jam.
• Kecap yang telah masak, selanjutnya disaring dengan alat separator untuk memisahkan kecap dari berbagai kotoran, kemudian didinginkan.
• Langkah akhir pembuatan kecap adalah memasukkannya ke dalam botol gelas, botol plastik, atau botol pet. Beres Deh OK

• Secara tradisional, kecap dibuat dengan proses fermentasi, yaitu menggunakan jasa mikroorganisme kapang, khamir, dan bakteri untuk mengubah senyawa makromolekul kompleks yang ada dalam kedelai (seperti protein, lemak, dan karbohidrat) menjadi senyawa yang lebih sederhana, seperti peptida, asam amino, asam lemak dan monosakarida.
• Adanya proses fermentasi tersebut menjadikan zat-zat gizi dalam kecap menjadi lebih mudah dicerna, diserap, dan dimanfaatkan oleh tubuh.

Tempe

• Tempe kadang-kadang dianggap sebagai bahan makanan masyarakat golongan menengah ke bawah, sehingga masyarakat merasa gengsi memasukkan tempe sebgai salah satu menu makanannya.
• Akan tetapi, setelah diketahui manfaatnya bagi kesehatan, tempe mulai banyak dicari dan digemari masyarakat dalam maupun luar negeri.
• Jenis tempe sebenarnya sangat beragam, bergantung pada bahan dasarnya, namun yang paling luas penyebarannya adalah tempe kedelai.
• Tempe mempunyai nilai gizi yang baik.
• Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat seperti

1. dapat mencegah dan mengendalikan diare
2. mempercepat proses penyembuhan duodenitis
3. memperlancar pencernaan
4. dapat menurunkan kadar kolesterol,
5. dapat mengurangi toksisitas
6. meningkatkan vitalitas
7. mencegah anemia
8. menghambat ketuaan
9. serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker.

• Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi.
• Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang.
• Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus

1. Rhyzopus oligosporus
2. Rhyzopus stolonifer
3. Rhyzopus arrhizus
4. Rhyzopus oryzae.

• Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe.
• Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat.
• Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.

Tape

• Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi dari spora Aspergillus oryzae
• Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol.
• Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.

BIOTEKNOLOGI MODERN

• Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
• Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.
• Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia.
• Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan.
• Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya.
• Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.
• Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.

REKAYASA GENETIKA

• Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan.
• Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.
• Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup.
• Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan.
• Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifat makhluk hidup secara turun-temurun.
• Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

Transplantasi inti

• Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya.
• Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak.
• Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid.
• Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid.
• Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.
• Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya.
• Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain.
• Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak.
• Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

Fusi sel/Hibridoma

• Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma.
• Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami).
• Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru.
• Di dalam fusi sel diperlukan adanya:

1. sel sumber gen (sumber sifat ideal)
2. sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)
3. fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

Teknologi plasmid

• Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya.
• Sifat-sifat plasmid, antara lain:

1. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu
2. dapat beraplikasi diri
3. dapat berpindah ke sel bakteri lain
4. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

• Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

Rekombinasi DNA

• Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya.
• Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen.
• Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut.

1. Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama
2. DNA dapat disambungkan

Bioteknologi bidang kedokteran

• Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, vaksin, antibiotika dan hormon.

Pembuatan antibodi monoklonal

• Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal.
• Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

1. untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil
2. mengikat racun dan menonaktifkannya
3. mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

Pembuatan vaksin

• Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme.
• Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Pembuatan antibiotika

• Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya.
• Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.
• Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan Inggris.

Pembuatan hormon

• Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon.
• Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

TANAMAN TRANSGENIC

ROH DASAR KERJA BIOTEKNOLOGI MODERN

• Sebagai metode in vitro, PCR menggunakan dua primer oligonukleotida yang menghibridisasi pita yang berlawanan dan mengapit dua target DNA.
• Kesederhanaan dan tingginya tingkat kesuksesan amplifikasi sekuens DNA yang diperoleh, menyebabkan teknik ini semakin luas digunakan.
• Pada dasarnya, reaksi PCR merupakan tiruan dari proses replikasi DNA in vivo, yakni melalui proses pembukaan rantai DNA utas ganda (denaturasi), penempelan primer (annealing), dan perpanjangan rantai DNA baru (extension) oleh DNA polimerase dari terminal 5' ke 3'.
• Bedanya dengan replikasi in vivo, teknik ini tidak menggunakan enzim ligase dan primer RNA.
• Secara sederhana, teknik PCR dilakukan dengan mencampurkan sampel DNA dengan primer oligonukleotida trifosfat (dNTP), enzim termostabil Taq DNA polimerase dalam larutan DNA yang sesuai ; dan kemudian menaikan dan menurunkan suhu campuran secara berulang dalam beberapa puluh siklus hingga akhirnya diperoleh jumlah sekuens DNA yang diinginkan.

DETAILNYA DEMIKIAN

Prinsip Kerja

• Polymerase Chain Reaction (PCR) adalah metode untuk amplifikasi (perbanyakan) primer oligonukleotida diarahkan secara enzimatik urutan DNA spesifik.
• Teknik ini mampu memperbanyak sebuah urutan 105-106-kali lipat dari jumlah nanogram DNA template dalam latar belakang besar pada sequence yang tidak relevan (misalnya dari total DNA genomik).
• Sebuah prasyarat untuk memperbanyak urutan menggunakan PCR adalah memiliki pengetahuan, urutan segmen unik yang mengapit DNA yang akan diamplifikasi, sehingga oligonucleotides tertentu dapat diperoleh.
• Hal ini tidak perlu tahu apa-apa tentang urutan intervening antara primer. Produk PCR diamplifikasi dari template DNA menggunakan DNA polimerase stabil-panas dari Thermus aquaticus (Taq DNA polimerase) dan menggunakan pengatur siklus termal otomatis (Perkin-Elmer/Cetus) untuk menempatkan reaksi sampai 30 atau lebih siklus denaturasi, anil primer, dan polimerisasi.
• Setelah amplifikasi dengan PCR, produk ini dipisahkan dengan elektroforesis gel poliakrilamida dan secara langsung divisualisasikan setelah pewarnaan dengan bromida etidium.

• PCR (Polymerase Chain Reaction) merupakan suatu teknik perbanyakan (amplifikasi) potongan DNA secara in vitro pada daerah spesifik yang dibatasi oleh dua buah primer oligonukleotida.
• Primer yang digunakan sebagai pembatas daerah yang diperbanyak adalah DNA untai tunggal yang urutannya komplemen dengan DNA templatnya.
• Proses tersebut mirip dengan proses replikasi DNA secara in vivo yang bersifat semi konservatif.

• PCR memungkinkan adanya perbanyakan DNA antara dua primer, hanya di dalam tabung reaksi, tanpa perlu memasukkannya ke dalam sel (in vivo).
• Pada proses PCR dibutuhkan DNA untai ganda yang berfungsi sebagai cetakan (templat) yang mengandung DNA-target (yang akan diamplifikasi) untuk pembentukan molekul DNA baru, enzim DNA polimerase, deoksinukleosida trifosfat (dNTP), dan sepasang primer oligonukleotida.
• Pada kondisi tertentu, kedua primer akan mengenali dan berikatan dengan untaian DNA komplemennya yang terletak pada awal dan akhir fragmen DNA target, sehingga kedua primer tersebut akan menyediakan gugus hidroksil bebas pada karbon 3’.
• Setelah kedua primer menempel pada DNA templat, DNA polimerase mengkatalisis proses pemanjangan kedua primer dengan menambahkan nukleotida yang komplemen dengan urutan nukleotida templat. DNA polimerase mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara OH pada karbon 3’ dengan gugus 5’ fosfat dNTP yang ditambahkan.
• Sehingga proses penambahan dNTP yang dikatalisis oleh enzim DNA polimerase ini berlangsung dengan arah 5’→3’ dan disebut reaksi polimerisasi. Enzim DNA polimerase hanya akan menambahkan dNTP yang komplemen dengan nukleotida yang terdapat pada rantai DNA templat.

• PCR melibatkan banyak siklus yang masing-masing terdiri dari tiga tahap berurutan, yaitu pemisahan (denaturasi) rantai DNA templat, penempelan (annealing) pasangan primer pada DNA target dan pemanjangan (extension) primer atau reaksi polimerisasi yang dikaalisis oleh DNA polimerase.

Kegunaan

• Polymerase Chain Reaction (PCR) dapat digunakan untuk:

1. amplifikasi urutan nukleotida.
2. menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi.
3. bidang kedokteran forensik.
4. melacak asal-usul sesorang dengan membandingkan “finger print”.

Waktu yang Dibutuhkan

1. 1-2 hari
2. PCR: 3-6 jam atau semalam
3. Polyacrylamide gel electrophoresis using “Mighty-small II” gel apparatus: 2.5 hours poliakrilamid gel elektroforesis menggunakan “Mighty-small II” bahan gel: 2,5 jam
4. Etidium bromide staining dan fotografi: 45 menit

Reagen Khusus

1. Pasangan primer oligonukleotida sintetik mengapit urutan yang akan diamplifikasi
2. Buffer PCR 5X (250 mM KCl, 50 mM Tris-HCl pH 8,3, 7,5 mM MgCl2)
3. Campuran dari empat dNTP (dGTP, dATP, dTTP, dCTP) masing-masing sebesar 2,5 mM (ultra murni DNTP set, Pharmacia # 27-2035-01). DNTP campuran dibuat dengan volume 10 mM larutan dari masing-masing empat dNTP terpisah yang digabung.
4. Taq DNA Polymerase (AmpliTaqTM, Perkin-Elmer/Cetus)
5. Minyak mineral ringan
6. Akrilamida (grade elektroforesis)
7. N, N’-Methylenebisacrylamide (grade elektroforesis, Ultra-Pure/BRL, # 5516UB)
8. Amonium persulfat (Ultra-Pure/BRL, # 5523UA)
9. TEMED (N, N, N’N ‘Tetramethylethylenediamine, Ultra-Murni / BRL, # 5524UB)

Peralatan Khusus

1. Mighty-small II SE-250 vertical gel electrophoresis unit (Hoefer)
2. Perkin-Elmer/Cetus Thermal Cycler
3. Sterile Thin-wall 0.5 ml Thermocycler microfuge tubes: (TC-5, Midwest Scientific)

Komponen PCR lainnya:

1. Enzim DNA Polymerase Dalam sejarahnya, PCR dilakukan dengan menggunakan Klenow fragment DNA Polimerase I selama reaksi polimerisasinya. Enzime ini ternyata tidak aktif secara termal selama proses denaturasi, sehingga peneliti harus menambahkan enzim di setiap siklusnya. Selain itu, enzim ini hanya bisa dipakai untuk perpanjangan 200 bp dan hasilnya menjadi kurang spesifik. Untuk mengatasi kekurangan tersebut, dalam perkembangannya kemudian dipakai enzim Taq DNA polymerase yang memiliki keaktifan pada suhu tinggi. Oleh karenanya, penambahan enzim tidak perlu dilakukan di setiap siklusnya, dan proses PCR dapat dilakukan dalam satu mesin
2. Primer Primer merupakan oligonukleotida pendek rantai tunggal yang mempunyai urutan komplemen dengan DNA templat yang akan diperbanyak. Panjang primer berkisar antara 20-30 basa. Untuk merancang urutan primer, perlu diketahui urutannukleotida pada awal dan akhir DNA target. Primer oligonukleotida di sintesis menggunakan suatu alat yang disebut DNA synthesizer.
3. Reagen lainnya Selain enzim dan primer, terdapat juga komponen lain yang ikut menentukan keberhasilan reaksi PCR. Komponen tersebut adalah dNTP untuk reaksi polimerisasi, dan buffer yang mengandung MgCl2. Konsentrasi ion Mg2+dalam campuran reaksi merupakan hal yang sangat kritis. Konsentrasi ion Mg2+ ini sangat mempengaruhi proses primer annealing, denaturasi, spesifisitas produk, aktivitas enzim dan fidelitas reaksi.

Tahapan PCR

1. Denaturasi Selama proses denaturasi, DNA untai ganda akan membuka menjadi dua untai tunggal. Hal ini disebabkan karena suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan putusnya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang komplemen. Pada tahap ini, seluruh reaksi enzim tidak berjalan, misalnya reaksi polimerisasi pada siklus yang sebelumnya. Denaturasi biasanya dilakukan antara suhu 90 oC – 95 oC.
2. Penempelan primer Pada tahap penempelan primer (annealing), primer akan menuju daerah yang spesifik yang komplemen dengan urutan primer. Pada proses annealing ini, ikatan hidrogen akan terbentuk antara primer dengan urutan komplemen pada template. Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50 oC – 60 oC. Selanjutnya, DNA polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan menjadi sangat kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan reaksi polimerisasi selanjutnya, misalnya pada 72 oC.
3. Reaksi polimerisasi (extension) Umumnya, reaksi polimerisasi atau perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu 72 oC. Primer yang telah menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi 3’nya dengan penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA polimerase.

• Jika siklus dilakukan berulang-ulang maka daerah yang dibatasi oleh dua primer akan diamplifikasi secara eksponensial (disebut amplikon yang berupa untai ganda), sehingga mencapai jumlah copy yang dapat dirumuskan dengan (2n)x.
• Dimana n adalah jumlah siklus dan x adalah jumlah awal molekul DNA.
• Jadi, seandainya ada 1 copy DNA sebelum siklus berlangsung, setelah satu siklus, akan menjadi 2 copy, sesudah 2 siklus akan menjadi 4, sesudah 3 siklus akan menjadi 8 kopi dan seterusnya.Sehingga perubahan ini akan berlangsung secara eksponensial. 
• PCR dengan menggunakan enzim Taq DNA polimerase pada akhir dari setiap siklus akan menyebabkan penambahan satu nukleotida A pada ujung 3’ dari potongan DNA yang dihasilkan.
• Sehingga nantinya produk PCR ini dapat di kloning dengan menggunakan vektor yang ditambahkan nukleotida T pada ujung-ujung 5’-nya. Proses PCR dilakukan menggunakan suatu alat yang disebut thermocycler.

Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (Rt-Pcr)

• RT-PCR merupakan singkatan Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction. Seperti namanya, proses RT-PCR merupakan bagian dari proses PCR biasa. Perbedaanya dengan PCR yang biasa, pada proses ini berlangsung satu siklus tambahan yaitu adanya perubahan RNA menjadi cDNA (complementary DNA) dengan menggunakan enzim Reverse Transkriptase. Reverse Transcriptase adalah suatu enzim yang dapat mensintesa molekul DNA secara in vitro menggunakan template RNA.

• Seperti halnya PCR biasa, pada pengerjaan RT-PCR ini juga diperlukan DNA Polimerase, primer, buffer, dan dNTP. Namun berbeda dengan PCR, templat yang digunakan pada RT-PCR adalah RNA murni. Oleh karena primer juga dapat menempel pada DNA selain pada RNA, maka DNA yang mengkontaminasi proses ini harus dibuang. Untuk proses amplifikasi mRNA yang mempunyai poly(A) tail pada ujung 3′, maka oligo dT, random heksamer, maupun primer spesifik untuk gen tertentu dapat dimanfaatkan untuk memulai sintesa cDNA.

Metoda Deteksi Produk PCR

• Produk PCR adalah segmen DNA (amplikon) yang berada dalam jumlah jutaan copy, tetapi tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
• Oleh karena itu PCR perlu diikuti dengan suatu tahap akhir yang bertujuan untuk memvisualisasikan produk PCR serta sekaligus bertujuan untuk mengetahui ukuran produk PCR dan mengetahui apakah produk yang dihasilkan adalah benar seperti yang diinginkan.
• Salah satu metoda deteksi yang umum dilakukan adalah elektroforesis gen agarosa.

Selamat mencoba menerapkan bioteknologi selama masih bisa untuk kesejahteraan dan kedamaian bumi lakukan karena massage kita di bumi memang sebagai kalifah bumi tentu untuk Homeostatis Biosfer 

LATIHAN SOAL

1. Pada saat ini, bioteknologi dapat menggabungkan dua sel dari jaringan yang berbeda dari organisme yang berbeda dan menggabungkannya menjadi satu sel tunggal. Proses bioteknologi tersebut dinamakan ...
A. rekayasa genetika
B. cangkok gen
C. teknologi hibridoma
D. teknologi plasmid
E. teknologi DNA

2. Teknik yang digunakan pada kultur jaringan dilandaskan pada sifat ...
A. transplantasi
B. deferensiasi
C. totipotensi
D. regenerasi
E. bioremediasi

3. Perhatikan langkah-langkah bioteknologi berikut !
1) DNA yang mengandung gen titipan diberi Enzim Restriksi
2) “Gen titipan” dimaksudkan kedalam plasmid
3) Plasmid yang membawa “gen titipan” dimasukkan kedalam bakteri agen
4) Bakteri agen memperbanyak diri
Langkah yang benar dari biotektologi dengan teknik DNA Rekombinan pada teknik Plasmid yaitu ...
A. 1, 3, 4 dan 2
B. 2, 3, 4 dan 1
C. 2, 1, 3 dan 4
D. 2, 1, 4 dan 3
E. 1, 2, 3 dan 4

4. Proses pembuatan ketan melalui fermentasi, urutan proses fermentasi tersebut yaitu …
A. Tepung- alkohol- gula
B. Tepung- gula-alkohol
C. Alkohol-tepung-gula
D. Gula-alkohol-tepung
E. Gula-tepung –alkohol

5. Bioteknologi modern memanfaatkan organisme, baik pada tingkat seluler atau molekul , antara lain kultur jaringan, transgenik, dan kloning . jika populasi tanaman semusim dikembangkan terus menerus melalui kultur jaringan secara turun temurun, dampak yang terjadi adalah…
A. kualitas tanaman menurun akibat usia sel–sel memasuki masa tua
B. sel-sel selalu mengalami perubahan sampai mengalami fase tiidak produktif
C. gen-gen dominan termutasi menjadi gen resesif
D. reproduksi menurun karena gen-gen unggul tergeser
E. sel-sel semakin tidak adaptif terhadap lingkungan

6. Escherecia coli Vektor yang digunakan dalam proses rekayasa genetika (DNA rekombinasi) yaitu ...
A. DNA
B. kloroplas
C. plasmid
D. nukleus
E. mitokondria

7. Mikroorganisme yang cocok digunakan pada proses pembuatan nata de coco yaitu .….
A. Penicillium sp
B. Acetobacter ylinum
C. Saccharomyces cereviceae
D. Aspergillus oryzae
E. Rhizopus oryzae

8. Bioteknologi menggunakan prinsip Ilmu pengetahuan dan rekayasa untuk penanganan dan pengolahan bahan. Prinsip dasar dari bioteknologi konvensional ialah ...
A. manipulasi DNA dan fermentasi
B. rekayasa genetika dan bantuan mikriorganisme
C. manipulasi DNA dan bantuan mikroba
D. fermentasi dan bantuan mikriorganisme
E. fermentasi dan rekayasa genetika

9. Nama mikroorganisme yang digunakan untuk pembuatan asam sitrat yaitu ...
A. Aspergillus oryzae
B. Aspergillus niger
C. Aspergillus wentii
D. Aspergillus flavus
E. Aspergillus soyae

10. Proses manakah yang terjadi di dalam bejana fermentasi sehingga terbentuk zat antibiotik penisilin?
A. Udara dalam bejana fermentasi menyebabkan makanan dalam bejana tersebut teroksidasi dan membentuk penisilin
B. Terjadinya reaksi kimia antara zat makanan dan jamur Penicillium sehingga terbentuk zat penisilin.
C. Jamur Penicillium tumbuh subur dalam bejana fermentasi sehingga dapat menghasilkan penisilin
D. Zat antibiotic penisilin perlu ditambahkan dalam bejana sehingga dapat merangsang jamur untuk memproduksi antibiotic.
E. Bakteri – bakteri tertentu tumbuh subur dalam bejana fermentasi sehingga menghasilka penisilin

11. Kegiatan penambangan tembaga dan emas mempunyai potensi untukmencemari lingkungan karena menghasilkan limbah logam berat beracun yang digunakan untuk memisahkan kedua logam dari bijinya . Peran bioteknologi yang tepat untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan teknik biometalurgi yang memanfaatkan mikroba...
A. Streptococcus thermophilus
B. Methanobacterium
C. Bacillus thurigiensis
D. Thiobacillus ferooksidan
E. Clostridium bityrium

12. Jenis makanan yang dihasilkan melalui proses fermentasi kacang kedelai oleh jamur Aspergillus wentii yaitu ...
A. yoghurt
B. roti
C. tahu
D. kecap
E. tempe

13. Teknik yang digunakan untuk membantu penderita diabetes mellitus yaitu ...
A. Mieioma
B. Terapi gen
C. Retrovirus
D. Plasmid
E. Rekombinan DNA

14. Di bawah ini yang bukan merupakan cabang ilmu biologi dan ilmu kimia yang mendukung kemajuan dan perkembangan bioteknologi adalah ...
A. Mikrobiologi
B. Fisiologi
C. Inokulasi
D. Biologi molekuler
E. Genetika

15. Organisme yang mengandung gen dari spesies lain dinamakan ...
A. Vaksinasi
B. Transplantasi
C. Mutasi
D. Transgenik
E. Implementasi

16. Nama gen yang diberikan kepada hewan sapi supaya produksi susu sapi meningkat adalah…..
A. Virulen
B. Somatotropin
C. Insulin
D. Somamamae
E. Retrovirus

17. Tahapan penanaman eksplan yang sudah steril ke dalam atau diatas medium buatan pada botol kultur yaitu ...
A. Inokulasi
B. Aklimatisasi
C. Persiapan
D. Pemeliharaan
E. Tahap pembentukkan

18. Pemuliaan tanaman untuk mendapatkan bibit unggul dengan cara memindahkan gen tertentu dari suatu species lain dengan perantaraan mikroorganisme dikenal sebagai …
A. Mutasi buatan
B. Kultur jaringan
C. Transplantasi
D. Rekayasa genetic
E. Radiasi induksi

19. Alat yang berfungsi untuk sterilisasi alat dan bahan pada tahap persiapan kultur jaringan dinamakan ...
A. Metabolit
B. Kalus
C. Aseptis
D. Autoklaf
E. Aklimatis

20. Di bawah ini yang termasuk produk dari bioteknologi konvensional yaitu ...
A. Hibridoma
B. Zat Glutamat
C. Autoklaf
D. Kultur jaringan
E. Cloning

21. Berikut ini yang merupakan contoh pemanfaatan bioteknologi di bidang kedokteran yaitu menyambungkan ...
A. Gen virus ke dalam gen bakteri
B. DNA bakteri ke dalam pancreas manusia
C. Gen yang memproduksi insulin ke dalam DNA bakteri
D. Kromosom bakteri ke dalam DNA manusia
E. DNA virus ke dalam DNA bakteri

22. Salah satu dampak negatif yang ditimbulkan oleh kemajuan IPTEK terhadap SDM yaitu ...
A. Lahan pertanian berkurang, produksi kecil
B. Timbulnya pengangguran tenaga kerja pasar
C. Produksi yang berlebihan menyebabkan turunnya harga
D. Menurunnya sumber plasma nutfah
E. Terjadinya perubahan sikap social

23. Serat yang dikandung mikroprotein sebagian besar berasal dari...
A. Batang jamur
B. Hifa
C. Protalium
D. Mikrospora
E. Miselium

24. Di bawah ini yang bukan merupakan kelebihan pengawetan makanan dengan menggunakan radiasi adalah ...
A. Tidak menimbulkan residu zat kimia pada makanan
B. Kesegaran bahan pangan tidak berubah
C. Tidak menimbulkan polusi lingkungan
D. Tidak membusuk selamanya
E. Meningkatkan mutu dan hygiene bahan pangan

25. Salah satu pengaruh rekayasa genetik terhadap sumber daya protein hewani yaitu
A. jumlah makanan yang dibutuhkan hewan menurun
B. biaya pemeliharaan hewan meningkat
C. daya tahan hewan terhadap virus meningkat
D. variasi pada hewan menurun
E. populasi hewan meningkat

26. Ilmuwan yang dikenal sebagai Bapak Bioteknologi bernama ...
A. Lazzaro Spalanzani
B. Alexander Flemming
C. Robert Cock
D. Robert Hooke
E. Louise Pasteur

27. Salah satu contoh penerapan bioteknologi untuk memperoleh varietas varietas unggul akan menjurus pada …
A. Menurunkan kualitas lingkungan
B. Meningkatnya jenis hama tanaman
C. Meningkatnya keanekaragaman ekologi
D. Meningkatnya keanekaragaman genetic
E. Menurunkan kualitas produk pertanian

28. Di bawah ini yang bukan merupakan pemanfaatan rekayasa genetika untuk meningkatkan kualitas kesehatan manusia yaitu ....
A. Terapi gen sel sumsum tulang
B. Insulin
C. Antibody monoclonal
D. Antibiotic
E. Interferon

29. Di bawah ini yang bukan merupakan contoh pengembangan bioteknologi di bidang kedokteran ...
A. Pembuatan produk obat-obatan
B. Pembuatan vaksin
C. Terapi tulang
D. Pembuatan antibodi monoclonal
E. Terapi gen

30. Untuk mendapatkan antibodi monoklonal dalam skala besar untuk pengobatan kanker dapat dilakukan dengan cara ...
A. transplantasi nukleus
B. totipotensi jaringan
C. teknologi plasmid
D. teknologi hibridoma
E. transplantasi gen

31. Di bawah ini yang bukan merupakan bahaya dari bioteknologi yaitu ...
A. Menambah keanekaragam hayati
B. Digunakan untuk senjata biologis
C. Mengganggu keseimbangan lingkungan
D. Memunculkan organisme strain jahat
E. Menyalahi hukum dan nilai masyarakat

32. Untuk pertama kalinya, penerapan teknologi rekayasa genetika pada manusia yaitu pada penderita …
A. Jantung
B. Malaria
C. Asma
D. Diabetes
E. Ginjal

33. Bakteri hasil rekayasa genetika jika terlepas dari laboratorium dan masuk ke dalam lingkungan di khawatirkan oleh para ahli akan mengakibatkan ...
A. hama tanaman berkembang sangat pesat
B. membunuh bakteri lain yang bermanfaat
C. munculnya penyakit baru yang sulit diobati
D. pembusukan sampah organik menjadi lambat
E. semua bakteri menjadi resisten terhadap antibiotika

34. Perhatikan hasil penggunaan bioteknologi tradisional berikut!
1) ampas tahu dibuat menjadi oncom memanfaatkan Rhizopus
2) susu dibuat menjadi youghurt memanfaatkan bakteri Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaris
3) singkong dibuat menjadi tape memanfaatkan jamur Saccharomyces
4) kedelai dibuat menjadi tempe memanfaatkan jamur Aspergillus danSaccharomyces
5) susu dibuat menjadi keju memanfaatkan Penicillium notatum danStreptococcus lactis
Pernyataan yang benar adalah ...
A. 3 – 5
B. 1 – 2
C. 4 – 5
D. 3 – 4
E. 2 – 3

35. Contoh jamur yang dapat digunakan sebagai bahan pembuatan PST yaitu ....
A. Escherchiacoli
B. Fusarium
C. Acetobacter
D. Saccharomyces
E. Lactobacillus

36. Berikut ini yang merupakan contoh proses bioteknologi tradisional adalah …
A. penemuan interferon
B. pembuatan tempe
C. pembuatan kompos
D. pengolahan limbah
E. pembuatan tahu

37. Penggunaan bakteri Bacillus thuringensis (Bt) dalam rekayasa tumbuhan bertujuan untuk memperoleh tumbuhan yang ...
A. proses fotosintesisnya berjalan sangat cepat
B. menghasilkan asam amino yang lengkap
C. mampu memupuk dirinya sendiri
D. menghasilkan pestisida pembunuh hama
E. menguraikan senyawa yang bersifat racun

38. Makanan yang berasal dari tumbuhan atau hewan transgenik diberi label GMO (genetically modified organisms) agar konsumen bebas untuk memilihnya. Sebab makanan tersebut ...
A. mengandung racun yang dapat menyebabkan mutasi gen
B. kadar protein yang terkandung sangat rendah
C. menghambat pertumbuhan pada balita
D. menyebabkan alergi pada orang tertentu
E. mudah terkontaminasi bakteri-bakteri patogen

39. interferon yang merupakan senyawa yang mampu mengobati beberapa penyakit kanker dapat diproduksi secara rekayasa genetika melalui teknik ….
A. Hibridoma
B. Kloning
C. Plasmid
D. Transplantasi gen
E. Transfer enzim

40. Dalam bioteknologi, mikroorganisme dimanfaatkan sebagai penghasil dan pengubah bahan makanan. Mikroorgansime yang berperan dalam pembuatan yoghurt adalah ….
A. Aspergillus oryzae
B. Rhizopus sp
C. Lactobacillus bulgaricus.
D. Candida spesies sp.
E. Penicillium sp.

Jawaban Soal Pilihan Ganda Bioteknologi

1 C 11 D 21 C 31 A
2 C 12 D 22 E 32 D
3 E 13 E 23 E 33 E
4 B 14 C 24 D 34 E
5 D 15 D 25 C 35 B
6 C 16 B 26 B 36 B
7 B 17 B 27 D 37 D
8 D 18 C 28 B 38 D
9 B 19 D 29 C 39 A
10 C 20 A 30 D 40 C