BIOTEKNOLOGI

Pagi yang cerah ini akan saya postingkan materi Bioteknologi yang kekinian menjadi suport Devisa negara yang mumpuni , Juga produk produknya yang handal dalam penyediaan skala industri sehingga menghilangkan kekhawatiran kekurangan produk baik makanan obat maupun kebutuhan manusia lainnya OK semoga berguna bermanfaat dan Aplied Tks 

Peradaban manusia di bumi cenderung akan menurun kwalitasnya ketika keberadaannya menjadi tidak terkontrol tidak mempunyai visi dan perencanaan yang matang

• Ketika awal peradaban saya menganggap tidak masalah meskipun tidak ada managerial dan lainnya karena begitu besarnya bumi ini hanya untuk mengurusi kehidupan manusia yang jumlahnya tentu masih dibawah ambang batas ketersediaan sumber kebutuhan nya
• Namun ketika sudah berjalan kehidupan itu kebelakang muncul dampak dampak yang diduga pasti akan membawa masalah yang besar
• Jumlah populasi melebihi daya batas kebutuhan makanannya sehingga muncul kelaparan muncul dampak sosial yang besar

Oleh Thomas Robert Malthus permasalahan ini di tangkap kemudian dituliskan dalam pernyataan " Pertambahan populasi pertambahannya mengikuti Deret Ukur sedang pertambahan jumlah makanannya berjalan seperti deret Hitung "

• Jumlah Penduduk : 1 , 2 , 4 , 8 , 16 ..................dst
• Jumlah Makanan : 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ...................dst

Bioteknologi didefinisikan sebagai manipulasi dan rekayasa genetika terhadap sistem atau proses biologi berdasarkan prinsip-prinsip ilmiah dengan bantuan agen biologi.

• Prinsip ilmiah yang dipakai dalam bioteknologi berdasarkan pada berbagai disiplin ilmu, terutama mikrobiologi, biokimia, genetika, rekayasa biokimia dan kimia.
• Yang dimaksud agen biologi adalah katalisator-katalisator biologi untuk menekan pada mikroorganisme berenzim, sel hewan dan sel tumbuhan.
• Bioteknologi juga dikatakan sebagai penggunaan ilmu biokimia, mikrobiologi dan rekayasa genetika secara terpadu dengan tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kemampuan mikroorganisme dan sel-sel jaringan yang dibiakan.
• Dalam pengertian sekarang, secara umum bioteknologi diartikan sebagai teknologi yang bermanfaat bagi makhluk hidup atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa untuk kesejahteraan manusia dan lingkungannya.
• Saat sekarang ini bioteknologi telah merambah berbagai bidang, dan dianggap sebagai suatu terobosan untuk memecahkan beberapa persoalan sehari-hari.
• Bidang kajian bioteknologi memiliki ruang lingkup yang luas, mulai dari yang sederhana, misal pembuatan tempe sampai dengan bioteknologi yang sangat rumit, misalnya kloning hewan.
• Sebagian besar teknik yang diterapkan dalam bioteknologi cenderung lebih ekonomis, lebih sedikit dalam pemakaian energi dan lebih aman bila dibandingkan dengan proses tradisonal sekarang.
• Di samping itu, sebagian besar proses bioteknologi menghasilkan residu yang dapat diurai secara biologis serta tidak mengandung racun.

Pengembangan Bioteknologi

Seperti teknologi pada umumnya, bioteknologi merupakan proses atau rangkaian proses yang terdapat dalam sistem biologi.

• Proses bioteknologi yang tertua mungkin adalah fermentasi dengan jasad renik, yang dilakukan oleh orang-orang Babilonia pada tahun 6.000 SM, yaitu dalam pembuatan bir.
• Tiga ribu tahun kemudian, orang-orng Sumeria telah mampu membuat 20 macam bir yang berdeda. Proses fermentasi ini terus menerus ditingkatkan.
• Peningkatan penggunaan jasad renik ini berjalan terus sepanjang perkembangan kebudayaan manusia.
• Berbagai penemuan telah diperoleh, misalnya senyawa-senyawa yang berasal dari bacteri dan fungsi yang kemudian dapat digunakan untuk menggantikan produk-produk sintetis, seperti obat-obatan antibiotika dan anti parasit.
• Dalam perkembangannya sekarang ini proses-proses bioteknologi lebih banyak begantung pada teknik rekombinasi genetika serta penggunaan enzim, sel atau organel sel atau bagian-bagian sel. OK (perkembangan apa lagi kedepan ada di tanganmu)

Peranan berbagai ilmu untuk mendukung bioteknolologi

• Penerapan aplikasi bioteknologi suatu organisme dalam teknologi yang bermanfaat bagi manusia dan produksi.
• Penggunaan organisme tersebut secara terarah, terkontrol yang merupakan aplikasi terpadu secara biokimia, mikrobiologi dan teknologi kimia.
• Manfaat bagi manusia antara lain di bidang industri, kesehatan, pertanian, peternakan dan manfaat lainnya.
• Penggunaan biokimia, mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu mempunyai tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kemampuan mikroba dan sel kultur jaringan.
• Jadi bidang-bidang ilmu yang harus dipelajari dalam bioteknologi adalah biologi sel, biokimia, fisiologi, mikrobiologi, genetika dan rekayasa genetika.

Peran manfaat bioteknologi di masa depan

Untuk memenuhi berbagai kebutuhan pokok manusia, teknologi di bidang biologi tampak semakin menjadi tumpuan.

• Ini tampak terutama dalam dasawarsa terakhir ini, di mana teknologi nyaris merambah semua aspek kehidupan.
• Secara internasional, bioteknologi terbukti telah diaplikasikan secara sukses di bidang kedokteran, pertanian, peternakan dan buhkan di bidang persenjataan militer.
• Teknologi inseminasi buatan perlu dukungan penelitian ke arah sexing sperma, sebab untuk sapi perah lebih diharapkan akan lahir betina, sedang untuk sapi potong yang diambil dagingnya diharapkan akan lahir jantan.
• Seterusnya ke embrio transfer dengan ini ternak unggul dapat diperbanyak dalam jumlah tak terbatas.
• Di dalam pengembangan embrio transfer perlu peningkatan metode pemindahan embrio dan penentuan jenis kelamin embrio yang dikehendaki.
• Untuk peningkatan kualitas limbah pertanian telah dilakukan manipulsi mikroba rumen dengan memanfaatkan gen selulosa dalam mikroba untuk menghasilkan enzim selulosa pemecah selulosa menjadi gula dan lignin.
• Di samping juga dicoba berbagai jenis jamur untuk pengembangannya
• Mengenai kebutuhan konsentrat yang terus meningkat, maka ditempuh aplikasi bioteknologi di antaranya penggunaan pemacu tumbuh, juga melakukan metode konvensional antara lain penyimpanan jagung dalam gudang yang besar, diversifikasi bahan, substitusi jagung, tepung kedelai dan tepung ikan dengan bahan lainnya.

Peran Mikrobiologi dalam Masalah Pangan

Kehidupan mikroorganisme sangat luas, seperti di air, tanah, udara, tubuh hewan, tubuh manusia, tubuh tumbuhan dan lain-lain, sehingga dikatakan habitatnya kosmopolit.

• Karena sifat kosmopolit ini dapat mengakibatkan bahan makanan mudah rusak bila bercampur berbagai bacteri.
• Bahan pangan selain merupakan sumber gizi bagi manusia, juga merupakan sumber gizi makanan bagi perkembangan mikroorganisme.
• Pertumbuhan mikroorganisme selain yang merusak bahan makanan, ada pula yang bersifat menguntungkan melalui fermentasi.
• Fermentasi adalah suatu proses perombakan dari senyawa yang lebih kompleks menjadi lebih sederhana dengan bantuan mikroorganisme.

• Mikroorganisme yang paling banyak berperan dalam proses fermentrasi maupun pembusukan bahan makanan adalah bacteri dan jamur.
• Dalam beberapa hal pertumbuhan mikroorganisme pada bahan pangan yang menguntungkan sangat diharapkan seperti untuk perbaikan mutu gizi, perbaikan daya cerna atau citra rasa.

SINGLE CELL PROTEIN

Kue Mikroba

Pada tahun 1521 Bernel Dioz Castilo telah mengenal bahwa penduduk Mexico talah mengkomsumsi kue dengan aroma seperti keju yang dibuat dari suatu lendir. Lendir ini adalah Spirulina maxima, ialah ganggang yang hidup di danau Texcoco. Penduduk Kanembu di Chad Afrika mengkonsumsi mikroba Spiruline platensis.

SCP (Single cell Protein)

• Istilah protein sel tunggal atau single cell protein (SCP) mengacu pda sel mikroorganisme yang dikeringkan seperti ganggang, kapang, bakteri, yang ditumbuhkan dalam sistem biakan berskala besar dan terutama digunakan sebagai sumber protein dalam pangan.
• Namun demikian di dalam sel mikroba terdapat juga karbohidrat, lemak, vitamin, mineral dan lain-lain.
• Protein mikroba ini diharapkan dapat menggantikan protein dari hewan maupun tumbuhan yang diperlukan semakin banyak sehingga dapat mengurangi penggunaan bahan pangan dari kedelai, daging, ikan dan sebagainya.
• Produk-produk protein sel tunggal telah banyak dijual, walaupun harganya masih cukup mahal, misalnya sun chlorella, spirulina dan lain-lain.
• Produk protein sel tunggal pertama kali telah dibuat pada masa Perang Dunia I, ketika di Jerman orang memanfaatkan khamir roti Saccharomyces cereviciae ditumbuhkan pada melase sebagai sumber karbon dan energi, serta garam amonium sebagai sumber nitrogen, dan hasilnya dikonsumsikan sebagai pengganti protein.
• Pada Perang Dunia II menggunakan spesies candida. Di Inggris khamir digunakan diet selama bertahun-tahun dan kelebihan produk dijual untuk makanan ternak.

• Rank Houvis Mc Dougall membuat SCP yaitu mikroprotein untuk konsumsi manusia menggunakan Fusarium.

Mikroorganisme	Bahan dasar	Produk/hasil
Acetobacter xylinum Monascus purpureus Agaricus bisporus Lentinus edodes Volvariella volvacea Ragi Saccharomyces cerevisea Endomyopsis sp. Aspergillus wentii Rhizopus oligosporus Rhizopus oryzae Mucor sp Neurospora sitophila Penicillium sp. Thiobacillus sp. Aspergillus niger Jamur, bakteri, Actinomycetes Bakteri, jamur, protozoa Leuconostoc citrovarum Saccharomyces kefir Lactobacillus casei Aspergillus oryzae	Air kelapa Nasi merah Jerami, serbuk kayu, kertas bekas. idem idem Beras ketan, singkong idem Kedelai Kedelai Kedelai iKedelai Bungkil kacang tanah , tahu Ampas kacang tanah Bijih logam mutu rendah Gula, tebu, molase Bahanorganik campuran Komponen limbah Susu Susu Susu Kedelai	Nata de coco Angkak Produksi jamur Produksi jamur Produksi jamur Fermentasi Fermetasi Tape Kecap Tempe Tempe Tempe Oncom Keju Pencucian logam Asam organik Pengkomposan Perlakuan limbah Mentega Kefir Yakult Tauco

Mikroorganisme Penghasil Obat

Mikroorganisme tertentu memiliki kemampuan menghasilkan suatu produk untuk menyembuhkan penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme lain atau penyakit karena gangguan fisiologis.

• Dua produk yang erat kaitannya dengan dengan mikroorganisme adalah vaksin dan antibiotik.
• Penemuan vaksin cacar pertama kali ditemukan oleh Edward Jenner (1796) sehingga mendorong para ahli biologi lain untuk meneliti vaksin maupun antibiotik melalui bioteknologi.
• Penemuan vaksin diawali ketika Jenner melihat seorang pemerah susu sapi yang jari tangannya teredapat bekas luka ketika menderita cacar, padalah pada waktu itu sedang terjadi wabah cacar.
• Demikian juga seseorang yang telah sembuh dari penyakit cacar, dengan meninggalkan bekas-bekas luka ternyata kebal terhadap penyakit cacar.
• Dengan sifat kekebalan cacar tersebut Jenner mulai malakukan percobaan untuk mendapatkan vaksin dadar dari serum darah tersebut.
• Sekarang kita tahu bahwa penyakit cacar disebabkan oleh virus Variola, dan penyakit cacar sapi disebabkan oleh virus yang serupa walaupun berbeda.
• Dimasukannya virus cacar sapi yang telah dilemahkan ke dalam tubuh pasien, akan merangsang tubuh untuk membentuk antibodi yang efektif untuk melawan suatu infeksi lanjutan dari virus cacar yang serupa.
• Cara yang dilakukan dengan memasukan mikroorganisme yang dilemahkan ke dalam tubuh manusia untuk memberikan kekabalan terhadap mikroorganisme berbahaya disebut vaksinasi.

Jenis vaksin	Penyakit yang disembuhkan
Vaksin hepatitis B Vaksin BCG Vaksin rabies Vaksin DPT Vaksin polio	Hepatitis B BCG (Baccillus Calmette Guirin Anjing gila Dipteri, pertusis, tetanus Polio melimylitis

Salah satu kelemahan vaksin-vaksin yang dibuat dengan cara seperti di atas ternyata menimbulkan rasa sakit setelah diberi sintikan vaksin tersebut, misalnya demam.

• Dewasa ini dengan bioteknologi mulai dibuat vaksin yang tidak menyebabkan rasa sakit jika disuntikan ke tubuh orang sehat.
• Pembuatan vaksin ini adalah sebagai berikut.
• Bacteri atau virus penyebab penyakit pada umumnya memiliki permukaan protein yang khusus.
• Dengan penyisipan gen dihasilkan copy salinan dari permukaan tersebut.
• Salinan permukaan protein tersebut kemudian digunakan untuk memvaksin.
• Contoh vaksin aman telah dihasilkan hepatitis B, Chlamyda dan malaria. Antibiotik pertama kali ditemukan oleh Louis Pasteur dari jamur Penisillium sp.
• Alexander Flemming (Inggris, 1928) menemukan koloni jamur Penicillium notatum yang dapat menghambat pertumbuhan bacteri Staphulococcus aureus dan sekitanya.
• Bacteri yang resisten terhadap penisilin dapat dibunuh dengan sefalospurin C dari jamur jenis Cephalospurium yang ditemukan oleh Prentis tahun 1984.
• Antibiotik adalah bahan-bahan bersumber hayati berkadar rendah yang mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme, sehingga dalam perkembangannya dapat digunakan untuk mengobati suatu penyakit.
• Mikroorganisme yang mampu membuat zat antibiotik tertama adalah fungi (jamur) Actinomycetes, Aspergillus dan beberapa jenis bacteri.
• Sampai sekarang ini ditemukan lebih dari 2000 karakter antibiotik.
• Dengan adanya perkembngan bioteknologi, sekarang mulai dikembangkan jenis-jenis mikroorganisme tertentu yang telah diubah susunan genetiknya sehingga mampu menghasilkan antibiotik dalam jumlah lebih besar dalam waktu yang singkat.

Jenis mikroorganisme	Antibiotik yang diproduksi
Penicillium notatum Penicillium chrysogenum Cephalosporium (fungsi) Streptomyces gruceus Streptomyces venecuelae Streptomyces aureofaciens Sterpomyces fradial Sterptomyces rimosus	Penisilin Penisilin Sefalosporium Streptomisin Kloromisetin/kloromfemikol Teraksiklin Neuromisin Teramisin

• Antibiotik lain berasal dari mikrooganisme berfilamen (Sterptomyces griseus) di namakan stertomisin.
• Streptomisin dapat menjinakan mikroorganisme yang telah tahan terhadap penisilin dan sefalosporin.
• Streptomisin terutama digunakan dalam pengobatan tuberkulosis.
• Selain pembentukan antibiotika yang dimodifikasi seperti di atas, fusi/peleburan sel dapat pula memprodusir antibiotika baru dengan cara mengaktifkan gen yang semula tidak aktif.
• Fusi sel membentuk sel hibrid atau rekombinan yang mengandung substansi genetik dari dua sel atau lebih.
• Sel yang akan berfusi mungkin dari spesies yang berlainan sama sekali.
• Tujuan teknik ini ialah untuk memperoleh senyawa genetik yang baru, yaitu kombinasi yang mungkin jarang sekali ditemukan di alam.
• Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa rekayasa genetika dapat digunakan untuk membentuk antibiotika yang termodifikasi.
• Salah satu produk pertama dari teknologi ini adalah interferon, yaitu sekelompok senyawa anti virus yang mempunyai nilai (manfaat) dalam mengobati beberapa bentuk kanker.
• Sebelum rekayasa genetik, sel-sel manusia merupakan satu-satunya sumber interferon khas manusia.
• Tidak hanya sel-sel manusia yang secara relatif sulit untuk dikembangbiakkan, tetapi interferon yang mereka hasilkan juga diliputi oleh protein yang tidak diinginkan.
• Memisahkan interferon dari bahan kimia adalah sangat mahal, dan tidak mungkin untuk memperoleh kemurnian yang memadai.
• Sekarang bakteri yang direkayasa secara genetik dan mengandung gen interferon mengeluarkan sejumlah besar obat-obatan ke dalam medium kultur yang mudah dikembangbiakkan dan dimurnikan.
• Sebelum rekayasa genetik, masing-masing senyawa dalam daftar berikut tidak dapat diperoleh atau dihasilkan dari hewan mamalia (atau sel-sel mamalia yang dikembangbiakkan di laboratorium) dalam jumlah yang sangat sedikit.
• Sekarang senyawa-senyawa tersebut diproduksi oleh mikroba-mikroba yang direkayasa secara genetik (walaupun banyak di antaranya yang masih dalam tingkat eksperimental).

Tabel senyawa yang diproduksi oleh mikroba yang direkayasa

No	N a m a	F u n g s i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	Interferon Interleukin 2 (dulu di kenal sebagai faktor pertumbuhan T-sel. Insulin Hormon pertumbuhan Aktivator plasminogen Faktor nekrosis tumor Eritropoietik Beta endorfins Enzim Vaksin protein	Melawan infeksi yang disebabkan oleh virus, meningkatkan sistem kekebalan ; mungkin efektif untuk melawan melanoma (kanker kulit) dan beberapa bentuk leukimia ; dapat membantu menyembuhkan reumatik tulang. Mengaktifkan sistem kekebalan dan karena itu dapat membantu mengobati kanker dan kerusakan atau gangguan sistem kekebalan. Mengontrol gejala-gejala sakit gula atau diabetes melitus. Melawan kekredilan akibat ketidaknormalan kelenjar putiari (kelenjar endokrin di bawah otak) ; juga meningkatkan penyembuhan. Melarutkan pembekuan darah, mengurangi kemungkinan “stroke” dan serangan jantung. Menyerang dan membunuh tumor (penyembuhan kanker). Memacu produksi sel darah merah dan dengan demikian dapat digunakan untuk melawan anemia. Mengurangi rasa sakit (nyeri). Merupakan morfin alami dalam tubuh. Melakukan berbagai macam pelayanan, dari menggerakan atau memacu reaksi-reaksi kimia untk industri sampai ke penambahan enzim-enzim makanan (diet) manusia. Memacu kekebalan tubuh terhadap satu atau dua antigen patogen tanpa resiko yang berkaitan dengan vaksin konvensional.

Mikroorganisme untuk Membasmi Hama Tanaman

Dalam bidang pertanian telah dapat dibentuk tanaman dengan memanfaatkan mikroorganisme dalam fiksasi nitogen yang dapat membuat pupuknya sendiri sehingga dapat menguntungkan pada petani.

• Demikian pula terciptanya tanaman yang tahan terhadap tanah gersang.
• Mikroba yang di rekayasa secara genetik dapat meningkatkan hasil panen pertanian, demikian juga dalam cara lain, seperti meningkatkan kapasitas mengikat nitrogen dari bacteri Rhizobium.
• Keturunan bacteri yang telah disempurnakan atau diperbaiki dapat meningkatkan hasil panen kacang kedelai sampai 50%.
• Rekayasa genetik lain sedang mencoba mengembangkan turunan dari bacteri Azotobacter yang melekat pada akar tumbuh bukan tumbuhan kacang-kacangan (seperti jagung) dan mengembangbiakan, membebaskan tumbuhan jagung dari ketergantungan pada kebutuhan pupuk amonia (pupuk buatan).

BIOINSEKTISIDA

• Hama tanaman merupakan salah satu kendala besar dalam budidaya tanaman pertanian. Untuk mengatasinya, selama ini digunakan pestisida.
• Namun ternyata pestisida banyak menimbulkan berbagai dampak negatif, antara lain matinya organigme nontarget, keracunan bagi hewan dan manusia, serta pencemaran lingkungan.
• Oleh karena itu, perlu dicari terobosan untuk mengatasi masalah, tersebut dengan cara yang lebih aman. Kita mengetahui bahwa mikroorganisme yang terdapat di alam sangat banyak, dan setiap jenis mikroorganisme tersebut memiliki sifat yang berbeda-beda.
• Dari sekian banyak jenis mikroorganisme, ada suatu kelompok yang bersifat patogenik (dapat menyebabkan penyakit) pada hama tertentu, namun tidak menimbulkan penyakit bagi makhluk hidup lain.
• Contoh mikroorganisme tersebut adalah bakteri Bacillus thuringiensis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Bacillus thuringiensis mampu menghasilkan suatu protein yang bersifat toksik bagi serangga, terutama seranggga dari ordo Lepidoptera.
• Protein ini bersifat mudah larut dan aktif menjadi menjadi toksik, terutama setelah masuk ke dalam saluran pencemaan serangga. Bacillus thuringiensis mudah dikembangbiakkan, dan dapat dimafaatkan sebagai biopestisida pembasmi hama tanaman.
• Pemakaian biopestisida ini diharapkan dapat mengurangi dampak negatif yang timbul dari pemakaian pestisida kimia.
• Dengan berkembangnya bioteknologi, sekarang dapat diperoleh cara yang lebih efektif lagi untuk membasmi hama.
• Pada saat ini sudah dikembangkan tanaman transgenik yang resisten terhadap hama. Tanaman transgenik diperoleh dengan cara rekayasa genetika.
• Gen yang mengkode pembentukan protein toksin yang dimiliki oleh B. thuringiensis dapat diperbanyak dan disisipkan ke dalam sel beberapa tanaman budidaya.
• Dengan cara ini, diharapkan tanaman tersebut mampu menghasilkan protein yang bersifat toksis terhadap serangga sehingga pestisida tidak diperlukan lagi.
• Jika kepingin memahami sebenarnya apa itu B.T Klik ini ya OK

BIOREMEDIASI

Mikroorganisme untuk Penyelesaian Masalah Pencemaran

Dalam perkembangan bioteknologi manusia mulai mengembangkan penggunaan mikroorganisme untuk membantu melindungi lingkungan dari kerusakan atau ganguan lingkungan yang serius, seperti kerusakan lingkungan yang diakibatkan dari penyemprotan areal pertanian dengan menggunakan pestisida.

• Rekayasa genetika diharapkan dapat menghasilkan mikroba yang mampu membersihkan lingkungan yang semakin tercemar oleh limbah beracun. Misalnya terhadap polutan dan limbah beracun.
• Banyak polutan beracun seperti senyawa-senyawa sintesis yang baru, dimana mikroorganisme tidak mampu menghancurkan bahan-bahan kimia ini.
• Akibatnya senyawa-senyawa tersebut mengumpul sampai ke tingkat yang membahayakan di lingkungan.
• Perekayasa genetika berusaha mempercepat evolusi di laboratotium untuk mengembangkan bakteri yang dengan cepat dapat menurunkan beberapa bentuk senyawa beracun.
• Yang telah diusahakan dan dikembangkan adalah keturunan bakteri yang menyerang minyak tanah (suatu tumpahan minyak dapat menjadi makanan besar bagi bakteri ini).
• Sebagai biofilter, beberapa mikroorganisme mampu mengikat partikel atau zat tertentu yang menyebabkan pencemaran.
• Bahan-bahan yang diserap ini kemudian akan diuraikan oleh mikroorganisme tersebut menjadi bahan-bahan yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
• Jadi dalam penanganan limbah dengan menggunakan mikroorganisme biofilter, limbah tersebut akan disaring oleh mikroorganisme jenis ini dengan cara mengikat zat atau partikel limbah, baru kemudian diuraikan.
• Contoh mikroorganismenya adalah Spirulina maxima yang mampu mengikat karbondioksida dari perairan.

• Mikroorganisme juga dapat berperan dalam penanganan masalah pencemaran dengan cara memecah ikatan kimia bahan pencemar.
• Setelah ikatan kimia dipecah, bahan tersebut dapat diuraikan secara alamiah menjadi bahan yang tidak berbahaya lagi, atau dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme yang lain.
• Contoh mikroorganisme ini adalah jamur Chaetomium cellulolyticus yang mampu memecah ikatan kimia selulosa.
• Mikroorganisme yang lain dapat secara langsung berfungsi sebagai pengurai atau dekomposer limbah. Jadi bahan-bahan pencemar langsung diuraikan sehingga menjadi bagian yang tidak berbahaya lagi.
• Contohnya adalah Candida lypitica yang mampu menguraikan limbah minyak bumi.

BIOMETALURGI

• Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).

...................................................................aktivitas

• Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi

.................................................aktivitas

• CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+

• KetThiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof

Mikroorganisme untuk Memisahkan Logam dari Bijinya

Banyak mikroba memiliki pilihan makanan yang aneh, tetapi tidak ada yang sedemikian aneh seperti organisme berbentuk batang ini.

• Bacteri tersebut tidak memperolah energi dari sinar matahari (biasanya, bakteri ini hidup di tempat yang benar-benar gelap), juga tidak dari bahan organik di sekelilingnya.
• Sebaliknya, Thiobacillus ferro oxidans memperoleh energi dari senyawa anorganik, seperti besi sulfida dan menggunakan energi ini untuk membangun bahan yang diperlukannya untuk hidup dari karbondioksida dan nitrogen di lingkungannya.
• Dalam proses ini bakteri juga membuat asam sulfurat dan besi sulfat yang menjelaskannya mengapa Thiobacillus ferro oxidans dapat digunakan di dalam operasi pertambangan.

• Asam sulfurat dan besi sufat yang dihasilkannya menyerang batuan di sekelilingnya dan melepaskan (melarutkan) logam mineral,
• Contohnya, aktivitas mikroba ini akan mengubah tembaga, sulfida yang tidak larut menjadi tembaga sulfat yang larut.
• Pada saat air mangalir melalui batuan tembaga sulfat akan terbawa dan lambat laun terkumpul sebagai kolam berwarna biru cemerlang.
• Dengan cara ini tembaga yang tersebar pada ribuan ton batuan logam berkualitas rendah akan dikonsentrasikan di dalam kolam mineral tersebut.
• Logam akan diperoleh kembali dengan mengalirkan larutan tembaga sulfat melalui potongan besi. Lambat laun, lapisan tembaga akan tertimbun di atas besi dan ini dapat dipisahkan (dikeruk).
• Uranium dilepaskan dari bijihnya dengan proses yang sama. Kira-kira 14 persen dari tembaga yang diproduksi di Amerika Serikat bergantung kepada bioteknologi ini.
• Sekarang mikroba pencuci terutama dipergunakan pada bahan limbah dari pertambangan dan proses ekstraksi konvensional yang meninggalkan residu logam dalam jumlah cukup banyak pada batuan yang terbuang tersebut.
• Timbunan yang tingginya sampai 370 m (12100 kaki) dan beratnya 4 miliar ton, terbentuk dari bahan limbah ini.

• Air disiramkan ke puncak timbunan ini dan pada saat mengalir ke bawah, air tersebut akan membawa senyawa logam terlarut yang dibentuk oleh kerja bakteri.
• Dari namanya Thiobacillus ferro oxidans berarti bahwa bakteri tiadak pertu ditambahkan ke dalam timbunan ini.
• Daerah tempat timbunan biasanya tertutup oleh tanah liat atau aspal sehingga cairan yang kaya akan logam terkumpul pada kolam di bagian kaki timbunan dan tidak akan meresap ke dalarn tanah.
• Dengan menggunakan mikroba, para penambang masih berhadapan dengan tingginya biaya dalam membawa bilih logam ke permukaan.
• Tetapi pengalaman yang diperoleh di pertambangan uranium Stanrock di Kanada memperlihatkan bahwa biaya tidak selalu diperlukan.
• Pertambangan ini dibuka pada tahun 1958, dan bekerja dengan prinsip-prinsip konvensional. Pada tahun 1962 ditemukan bahwa kolam cairan yang telah terkumpul di bawah tanah mengandung kira-kira 13.000 kg (29.000 lb) uranium oksida yang telah terlepas dari batuan.
• Tidak lama kemudian pertambangan konvensional ini dihentikan dan bacteri dibiarkan mengerjakan hampir semua pekerjaan tersebut, dan air disiramkan ke atas batuan untuk membantu proses pencucian alamiah.
• Penambangan larutan di bawah tanah ini telah mengurangi sampai seperempat biaya pada saat ini.
• Teknik serupa hampir pasti akan dipergunakan pada pertambangan lain terutarna tambang dengan bijih berkuaIitas rendah.
• Proses semi industri telah memperlihatkah harapan bahwa mikroba pencuci dalam memperoleh kobalt, timah dan nikel dan logarn benlai lainnya, seperti kadmium, galium, air raksa dan antimon, merupakan target masa depan.

TISSUE CULTURE

Sifat Totipotensi untuk Kultur Jaringan

Kultur jaringan adalah suatu cara memperbanyak tanaman dari sel atau jaringan tanaman dewasa sehingga diperoleh individu baru yang sempurna.

• Dasar dari kultur jaringan adalah suatu sifat yang dimiliki tumbuhan yang disebut totipotensi.
• Sifat totipotensi adalah kemampuan sel yang apabila diletakkan dalam lingkungan yang sesuai dapat tumbuh menjadi individu baru yang sempurna.
• Untuk itu diperlukan medium yang tepat untuk pertumbuhan sel, yaitu medium yang mengandung nutrisi dan hormon tumbuh.
• Selain kondisi steril, kedua hal tersebut adalah kunci pokok bagi keberhasilan kultur jaringan. Totipotensi pertama kali dikemukakan oleh G. Haberlandt, seorang ahli fisiologi Jerman.

• Kemudian oleh F.C. Steward berhasil buktikan totipotensi dari satu sel wortel yang dikultur pada medium tertentu dan menghasilkan tanaman wortel yang utuh dan lengkap.

Penggunaan kultur jaringan mempunyai berbagai keuntungan antara lain :

• Diperoleh propagasi klonal, artinya didapatkan turunan secara genetik yang identik dengan induknya atau seragam dalam jumlah besar.
• Dapat digunakan sebagai pemuliaan tanaman, seperti seleksi, kultur anther atau polen, kultur protoplas, dan fusi protoplas.
• Diperoleh tumbuhan yang bebas dari virus, karena digunakan eksplan yang benar-benar bebas virus.
• Metabolisme sekunder, yaitu sifat totipotensi tidak terbatas pada struktur, tetapi menyangkut kemampuan mensintesis bahan kimia alami.
• Untuk pelestarian plasma nutfah.

GENETIC MANIPULATION

Rekayasa Genetika

• Rekayasa genetika merupakan tindakan untuk memanfaatkan gen atau DNA dari suatu orgnisme untuk keperluan manusia.
• Hal ini dapat dilakukan antara lain dengan persilangan, radiasi.
• Pencangkokan atau transplantasi gen atau kultur jaringan.
• Dalam pencangkokan gen biasa menggunakan bakteri atau virus.

Transfer gen (transplantasi gen)

• Transfer gen dikenal pula pencangkokan gen.
• Dengan memanfaatkan teknologi mutakhir, para ahli telah berhasil menemukan kedudukan gen di dalam kromosom.
• Bahkan dengan perantaran mikroorganisme bersel satu mereka mampu memindahkan gen dari suatu species ke kromosom lainnya.
• Penerapan teknik ini banyak memberikan manfaat yang dapat digunakan untuk menyembuhkan penyakit yang diturunkan untuk menghasilkan berbagai macam tanaman panen yang lebih.
• Pada organisme tingkat tinggi, seperti tanaman dan hewan, gen yang dicangkok terlebih dahulu harus disambung ke dalam alat mengangkut, yaitu vektor seperti virus dan plasmid.
• Suatu vektor harus mampu memasuki suatu sel yang selanjutnya menjadi bagian dari genom sel sehingga mentaati kontrol sel secara normal pada transkripsi dan replikasi DNA.
• Tentu saja sangat penting bahwa setiap gen tambahan di mana vektor bisa membawa masuk ke dalam sel harus tidak berbahaya bagi sel.
• Pada masa sekarang, secara rutin gen-gen dicangkokan ke dalam sel-sel di kultur laboratorium.

• Manfaat dari pencangkokan gen tidak dapat diragukan lagi dalam bidang pertanian, terutama untuk memperoleh gen-gen tanaman yang dapat bertahan dan melawan sebagian besar penyakit atau hama dan tumbuhan pembunuh (rumput liar).
• Para peneliti tanaman pangan telah bekerja keras untuk mentransplantasikan gen-gen pengikat nitrogen dan menghasilkan tumbuhan polongan yang mampu mengikat nitrogen sendiri tanpa bersimbiosis dengan bacteri pengikat nitrogen.
• Dengan demikian tumbuhan hasil rekayasa genetika tersebut dapat tumbuh baik pada lahan yang miskin akan nitrogen.
• Bila kita mencangkokan gen-gen yang relevan ke dalam tanaman pangan lain dan mengaturnya dengan bacteri tersebut, maka kita tidak perlu menggunakan pupuk nitrogen.
• Dalam tahun 1987, percobaan pertama terhadap tanaman yang mengandung gen-gen pestisida dilakukan dengan menggunakan tanaman tembakau.
• Gen-gen pestisida berasal dari bacteri Bacillus thuringiensis. Bacteri ini menghasilkan suatu toksin yang membunuh larva hewan ngengat, tetapi tidak berbahaya (beracun) terhadap insekta lain, mamalia atau burung.

Transplantasi nukleus pada hewan

• Transplantasi nukleus dilakukan dengan dipindahkannya sebuah telur dan diganti dengan nukleus dari suatau sel yang berdiferensiasi.
• Bila nukleus dari sebuah sel di dalam usus seekor berudu (kecebong) dicangkokan ke dalam sebuah telur katak, maka zigot artifisial begitu terbentuk berkembang secara normal menjadi seekor katak dewasa secara seksual.
• Transplantasi nukleus memasukan semua gen dari nukleus yang ditransplantasikan ke dalam setiap sel yang menghasilkan embrio, termasuk “germ cells”, yaitu sel-sel yang menumbuhkan telur dan sperma.
• Gen-gen yang ditransplantasikan ini akan diteruskan pada generasi selanjutnya.

Bioteknologi dalam Bidang Kedokteran

• Berkembangnya bioteknologi juga bermanfaat dalam bidang kedokteran, di antaranya dihasilkan insulin dari rekayasa genetika.
• Insulin sangat penting terutama bagi penderita penyakit diabetes melitus atau kencing manis yang sudah parah.
• Dari manfaat yang diperoleh, dapat di katakan bioteknologi membuka cakrawala baru dalam dunia medis.
• Aplikasi bioteknologi modern dalam dunia medis, misal dalam pembuatan antibodi, terapi penyakit genetika, pembuatan antibiotik dan penemuan vaksin baru.

Pembuatan antibodi

• Benda asing yang masuk ke dalam tubuh kita disebut antigen, sementara itu tubuh kita akan beraksi terhadap masuknya benda asing tersebut dengan cara membentuk antibodi untuk pertahanan diri.
• Berbagai antigen yang terdapat dalam tubuh kita akan merangsang timbulnya antibodi yang bermacam-macam pula, disebut antibodi pioliklonal.
• Bioteknologi dapat digunakan untuk mengatasi kekurangan pembuatan antibodi poliklonal, artinya dimungkinkan diperoleh suatu antibodi yang spesifik, lebih murni dan dapat diproduksi dalam jumlah lebih besar.
• Antibodi yang spesifik ini dinamakan antibodi monoklonal.
• George Kohler dan Cesar Milstein tahun 1975 berhasil membuat antibodi murni yang dihasilkan oleh sekelompok sel yang identik, yaitu dengan menggabungkan dua tipe sel (sel yang mampu menghasilkan antibodi dan sel kanker/ sel meiloma) dari tubuh mencit.
• Dari penggabungan sel-sel tersebut dapat diperoleh sesuatu sel yang mampu terus-menerus membelah dan tumbuh, yang akan menghasilkan sel hibridoma (bastar) yang membawa sifat dri kedua sel asal.
• Sifat gabungan yang dihasilkan adalah sel antibodi dan mampu menghasilkan antibodi dan mampu hidup dalam jangka waktu lama.
• Dengan cara ini dapat dihasilkan antibodi yang spesifik dalam jumlah yang besar.

Terapi genetika

• Biasanya penderita penyakit genetik akan kehilangan salah satu komponen gen dalam tubuhnya, sehingga mengakibatkan produk gen akan mengalami gangguan.
• Contoh penyakit genetik dan bersifat menurun yang tidak dapat diobati di antaranya thalasemmia, buta warna, hemofilia dan lain-lain.
• Dengan kemajuan bioteknologi beberapa penyakit keturunan ini dapat dicari pemecahan penyembuhannya.
• Sel penderita dimasukan DNA dari gen yang diinginkan untuk terapi, selanjutnya sel ini akan dibiarkan dalam medium kultur jaringan.
• Setelah diperoleh jumlah sel yang cukup, sel dimasukan lagi ke dalam tubuh penderita.
• Diharapkan kekurangan komponen gen dapat di atasi setelah ke dalam tubuh dimasukan sel yang membawa gen yang diperlukan.

DETAIL BIOTEKNOLOGI




BIOFARMASI

• Umat manusia telah memanfaatkan mikroorganisme sejak lama untuk menghasilkan produk-produk yang bermanfaat. 
• Misalnya, pada sekitar tahun 6000 SM masyarakat sumeria dan babilonia telah memanfaatkan yeast untuk membuat bir, sedangkan masyrakat mesir pada tahun 4000 SM telah menggunakan yeast untuk mengasamkan roti. 
• Masyarakat Babilonia juga memilki pengetahuan untuk mengubah etanol dalam bir menjadi asam asetat(cuka).
• Produk alami yang disentesis oleh mikroorganisme menjadi sangat penting. 
• Praduk antikoagulan, antidepresan, vasodilator, herbisida, insektisida, hormon tanaman, enzim, dan inhibitor enzim telah diisolasi dari mikroorganisme. 
• Mikroorganisme lebih sering digunakan untuk menghasikan enzim seperti enzim amilase yang digunakan untuk membuat bir, roti, dan memperduksi tekstil, serta enzim protease yang digunakan untuk mengempukkan daging, melunakkan kulit, membuat detergen dan keju.
• Industri makanan, minyak, kosmetik, dan farmasi juga menggunakan mikroorganismeuntuk menghasikan polisakarida. 
• Xanthomonas campestris menghasilkan polisakarida yang dikenal sebagai santan untuk menstabilkan bahan makanan, sebagai agen pengikat untuk berbagai produk farmasi, serta untuk pewarnaan tekstil. 
• Leuconostoc mesenteroides, bila ditumbuhkan pada media yang mengandung sukrosa akan memproduksi dekstran, suatu polisakarida yangb dapat digunakan sebagi saringan molekuler untuk memisahkan molekul dalam kromatografi kolom.
• Mikrobilogi farmasi modern berkembang setelah perang dunia ke 2 dengan dimulainyaproduk antibiotik. 
• Suplay produk farmasi dunia termasuk antibiotik, steroid, vitamin, vaksin, asam amino, dan hormon manusia diproduksi dalam jumlah beasr oleh mikroorganisme. 
• Streptomyces hydroscopius memilik strain yang berbeda untuk membuata hampir 200 antibiotik yang berbeda. 
• Antibiotik pada dasarnya dibuata dalam skala industri dengan cara menginokulasi spora dari kapang atau streptomycetes dalam suatu media pertumbuhan dan menginkubasinya dengan aerasi yang baik. 
• Setelah mencapai konsentrasi yang cukup, larut diekstraksi, dipresitipasi dan diperlukan dengan prosedur standar industri lainnya.

1. Produk antibiotik

• Produksi antibiotik dilakukan dalam skala besar pada tangki fernentasi dengan ukuran besar. Sebagai contoh Penicillium chrysogenum ditumbuhkan dalam 100.000 liter fermentor selama kurang lebih 200 jam. Mula-mula suspensi spora P. chrysogenum ditumbuhkan dalam larutan media bernutrisi. Kultur diinkubasi selama 24 jam pada temperatur 24 °C dan selanjutnya ditransfer ke tangki inokulum. Tangki inokulum digojlok teratur untuk mendapatkan aerasi yang baik selama satu hingga dua hari.
• Pada proses produksi penisilin, media bernutrisi yang mengandung gula asam fenilasetat ditambahkan ke secara kontinu. Asam fenilasetat ini digunakan untuk membuat rantai samping benzil pada penisilin G. Penisilin G diekstraksi dari filtrat dan dikristalisasi. Untuk membuat penisilin semisintetik, penisilin G dicampur dengan bakteri yang mensekresi enzim asilase. Enzim ini akan melepas gugus benzil dari penisilin G dan mengubahnya menjadi 6-aminopebicillanic acid (6-APA). Aminopenicilanic acid adalah molekul yang digunakan untuk membuat penisilin jenis lain. Bebagai gugus kimia ditambahkan pada aminopenicillanic
• Hal yang serupa juga terjadi pada sefalosporin C yang diperoduksi oleh cephalosporium acremonium. Molekul sepalosporin C dapat ditranspormasi dengan melepas rantai samping α-aminodipic acid dan menambahkan gugus baru yang memiliki kisaran antibakteri yang lebih luas.
• Strain streptomyces griseus dan Actinomycetes lainnya menghasilkan streptomisin dan bebagai antibiotik lainnya. Spora S. Griseus diinokulasi kedalam media untuk mendapatkan kultur pertumbuhan dengan biomassa miselia yang tinggi sebelum dimasukkan kedalam tangki inokulum. Media dasar untuk praduksi streptomisin mengandung pati kedelai sebagai sumber nitrogen, glukosa sebagai sumber karbon, dan NaCl. Temperatur optimum untuk proses fermentasi ini berkisar pada 28°C, dengan kecepatan pengadukan dan aerasi yang tinggi diperlukan untuk mendapatkan produksi streptomisin yang maksimal. Proses fermentasi berlangsung sekitar 10 hari dengan jumlah streptomisinyang dipanen berkisar 1g/L.

2. Produksi steroid

• Homon steroid sangat penting peranannya dalam dunia kesehatan. 
• Misalnya kortison dan steroid lain yang serupadiketahui dapat digunakan untuk mengobati gejala yang berhubungan dengan alergi dan berbagai respons inflamasi oral dan untuk mengobati ketidak seimbangan homonal.
• Sintesis steroid seperti kotison memerlukan lebih dari 35 langkah, sehingga steroid sangat mahal untuk diperoduksi secara kimiawi. 
• Misalnya, kortison dapat disintesis dari asam deoksikolat melalui 37 langkah, yang beberapa diantaranya memerlukan kondisi temperatur dan tekanan yang ektrem, dengan biaya berkisar lebih dari $ 200 pergram. 
• Kesulitan utama pada sintesis kortison adalah introduksi atom oksigen pada cincin steroid nomor 11. 
• Hal ini dapat diatasi dngan pemanfaatan mikroorganisme. 
• Penggunaan mikroorganisme untuk mengganti proses kimiawi ini dikenal dengan istilah biokomversi.
• Fungi Rhizopuz arrhizus menghidroksilasi progesteron membentuk steroid koteksolon untuk membentuk hidrokortison dengan mengintroduksi oksigen pada posisi nomor 11.
• Bentuk tranformasi lain dari inti steroid dilakukan oleh mikroorganosme melalui proses hidrogenasi, dihidrogenasi, epoksidasi, dan penambahan serta penghilangan rantai samping. 
• Penggunaan mikroorganismepada produksi kortison dapat menurunkan biaya produksi sebanyak 400 kali lipat, sehingga harga kotisondi amerika serikat kurang dari $50 pergram, dibandingkan harga aslinya yang sebesar $ 200.

Produksi vaksin

• Penggunaan vaksin sangat penting untuk mencegah berbagai penyakit. 
• Pengembangan dan produksi vaksin merupakan salah satu tugas penting industri farmasi. 
• Produksi vaksin meliputi pengkulturan mikroorganisme yang memiliki properti antigenikyang diperlukan untuk meluncurkan respons imun primer.
• Vaksin diproduksi oleh strain mutan patogen virulen tanpa menghilangkan antigen yang diperlukan untuk menimbulkan respons imun. 
• Perkembangan bidang bioteknologi memungkinkan produksi seluruh seluruh vaksin baru. 
• Beberapa vaksin baru ini ditujukan bagi target baru, dan beberapa lagi lebih efektif dan memiliki efek samping lebih sedikit dibandingkan vaksin tradisional yang ada saat ini.
• Untuk menghasilkan vaksin terhadap penyakit yang disebabkan oleh virus, strain virus ditumbuhkan dengan menggunakan telur ayam tertunas. 
• Individu yang memiliki alergi terhadap telur ayam tidak dapat diberi vaksin yang dibuat dengan cara seperti ini. 
• Vaksin virus juga dapat diproduksi melalui kultur jaringan. 
• Misalnya, vaksin rabies tradisional diproduksi pada telur bebek tertunas dan memiliki efek samping yang sangat menyakitkan. 
• Vaksin ini digantikan oleh produksi vaksin melalui kultur jaringan fibroblas manusia yang memiliki efek samping yang lebih sedikit.
• Produksi vaksin terhadapyang efektif dalam mencegah infeksi oleh bakteri, fungi, dan protozoa melibatkan pertumbuhan strain mikroorganisme pada media artifisial yang meminimalkan gangguan beruparespons alergi.
• Vaksin yang diproduksisecara komersial harus di uji dan distandardisasi terus sebelum digunakan, sehingga terjadi outbreak (wabah) penyakit akibat introduksi vaksin seperti yang pernah terjadi pada tahun 1976 akibat adanya vaksin swine influenza yang inadekuat dapat dihindari.

Produksi vitamin dan asam amino

• Vitamin merupakan faktor nutrisi esensial bagi manusia. 
• Beberapa vitamin dapat diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, dan digunakan sebagai suplemen makanan. 
• Misalnya vitamin B₁₂ dapat diproduksi sebagai produk samping pada fermentasi antibiotik oleh Streptomyces. 
• Vitamn B₁₂ juga diperoleh dari fermentasi Propionibacteriaum shermanii atau Paracoccus denitrificans.
• Riboflavin dapat dihasilkan dari fermentasi berbagai macam mikrooganisme, misalnya bakteri Clostridium dan fungi Eremothecium ashbyi atau Ashbya gossypii.
• Masalah utama produksi asam amino komersial melalui fermentasi mikroorganisme adalah adanya mekanisme alam kontrol pengaturan mikroorganisme yang membatasi jumlah asam amino yang dihasilkan dan dilepaskan dari sel. 
• Masalah ini dapat diatasi dengan strain mikroorganisme yang direkayasa secara genetis sehingga tidak memiliki mekanisme kontrol seperti strain asli (wild type)
• Manusia memerlukan berbagai macam asam amino, termasuk lisin. Konsentrasi lisin dalam padi-padian tidak cukup banyak untuk memenuhi kebutuhan nutrisi manusia. 
• Lisin diproduksi melalui fermentasi mikroorganisme, sehingga dapat digunakan sebagai suplemen makanan bagi manusia dan sebagai bahan tamabahan pada sereal. 
• Metionin juga diproduksi melalui sintesis kimia dan digunakan sebagai suplemen makanan.
• Produksi lisin dari karbohidrat menggunakan Corynebactrerium glutamicum, suatu auksotrof yang memerlukan homoserin. 
• Cane molasses umumnya digunakan sebagai substrat, dan pH dijaga agar tetap netral dengan menambahakan amonia atau urea.
• Pada saat gula dimetabolisme, lisin akan tetap terakumulasi pada media dan sintesis homoserin dihambat pada tahap homoserin dihidrogenase.
• Asam glutamat (glutamic acid) dimanfaatkan sebagai monosodium glutamat (MSG), bahan penyedap rasa makanan. Asam L-glutamat dan MSG dapat diproduksi melalui fermentasi strain Brevibacterium, Arthobacter dan Corynebacterium. 
• Kultur corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium flavum digunakan untuk memproduksi MSG dalam skala besar. 
• Proses fermentasi memerlukan media glukosa-garam mineral dengan menambahkan urea secara periodik sebagai sumber nitrogen selama proses fermentasi. Nilai pH dijaga berkisar 6-8, dan temeratur 30°C

Produksi asam organik

• Beberapa asam organik seperti asam asetat, asam glikonat, asam sitrat, asam giberelat, dan asam laktat dhasilkan melalui fermentasi mikroorganisme. 
• Asam organik antara lain digunakan dalam industri makanan, miasalnya sebagai pengawet makanan.
• Asam glukonat diperoduksi olehberbagai bakteri termasuk spesies acetobaterdan oleh beberapa fungsi seperti penisilium dan aspergillus. 
• Aspergillus neger mengoksidasi glkosa menjadi asam glukonat dalam reaksi enzimatik tunggal leh enzim glukosa oksidase. 
• Asam glukonat memiliki berbagai kegunaan, antara lain:
• Kalsium glukonat digunakan sebagai produ farmasi untuk menyuplai kalsium dalam tubuh.
• Ferrous glukonate digunakan sebagai asupan besi untuk mengobati anemia.
• Asam glukonat pada detergen pencuci piring mencegah noda pada permukaan kaca akibat presipitasi garam kalsium dan magnesium
• Asam sitrat diproduksi oleh aspergillusniger dengan molases sebagai substrat fermentasinya. 
• Asam sitrat digunakan sebagai bahan tambahan pada makanan, terutama minuman ringan. 
• Transformasi asam sitrat oleh Aspergillus terreus dapat digunakan untuk memproduksi asam itokonat dalam dua langkah reaksi. 
• Langkah pertama merupakan perubahan asam sitrat menjadi asam cis-akonitat melalui proses hidroksilasi, dan langkah kedua merupakan langkah karboksilasi asam cis-akonitat menjadi asam itakonat. 
• Proses fermentasi ini memerlukan pH berkisar pada 2,2. 
• Pada kisaran pH lebih tinggi, A. terreus akan mendegradasi asam itokonat.
• Asam giberelat (gibberellic acid) diproduksi oleh fungi Gibberella fujikuroi. proses fermentasinya memerlukan media glukosa-garam mineral, temperatur inkubasi berkisar pada 25°C dengan pH asam. 
• Asam gibberelat dan homon tanaman giberelin lainnya dimanfaatkan untuk meningkatkan produktifitas pertanian, yaitu sebagai subtansi pendukung pertumbuhan tanaman, perbungaan dan germinasi biji, serta untuk menginduksi pembentukan buah tanpa biji.
• Asam laktat diproduksi oleh lactobasillus delbrueckii, spesies lactobasilus lainnya, streptococcus, dan leuconustoc. 
• Asam laktat digunakan untuk mengawetkan makanan pada industri penyamkan kulit dan industri tekstil. 
• Media yang digunakan dalam fermentasi asam laktat ini memerlukan glukosa 10-15%, kalsium karbonat 10% untuk menetralisasi asam laktat yang dihasilkan, amonium fosfat, dan sejumlah kecil sumber netrogen. 
• Gula jagung, pati kentang dan gandum sering digunakan sebagai sumber karbohidrat. 
• Temperatur inkubasi berkisar pada 45-50°C dengan pH berkisar antara 5,5-6,5. Setelah proses fermentasi selama 5-7 hari, kurang lebih 90% gula telah diubah menjadi asam laktat, kalsium karbonat selanjutnya ditambahkan untuk menaikkan pH hingga 10, kemudian media fermentasi dipanaskan dan disaring. 
• Prosedur ini akan membunuh bakteri, mengkoagulasi protein, menghilangkan sisa kalsium karbonat, dan mendokoposisi residu karbohidrat.

Produksi Enzim

• Enzim yang disolasi dari mikroorganisme dapat diaplikasikan pada berbagai macam industri. 
• Misalnya, enzim proteose yang diisolasi dari bahan pembersih. 
• Protease merusak dan melarutkan protein yang mengotori pakaian. 
• Enzim yang dihasilkan untuk proses-proses industri meliputi protease , amilase, glikosa isomerase, glukosa oksidase, renin, pektinase, dan lipase.empat macam enzim yang secara luas diproduksi oleh mikroganisme adalah protease, glukamilase,α-amilase, dan glukosa isomerase.
• Protease adalah enzim yang menyerang ikatan peptida molekul protein dan membentuk fragmen-fragmen kecil peptida. 
• Strain rekombinan Basillus sp. GX6644 mensekresikan alkalin protease yang sangat aktif terhadap protein kasein susu. 
• Dengan aktifitas tertinggi pada pH 11 dan temperatur 40-55°C. 
• Strain rekombinan yang lain yaitu Basillus sp. GX6638 mensekresi beberapa alkalin protease yang aktif pada kisaran pH yang cukup luas (8-12). 
• Fungi yang mempreduksi protease adalah spesies Aspergillus. 
• Protease yang dihasilkan oleh fungi memiliki kisaran pH yang lebih luas dibandingkan protease yang diperoduksioleh bakteri.
• Amilase digunakan dalam detergen dan dalam industri pembuatan bir.
• Ada beberapa tipe amilase, termasuk α-amilase yang digunakan untuk mengubah pati menjadi maltosa dan dekstrin, glukamilase yang mengubah pati menjadi glukosa. 
• Ketiga enzim diatas digunakan untuk memproduksi sirup dan dekstrosa dari pati. Produksi amilase menggunakan fungi Aspergillus sp. 
• Aspergillus oryzae yang digunakan untuk memproduksi amilase dari gandum pada kultur stasioner. 
• Bacillus subtilis dan bacillus diastaticus digunakan untuk memproduksi amilase bakteri.
• Glukosa isomerase mengubah glukosa menjadi friktosa yang dua kali lebih manis dibandingkan sukrosa dan 1,5 kali lebih manis dibandingkan glukosa, sehingga fruktosa merupakan bahan pemanis yang sangat penting pada industrimakanan dan minuman. 
• Enzim ini diproduksi oleh Bacillus coagulan, streptomyces sp. Dan Nocardia sp.
• Renin merupakan enzim penggumpal susu yang mengkatalisis koagulasi susu dalam industri pembuatan keju. 
• Enzim ini diproduksi oleh Mucor pussilus.
• Enzim mikroorganisme juga digunakan dalan produksi polimer sintetik. 
• Misalnya, industri plastik saat ini menggunakan metode kimia untuk mereduksi alkene oxidan yang digunakan untuk memproduksi plastik. 
• Produksi alkene oxidan dari mikroorganisme melibatkan aksi tiga enzim yaitu piranose-2-oksidase dari fungi oudmansiella mucida, enzim haloperoksidase dari fungi Caldariomyces sp. Dan enzim epoxidase dari falvobacterium sp.
• Pada produksi enzim yang stabil terhadap panas, DNA polimerase sangat penting dalam proses amplifikasi DNA. 
• Reaksi rantai polimerase sangat penting bagi diagnosis kesehatan, forensik, dan penelitian biologi mulekular. 
• Kultur thermus aquacitus, dan mikroorganisme termofilik yang direkayasa secara genetis mengndung gen untuk taq DNA polimerase dari thermus aquaticus, digunakan untuk membuat DNA polimerase rekombinan yang stabil terhadap panas, yang disebut amplitaq.

Produksi alkaloid ergot

• Alkaloid, beberapa diantaranya dapat dimanfaatkan dalam terapi, umumnya diperoleh dari tanaman, namun alkaloid ergot dihasilkan dari fungi. 
• Alkaloid ergot pertama kali diperoleh dari sklerotium Ascomycetes, yaitu Claviceps purpurae. 
• Istilah ergot digunakan untuk menunjukkan bahwa alkaloid jenis ini dihasilkan oleh fungi. 
• Alkaloid ergot dibedakan menjadi 2 kelompok berdasarkan atas kandungan asam lisergat dan clavin. 
• Alkaloid asam glisergat hanya diproduksi oleh genus Claviceps, sedangkan alkaloid clavin ditemukan pada genus Aspergillus, penicillium, dan Rhizobium. 
• Alkaloid ergot digunakan untuk menstimulasi sistem syaraf simpatik. 
• Beberapa alkaloid lisergat seperti halnya ergotamin dan ergobasin digunakan pada terapi kandungan yaitu untuk mengkontraksi uterus pada saat proses melahirkan untuk mengkontraksi uterus postpatu.

Produksi protein manusia

• Adanya proses rekayasa genetik dengan pemanfaatan mikroorganisme meningkatan peran industri farmasi dlam memproduksi protein manusia. 
• Melalui tehnik rekombinasi DNA, sekuens DNA manusia yang mengkode berbagai protein dapat digabungkan dengan genum bakteri, dan dengan menumbuhkan bakteri rekonbioanan dalam fermentor, maka protein manusi dapat diproduksi secara komersial.
• Insulin mutlak diperlukan oleh manusia. Insulin merupakan hormon polipeptida yang dihasikan oleh pulau-pulau langerhans dipankreas yang berfungsi mengatur metabolisme karbohidrat.dalam makanan dikomfersi menjadi glukosa monosakarida, karbohidrat pokok dalam darah. 
• Beberapa karbohidrat seperti fruktosa dan selulosa dapat digunakan sebagai energi sel namun tidak dikomfersi menjadi glikosa dan tidak berpatisipai dalam mekanisme pengaturan metabolisme glukosa.
• Insulin dilepaskan oleh sel beta ( sel β ) pada pankreas sebagai respon naiknya kadar glukosa darah, pada saat setelah makan. 
• Insulin memungkinkan sel-sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah untuk digunakan sebagai sumber energi, diubah menjdi molekul lain yang diperlukan, atau untuk disimpan. 
• Insulin juga merupakan sinyal kontrol utama konfersi glukosa menjdi glikogen untuk pennyimpanan internal dihati dan sel otot. 
• Bila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon adanya insulin (tidak sensitif atau resisten insulin), atau bila insulin itu sendiri tidak produksi oleh sel-sel beta akibat risaknya sel-sel beta pada pankreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh atau pun disimpan dalam bentuk cadangan makanan dalam hati maupaun sel otot. 
• Akibat yang terjadi adalah peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan proses-proses metabolisme dalam tubuh.
• Insulin diperlukan bagi penderita diabetes melitus, suatu penyakit ganguan metabolisme kabohidrat, khususnya penderita diabetes millitus tipe 1 yang memerlukan asupan insulin eksogen. 
• Pada mulannya, sumber insulin untuk penggunaan klinis pada manusi diperoleh dari pankreas sapi, kuda, babi, maupun ikan.insulinyang diperoleh dari sumber-sumber tersebut efektif bagi manusi karena identik dengan insulin manusia. 
• Hanya terdapat perbedaan 3 asam amino antara insulin sapi dengan insulin manusia, dan hanya terdapat perbedaan sebesar 1 asam amino antara insulin babi dengan insulin manusia.
• Disebabkan mekanisme reaksi alergi yang timbul akibat mengguanakan insulin dari hewan ( sapi, babi, ikan, maupaun kuda) dalam jangka waktu lama khususnya penderita diabetes mellitus tipe 1, maka insulin dari manusia mulai diproduksi dengan menggunakan tehnik rekayasa genetik.
• Perusahaan farmasi Amerika serikat Eli Lilly, memasarkan produk insulin manusia yang pertama, Humulin pada tahun1982. 
• DNA manusia yang mengkode insulin dipotong dan disisipkan kedalam fektor ( contohnya plasmid ) yang selanjutnya ditransformasi kedalam sel Escherichia coli sebagai inang. 
• Sel inang tumbuh dan bereproduksi secara normal, dan karena terdapat DNA manusia yang disisipkan, maka sel inang tersebut otomatis akan menghasilkan insulinmanusia. 
• Proses yang serupa juga dilakukan pada produksi interferon, hormon pertumbuhan manusia ( tumour necrosis factor, TNF) dan interleukin-2 ( IL-2 ). (Lihat gambar)

• Hormon petumbuhan TNF digunakan untuk mengobati penyakit dwarfisme (cebol) akibat kekurangan hormon ini. IL-2, TNF dan IFN merupakan komponen penting respon imunitas alami manusia, dan produksinya terbukti berguna untuk mengobati berbagai penyakit. 
• Misalnya IFN penting dalam pertahanan terhadap infeksi virus dan pengobatan akibat infeksi virus. 
• TNF adalah substansi alami yang dihasilkan tubuh dalam jumlah kecil oleh sel darah putih tertentu yang disebut makrofag, berfungsi menbunuh beberapa sel kangker dan mikroorganisme infeksius tanpa mempengaruhi sel-sel nomal. 
• Produk rekombiana lainnya adalah aktifator plasminogen jaringa ( alteplase) yang merupakn protein yang tersusun atas 527 asam amino yang digunakan untuk mengobati penderita serangan jantung.

NOTE

BIOREMEDIASI

• Bioremidiasi adalah pemanfaatan organisma untuk membersihkan senyawa pencemar dari lingkungan.  
• Pada proses ini terjadi biotransformasi atau biodetoksifikasi senyawa toksik menjadi senyawa yang kurang toksik atau tidak toksik.
• Proses utama pada bioremidiasi adalah biodegradasi, biotransformasi dan biokatalis. 
• Pada bioremediasi microbial terdapat faktor-faktor utama yang menentukan: yaituPopulasi mikroba, 
• Konsentrasi nutrien, Pasokan oksigen, Suhu dan kelembaban.  
• Bioremidiasi yang melibatkan mikroba terdapat 3 macam yaitu merangsang pertumbuhan mikroba endogenik (biostimulasi), menambahkan mikroba yang sudah beradaptasi pada daerah yang tercemar sehingga meningkatkan kemampuan populasi mikroba endogen (bioaugmentasi) dalam biotransformasi, dan terakhir bioremidiasi tanpa campur tangan manusia (bioremediasi intrinsik).  
• Bioremidiasi berdasarkan lokasi terdapat 2 macam yaitu bioremidiasi in situ ( proses bioremidiasi yang digunakan berada pada tempat lokasi limbah tersebut) dan bioremidiasi ex situ (bioremidiasi yang dilakukan dengan mengambil limbah tersebut lalu ditreatment ditempat lain, setelah itu baru dikembalikan ke tempat asal).  
• Proses bioremadiasi in situ pada lapisan surface juga ditentukan oleh faktor bio-kimiawi dan hidrogeologis

BIODEGRADASI

• Biodegradasi yaitu pemecahan cemaran organik oleh aktivitas mikroba yang melibatkan serangkaian reaksi enzimatik. 
• Umumnya terjadi karena senyawa tersebut dimanfaatan sebagai sumber makanan (substrat). 
• Biodegradasi yang lengkap disebut juga sebagai mineralisasi, dengan produk akhirnya berupa karbondioksida dan air.  
• Proses ini dipakai dalam pengolahan limbah untuk menjadi CO2 dan air.Ko-metabolisma (co-metabolism) yaitu kemampuan mikroba dalam mengoksidasi atau metabolisasi suatu senyawa tetapi energi yang dihasilkan tidak dapat digunakan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan. 
• Terjadi jika mikroba secara kebetulan menghasilkan suatu enzim yang mampu mendegradasi senyawa tertentu, sehingga dikatakan enzim tersebut tidak spesifik.  
• Menurut Maier (1999)  penambahan N dan P pada lingkungan yang tercemar hidrokarbon pada rasio C:N:P = 100:10:1. 
• Bahkan Wang dan Bartha (1990) bahkan dapat diberikan hingga rasio C:N:P = 1000:5:1. 
• Hal ini merupakan nilai N P ratio yang digunakan mikroorganisme untuk melakukan metabolisme.  
• Apabila kandungan N yang ada terdapat pada sumber lain maka ratio N P mungkin saja tidak sama

DAFTAR PUSTAKA

1. T.pratiwi, Sylvia. 2008. Mikrobiologi farmasi. Erlangga : jogya katarta
2. Atlas, R.M., Brown, A.E., Debra, K.W., dan Lionas, M.,1989, Ekperimental Mikrobiology fundamental and Application, MacMillan publishing company, New York.
3. Betina, V., 1983, The chemistry and Biology of Antibiotics, Scientific Publishing Company, New York.
4. Batrowne, L.M., dan Szenthe, N.A., 1989, Labory Manual for Mikrobilogy, Departement of Chemistry, Uiversity of Alberta, Canada.
5. Crueger, W., dan Crueger, A., 1988, Bioteknology: Textbook of industrial Mikcrobiology, Madison Inc., New York
6. Gibbons, S., dan Gray, A.l., 1998, Isolation by planar Chromatography, edited by Channel, R.J.P., Natural Produc isolation, Human press, New Jersey.
7. Griffin, S., dan Gray, D.H., 1981, Fungal Physiology. John Wiley dan Sons Inc., New york.
8. Huga, W.B.,dan Russel, A.D., 2000, Pharmaceutical Microbilogy., Blackwell Scientific Piblication, London

BELAJAR DENGAN MEREM

SOAL LATIHAN UJIAN NASIONAL

1. Keberhasilan rekayasa genetika menghasilkan tumbuhan unggul dan pengembangan hasilnya terus-menerus meningkatkan kekhawatiran banyak kalangan, terutama ahli biologi, karena …
a. menurunkan populasi plasma nutfah
b. memberikan keunggulan sesaat pada manusia
c. sifat unggul tidak dapat dipertahankan
d. sifat unggul memiliki toleransi yang tinggi terhadap lingkungan
e. gen-gen unggul plasma nutfah menjadi inaktif

• Apabila organisme hasil rekayasa genetika yang bersifat unggul dikembangkan secara massal, makan organisme lokal yang tidak memiliki sifat unggul tidak akan dikembangkan lagi. 
• Sehingga akan tersingkir dan mengakibatkan penurunan plasma nutfah. 

Jawab: A

2. Dampak negatif yang mungkin ditimbulkan oleh adanya tanaman transgenik pada manusia adalah …
a. banyak organisme yang mati keracunan
b. timbulnya alergi pada beberapa orang
c. populasi hama meningkat
d. hilangnya plasma nutfah
e. ketergantungan teknologi

• Alergi merupakan respon alamiah yang diberikan oleh sistem imun manusia. 
• Alergi dapat disebabkan tubuh dimasuki oleh gen asing. 
• Tanaman transgenik merupakan tanaman yang disisipkan gen yang memunculkan sifat unggul pada tanaman tersebut, gen tersebut merupakan gen yang berasal dari luar tubuh (gen asing). 

Jawab: B

3. Tanaman transgenik umumnya memiliki sifat - sifat unggul yang diinginkan, tetapi ternyata tanaman tersebut dapat merusak ekosistem, misalnya penanaman tanaman transgenik tahan hama yang menyebabkan …
a. tanaman sekitarnya yang berbeda jenis tumbuh kerdil karena tanaan Transgenik banyak menyerap unsur hara.
b. hewan yang mengonsumsi tanaman transgenik menjadi mandul karena terkontaminasi gen asing.
c. populasi kupu - kupu yang membantu proses penyerbukan musnah dan produksi tanaman menurun
d. tubuh tanaman transgenik tidak dapat diuraikan oleh bakteri sehingga menjadi limbah pertanian.
e. dalam waktu yang lama hama menjadi kebal sehingga perlu menggunakan pestisida dosis tinggi.

• Tanaman transgenik menimbulkan dampak negatif terhadap ekosistem yaitu populasi kupu - kupu yang membantu proses penyerbukan musnah dan produksi tanaman menurun. 
• Hal ini disebabkan oleh gen asing yang disisipkan dalam tanaman transgenik dapat mematikan hama tanaman. 
• Namun demikian, gen tersebut juga bersifat mematikan bagi serangga lain yang juga memakan bagian tanaman transgenik. 

Jawab: C

4. Dampak negatif yang mungkin ditimbulkan oleh adanya pemuuliaan tanaman berbiji dengan cara radiasi induksi adalah …
a. tidak dapat bereproduksi secara vegetatif
b. tidak dapat bereproduksi secara generatif
c. tanaman rentan terkena penyakit
d. pengendalian hama harus lebih terpadu
e. menggunakan medium khusus untuk penanamannya

• Penyinaran dengan sinar gamma dapat menembus biji hingga lapisan DNA, yang dapat merubah sifat pada keturunannya. 
• Keuntungan radiasi induksi adalah ditemukannya varietas baru dengan sifat unggul seperti semangka tanpa biji. 
• Meskipun demikian, jika sinar gamma mengenai sel vegetatif maka akan menimbulkan kanker. Varietas tanaman berbiji tanpa biji akan mengalami kesulitan untuk mendapatkan keturunan. 

Jawab: B

5. Pernyataan - pernyataan berikut mengenai dampak negatif dari penerapan bioteknologi.
1. Melemahnya sistem kekebalan tubuh
2. Berkurangnya keanekaragaman genetik
3. Timbulnya gejala alergi
4. Terganggunya keseimbangan alam 

Dampak negatif bioteknologi dalam bidang lingkungan dan kesehatan secara berturut - turut adalah … 

a. 1 dan 2
b. 2 dan 1
c. 2 dan 3
d. 3 dan 4
e. 4 dan 1

• Bioteknologi dalam kehidupan selain memberi manfaat juga dapat menimbulkan dampak negatif. 
• Dalam bidang lingkungan misalnya, dapat mengakibatkan berkurangnya keanekaragaman hayati. 
• Sementara itu, dalam bidang kesehatan dapat menimbulkan reaksi alergi serta resistan terhadap antibiotik. 

Jawab: C

6. Perthatikan dampak negatif bioteknologi berikut!

1. Terjadinya kesenjangan dan kecemburuan dalam masyarakat karena produk - produk dari petani tradisional mulai tersisih. 
2. Dapat mengakibatkan alergi pada manusia yang mengonsumsi tanaman transgenik. 
3. Dapat menimbulkan ketidakseimbangan ekosistem 
4. Para petani tradisional kehilangan mata pencahariannya 
5. Menimbulkan ketergantungan manusia terhadap bioteknologi 

Setelah ditemukan tanaman transgenik yang bersifat unggul, sebagian besar orang berkeinginan membudidayakan tanaman yang seragam dalam jumlah melimpah. Dampak negatif pada bidang sosial ekonomi yang dapat ditimbulkan bioteknologi tersebut terdapat pada nomor …
a. 1 dan 3
b. 1 dan 4
c. 2 dan 3
d. 3 dan 4
e. 3 dan 5

• Dampak negatif yang ditimbulkan pada bioteknologi tersebut di bidang sosial ekonomi berupa kecemburuan dalam masyarakat, kerna produk - produk dari petani tradisional mulai tersisih sehingga berimbas pada petani tradisional yang kehilangan mata pencahariannya. 

Jawab: B

7. Tanaman transgenik umumnya memiliki sifat - sifat unggul yang diinginkan, tetapi ternyata tanaman tersebut dapat merusak ekosistem. contohnya budi daya transgenik tahan hama dapat menyebabkan …
a. serangga yang mengonsumsi tanaman transgenik menjadi mandul karena terkontaminasi gen asing sehingga semakin lama akan menjadi punah.
b. tanaman di sekitarnya yang berbeda jenis tumbuh kerdil karena tanaman transgenik banyak menyerap unsur hara
c. populasi kupu - kupu yang membantu proses penyerbukan meningkat karena berkurangnya serangga pesaing.
d. tubuh tanaman transgenik tidak dapat diuraikan oleh bakteri sehingga menjadi limbah pertanian.
e. perlu menggunakan pestisida dosis tinggi yang dapat merusak lingkungan

• Tanaman transgenik dapat merusak ekosistem seperti tanaman kapas antiserangga yang dapat menyebabkan serangga yang memakannya menjadi mandul dan semakin lama akan terjadi kepunahan serangga tersebut. 

Jawab: A

8. Penerapan bioteknologi untuk mendapatkan varietas - varietas unggul akan menjurus pada …
a. Meningkatnya jenis hama tanaman
b. Meningkatnya keanekaragaman genetik
c. Meningkatnya keanekaragaman ekologi
d. Menurunkan kualitas produk pertanian
e. Menurunkan kualitas lingkungan

• Penerapan bioteknologi untuk mendapatkan varietas-varietas unggul akan menjurus pada meningkatnya keanekaragaman genetik. 

Jawab: B

9. Bioteknologi banyak memberikan keuntungan bagi manusi
a. Tetapi, perkembangan bioteknologi juga mempunyai dampak negatif. Salah satu dampak negatif bioteknologi di bidang sosial ekonomi masyarakat adalah …
a. Produk bioteknologi dapat menimbulkan resistan hama
b. Tanah petani rusak akibat pencemaran produk bioteknologi.
c. Petani tradisional merugi karena produk hasil pertaniannya tersingkir.
d. produk bioteknologi belum teruji sehingga risiko kerugian ditanggung petani cukup besar.
e. Produk pertanian bioteknologi belum menghasilkan keuntungan jika tidak ditanam pada lahan yang luas.

• Selain dapat meningkatkan produksi pangan, produk bioteknologi ini semakin diminati konsumen. 
• Dengan demikian, hasil panen petani tradisional semakin tersingkirkan. 
• Hal tersebut menimbulkan kesenjangan sosial dan ekonomi antara petani tradisional dengan petani tanaman hasil bioteknologi. 

Jawab: C

10. Keberhasilan rekayasa genetika menghasilkan tumbuhan unggul dan pengembangan hasilnya terus - menerus telah meningkatkan kekuatiran banyak kalangan, terutama ahli biologi karena …
a. berkurangnya keanekaragaman hayati
b. memberikan keunggulan yang sesaat pada manusia
c. sifat unggul tidak dapat dipertahankan
d. sifat unggul memiliki toleransi yang tinggi terhadap lingkungan
e. gen - gen unggul plasma nutfah menjadi inaktif

• Dengan menambah, mengurangi, dan menggabungkan DNA dari sumber DNA yang berbeda, susunan DNA asli semakin lama semakin punah. 
• Hal ini menyebabkan semakin menurunnya populasi plasma nutfah atau dengan kara lain, keanekaragaman hayati berkurang 

Jawab: A

11. Tindakan yang mungkin dilakukan menusia untuk mencegah dampak negatif dari bioteknologi adalah …
a. Menggunakan bibit lokal supaya tanaman lebih adaptif
b. Menggunakan pestisida pekat untuk memberantas hama
c. Untuk menghambat perkembangbiakan hama dilakukan sistem monokultur
d. Meningkatkan produksi dengan melaksanakan pemupukan dengan pupuk buatan
e. Memanfaatkan mikroorganisme transgenik dalam pengelolaan limbah

• Salah satu dampak negatif bioteknologi adalah berkurangnya keanekaragaman hayati. 
• Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan penyeimbangan antara penanaman tanaman transgenik dengan tanaman lokal. 

Jawab: A

12. Berikut ini bahaya dari bioteknologi, kecuali …
a. Digunakan untuk senjata biologis
b. Memunculkan organisme strain jahat
c. Mengganggu keseimbangan lingkungan
d. Menyalahi hukum dan nilai masyarakat
e. Menambah keanekaragam hayati

• Hal hal diatas termasuk bahaya berkembannya bioteknologi, kecuali menambah keanekaragaman hayati 

Jawab: E

13. Dampak negatif yang ditimbulkan oleh kemajuan ilmu dan teknologi terhadap sumber daya manusia adalah …
a. Timbulnya pengangguran tenaga kerja pasar
b. Menurunnya sumber plasma nutfah
c. Produksi yang berlebihan menyebabkan turunnya harga
d. Terjadinya perubahan sikap sosial
e. Lahan pertanian berkurang, produksi kecil

• Kemajuan ilmu dan teknologi disamping memberikan dampak positif terhadap kelestarian sumber daya alam, juga dapat memberikan dampak negative terutama pada sumber daya alam manusia. 
• Dampak negatif yang dapat dirasakan pada sumber daya manusia adalah terjadinya perubahan sikap sosial. 

Jawab: D

14. Bioteknologi dapat dilakukan dengan memanfaatkan organisme, baik pada tingkat seluler atau molekul. Misalnya pada kultur jaringan, transgenik, dan kloning. Salah satu teknik yang banyak dikembangkan adalah dengan kultur jaringan. Jik popuilasi tanaman semusim dikembangkan terus - menerus melalui kultur jaringan secara turun - menurun, dampak yang terjadi adalah…
a. sel - sel selalu mengalami perubahan sampai mengalami fase tidak produktif
b. sel - sel semakin tidak adaptif terhadap lingkungan
c. gen - gen resesif termutasi menjadi gen dominan
d. reproduksi menurun karena gen - gen unggul tergeser
e. gen - gen dominan termutasi menjadi gen resesif

• Jika tanaman transgenik ditanam bersama tanaman sejenis nontransgenik, dikhawatirkan akan terjadi pencemaran gen. 
• Pencemaran ini akan terjadi apabila tanaman transgenik menyerbuki tanaman nontransgenik. 

Jawab: E

15. Bioteknologi selain dapat memberikan keuntungan juga dapat memberikan dampak negatif di berbagai bidang. Misalnya adanya kesenjangan penghasilan antara pemilik hak paten produk bioteknologi dengan konsumen. Hal tersebut merupakan dampak negatif bioteknologi di bidang …
a. industri
b. kesehatan
c. sosial ekonomi
d. etika dan moral
e. lingkungan hidup

• Kesenjangan sosial dan ekonomi pada masyarakat dikarenakan produk - produk alami mulai tersisih oleh adanya produk bioteknologi hasil rekayasa genetika. 
• Untuk itu petani harus mengembangkan bibit hasil teknologi untuk dapat terus bersaing. 

Jawab: C

 

REFRENSI PENTING

NASIB SEL

Sel akan mengalami nasib tiga arah dalam hidupnya

1. Membelah ( Cleavage)

2. Fertilisasi

3. Defrensiasi

Membelah umunya dihadapi oleh sel induk atau sel muda .

Fertilisasi hanya dihadapi oleh sel gamet

Defrensisasi dihadapi oleh sel sel muda yang tumbuh jadi dewasa

Defrensiasi berujung pada proses menua, karena umur sel terbatas , dan akhirnya sel itu akan mati . Sel yang berdefrensiaisi secara normal tidak akan bisa lagi membelah , tetapi dalam keadaan abnormal dan patologis atau dalam proses penyembuhan dapat juga terjadi proses Dedifrensiasi . dalam keadaan demikian sel kembali bersifat muda dan mampu membelah . Sebagai contoh adalah Kanker , yang sel selnya mengalami Dedifrensiasi dan membelah terus menerus tanpa batas (un limited) , Bagan buku atau tunas pada tebu , mata tunas kentang , kambium ternyata dapat Dedifrensiasi menjadi totipotensi lagi .

Tentu kita yang unit kecilnya berupa sel yang merupakan reinkarnasi sifatnya juga demikian berakhir ke mati setelah tumbuh , fertilisasi , mereproduksi klonnya

Bagaimana kita bisakah Dedifrensiasi lagi dengan teknologi stem cell nanti