ASIMILASI - FOTOSINTESIS -ANABOLISME

• Pada hakekatnya, semua kehidupan di atas bumi ini tergantung langsung dari adanya proses asimilasi CO2 menjadi senyawa kimia organik dengan energi yang didapat dari sinar matahari. 
• Dalam proses ini energi sinar matahari (energi foton) ditangkap dan diubah menjadi energi kimia dengan proses yang disebut fotosintesis. 
• Proses ini berlangsung didalam sel pada tumbuhan tinggi, tumbuhan pakis, lumut, ganggang (ganggang hijau, biru, merah dan coklat) dan berbagai jasad renik (protozoa golongan euglena, bakteri belerang ungu, dan bakteri belerang biru).
• Energi matahari yang ditangkap pada proses fotosintesis merupakan lebih dari 90% sumber energi yang dipakai oleh manusia untuk pemanasan, cahaya dan tenaga. 

Penggunaan energi matahari oleh klorofil tanaman

• Keseluruhan proses fotosintesis yang melibatkan berbagai macam enzim dituliskan dengan persamaan reksi:

• Dalam bakteri berfotosintesis sebagai pengganti H2O dipakai zat pereduksi yang lebih kuat seperti H2, H2S, H2R (R adalh gugus organik ). Persamaan reaksinya adalah :

• Proses fotosintesis pada tumbuhan tinggi dibagi dalam dua tahap. 
• Pada tahap pertama energi matahari ditangkap oleh pigmen penyerap cahaya dan diubah menjadi bentuk energi kimia, ATP dan senyawa reduksi, 
• NADPH. Proses ini disebut reaksi terang. 
• Atom hydrogen dari molekul H2O dipakai untuk mereduksi NADP menjadi NADPH, dan O2 dilepaskan sebagai hasil samping reaksi fotosintesis. 
• Reaksi ini juga dirangkaikan dengan reaksi endergonik pembentukan ATP dari ADP + Pi. 
• Dengan demikian tahap reaksi terang dapat dituliskan dengan persamaan:

• Dalam hal ini pembentukan ATP dari ADP + Pi merupakan suatu mekanisme penyimpanan energi matahari yang diserap kemudian diubah menjadi bentuk energi kimia. 
• Proses ini disebut fotofosforilasi.
• Tahap kedua disebut tahap reaksi gelap. 
• Dalam hal ini senyawa kimia berenergi tinggi NADPH dan ATP yang dihasilkan dalam tahap pertama (reaksi gelap) dipakai untuk proses reaksi reduksi CO2 menjadi glukosa dengan persamaan:

1. Tahap Reaksi Terang Cahaya

• Reaksi terang cahaya dalam proses pebebasan energi matahari oleh klorofil dimana dilepaskan molekul O2, terdiri dari dua bagian. 
• Bagian pertama disebut fotosistem I mempunyai kemampuan penyerapan energi matahari dengan panjang gelombang di sekitar 700nm dan tidak melibatkan proses pelepasan O2
• Bagian kedua yang menyangkut penyerapan energi matahari pada panjang gelombang di sekitar 680 nm, disebut fotosistem II, melibatkan proses pembentukan O2 dan H2O.
• Fotosistem I merupakan suatu partikel yang disusun oleh sekitar 200 molekul klorofil-a, 50 klorofil-b, 50-200 pigmen karotenoid dan satu molekul penerima energi matahari yang disebut protein P700. 
• Energi matahari (foton) yang ditangkap oleh pigmen pelengkap dipindahkan melelui beberapa molekul pigmen, disebut proses perpindahan eksiton, yang akhirnya diterima oleh P700. 
• Akibatnya P700 melepaskan elektron yang berenergi tinggi. 
• Proses penangkapan foton dan perpindahan eksiton di dalam fotosistem ini berlangsung dengan sangat cepat dan di pengaruhi oleh suhu. 
• Dengan mekanisme yang sama, proses penangkapan foton dan pemindahan eksiton terjadi pula pada fotosistem II yaitu pada panjang gelombang 680.
• Partikel fotosistem I dan II terdapat dalam membrane kantong tilakoid secara terpisah.

2. Pengangkutan Elektron dan Fotofosforilasi

• Fotosistem I dan II merupakan komponen penyalur energi dalam rantai pengangkutan elektron fotosintesis secara kontinyu, dari molekul air sebagai donor elektron ke NADP2 sebagai aseptor elektron.

Perbedaan antara pengangkutan elektron dalam fotosintesis dan pengangkutan elektron pernafasan adalah:

1. Pada yang pertama, elektron mengalir dari molekol H2O ke NADPH, sedangkan pada yang kedua arah aliran elektron adalah dari NADPH ke H2O
2. Pada yang pertama terdapat dua system pigmen, fotosistem I dan II yang berperan sebagai pendorong untuk mengalirkan elektron dengan bantuan energi matahari dari H2O ke NADP2
3. Pada yang pertama dihasilkan O2 sedangkan pada yang ke dua memerlukan O2

Persamaannya ialah kedua rantai pengangkutan elektron tersebut menghasilkan energi ATP dan melibatkan sederetan molekul pembawa elektron.

• Pengangkutan elektron dalam fotosintesis terdiri dari tiga bagian yaitu bagian pendek dari H2O ke fotosistem II, bagian dari fotosistem II ke fotosistem I yang dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP + Pi, dan bagian dari fotosistem I ke NADP2 yang menghasilkan NADPH seperti pada gambar . 

Hubungan energi dan pengengkutan elektron dalam fotosintesis Penyerapan foton oleh molekul pigmen fotosintesis I menyebabkan tereksitasinya molekul tersebut, menghasilkan eksiton berenergi tinggi yang kemudian ditangkap oleh molekul P 700.

 Akibatnya P 700 melepaskan elektron dan memindahkannya ke molekul penerima elektron pertama P 430. selanjutnya elektron dialirkan melalui deretan molekul pembawa elektron sampai ke NADP+ menyebabkan tereduksinya NADP+ menjadi NADP+. Dalam proses ini diperlukan dua elektron untuk mereduksi satu molekul NADP+. Lepasnya satu elektron dari P700 mengakibatkan berubahnya molekul ini menjadi bentuk teroksidasinya, P700+ yang kekurangan satu elektron. Dengan kata lain terjadinya satu lubang elektron pada P700. Untuk mengisi lubang ini, satu elektron dialirkan melalui sederetan molekul pembawa elektron, dari molekul P680 dalam fotosistem II. Dalam hal ini pengaliran elektron hanya terjadi setelah terlebih dulu terjadi penyinaran terhadap fotosistem II, yaitu tereksitasinya P680 yang segera melepaskan elektron ke molekul penerima elektron pertamanya, C550. Ini mengakibatkan teroksidasinya bentuk P680+. Kekurangan elektron pada P680+ dipenuhi dari reaksi oksidasi oksidasi molekul H2O menjadi O2. Proses pengangkutan elektron dari H2O ke NADP2 yang didorong oleh energi matahari ini disebut pengangkutan non siklik (tak mendaur dalam elektron fotosintesis). Dalam hal ini satu molekul H2O melepaskan dua elektron yang diperlukan untuk mereduksi satu molekul NADP+ menajdi NADPH, dirangkaikan dengan pembentuka ATP dari ADP + pi, disebut proses fotofosforilasi. 

Persamaan reaksinya adalah

Energi pada proses pengangkutan elektron dalam fotosintesis dari H2O ke NADP+. Elektron yang telah tereksitasi di fotosistem II selanjutnya dialirkan ke fotosistem I melalui molekul penerima elektron; sitokrom 559 (sitokrom b3= cyt. b3), plastoquinon (PQ), sitokrom 553 (sitokrom f = cyt.f), plastosianin(PC) dan molekul P700di fotosistem I. pengankutan elektron dari PQ ke cyt.f dirangkaikan dengan pembentukan ATP dari ADP+Pi. Sementara itu elektron yang telah tereksitasi difotosistem I, dialirkan berturut-turut ke molekul substrat feredoksin, feredoksin, feredoksin reduktase, dan akhirnya ke NADP+ dimana molekul ini tereduksi menjadi NADPH.

Dalam keadaan tertentu, elektron yang tereksitasi di fotosistem I tidak dialirkan ke NADP+, tetapi kembali ke P700 melalui molekul penerima elektron lainnya, sitokrom 564 (cyt.b6) yang selanjutnya melalui cyt. b3 dialirkan ke P700 di fotosistem I. mekanisme pengangkutan elektron ini disebut pengangkutan elektron mendaur dalam fotosintesis, sedangkan pengangkutan elektron dari H2O ke NADP+ melalui fotosistem I dan fotosistem II, disebut pengangkutan elektron tak mendaur dalam fotosintesis.

3. Tahap Reaksi Gelap Cahaya: Daur Calvin

Dalam tahap reaksi gelap cahaya ini, energi yang dihasilkan (NADPH dan ATP) dalam tahap reaksi terang cahaya selanjutnya dipakai dalam reaksi sintesis glukosa dari CO2, untuk kemudian dipakai dalam reaksi pembentukan senyawa pati, selulosa, dan polisakarida lainnya sebagai hasil akhir proses fotosintesis dalam tumbuhan.

Jalur metabolisme reaksi pembentukan glukosa dari CO2 ini merupakan suatu jalur metabolisme mendaur yang pertama kali diusulkan oleh M.Calvin, disebut daur Calvin. Dalam tahap reaksi pertamanya 6 molekul CO2 dari udara bereaksi dengan 6 molekul ribulosa 1,5-difosfat, dikatalis oleh enzim ribulosa difosfat karboksilase, menghasilkan 2 molekul 3-fosfogliserat melalui pembentukan senyawa antara, 2-karboksi 3-ketoribitol 1,5-difosfat.

-->

Pada tahap reaksi kedua, 12 molekul 3-fosfogliserat diubah menjadi 12 molekul gliseral dehida 3-fosfat melalui pembentukan 1,3-difosfogliserat, dikatalis oleh enzim fosfogliserat kinase dan gliseraldehidafosfat dehidrogenase, serta menggunakan 12 ATP dan 12 NADPH.

-->

Tahap reaksi ketiga , 12 gliseraldehida 3-P diubah menjadi 3 molekul fruktosa 6-P dengan melalui pembentukan senyawa dihidroksi aseton fosfat dan fruktosa 1,6 difosfat.

-->

Gambar 4. Daur Calvin: Jalur mendaur metabolisme penambatan CO

Reaksi tahap gelap cahaya pada proses fotosintesis.

Gambar 4. diatas menunjukkan ringkasan keseluruhan jalur metabolisme daur Calvin. Dalam daur ini yang sangat menonjol adalah tahap reaksi penambatan CO2, reaksi yang menggunakan energi NADPH dan ATP dan reaksi yang menghasilkan glukosa sebagai hasil akhir.

Dalam reaksi penambatan CO₂, ternyata dibutuhkan tiga molekul ATP dan dua molekul NADPH untukm mereduksi satu molekul CO2. Energi matahari yang ditangkap oleh foto sistem I dan foto sistem II dalam fase terang cahaya diubah menjadi energi kimia NADPH dan ATP. Kedua macam energi ini kemudian dipakai untuk menjalankan daur Calvin dengan mendorong tahap reaksi pembentukan gliseraldehida 3-fosfat dan ribosa 1,5-difosfat serta pelepasan dlukosa dari daur.

LATIHAN SOAL

-->

1. Organisme autotrof membuat makanannya sendiri memakai energy hasil reaksi kimia dikenal dengan istilah ... .

a. Fotosintesis

b. Kemosintesis

c. Glikolisis

d. Siklus karbon

e. Asimilasi Karbon

2. Zat yang dihasilkan oleh fotosintesis dan dibutuhkan dalam desimilasi ialah .......

a. CO ₂

b. O ₂

c. N ₂

d. H ₂ O

e. NH3

3. Proses fotosintesis pada sel daun terjadi di dalam ... .

1. Kloroplas
2. Vakuola
3. Inti sel
4. Dinding sel
5. mitocondria

4. Senyawa organik yang dihasilkan dari proses fotosintesis adalah ... .

1. Amilum
2. asam amino
3. lemak
4. protein
5. oksigen

5. fotosintesis mengambil bahan secara difusi dari lingkungannya berupa

1. oksigen
2. klorofil
3. karbon dioksida
4. gula
5. air

6. faktor-faktor yang mempengaruhi laju fotosintesis adalah .... .

1. karbondioksida
2. oksigen
3. suhu
4. cahaya
5. kelembaban

7. Tanah pertanian yang baik selalu digemburkan agar .......

A . tersedia oksigen untuk pernafasan akar

B . tumbuhan cepat menjadi besar

C . tersedia karbondioksida untuk fotosintesis

D . tumbuhan akan cepat berbuah

E . tersedia air untuk fotosintesis

8. Memasukkan daun hasil percobaan ke dalam alkohol panas dimaksudkan agar .......

A . sel-sel daun mati

B . klorofil daun larut

C . daun menjadi pucat

D . daun berubah menjadi biru

E . melarutkan amilum

9. Batang tanaman kita sayat kulitnya melingkar selebar 10 cm, kemudian bagian kulitnya dikupas.

Beberapa hari kemudian ternyata pada sayatan bagian atas terjadi pembengkakan,

tumbuh bentukan yang tidak beraturan, dan tanaman itu tetap segar.

Terjadinya pembengkakan pada bagian atas sayatan tersebut menunjukkan adanya .... .

a. penimbunan air dan garam-garam mineral yang diangkut xylem dari dalam tanah ke atas

b. penimbunan hasil fotosintesis dari daun yang terputus jalannya karena floem dihilangkan

c. pada bagian yang disayat terjadi pembengkakan karena infeksi.

d. pembengkakan terjadi karena pengaruh regerasi sel.

e. Hambatan air yang menyebabkan tekanan turgor naik

10. Dua kecambah dari jenis yang sama diletakkan ditempat yang satu terkena cahaya,

dan yang lain tidak dalam keadaan gelap. Dalam beberapa hari kecambah ditempat yang gelap tumbuh lebih panjang daripada kecambah ditempat yang terang. Hal ini menunjukkan bahwa ... .

1. cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan kecambah
2. tunas kecambah tumbuh mencari cahaya
3. cahaya dapat menghambat pertumbuhan kecambah
4. pertumbuhan kecambah mengikuti fototaksis
5. adanya gerak fototropi

11. Percobaan terhadap hasil fotosintesis menunjukkan bahwa daun hijau yang ditetesi

lugol/iodium berubah warna menjadi biru. Hal ini membuktikan bahwa fotosintesis menghasilkan .. .

a. lemak

b. protein

c. vitamin

d. zat tepung

e. gula

12. yang tidak berperan dalam fotosintesis adalah ... .

1. CO₂
2. Klorofil
3. O₂
4. Cahaya matahari
5. Air

13. Manakah yang merupakan awal dari proses fotosintesis

1. terurainya CO2
2. Terurainya air
3. Terurainya klorofil

d. Terurainya O2

e. Fiksasi CO2

14. Masuknya gas CO2 ke dalam daun melalui ... .

1. Lenti sel
2. Stomata
3. Celah daun
4. Epidermis
5. Xylem

15. Oksigen yang dihasilkan dari peristiwa fotosintesis berasal dari ... .

1. CO2
2. H2O
3. Udara
4. klorofil
5. hasil oksidasi

16. Pada reaksi gelap terjadi ... .

a. fotolisis air

2. pembentukan NADPH
3. fiksasi CO2

d. fiksasi O2

e. pembentukan ATP

17. klorofil paling banyak terdapat pada ... .

a. jaringan floem

b. jaringan xilem

c. jaringan sponsa

d. jaringan palisade

e. jaringan epidermis

18. pernyataan di bawah ini tidak berhubungan dengan reaksi gelap ...

a. reaksi fotosintesis yang tidak memerlukan cahaya

b. reaksi yang disebut juga siklus calvin

c. reaksi fotosintesis yang memerlukan cahaya

d. terjadi proses fiksasi CO2 dengan bantuan enzim

e. menggunakan enzim Rubisco

19. Perhatikan Gambar!

• Setelah dibiarkan terkena sinar matahari selama 30 menit kantung plasitk yang paling banyak mengandung uap air adalah ... . a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e 1 dan 2

20. Perhatikan pernyataan ini

1. sebagai salah satu faktor berlangsungnya fotosintesis
2. menguraikan karbohidrat menjadi glukosa dan air.
3. merefleksikan warna hijau
4. menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi fungsi klorofil dalam fotosintesis adalah ... .

a. 1, 2, dan 3

b. 1, 2, 3, dan 4

c. 1, 2, dan 4

d. 1, 3, dan 3

e. 3 dan 4

9 TEKNOLOGI DASAR BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah pilihan kedepan Science yang menjadi harapan kemajuan menuju kehidupan yang kebih baik , pilihan yang terlihat sekarang ini secara trend, terus dikembangngkan adalah Informasi Teknologi (IT) Nano Teknologi dan yang semakin gencar adalah Bio Teknologi .

Dua Tekno;ogi jelas bukan wewenang saya untuk menyinggungnya , tetapi jika itu berkembang tentu saya akan mengikutinya meskipun hanya sebagai User ( maklum udah tua haha) Untuk Bioteknologi tentu akan saya membantu membeikan informasinya sehingga setidaknya anda semua mengetahuinya dan bisa sebagai pelaku utama dalam pengembangannya .

Ada 9 source teknologi yang memberikan kontribusi keilmuan Bioteknologi ini yang diharapkan tentu teknologi ini terus akan muncul dan berkembang sesuai tuntutan zaman

Dari 9 teknologi yang mendasari Bioteknologi itu adalah

1. Teknologi Antibodi Monoklonal (TAM)
2. Teknologi Bioproses
3. Teknologi Sel dan Kultur Jaringan
4. Kultur sel tanaman
5. Kultur sel hewan.
6. Teknologi Biosensor
7. Rekayasa Genetika
   
8. Penggunaan variasi genetik dalam pemuliaan
9. Teknologi Rekayasa Protein

keseluruhan deskkripsi penjelasannya akan dibahas sbb

1. Teknologi Antibodi Monoklonal (TAM)

Teknologi antibodi monoklonal menggunakan sel-sel sistem imunitas yang membuat protein yang disebut antibodi. Sistem kekebalan kita tersusun dari sejumlah tipe sel yang bekerja sama untuk melokalisir dan menghancurkan substansi yang dapat memasuki tubuh kita. Tipa tipe sel mempunyai tugas khusus. Beberapa dari sel tersebut dapat membedakan dari sel tubuh sendiri (self) dan sel-sel asing (non self). Salah satu dari sel tersebut adalah sel limfosit B yang mampu menanggapi masuknya substansi asing denngan spesivitas yang luar biasa.

Dengan mengetahui cara kerja anti bodi, kita dapat memanfaatkannya untuk keperluan deteksi, kuantitasi dan lokalisasi. Pengukuran dengan pendeteksian dengan menggunakan TAM relatif cepat, lebih akurat, dan lebih peka karena spesifitasnya tinggi.

TAM saat ini digunakan untuk deteksi kehamilan, alat diagnosis berbgai penyakit infeksi dan deteksi sel-sel kanker. Karena spesifitasnya yang tinggi maka TAM dapat digunakan untuk membunuh sel kanker tanpa mempengaruhi sel-sel yang sehat. Selain kegunaannya untuk mendiagnosis penyakit pada manusia, TAM juga banyak dipakai untuk mendeteksi penyakit-penyakit pada tanaman dan hewan, kontaminasi pangan dan polutan lingkungan.

2. Teknologi Bioproses

Teknologi bioproses menggunakan sel-sel hidup atau komponen mekanisme biokimia untuk mensintesis, menguraikan atau membebaskan energi. Kebanyakan yang dipakai adalah sel organisme bersel tunggal seperti bakteri, archae bakteri dan khamir. Sedangkan komponen seluler yang sering dipakai adalah sekelompokmprotein yang disebut enzim.

a). Fermentasi. Teknologi bioproses yang paling kuno dan paling dikenal adalah fermentasi melalui mikroba. Pada mulanya produk fermentasi asal mikroba diperoleh dari serangkaian reaksi yang dikatalis enzim untuk menguraikan glikosa. Dalam proses penguraian glukosa untuk mendapatkan energi, mikroba melakukan reaksi sintesis senyawa sampingan yang dapat digunakan untuk keperluan manusia, seperti: karbondioksida untuk mengembangkan roti, etenol untuk produksi anggur dan bir, asam laktat untuk produksi yoghurt dan susu fermentasi lainnya, serta asam asetat untuk berbagai jenis cuka dan acar. Sekarang kita telah mengembangkan pemakaian mesin biokimia ini sampi diluar lintasan metabolisme penguraian glukosa. Kita telah memanfaatkan fermentasi asal mikroba untuk mensintesis berbagai macam produk lain termasuk anti biotik, asam amino, hormon, vitamin, pelarut-pelarut organik, pestisida, bahan-bahan pembantu proses pengolahan pangan, pigmen, enzim, inhibitor enzim dan berbagai bahan biofarmasi.

b). Biodegradasi. Mikroba dan enzim yang digunakan untuk menguraikan molekul-molekul organik dapat membantu kita untuk membersihkan atau memecahkan sejumlah masalah lingkungan tertentu seperti: tumpahan minyak, tempat-tempat pembuangan bahan toksik, dan residu pestisida. Pemanfaatan populasi mikroba untuk membersihkan polusi lingkungan disebut bioremediasi. Salah satu contoh adalah bioremediasi dalam pemakaian bakteri pemakan minyak untuk membersihkan tumpahan minyak Exxon Valdez di Prince William Sound, Alaska pada tahun 1989 dan tumpahan minyak di Irak setelah perang teluk 1991. Di masa mendatang kita dapat menggunakan limbah rumah tangga dan pertanian untuk memproduksi energi melalui bantuan mikroba. Berbagain jenis mikroba juga berperan untuk mencegah terjadinya ledakan penyakit, baik dalam bidang pertanian, perikanan, maupun peternakan. Pemakaian bakteri tertentu untuk biokondisioner sudah sangat dikenal di sektor pertambakan udang dan pertanian tanaman tertentu.

3. Teknologi Sel dan Kultur Jaringan

Teknologi sel dan kultur jaringan adalah teknologi yang memungkinkan kita menumbuhkan sel jaringan dalam nutrien sesuai di laboratorium dengan prinsip Totipotensi yang di Blog ini akan dibahas tersendiri .

4. Kultur sel tanaman.

Kulturr sel dan jaringan tanaman merupakan aspek yang sangat penting dalam bioteknologi tanaman. Teknologi ini berlandaskan pada kemampuan unik sel-sel atau jaringan tanam untuk menghasilkan tanaman multiseluler dari satu sel tunggal yang dapat berdiferensiasi (totipotensi). Rekayasa genetika tanaman biasanya dilakukan pada taraf satu sel tunggal. Jika satu sel daun direkayasa agar membawa sifat yang menguntungkan misalnya membawa sifat yang resisten terhadap serangga, maka sel tersebut harus dapat berkembang menjadi tanaman utuh sehingga dapat bermanfaat bagi petani.

5. Kultur sel hewan. Sel dan jaringan tumbuahn bukan satu-satunya yang dipakai dalam bidang pertanian. Dengan menggunakan kultur sel insekta (serangga) untuk menumbuhkan virus-virus yang dapat menginfeksi serangga memungkinkan kita untuk memperluas pemakaian virus dan baculovirus sebagai agen biokontrol. Masyarakat medis menggunakan kultur sel untuk mempelajari aspek keamanan da efektivitas senyawa biofarmasi, mekanisme molekuler infeksi virus dan replikasinya, sifat toksisitas suatu senyawa serat dasar-dasar biokimia sel. Kombinasi antara kultur sel mamalia dan teknologi bioproses akan memberikan harapan untuk memproduksi senyawa seluler tertentu dalam jumlah besar. Studi lanjut dalam kultur sel mamalia saat ini memungkinkan para pakar untuk menumbuhkan berbagai jenis sel manusia yang pada akhirnya dapat digunakan untuk memproduksi suatu jaringan tertentu untuk mengganti suatu jaringan yang rusak atau hilang, misalnya karena penyakit atau kecelakaan.

6. Teknologi Biosensor

Teknologi biosensor merupaka gabungan antara biologi molekuler dan mikroelektronika. Suatu biosensor adalah suatu alat pendeteksi yang terdiri dari suatu substansi biologi ayng digandengkan dengan suatu transduser elektronika. Substansi bioogis dapat berupa mikroba, sel tunggal dari hewan multi seluler atau komponen seluler seperti enzim atau anti bodi. Biosensor memungkinkan kita untuk mengukur konsentrasi suatu senyawa yang hanya terdapat dalam konsentrasi yang sangat rendah.

Biosensor bekerja apabila senyawa kimia yang diukur konsentrasinya bertumbukan dengan detektor biologis, sehingga trasduser akan menghasilkan suatu arus listrik kecil. Besar kecilnya sinyal listrik ini sebanding dengan konsentrasi senyawa kimia yang terdapat di lingkungan tersebut.

Teknologi biosensor dapat digunakan dalam berbagai bidang, seperti pengukuran derajad kesegaran suatu bahan pangan, memonitor suatu proses industri, atau mendeteksi suatu senyawa yang terdapat dalam jumlah kecil di dalam darah.

7. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika yang seringkali sinonim dengan teknologi DNA rekombinan merupakan tulang punggung dan pemicu lahirnya bioteknologi molekuler. DNA rekombinan dikonstruksi dengan manggabungkan materi genetik dari dua atu lebih sumber yang berbeda atau melakukan perubahan secara terarah pada suatu materi genetik tertentu. Di alam, materi genetik melakukan rekombinasi secara konstan. Berikut ini merupakan beberapa contoh rekombinasi dari dua sumber atau lebih:

v Rekombinasi saat pendah silang dalam pembentukan gamet pada proses meiosis

v Saat sperma dan ovum melebur pada proses fertilisasi

v Saat bakteri melakukan transaksi bahan genetik melalui konjugasi transformasi atau trasduksi.

Gambar Teknologi DNA Rekombinan pertama kali oleh Stanley Cohen dan Herbert Boyer. (1973)

Stanley Cohen (Stanford) Herbert Boyer (UCSF)

Dalam tiap contoh rekombinasi tersebut dapat dimengerti bahwa rekombinasi merupakan salah satu cara untuk menungkatkan terjadinya keragaman hayati di alam. Materi genetik yang ada di alam menyajikan suatu bahan mentah evolusi yang dilakukan oleh seleksi alam atau seleksi buatan yang dilakukan oleh manusia.

8. Penggunaan variasi genetik dalam pemuliaan. Setelah manusia mampu melakukan domestikasi, maka mulailah terjadi pemuliaan secara selektif untuk mengubah bahan genetiknya sesuai dengan keinginan. Suatu individu tertentu dalam populasi, yang berarti suatu materi genetik tertentu, disukai oleh manusia dan dipakai sebagai induk untuk generasi-generasi berikutnya. Dengan menyeleksi sutu variasi genetik tertentu dari suatu populasi dan menyingkirkan variasi genetik lainnya, berarti kita sudah melakukan rekombinasi bahan genetik dengan terarah dan dengan tujuan khusus. Akibatnya, secara rfadikal kita telah mengubah bahan genetik organisme yang telah kita domestikasikan.

a). Variasi genetik melalui rekayasa genetika. Rekayasa genetika atau teknologi DNA dapat diartikan sebagi teknik molekuler yang tepat dan mampu menggabungkan molekul DNA tertentu dari sumber-sumber berbeda. Rekombinasi DNA dilakukan dengan menggunakan enzim (enzim retriksi dan enzim ligase) yang dapat melakukan pemotongan dan penyambungan DNA dengan tepat dan dapat diperkirakan. DNA rekombinan selanjutnya dimasukkan kedalam organisme sasaran melalui introduksi langsung (transformasi) melalui virus atau bakteri.

b). Pemuliaan selektif vs rekayasa genatika. Pada dasarnya, rekayasa genetika dan pemuliaan selektif memiliki kesamaan, namun kedua teknik ini juga memiliki perbedaan penting.

Tabel 2. Perbedaan Antara Pemuliaan Selektif dan Rekayasa Genetika

Parameter	Pemuliaan Selektif	Rekayasa Genetika
Tingkat Ketepatan Kepastian Batasan taksonomi	Organisme utuh Sekumpulan gen Perubahan genetik sulit atau tidak mungkin dikarakterisasi Hanya dapat dipakai dalam satu spesies atau satu genus	Sel atau molekul Satu gen tunggal Perubahan bahan genetik dikarakterisasi dengan baik Tidak ada batasan taksonomi

Dalam rekayasa genetika, kita memindahkan satu gen tunggal yang fungsinya sudah diketahui dengan jelas, sedangkan dengan pemuliaan selektif yang ditransfer adalah sekumpulan gen yang fungsinya tidak diketahui. Dengan meningkatkan ketepatan dan kepastian dalam manipulasi gen, maka risiko untuk menghasilkan organisme dengan sifat-sifat yang tidak diharapkan dapat diminimumkan.

Dalam pemuliaan selektif, kita mengawinkan organisme dari satu spesies, dari spesies yang berbeda, dan kadang-kadang dari genus yang berbeda. Dalam rekayasa genetika sudah tidak ada lagi hambatan taksonomi.

9. Teknologi Rekayasa Protein

Teknologi rekayasa protein sering digunakan bersamaan dengan rekayasa genetiak untuk menungkatkan profil atau kinerja suatu protein, dan untuk mengkonstruksi protein baru yang secara alami tidak ada. Dengan teknologi rekayasa protein, kita dapat meningkatkan daya katalis suatu enzim sehingga dapat lebih produktif pada kondisi proses-proses inustri. Selain itu, kemajuan dalam rekayasa protein juga memungkinkan kita membuat enzim baru dengan dasar antibodi, yang disebut abzyme.

DAFTAR PUSTAKA

Antonius Suwanto, 2002, Bioteknologi, Pusat Penerbit Univ. Terbuka Jakarta.

Conn, E.E. 1987. Outlines of Biochemistry. New York USA: John Wiley & Sons.

Girindra, A. 1986. Biokimia. Jakarta : Gramedia

Lehninger, A.L. 1982. Biochemistry. New york : Worth Publisher Inc.

Trehan, K. 1980. Biochemistry. New delhi: Wiley Eastern Limited.

Wirahadikusumah, M. 1983. Biokimia Protein Enzim dan Asam Nukleat. Bandung : Penerbit ITB.

Wirahadikusumah, M. 1983. Biokimia. Bandung : Penerbit ITB