Prinsip dasar bioteknologi

Bioteknologi

Louis Pasteur adalah orang yang pertama kali menggunakan metode fermentasi sehingga disebut sebagai Bapak Bioteknologi. Istilah bioteknologi baru populer pada abad ke-20. Bioteknologi berasal dari istilah bio (hidup), teknos(teknologi atau penerapan)dan logos (ilmu). Jadi, bioteknologi dapat diartikan sebagai ilmu yang menerapkan prinsip-prinsip biologi. Secara lengkap, bioteknologi adalah pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah (sistem dan proses biologis)atau dengan menggunakan makluk hidup untuk menghasilkn produk dan jasa bagi kepentingan manusia. Perkembangan bioteknologi sangat pesat,hal ini karena disesuaikan dengan peningkatan kebutuhan hidup yang juga makin kompleks. Perkembangan ini terjadi karena banyaknya cabang-cabang ilmu yang mendukungnya .

Jenis-Jenis Bioteknologi

Ada 2 jenis bioteknologi, yakni bioteknologi konvensional (sederhana) dan bioteknologi modern. Bioteknologi konvensional menerapkan biologi, biokimia, atau rekayasa masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh.

Beberapa ciri atau sifat dari bioteknologi konvensional, antara lain: masih menerapkan teknik-teknik biologi, bioteknologi, dan rekayasa genetika yang terbatas, masih menggunakan mikroorganisme seadanya, belum mengembangkan teknik sampai tingkatan molekuler yang terarah, belum sepenuhnya steril (bebas dari mikrobia yang tidak diinginkan), jumlah produknya relatif sedikit, serta kualitasnya belum terjamin.

Fermentasi merupakan salah satu contoh dari penerapan bioteknologi konvensional dan telah digunakan dalam menghasilkan produk, baik dalam skala kecil maupun industri besar (misalnya: tauco, kecap, minuman anggur, dan sake).

Sedangkan Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.

Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan organism transgenik. Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki.  Beberapa prinsip dasar dalam rekayasa genetika, yaitu :

1. DNA Rekombinan

Perubahan susunan DNA diperoleh melalui teknik DNA rekombinan, yang melibatkan bakteri atau virus sebagai vektor (perantara). Proses DNA rekombinan melalui 3 tahapan, yaitu 1) mengisolasi DNA, 2) memotong dan menyambung DNA (transplantasi gen/DNA), dan 3) memasukkan DNA ke dalam sel hidup.

2. Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan yang sama (organisme berbeda) dalam suatu medan listrik. Fusi protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-tahap, 1)  menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih muda karena dinding sel tipis serta protoplasma yang banyak dan utuh, 2) mengisolasi protoplasma sel dengan cara menghilangkan dinding selnya dengan menggunakan enzim kemudian dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali, 3) Protoplasma yang didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya.

3. Kultur Jaringan

Teori yang melandasi teknik kultur jaringan ini adalah teori Totipotensi, yaitu kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. Tahap-tahap kultur jaringan dalam membentuk embrio dari sel somatik serupa pada tahap perkembangan zigot menjadi embrio. Perkembangan tersebut dimulai dari sel → globular → bentuk jantung → bentuk torpedo → bentuk kotiledon → bentuk plantlet (tumbuhan muda).

Berikut ini beberapa cabang pendukung bioteknologi :

1.Mikrobiologi

Mikrobiologi merupakan cabanh biologi yang mempelajari tentang mikroba atau jasad renik.pengetahuan ini dapat membuka kemampuan dalam memahami sifat , struktur, dan peranan beberapa mikroba , seperti virus, bakteri,dan cyanophyta.

2.Biokimia

Biokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajari makluk hidup dari aspek kimianya , artinya, gejala hidup merupakan gejala kimia dan proses hidup diselenggarakan atas dasar reaksi dan peristiwa kimia.dengan demikian,makluk hidup dianggap sebagai bahab kimia yang dapat dipadukan dan direkayasa.


3.Biologi sel

Memahami tentang sifat dan struktur sel sangat mendukung aplikasi bioteknologi.pengetahuan tersebut dapat digunakan dalam perbanyakan makluk hidup yang mendukung proses bioteknologi.


4.Genetika

Genetika merupakan cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat-sifat makluk hidup dari ke generasi ke generasi , pemahaman mengenai bentuk dan karekteristik materi pewarisan sifat,yaitu gen atau DNA akan membantu kemajuan teknologi.

5.Fisika

Pengetahuan tentang benda-benda mati atau alat-alat yang dapat digunakan dalam penerapan bioteknologi juga akan membantu perkembangan bioteknologi.

Bioteknologi bukan merupakan ilmu merni,tetapi sebuah ilmu terapan yang dalam prosesnya terdapat beberapa komponene-komponen yang terlibat, adapun komponen-komponen tersebut ,antara lain:

• Bahan yang di proses sebagai bahan masukan(input)
• Makluk hidup yang menyelenggarakan proses
• Prinsip-prinsip ilmiah yang mendasari semua proses, Hasil yang berupa produk barang dan jasa sebagai keluaran(output)

Contoh Soal

1. Ciri utama era bioteknologi generasi pertama yaitu...

A.rekayasa genetika telah digunakan di bidang kedokteran dan farmasi

B.mikroba sudah dimulai digunakan

C.antibody monoclonal sudah mulai diproduksi

D.maslah-maslah lingkungan banyak ditangani secara biologis dengan penggunaan mikroba

E.mikroba lebih berfokus untuk digunakan dalam pengawetan atau pembuatan makanan dan minuman

2.Bioteknologi kultur jaringan akan berhasil bila memenuhi persyaratan di bawah, kecuali…

A.pemilihan eksplan yang baik

B.penggunaan medium yang cocok

C.dilakukan dalam keadaan aseptic

D.eksplan ditepatkan pada suhu tinggi secara intesif

E.pengaturan suhu lingkunagan yang baik

3.bioteknologi berikut menggunakan jasad renik sebagai bahan daasar, manakah bioteknologi yang menggunakan dasar tersebut..

A.bioteknologi konvensional

B.bioteknologi modern

C.bioteknologi

D.aotoknelogi

E.kultur jaringan

4.Perhatikan komponen-komponen yang digunakan dalm rekayasa genetika dibawah ini:

1.Kromoson

2.Sel tumbuhan

3.enzim

4.virus

5.sel bakteri

Tiga komponen utama yang diperlukan untuk melakukan bioteknologi tanaman transgenic adalah nomor

A.1,4,5

B.1,3,5

C.1,3,4

D.2,3,5

E.2,3,4

5. Antibodi monoklonal dihasilkan oleh sel-sel hibridoma yang dapat membelah diri secara terus-menerus. Kemampuan memblah diri diperoleh dari..

A. sel-sel mieloma yang digabung dengan sel-sel pernghasil antibodi

B.Sel-sel pengahsil andtibodi

C.Pemberian nutrisi pada sel tersebut

D. mitokondira

E. pelakuan secara kimia agar sel-sel dapat membelah

6. Hibridoma sering digunakan untuk memperoleh antibodi. Sel hibridoma merupakan peleburan dari...

A. sel bakteri dengan sel kanker

B. sel bakteri dengan sel limfosit

C. sel kanker dengan sel limfosit

D. sel kanker dengan sel telur

E. sel telur dengan sel tubuh

7.. kloning masih merpukan kontroversi antara bencana dan keberhasilan dalam bidang bioteknologi. Kloning pada domba merupakan rekayasa genetika yang dilakukan pada tingkat...

A. sel

B.jaringan

C.organ

D. sistem organ

E. organisme

8. berikut adalah tahapan dalam bioteknologi plasmid

1.replikasi

2.pembuatan wahan

3. isolasi gen asing

4.produksi

5.ekstrasi cincin plasmid

6. pemasukan plasmid kedalam sel bakteri

urutan yang sesuai adalah

A. 1-2-3-4-5-6

B.2-5-3-6-4-1

C.3-5-4-2-1-6

D.3-5-2-6-1-4

E.4-5-6-1-2-3

9. Rekayasa genetika terhadap hewan bertujuan untuk..

A. mempercepat produktivitas hewan

B.mengurangi keanekaragaman

C. memperbaiki kualitas induk hewan

D. mempercepat pertumbuhan

E. mendapat ternak unggul

10. pemanfaatn sifat totipotensi dalam proses kultur jaringan pada tumbuhan adalah untuk memperoleh..

A. anakan seragam dalam jumlah besar dan cepat

B. anakn yang sifatnya lebih dari induknya

C. bibit unggul

D. bibit unggul yang bergizi

E. anakan yang diperlukan untuk hibridasi

11.salah satu pemanfaatn bioteknologi adalah pembuatan hormon insulin dengan cara..

A. menyisipkan gen bakteri ke dalam DNA pankres manusia

B. menyisipkan gen pankreas manusia ke dalam palsmid bakteri

C. menyambungkan DNA manusia dan DNA bakteri

D. menyambungkan kromosom manusia dengan bakteri

E. transplatasi pankreas

12. Hewan/tumbuhan yang menerima perlakuan rekayasa genetika disebut..

A.transplan

B.eksplan

C.klon

D.transgenik

E.kalus

13. insulin dapat dihasilkan oleh sel bakteri melalui proses bioteknologi rekayasa genetika, yaitu..

A. peleburan into sell pankreas dungeon bakteri

B. pemindahan gen bakteri kedalam sel pankreas

C. penyambungan DNA sel pankreas dengan bakteri

D. peleburan sel pankreas dengan sel bakteri

E.  pemindahan gen pankreas dari sel bakteri

14. Bahan alami yang membantu tubuh untuk memerangi infeksi virus sekarang telah dapat diperbanyak secara bioteknologi. Zat tersebut adalah...

A.insulin

B.antibiotika

C.interferon

D.sefalosporia c

E.riboflavin

15. Contoh dari biotechnology modern adalah

A. rekayasa genetika pada hewan tertentu

B. pembuatan tempe

C.pembuatan keju

D.pembuatan tapai

E. Roti basi

Pembahasan

1.e, bioteknologi generasi pertama dicirikan oleh  teknologi yang relatif sederhana dan relatif mudah

2. d, eksplan tidak harus selalu ditempatkan pada suhu yang tinggi, namu disesuaikan

3.a, santa jelas dikatakan bahwa yang digunakan adalah jasad renik

4.a,tanaman transgenik adalah penyisipan gen kromosom sing pada bakteri yang kemudian bakteri tersebut diinfeksikan pada tumbuhan. virus ridak terloihat dalam bioteknologi tanaman trasgenik

5.a, sel mieloma bersifat dapat membelah diri secara terus menerus

6.c,sel hibridoma terbentuk dari sel limfosit penghasil antibodi dan sel kanker yang aktif membelah

7 a, kloning merupakan proses yang terjadi melalui pengisolasian into sel somatis organisme pada sel telur organisme lainyang dihilangkan inti selnya

8. d, teknologi plasmid didirikan dengan adanya penggabungan gen asing pada plasmid bakteri

9.c,rekayasa genetika adalah teknik rekombinasi DNA untuk mendapatkan bibit unggul

10. a, tujuan sifat totiporensi:

1. anakan yang seragam

2. anakan dalm junmlah besar

3. memperoleh anakan dengan cepat

11.b,teknik ini merupakan teknik plasmid. Proses nya adalah dengan menyisipkan DNA gen penghasil insulin pada pankreas dalam plasmid bakteri

12.b, eksplan adalah bagian tumbuhan/hewan yang akan dikultur

13.a, taknologi plasmid, lihat pembahasan nomor 11

14.c,interfern adalah sejenis protein dihasilkan oleh sel-sel tubuh hewan untuk menghambat pertumbuhan virus

15. a, karena pilihan lainnya menggunak jasad hidup secara utuh.

SUMBER

• http://edu.autada.com/2013/10/prinsip-dasar-bioteknologi.html diakses tanggal 06-05-2015
• Syulasmi,Maniam,Ammi.PERSIAPAN UJIAN NASIONAL BIOLOGI untuk SMA/MA.Bandung; GRAFINDO MEDIA PRATAMA.