Bioteknologi Pertanian Peternakan Kesehatan Lingkungan Forensik dan Pertambangan

Bioteknologi Pertanian Peternakan Kesehatan Lingkungan Forensik dan Pertambangan

1. Bioteknologi Pertanian

Peningkatan jumlah penduduk berpengaruh terhadap peningkatan kebutuhan pangan. Saat ini, produksi pangan dengan cara tradisional tidak lagi memadai untuk memenuhi kebutuhan pangan yang terus meningkat. Keterbatasan ini menuntut para ilmuwan untuk mencari solusi dalam memproduksi bahan pangan dengan cara yang lebih baik.

Penerapan bioteknologi modern dalam pertanian menjadi solusi terbaik saat ini untuk mengatasi masalah tersebut. Penerapan bioteknologi modern dalam pertanian berpotensi meningkatkan produksi tanaman budi daya dan mengurangi pemakaian bahan kimia berbahaya seperti pestisida.

Bioteknologi modern dalam pertanian dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetika, yaitu  dengan melakukan manipulasi susunan gen suatu organisme sehingga dapat dihasilkan organisme yang memiliki sifat baru. Manipulasi susunan gen dapat dilakukan dengan cara menambah gen suatu organisme yang diambil dari organisme lain atau dengan menghilangkan gen tertentu dalam organisme tersebut. Tanaman yang susunan gennya telah dimanipulasi disebut dengan tanaman transgenik. Saat ini, telah banyak tanaman transgenik yang sudah dikembangkan, misalnya jagung, padi, kedelai, tomat, dan pepaya.

Melalui rekayasa genetika, suatu tanaman dapat direkayasa agar dapat tahan terhadap serangan hama atau bahkan membunuh hama yang menyerang tanaman tersebut, sehingga dapat meningkatkan hasil produksi. Tanaman juga dapat dirancang untuk tahan terhadap herbisida dan insektisida melalui rekayasa genetika. Cara membuat tanaman transgenik dapat dilihat pada Gambar 7.13!

 

Teknik rekayasa genetika dilakukan melalui beberapa tahapan berikut.

1. Menyiapkan potongan DNA yang mengandung gen tertentu, misalnya gen “tahan serangan hama” dari makhluk hidup lain. Pemotongan DNA dibantu oleh enzim restriksi (enzim pemotong).

2. Menyiapkan vektor (perantara) misalnya menggunakan plasmid Ti yang diambil dari bakteri Agrobacterium tumefaciens atau menggunakan virus tertentu. Plasmid adalah suatu DNA dalam bakteri yang berbentuk sirkuler dan mampu melakukan duplikasi secara mandiri.  Secara alami plasmid dapat ditransfer ke dalam sel lain dengan membawa gen tertentu.

3. Menggabung (merekombinasi) potongan DNA yang mengandung gen tertentu dengan plasmid Ti menggunakan enzim ligase, sehingga dihasilkan plasmid Ti yang telah mengandung gen “tahan serangan hama”.

4. Memasukkan plasmid Ti yang telah mengandung gen “tahan  serangan hama” pada sel-sel tanaman.

5. Tanaman akan  mendapatkan DNA yang mengandung gen “tahan serangan hama” dan tumbuh menjadi tanaman yang memiliki sifat tahan terhadap serangan hama. Melalui rekayasa genetika, dapat dikembangkan pula kacang tanah dan kacang kedelai yang tidak menimbulkan reaksi alergi bagi yang mengonsumsi. Tanaman transgenik lain yang telah dikembangkan adalah beras yang mengandung zat besi dan vitamin A. Beras yang mengandung vitamin A dikenal dengan nama Golden rice. Perhatikan Gambar 7.14b!

 

Golden rice dikembangkan dengan cara  mengambil gen pengode pembentukan provitamin A atau beta karoten pada tanaman wortel atau pada tanaman lain, kemudian menyisipkannya  ke dalam gen tanaman padi. Ketika kita mengonsumsi golden rice, provitamin A yang terkandung dalam beras tersebut akan diubah oleh tubuh menjadi vitamin A. Golden rice memiliki potensi yang sangat besar untuk mengatasi masalah kekurangan konsumsi vitamin A.

Ketika sebuah tanaman terluka, suatu kumpulan sel yang disebut kalus tumbuh lebih cepat pada tempat yang terluka. Sel kalus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi batang, tunas, akar, dan keseluruhan organ tanaman. Kemampuan itu membuat sel tersebut menjadi objek yang ideal dalam rekayasa genetika. Perhatikan Gambar 7.15!

Sel kalus diselimuti oleh selulosa yang tebal pada dinding selnya, sehingga dapat menjadi pembatas atau penghambat DNA baru yang akan masuk ke dalamnya. Dinding sel tersebut dapat dihancurkan dengan bantuan enzim selulase, sehingga dihasilkan satu sel tanpa dinding yang disebut protoplas. Protoplas dapat digabungkan dengan protoplas dari tanaman lain, sehingga dihasilkan suatu sel yang memiliki sifat gabungan kedua jenis tanaman. Metode ini, disebut dengan fusi protoplas. Metode ini telah digunakan pada broccoflower, yang merupakan suatu tanaman hasil fusi brokoli (broccoli)  dengan bunga kol (cauliflower). Perhatikan Gambar 7.16!

 

 2. Bioteknologi Peternakan

Selain di bidang pertanian, bioteknologi juga banyak diterapkan dalam bidang peternakan, yaitu dengan dikembangkannya hewan transgenik melalui teknik rekayasa genetika. Pada awalnya, hewan transgenik merupakan bahan penelitian para ilmuwan untuk menemukan jenis penyakit yang menyerang hewan tertentu dan cara penanggulangannya. Namun, saat ini ilmuwan telah menggunakan teknik rekayasa genetika untuk berbagai keperluan dalam bidang peternakan, misalnya meningkatkan produksi susu. 

Peningkatan produksi susu dilakukan dengan cara memproduksi hormon bovine somatotropin (bST) yang kemudian disuntikkan pada sapi perah atau dengan cara membuat sapi perah transgenik yang mampu memproduksi hormon bST lebih banyak. Dengan cara seperti ini, produksi susu dapat meningkat sekitar 8.3–21.8%. Selain meningkatkan produksi, susu yang dihasilkan juga dapat direkayasa, sehingga lebih kaya protein, dan rendah lemak.

Selain untuk meningkatkan produksi susu, rekayasa genetika juga dapat dilakukan  pada hewan ternak agar tahan terhadap penyakit. Misalnya pengembangan sapi transgenik yang tahan terhadap penyakit mastitis, yaitu penyakit pembengkakan pada kelenjar susu yang disebabkan oleh infeksi bakteri Staphylococcus aureus. Pengembangan sapi transgenik dilakukan dengan cara memasukkan gen pengode enzim lysostaphin yang diambil dari bakteri Staphylococcus simulans. Melalui rekayasa genetika dapat dikembangkan pula sapi yang mampu menghasilkan daging yang berkualitas dan mampu tumbuh dengan cepat. Perhatikan Gambar 7.17! 

Salah satu teknik yang banyak digunakan pada bioteknologi dalam bidang peternakan yaitu teknik kloning. Kloning merupakan proses pembentukan suatu individu yang identik secara genetik, melalui proses pemisahan embrio atau penggantian inti sel. Kloning bertujuan untuk menghasilkan individu baru yang seragam. Kloning juga dimanfaatkan manusia untuk memperoleh jenis-jenis hewan unggul.

Tahapan kloning domba adalah sebagai berikut: Pada tahap pertama diambil beberapa sel tubuh dari domba A. Kemudian diambil sel telur dari domba B. Sel tubuh domba A diambil inti selnya saja dan sel telur domba B dikeluarkan inti selnya sehingga tersisa badan sel telurnya. Inti sel domba A disuntikkan ke dalam sel telur domba B. Selanjutnya, sel tersebut akan berkembang menjadi embrio dan diimplantasikan atau ditanam di rahim domba lain (domba C). Pada akhirnya, akan lahir domba yang mirip dan identik dengan domba A, karena domba A sebagai pendonor inti sel. Perhatikan Gambar 7.18!

3. Bioteknologi Kesehatan

Bioteknologi banyak diaplikasikan dalam bidang kesehatan atau bidang medis, misalnya pembuatan antibiotik, insulin sintetis, dan  vaksin.

a. Antibiotik

Perkembangan bioteknologi dalam bidang kesehatan dimulai dengan penemuan  antibiotik penisilin oleh Alexander Fleming tahun 1928.  Antibiotik merupakan senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain, khususnya bakteri. Antibiotik penisilin dihasilkan oleh jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum (Gambar 7.19).

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, saat ini ilmuwan telah berhasil menemukan berbagai jenis antibiotik yang diperoleh dari berbagai jenis mikroorganisme. Perhatikan Tabel 7.4!

b. Insulin Sintetis (Humulin)

Pernahkah kamu mendengar penyakit kencing manis atau diabetes melitus? Ada dua tipe penyakit diabetes melitus, tipe I dan tipe II. Penyakit diabetes melitus tipe II disebabkan kerusakan reseptor hormon insulin dalam hati, sedangkan penyakit diabetes melitus tipe I disebabkan seseorang tidak dapat menghasilkan hormon insulin, yang disebabkan rusaknya sel-sel pankreas. Orang yang menderita penyakit diabetes melitus memiliki kadar gula dalam darah yang tinggi.

Gejala awal penderita diabetes melitus, yaitu sering buang airkecil, mudah haus, dan mudah lapar. Jika tidak segera ditangani, akan mengakibatkan komplikasi, seperti penyakit jantung, stroke, gagal ginjal, dan kerusakan pada mata. Untuk mengatasi penyakit diabetes melitus tipe I, penderita perlu mendapatkan tambahan hormon insulin sintetis. Melalui bioteknologi, ilmuwan telah dapat memproduksi hormon insulin sintetis seperti hormon insulin yang dihasilkan oleh pankreas manusia. Tahukah kamu bagaimana hormon insulin sintetis dihasilkan? Perhatikan Gambar 7.20!

Untuk menghasilkan hormon insulin, DNA yang mengode hormon insulin dalam sel pankreas diambil. Selanjutnya DNA tersebut direkombinasikan ke dalam vektor (perantara), misalnya plasmid.

Menggabung (merekombinasi) potongan DNA yang mengode gen tertentu dengan vektor. Plasmid yang telah mengandung DNA pengode hormon insulin dimasukkan ke dalam sel bakteri  E. coli, sehingga bakteri E. coli mengandung DNA pengode hormon insulin. Dengan memiliki DNA tersebut, bakteri mampu menghasilkan hormon insulin. Selanjutnya, hormon insulin yang dihasilkan  dimurnikan dan  dikemas untuk diberikan pada pasien.

c. Vaksin

Pernahkah kamu mendapatkan imunisasi? Imunisasi atau disebut juga vaksinasi (Gambar 7.21) merupakan langkah yang sangat efektif untuk melindungi tubuh kita dari patogen .

Yang menyebabkanpenyakit, misalnya hepatitis, polio, tetanus, campak, dan lain sebagainya. Vaksinasi adalah suatu proses peningkatan sistem kekebalan tubuh dengan cara memasukkan vaksin ke dalam tubuh seseorang, sehingga memiliki kekebalan terhadap penyakit tertentu yang disebabkan oleh virus atau bakteri. 

Vaksin dapat berupa bakteri dan virus yang telah dilemahkan atau merupakan bagian kecil dari tubuh bakteri atau virus. Bakteri dan virus memiliki protein khusus pada permukaan tubuh luarnya. Jika protein ini dimasukkan ke dalam tubuh manusia, maka sel darah putih (limfosit B) akan mengenali protein tersebut dan membelah menjadi sel plasma dan sel memori. Sel plasma akan menghasilkan antibodi dan melepaskannya ke dalam cairan tubuh. Sel memori akan tetap mengikat antibodi untuk digunakan ketika ada bakteri atau virus yang sebenarnya masuk ke dalam tubuh, sehingga tubuh dapat dengan segera menangkal bakteri atau virus  tersebut. Perhatikan Gambar 7.22!

Saat ini ilmuwan telah menghasilkan vaksin yang lebih aman menggunakan teknik-teknik dalam bioteknologi. Ilmuwan telah berhasil mengisolasi gen yang mengode protein yang terdapat dalam permukaan bakteri dan virus tertentu. Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam sel Saccharomyces. Sel Saccharomyces yang  berkembang biak akan menghasilkan protein yang sama dengan protein yang terdapat pada permukaan luar bakteri atau virus, namun tidak berbahaya bagi tubuh. Jika protein tersebut disuntikkan ke dalam tubuh, maka tubuh akan memproduksi antibodi yang akan menangkal serangan bakteri atau virus yang sesungguhnya.

d. Antibodi Monoklonal

Pernahkah kamu mendengar antibodi monoklonal? Pada bagian sebelumnya kamu telah mempelajari tentang vaksin bukan? Vaksin merupakan suatu antigen (benda asing). Ketika vaksin masuk dalam tubuh, akan memicu sel limfosit B untuk menghasilkan antibodi tertentu untuk menghancurkan antigen. Antibodi monoklonal adalah antibodi yang spesifik untuk satu jenis antigen, yang dihasilkan dari satu jenis sel limfosit B yang merupakan hasil kloning dari sel induk. Antibodimonoklonal umumnya dihasilkan dari kultur sel yang melibatkan penggabungan (fusi) sel myeloma (sel tumor) dan sel limfosit B dari tikus atau dari kelinci. Perhatikan Gambar 7.23!

 

 

Untuk menghasilkan antibodi monoklonal, tikus atau kelinci diimunisasi terlebih dahulu dengan antigen tertentu. Akibatnya, sel limfosit B kelinci akan mengenali antigen tersebut dan akan membentuk antibodi. Sel limfosit selanjutnya difusikan dengan sel tumor membentuk sel hibridoma. Penggabungan sel tumor ini dimaksudkan agar sel limfosit dapat terus membelah menghasilkan ntibodi. Sel hibridoma kemudian diseleksi untuk selanjutnya dikultur sehingga dapat lebih banyak dihasilkan antibodi. Antibodi yang dihasilkan selanjutnya dimurnikan kemudian dikemas untuk digunakan terapi, misalnya untuk terapi artritis, penolakan saat transplantasi organ,kanker sel darah putih, kanker payudara, dan jenis kanker yang lainnya.

4. Bioteknologi Lingkungan

Pernahkah kamu mendengar informasi tentang pencemaran air laut oleh tumpahan minyak? Tahukah kamu apa yang menjadi penyebab terjadinya pencemaran tersebut? Perhatikan Gambar 7.24!

Sampai saat ini sudah beberapa kali terjadi kasus pencemaran air laut oleh tumpahan minyak di perairan Indonesia, contohnya di Kepulauan Seribu, pantai Balikpapan, dan pantai Laut Timor.  Pencemaran minyak di lautan dapat berasal dari ladang minyak bawah tanah, operasi kapal tanker, perbaikan atau perawatan kapal, tangki bahan bakar kapal,kecelakaan kapal tanker, dan lim bah industri. Pencemaran air laut oleh minyak dapat menyebabkan ikan, kepiting, udang, dan terumbu karang menjadi mati.

Sebagaimana yang telah  kamu  ketahui bahwa massa jenis (ρ) air laut dan minyak berbeda. Inilah yang mengakibatkan minyak tidak dapat bercampur dengan air dan membentuk lapisan tersendiri pada bagian permukaan air. Lapisan minyak tersebut akan menempel pada permukaan rumput laut serta tumbuhan laut lainnya, sehingga mengganggu proses respirasi dan fotosintesis.

Dampak lain dari pencemaran tersebut adalah rusaknya ekosistem bakau. Lapisan minyak yang terbentuk di permukaan laut akan dapat menutupi akar bakau yang mengakibatkan pertukaran antara   dan CO₂ pada akar bakau berkurang. Dalam jangka waktu yang lama, kondisi ini akan dapat mengakibatkan akar bakau busuk dan kemudian menyebabkan kematian pada tumbuhan bakau. 

Sebagai upaya menanggulangi masalah tersebut, ilmuwan memanfaatkan bakteri dari genus Pseudomonas untuk membersihkan tumpahan minyak. Bakteri Pseudomonas mampu memanfaatkan minyak sebagai sumber energinya dengan cara memecah molekul minyak menjadi karbon dioksida (CO₂). Namun, yang dilakukan bakteri tersebut membutuhkan waktu yang sangat lama. Untuk mempercepat proses tersebut, ilmuwan menambahkan formula yang mengandungsenyawa kalium fosfat dan urea sebagai nutrisi tambahan bagi bakteri.

Perhatikan Gambar 7.25!.

 

Pemanfaatan bakteri untuk mendegradasi atau menguraikan polutan yang mencemari lingkungan disebut bioremediasi. Selain untuk mengatasi pencemaran di laut, bioremediasi juga banyak digunakan untuk mengatasi pencemaran di perairan,  seperti di kolam atau danau. Perhatikan Gambar 7.26! Selain menggunakan bakteri, penanggulangan pencemaran lingkungan dapat menggunakan tanaman tertentu, misalnya eceng gondok dan bunga matahari. Teknik tersebut disebut fitoremediasi.

5. Bioteknologi Forensik

Forensik merupakan aplikasi teknikteknik[dan metode ilmiah yang digunakan untuk menginvestigasi suatu kejahatan atau tindak kriminal. Pada awalnya, untuk mencari atau menginvestigasi pelaku suatu tindak kejahatan hanya menggunakan tes sidik jari saja. 

Namun, seiring dengan perkembangan bioteknologi, telah ditemukan teknik investigasi yang lebih akurat yaitu melalui teknik DNA fingerprinting atau sidik DNA. DNA fingerprinting adalah teknik yang dilakukan untuk mengidentifikasi   seseorang berdasarkan pada profil pita DNA (Gambar 7.27).

Ada dua aspek yang digunakan dalam DNA fingerprinting, yaitu adanya keseragaman dan variasi profil DNA pada satu individu.     

Prosedur DNA fingerprinting memiliki kesamaan dengan teknik investigasi menggunakan tes sidik jari. Dalam tes sidik jari dilakukan pencocokan  profil sidik  jari seseorang. Sementara  itu, pada DNA fingerprinting dilakukan pencocokan profil DNA individu. DNA dapat digunakan sebagai acuan dalam investigasi karena profil DNA unik pada setiap individu dan memiliki keterkaitan dengan profil DNA dalam suatu keluarga.

6. Bioteknologi Pertambangan

Bioteknologi juga diaplikasikan dalam industri pertambangan. Misalnya untuk memisahkan biji besi dari campuran bahanbahan lain dapat digunakan bakteri jenis Thiobaccillus ferooxidan.

 

Bioteknologi Pangan

Bioteknologi Pangan

Bioteknologi pangan adalah bioteknologi yang digunakan untuk menghasilkan produk makanan dengan memanfaatkan mikroorganisme. Beberapa contoh produk bioteknologi di bidang pangan yaitu tapai, yoghurt, keju, tempe, kecap, roti, dan minuman beralkohol. Penjelasan mengenai proses pembuatan produk makanan dengan memanfaatkan mikroorganisme sebagai berikut.

a. Tapai

Tapai (Gambar 7.3a) dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme yang ada dalam ragi tapai. Salah satu mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan tapai adalah khamir Saccharomyces cerevisiae.

Perhatikan Gambar 7.3b agar kamu mengetahui bentuk khamir tersebut!

 
Eksperimen membuat tape singkong

Bahan

1. Air bersih 2 liter

2. 1 kg bahan yang mengandung karbohidrat (singkong, sukun,

ketan, atau bahan lain yang ada di daerahmu)

3. 1 buah dandang untuk mengukus

4. 1 buah kompor

5. 1 bungkus ragi tapai

6. Daun pisang secukupnya

7.  1 buah kotak atau wadah tertutup

Langkah-langkah

1. Kupaslah dan bersihkan singkong atau bahan lain yang kamu pilih.

2. Masaklah singkong atau bahan lain yang kamu pilih dengan cara mengukus bahan sampai matang.

3. Biarkan singkong atau bahan lain yang kamu pilih hingga dingin.

4. Amati tekstur, rasa, dan aroma singkong atau bahan yang kamu

5. Taburkan ragi tapai sampai merata.

6. Bungkus dengan rapat bahan yang sudah ditaburi dengan ragi dengan menggunakan daun pisang, lalu masukkan ke dalam wadah tertutup.

7. Biarkan selama 3 hari, setelah 3 hari tapai sudah matang.

8. Amati tekstur, rasa, dan aroma tapai yang telah kamu buat. Catatlah hasil pengamatanmu pada Tabel 7.2.

9. Tanyakan kepada kelompok yang lain hasil pengamatan yang  mereka lakukan. Catatlah hasil pengamatan temanmu pada Tabel 7.2. Catatlah hasil pengamatanmu pada Tabel 7.2.

Diskusi

1. Mengapa dalam pembuatan tapai harus ditaburi dengan ragi? Apa saja mikroorganisme yang terdapat pada ragi tapai?

2.  Mengapa ragi harus ditaburkan pada saat bahan dalam keadaan dingin?  

3. Mengapa dalam pembuatan tapai harus ditutup rapat? Proses apa yang terjadi dalam pembuatan tapai?

4. Mengapa terjadi perubahan tekstur, rasa, dan aroma pada singkong atau bahan lain yang kamu pilih sebagai bahan pembuatan tapai setelah diberi ragi dan diperam selama sekitar 3 hari?

Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dan diskusi yang telah kamu lakukan, apa yang dapat kamu simpulkan?

 

Selain Saccharomyces cerevisiae, jamur Aspergillus sp., dan bakteri Acetobacter aceti juga berperan dalam pembuatan tapai.

Mikroorganisme yang terdapat pada ragi tapai memiliki peranan yang sinergis, artinya mikroorganisme tersebut akan bekerja bersama untuk mengubah bahan baku dari singkong atau beras ketan menjadi tapai.

Selama pembuatan tapai terjadi pemecahan (hidrolisis) amilum atau pati menjadi glukosa. Proses ini dibantu oleh jamur Aspergillus sp.  Proses inilah yang membuat tapai berasa manis. Glukosa yang dihasilkan dari proses tersebut difermentasi menjadi alkohol oleh khamir Saccharomyces cerevisiae. Proses ini menyebabkan tapai memiliki aroma yang khas. Proses fermentasi yang dilakukan mikroorganisme dalam pembuatan tapai merupakan respirasi anaerob. Artinya dalam prosesnya tidak dibutuhkan oksigen.

Apakah ketika memakan tapai kamu merasakan rasa masam? Dari mana rasa masam tersebut? Rasa masam pada tapai disebabkan adanya kandungan asam cuka (asam asetat). Asam cuka dihasilkan dari proses fermentasi alkohol oleh bakteri Acetobater aceti secara aerob (dalam keadaan terdapat oksigen). Fermentasi ini terjadi ketika pembungkus tapai terbuka. Oleh karena itu, agar tapai yang dihasilkan tidak terlalu masam, dalam pembuatan tapai harus ditutup rapat.

Perhatikan Gambar 7.4!

 
b. Yoghurt

Yoghurt merupakan makanan yang dihasilkan dari proses fermentasi susu dengan bantuan bakteri. Yoghurt kaya akan protein, kalsium, vitamin A, B, C, E, dan vitamin K. Mengonsumsi yoghurt secara teratur memiliki banyak manfaat untuk kesehatan, di antaranya dapat meremajakan kulit, membantu proses pencernaan, menjaga jantung tetap sehat, mencegah hipertensi, mengurangi risiko osteoporosis, mengatasi jerawat, dan mengurangi kolesterol. 

Eksperimen membuat Yoghurt

Bahan

1. 1 liter susu sapi

2. 50 gram gula

3. 50 mL minuman yang mengandung kultur bakteri asam laktat

seperti: chimory, yakult, atau biokult.

4. Kompor

5. Panci

6. Pengaduk

7. Termometer

8.  Cup atau wadah yang dilengkapi dengan tutup

9. Sarung tangan

Langkah-langkah

1. Masukkan 1 liter susu sapi ke dalam panci.

2. Tambahkan 50 gram gula pasir lalu aduk hingga merata.

3. Didihkan susu tersebut hingga suhu 90°C selama 15 menit. Untuk mengetahui suhu susu, gunakanlah termometer. Untuk menjaga suhu tetap berada dalam kisaran 90°C aturlah besar kecilnya nyala api kompor. Berhati-hatilah dalam melakukan langkah ini. Gunakan sarung tangan dari kain atau mintalah bantuan dari orang tua atau gurumu. Perlu kamu perhatikan, ketika kamu memasukkan termometer, cukup celupkan ujung bawah termometer pada permukaan susu, jangan sampai ujung bawah termometer menyentuh panci! Karena termometer dapat pecah.

4. Setelah dididihkan selama 15 menit, matikan nyala kompor lalu biarkan suhunya turun hingga 45°C. Perhatikan tekstur dan rasa susu sebelum ditambahkan chimory, yakult, atau biokult.

5. Setelah suhu mencapai 45°C, tambahkan 50 mL chimory, yakult, atau biokult, lalu aduk hingga merata dengan menggunakan pengaduk yang bersih.

6. Siapkan cup atau wadah yang memiliki tutup.

7. Tuangkan susu tersebut ke dalam wadah.

8. Simpanlah susu tersebut selama 1 × 24 jam pada suhu ruangan (21° C - 27°C).

9. Setelah 1 x 24 jam, yoghurt sudah siap untuk dikonsumsi.

Perhatikan tekstur dan rasa yoghurt yang telah kamu buat.

Diskusi

1. Mengapa dalam pembuatan yoghurt susu harus dididihkan terlebih dahulu?

2. Amati kemasan chimory, yakult, atau biokult. Bakteri apakah yang terdapat dalam chimory, yakult, atau biokult tersebut?

3. Apa perbedaan tekstur dan rasa antara susu dan yoghurt?

4. Apakah fungsi bakteri tersebut dalam pembuatan yoghurt?

Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan dan diskusi tentang pembuatan yoghurt, apa saja yang dapat kamu simpulkan?

Proses fermentasi susu menjadi yoghurt melibatkan peranan bakteri asam laktat, misalnya Lactobacillus casei, Streptococcus thermophillus, Lactobacillus bulgaricus, dan Bifidobacteria. Dalam pembuatan yoghurt, susu harus dididihkan terlebih dahulu pada suhu 85-90 ^oC agar bakteri-bakteri lain mati dan protein dalam susu terdenaturasi (mengalami kerusakan). Bakteri asam laktat mampu mengubah laktosa yang terkandung dalam susu menjadi asam laktat.

Asam laktat inilah yang menyebabkan rasa masam pada yoghurt. Akibat dihasilkannya asam laktat, pH menjadi turun. Turunnya pH juga menyebabkan denaturasi protein dan  pelepasan kalsium serta fosfat dari protein kasein susu.  Akibatnya, protein kasein menjadi tidak stabil dan mengalami pengendapan. Proses tersebut yang menyebabkan yoghurt memiliki tekstur yang kental.

c. Keju

Keju merupakan makanan yang dihasilkan dari proses koagulasi atau pengentalan protein kasein susu. Selama  proses pembuatan, susu biasanya dibuat dalam kondisi asam dan ditambahkan rennet.

Pengasaman susu, dapat dilakukan dengan menambahkan bakteri asam laktat seperti Lactococcus sp., Lactobacillus bulgaricus, dan Streptococcus thermophillus.

Rennet merupakan kompleks enzim yang dihasilkan di dalam perut  hewan ruminansia (hewan memamah biak) yang komponen penyusun utamanya adalah enzim renin atau enzim chymosin. Enzim renin merupakan kelompok enzim protease yang mampu memutuskan ikatan peptida dalam protein yang menghubungkan asam amino satu dengan yang lain. Enzim inilah yang berperan penting dalam pemisahan dan pengentalan protein kasein dalam susu, sehingga terbentuk bagian padat yang disebut dengan dadih (curd) dan bagian yang cair disebut dengan air dadih (whey). Dadih inilah yang akan diproses lebih lanjut melalui proses pematangan dan pengemasan sehingga terbentuk olahan makanan yang dikenal dengan keju.

Selain menggunakan rennet, untuk menggumpalkan protein kasein juga dapat menggunakan enzim protease yang dihasilkan oleh tumbuhan, misalnya pada tumbuhan kaper (Capparis spinosa L.), utrika (Urtica dioica L.), cinera (Carduus nutans L.), dan malva (Malva sylvestris) serta enzim protease dari jamur Rhizomucor miehei.

d. Tempe

Tempe adalah makanan tradisional khas Indonesia yang sering  dikonsumsi  dan menjadi salah satu makanan favorit.

Pada dasarnya, teknik  pembuatan tempe adalah dengan menggunakan teknik fermentasi. Fermentasi dilakukan dengan menumbuhkan jamur Rhizopus oryzae dan Rhizopus oligosporus pada biji kedelai. Pada proses pertumbuhannya, jamur akan menghasilkan benang-benang yang disebut dengan hifa. Benang-benang itu mengakibatkan biji-bijian kedelai saling terikat dan membentuk struktur yang kompak seperti pada Gambar 7.7a.

Pada waktu pertumbuhannya, jamur juga akan menghasilkan suatu enzim protease yang dapat menguraikan kompleks protein yang ada pada kedelai menjadi asam amino yang lebih mudah dicerna oleh tubuh kita. Inilah alasan yang menjadikan tempe lebih mudah dicerna oleh tubuh kita daripada kedelai.

Berikut ini kandungan gizi kedelai dan tempe

e. Kecap

Kecap merupakan salah satu produk hasil bioteknologi yang terbuat dari kacang kedelai (Gambar 7.8). Secara tradisional proses pembuatan kecap melibatkan proses hidrolisis dan fermentasi dengan menggunakan jamur Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae, dan Aspergillus wentii. Di Jepang, proses fermentasi dalam pembuatan kecap juga melibatkan Saccharomyces cerevisiae  dan spesies Lactobacillus untuk menghasilkan aroma khas.

Pada tahap awal pembuatan kecap, kedelai dicuci hingga bersih, kemudian direbus hingga matang. Selanjutnya, kedelai yang telah direbus ditaburi dengan kultur jamur (Gambar 7.9a). Kemudian, dicampur air garam dengan jumlah tertentu. Setelah beberapa waktu, jamur akan berkembang, menghasilkan enzim yang mampu menghidrolisis amilum menjadi gula sederhana dan menghidrolisis protein menjadi asam amino. Gula sederhana dan asam amino akan mengalami reaksi membentuk ikatan amino-glikosida sehingga menghasilkan warna cokelat gelap. Dari proses tersebut, akan terbentuk campuran butiran biji kedelai dan cairan kental berwarna cokelat gelap (Gambar 7.9b).

Selanjutnya, campuran ini disaring untuk memisahkan cairan dengan butiran biji kedelai. Cairan cokelat gelap tersebut selanjutnya dipanaskan untuk mematikan jamur maupun bakteri. Cairan inilah yang dinamakan kecap, yang biasanya dikemas dalam botol.

f. Roti

Roti merupakan makanan yang terbuat dari bahan dasar utama tepung terigu dan air. Roti sudah dikenal oleh masyarakat seluruh dunia. Selain tepung terigu dan air, masih banyak komposisi yang ditambahkan  ke dalam adonan roti. Perbedaan  komposisi ini menyebabkan roti sangat beragam, baik jenis, bentuk, ukuran, dan teksturnya.

Pembuatan roti dan donat memanfaatkan peristiwa fermentasi yang dibantu oleh Saccharomyces cerevisiae. Fermentasi yang dilakukan oleh Saccharomyces cerevisiae menghasilkan banyak gas karbon dioksida dan sedikit alkohol. Gas karbon dioksida akan membuat adonan roti mengembang, sedangkan alkohol akan menghasilkan aroma khas pada adonan roti. Gas karbon dioksida yang terperangkap dalam adonan akan memuai saat adonan dimasukkan ke oven, sehingga membuat roti semakin mengembang, dan meninggalkan rongga dalam roti. Peristiwa ini yang membuat tekstur roti lebih menarik, lebih ringan, dan lebih mudah untuk dikonsumsi.  

Sejarah perkembangan Bioteknologi

Sejarah perkembangan Bioteknologi

Pernahkah kamu makan tempe atau makanan olahan dari tempe? Tempe adalah salah satu bahan makanan yang dibuat dari fermentasi kedelai dengan bantuan jamur yang terdapat pada ragi. Tahukah kamu, ternyata tempe lebih mudah dicerna oleh tubuh dibandingkan kedelai?

Tahukah kamu bahwa tempe memiliki kandungan antioksidan yang mampu menangkal radikal bebas penyebab kanker? Jika kamu perhatikan struktur tempe, kamu akan menemukan benang-benang putih pada tempe. Benang-benang tersebut disebut dengan hifa.

Hifa merupakan tubuh jamur yang membentuk jejaring. Keberadaan hifa menyatukan butiran biji kedelai yang satu dengan yang lainnya, sehingga menjadi struktur yang lebih kompak dan padat yang kita kenal sebagai tempe. Tempe dapat dikelompokkan menjadi salah satu produk bioteknologi karena dalam proses pembuatan tempe melibatkan suatu mikroorganisme.

Ternyata banyak makanan dan minuman yang kamu konsumsi sehari-hari merupakan produk bioteknologi.

Tahukah kamu sebenarnya apakah bioteknologi itu?

Istilah bioteknologi pertama kali digunakan seorang insinyur dari Hungaria bernama Karl Ereky, pada 1919. Secara etimologi, bioteknologi tersusun dari tiga kata bahasa Latin, yaitu bios berarti hidup, tekno berarti penerapan, dan logos berarti ilmu. Atau bisa juga, Bioteknologi berasal dari kata “bio” yang artinya makhluk hidup dan “teknologi” yang artinya suatu cara (alat) untuk memudahkan manusia dalam memecahkan masalah atau membuat produk yang berguna.

Bioteknologi dapat didefinisikan sebagai penggunaan organisme atau bagian dari organisme untuk membuat suatu produk atau jasa, sehingga dapat mensejahterakan manusia. Bioteknologi adalah perpaduan yang harmonis antara biologi dan teknologi. Secara terminologi, bioteknologi dapat kita artikan sebagai pemanfaatan sistem biologi, makhluk hidup dan produknya untuk mengubah atau memperbaiki kesehatan umat manusia dan lingkungannya.

Manusia sudah mengenal bioteknologi sejak ribuan tahun lalu.

Pada 4000 SM, bangsa China mampu membuat produk fermentasi susu seperti yoghurt dan keju.

Pada tahun 2500 SM, Peternakan sapi perah dikembangkan di daerah Timur Tengah; Bangsa Mesir menggunakan yeast untuk membuat roti dan wine. Ketika itu, dengan aplikasi proses fermentasi, dihasilkan lebih dari 50 macam roti; Masyarakat Cina membuat keju dan yoghurt dengan bakteri penghasil asam laktat.

Pada tahun 2000 SM, Masyarakat Mesir mempraktikkan pemuliaan hewan ternak, pada sapi dan angsa, untuk kebutuhan pangan bangsa Mesir. Bangsa Sumerian dan Babilonia membuat minuman bir dan keju hasil fermentasi menggunakan yeast

Pada tahun 500 SM, Masyarakat Cina menggunakan bubur ekstrak kedelai yang sudah berjamur sebagai antibiotik untuk menyembuhkan borok.

Pada tahu 100 SM, Masyarakat Cina menggunakan tepung tanaman bunga krisan sebagai insektisida.

Pada tahun 1500 M, Bangsa Aztek dari Meksiko menggunakan alga Spirulina yang tumbuh di kolam-kolam dangkal sebagai bahan makanan.

 

Bioteknologi mulai berkembang pesat sejak tahun 1857, setelah Louis Pasteur menemukan hasil fermentasi yang dilakukan oleh mikroorganisme.  Pada tahun 1920,  proses fermentasi yang melibatkan mikroorganisme sudah banyak digunakan untuk membuat larutan kimia, seperti pembuatan alkohol. Bioteknologi yang memanfaatkan secara langsung mikroorganisme seperti bakteri maupun jamur secara langsung, enzim yang dihasilkan mikroorganisme, dan melibatkan proses fermentasi untuk menghasilkan produk atau jasa disebut dengan bioteknologi konvensional. Contoh produk bioteknologi konvensional misalnya tempe, tapai, roti, keju, dan yoghurt.

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, bioteknologi juga terus berkembang menjadi bioteknologi modern. Dalam bioteknologi modern melibatkan prinsip biokimia, biologi molekuler, dan rekayasa genetika. Bioteknologi modern tidak terlepas dari penemuan enzim-enzim yang membantu dalam proses rekayasa genetika.

Prinsip-prinsip dasar dalam rekombinasi salah satunya ditemukan oleh Frederick Giffith pada tahun 1928 saat meneliti tentang penyakit pneumonia di London, dimana Griffith menemukan bahwa gen dapat berpindah dari satu individu bakteri ke lainnya merupakan transformasi genetika pertama yang diketahui. Pada tahu ini juga, Alexander Fleming, seorang Profesor Bakteriologi di Rumah Sakit St. Mary di London, menemukan penisilin sebagai obat antibiotik sejati hasil bioteknologi.

Stewart Linn dan Werner Arber,  pada akhir 1960-an, berhasil mengisolasi enzim yang berperan dalam menghambat pertumbuhan bakteriofag yang menyerang bakteri E. coli.

H.O. Smith, K.W. Wilcox, dan T.J. Kelley, yang bekerja di Johns Hopkins University, pada tahun 1968, berhasil mengisolasi dan mengkarakterisasi enzim nuklease restriksi pertama yang dapat digunakan untuk memotong DNA.

DNA rekombinan pertama kali dihasilkan oleh Paul Berg pada tahun 1972 menggunakan ecoRI. Pada tahun 1973 Boyer, Cohen dan Chang melakukan rekayasa pada bakteri E. coli dengan plasmid rekombinan. 

Penemuan itulah yang mendukung adanya penemuan lainnya, seperti antibodi monoklonal, insulin dari bakteri, dan tomat tahan hama dengan menggunakan teknik bioteknologi modern.

Melalui teknik rekayasa genetika, para ahli bidang bioteknologi dapat menyusun pola gen sedemikian rupa sehingga menghasilkan organisme yang sifat-sifatnya sesuai dengan yang diharapkan. Misalnya, melalui rekayasa genetika dapat dihasilkannya ikan yang memiliki ukuran lebih besar dari ukuran ikan normal. Perhatikan gambar 7.2 berikut.

Teknik rekayasa genetika dikenal juga dengan istilah teknik DNA rekombinan, yaitu proses mengkombinasikan DNA suatu organisme ke dalam DNA organisme lain. Organisme yang menggunakan bagian gen dari organisme lain di dalam tubuhnya dikenal dengan istilah organisme transgenik. Tumbuhan, hewan, dan bakteri transgenik tidak hanya digunakan untuk keperluan penelitian namun juga untuk memenuhi kebutuhan di bidang medis,  pertanian, dan peternakan.

Tugas IPA materi Organ

 

Salinlah tabel di atas, kemudian isilah sebanyak-banyaknya kolom yang kosong, foto dan kirimkanlah jawaban melalui link google classroom berikut Google Classroom Tugas IPA Materi Organ

Penerapan Elektromagnet dalam Kehidupan Sehari-hari

Penerapan Elektromagnet dalam Kehidupan Sehari-hari

Gejala elektromagnet sering digunakan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa penerapan elektromagnet tersebut dapat ditemui pada bel listrik, sakelar listrik, dan telepon kabel. Jika di sekitarmu tidak terdapat benda-benda tersebut, tidak perlu risau, cermatilah penjelasan berikut!

1) Bel Listrik Sederhana

Coba perhatikan bel listrik yang ada di sekitarmu. Tahukah kamu bagaimana cara kerja bel listrik tersebut? Pada saat tombol bel listrik ditekan, rangkaian arus menjadi tertutup dan arus mengalir pada kumparan. Aliran arus listrik pada kumparan ini mengakibatkan besi di dalamnya menjadi elektromagnet yang mampu menggerakkan lengan pemukul untuk me mukul bel sehingga berbunyi. Pada saat pemukul mengenai bel, aliran listrik terputus, sehingga sifat elektromagnet besi menjadi hilang. Akibatnya pemukul kembali ke tempat semula. Demikian seterusnya sehingga bel berdering.

2) Sakelar

Bagaimana cara menyalakan lampu listrik? Di setiap rumah yang menggunakan aliran listrik, hampir semuanya menggunakan sakelar.

Perhatikan Gambar 6.18a! Sakelar berfungsi untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada rangkaian listrik. Khusus untuk bentuk sakelar seperti pada Gambar 6.18b, mulai bekerja ketika sakelar membentuk rangkaian tertutup. Lilitan kawat akan berfungsi sebagai elek tromagnet yang menarik ujung besi ke bawah. Setelah besi tertarik ke bawah, ujung besi lainnya akan menyimpang ke kanan dan mendorong tangkai ke kiri sehingga tangkai kiri dan kanan akan saling bersentuhan untuk mengalirkan arus listrik. Ketika arus mengalir, maka beban (lampu atau alat elektronik lainnya) akan menyala.

3) Telepon Kabel

Tahukah kamu bahwa telepon kabel juga menggunakan prinsip kemagnetan? Saat menggunakan telepon, seseorang akan menerima pesan (men dengar) sekaligus mengirim pesan (berbicara). Prinsip kerja telepon pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi energi bunyi. Pada saat ada pembicaraan, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian telepon berubahubah, sehingga menimbulkan efek elektromagnet yang kekuatannya berubah-ubah dan mampu menggetarkan diafragma besi lentur pada speaker telepon. Getaran pada speaker inilah yang akhirnya menggetarkan udara di sekitarnya dan memberikan efek “dengar” bagi telinga kita.

Pertanyaan : 

Apakah penerapan elektromagnetik yang lain? 

Sebutkan 1 saja dan tuliskan di kolom komentar! 

Jaringan Organ Sistem Organ dan Organisme

Jaringan, Organ, Sistem Organ dan Organisme

1. Jaringan-jaringan pada Hewan dan Tumbuhan

Setiap sel suatu organisme memiliki ukuran yang bervariasi. Ukuran sel mencerminkan fungsi yang dilakukan sel bersangkutan. Semua fungsi hidup organisme bersel satu dilakukan oleh sel tunggal itu sendiri. Pada organisme bersel banyak, seringkali sel tidak dapat bekerja sendiri.

Setiap sel bergantung kepada sel yang lain. Kerjasama dan interaksi di antara sel ini menyebabkan organisme dapat mempertahankan hidupnya. Sel-sel yang mempunyai fungsi dan bentuk sama akan berkelompok. Kelompok sel disebut jaringan.

Tumbuhan mempunyai bermacam-macam jaringan. Jaringan pembuluh kayu ( xylem ) berfungsi  pengangkut air dan unsur hara dari akar ke daun, sedangkan jaringan pembuluh tapis ( floem ) mengangkut zat makanan dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. Hewan maupun manusia mempunyai  bermacam-macam jaringan juga. Ada jaringan epitel, jaringan otot, jaringan tulang rawan, jaringan saraf, dan sebagainya.

2. Organ-organ pada Hewan dan Tumbuhan

Pada waktu pengamatan jaringan tumbuhan, kamu perlu memotong salah satu bagian tumbuhan, misalnya daun. Di dalam daun, ternyata ada beberapa macam jaringan. Kumpulan dari beberapa macam jaringan yang berbeda akan membentuk satu kesatuan untuk melakukan fungsi tertentu disebut organ.

3. Sistem Organ dan Organisme

Kamu sudah menemukan bermacam-macam organ yang terdapat pada tumbuhan dan manusia. Beberapa organ yang bekerja sama untuk melakukan fungsi kerja tertentu disebut sistem organ.

Sistem organ merupakan bentuk kerja sama antarorgan untuk melakukan fungsinya. Dalam melaksanakan kerja sama ini, setiap organ tidak bekerja sendiri-sendiri, melainkan organ-organ saling bergantung dan saling memengaruhi satu sama lainnya. Tanpa ada kerja sama dengan organ lain, maka proses dalam tubuh tidak akan terjadi.

Organisme merupakan bagian hierarki struktur makhluk hidup yang membentuk organisasi kehidupan. Hierarki struktur ini disebut hierarki Biologi.

Organisasi kehidupan terdiri atas atom molekul organel sel   sel jaringan    organ    sistem organ    organisme.

Sel berada di tingkatan struktural terendah yang masih mampu menjalankan semua fungsi kehidupan. Sel mampu melakukan regulasi terhadap dirinya sendiri, memroses energi, tumbuh dan berkembang, tanggap terhadap lingkungan, serta melakukan reproduksi.

Kerja sama dan interaksi di antara sel-sel ini menyebabkan organisme dapat mempertahankan hidupnya. Sel-sel yang mempunyai fungsi dan bentuk yang sama akan berkelompok. Kelompok sel itu dinamakan jaringan.

Kumpulan dari beberapa macam jaringan yang berbeda dan membentuk satu kesatuan untuk melakukan fungsi tertentu disebut organ. Kulit merupakan bagian tubuh manusia yang paling luas, rapat, dan kuat, yang termasuk organ.

Sistem organ merupakan bentuk kerja sama antarorgan untuk melakukan fungsi tertentu.

Beberapa ilmuwan yang sudah berjasa untuk pengembangan ilmu organisasi kehidupan antara lain :

Robert Hooke (1635-1703) merupakan seorang kimiawan dan fisikawan yang melakukan riset di bidang optik dan geometri. Salah  satu temuan pentingnya adalah mikroskop tetes, lensanya dibuat dari tetesan kaca pijar yang berbentuk cakram bikonkaf. Mikroskop buatan Hooke adalah penyempurnaan dari mikroskop Leuwenhook. Penemuan ini dipublikasikan dalam bentuk buku berisi cara pembuatan dan teknik penggunaan mikroskop yang diberi judul Micrographia. Melalui mikroskop buatannya ini Hooke dapat mengamati sel hewan dan sel tumbuhan. Sel pertama yang diamati adalah sel jaringan gabus pada tumbuhan. Hooke juga yang pertama kali menyebutkan kata sel dalam jurnal penelitiannya.

Theodore Schwann (1810-1882) seorang ahli pengetahuan berkebangsaan Jerman, melaporkan bahwa tubuh hewan tersusun atas sel. Kemudian Schwann mengusulkan dua azas yang dikenal dengan teori sel, yaitu semua organisme terdiri atas sel, dan sel merupakan unit dasar organisasi kehidupan. Jauh sebelum masa para ahli tersebut, seorang ilmuwan yang bernama Ibnu Sina (980-1037) telah mempelajari banyak hal tentang ilmu pengetahuan alam, di antaranya tentang fungsi organ tubuh. Selain itu juga Alexander Oparin (1894-1980) merupakan ilmuwan sains dari bangsa barat yang terjun dalam bidang biologi. Oparin adalah orang pertama yang membuktikan bahwa sel muncul sebelum adanya gen atau protein.

Jawablah pertanyaan berikut

2. Apa yang terjadi dengan sistem organ tertentu, jika salah satu organ penyusunnya mengalami kerusakan? Dapatkah sistem organ tersebut berfungsi dengan baik?

a. Bagian sel manakah yang menjadi penentu sel tersebut menjadi sel hidup atau sel mati?

b. Apa yang terjadi apabila organ yang ditunjuk dengan huruf (I) pada Gambar 1.21 tidak berfungsi dengan baik?

c. Bagian manakah yang disebut dinding sel? Mengapa sel ini memiliki dinding sel? Jelaskan. 

4. Mengapa  mikroskop  merupakan  sesuatu  yang  sangat  berguna untuk mempelajari sel? Jelaskan.

Kirimkanlah jawaban melalui link google classroom berikut Google Classroom Kelas 7