ao camciicamcioo's: Biologi XII camciio's









Welcome to my blog, hope you enjoy reading
RSS
Tampilkan postingan dengan label Biologi XII. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Biologi XII. Tampilkan semua postingan

Senin, 06 Juni 2011

Rekayasa genetika

Rekayasa genetika

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.
Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

[sunting] Perkembangan

Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.
Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu, perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.
»»  READMORE...

RekayasA Genetika

RekayasA Genetika

Rekayasa Genetika adalah teknik yang dilakukan manusia mentransfer (memindahkan )gen (DNA) yang dianggap menguntungkan dari satu organism kepada susunan gen (DNA) dari organism lain.
Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam rekayasa genetika genetika secara sederhan urutannya sebagai berikut :
1. Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan.
2. Membuat DNA/AND salinan dari ARN Duta.
3. Pemasangan cDNA pada cincin plasmid
4. Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri.
5. Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan
6. Pemanenan produk.
Manfaat Rekayasa Genetika
a. Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormone manusia seperti insulin dan hormone pertumbuhan.
b. Tresedianya bahan makanan yang lebih melimpah.
c. Tersedianya sumber energy yang terbaharui.
d. Proses industry yang lebih murah.
e. Berkurangnya polusi.
»»  READMORE...

BIOTEKNOLOGI

BIOTEKNOLOGI


A. Bioteknologi
Bioteknologi adalah ilmu terapan yang mempelajari prinsip-prinsip ilmiah dengan menggunakan organism atau bagian organism untuk menghasilkan produk yang digunakan untuk kepentingan manusia.
Jenis Bioteknologi
Bioteknologi terbagi atas dua yaitu :
1. Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional biasanya dilakukan secara sederhana, tidak diproduksi dalam jumlah besar, tidak menggunakan prinsip-prinsip ilmiah dan hanya menggunakan mikroorganisme seperti jamur dan bakteri.
Contoh : tempe, oncom, tape, tuak, kecap

No Bahan Makanan Mikroorganisme yang dipakai Makanan yang dihasilkan
1 Beras ketan, anggur Sacharomyces (ragi) Minuman berakohol
2 Kedelai Rhizopus stoloferus Tempe
3 Kedelai Aspergilus wentii Kecap
4 Kacang tanah Neurospora crassa Oncom
5 Air / sari kelapa Acetobacter xylinum Nata de Coco
6 Susu Lactobasillus bulgaricus
Sterptococcus thermophillus Yoghurt

2. Bioteknologi Modern
Bioteknologi modern biasanya dilakukan dengan peralatan canggih, diproduksi dalam jumlah besar, menggunakan prinsip-prinsip ilmiah, menggunakan mikroorganisme dan bagian dari mikroorganisme seperti tumbuhan dan hewan.
Contoh : Asam amino, penisilin, pengolahan limbah, pembasmi hama tanaman, pemisahan logam, obat.


No Jenis Mikroorganisme Yang dihasilkan Keterangan
1 Spirulina Protein Ganggang hijau, berfotosintesis
2 Ganggang Chlorella Makanan suplemen protein tinggi Ganggang biru, 50% x berat kering
3 Saccaromyces cerevicea Protein dengan asam nukleat tinggi
4 Candida utilis Protein dengan asam nukleat tinggi
5 Penicillium notatum
Penicillium chrysogenum Antibiotika penisilin Alexander Flemming
6 Streptomyces griserus Streptomisin Jamur kapang, Obat TBC
7 Cephalosporium acremonium Sefalosporin Jamur kapang, obat radang paru paru
8 Corynebacterium glutamicum Asam glutamate Asam amino tinggi
9 Bakteri Pengurai selulose Gas bio Energi
10 Bacilus thuringiensis Patogen ulat hama tanaman Produksi pertanian
11 Rhizobium
Azobacter Pengikat nitrogen di udara Produksi pertanian
12 Kemolitorof Pengambil/ pengumpul logam beracun Mencegah pencemaran
13 Thiobacillus ferroxidans Pemisah tembaga dari bijinya Industri tambang

B. Pemanfaatan Mikroorganisme
1. Mikroorganisme untuk mengubah dan menghasilkan makanan
Contoh : Spirulina, Chlorella, Saccharomyces Cerevisiae (ragi), Candida Utilis
2. Mikroorganisme untuk menghasilkan obat
Contoh : Penicillium Notatum, Penicillium Chrysigenum, Streptomyces griseus
3. Mikroorganisme untuk menghasilkan energy
Contoh : enzim selulose
4. Mikroorganisme untuk menghasilkan asam amino
Contoh : Corybacterium glutamicum
5. Mikroorganisme untuk meningkatkan produksi pertanian
Contoh : Rhizobium, Azotobacter
6. Mikroorganisme untuk mengatasi masalah pencemaran
Contoh : Bakteri kemolitorof
7. Mikroorganisme untuk industry pertambangan
Contoh : Thiobacilus ferrooxidans

C. Kultur Jaringan
1. Kultur Jaringan
Kultur jaringan adalah membiakkan bagian tanaman yang ditumbuhkan dalam media buatan sehingga tumbuh menjadi tanaman sempurna.
Kultur jaringan di temukan pertama kali oleh F.C Steword pada tahun 1985. Dasar teori kultur jaringan adalah teori Toti potensi yaitu :
“ Setiap sel tumbuhan memiliki kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru jika ditempatkan pada lingkungan yang sesuai, maka sifat individu baru sama dengan sifat induknya “
Keuntungan kultur Jaringan :
a. Dapat menghasilkan tanaman dalam jumlah banyak dan singkat
b. Dapat menghasilkan tanaman baru yang sifatnya sama persis dengan induknya
c. Dapat menghasilkan tanaman bebas virus
d. Dapat untuk konservasi tumbuhan langkah

2. Hidroponik
Hidroponik adalah suatu cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai tempat makanan tanaman. Makanan tanaman dioperoleh dari air yang mengandung zat-zat anorganik yang diberikan melalui pipa-pipa air atau dengan cara disiramkan.
Keuntungan hidroponik :
a. Tidak tergantung luas lahan
b. Pemakaian pupuk atau mineral lebih efisien
c. Bibit penyakit dan hama dapat dihindari
d. Gulma, rumput teki, alang-alang dapat dicegah keberadaannya
e. Kualitas buah yang dihasilkan lebih baik
f. Tidak tergantung musim



3. Aeroponik
Aeroponik adalah modifikasi dari system hidroponik. Cara bercocok tanam tanpa menggunakan media apapun. Tanaman diletakan menggantung dalam wadah yang dijaga kelembabannya. Makanan diperoleh dari nutrient yang disemprotkan langsung ke akar yang menggantung.

D. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah suatu cara mengganti atau menambah DNA dari organisme lain ke susunan DNA asli dalam suatu sel dari suatu organisme.
Hasil produk rekayasa genetika amtara lain :
1. Vaksin hepatitis yaitu vaksin untuk mencegah penyakit hepatitis/ radang hati
2. Hormone insulin yaitu hormon yang berguna menolong penderita kencing manis/ diabetes mellitus
3. Intiferon yaitu berguna untuk pengobatan berbagai penyakit yang disebabkan virus dan jenis kanker tertentu
4. Antibody monoclonal yaitu antibody murni yang diperoleh dari penggabungan sel limposit (penghasil antibody) dengan sel yang terkena penyakit.
E. Dampak Penerapan bioteknologi
1. Dampak Positif
 Peningkatan bidang pangan
 Peningkatan bidang kesehatan
 Peningkatan bidang pertambangan
 Peningkatan bidang anti pencemaran lingkungan
2. Dampak Negatif
 Timbulnya organism transgenik yaitu individu baru yang muncul karena gennya diubah melalui rekayasa genetik
 Terganggunya keseimbangan ekosistem
 Pencemaran lingkungan dari limbah pembuatan tempe
 Mabuk-mabukan karena minum minuman berakohol yang
»»  READMORE...

Bioteknologi

Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.

Ciri utama bioteknologi:

* 1. Adanya Benda biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan

* 2. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri

* 3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian


Image:pendahuluan.jpg

Perkembangan Bioteknologi :

* 1. Era bioteknologi generasi pertama = bioteknologi sederhana. Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.
o Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.

* 2. Era bioteknologi generasi kedua. Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.
o Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitrat b. pengolahan air limbah c. pembuatan kompos

* 3. Era bioteknologi generasi ketiga. Proses dalam kondisi steril.
o Contoh: produksi antibiotik dan hormon

* 4. Era bioteknologi generasi baru = bioteknologi baru.
o Contoh: produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal

BIOTEKNOLOGI DALAM PRODUKSI PANGAN
Makanan Bahan Susu

Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.

* 1.Keju Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.
* 2.Yoghurt
o Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris = pemberi rasa dan aroma
o 2. Streptococcus thermophilus = menambah keasaman

* 3.Mentega Mikroba: Leuconostoc cremoris


Image:Bioteknologi_Dalam_Produksi_Pangan.jpg
Makanan Non Susu

* 1.Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi
* 2.Kecap, oleh Aspergillus oryzae
* 3.Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi
* 4.Cuka, oleh Acetobacter aseti Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob


BIOTEKNOLOGI DALAM INDUSTRI

1. Asam Sitrat

mikroba : Aspergillus niger bahan : tetes gula dan sirup Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.

2. Vitamin

B1 oleh Assbya gossipii - B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

3. Enzim

* a. Amilase = digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa. Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa. Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.
o
+ mikroba = Aspergillus niger Aspergillus oryzae Bacillus subtilis

* b. Protease = Digunakan antara lain dalam produksi roti, bir - protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein
o
+ mikroba = Aspergillus oryzae Bacillus subtilis

* c. Lipase = Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa.
o
+ mikroba = Aspergillus niger Rhizopus spp

* d. Asam Amino
o asam glutamat = bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)
o Lisin = asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar oleh ternak. Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum

PROTEIN SEL TUNGGAL

Protein Sel Tunggal (Single Cell Protein = SCP), adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme

Contoh:

1. Mikoprotein dari Fusarium Substrat: tepung gandum dan ketan
2. Spirulina dan Chlorella

Kelebihan SCP:

1. 1.Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan
2. 2.Pertumbuhan cepat

Image:Protein_Sel_Tunggal.jpg
REKAYASA GENETIKA / ADN REKOMBIAN

1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Gambar:rekayasa.jpg

2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

3. Enzim, terdiri dari enzim Restriksi (pemotong plasmid/ADN) dan enzim Ligase (penyambung ptongan-potongan ADN)
BIOTEKNOLOGI DALAM KEDOKTERAN DAN PRODUKSI OBAT

1. Antibodi Monoklonal

adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma) yang dikultur. Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan

2. Terapi Gen

adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal

3. Antibiotik

Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.

* Penicillium chrysogenum = memperbaiki penisilin yang sudah ada. Dilakukan dengan mutasi secara iradiasi ultra violet dan sinar X.
* Cephalospurium = penisilin N.
* Cephalosporium = sefalospurin C.
* Streptomyces = streptomisin, untuk pengobatan TBC

4. Interferon

Adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.

5. Vaksin

Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria. Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.
BIOTEKNOLOGI DALAM MENYELESAIKAN MASALAH PENCEMARAN

1. Pencemaran oleh minyak. Strain-strain Pseudomorms = mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik membentuk bakteri super yangmeogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.
2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob.

Gambar:Bioteknologi_Pencemaran.jpg
BIOTEKNOLOGI DALAM PEMBERANTASAN HAMA

Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.

* Bacillus thuringiensis = menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.

1. Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama serangga.
2. Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ..ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

* Baculovirus sp. Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.

BIOTEKNOLOGI DALAM PERBANYAKAN TANAMAN / KULTUR JARINGAN

Sifat Totipotensial tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru. Penemu F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel. Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)

Manfaat / Keuntungan Kultur Jaringan

1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat
2. Sifat identik dengan induk
3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
»»  READMORE...

Bioteknologi

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.[1] Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.[1] Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan.[2] Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.[1] Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.
Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain.[3] Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.[4] Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala.[4] Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan.[5] Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.[2]
Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.
Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.[2]
Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan "lahirnya organisme baru" produk bioteknologi dengan sifat - sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain[2]:
  • Jagung resisten hama serangga
  • Kapas resisten hama serangga
  • Pepaya resisten virus
  • Enzim pemacu produksi susu pada sapi
  • Padi mengandung vitamin A
  • Pisang mengandung vaksin hepatitis

Garis waktu bioteknologi

[sunting] Jenis

Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:[10]
Bir, salah satu produk bioteknologi putih konvensional.
  • Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis.[10] Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya adalah pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal.[10]
  • Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan.[10] Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang lebih baik telah tercipta untuk memudahkan proses produksi dan pengolahan limbah industri. Pelindian (bleaching) minyak dan mineral dari tanah untuk meningkakan efisiensi pertambangan, dan pembuatan bir dengan khamir.[10]
  • Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan.[10] Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen).[10]
  • Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik.[10] Salah satu contoh yang paling tua adalah akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam kondisi terkontrol sebagai sumber makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh dunia dihasilkan oleh akuakultura). Perkembangan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang lain. Contoh lainnya adalah salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan secara berlebihan sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat.[11][12]

[sunting] Rekayasa genetika

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi[2]:
  1. Isolasi gen.
  2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik.
  3. Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru.
  4. Membentuk produk organisme transgenik.
Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:
  1. Melalui proses introduksi gen
  2. Melalui proses mutagenesis

[sunting] Proses introduksi gen

Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah[2]:
  1. Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik
  2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
  3. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan
  4. Uji coba kultur tersebut di lapangan

[sunting] Mutagenesis

Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Agen mutagenesis ini biasanya dikenal dengan istilah mutagen. Beberapa contoh mutagen yang umum dipakai adalah sinar gamma (mutagen fisika) dan etil metana sulfonat (mutagen kimia).[5]

[sunting] Human Genome Project

Human Genome Project adalah usaha international yang dimulai pada tahun 1990 untuk mengidentifikasi semua gen (genom) yang terdapat pada DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasinya pada tiap kromosom manusia yang berjumlah 24.[12] Proyek ini memiliki potensi tak terbatas untuk perkembangan di bidang pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan pendekatan molekuler untuk menyembuhkan penyakit genetik manusia [12]

[sunting] Aplikasi di Bidang Medis

Aplikasi dari bioteknologi medis sudah berlangsung lama, sebagai contoh 100 tahun lalu lintah umum digunakan untuk merawat penyakit dengan cara membiarkan lintah menyedot darah pasien bloodletting| bloodletting. Hal ini dipercaya dapat menghilangkan darah yang sudah terjangkit penyakit. Pada zaman sekarang, lintah ditemukan memiliki enzim pada kelenjar salivanya yang dapat menghancurkan gumpalan darah yang bila tidak dihancurkan dapat menyebabkan strok dan serangan jantung. Selain contoh tersebut, terdapat banyak aplikasi bioteknologi di bidang medis sebagai berikut.

[sunting] Sel Punca

Sel punca adalah jenis sel khusus dengan kemampuan membentuk ulang dirinya dan dalam saat yang bersamaan membentuk sel yang terspesialisasi. Aplikasi Terapeutik Sel Stem Embrionik pada Berbagai Penyakit Degeneratif. Dalam Cermin Dunia Kedokteran, meskipun kebanyakan sel dalam tubuh seperti jantung maupun hati telah terbentuk khusus untuk memenuhi fungsi tertentu, stem cell selalu berada dalam keadaan tidak terdiferensiasi sampai ada sinyal tertentu yang mengarahkannya berdiferensiasi menjadi sel jenis tertentu. Kemampuannya untuk berproliferasi bersamaan dengan kemampuannya berdiferensiasi menjadi jenis sel tertentu inilah yang membuatnya unik . Karakteristik biologis dan diferensiasi stem cell fokus pada mesenchymal stem cell. Cermin Dunia Kedokteran
Aplikasi dari sel punca diantaranya adalah pengobatan infark jantung yaitu menggunakan sel punca yang berasal dari sumsum tulang untuk mengganti sel-sel pembuluh yang rusak (neovaskularisasi). Aplikasi terapeutik sel stem embrionik pada berbagai penyakit degeneratif. Cermin Dunia Kedokteran . Selain itu, sel punca diduga dapat digunakan untuk pengobatan diabetes tipe I dengan cara mengganti sel pankreas yang sudah rusak dengan sel pankreas hasil diferensiasi sel punca. Hal ini dilakukan untuk menghindari reaksi penolakan yang dapat terjadi seperti pada transplantasi pankreas dari binatang. Sejauh ini percobaan telah berhasil dilakukan pada mencit
»»  READMORE...

MENJELASKAN TEORI, PRINSIP, DAN MEKANISME EVOLUSI BIOLOGI

A. TEORI-TEORI EVOLUSI
Kata evolusi awalnya diungkapkan oleh seorang ahli fi lsafat dari Inggris, akan tetapi belum mengarah pada evolusi kehidupan. Dalam perkembangannya, evolusi digunakan oleh seorang ahli naturalis untuk menjelaskan fenomena kehidupan yang mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Berikut uraian tentang konsep evolusi yang telah diungkapkan oleh para ahli.
  1. Herbert Spencer
Herbet Spencer adalah seorang ahli fi lsafat dari Inggris yang pertamakali menggunakan istilah evolusi. Menurut Spencer, konsep evolusi yang dimaksud adalah berkaitan dengan suatu perkembangan ciri atau sifat dari waktu ke waktu melalui perubahan bertingkat. Pengertian yang dikemukakan oleh Spencer tersebut menunjukkan terjadinya suatu proses perubahan. Namun demikian, tampak bahwa pengertian yang dimaksud tidak terkait dengan kajian biologi, dan pada perkembangannya istilah tersebut tenggelam bersamaan dengan perkembangan pemikiran para ahli filsafat yang lain.
  1. J.B. Lamarck
Berbeda halnya dengan Spencer, Lamarck memunculkan istilah evolusi yang berkaitan dengan bidang kajian biologi yakni evolusi makhluk hidup. J.B Lamarck mengungkapkan bahwa, makhluk hidup merupakan tingkat-tingkat perkembangan kehidupan, sedang manusia berada di puncak perkembangan tersebut. Yang artinya bahwa tidak akan muncul lagi makhluk hidup yang lebih tinggi tingkat ke sempurnaannya di masa yang akan datang. Proses perkembangan tersebut menurut Lamarck dipengaruhi oleh kebiasaan. Kebiasaan tersebut akan menyebabkan perubahan struktur tubuh (anatomi) dan diwariskan kepada keturunannya. Sebagai akibat pengaruh kebiasaan tersebut, Lamarck menyimpulkan bahwa organ-organ yang digunakan
akan berkembang sedangkan organ yang tidak digunakan akan mengalami kemunduran (use and disuse).
Lamarck memberikan contoh fenomena jerapah sebagai pendukung teorinya. Menurut Lamarck, jerapah pada mulanya berleher pendek. Karena sering digunakan untuk menggapai pucuk dedaunan yang semakin tinggi, maka leher jerapah menjadi panjang. Mengapa jerapah harus menggapai pucuk dedaunan yang tinggi? Lamarck menjelaskan bahwa pucuk di bagian bawah telah habis dimakan, sehingga untuk mempertahankan hidup maka jerapah harus menjangkau pucuk dedaunan yang tinggi.
Dari contoh tersebut jelas bahwa faktor lingkungan yakni pucuk dedaunan yang makin tinggi untuk dijangkau, telah meme ngaruhi jerapah untuk menjulurkan lehernya. Akhirnya terjadi perubah an struktur anatomi leher jerapah menjadi semakin panjang dan sifat ini diwariskan kepada keturunannya.









Perkembangan leher jerapah dari waktu ke waktu









  1. Charles Darwin
Kalian tentunya pernah mendengar nama ilmuwan tersebut bukan? Charles Darwin adalah tokoh yang sangat terkenal dalam kaitannya dengan evolusi. Darwin banyak mengemukakan gagasan-gagasannya tentang evolusi. Karena pemikirannya tersebut, Darwin dikenal sebagai Bapak Evolusi.
Pokok-pokok pemikiran yang melandasi ajaran Darwin mengenai evolusi antara lain:
1)      Tidak ada individu yang identik, selalu ada variasi meskipun dalam satu keturunan












Variasi warna bulu ayam








2) Setiap populasi cenderung bertambah banyak karena setiap makhluk hidup mampu berkembang biak.
3) Untuk berkembangbiak diperlukan makanan dan ruang yang cukup.
4) Pertambahan populasi tidak berlangsung secara terus menerus, tetapi dipengaruhi oleh berbagai macam faktor pembatas antara lain makanan dan predasi.
Darwin membantah teori Lamarck yang mengungkapkan bahwa perkembangan makhluk hidup menuju ke arah kesempurnaan, dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan diwariskan kepada keturunannya. Dalam bukunya Th e Origin of Spesies by means of Natural Selection, Darwin menyatakan dua hal penting sebagai Teori Evolusi yaitu:
a) Spesies-spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies nenek moyangnya yang hidup di masa lalu.
b) Perkembangan spesies dipengaruhi oleh seleksi alam dan variasi antar populasi.
Fenomena jerapah dengan leher panjang dijelaskan oleh Darwin dengan melihat dari sudut pandang adanya variasi. Menurut Darwin, jerapah pada mulanya ada yang berleher panjang dan ada yang berleher pendek. Jerapah yang berleher pendek tidak mampu bertahan hidup karena kalah dalam berkompetisi dengan jerapah berleher panjang untuk memperoleh makanan berupa dedaunan pada pohon yang tinggi. Akibatnya populasi jerapah berleher pendek menjadi punah dan tinggal populasi jerapah berleher panjang yang mampu bertahan hidup di lingkungannya (Hukum survival of the fi ttest). Supaya kalian lebih memahami konsep evolusi Darwin, cermatilah bagan alir berikut ini.










Bagan alir konsep Teori Evolusi Darwin










Dari pendapat para ahli di atas, munculah Teori Evolusi yang terbaru yakni yang dikenal sebagai Teori Sintetik. Teori ini merupakan gabungan dari teori Lamarck, Darwin, dan hukum pewarisan Mendel yang isinya mengungkapkan bahwa evolusi terjadi karena perubahan frekuensi gen dari suatu generasi ke generasi berikutnya. Ahli lain bernama De Vries melengkapi teori ini dengan menyatakan bahwa evolusi terjadi karena perubahan frekuensi gen akibat mutasi.

B. PRINSIP-PRINSIP EVOLUSI
Berbagai macam teori evolusi yang dicetuskan oleh para tokoh tersebut, akan menjadi dasar pemikiran tentang evolusi selanjutnya. Proses evolusi dapat dibedakan atas dasar faktor-faktor berikut.
  1. Evolusi Berdasarkan Arahnya
Berdasarkan arahnya evolusi dibedakan menjadi dua:
  1. Evolusi Progresif
Evolusi progresif merupakan evolusi menuju pada kemungkinan yang dapat bertahan hidup (survival). Proses ini dapat dijumpai melalui peristiwa evolusi yang terjadi pada burung Finch.


  1. Evolusi Regresif
Evolusi regresif merupakan proses menuju pada kemungkinan kepunahan. Hal ini dapat dijumpai melalui peristiwa evolusi yang terjadi pada hewan dinosaurus.
  1. Evolusi Berdasarkan Skala Perubahannya
Berdasarkan skala perubahannya, evolusi dapat dibedakan menjadi dua:
  1. Makroevolusi
Makroevolusi adalah perubahan evolusi yang dapat mengakibatkan perubahan dalam skala besar. Adanya makroevolusi dapat mengarah kepada terbentuknya spesies baru.
  1. Mikroevolusi
Berkebalikan dengan makroevolusi, mikroevolusi adalah proses evolusi yang hanya mengakibatkan perubahan dalam skala kecil. Mikroevolusi ini hanya mengarah kepada terjadinya perubahan pada frekuensi gen atau kromosom.

  1. Evolusi Berdasarkan Hasil Akhir
Berdasarkan hasil akhir, evolusi dapat dibedakan menjadi dua:
  1. Evolusi Divergen
Evolusi divergen merupakan proses evolusi yang perubahannya berasal dari satu spesies menjadi banyak spesies baru. Evolusi divergen ditemukan pada peristiwa terdapatnya lima jari pada vertebrata yang berasal dari nenek moyang yang sama dan sekarang dimiliki oleh bangsa primata dan manusia.
  1. Evolusi Konvergen
Evolusi konvergen adalah proses evolusi yang perubahannya didasarkan pada adanya kesamaan struktur antara dua organ atau organisme pada garis sama dari nenek moyang yang sama. Hal ini dapat ditemukan pada hiu dan lumba-lumba. Ikan hiu dan lumba-lumba terlihat sama seperti organisme yang berkerabat dekat, tetapi ternyata hiu termasuk dalam pisces, sedangkan ikan lumba-lumba termasuk dalam mamalia. Agar lebih jelas tentang evolusi konvergen, perhatikan Gambar di bawah ini














Evolusi konvergen dan divergen











C. MEKANISME EVOLUSI
Proses evolusi dapat terjadi karena variasi genetik dan seleksi alam. Adanya variasi genetik akan memunculkan sifat-sifat baru yang akan diturunkan. Variasi genetik ini disebabkan karena adanya mutasi gen. Seleksi alam juga merupakan mekanisme evolusi. Individu-indivu akan beradaptasi dan berjuang untuk mempertahankan hidupnya, sehingga individu akan mengalami perubahan morfologi, fisiologi, dan tingkah laku. Faktor-faktor yang berpengaruh di dalam mekanisme evolusi antara lain seperti berikut.
  1. Mutasi
Peristiwa mutasi akan mengakibatkan terjadinya perubahan frekuensi gen, sehingga akan mempengaruhi fenotipe dan genotipe. Mutasi dapat bersifat menguntungkan dan merugikan. Sifat menguntungkan maupun merugikan tersebut terjadi jika:
a. dapat menghasilkan sifat baru yang lebih menguntungkan,
b. dapat menghasilkan spesies yang adaptif,
c. memiliki peningkatan daya fertilitas dan viabilitas.
Selain menguntungkan, ada kemungkinan mutasi bersifat merugikan yaitu menghasilkan sifat-sifat yang berkebalikan dengan sifat-sifat di atas. Untuk mengetahui angka laju mutasi, dapat dicontohkan dengan perhitungan seperti berikut:
Jumlah populasi spesies 300.000. Jumlah generasi spesies itu sebesar 6000, sedangkan angka laju mutasi per gen 1 : 100 000. Jumlah gen yang mampu bermutasi dalam individu 1000. Perbandingan mutasi yang menguntungkan dan merugikan 1 : 1000. Berapakah mutasi gen yang menguntungkan selam spesies itu ada?
JAWAB












  1. Seleksi Alam dan Adaptasi
Proses adaptasi akan diikuti dengan proses seleksi. Individu yang memiliki adaptasi yang baik akan dapat mempertahankan hidupnya, memiliki resistensi yang tinggi dan dapat melanjutkan keturunannya. Sedangkan individu yang tidak dapat beradaptasi akan mati selanjutnya akan punah.
  1. Aliran Gen
Dengan adanya aliran gen maka akan terjadi perpindahan alel di antara populasi-populasi melalui migrasi dan individu yang kawin.
  1. Perkawinan yang Tidak Acak
Perkawinan tak acak dapat mengakibatkan alel yang membawa sifat lebih disukai akan menjadi lebih sering dijumpai dalam populasi, sedangkan alel dengan sifat yang tidak disukai akan berkurang dan mungkin akan hilang dari populasi. Perkawinan yang terjadi antar keluarga dekat dapat mengakibatkan frekuensi gen abnormal atau gen resesif.

  1. Genetik Drift
Genetik Drift merupakan perubahan secara acak pada frekuensi gen dari populasi kecil yang terisolasi. Keadaan ini dapat Anda jumpai pada populasi terisolir kaum Amish di Amerika, ternyata ada yang membawa alel yang menyebabkan sifat cebol satu dari setiap seribu kelahiran.
Hasil perkawinan secara acak tidak akan mengubah populasi tertentu. Penghitungan populasi secara acak tersebut dapat ditentukan dengan hokum Hardy Weinberg. Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi. Syarat terjadinya prinsip ini adalah:
a. perkawinan secara acak,
b. tidak ada seleksi alam,
c. jumlah populai besar,
d. tidak terjadinya mutasi maju atau surut,
e. tidak ada migrasi.
Secara umum, hukum Hardy Weinberg dapat dirumuskan sebagai berikut.
a. Bila frekuensi alel A di dalam populasi diumpamakan p
b. Frekuensi alel a diumpamakan q
c. Hasil perkawinan heterozigote antara Aa × Aa akan diperoleh hasil sebagai berikut:
1) Homozigot dominan AA = p × p = p2
2) Heterozigot 2 Aa = 2p × q = 2pq
3) Homozigot resesif = aa = q × q = q2
»»  READMORE...
Pertumbuhan dan Perkembangan
Perbedaan Pertumbuhan dan perkembangan
No
Pertumbuhan
Perkembangan
1
Bertambahnya ukuran seperti panjang, lebar, volume dan massa.
Suatu proses menuju kedewasaan (menuju suatu keadaan yang lebih tinggi, lebih teratur dan lebih kompleks)
2
Bersifat kuantitatif
Bersifat kualitatif
3
Irreversibel (tidak dapat kembali ke keadaan semula)
Reversibel (dapat kembali ke keadaan semula)
4
Dapat diukur dengan menggunakan alat: auksanometer
Tidak dapat diukur


Macam-macam pertumbuhan
pada tumbuhan
,
1. Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan yang
memanjang baik yang
terjadi pada ujung akar maupun
ujung batang. Pertumbuhan primer
dapat diukur secara
kuantitatif yaitu dengan menggunakan alat
auksanometer .


Pertumbuhan primer pada ujung akar dan ujung batang
dapat dibedakan menjadi 3 daerah yaitu:

a.a.Daerah pembelahan sel, terdapat di bagian ujung akar.
Sel-sel di daerah
ini aktif membelah (bersifat meristematik)
b.b.Daerah perpanjangan sel, terletak di belakang daerah pembelahan.
Sel-
sel di daerah inimemiliki kemampuan untuk membesar dan memanjang.
c.c.Daerah diferensiasi sel, merupakan daerah yang sel-selnya
berdiferensiasi menjadi sel-sel yang mempunyai fungsi dan
struktur khusus.

2.2.Pertumbuhan sekunder adalah pertumbuhan yang dapat
menambah diameter batang. Pertumbuhan sekunder merupakan
aktivitas sel-sel meristem sekunder yaitu kambium dan
kambium gabus. Pertumbuhan ini dijumpai pada tumbuhan dikotil.

Macam-macam Perkecambahan pada Biji

1.Perkecambahan hipogeal: apabila terjadi pembentangan
ruas batang teratas (epikotil) sehingga daun lembaga tertarik
keatas tanah tetapi kotiledon tetap di dalam tanah.
Contoh: perkecambahan pada biji kacang tanah dan kacang kapri.

2.Perkecambahan epigeal: apabila terjadi pembentangan
ruas batang di bawah daun
lembaga atau hipokotil sehingga
mengakibatkan daun lembaga dan kotiledon terangkat ke
atas tanah.
Contoh: perkecambahan pada biji buncis dan biji jarak.


Faktor-faktor yang mempengaruhi
Pertumbuhan pada tumbuhan

1.Faktor eksternal/lingkungan: faktor ini merupakan
faktor luar yang erat sekali hubungannya dengan proses
pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa faktor
eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan
adalah sebagai berikut:

1.Air dan mineral
2.Kelembaban.
3.Suhu
4.Cahaya

2.Faktor internal: faktor yang melibatkan hormon dan
gen yang akan mengontrol pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan.

Macam-macam hormon pada tumbuhan:
1.1.Auksin
2.2.Giberelin
3.3.Sitokinin
4.4.Gas Etilen
5.5.Asam Absisat
6.Kalin

Macam-macam hormon kalin adalah sebagai berikut.:
a.Rhizokalin: merangsang pembentukan akar
b.Kaulokalin: merangsang pembentukan batang
c.Anthokalin: merangsang pembentukan bunga
d.Filokalin: merangsang pembentukan daun


Pengaruh Cahaya pada pertumbuhan Tumbuhan:

Cahaya bermanfaat bagi tumbuhan terutama sebagai energi
yang nantinya
digunakan untuk proses fotosintesis. Cahaya
juga berperan dalam proses
pembentukan klorofil. Akan
tetapi cahaya dapat bersifat sebagai
penghambat
(
inhibitor) pada proses pertumbuhan, hal ini terjadi karenacahaya dapat memacu difusi auksin ke bagian yang
tidak terkena cahaya.
Sehingga, proses perkecambahan yang
diletaan di tempat yang gelap akan
menyebabkan terjadinya
etiolasi


Pengaruh Nutrien pada pertumbuhan
Tumbuhan:

No
Unsur hara
FUNGSI
1
Belerang (S)
Merupakan komponen utama protein dan koenzim pada tumbuhan
2
Fosfor (P)
Merupakan komponen pembentuk asam nukleat, fosfolipid, ATP dan beberapa koenzim
3
Magnesium (Mg)
Merupakan komponen klorofil dan mengaktifkan banyak enzim pada tumbuhan
4
Kalsium (Ca)
Merupakan unsur penting dalam pembentukan dan stabilitas dinding sel, memelihara struktur dan permeabilitas membran, dan mengaktifkan banyak enzim pada tumbuhan
5
Kalium (K)
Merupakan kofaktor yang berfungsi dalam sintesis protein
6
Nitrogen (N)
Merupakan komponen asam nukleat, protein, hormon dan koenzim
7
Oksigen (O)
Merupakan komponen utama senyawa organik tumbuhan
8
Karbon (C)
Merupakan komponen utama senyawa organik tumbuhan
9
Hidrogen (H)
Merupakan komponen utama senyawa organik tumbuhan
10
Molibdenum (Mo)
Komponen esensial untuk fiksasi nitrogen
11
Nikel (Ni)
Kofaktor untuk enzim yang berfungsi dalam metabolisme nitrogen
12
Seng (Zn)
Merupakan unsur yang aktif dalam pembentukan klorofil, mengaktifkan beberapa enzim
13
Mangan (Mn)
Merupakan unsur yang aktif dalam pembentukan klorofil, mengaktifkan beberapa enzim
14
Besi (Fe)
Merupakan komponen sitokrom, mengaktifkan beberapa enzim
15
Klor (Cl)
Diperlukan untuk tahapan pemecahan air pada fotosintesis, diperlukan dalam menjaga keseimbangan air

»»  READMORE...