Bioteknologi memiliki pengertian penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia ja sad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa. Penerapan bioteknologi dalam bidang pangan contohnya adalah pada pembuatan tempe. Tempe adalah makanan yang dibuat dari fermentasi biji kedelai atau beberapa bahan lain yang menggunakan beberpa jenis kapang (jamur) Rhizopus. Seperti Rhizopus oligosporus, Rh oryzae, Rh arrizhus. Sedian fermentasi ini disebut dengan ragi tempe.
Kapang yang tumbuh pada kedelai akan menghidrolisis senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana yang mudah dicerna oleh manusia. Tempe kaya akan serat pangan, kalsium,vitamin B dan zat besi. Berbagai macam kandungan dalam tempe
mempunyai nilai obat,seperti antibiotic untuk mneyembuhkan infeksi dan antioksidan pencegah penyakit degenerative. Secara umum ,tempe berwarna putih karena pertumbuhan
miselia kapang yang merekatkan biji-biji kedelai sehingga terbentuk tekstur yang padat. Degradasi komponen-komponen kedelai pada fermentasi membuat tempe mempunyai rasa dan bau yang khas.
Tempe banyak dikonsumsi di Indonesia, tetapi sekarang telah mendunia, Kaum vegetarian di seluruh dunia banyak yang menggunakan tempe sebagai pengganti daging. Akibatnya sekarang tempe diproduksi di banyak tempat di dunia, tidak hanya di Indonesia. Inilah yang membuktikan bahwa produk bioteknologi dalam hal pangan sangat penting untuk kehidupan.
RUMUSAN MASALAH
Apakah jumlah ragi yang digunakan mempengaruhi tempe yang dihasilkan?
HIPOTESIS
ALAT DAN BAHAN
1. Kacang kedelai 2. Ragi 3. Daun pisang 4. Baskom 5. Tusuk gigi 6. Dandang 7. Kompor 8. Loyang LANGKAH KERJA
1. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan.
2. Ambil kacang kedelai yang telah di rendam 24 sebelum praktikum menggunakan air panas dan air dingin dengan rincian 12 jam di air panas dan 12 jam di a ir dingin.
3. Kulit kedelai yang masih menempel dibersihkan dan dikupas.
4. Setelah dikupas, kedelai direbus untuk membunuh bakteri yang kemungkinan tumbuh selama perendaman.
5. Kedelai diambil dari dandang ,diletakkan diatas tampah dan diratakan tipis-tipis. Selanjutnya kedelai dibiarkan dingin sampai permukaan kedelai kering dan airnya habis menetes.
6. Kedelai kemudian dicampur dengan ragi secukupnya guna mempercepat/merangsang pertumbuhan jamur. Proses mencampur kedelai dengan ragi memakan waktu sekitar 20 menit. Tahap peragian ( fermentasi ) adalah tahap penentu keberhasilan membuat tempe kedelai.
7. Jika campuran bahan fermentasi sudah rata,campuran tersebut dicetak diatas Loyang atau cetakan kayu dengan lapisan plastic atau daun yang akhirnya dipakai sebagi pembungkus. Sebelumnya plastic dilobangi / ditusuk-tusuk. Maksudnya adalah untuk memberi udara supaya jamur yang tumbuh berwarna putih.
8. Campuran kedelai yang telah dicetak dan diratakan permukaannya dihamparkan diatas rak dan kemudian ditutup selama 24 jam.
9. Setelah 24 jam,tutup dibuka dan campuran kedelai didinginkan atau dianginkan selama 24 jam lagi.
HASIL PENGAMATAN
No Hal yang diamati Deskripsi Foto
1. Keadaan fisik kedelai sebelum diberikan ragi
2. Keadaan fisik kedelai setelah diberikan ragi
3. Tumbuhnya benang-benang halus berwarna putih
4. Benang-benang putih menjadi tebal
5. Tempe sudah siap dimakan dan siap untuk dijual
PEMBAHASAN
BUKU SISWA BIOTEKNOLOGI
1. Prinsip dasar bioteknologi
Bioteknologi memiliki pengertian penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia dan rekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa. Dengan melihat pengertian tesebut, semua produk barang dan jasa yang berasal dari jasad hidup atau
komponennya dan yang dihasilkan dari penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia dan rekayasa adalah produk dan jasa bioteknologi.
Dalam batasan pengertian bioteknologi, ada beberapa ciri-ciri dari suatu proses bioteknologi yaitu :
1. Adanya agen biologi yang dipergunakan.Agen biologi yang dipergunakan ini tidak hanya dalam bentuk fisik yang dipanen, namun juga termasuk didalamnya adalah hasil metabolit sekunder atau enzim yang dihasilkan.
2. Penggunaan agen biologi dilakukan dengan satu cara atau metode tertentu. 3. Adanya produk turunan dan jasa yang dipakai dari proses penggunaan agen
biologi tersebut.
Penerapan dari ciri-ciri bioteknologi tersebut adalah pada saat pembuatan tempe digunakan jamur Rhizopus oryzae . Proses ini dilakukan dengan cara dan tahapan tertentu dengan memanfaatkan enzim yang dihasilkan oleh agen biologi.
Berbagai kemajuan yang dicapai dalam dibidang ilmu biologi dan ilmu rekayasa lainnya turut mendorong kemajuan pemanfaatan agen biologi secara lebih maju lagi. Selain itu kondisi kehidupan saat ini juga menuntut adanay perbaikan terhadap kualitas kehidupan dan kualitas lingkungan sebagai pendukung.Oleh sebab itu diperlukan teknologi alternative yang perlu terus dikembangkan. Berikut adalah faktor yang menyebabkan teknologi alternative perlu dikembangkan:
1. Kelaparan yang terjadi akibat tidak seimbangnya populasi manusia dengan tumbuhan pangan yang diproduksi
2. Semakin terekspolorasinya kehidupan di dalam laut yang menciptakan banyak sekali potensi untuk dikembangkan dalam berbagai bidang seperti pangan, kesehatan dan biang lainnya.
3. Semakin berkurangnya sumber daya bahan bakar fosil dan meningkatnya polusi akibatdari penggunaan bahan bakar fosil tersebut
4. Peningkatan pencemaran lingkungan yang memerlukan penanggulangan secara alami
5. Penemuan prinsip – prinsip rekayasa genetika dalam penciptaan varietas spesies baru dan terapi penyakit
6. Penemuan dibidang kesehatan mulai dari pembentukan antibody,terapi kanker atau tumor,produksi hormone, identifikasi tumbuhan obat yang bermanfaat,serta penemuan lain dibidang farmasi.
2. Jenis-Jenis Bioteknologi
Secara umum ,bioteknologi dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu,bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Bioteknologi konvensional menggunakan penerapan-penerpaan biologi, biokimia,atau rekayasa yang masih dlaam tingkat terbatas
(sederhana). Bioteknologi ini belum menggunakan rekayasa molekuler dengan tingkatan yang rumit dan terarah. Kalaupun menggunakan rekayasa molekuler,rekayasa tersebut belum sepenuhnya dikendalikan. Sedangkan bioteknologi modern telah menggunkaan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dpat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan saat ini adalah dengan memanipulasi genetic pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan. Perkembangan bioteknologi modern tidak terlepas dari ditemukannya struktur DNA.
Teknik manipulasi yang sering digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetic (DNA) secara in vitro. In vitro,adalah proses biologi yang berlangsung dalam kondisi percobaan diluar sel atau organisme , misaalnya dalam tabung percobaan. Dengan teknik yang dikenal dengan DNA rekombinan atau rekayasa genetika,para ilmuan dapat menyambung molekul-molekul DNA dari jasad hidu yang berbeda menjadi suatu molekul DNA yang rekombinan. Rekayasa genetika telah menjadi
hal yang sangat penting dalam perkembangan bioteknologi modern. Berikut adalah contoh penggunaan teknik bioteknologi konvensional dan teknik bioteknologi modern dalam bidang pertanian
Kegiatan Teknik Konvensional Bioteknologi Modern
Contoh Contoh
Budidaya tanaman
Pengendalian hama dan penyakit
Penggunaan galur tanaman alami yang belum mengalami
modifikasi genetic.
Penggunaan bakteri Bacillus thurigiensis alami untuk pengendalian hama.
Budidaya tanaman transgenic yang membawa gen
ketahanan terhadap herbisida
Penggunaan galur tanaman transgenic yang membawa gen cry dari Bacillus
thurigiensis
Dalam bioteknologi penggunaan agen biologi adalah hal sangat penting. Sumber agen biologi yang diperlukan dalam proses bioteknologi, dapat diperoleh dengan cara mengembangbiakkan atau menumbuhkan organisme tertentu. Sebagian besar agen yang digunakan dalam bioteknologi adalah mikroorganisme. Oleh karena itu pengetahuan atau kemampuan untuk menumbuhkan mikroorganisme menjadi hal sangat penting dalam bioteknologi. Beberapa alasan yang menyebabkan mikroorganisme tersebut digunakan
dalam bioteknologi adalah karena mikroorganisme tersebut memiliki sifat-sifat dasar seperti berikut.
1. Perkembangbiakan mikroorganisme relative sanagt cepat.
2. Sifat dasar dari mikroorganisme relative mudah untuk dimodifikasi, misalnya dengan teknik rekayasa genetika.
3. Mikroorganisme mampu memproses bahan baku lebih cepat dibandingkan dengan yang dilakukan hewan amaupun tumbuhan sehingga mampu mempercepat produksi.
3.Produk Bioteknologi
Produk dan jasa bioteknologi mampu memberikan manfaat bagi makhluk hidup khususnya manusia. Contohnya,dahulu untuk memperoleh 1 cc insulin bagi penderita diabetes diperlukan sekitar 9 lambung babi. Akan tetapi ,dengan adanya teknologi transfer DNA, fragmen DNA penghasil insulin ini dapat dicangkokkan pada plasmid
sehingga akan ikut dalam metabolism sel bakteri dan diperoleh hormone insulin kotor. Melalui teknik pemurnian, maka hormone insulin dapat diberikan pada penderita. Selain produk yang sangat menolong ini, ada banyak produk yang sanagt membantu sebagai berikut :
1. Bioteknologi dalam Bidang Pengolahan Pangan
Dalam kehidupan sehari-hari kita sebenarnya sangat dekat dengan bioteknologi. Hampir setiap hari kita menggunakan produk bioteknologi dalam hal pangan. Berikut merupakan produk pangan yang merupakan hasil bioteknologi :
a. Yoghurt
Yoghurt merupakan minuman hasil fermentasi susu murni menggunakan bakteri Lactobacillus subtilis atau Lactobacillus bulgarius. Bakteri yang dimanfaatkan mampu mendegradasi protein susu menjadi asam laktat. Proses degradasi ini disebut fermentasi asam kaltat dan hasilnya disebut dengan yoghurt.
b. Keju
Keju merupakan contoh produk bioteknologi yang sangat dikenal. Keju dibuat dengan bantuan bakteri susu. Bakteri tersebut dikenal dengan bakteri asam laktat atau bakteri Lactobacillus. Bakteri Lactobacillus mengubah laktosa menjadi asam laktat dan menyebabkan susu menggumpal.
c. Tempe
Tempe adalah makanan khas Indonesia. Tempe merupakan makanan yang terkenal di Asia Tenggara dan merupakan salah satu contoh produk bioteknologi. Tempe terbuat dari kacang kedelai. Karena terbuat dari kacang kedelai yang mempunyai kandungan protein yang tinggi, maka tempe juga merupakan makanan kaya akan protein dan mempunyai nilai gizi yang tinggi. Tempe dibuat dari kacang kedelai dengan bantuan jamur Rhizopus oryzae.
d. Tahu
Tahu merupakan salah satu dari produk bioteknologi. Tahu seperti juga tempe terbuat dari kedelai. Tahu dibuat dengan cara mencuci kedelai hingga bersih dan merendamnya selama satu malam. Setelah lunak , kacang kedelai digiling menjadi seperti bubur, lalu didihkan. Setelah didihkan, bubur kacang kedelai disaring dan ditambahkan kultur bakteri yang menciptakan kondisi asam. Beberapa bakteri yang sering digunakan dalam pembuatan tahu ini adalah bakteri asam laktat. Bubur tahu yang telah ditambahkan bakteri asam laktat ini kemudian dicetak,dibumbui dan diberi garam agar tahan lama.
1. Bioteknologi dalam Bidang Kesehatan
Dalam bidang kesehatan,bioteknologi sudah lama digunakan. Misalnya dalam pembuatan antibiotic yang dilakukan Alexander Fleming pada tahun 1928. Selain dalam pembuatan antibiotic,bioteknologi berperan dalam bidang kesehatan lain seperti pembuatan hormone dan bayi tabung.
a. Antibiotik
Antibiotik merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu atau dibuat secara semisintesis. Antibiotik berguna membunuh atau menghambat bakteri penyebab penyakit. Antibiotik pertama ditemukan adalah antibiotic yang dihasilkan dari jamur Penicillium notatum. Pensilin ini adalah antibiotic yang ampuh melawan infeksi yang disebabkan oleh baktery Staphylococus. Antibiotik yang sekarang banyak dipakai adlaah antibiotic yang berasal dari genus Streptomyces yang menghasilkan Streptomycin dan Tetracycline dan sangat ampuh melawan bakteri Tubercolosis.
b. Hormon
Terdapat penyakit-penyakit tertentu pada manusia yang disebabkan oleh adanya masalah hormone misalnya penyakit DM ( Diabetes Mellitus) atau yang lebih dikenal dengan nama kencing manis. Penderita penyakit ini kekurangan hormone insulin sehingga kadae gula darah dalam darahnya tinggi. Denganadanya bioteknologi, saat ini hormone insulin telah dapat
dihasilkan secara buatan ( transgenic ) dengan bantuan E.coli. Pada sel E.coli, dimasukkan DNA manusia yang mengandung gen insulin, sehingga bakteri E.coli dapat menghasilkan hormone insulin.
c. Bayi tabung
Untuk dapat menghasilkan seorang bayi,harus terjadi pertemuan antara sel telur ibu dan sel sperma ayah. Kadang kala dalam proses pertemuan sel telur dan sperma ini tidak dapat terjadi dengan baik. Hal tersebut dapat disebabkan karena adanya penghalang saluran telur, atau karena kualitas sperma yang kurang baik sehingga tidak dapat mencapai sel telur. Jika masalh tersebut terjadi, dapat diatasi dengan teknologi yang disebut dengan bayi tabung.. Teknik bayi tabung ini adalah teknik yang mempertemuka sel telur dan sel sperma diluar tubuh sang ibu. Setelah terjadi pertemuan sel telur dan sel sperma ini,proses selanjutnya, embrio yang dihasilkan ditanamkan kembali dirahim ibu sehingga terbentuk bayi yang dilahirkan dengan normal.
3. Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Perkebunan
Bioteknologi ikut berperan dalam memajukan bidang pertanian dan perkebunan. Didalam bidang pertanian,bioteknologi mampu menciptakan tumbuhan-tumbuhan yang memiliki sifat unggul, seperti tahan terhadap hama, produksi panen yang lebih banyak,dan waktu panen yang singkat.
Tumbuhan yang memiliki sifat unggul tersebut dapat diperoleh melalui rekayasa genetika, yaitu dengan memasukkan gen-gen yang memiliki sifat yang dikehendaki pada tumbuhan tersebut. Tumbuhan seperti itu disebut dengan tanaman transgenic.
Tumbuhantransgenik pada dasarnya diperoleh dari teknik memindahkan gen-gen tertentu yang dikehendaki dari organisme lain ke yang lainnya. Misalnya pada tumbuhan kentang hasil rekayasa genetika yang dilakukan di Cina. Tumbuhan kentang adalah tumbuhan yang tumbuh subur didaerah tropis dan tidak bisa tumbuh didaerah dingin. Oleh karena itu pada musim dingin kentang tidak bisa tumbuh di Cina. Untuk mengatasi masalh tersebut,maka para ilmuan cina memasukkan gen tahan dingin dari ikan yang hidup ditempat dingin kedalam gen kentang, sehingga
diperoleh kentang yang tahan dingin dan dapat ditanam didaerah yang beriklim dingin.
Contoh tumbuhan-tumbuhan transgenic lainnya yang telah berhasil dibuat adalah tumbuhan yang dapat melakukan pemupukan sendiri,tumbuhan yang tahan akan penyakit tertentu dan tumbuhan yang dapat menghasilkan peptisida sendiri.
Peran bioteknologi lainnya dalam bidang pertanian dan perkebunan adalah ditemukannya teknik kultur jaringan . Teknik kultur jaringan merupakan suatu teknik memperbanyak tumbuhan dalam skala besar dan waktu yang singkat. Teknik kultur jarinagan dibuat dengan mengambil sel atau jaringan pada tumbuhan, bisa melalalui potongan kecil akar, daun ,batang, atau bagian tumbuhan lainnya. Potongan tersebut
lalu ditumbuhkan di suatu medium yang telah dipersiapkan dan mengandung semua zat yang diperlukan untuk pertumbuhan tumbuhan. Dari potongan tersebut akan tumbuh individu baru yang utuh. Teknik kultur jaringan ini menggunakan sifat totipotensi yaitu sifat sel tumbuhan yang mampu menjadi satu individu baru utuh.
Keuntungan yang didapatkan dari teknik kultur jaringan adalah sebagai berikut :
1. Dapat dilakukan dilahan sempit,artinya tidak diperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibit tanaman yang banyak.
2. Bibit tumbuhnadapat diperoleh dalam jumlah banyak dengan waktu yang singkat
3. Bibit tumbuhan yang diperoleh dari teknik kultur jaringan mempunyai sifat yang seragam dan sama dengan induknya
4. Bioteknologi dalam Bidang Perternakan
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bioteknologi telah berhasi menciptakan hormom yang diproduksi oleh mikroorganisme. Ternyata produksi hormone tersebut diperlukaan juga dibidang pertenakan.Saat ini hewan-hewan ternak biasa diberi vaksin dan hormone pertumbuhan sehingga hewan-hewan ternak tahan terhadap penyakit tertentu dan produksinya meningkat.Contohnya beberapa sapi diberi hormone pertumbuhan sapi BGH yang dibuat dari bakteri E.coli berguna untuk menaikkan produksi susu. Dengan diberikan juga BGH, produksi daging yang
dihasilkan juga meningkat. Vaksin hasil bioteknologi juga telah banyak berperan dalam bidang perternakan. Misalnya vaksin yang diberikan ke sapi untuk mencegah penularan penyakit mulut dan kuku, juga vaksin yang diberikan ke unggas untuk
mencegah penyakit totelo.
5. Bioteknologi dalam Bidang Pengelolaan Lingkungan
Dalam bidang pengelolahan lingkungan hidup, bioteknologi juga memegang peranan aktif di instalasi-instalasi pengelolahan air limbah. Untuk mengefesiensikan pengelolaan limbah,digunakan mikroorganisme yang dapat mengubah sampah
organic menjadi substansi yang lebih sederhana.
Penggunaan mikroorgnisme untuk pengelolan lingkungan juga telah terbukti pada kebocoran kapal tanker. Minyak mentah yang mencemari pantai dibersihkan dengan menggunakan bakteri yang dapat mengurai minyak mentah tersebut. Contoh lain dari bioteknologi adlah dengan ditemukkannya biogas yang merupakan cadangan energy alternative.
4. Dampak dan Polemik Bioteknologi
Adanya perkembangan dalam bioteknologi telah menimbulkan harapan baru bagi kesembuhan penderita-penderita kelainan genetis. Penyediaan obat-obatan dapat dilakukan secara missal dengan harga yang lebih murah. Perkembangan bibit unggul dan reproduksi tumbuhan secara cepat dengan hasil yang maksimal juga menjadi keuntungan yang dapat dirasakan oleh masyarakat luas.
Namun dibalik semua harapan itu,terdapat pengaruh lain yang harus diwaspadai. Produk bioteknologi yang dipatenkan, umumnya berasal dari luar negeri. Dapat membantu petani sekaligus menciptkan ketergantungan penggunaan bibit. Pada umumnya,tumbuhan transgenik termasuk tumbuhan steril dan tidak dapat diperbnyak secara konvensional. Hal ini sangat merugikan petani karean untuk mendapatkannya mereka harus terus membeli bibit dan tidak dapat melakukan pembibitan. Dengan demikian,maka akan terjadi ketergantungan dari negara penghasil pangan ke negara penghasil bibit.