JENIS-JENIS BIOTEKNOLOGI

Bagi manusia, bioteknologi sebenarnya bukan barang yang baru. Dalam kenyataannya bioteknologi sudah ada sejak zaman sebelum masehi. Misalnya orang Samaria dan Babilonia telah mengenal minuman bir sejak 6000 tahun sebelum masehi. Orang Mesir telah membuat adonan kue asam ( menggunakan bakteri asam ) sejak tahun 400 SM ( Sebelum Masehi ). Kemampuan mikroorganisme melakukan fermentasi ( “peragian” )  pertamakali ditemukan oleh Louis Pasteur ( 1857 – 1876 ). Fermentasi yang dilakukan oleh mikroorganisme tertentu menjadi prinsip dasar pengembangan bioteknologi tradisional atau konvensional, dengan produk-produk berupa : tempe, bir , tape, kecap, keju, susu asam, roti dan lain-lain.

Perkembangan lebih lanjut di masa kini, bioteknologi sudah memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya yang telah direkayasa secara in vitro sesuai dengan keinginan manusia. Adanya rekayasa secara in vitro yang dilakukan manusia terhadap agen-agen hayati menjadi prinsip utama bioteknologi modern. Misalnya melalui teknik rekayasa genetic manusia dapat “ memaksa” mikroorganisme tertentu untuk memproduksi hormone insulin dalam skala industri. Melalui teknik kultur jaringan, manusia dapat memperoleh bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar dengan waktu yang singkat.

Berdasarkan fakta-fakta di atas, pada dasarnya bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua jenis , yaitu : bioteknologi konvensional / tradisional dan bioteknologi modern.

Proses pembuatan Tempe ( contoh Bioteknologi konvensional ). Tempe merupakan salah satu produk bioteknologi yang sudah dikenal sejak jaman dahulu. Proses pembuatan tempe sangat mudah, menggunakan bahan dan peralatan sederhana.

Tahap-tahap pembuatan tempe., sbb : 

1. Kacang kedelai dicuci bersih, lalu direndam dalam air dingin selama1 hari 
2. Kacang kedelai dikupas kulitnya, lalu direbus
3. Pemberian ragi tempe ( berisi spora jamur dari jenis Rhizopus sp ) 
4. Dibungkus/disimpan ditempat tertutup
5. setelah 2 - 3 hari produk tempe siap dikonsumsi 

Proses Pembuatan Insulin ( Bioteknologi modern ).

Bioteknologi produksi Insulin ini dilakukan dengan memanfaatkan jasa Escherichia coli melalui suatu teknologi yang disebut dengan rekayasa genetic menggunakan peralatan modern.

Adapun tahap-tahap rekayasa genetic dalam pembuatan insulin adalah  sebagai berikut :

1. Identifikasi gen insulin manusia
2.  Isolasi plasmid dari sel E.coli  
3. Penyisipan gen insulin ke dalam plasmid ( terbentuk Plasmid rekombinan ) 
4. Injeksi plasmid rekombinan ke dalam sel E.coli
5. Membiakkkan E.coli yang mengandung plasmid rekombinan
6. Menginduksi E.coli yg mengandung plasmid rekombinan untuk memproduksi insulin
7. Mengisolasi dan memurnikan hormone insulin 
8. HORMON  INSULIN 

Materi terkait :

• PENGERTIAN dan PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI

PENGERTIAN dan PRINSIP DASAR BIOTEKNOLOGI

Dalam kehidupan sehari-hari tanpa disadari, kita telah banyak mendengar atau bahkan memanfaatkan produk-produk bioteknologi. Baik yang berkaitan dengan makanan / minuman ( seperti : tempe, bir, keju, kecap, yoghurt ) , kesehatan ( seperti : penisilin, amoxylin, vaksin,hormone insulin ), pertanian ( tanaman trans genik, kultur jaringan, tembakau bebas virus ), peternakan ( seperti :  domba dolly ), transportasi ( seperti biofuel )  bahkan sampai masalah sampah ( seperti : plastic biodegradable ). Namun, mungkin kita masih bertanya-tanya , apa sih bioteknologi itu ? Bagaimana bioteknologi itu ?

Bioteknologi merupakan ilmu terapan biologi yang dalam praktiknya melibatkan berbagai disiplin ilmu , seperti : Mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel molekul dan lain sebagainya. Secara klasik atau konvensional, bioteknologi dapat didefinisikan sebagai teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sedangkan dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi dapat juga didefinisikan sebagai teknologi pemanfaatan organisme atau bagian-bagiannya yang telah direkayasa secara in vitro untuk menghasilkan produk dan jasa pada skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia.

Dari kedua definisi tersebut dapat kita fahamkan bahwa dalam prosesnya, bioteknologi melibatkan beberapa unsure , yaitu  adanya: Bahan mentah, agen hayati ( organisme atau bagian-bagiannya ), pendayagunaan secara teknologis dan industrial , dan produk / jasa yang diperoleh. Perhatikan bagan berikut ini.

Bahan mentah	=====	Proses teknologis Dan industrial	====	Produk / jasa
		| |
		Agen hayati ( mikroba/ molekul/ sel/ jaringan )

Dari bagan tersebut, dengan jelas dapat kita lihat bahwa suatu produk / jasa dapat dikategorikan sebagai produk bioteknologi bila produk / jasa tersebut dihasilkan melalui proses teknologis ( baik konvensional maupun modern ) yang melibatkan agen hayati di dalam proses produksinya. Perhatikan contoh berikut :

Contoh 1 :

biji kedelai direbus menjadi kedelai rebus

Contoh 2 :

biji kedelai direbus, setelah dingin diberikan ragi tempe kemudian dibungkus lalu disimpan. Setelah 2 – 3 hari menjadi tempe

Dari  kedua contoh tersebut, mana yang merupakan produk bioteknologi ? Contoh 2 merupakan produk bioteknologi karena dalam prosesnya menggunakan agen hayati, yaitu ragi tempe. Ragi tempe mengandung spora jamur Rhizopus sp. Aktivitas kehidupan jamur ini secara biologis menjadikan butiran-butiran kedelai rebus terangkai menjadi suatu produk yang bernama tempe. Sedangkan contoh 1 bukan merupakan produk bioteknologi, karena dalam prosesnya sama sekali tidak memanfaatkan agen hayati ( meski teknologi perebusan yang digunakan modern sekalipun ).

Bioteknologi dalam perkembangannya,  memang tidak pernah terlepas dari sifat rasa ingin tahu dan rasa tidak puas manusia. Adapun tujuan utama pengembangan bioteknologi adalah untuk meningkatkan / memberi  nilai  tambah  bahan mentah dengan memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya. Dengan memanfaatkan jamur Rhizopus, biji kedelai mempunyai nilai tambah. Misalnya : dari sisi ekonomi harga tempe lebih mahal daripada harga kedelai rebus, dari sisi nutrisi tempe lebih tinggi kandungan/nilai gizinya daripada kedelai rebus dll.

Mekanisme Evolusi dan Keseimbangan Gen dlm Populasi

Proses evolusi terjadi antara lain karena adanya variasi genetic dan seleksi alam. Variasi dalam suatu species terjadi karena 2 penyebab utama, yaitu : mutasi gen dan rekombinasi gen-gen di dalam keturunan.

Mutasi gen yang disebabkan olelh factor luar mempunyai sifat : sangat jarang terjadi, dan pada umumnya tidak menguntungkan terutama bagi individu yang mengalaminya. Jumlah gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh suatu individu dari suatu species disebut angka laju mutasi

( : rata-rata 1 / 100 ribu ). Meskipun angka laju mutasi nilainya sangat kecil, tetapi diduga mutasi merupakan suatu penyebab terjadinya evolusi.

Sementara itu, rekombinasi gen dalam keturunan dapat    diketahui    dari   frekeunsi gen

( perbandingan antara gen satu dengan gen lainnya di dalam suatu populasi ). Misalnya : suatu populasi mempunyai gen dominant A dan  gen resesif a. Bila kedua gen sama-sama adapatif, maka generasi yang bergenotip AA, Aa dan aa akan mempunyai daya fertilitas dan viabilitas yang sama.

Perkawinan antara genotip  AA  dengan aa, maka generasi F1 semua populasi nya bergenotip Aa ( : 100% Aa ). Perkawinan antar sesame F1 akan menghasilkan keturunan F2 dengan rasio fenotip :

25 % AA : 50% Aa : 25% aa atau ¼ AA : ½ Aa : ¼ aa

Berdasarkan perhitungan tersebut, maka frekuensi keseimbangan genotip F2 adalah hasil kali frekuensi gen dari masing-masing induknya :

( A + a ) ( a + a ) = AA + 2 Aa + aa = A2 +  2Aa + a2

fenomena seperti di atas, oleh Hardy dan Weinbergdirumuskan secara matematis menjadi :

p² + 2pq + q² = 1, dimana p + q = 1

p      : frekuensi gen dominant         
2pq  : frekuensi genotip heterozigot

q      : frekeunsi gen resesif                
p²     : frekuensi genotip homozigot dominan

            q²     : frekuensi genotip homozigot resesif

menurut Hardy-Weinberg, keseimbangan gen dalam populasi akan selalu tetap, bila :

1.       tidak terjadi mutasi

2.       populasi terisolasi, sehingga tidak ada aliran gen yang keluar atau masuk populasi

3.       tidak ada seleksi alam

4.       jumlah populasi besar dan terjadi perkawinan secara acak

5.       setiap individu anggota populasi memiliki fertilitas dan viabilitas yang sama

Penerapan hokum Hardy-Weinberg

Contoh :

Penyakit keterbelakangan mental dibawa oleh gen resesif yang akan muncul dalam keadaan homozigot resesif,maka jika dalam suatu populasi yang terdiri dari 25.000 jiwa ada 1 orang yang menderita penyakit keterbelakangan mental maka frekuensi gen dapat dihitung sebagai berikut :

Jawab :

1/ 25.000 penderita penyakit keterbelakangan mental ( q2 ), sehingga frekeunsi gen resesif adalah q = V q2 =

V 1/25.00 = V 0,0004 = 0,0063. Jadi frekuensi gen resesif adalah 0,0063. Frekuensi gen dominant ( p ), dihitung dengan rumus p + q = 1, sehingga  p = 1 – q, p = 1 – 0,0063 = 0,9937.Maka frekuensi gen dominant ( p ) adalah 0,9937, dan frekuensi genotip homozigot dominant ( p2 ) = ( 0,9937 )2 = 0,9874.

Frekuensi genotip heterozigot, dihitung dengan rumus 2pq = 2 ( 0,0063 X 0,9937 ) = 0,0126

Cara Agar tidak mudah Lupa dalam Belajar

Belajar merupakan sesuatu pengalaman yang tidak pernah terlewat kan oleh setiap manusia.

Dan setiap manusia memiliki pengalamannya sendiri dalam melakukan proses belajar. 

Ada di antara manusia yang mudah sekali dalam menerima pelajaran sampai bahkan mampu mengingat apa-apa yang telah dia pelajari dalam jangka waktu yang tak terbatas. Namun, ada juga di antara manusia yang sangat sulit menerima pelajaran dan sangat "kesusahan" dalam mengingat apa-apa yang telah dia pelajari.

Artinya, banyak orang yang mudah 'lupa' / 'melupakan' apa yang pernah dipelajarinya.

Bagi orang-orang tertentu yang mudah lupa dalam belajar ( mudah-mudahan Anda tidak termasuk di dalamnya ), tidak perlu khawatir. Karena menurut sumber Active Learning ada paling tidak 4 kategori yang membuat belajar Anda menjadi  tidak mudah lupa.

Keempat kategori tersebut, adalah sebagai berikut.

pertama, melakukan Review. Bagian ini berkaitan dengan upaya mengingat ulang , melatih ulang, menyimpan ulang, dan penyegaran ulang dari apa-apa yang telah kita pelajari sebelumnya. Jadi jika Anda seorang pelajar / mahasiswa atau siapa saja yang sedang belajar. Gunakan waktu luang Anda atau bahkan manfaatkan waktu luang Anda setelah belajar untuk melakukan review ( mengulangi ). Jika Anda pulang sekolah pukul 14.00, maka pada pukul 15.30 lakukan lah review dari pelajaran yang Anda terima 2 - 10 yang lalu.

kedua, melakukan penilaian diri ( self evaluation ). Pada bagian ini, Anda harus melakukan uji ulang untuk mengevaluasi / menilai sampai sejauh mana keterukuran belajar yang telah Anda capai.

ketiga, melakukan perencanaan ( planning ). Pada bagian ini Anda mempertimbangkan apa yang akan dilakukan dengan mengkaji ulang apa telah Anda lakukan. Ingat, setiap manusia boleh punya rencana.

keempat, Sentimen akhir. Pada bagian ini Anda diminta untuk melakukan penyelarasan situasi dan kondisi dalam dinamika dan mekanisme pembelajaran.

diyakini bahwa , jika seseorang yang dalam belajarnya selalu menempuh ke empat kategori tersebut di atas. Maka mereka akan mempunyai daya ingat yang cukup kuat dalam setiap belajarnya.

Standar Kompetensi Lulusan SMA tahun 2011

Ujian Nasional ( UN ) tahun 2011 sudah di ambang pintu. Tentu., anda yang duduk di kelas XII SMA sudah mempersiapkan diri untuk menghadapi "agenda" yang sangat menentukan tersebut. 
Berikut ini adalah Standar Kompetensi Lulusan ( SKL ) dan Indikator untuk mapel Biologi SMA tahun 2011.


Standar Kompetensi Lulusan  1. 
Menjelaskan konsep-konsep keanekaragaman hayati, prinsip-prinsip klasifikasi, dan peranan serta manfaat sumber daya alam bagi kehidupan.
Indikator :

1.  mendiskripsikan jenis-jenis keanekaragaman hayati ( tingkat gen, sel, jenis dan ekosistem )
2. Mendeskripsikan klasifikasi organisme
3. mendeskripsikan peranan sumber daya alam ( hewan dan tumbuhan ) bagi kehidupan

Standar Kompetensi Lulusan  2. 
Menjelaskan ciri-ciri virus, kingdom protista, monera dan fungi  serta perananya bagi kehidupan
Indikator :

1.  mengidentifikasi virus atau monera
2. Mendeskripsikan peran monera dan fungi bagi kehidupan

Standar Kompetensi Lulusan  3. 
Menjelaskan ciri-ciri plantae dan animalia serta peranannya serta peranannya bagi kehidupan
Indikator :

1. Mengidentifikasi daur hidup tumbuhan lumut dan tumbuhan paku
2. Mendeskripsikan cara perkembangbiakan pada tumbuhan berbiji
3. mendeskripsikan daur hidup invertebrata
4. Mengidentifikasi ciri-ciri hewan vertebrata

Standar Kompetensi Lulusan  4. 
Menjelaskan hubungan antara komponen ekosistem, aliran energi dan daur biogeokimia serta mengkaitkannya dengan keseimbangan lingkungan dan pelestariannya.
Indikator :

1. Mendiskripsikan komponen ekosistem dan perannya bagi kehidupan di sekitarnya
2. Mendeskripsikan proses yang terjadi pada daur biogeokimia
3. Mendeskripsikan konsep keseimbangan lingkungan dan pelestariannya.

Standar Kompetensi Lulusan  5. Menjelaskan struktur dan fungsi sel serta mengkaitkannya dengan struktur jaringan dan fungsi pada sistem organ tumbuhan, hewan dan manusia
Indikator :

1. Mendiskripsikan struktur sel dan proses yang terjadi pada sel tersebut
2. Mengidentifikasi organel sel tumbuhan / hewan beserta fungsinya
3. Mengidentifikasi organ pada tumbuhan beserta fungsi nya

Standar Kompetensi Lulusan  6.  Menjelaskan struktur dan fungsi sistem organ pada hewan dan manusia serta kelainan / penyakit yang mungkin terjadi

Indikator :

1. Mendeskripsikan sistem gerak otot dan tulang pada manusia
   
2. Mendeskripsikan sistem peredaran darah manusia serta gangguannya
   
3. Mendeskripsikan sistem pencernaan pada manusia serta gangguannya 
4. Mendeskripsikan sistem pernapasan pada manusia serta gangguannya
5. Mendeskripsikan sistem ekskresi pada manusia serta gangguannya
6. Mendeskripsikan sistem regulasi pada manusia dan identifikasi gangguannya
7. Mendeskripsikan sistem reproduksi pada manusia dan identifikasi gangguannya

Standar Kompetensi Lulusan  7.  Menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi pada tumbuhan.

Indikator :

1. Menentukan faktor-faktor internal dan eksternal yang mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan
   

Standar Kompetensi Lulusan  8.  Menjelaskan proses metabolisme pada rantai karbohidrat dan kemosintesis , mengkaitkan proses tersebut dengan metabolisme, lemak dan protein , dan memahami teknologi yang berkaitan dengan metabolisme.

Indikator :

1. Mendiskripsikan jenis-jenis enzim, cara kerja , dan fungsinya dalam metabolisme tubuh
   
2. Mengidentifikasi proses respirasi sel ( proses katabolisme karbohidrat dan pembentukan energi )
   
3. Mendeskripsikan peristiwa fotosintesis pada tumbuhan beserta tahap-tahapannya
4. Mendeskripsikan proses respirasi an aerob beserta contohnya

Standar Kompetensi Lulusan  9.  Menjelaskan konsep dasar hereditas, reproduksi sel dan mutasi

Indikator :

1. Mendiskripsikan susunan nukleotida ( DNA, RNA dan kromosom ) yang merupakan konsep dasar hereditas
   
2. Menjabarkan tahapan sintesis protein
   
3. Menjelaskan tahap-tahap pembelahan mitosis dan meiosis pada tumbuhan dan hewan
4. mendeskripsikan hasil persilangan monohibrida dan dihibrida
5. Mendeskripsikan hasil persilangan pada penyimpangan semu hukum mendel
6. Menginterpretasi pola hereditas pada manusia
7. Mendeskripsikan peristiwa mutasi beserta contoh-contohnya

Standar Kompetensi Lulusan  10.  Menjelaskan prinsip teori evolusi dan implikasinya pada perkembangan sains

Indikator :

1. Mendiskripsikan teori asal-usul kehidupan dan pembuktiannya
   
2. Mengidentifikasi fakta-fakta yang mendukung teori evolusi
   
3. Menjabarkan fenomena evolusi dan hubungannya dengan keseimbangan populasi

Standar Kompetensi Lulusan  11.  Menjelaskan prinsip , peran dan implikasi bioteknologi pada masyarakat dan lingkungan

Indikator :

1. Mengidentifikasi contoh bioteknologi konvensional dan modern
   
2. Menjelaskan peran bioteknologi
   
3. Menjelaskan dampak bioteknologi bagi masyarakat dan lingkungan

Prinsip-prinsip Pengelompokan Mahkluk Hidup

klasifikasi :

• berarti : upaya pengelompokan / penggolongan mahkluk hidup kedalam kelompok-kelompok tertentu
• Tujaunnya : untuk memudahkan manusia  dalam mempelajari, memanfaatkan dan melestarikan mahkluk hidup 
• dipelajari dalam cabang biologi bernama taksonomi

--> kegiatan taksonomi meliputi :  

pertama . Identifikasi, yaitu mengenali ciri-ciri mahkluk hidup tertentu. Dilakukan dengan menggunakan bantuan kunci determinasi / kunci identifikasi. Salah satu kunci identifikasi yang paling terkenal adalah kunci dikotomis yang dibuat berdasarkan dua ciri yang saling berlawanan. 

Contoh kuci dikotomis untuk tumbuhan 
1.a. tumbuhan tidak dg batang sejati ....... lumut hati

1.b. tumbuhan dg batang sejati .......................... 2

2.a. pada batang tidak ditemukan adanya pembuluh ………… lumut daun

2.b. pada batang terdapat jaringan pembuluh …… 3.

3.a. ……….. dstnya

Kedua , Tata nama , yaitu pemberian nama ilmiah suatu mahkluk hidup sesuai dengan aturan tertentu. Aturan pemberian nama ilmiah sesuai kesepakatan menggunakan sistem tata nama binomial / sistem tata nama biner / sistem binomial nomenclature.

Aturan tersebut meliputi :

1. nama ilmiah menggunakan bhs Latin atau dilatinkan
2. terdiri dari 2 suku kata. Dimana : kata I merupakan nama genus, diawali dg huruf kapital ; kata II merupakan penunjuk jenis, ditulis dg huruf kecil semua
3. ditulis berbeda dg kata/kalimat lain, dg cara : dicetak miring, cetak tebal, garisbawah terpisah.

Contoh :Nama ilmiah manusia adalah : Homo sapiens , atau Homo sapiens , atau  Homo sapiens

Homo à nama genus

sapiens à penunjuk jenis

ketiga klasifikasi, yaitu pengelompokkan mahkluk hidup kedalam kelompok-kelompok tertentu atas dasar persamaan-persamaan tertentu. Beberapa mahkluk hidup yang memiliki kesamaan ciri akan dimasukkan ke dalam taksa-taksa tertentu.Tingkatan takson dari yg tertinggi hingga terendah adalah sbb : 

Tumbuhan plantae		Hewan animalia
Regnum		Kingdom
Division		Phylum
Classis		Classis
Ordo		Ordo
Familia		Familia
Genus		Genus
species		species

Contoh beberapa sistem klasifikasi yang pernah ada :

1. Sistem Alami ( Aristoteles ) dasar ciri morfologi , anatomi,  fisiologi yang secara alami melekat pada obyek

2. Sistem buatan / artifisial  ( Carolus Linnaeus ) : dasar : ciri morfologis,habitat sesuai dg kesepakatan      

3. Sistem filogenetik ( Charles Darwin ) : dasar : Persamaan ciri fenotip,  Kedekatan hubungan antar takson 

Sistem klasifikasi yang lain :

1.       sistem 2 kingdom , dasar : kemampuan bergerak

2.       sistem 3 kingdom, dasar : kemampuan mensintesis makanan

3.       sistem 4 kingdom, dasar: keadaan inti sel

        4.     sistem 5 kingdom, dasar: tingkat organisasi sel dan nutrisinya