Materi Penerapan Bioteknologi Mapel Biologi kelas 12 SMA/MA

Materi Penerapan Bioteknologi Mapel Biologi kelas 12 SMA/MA - Halo adik adik apa kabar? semoga dalam keadaan sehat selalu. Kebetulan pada kesempatan yang cerah ini kakak ingin berbagi kepada aidk adik kelas XII SMA/MA tentang materi yang sudah disusun dan dirangkum. Nah materi ini tentang Penerapan Bioteknologi yang diambil dari mata pelajaran Biologi. Semoga bisa membantu dan terus semangat yaah.

Materi Penerapan Bioteknologi Mapel Biologi kelas 12 SMA/MA

Bioteknologi merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan manusia untuk mendapatkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia dengan menggunakan atau memanfaatkan organisme atau bagianbagiannya. Kalian pasti bertanya bagaimana proses atau teknologi yang memanfaatkan organisme dalam menciptakan barang dan jasa secara teknologi.

Modul ini akan membantu untuk mempelajari bioteknologi yang dapat dilakukan baik secara konvensional maupun secara modern. Modul ini juga sangat membantu dalam mempelajari materi bioteknologi karena modul ini dilengkapi dengan gambargambar tentang proses bioteknologi, latihan soal dan kunci jawaban. Sehingga kalian dapat dengan mudah mempelajari materi ini.

Baca juga - Soal Metabolisme

Untuk menjelaskan konsep tentang bioteknologi maka modul ini akan membahas tentang bioteknologi yang dilakukan secara konvensional dan bioteknologi yang dilakukan secara modern beserta contoh-contoh hasil bioteknologinya.

Untuk menyelesaikan pembelajaran pada modul ini, anda akan melalui dua kegiatan pembelajaran yaitu pembelajaran 1 dan pembelajaran 2.

Istilah

Bioteknologi : proses yang melibatkan berbagai agen biologi berupa mikroba
Eksplan : potongan atau bagian tubuh tumbuhan yang akan dikembangkan dalam kultur jaringan
Fusi protoplasma : penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik
Hibridoma : sel-sel hasil fusi dua sel dari organisme yang sama atau ber beda
Kalus : Implantasi : penempelan, penanaman, pelekatan embrio pada dinding uterus
Kloning : sekumpulan sel hasil perkembangan dari eksplan yang belum mengalami diferensiasi upaya mengembangbiakkan hewan atau tumbuhan secara tidak kawin dan menghasilkan keturunan yang identik secara genetik
Kultur jaringan : proses perbanyakan tumbuhan secara vegetative dengan perbanyakan sel tubuh pada media kultur yang steril dan terkontrol
Plantlet : tanaman kecil
Rekayasa gentika : usaha mengubah atau memanipulasi bahan atau materi genetik organisme secara in vitro
Rekombinan : teknik mengubah susunan DNA suatu organisme dengan cara menyisipkan gen asing ke organisme tersebut sehingga diperoleh sifat baru yang tidak dimiliki sebelumnya
Transplantasi gen : proses mentransfer gen ke gen lainnya

A. Tujuan Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan mampu:

Memberi contoh-contoh penerapan bioteknologi di berbagai bidang.
Mengidentfikasi dampak penerapan bioteknologi.

B. Uraian Materi

1. Penerapan bioteknologi

Saat ini bioteknologi sudah dikembangkan di berbagai bidang dengan tujuan untuk menghasilkan produk barnag dan jasa yang memberikan manfaat bagi manusai.

Baca juga - Soal Genetik

a. Bidang pangan

Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.

Baca juga - Soal Pembelahan Sel

1) Protein Sel Tunggal (PST)

PST adalah suatu istilah untuk menyebut protein yang berasal dari organismeuniseluler dan multiseluler yang strukturnya sederhana. PST dapat dibuat dari bakteri, alga maupun jamur.

Mikroorganisme penghasil PST mempunyai beberapa keunggulan sebagai berikut:

Mempunyai kemampuan berkembang biak relatif cepat.
Mempunyai kandungan protein lebih tinggi dari protein hewan/tumbuhan.
Dapat menggunakan substrat limbah sebagai media kultur.

Mikroba yang dapat digunakan untuk membuat PST adalah Saccharomiyces cerevisiae dan Candida utilis. Protein yang dihasilkan kedua mikrob ini mengandung asam nukleat tinggi sehingga tidak cocok bagi manusia. PST yang dihasilkan dari kedua mikrob hanya digunakan sebagai suplemen makanan ternak. Mikroba lainnya yang digunakan adalah Spirulina dan Chlorella.

2) Mikoprotein

Mikoprotein merupakan bahan makanan sumber protein yang berasal dari miselium jamur.

Baca juga - Soal Pewarisan Sifat Makhluk Hidup

b. Bidang pertanian dan peternakan

Bidang pertanian:

1) Padi transgenik

Contoh : padi rojolele transgenik yang mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin. Cara mendapatkan tanaman padi yang tahan terhadap cuaca dingin yaitu dengan memasukkan gen tahan dingin dari hewan yang hidup di tempat dingin ke dalam kromosom tanaman padi.

2) Tembakau resisten terhadap virus

Contoh : tanaman tembakau yang tahan terhadap penyakit TMV. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menggabungkan plasmid T dengan gen yang tahan terhadap penyakit TMV dan dimasukkan ke kromosom tembakau. Kromosom tersebut diperbanyak melalui teknik kultur jaringan.

Baca juga - Soal Pola-Pola Hereditas Pada Makhluk Hidup

3) Bunga antilayu

Contoh: bunga anyelir transgenik yang mampu bertahan segar selama 3 minggu, sementara itu, anyelir normal hanya mampu bertahan selama 3 hari.

4) Buah tanpa busuk

Contoh : Buah yang tetap segar dalam waktu yang lama. Untuk mendapatkannya dilakukan dengan cara menghambat kerja dari gen penghasil etilen.

5) Tanaman kapas antiserangga

Tanaman kapas ini diperoleh dengan memasukkan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan. Tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin yang akan berekasi dengan enzim yang diproduksi lambung serangga, sehingga enzim ttersebut akan berubah menjadi racun. Jika serangga memakan tanaman tersebut maka akan mengalami keracunan hingga mati.

6) Pembuatan pupuk organik

Contoh : pupuk superfosfat yang dibuat melalui teknologi Bio-SP menggunakan mikoorganisme pelarut fosfat.

Baca juga - Soal Hereditas Manusia

c. Bidang peternakan

1) Sapi perah dengan hormon manusia, contoh: sapi Herman

Sapi Herman merupakan contoh teknologi DNA rekombinan. Teknik ini dilakukan dengan menyisipkan gen laktiferin dari manusia yang akan memproduksi HLF (Hunan laktiferin)kepada sapi perah. Dengan penyisipan akan dihasilkan sapi yang mengandung laktiferin.

2) Bovin Somatotrop

Teknologi ini dilakukan dengan menyisipkan gen somatotropn sapi pada plasmid Escherichia coli untuk menghasilkan BST, BST yang ditambahkan pada makanan ternak sehingga dapat meningkatkan produksi daging dan susu ternak.

d. Bidang Kedokteran

1) Antibiotik

Pembuatan antibiotik termasuk penerapan bioteknologi konvensional. Antibiotik adalah senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme untuk menghambat pertumbuhan mikoorganisme lain. Mikroorganisme yang dimanfaatkan menghasilkan antibiotik antara lain :

Jamur Cephalosporium sp, penghasil antibiotik sefalosporin untuk membunuh bakteriyang kebal terhadap penicillin.
Bakteri Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomisin untuk membunuh bakteri yang kebal terhadap antibiotik penisilin dan sefalosporin.
Jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum menghasilkan antibiotic penisilin untuk melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus.

2) Insulin

Merupakan hormon yang diproduksi kelenjar pancreas dan berfungsi mengatur kadar gula dalam darah. Berikut ini gambar dari langkahlangkah pembuatan insulin.

Gambar 17. Langkah Pembuatan Insulin - Sumber : https://www.nafiun.com

3) Vaksin transgenik

Vaksin adalah siapan antigen yang dimasukkan ke tubuh untuk memicu terbentuknya sistem kekebalan tubuh. Pembuatan vaksin dilakukan melalui teknik DNA rekombinan dengan mengisolasi gen yang mengode senyawa penyebab penyakit (antigen) dari mikro yang bersangkutan.

Berikut ini gambar skema pembuatan vaksin transgenik.

Baca juga - Soal Mutasi pada Makhluk Hidup

4) Antibodi Monoklonal

Pembuatan antibody monokonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus â€“menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal. Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.

Gambar 19. Fusi Protoplasma - Sumber : https://id.quora.com/

5) Interferon

Interferon adalah protein yang dibentuk secara alami oleh sel-sel system imun, misalnya sel darah putih dan fibroblast. Secara komersial interferon diproduksi dengan menggunakan teknologi DNA rekombinan. Interferon dikatakan juga sebagai senyawa protein yang mampu memacu pertahanan tubuh manusia untuk melawan kuman penyakit, seperti virus, bakteri, kanker, dan senyawa asing lainnya.

e. Bidang Lingkungan

Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.

Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.

Baca juga - Soal Evolusi

2. Dampak Penerapan Bioteknologi bagi Kehidupan

1) Dampak di bidang lingkungan

Dampak Positif:

Ditemukannya tumbuhan transgenic yang tahan terhadap serangga, sehingga dapat mengurangi penggunaan pestisida.
Mengatasi pencemaran limbah dengan menggunakan bakteri Thiobacillusferrooxidans yang dapat memisahkan logam dari bijinya.

Dampak Negatif

Menimbulkan kerusakan pada ekosistem.
Tanaman kapas anti serangga dapat membunuh hama dan organisme bukan target seperti kupu-kupu dan lebah yang menghisap nectar tanaman tersebut. Akibatnya banyak jenis serangga yang mati sehingga merusak ekosistem, selain itu juga matinya serangga dalam jumlah besar dapat mengganggu kelangsungan hidup organisme pemakan serangga.
Hilangnya plasma nutfah.
Dengan dibudidayakan organisme transgenic dapat membuat organisme local semakin tersingkir sehingga dapat menimbulkan hilangnya plasma nutfah local (alami). Oleh karena itu pembudidayaan tanaman transgenik dapat mengakibatkan punahnya makhluk hidup dalam suatu ekosistem.

Baca juga - Soal Bioteknologi

2) Dampak di Bidang Sosial Ekonomi.

Dampak positif , Terjadinya persaingan untuk mencari tanaman atau hewan varietas baru melalui rekayasa genetika yang terjadi dikalangan industry.
Dampak Negatif , Kesenjangan ekonomi dan sosial pada masyarakat karena produk dari petani dan peternak tradisional mulai tersisih.

3) Dampak terhadap kesehatan

Dampak Positif, Adanya penemuan produk-produk obat maupun hormone hasi rekayasa genetika sehingga produk tersebut lebih murah,
Dampak negatif, Penggunaan produk kesehatan hasil rekayasa genetika dapat mengakibatkan timbulnya alergi, bahkan beberapa produk transgenik dapat mengakibatkan seseorang menjadi resisten terhadap beberapa jenis antibiotic

4) Etika Moral

Penerapan teknologi kloning yang dikhawatirkan akan diterapkan pada manusia dianggap merendahkan martabat manusia. Kloning pada manusia sangat ditentang karena tidak sesuai denga etika moral dan melangar aturan agama.

Baca juga - Soal Pertumbuhan dan Perkembangan

C. Rangkuman

Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar), nata de coco. Bioteknologi modern dalam pangan misalnya berupa PST (protein sel tunggal) dan mikroprotein.
Pembuatan antibody monokonal menggunakan prinsip fusi protoplasma, yaitu dengan cara menggabungkan dua sel dari jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Fusi tersebut menghasilkan sel-sel yang dapat menghasilkan antibodi sekaligus memperbanyak diri secara terus â€“menerus seperti sel kanker yang dinamakan antibodi monoklonal. Berikut ini gambar proses pembuatan antibodi monoklonal melalui rekayasa genetika.
Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.
Bioteknologi juga diterapkan untuk mengatasi pencemaran akibat tumpahan minyak di laut. Tumpahan minyak tersebut dapat diatasi dengan memanfaatkan bakteri Pseudomonas putida. Bakteri tersebut mampu menguraikan ikatan hidrokarbon pada minyak bumi.

D. Latihan Soal

Kerjakan semua soal di bawah ini di kertas, kemudian cocokan dengan jawaban atau pembahasan di lembar berikutnya!

Soal Uraian

Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pangan!
Tuliskan keunggulan Mikroorganisme penghasil PST!
Tuliskan penerapan Bioteknologi bidang pertanian!
Tuliskan dampak Biotehnologi bagi Plasma nutfah!
Tuliskan dampak Biotehnologi bagi Lingkungan!

Soal Pilihan Ganda

Baca juga - Soal Metabolisme

1. Kloning merupakan teknologi yang digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya. Teknologi ini apabila diterapkan pada berbagai jenis hewan dalam jangka waktu panjang dapat menyebabkan dampak negatif yaitu….

A. akan terjadi isolasi reproduksi antar spesies

B. menghasilkan individu berumur pendek

C. akan terjadi kepunahan secara missal

D. menurunkan jumlah anggota populasi

E. menurunkan keanekaragaman hayati

2. Streptomisin merupakan salah satu jenis antibiotik yang dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus. Antibiotic tersebut dimanfaatkan manusia untuk….

A. menghambat pertumbuhan mikroorganisme pathogen

B. meningkatkan kekebalan tubuh

C. melarutkan darah beku

D. mengurangi rasa sakit

E. menurunkan demam

3. Bunga anyelir transgenik tahan terhadap kelayuan karena….

A. telah disisipi gen yang mengode poduksi etilen

B. telah direkayasa agar tidak menghasilkan sitokinin

C. telah disisipi gen laktoferin sehingga tidak mudah busuk

D. telah disisipi gen yang kurang sensitive terhadap etilen

E. disilangkan dengan anyelir transgenic yang mampu bertahan segar dalam waktu lama

Baca juga - Soal Pembelahan Sel

4. Bioteknologi tidak selalu aman bagi lingkungan. Tanaman transgenic dikhawatirkan menimbulkan ancaman terhadap lingkungan berupa….

A. tanah menjadi tandus akibat pemakaian pupuk kimia

B. timbulnya wabah penyakit baru yang sulit diobati

C. bakteri dan jamur pembusuk meningkat jumlahnya

D. membutuhkan banyak pestisida untuk membunuh hama

E. terjadinya pencemaran gen apabila menyerbuki tanaman sejenis

5. Bakteri Pseudomonas putida mampu mendegradasi tumpahan minyak bumi di laut dengan cara….

A. memutus ikatan karbon

B. memutus ikatan aldehid

C. memfermentasi minyak bumi menjadi polyester

D. mereaksikan asam sulfat dengan minyak bumi

E. mendegradasi minyak bumi menjadi gas metana

Kunci jawaban soal uraian

1. Dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional telah banyak menghasilkan produk yang sudah sering dikonsumsi oleh manusia, diantaranya tempe, kecap, tapai, roti, yoghurt, keju, mentega, minuman beralkohol, sayuran fermentasi (acar) , nata de coco

2. Mempunyai kemampuan berkembang biak relatif cepat, Mempunyai kandungan protein lebih tinggi dari protein hewan/tumbuhan, Dapat menggunakan substrat limbah sebagai media kultur.

3. Tananman padi trnsgeni, kapas trangenik, produksi bungan tanpa layu, tembakau resisten terhadap viru, buah jarang busuk. Tanaman kapas ini diperoleh dengan memasukkan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan. Tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin yang akan berekasi dengan enzim yang diproduksi lambung serangga, sehingga enzim ttersebut akan berubah menjadi racun. Jika serangga memakan tanaman tersebut maka akan mengalami keracunan hingga mati

4. Menjadikan tanaman bersifat monokultur, serangga yang berfungsi untuk penyerbukan akan mati, degradasi tanaman yang bersifat lokal.

5. Aplikasi bioteknologi di bidang lingkungan digunakan untuk menangani pencemaran lingkungan. Misalnya pada proses pemurnian logam, bahan tambang pada umumnya masih terikat dengan bijihnya (kotoran), untuk itu dibutuhkan bahan kimia untuk memurnikannya. Bahan-bahan kimia tersebut banyak yang dibuang sebagai limbah. Permasalahan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini mampu mengoksidasi belerang yang mengikat logam sehingga pencemaran lingkungan akibat limbah penambangan dapat dikurangi.

Baca juga - Soal Pewarisan Sifat Makhluk Hidup

Kunci jawaban dan pembahasan soal pilihan ganda

1. B

Berkurangnya keaneka ragaman suatu spesies, karena individu yang dihasilkan dari proses pengkloningan sama persis dengan DNA maupun sifat dan fisik induknya.

Individu hasil kloning sel-selnya diperoleh dari induknya. Ini berarti umur sel-sel hasil kloning pun sama dengan umur sel-sel induknya. Oleh karena itu, individu hasil kloning pun akan memiliki umur sama dengan induknya.

2. A

Streptomycin adalah obat golongan antibiotik aminoglikosida yang berfungsi untuk mengatasi sejumlah infeksi bakteri, salah satunya tuberkulosis. Obat ini bekerja dengan membunuh atau mencegah pertumbuhan bakteri penyebab infeksi.

3. A

Bunga anyelir hasil dari tranformasi genetika akan menyebabkan bunga memproduksi etiles sihingga bunga tahan terhadap kelayuan lebih lama.

4. E

Dampak negatif tanaman rekayasa genetika bagi lingkungan yang sangat merusak yakni hilangnya keanekaragaman hayati. Ini dapat terjadi salah satunya melalui polusi gen. Tanaman transgenik dikhawatirkan dapat mengancam pertumbuhan varietas asli tanaman dengan menyebarkan serbuk sarinya sehingga terjadi persilangan atau pertukaran gen dengan tanaman asli yang mengakibatkan tanaman berubah menjadi tanaman transgenik seluruhnya atau dengan kata lain terjadi penularan sifat ermutasinya pada tanaman non transgenik.

5. E

Kemampuan bakteri Pseudomonas sp. dalam mendegradasi hidrokarbon dan dalam menghasilkan biosurfaktan menunjukkan bahwa isolat bakteri Pseudomonas sp berpotensi untuk digunakan dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat pencemaran hidrokarbon.

Baca juga - Soal Pola-Pola Hereditas Pada Makhluk Hidup

E. Penilaian Diri

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggungjawab!

Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak". Bila semua jawaban "Ya", maka Anda dapat melanjutkan ke pembelajaran berikutnya.

Demikianlah informasi yang bisa kami sampaikan, mudah-mudahan dengan adanya Materi Penerapan Bioteknologi Mapel Biologi kelas 12 SMA/MA ini para siswa akan lebih semangat lagi dalam belajar demi meraih prestasi yang lebih baik. Selamat belajar!!