MAKALAH BIOTEKNOLOGI MODERN

Tugas Kelompok

P R O D U K  R E K A Y A S A  G E N E T I K A

Diajukan untuk memenuhi tugas mata pelajaran:

(BIOLOGI)

Guru Pengajar :Bapak.Walid Sofyan.S.Pd

Oleh Kelompok III:

M.RIYO.FEBRIAN.N

JASMAN JALIL

LUKMINA.R

LATIFA AMELIA

JUMRIANI

DINAS PENDIDIKAN KABUPATEN GOWA

SMA NEGERI 2 SUNGGUMINASA

TAHUN AJARAN 2012/2013

BIOTEKNOLOGI MODERN

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA, selain memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia.Aplikasi bioteknologi modern juga mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, misalnya pada aspek pangan, pertanian, peternakan, hingga kesehatan dan pengobatan (Anonymous, 2011).

Ciri-ciri penggunaan mikroorganisme, yaitu sebagai penggunaan mikrooranisme sebagai agen, pemanfaatan rekayasa genetika, produksi hormon, enzin, antibiotik, gas metahana, MSG, dan lain-lain serta didukung oleh bidang ilmu lain seperti biokimia, teknik kimia (Prowel, 2010).

Contoh penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi modern antara lain:
- Methanogenic, menghasilkam metana,
- Aspergilius niger, menghasilkan amilase dan lipase,
- Thiobasilus feroksidan, mengekstrak logam dari bijinya, dan
- Bachilus thuringensis, menghasilkan biosentisida
(Prowes, 2010).

Bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.

REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifatsifat makhluk hidup secara turun-temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

TRANSPLANTASI INTI

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama.

FUSI SEL/HIBRIDOMA

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru.

Di dalam fusi sel diperlukan adanya:
1. Sel sumber gen (sumber sifat ideal)
2. Sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)3. Fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel).

TEKNOLOGI PLASMID

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya.

Sifat-sifat plasmid, antara lain:
1. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu
2. dapat beraplikasi diri
3. dapat berpindah ke sel bakteri lain
4. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target.

Selain memiliki DNA Kromoson, bakteri juga memiliki DNA nonkromosom. DNA nonkromosom bentuknya juga sirkuler dan terletak di luar DNA kromosom. DNA nonkromosom sirkuler ini dikenal sebagai plasmid. Ukuran plasmid sekitar 1/1000 klai DNA kro-mosom. Plasmid mengandung gen-gen tertertu misalnya gen kebal antobiotik, gen patogen. Seperti halnya DNA yang lain, plasmid mampu melakukan replikasi dan membentuk dirinya dalam jumlah banyak. Dalam sel bakteri dapat terbentuk 10-20 plasmid.

REKOMBINASI DNA

Proses menyambungkan DNA disebut rekombinasi DNA. Karena tujuan rekombinasi DNA adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalam DNA maka disebut juga rekombinasi gen.Rekombinasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Alami yaitu dengan pindah silang, transduksi, transformasi. Sedangkan Buatan dengan penyambungan DNA secara in vitroAlasan dapat dilakukan rekombinasi DNA karena Struktur DNA semua spesies sama sehingga DNA dapat disambung-sambungkan. Ditemukan enzim pemotong dan penyambung sehingga memudahkan gen untuk dapat terekspresi di sel apa pun.

Faktor-Faktor DNA Rekombinan:
1. Enzim (pemotong & penyambung)
2. Vektor
3. Agen (sel target)

Enzim pemotong dikenal dengan nama enzim restriksi endonuklease. Fungsi enzim ini adalah untuk memotong-motong benang DNA yang panjang menjadi pendek agar dapat disambung-sambungkan kembalIEnzim penyambung, Nama lain dari enzim penyambung adalah enzim ligase. Enzim ligase berfungsi menyambung untaian-untaian nukleotidaSifat enzim ligase, Ligase DNA tidak dapat menyambungkan DNA untai tunggal, jadi hanya bisa digunakan pada DNA rangkap karena mengkatalisis ikatan fosfodiester antara dua rantai DNAVektor, DNA yang akan diklonkan membutuhkan alat transportasi untuk menuju tempat pembiakannya, alat transportasi disebut wahana kloning atau vektor. Vektor yang digunakan biasanya berupa plasmidAgen / sel target yang digunakan biasanya berupa mikroba, umunya bakteri. Contohnya E. Coli. Bakteri yang telah diinfeksi memperbanyak plasmid ‘titipan’ ketika bereproduksi. Alasan pemilihan bakteri untuk rekombinasi DNA karena daya reproduksi bakteri tinggi dan cepat sehingga diperoleh jumlah keturunan yang banyak dalam waktu singkat, Merupakan mikroba yang mengandung banyak plasmid, dan tidak mengandung gen yang membahayakan.

Proses Rekombinasi DNA :
- Para penderita diabetes melitus (kencing manis) membutuhkan asupan insulin.
- Gen insulin manusia dari pulau Langerhans diambil kemudian disambungkan ke dalam plasmid bakteri yang sudah dipotong oleh enzim restriksi endonuklease membentuk kimera (DNA rekombinan).
- Kimera dimasukkan ke dalam agen (E. coli) dan disambungkan dengan bantuan enzim ligase untuk dikembangbiakkan  

BIOTEKNOLOGI BIDANG KEDOKTERAN

Bioteknologi mempunyai peran penting dalam bidang kedokteran, misalnya dalam pembuatan antibodi monoklonal, terapi gen, vaksin, antibiotika dan hormon.

 PEMBUATAN ANTIBODI MONOKLONAL

Antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Dapat pula diartikan bahwa 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

Manfaat antibodi monoklonal, antara lain:

1.      Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil.

2.      Mengikat racun dan menonaktifkannya.

3.      Mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

PEMBUATAN VAKSIN

Vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racun yang diambil dari mikroorganisme tersebut.

Vaksin Hepatitis B dan malaria adalah contoh pembuatan vaksin melalui bioteknologi modern. Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia. Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.

Vaksin dimasukkan (dengan disuntikkan atau oral) ke dalam tubuh manusia agar sistem kekebalan tubuh manusia aktif melawan mikroorganisme tersebut. Vaksin telah membantu berjutajuta orang di dunia dalam pencegahan serangan penyakit yang serius.

Vaksin berasal dari sumber-sumber berikut:

1.      Mikroorganisme yang telah mati

Menggunaan mikroorganisme yang telah mati antara lain digunakan untuk menghasilkan vaksin batuk rejan dari bakteri penyebab batuk rejan. Bakteri tersebut dimatikan dengan pemanasan atau penggunaan senyawa kimia untuk mendenaturasi enzimnya.

1.      Mikroorganisme yang telah dilemahkan

Vaksin yang dihasilkan dari mikroorganisme yang sudah dilemahkan disebut sebagai atermsi. Vaksin yang melawan aktivitas bakteri secara cepat merupakan vaksin atenuasi. Contoh vaksin yang menggunakan sumber tersebut adalah vaksin difteri dan tetanus yang dihasilkan dari substansi toksin yang sudah tidak berbahaya dari bakteri. Toksoid bertujuan untuk merangsang produksi toksin, namun mengurangi resiko terinfeksi oleh bakteri dari jenis tertentu.

PEMBUATAN ANTIBIOTIKA

Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan oleh organisme tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.Penicillium chrysogenum digunakan untukmem-perbaiki penisilin yang sudah ada dengan mutasi secara iradiasi ultra violet dan sinar X. Selain Penicillium chrysogenu, beberapa mikroorganisme juga digunakan sebagai antibiotik, antara lain:
- Cephalospurium          ::penisilin N.
- Cephalosporium          : sefalospurin C.
- Streptomyces :             : streptomisin, untuk pengobatan TBC.

Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada Perang Dunia II oleh para ahli dari Amerika Serikat dan Inggris.

PEMBUATAN HORMON

Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah digunakan mikroorganisme untuk memproduksi hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi, misalnya insulin, hormon pertumbuhan, kortison, dan testosteron.

Manfaat Penerapan Biteknologi

Secara umum bioteknologi dikembangkan untuk kesejahteraan umat manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya Sumber Daya Alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang mungkin timbul. Pemanfaatan Bioteknologi bagi kehidupan manusia dintaranya digunakan dalam bidang:

1.      Pertanian

2.      Kesehatan

3.      Lingkungan

Manfaat Bioteknologi Di Bidang Pertanian

1.      Pembentukan tumbuhan tahan hama

2.      Pembuatan tumbuhan yang mampu menambat nitrogen

3.      Mengendalikan serangga perusak tanaman budidaya

4.      Pembiakan tanaman unggul tahan hama

5.      Mengatasi produksi bibit yang sama dalam jangka waktu singkat

6.      Mengatasi terbatasnya lahan pertanian

Manfaat Bioteknologi Di Bidang Kesehatan

Dalam bidang kesehatan, baik bioteknologi konvensional maupun bioteknologi modern memiliki peranan yang sangat besar. Melalui bioteknologi, berbagai produk obat-obatan, vaksin, antibodi dan hormon ditemukan, misalnya penicilin dan hormon insulin. Beberapa penyakit menurun atau kelainan genetik dapat disembuhkan dengan cara menyisipkan gen yang kurang pada penderita, cara ini dikenal dengan istilah terapi gen.

Manfaat Bioteknologi Di Bidang Lingkungan

Pencemaran lingkungan merupakan salah satu isu global yang marak dibicarakan saat ini. Tingginya tingkat pencemaran akan berdampak serius terhadap kelangsungan hidup umat manusia.Di bidang lingkungan, bioteknologi diantaranya berperan dalam:

1.      Menghasilkan energi berupa bahan bakar yang ramah lingkungan, misalnya etanol dan biogas (gas metana)

2.      Pengolahan berbagai macam limbah, misalnya limbah industri, limbah plastik dan pencemaran air yang disebabkan oleh minyak melalui bioremediasi

Dampak Penerapan Bioteknologi

Pada awalnya bioteknologi diharapkan dapat membantu memecahkan berbagai persoalan yang dihadapi oleh umat manusia, seperti kekurangan pangan, penyakit, hambatan-hambatan dalam melakukan aktivitas manusia seperti pertambangan dan lain sebagainya. Banyak masalah-masalah umat manusia dapat diatasi melalui bioteknologi, namun perlu disadari bahwa dampaknya juga tidak sedikit. Dampak penerapan bioteknologi terdapat pada berbagai aspek kehidupan, yaitu di bidang:

1.      Sosial Ekonomi

2.      Etika/Moral

3.      Kesehatan

4.      Lingkungan Hidup

Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Sosial Ekonomi

1.      Hak paten hasil rekayasa, swastanisasi dan konsentrasi bioteknologi pada kelompok tertentu membuat petani tradisional tidak dapat mengadakan bibit sendiri dan para peneliti harus mendapatkan ijin terlebih dahulu sebelum melakukan penelitian menggunakan bibit-bibit hasil rekayasa tersebut.

2.      Merugikan petani kecil dan menimbulkan kesenjangan ekonomi karena produk bioteknologi yang pada umumnya dimiliki oleh pemilik modal dapat meningkatkan produksi hingga 50 %.

3.      Produk bioteknologi hasil modifikasi genetika suatu organisme dapat menyingkirkan plasma nutfah, yaitu suatu jenis makhluk hidup yang masih memiliki sifat asli.

Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Etika / Moral

1.      Menyisipkan gen makhluk hidup kepada makhluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap sebagai pelanggaran terhadap hukum alam dan sulit diterima masyarakat

2.      Penyisipan gen babi ke dalam buah semangka dapat membawa konsekuensi bagi penganut agama tertentu.

3.      Pemberian hak paten atas organisme transgenik bertentangan dengan banyak nilai-nilai budaya yang menghargai nilai intrinsik makhluk hidup karena pemberian hak paten pada organisme hasil rekayasa menyebabkan pemberian hak pribadi atas organisme yang bisa disalahgunakan.

4.      Kloning manusia saat ini masih dipertentangkan dan dianggap merusak nilai etika dan moral karena merusak embrio/janin manusia untuk alasan apapun dianggap tidak manusiawi

Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Keehatan

1.      Penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang meninggal di Inggris.

2.      Tomat Flavr Savr hasil rekayasa diketahui mengandung gen yang resisten terhadap antibiotik.

3.      Susu sapi yang disuntik hormon BGH (bovine growth hormone) atau hormon pertumbuhan sapi, disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia..

4.      Jagung yang direkayasa sebagai pakan unggas menjadikan unggas tersebut mengandung genetic modified organism (GMO) yang dikhawatirkan membahayakan manusia.

5.      Ada dugaan bahwa SARS yang menghebohkan dunia, diduga disebabkan oleh rekayasa genetika virus Corona.

Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Lingkungan Hidup

1.      Pencemaran biologi, karena apabila makhluk hidup transgenik lepas ke alam bebas dan kawin dengan makhluk normal dapat menghasilkan keturunan yang mutan.

2.      Penyalahgunaan hak pribadi, karena dengan rekayasa genetika perubahan genotip tidak dirancang secara alami sesuai dengan kebutuhan, melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu sendiri. Hal ini dapat menimbulkan peluang bahaya bagi kelestarian lingkungan hidup.