DAFTAR ISI MODUL BIOLOGI 31. SEL2. JARINGAN PADA HEWAN3. JARINGAN PADA TUMBUHAN4. BIOTEKNOLOGI

BAB 3. JARINGAN PADA TUMBUHANBiologi Kelas 2 > Struktur Tumbuhan

STRUKTUR TUMBUHAN Seperti pada hewan, tubuh tumbuhan pun terdiri dari sel-sel. Sel-sel tersebut akan berkumpul membentuk jaringan, jaringan akan berkumpul membentuk organ dan seterusnya sampai membentuk satu tubuh tumbuhan. Di sini akan dibahas macam-macam jaringan dan organ yang membentuk tubuh tumbuhan.Jaringan tumbuhan dapat dibagi 2 macam :1. Jaringan meristem2. Jaringan dewasaJARINGAN MERISTEMJaringan meristem adalah jaringan yang terus menerus membelah.Jaringan meristem dapat dibagi 2 macam

1. Jaringan Meristem PrimerJaringan meristem yang merupakan perkembangan lebih lanjut dari pertumbuhan embrio.Contoh: ujung batang, ujung akar.Meristem yang terdapat di ujung batang dan ujung akar disebut meristem apikal.Kegiatan jaringan meristem primer menimbulkan batang dan akar bertambang panjang.Pertumbuhan jaringan meristem primer disebut pertumbuhan primer.2. Jaringan Meristem Sekunder

Jaringan meristem sekunder adalah jaringan meristem yang berasal dari jaringan dewasa yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan jaringan meristem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Kegiatan jaringan meristem menimbulkan pertambahan besar tubuh tumbuhan.

Jaringan Dewasa Biologi Kelas 2 > Struktur Tumbuhan

Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah berhenti membelah.Jaringan dewasa dapat dibagi menjadi beberapa macam :1 Jaringan EpidermisJaringan yang letaknya paling luar, menutupi permukaan tubuh tumbuhan. Bentuk jaringan epidermis bermacam-macam. Pada tumbuhan yang sudah mengalami pertumbuhan sekunder, akar dan batangnya sudah tidak lagi memiliki jaringan epidermis. Fungsi jaringan epidermis untuk melindungi jaringan di sebelah dalamnya.2. Jaringan ParenkimNama lainnya adalah jaringan dasar. Jaringan parenkim dijumpai pada kulit batang, kulit akar, daging, daun, daging buah dan endosperm. Bentuk sel parenkim bermacam-macam. Sel parenkim yang mengandung klorofil disebut klorenkim, yang mengandung rongga-rongga udara disebut aerenkim. Penyimpanan cadangan makanan dan air oleh tubuh tumbuhan dilakukan oleh jaringan parenkim.3. Jaringan Penguat/PenyokongNama lainnya stereon. Fungsinya untuk menguatkan bagian tubuh tumbuhan. Terdiri dari kolenkim dan sklerenkim.a. KolenkimSebagian besar dinding sel jaringan kolenkim terdiri dari senyawa selulosa merupakan jaringan penguat pada organ tubuh muda atau bagian tubuh tumbuhan yang lunak.b. SklerenkimSelain mengandung selulosa dinding sel, jaringan sklerenkim mengandung senyawa lignin, sehingga sel-selnya menjadi kuat dan keras. Sklerenkim terdiri dari dua macam yaitu serabut/serat dan sklereid atau sel batu. Batok kelapa adalah contoh yang baik dari bagian tubuh tumbuhan yang mengandung serabut dan sklereid.4. Jaringan PengangkutJaringan pengangkut bertugas mengangkut zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada 2 macam jaringan; yakni xilem atau pembuluh kayu dan floem atau pembuluh lapis/pembuluh kulit kayu. Xilem bertugas mengangkut air dan garam-garam mineral terlarut dari akar ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. Xilem ada 2 macam: trakea dan trakeid.Floem bertugas mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan. 5. Jaringan GabusFungsi jaringan gabus adalah untuk melindungi jaringan lain agar tidak kehilangan banyak air, mengingat sel-sel gabus yang bersifat kedap air. Pada Dikotil, jaringan gabus dibentuk oleh kambium gabus atau felogen, pembentukan jaringan gabus ke arah dalam berupa sel-sel hidup yang disebut feloderm, ke arah luar berupa sel-sel mati yang disebut felem.

Akar Biologi Kelas 2 > Struktur Tumbuhan

ORGAN TUMBUHAN

Organ tumbuhan biji yang penting ada 3, yakni: akar, batang, daun.Sedang bagian lain dari ketiga organ tersebut adalah modifikasinya, contoh: umbi modifikasi akar, bunga modifikasi dari ranting dan daun.AKARAsal akar adalah dari akar lembaga (radix), pada Dikotil, akar lembaga terus tumbuh sehingga membentuk akar tunggang, pada Monokotil, akar lembaga mati, kemudian pada pangkal batang akan tumbuh akar-akar yang memiliki ukuran hampir sama sehingga membentuk akar serabut.Akar monokotil dan dikotil ujungnya dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra, yang fungsinya melindungi ujung akar sewaktu menembus tanah, sel-sel kaliptra ada yang mengandung butir-butir amylum, dinamakan kolumela.1. Fungsi Akara. Untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanahb. Dapat berfungsi untuk menyimpan cadangan makananc. Menyerap air dam garam-garam mineral terlarut2. Anatomi AkarPada akar muda bila dilakukan potongan melintang akan terlihat bagian-bagian dari luar ke dalam.a. Epidermisb. Korteksc. Endodermisd. Silinder Pusat/Stelea. Epidermis

Susunan sel-selnya rapat dan setebal satu lapis sel, dinding selnya mudah dilewati air. Bulu akar merupakan modifikasi dari sel epidermis akar, bertugas menyerap air dan garam-garam mineral terlarut, bulu akar memperluas permukaan akar. b. Korteks

Letaknya langsung di bawah epidermis, sel-selnya tidak tersusun rapat sehingga banyak memiliki ruang antar sel. Sebagian besar dibangun oleh jaringan parenkim. c. Endodermis

Merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan silinder pusat. Sel-sel endodermis dapat mengalami penebalan zat gabus pada dindingnya dan membentuk seperti titik-titik, dinamakan titik Caspary. Pada pertumbuhan selanjutnya penebalan zat gabus sampai pada dinding sel yang menghadap silinder pusat, bila diamati di bawah mikroskop akan tampak seperti hutuf U, disebut sel U, sehingga air tak dapat menuju ke silinder pusat. Tetapi tidak semua sel-sel endodermis mengalami penebalan, sehingga memungkinkan air dapat masuk ke silinder pusat. Sel-sel tersebut dinamakan sel penerus/sel peresap.c.Silinder Pusat/Stele

Silinder pusat/stele merupakan bagian terdalam dari akar.Terdiri dari berbagai macam jaringan :- Persikel/PerikambiumMerupakan lapisan terluar dari stele. Akar cabang terbentuk dari pertumbuhan persikel ke arah luar. - Berkas Pembuluh Angkut/VasisTerdiri atas xilem dan floem yang tersusun bergantian menurut arah jari jari. Pada dikotil di antara xilem dan floem terdapat jaringan kambium. - EmpulurLetaknya paling dalam atau di antara berkas pembuluh angkut terdiri dari jaringan parenkim.

BatangBiologi Kelas 2 > Struktur Tumbuhan

Terdapat perbedaan antara batang dikotil dan monokotil dalam susunan anatominya.

1. Batang DikotilPada batang dikotil terdapat lapisan-lapisan dari luar ke dalam :a. Epidermis

Terdiri atas selaput sel yang tersusun rapat, tidak mempunyai ruang antar sel. Fungsi epidermis untuk melindungi jaringan di bawahnya. Pada batang yang mengalami pertumbuhan sekunder, lapisan epidermis digantikan oleh lapisan gabus yang dibentuk dari kambium gabus. b. Korteks

Korteks batang disebut juga kulit pertama, terdiri dari beberapa lapis sel, yang dekat dengan lapisan epidermis tersusun atas jaringan kolenkim, makin ke dalam tersusun atas jaringan parenkim.c. Endodermis

Endodermis batang disebut juga kulit dalam, tersusun atas selapis sel, merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan stele. Endodermis tumbuhan Anguiospermae mengandung zat tepung, tetapi tidak terdapat pada endodermis tumbuhan Gymnospermae. d. Stele/ Silinder Pusat

Merupakan lapisan terdalam dari batang. Lapis terluar dari stele disebut perisikel atau perikambium. lkatan pembuluh pada stele disebut tipe kolateral yang artinya xilem dan floem. Letak saling bersisian, xilem di sebelah dalam dan floem sebelah luar.Antara xilem dan floem terdapat kambium intravasikuler, pada perkembangan selanjutnya jaringan parenkim yang terdapat di antara berkas pembuluh angkut juga berubah menjadi kambium, yang disebut kambium intervasikuler. Keduanya dapat mengadakan pertumbuhan sekunder yang mengakibatkan bertambah besarnya diameter batang.Pada tumbuhan Dikotil, berkayu keras dan hidupnya menahun, pertumbuhan menebal sekunder tidak berlangsung terus-menerus, tetapi hanya pada saat air dan zat hara tersedia cukup, sedang pada musim kering tidak terjadi pertumbuhan sehingga pertumbuhan menebalnya pada batang tampak berlapis-lapis, setiap lapis menunjukkan aktivitas pertumbuhan selama satu tahun, lapis-lapis lingkaran tersebut dinamakan Lingkaran Tahun. 2. Batang MonokotilPada batang Monokotil, epidermis terdiri dari satu lapis sel, batas antara korteks dan stele umumnya tidak jelas. Pada stele monokotil terdapat ikatan pembuluh yang menyebar dan bertipe kolateral tertutup yangartinya di antara xilem dan floem tidak ditemukan kambium. Tidak adanya kambium pada Monokotil menyebabkan batang Monokotil tidak dapat tumbuh membesar, dengan perkataan lain tidak terjadi pertumbuhan menebal sekunder. Meskipun demikian, ada Monokotil yang dapat mengadakan pertumbuhan menebal sekunder, misalnya pada pohon Hanjuang (Cordyline sp) dan pohon Nenas seberang (Agave sp).

DaunBiologi Kelas 2 > Struktur Tumbuhan

Daun merupakan modifikasi dari batang, merupakan bagian tubuh tumbuhan yang paling banyak mengandung klorofil sehingga kegiatan fotosintesis paling banyak berlangsung di daun.Anatomi daun dapat dibagi menjadi 3 bagian :1. EpidermisEpidermis merupakan lapisan terluar daun, ada epidermis atas dan epidermis bawah, untuk mencegah penguapan yang terlalu besar, lapisan epidermis dilapisi oleh lapisan kutikula. Pada epidermis terdapatstoma/mulut daun, stoma berguna untuk tempat berlangsungnya pertukaran gas dari dan ke luar tubuh tumbuhan.2. Parenkim/MesofilParenkim daun terdiri dari 2 lapisan sel, yakni palisade (jaringan pagar) dan spons (jaringan bunga karang), keduanya mengandung kloroplast. Jaringan pagar sel-selnya rapat sedang jaringan bunga karang sel-selnya agak renggang, sehingga masih terdapat ruang-ruang antar sel. Kegiatan fotosintesis lebih aktif pada jaringan pagar karena kloroplastnya lebih banyak daripada jaringan bunga karang.3. Jaringan PembuluhJaringan pembuluh daun merupakan lanjutan dari jaringan batang, terdapat di dalam tulang daun dan urat-urat daun.

Gbr. Jaringan daun.

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat1. Pada waktu mencangkok, pengupasan kulitbatangmenyebabkan batang itu kehilangan jaringan a. pembuluh tapisb.sklerenkimc. xilemd.kolenkime.parenkimkulit2. Jaringan yang sel-selnya selalu aktif membelah adalah .a. jaringan dewasab. jaringan pelindungc. jaringan meristemd. jaringan dasare. jaringan penguat3. Jaringan berikut termasuk silinder pusat batang tumbuh dikotil,kecuali .a. perisikelb. ikatan pembuluhc. kambiumd. endodermise. empulur4. Stomata berfungsi sebagai .a. tempat mengurangi penguapanb. tempat penyerapan airc. tempat meneruskan rangsangd. tempat cadangan aire. tempat pertukaran gas5. Pembentukan lapisan gabus pada batang suatu tumbuhan disebut a. perikambiumb. prokambiumc. perisikeld. feleme. felogen6. Berikut ini yang merupakan komponen xilem adalah .a. trakea, serabut xilem, dan sel pengiringb. trakea, trakeid, serabut xilem, dan parenkim xilemc. trakea, trakeid, sel tapis, dan sel pengiringd. serabut xilem, parenkim xilem, dan sel tapise. serabut xilem, sel pengiring, sel tapis, dan parenkim xilem7. Sistem jaringan dasar pada organ daun akan membentuk .a.epidermisb. endodermisc. mesofild.stomatae. perisikelUntuk nomor 811, perhatikan gambar berikut.

8. Lapisan epidermis ditunjukkan pada gambar oleh nomor .a. 1b. 2c. 3d. 4e. 59. Jaringan yang mengangkut air dan mineral dari tanah ke seluruh jaringan tumbuhan ditunjukkan oleh nomor .a. 1b. 2c. 3d. 4e. 510. Jaringan korteks ditunjukkan oleh nomor .a. 1b. 2c. 3d. 4e. 511. Gambar tersebut merupakan penampang batang dikotil karena .a. memiliki jaringan pembuluhb. susunan jaringan pembuluh membentuk cincinc. susunan jaringan pembuluh tersebar di empulurd. memiliki biji berkeping satue. memiliki xilem dan floem12. Sifat totipotensi dari sel tumbuhan yang sangat baik, dapat digunakan dalam teknik .a. fotosintesisb. transplantasic. kultur aird. kloninge. kultur jaringan13. Pembentukan cabang akar pada tumbuhan dikotil terjadi karena aktivitas .a. floemb. endodermisc. parenkimd. perisikele. korteks14. Jaringan dewasa berikut yang sel-sel penyusunnya masih hidup dan memiliki organel sel lengkap adalah .a. floemb. xilemc. meristemd. parenkime. kolenkim15. Berikut adalah nama-nama organ yang terdapat pada tumbuhan dan memiliki fungsi yang berbeda, yaitu akar, daun, bunga, buah, dan biji. Akar pada ubi kayu mempunyai fungsi untuk a. penyerapan dan fotosintesisb. penyerapan dan penyimpanan makananc. penyerapan dan pengangkutand. penyerapan dan pembuatan makanane. penyerapan danrespirasi16. Jaringan yang berfungsi sebagai makanan cadangan serta menjaga hilangnya panas secara berlebihan adalah .a. jaringan lemakb. jaringan ikatc. jaringan tulangd. jaringan darahe. jaringan saraf17. Jaringan yang berfungsi menyebarkan hasil fotosintesis adalah .a. xilemb. silinder pusatc. parenkimd. endodermise. floemUntuk nomor 1819, perhatikan gambar berikut.

18. Pada gambar penampang daun tersebut, bagian yang merupakan selmesofiltiang adalah nomor .a. 1b. 2c. 3d. 4e. 519. Nomor 2 merupakan jaringan yang berfungsi untuk .a. diproduksinya pigmen-pigmen terutama untuk warnab. proses fotosintesisc. pertukaran gas pada daund. penyerapan aire. pengeluaran gas karbon dioksida (CO2)20. Eritrosit pada jaringan darah memiliki fungsi .a. mengangkut oksigen ke seluruh tubuhb. mempertahankan tubuh dari penyakitc. penyuplai makanan bagi tulangd. sebagai makanan cadangane. menyampaikan impulsB. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar!1. Sebutkan tiga jaringan yang terdapat pada tumbuhan, serta jelaskan fungsinya masing- masing !2. Perhatikan gambar penampang melintang batang monokotil dan dikotil berikut.

Berdasarkan gambar tersebut, jelaskan perbedaan penyusun jaringan antara batang monokotil dan batang dikotil.3. Jelaskan sel-sel yang terdapat dalam xilem dan floem !4.Apakah yang dimaksud dengan totipotensi ?5. Jelaskan setiap tahapan dalam kultur jaringan pada gambar berikut ini !

BAB 4. BIOTEKNOLOGIBioteknologi 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 aBen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia Perkembangan bioteknologi :1.Era bioteknologi generasi pertama bioteknologi sederhana.Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.Contoh:pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.

2.Era bioteknologi generasi kedua.Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitratb. pengolahan air limbahc. pembuatan kompos

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

4.Era bioteknologi generasi baru bioteknologi baru.

Contoh:produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal

1. 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

Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris pemberi rasa dan aroma........... 2. Streptococcus thermophilus menambah keasaman

3.Mentega

Mikroba: Leuconostoc cremoris

Gbr. Tahap-tahap dasar pembuatan minuman anggur merah 2. MAKANAN NON SUSU1.Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi

2.Kecap, oleh Aspergillus oryzae

3.Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinumPrinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi

4.Cuka, oleh Acetobacter aseti

1. Asam SitratMikroba : Aspergillus nigerBahan : tetes gula dan sirupFungsi. 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. Enzima.Amilase digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.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 proteinMikroba: Aspergillus oryzae............ Bacillus subtilis

c.LipaseAntara lain dalam produksi susu dan keju untak meningkatkan cita rasa.Mikroba: Aspergillus niger........... Rhizopus spp

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

PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganismeContoh: 1. Mikoprotein dari Fusarium.............. Substrat: tepung gandum dan ketan............ 2. Spirulina dan ChlorellaKelebihan SCP:1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan2. Pertumbuhan cepat

Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika1. Antibodi MonoklonalAdalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel 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 GenAdalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal

3. AntibiotikDipelopori 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. InterferonAdalah 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. VaksinContoh: Vaksin hepatitis B dan malaria.Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.

Gbr. Tahapan sintesis vaksin yang direkayasa secara genetikaThichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga di dapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu)................................................................... .aktivitas Thio feroReaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 > CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi................................................. aktivitas Thio feroCuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi > 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof1.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.

Gbr. Skema pengolahan air limbah Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.1.Bacillus thuringiensis menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan ..tanaman yang bersifat resisten hama serangga.- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ..ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

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

Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan Sifat totipotensi 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.Gambar 1 Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)

MANFAAT / KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN1.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

5.Tanaman kebal terhadap penyakit, misalnya tembakau kebal terhadap TMV.

Skema rekayasa genetika untuk membuat tumbuhan kebal virus TMV

2.Tanaman mampu menambat N2.

Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif, yaitu:1.Meningkatkan tekanan osmosis air tanah

2.Meningkatkan keasaman tanah akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K

3.Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 di perairan, jalan keluarnya adalah dilakukan rekayasa genetika

BIOTEKNOLOGI MODERN

I. Era biteknologi modern ( 1975- sekarang )Rekayasa genetika, zat antibodi monokronal, hormon insulin, hormonpertumbuhan ikan tuna.Dengan munculnya teknologi DNA rekombinan dan teknik-teknikpembantu seperti penyusunan DNA, maka kita sekarang dapat memeriksa padatingkatan molekuler rangkaian-rangkaian genetika yang terlibat dalampengendalian ekspresi gen. Cara pendekatan klasik dalam genetika adalahpembuatan mutasi in vivo secara acak pada seluruh genom, lalu mengisolasikanmereka dengan memperlihatkan fenitiffenotif khusus. Kemudian muatan inidianalisi untuk menentukan gen mana yang telah berubah. Suatu metode yanghampir terbentuk sesungguhnya adalah "metode genetika berubah". Suatu metodeyang hampir terbentuk sesunggunya adalah "metode genetika mundur (reversegenetics)" yaitu untuk membuat mutasimutasi spesifik dalam suatu sigmen DNAin vitro, dan menganalisa pengaruh dari perubahan-perubahan ini pada organismein vivo setelah mengintroduksi kembali gen muatannya.Berekspresinya dengan gen yang dipindahkan kedalam gel atau jaringanyang sesuai adalah semacam prasarat untuk berbagai bentuk penerapan teknikDNA rekombinan dalam bioteknologi. Terutama berlaku sebagai usaha untukmengobati penyakit genetis manusia dengan pengobatan gen dan juga untuk usahayang bertujuan untuk meningkatkan mutu tanaman panen. Selama 15 tahunbelakangan ini para pakar genetika mempelajari bagaimana mengeluarkan sebuahgen tunggal dari suatu species yang lain. Inilah yang disebut rekayasa genetikayang merupakan pelaksanaan dari bioteknologi modem.Organisme organisme hasil rekayasa genetika yang pertama adalahbakteri berselkembar yang telah disisipi gen-gen manusia yang dapat menghasilkanprodukproduk benilai. Tumbuh-tumbuhan dan hewan -hewan hasil rekayasagenetika segera menyusul bakteri tersebut dan membuka pintu seluruh bidangpertanian lebar-lebar bagi penerapan bioteknologi modem.

II. Teknik Rekayasa GenetikaBanyak percobaan membuktikan bahwa dengan rekayasa genetikafrakmen DNA manapun dapat disambungkan atau disisipkan ke genom specieslain, bahwa species yang jauh hubungan kekerabatannya. Rakayasa genetikamerupakan teknik yang paling mutakhir dalam bioteknologi. Rekayasa Genetikaatau teknik DNA rekombinan dapat didefenisikan sebagai : "Pembetukanrekombinan baru dari material yang dapat diturunkan dengan cara penyisipanDNA dari luar kedalam suatu wahana (vektor), sehingga memungkinkanpenggabungan dan kelanjutan berkembang dalam host yang baru." Proses inijuga dikenal sebagai " Gen Kloning "atau klon gen, sebab organisme yang secaragenetik terbentuk adalah identik dan membawa seluruh potongan DNA yang telahdisisipkan, disamping itu memperbanyak molekul yang baru dibentuk. Salah satucontoh rekayasa genetikayang sudah berhasil adalah penyisipan/pemindahanDNA pembuat insulin pada manusia kedalarn plasmida bakteri Echerichia coli.

Ada empat prinsip pengkloningan gen yaitu :

1. Penyiapan gen.Gen bakteri yang dikloning pada umumnya didapat dari penyiapan totalDNA kromosom (kloning "penembakan") dengan cara membelah DNAdengan endonuklese yang terbatas sehingga menghasilkan bagian masingmasing4 kilobase (kb) dengan ujung yang "lengket."

2. Penyisipan kedalam vektorVektor adalah replika yang akan memungkinkan gen untuk ditempatkandisel induk (host cell) dan melibatkan plasmid pada bakteri induk. Plasmidadalah molekul DNA berbentuk lingkaran kecil yang terdapat didalambakteri disamping kromosom utama plasmid mengandung unsur-unsurgenetik yang tidak terikat pada kromosom utarna. Vekto plasmid harusmemiliki tempat untuk endonuklease terbatas biasa dan faktor antibiotiksehingga memungkinkan untuk memilih perubahan yang diinginkan.Pemasangan DNA yang akan dikloning kedalam vektor plasmid disebutlegasi dan enzim yang berperan dalam pemasangan ini adalah enzim yangdipakai dimurnikan dari E. Coli yang telah diinfeksi dengan T4. Didalamsel enzim ini berfungsi dalam perbaikan tiap skontinuitas yang mungkintimbul pada salah satu untai pada molekul untai ganda. Selain itu, dalamtabung percobaan, ligase DNA yang dimurnikan juga akanmenyambungkan kedua ujung molekul yang sama.

3. Perubahan sel induk (Host Cell)Campuran plesmid yang diperkenalkan kepada sel bakteri diperlukansecara khusus sehingga sel mengambil DNA dalam proses perubahan selinduk. Setelah DNA disisipkan didalam sel bakteri maka,DNA yang sudahdisisipkan tersebut akan dimasukkan lagi kedalam sel hidup misalnyakedalam sel bakteri kemudian ditumbuhkan kedalam media tertentu.Didalam media, sel bakteri ini akan tumbuhdan berkembang biak menghasilkan klon dan klon ini akan menghasilkaninsulin.

4. Mendeteksi gen yang sudah klon.Ada tiga cara mendeteksi gen yang sudah diklon :a. Pengujian berdasarkan informasi urutan asam amino protein yang di sandi.b. Pengujian aktifitas biologis produk genc. Menggtmakan antibodi khusus terhadap produk gen.Klon yang tepet dapat dideteksi dengan menggunakan "probe" untuk goo itusendiri. Probe terdiri satu segmen pendek DNA yang diberi label radioaktif,dan memiliki urutan basa nukleotida yang sesuai dengan urutan asam aminoyang diketahui dati satu segmen protein. Cara lain membuat klon ialah jikaprotein yan disandi gen dihasilkan dalam sel yang diklon, ia dapat dideteksidengan menggunakan uji antibodi khusus bagi protein yang disandi ataudengan cara menguji aktifitas biologi protein dalam sel.Enzim-enzim yang memanipulasi DNA ada empat yaitu :1. Enzim Nuklease ( yang memotong asam nukleat )2. Enzim Ligase ( yang menyambung asam nukleat menjadi satu )3. Enzim Polimerase ( yang membuat copy dati molekul DNA)4. Enzim Modifikasi ( yang menghilangkan gugus kimia )

Dengan ringkas rekayasa genetik dapat dibuat sebagai berikut :1. DNA yang diambil dari sel penkreas, dipotong dengan enzim endonuklease restriksi2. Isolasi DNA plasmid, lalu DNA plasmid dipotong enzim endonuklease3. Kemudian DNA yang sudah dipotong, disisipkan kedalam DNA plasmid yang juga sudah dipotong. Penyisipan ini dibantu oleh enzim ligase DNA.4. Setelah disisipkan maka plasmid dimasukkan kedalam sel bakteri, dan ditumbuhkan dalam media tertentu, agar dapat tumbuh dan berkembang biak serta menghasikan klon yang menghasilkan insulin.

III. Peranan bioteknologi

1. Dalam masyarakatMenjelang akhir abad ke-20 sebagian besar masyarakat dunia menantibioteknologi dengan penuh harapan untuk memecahkan berbagai masalah umatmanusia dibumi. Namun sebagian masyarakat memandang bahwa memasuki erabioteknologi sama saja memasuki hutan belantara ketidak pastian tentang dampakyang akan terjadi kemudian hari.Perkembangan bioteknologi sekarang ini akan menimbulkan dampakserius pada demensi etika dan budaya. Rekayasa genetika menimbulkan masalahmasalahetika serius yang berhubungan dengan pengubahan, manipulasi,penetapan paten dan pemilikan bentuk-bentuk kehidupan. Berbagaiperkembangan dibidang kesehatan juga akan membawa implikasi mendalam padanilai-nilai budaya.Infrastruktur teknologi dan desakan ekonomi akibat bioteknologimembawa dampak besar pada struktur sosial ekonomi serta pada nilai-nilaibudaya, sementara masyarakat luas tidak mendapat informasi dan diasingkan daripengambilan keputusan tentang ara, batas-batas tujuan dan dampak bioteknologi.

2. Dalam sistem ekologiSemua organisme yang ada dibumi telah melampaui proses evolusi selamajutaan tahun akibat keberadaan mereka kini telah mencapai suatu posisikeseimbangan yang optimal. interaksi antara suatu organisme denganlingkungannya baik lingkungan biotik maupun abiotik telah mempunyai bentukkhas masing-masing keanekaragaman jenis hubungan ini mempengaruhi bentukekosistem kita dibumi. Jadi jelaslah terlihat adanya keterkaitan antaramasingmasing organisme musnah, keseimbangan sistem akan terganggu dampakyang akan ditimbulkan bioteknologi dalam sistem ekologi antara lain terjadinyapencemaran lingkungan akibat penggunaan pestisida yang berlebihan sehinggapenambahan atau pengurangan komponen-komponen ekositem bukan merupakanhal yang dianggap ringan. Contoh dampak pemasukan organisme barukelingkungan alami adalah pemanfaatan gen anti beku yang terdapat pada suatujenis ikan yang dapat ditransfer keikan yang tidak tahan suhu dingin. Akibatnyayang biasa tidak didapati pada musim dingan sekarang dapat sangat leluasaberkembang biak dan menempati perairan yang dingin. Jadi akibat adanyakejadian ini dapat menimbulkan pemusnahan suatu species ikan tertentu, sehinggakeseimbangan ekosistem akan terganggu.

BIOTEKNOLOGI TRADISIONAL (KONVENSIONAL)

Apabila kita kaji bersama, sebenarnya bioteknologi sudah diterapkan sejak dahulu, misalnya adanya minuman sejenis bir dan anggur. Minuman ini merupakan minuman yang berasal dari proses fermentasi (peragian) dari penggunaan jasad hidup seperti bakteri dan jamur. Penggunaan bakteri dan jamur ini dimanfaatkan dengan kemampuan metabolismenya untuk mensintesis suatu produk tertentu yang bermanfaat bagi manusia.

Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia dan proses genetik secara alami, misalnya mutasi dan rekombinasi genetik.

Tahukah Anda bahwa aplikasi bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek kehidupan manusia, yaitu aspek pangan, peternakan, pertanian, dan kesehatan.

1. Pangan Berikut ini contoh dari bioteknologi tradisional di bidang pangan, antara lain sebagai berikut.

a. Tempe, bahan dasar dari kedelai, merupakan hasil fermentasi dari jamur Rhizopus.

b. Tape, bahan dasarnya singkong atau beras ketan, merupakan hasil fermentasi dari Saccharomyces cereviceae.

c. Kecap, bahan dasarnya kacang kedelai hasil, fermentasi dari jamur Aspergillus.

Tape singkong

2. Peternakan Pada bidang peternakan misalnya:

a. hasil mutasi alam yang menghasilkan domba ankon, yaitu domba yang berkaki pendek dan bengkok;

b. sapi Jersey yang dapat menghasilkan susu dan kandungan krim yang lebih bagus.

sapi Jersey

3. Pertanian Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang pertanian adalah:

a. hidroponik, tentu Anda sudah mengetahui hidroponik merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan tanah, tetapi dengan media air sebagai pengganti tanah untuk pertumbuhan tanaman,

b. tanaman jenis mustard alami yang diteliti yang dapat menghasilkan tanaman, kubis, kembang kol, dan lain sebagainya.

Skema hidroponik

Contoh bercocok tanam menggunakan sistem hidroponik

4. Kesehatan Di bidang kesehatan misalnya:

a. vaksin merupakan mikroorganisme yang toksinnya dimatikan dan dapat bermanfaat untuk meningkatkan imunitas.

b. antibiotik, merupakan hasil isolasi dari bakteri dan jamur yang dapat dimanfaatkan untuk pengobatan.

Penggunaan mikroorganisme dilakukan secara langsung dan sederhana. Dengan cara tersebut kemungkinan akan dihasilkan zat-zat atau senyawa penting bagi manusia.

A. Soal Pilihan Ganda1. Alasan penggunaan mikroorganisme dalam bioteknologi adalah sebagai berikut, kecuali .a. tidak membutuhkan keahlian khususb. mudah dibiakkanc. sifat dapat dimodifikasid. tidak bergantung iklim dan cuacae. memproses bahan baku cepat2. Kegiatan berikut merupakan proses bioteknologi, kecuali .a. memanfaatkan potensi makhluk hidup terutama mikroorganismeb. melibatkan berbagai bidang ilmu dan proses rekayasa genetikac. selalu menggunakan teknik DNA rekombinasid. dapat berupa proses fermentasie. pembentukan individu transgenik3. Vektor yang digunakan dalam proses rekayasa genetika (DNA rekombinasi) adalah .a. kloroplas d. mitokondriab. nukleus e. DNAc. plasmid4. Dalam proses rekayasa genetika, perangkat yang digunakan untuk memotong DNA adalah .a. gunting mikro d. mikrotomb. pisau mikro e. enzimc. sinar laser5. Mekanisme kerja enzim restriksi dalam rekayasa genetika adalah memotong .a. antara basa nitrogen yang satu dengan yang lainb. basa nitrogen dengan gula pentosa DNAc. molekul asam nukleat di daerah tertentud. basa dengan basa komplemennyae. ikatan gula dengan basa nitrogen6. Dalam bioteknologi, mikroorganisme dimanfaatkan sebagai penghasil dan pengubah bahan makanan.Mikroorgansime yang berperan dalam pembuatan yoghurt adalah .a. Streptococcus thermophillusb. Candida spesies sp.c. Lactobacillus sp.d. Penicillium sp.e. Aspergillus oryzae7. Berikut ini produk bioteknologi yang dibuat melalui proses bioteknologi .a. tempe d. gulab. susu e. kopic. terigu8. Hibridoma adalah hasil penggabungan dua sel somatis yang salah satunya bertujuan untuk menghasilkan .a. antibodi monoklonalb. antibodi poliklonalc. antibiotikd. vaksine. interferon9. Untuk memacu pembelahan sel, proses pembuatan antibodi monoklonal menggunakan .a. sel tumor d. sel embriob. sel leukosil e. sel kelaminc. sel otot10. Untuk menjamin hasil kultur yang baik, jaringan yang banyak digunakan sebagai eksplan pada kultur jaringan adalah .a. kolenkim d. parenkimb. korteks e. meristemc. empular11. Dalam bioteknologi telah dikembangkan suatu teknik reproduksi hewan dengan cara menggabungkan inti sel somatis dengan sel telur yang telah dihilangkan intinya, yaitu .a. kloning d. fusi selb. kultur jaringan e. rekayasa genetikac. hibridoma12. Pada proses pembuatan nata de coco, mikroorganisme yang cocok digunakan adalah .a. Acetobacter ylinumb. Aspergillus ory aec. Saccharomyces cereviceaed. hi opus ory aee. Penicillium notatum13. Insulin dapat dihasilkan oleh sel bakteri melalui proses bioteknologi rekayasa genetika, yaitu .a. penyambungan DNA sel pankreas dengan sel bakterib. peleburan inti sel pankreas dengan DNA bakteric. peleburan sel pankreas dengan sel bakterid. pemindahan gen bakteri ke dalam sel pankrease. pembiakan sel bakteri dalam medium insulin14. Rekayasa genetik dapat dilakukan dengan mengganti materi genetik sel mikroorganisme dengan materi genetik lain yang diinginkan. Agar materi genetik lain tadi dapat mengambil alih metabolisme mikroorganisme, materi genetik sel mikroorganisme yang digantikan tersebut adalah .a. rRNA d. asama aminob. mRNA e. DNAc. tRNA15. Pemanfaatan sifat totipotensi pada tumbuhan adalah untuk memperoleh .a. anakan yang unggul dalam jumlah banyak dan cepatb. anakan seragam dalam jumlah besar dan cepatc. bibit unggul yang tahan antibiotikd. anakan yang diperlukan dalam hibridisasie. anakan yang sifatnya lebih baik dari induknya16. Rekayasa genetik terhadap hewan bertujuan untuk .a. memperbaiki kualitas induk hewanb. mempercepat produktivitas hewanc. mengurangi keanekaragamand. mendapatkan ternak unggule. mempercepat pertumbuhan17. Produk bioteknologi yang digunakan untuk mendiagnosis penyakit yang diderita pasien adalah .a. interferon d. penisilinb. sitokinin e. antibodi monoklonalc. vaksin18. Zat pemicu kekebalan tubuh yang beasal dari mikroorganisme yang dilemahkan atau bagiannya disebut .a. antibodi monoklonalb. antibodi poliklonalc. antibiotikd. vaksine. serum19. Berikut ini contoh-contoh bioteknologi konvensional, kecuali .a. keju d. bakteri insulinb. antibiotik e. bakteri asam laktatc. kecap20. Kloning masih merupakan kontroversi dalam bidang bioteknologi. Kloning pada manusia merupakan rekayasa genetika yang dilakukan pada tingkat .a. organisme d. jaringanb. sistem organ e. selc. organB. Soal Uraian1. Apa yang dimaksud bioteknologi ?2. Jelaskan perbedaan bioteknologi konvensional dengan bioteknologi modern !3. Tuliskan lima contoh hasil bioteknologi yang dapat Anda temukan sehari-hari !4. Apakah yang dimaksud fusi sel ? Jelaskan pula proses dan tujuannya !5. Apakah dampak positif dan negatif dari bioteknologi ?