Rangkuman Materi Bioteknologi Kelas 12

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari pemanfaatan mahluk hidup atau organisme melalui prinsip-prinsip rekayasa, sistem atau proses biologis untuk meningkatkan potensi organisme atau mahluk hidup tersebut.

Macam-Macam Bioteknologi

Bioteknologi konvensional

Ciri-cirinya:

• Hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh tidak sampai pada tahap rekayasa genetika
• Tidak menggunakan alat yang banyak dan rumit
• Diproduksi dalam jumlah kecil
• Mengandalkan jasa mikroorganisme melalui proses fermentasi
• Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri dan fungi
• Contoh produknya tempe, tape, alkohol, asam cuka, yogurt, kecap, brem, oncom

Bioteknologi modern

Ciri-cirinya:

• Mikroorganisme hanya sebagai agen
• Membutuhkan peralatan yang modern dan canggih
• Menggunakan teknik DNA rekombinan
• Mengubah atau memanipulasi sifat organisme target
• Prosesnya dibantu dengan melakukan kloning gen
• Contohnya sintesis insulin dari bakteri, tanaman transgenik (tomat tahan hama, tahan cuaca, dan kandungan nutrisi meningkat)

Dampak Bioteknologi Bagi Masyarakat

Dampak positif

• Meningkatkan nilai tambah bahan makanan, contohnya susu menjadi yogurt, keju, dan mentega
• Meningkatkan sifat resistensi tanaman terhadap hama dan penyakit, contohnya tanaman kapas tahan hama
• Membantu manusia untuk memperoleh keturunan, contohnya program bayi tabung
• Memberikan solusi untuk menangani pencemaran lingkungan, contohnya:
• Clostridium butycirum: menghasilkan gas hidrogen sebagai bahan bakar tanpa polusi
• Methanobacterium: menghasilkan biogas dari kotoran
• Melestarikan keanekaragaman hayati, contohnya teknik kultur jaringan pada tanaman
• Meningkatkan penanganan pada dunia kedokteran, contohnya:
• Insulin yang dihasilkan bakteri E. Coli
• Interferon dari hasil teknik hibridoma
• Antibiotik penisilin yang dihasilkan bakteri penicillium notatum

Dampak negatif

• Kemungkinan adanya kerusakan pada plasma nutfah alami
• Adanya potensi pergeseran akibat transfer gen dari organisme transgenik
• Berpotensi memunculkan pencemaran biologis karena adanya transfer gen dari organisme transgenik
• Bisa menimbulkan penyakit baru yang lebih resisten
• Membentuk barier spesies (spesies penghalang)

Contoh Soal & Pembahasan Bab Bioteknologi UN Biologi SMA

PEMBAHASAN :
Beberapa aplikasi bioteknologi sebagai berikut:

1. Fertilisasi invitro: pembuahan buatan spermatozoa dan ovum di luar tubuh individu melalui suatu media (bioteknologi modern)
2. Teknik kultur jaringan: memperbanyak tumbuhan secara vegetatif menggunakan boltol kultur dengan media dan kondisi tertentu (bioteknologi konvensional)
3. Teknologi hibridoma: metode penggabungan dua sel untuk menghasilkan antibodi monoklonal dalam jumlah yang besar (bioteknologi modern)
4. Bioremidiasi: memanfaatkan mikroorganisme untuk mengendalikan polutan di lingkungan dengan mengubah struktur kimia polutan (bioteknologi modern)
5. Teknologi transgenik: metode bioteknologi tanaman agar menghasilkan karakter baru (varietas unggul) pada berbagai jenis tanaman (bioteknologi modern)

Nomor 4 dan 5 benar
Jawaban E

PEMBAHASAN :
Macam-Macam Bioteknologi

Bioteknologi konvensional

Ciri-cirinya:

• Hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh tidak sampai pada tahap rekayasa genetika
• Tidak menggunakan alat yang banyak dan rumit
• Diproduksi dalam jumlah kecil
• Mengandalkan jasa mikroorganisme melalui proses fermentasi
• Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri dan fungi
• Contoh produknya tempe, tape, alkohol, asam cuka, yogurt, kecap, brem, oncom

Bioteknologi modern

Ciri-cirinya:

• Mikroorganisme hanya sebagai agen
• Membutuhkan peralatan yang modern dan canggih
• Menggunakan teknik DNA rekombinan
• Mengubah atau memanipulasi sifat organisme target
• Prosesnya dibantu dengan melakukan kloning gen
• Contohnya sintesis insulin dari bakteri, tanaman transgenik (tomat tahan hama, tahan cuaca, dan kandungan nutrisi meningkat)

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Antibiotik diperoleh melalui proses fermentasi (metabolisme mikroorganisme tertentu) dengan cara memasukkan bakteri pada tabung inokulasi dan memberikan media yang tepat untuk pertumbuhan bakteri. Kemudian bakteri tersebut dimurnikan dan dihasilkan antibiotik. Antibiotik ini bersifat menghambat pertumbuhan dan merusak mikroorganisme lain.
Jawaban D

PEMBAHASAN :
Dampak negatif rekayasa genetika, yaitu:

• Kemungkinan adanya kerusakan pada plasma nutfah alami
• Adanya potensi pergeseran akibat transfer gen dari organisme transgenik
• Berpotensi memunculkan pencemaran biologis karena adanya transfer gen dari organisme transgenik
• Bisa menimbulkan penyakit baru yang lebih resisten
• Membentuk barier spesies (spesies penghalang)

Jawaban A

PEMBAHASAN :
Teknik-teknik pada bioteknologi, diantaranya:

• Teknologi hibridoma: menggabungkan dua sel yaitu sel limpa yang memiliki antibodi tertentu dengan sel kanker. Sel kanker berperan dalam mempercepat reproduksi sel sekaligus mempercepat pembentukkan antibodi dalam jumlah besar dan tidak mengubah ekspresi gen yang dihasilkan oleh sel limpa sehingga tidak berbahaya bagi manusia.
• Teknologi plasmid/ pencangkokkan gen untuk menghasilkan hormon atau enzim tertentu dari bakteri
• Pencangkokkan nukleus: dimanfaatkan untuk menghasilkan organisme baru tanpa melalui proses perkawinan
• Teknik kultur jaringan: metode memperbanyak tumbuhan dengan cara vegetatif

Jawaban A

PEMBAHASAN :
Radiasi induksi adalah salah satu pemuliaan tanaman dengan cara pemilihan bibit tanaman yang memiliki sifat unggul. Teknik ini tidak menghasilkan biji menghasilkan sehingga tanaman tidak dapat berkembangbiak secara generatif.
Jawaban B

1. Hibridoma
2. Transplantasi inti
3. Rekombinasi gen
4. Kloning bakteri
5. Bioremidiasi

PEMBAHASAN :
Beberapa aplikasi pada bioteknologi diantaranya:

• Hibridoma: teknik pembuatan sel yang dihasilkan dari fusi antara sel B limfosit dengan sel kanker untuk menghasilkan antibodi
• Transplantasi inti: memindakan inti sel somatik (sel tubuh) ke dalam sel telur lain untuk menghasilkan embrio
• Rekombinasi gen: membentuk susunan gen baru dengan memindahkan segmen DNA dari satu sel ke sel yang lain sehingga dihasilkan keturunan yang berbeda dari induknya
• Bioremidiasi:  memanfaatkan mikroorganisme untuk mengendalikan polutan di lingkungan dengan mengubah struktur kimia polutan (bioteknologi modern)

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Bioteknologi konvensional

Ciri-cirinya:

• Hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh tidak sampai pada tahap rekayasa genetika
• Tidak menggunakan alat yang banyak dan rumit
• Diproduksi dalam jumlah kecil
• Mengandalkan jasa mikroorganisme melalui proses fermentasi
• Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri dan fungi

Jawaban B

PEMBAHASAN :
Tauco, tempe, dan kecap dibuat dengan teknik bioteknologi konvensional yaiutu mengandalkan jasa mikroorganisme melalui proses fermentasi. Mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri dan fungi.

• Tauco: hasil fermentasi kacang kedelai oleh jamur Aspergillus orizae
• Tempe: hasil fermentasi kacang kedelai oleh jamur Rhizopus orizae
• Kecap : hasil fermentasi kacang kedelai oleh jamur Aspergillus wentii dan Aspergillus soyae

Dengan bahan yang sama tapi difermentasi oleh jamur (fungi) yang berbeda, ternyata dihasilkan produk yang berbeda. Hal ini disebabkan karena setiap jamur mengekskresikan enzim yang berbeda-beda. Jamur termasuk salah satu jenis mikroorganisme.
Jawaban A

PEMBAHASAN :
Dampak terhadap lingkungan dari adanya tanaman transgenik tahan hama, yaitu:

• Merusak keseimbangan dan pencemaran ekosistem
• Pada awal masa tanam, hama yang memakan tanaman transgenik akan mati. Tapi lama kelamaan akan resisten.
• Hama yang telah resisten menyebabkan petani harus menambah dosis pestisida sehingga tanah menjadi tercemar

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Fertilisasi invitro adalah pembuahan buatan spermatozoa dan ovum di luar tubuh individu melalui suatu media. Bioteknologi ini membantu pasangan suami istri yang tidak dapat menghasilkan keturunan melalui program bayi tabung. Sel telur istri diambil untuk dibuahi oleh sel sperma di luar rahim
Jawaban B

PEMBAHASAN :
Teknik-teknik pada bioteknologi diantaranya:

1. Kloning transfer inti: menghasilkan embrio hidup dari sel somatik (sel tubuh) dengan sel telur untuk tujuan reproduksi atau penyembuhan
2. Transgenik: menyisipkan gen bakteri yang mengandung racun serangga sehingga tanaman akan tahan hama dan penyakit
3. Kultur jaringan: memperbanyak tanaman dengan cara vegetatif
4. Klonning embrio: mengekstrak sel induk dari embrio mahluk hidup yang dikloning. Sel induk ini dapat diubah menjadi jaringan tubuh untuk mengganti organ yang rusak
5. Hibridoma: teknik pembuatan sel yang dihasilkan dari fusi antara sel B limfosit dengan sel kanker untuk menghasilkan antibodi

Jawaban B

PEMBAHASAN :
Domba Dolly dihasilkan melalui teknik transplantasi inti yaitu menggabungkan inti sel kelenjar susu domba finn dorset dengan sitoplasma sel telur domba balcak face. Hasilnya berupa domba yang memiliki sifat sesuai dengan pendonor inti karena inti selnya mengandung kromosom yang didalamnya terdapat gen pembawa sifat.
Jawaban B

PEMBAHASAN :
Hubungan mikroba dan produk bioteknologinya

Jawaban D

PEMBAHASAN :
Kemajuan di bidang rekayasa genetika salah satu contnhya adalah kloning insulin dengan bantuan bakteri Escherichia coli. Proses penyisipan gen yang diinginkan ke dalam plasmid bakteri untuk menghasilkan bakteri yang memiliki sifat sesuai gen yang diinginkan. Teknologi ini dinamakan teknologi plasmid. Tahapan teknik plasmid, sebagai berikut:

• Mengidentifikasi gen yang diinginkan
• Mengekstraksi plasmid
• Menyisipkan plasmid hasil rekayasa ke dalam tubuh bakteri
• Mengembangbiakan bakteri dalam tabung fermentasi
• Bakteri yang berkembangbiak dengan baik akan menghasilkan koloni bakteri yang diinginkan

Jawaban C

Contoh Soal & Pembahasan Bab Bioteknologi SBMPTN Biologi SMA

PEMBAHASAN :
Bahan-bahan yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan:

• Enzim retriksi: memotong DNA dan menghasilkan fragmen DNA yang berujung lancip
• DNA polimerase: memperbanyak jumlah DNA
• Reverse transcriptase: memproduksi cDNA dari mRNA
• Elektroforesis: memisahkan fragmen DNA berdasarkan ukuran berat molekul dan struktur fisik molekul
• DNA ligase: menyambungkan potongan-potongan DNA yang baru disintesis

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Kemajuan di bidang bioteknologi salah satunya adalah kloning insulin dengan bantuan bakteri Escherichia coli. Teknologi ini dinamakan teknologi plasmid. Kekurangan insulin menyebabkan seseorang menderita diabetes melitus yang dapat mengganggu kesehatan. Tahapan kloning insulin sebagai berikut:

1. Mengisolasi plasmid (bahan genetik bakteri berupa untaian DNA) dari Escherichia coli.
2. Plasmid yang telah diisolasi kemudian dipotong menggunakan enzim restriksi endonuklease.
3. Kemudian enzim DNA ligase menyambungkan/menyisipkan DNA kode insulin pada plasmid dan menghasilkan DNA rekombinan.
4. DNA rekombinan yang terbentuk ditransformasikan ke dalam sel bakteri.
5. Bakteri Escherichia yang berkembangbiak dengan baik akan menghasilkan koloni bakteri cDNA gen insulin.
6. Mendeteksi kenampakkan gen insulin pada sel bakteri.

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Plasmid merupakan molekul DNA di luar kromosom yang dapat berpindah dari satu bakteri ke bakteri lain dan akan memiliki sifat yang sama dengan inangnya. Selain itu plasmid juga dapat memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Oleh karena itu plasmid sangat tepat digunakan sebagai vektor atau pembawa gen asing untuk disisipkan ke dalam sel bakteri target.
Jawaban C

PEMBAHASAN :
Kultur jaringan adalah metode untuk memperbanyak tanaman dari sel-sel tanaman induk di lingkungan buatan yang terpisah dari induknya dengan memanfaatkan sifat totipotensi tanaman tersebut. Tahapannya secara berurutan:

• Mengambil sel atau jaringan tanaman yang akan ditumbuhkan pada media kultur jaringan
• Media kultur jaringan berisi nutrisi dan zat tumbuh
• Proses pembentukkan kalus (sel yang belum berdeferensiasi)
• Memotong kalus untuk memperoleh plantlet/tanaman kecil
• Kalus tumbuh menjadi tanaman-tanaman kecil
• Pembiasaan tanaman baru di tanah

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Beberapa fungsi PCR, sebagai berikut:

• PCR dimulai ketika denaturasi DNA pada suhu tinggi
• Primer DNA menempel dan memperpanjang DNA
• Teknik untuk memperbanyak DNA secara invitro
• Reaks PCR sama dengan reaksi penggandaaan pada mahluk hidup
• PCR bereaksi dengan bantuan enzim DNA polimerase

Nomor 2 dan 4 benar
Jawaban C

PEMBAHASAN :

• Peptidoglikan: protein penyusun dinding sel bakteri
• DNA ligase: menyambungkan potongan-potongan DNA yang baru disintesis pada rekayasa genetika
• DNA rekombinan: DNA hasil rekayasa genetika
• Enzim retriksi: memotong DNA dan menghasilkan fragmen DNA yang berujung lancip pada proses rekayasa genetika
• Plasmid: sebagai vektor atau pembawa gen asing untuk disisipkan ke dalam sel bakteri target

Jawaban A

1. Transfusi darah
2. Transplantasi ginjal
3. Perbanyakan tanaman secara invitro
4. Perbanyakan tanaman secara generative
5. Domba dolly hasil perkawinan domba jenis black face dan finn dorset

PEMBAHASAN :
Kloning adalah proses pengambilan informasi genetika dari suatu organisme untuk menciptakan sejumlah salinan identik dirinya, dengan cara invitro ataupun secara vegetatif.
Jawaban C

PEMBAHASAN :
Peranan gen asing pada rekayasa genetika:

• sebagai gen pembawa dan membentuk vektor rekombinan
• terekspresi pada tanaman atau hewan transgenik
• plasmid berintergrasi dengan genom tanaman transgenik
• berkombinasi dengan DNA genom di dalam inti
• plasmid terkespresi pada tumbuhan atau hewan transgenik

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Enzim retriksi akan memotong DNA dengan memutuskan ikatan fosfat yang menghubungkan nukleotida DNA pada tempat tertentu sehingga menghasilkan ujung lancip dan ujung tumpul.
Jawaban C

PEMBAHASAN :
Keuntungan menggunakan bakteri Escherichia coli, yaitu:

• Mudah diperoleh dari lingkungan sekitar
• Dapat berkembangbiak dengan cepat
• Memiliki sifat yang tetap dan tidak berubah-ubah

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Teknologi hibridoma pada penderita kanker adalah menggabungkan dua sel  yaitu sel limpa yang memiliki antibodi tertentu dengan sel kanker. Sel kanker berperan dalam mempercepat reproduksi sel sekaligus mempercepat pembentukkan antibodi dalam jumlah besar dan tidak mengubah ekspresi gen yang dihasilkan oleh sel limpa sehingga tidan berbahaya bagi manusia.

Pernyataan benar, alasan benar, ada hubungan
Jawaban A

PEMBAHASAN :
Kemajuan di bidang bioteknologi salah satunya adalah kloning insulin dengan bantuan bakteri Escherichia coli. Teknologi ini dinamakan teknologi plasmid. Kekurangan insulin menyebabkan seseorang menderita diabetes melitus yang dapat mengganggu kesehatan. Tahapan kloning insulin sebagai berikut:

• Mengisolasi plasmid (bahan genetik bakteri berupa untaian DNA) dari Escherichia coli.
• Plasmid yang telah diisolasi kemudian dipotong menggunakan enzim restriksi endonuklease.
• Kemudian enzim DNA ligase menyambungkan/menyisipkan DNA kode insulin pada plasmid dan menghasilkan DNA rekombinan.
• DNA rekombinan yang terbentuk ditransformasikan ke dalam sel bakteri.
• Bakteri Escherichia yang berkembangbiak dengan baik akan menghasilkan koloni bakteri cDNA gen insulin.
• Mendeteksi kenampakkan gen insulin pada sel bakteri.

Pernyataan benar, alasan benar, ada hubungan
Jawaban A

PEMBAHASAN :
Enzim retriksi akan memotong DNA dengan memutuskan ikatan fosfat yang menghubungkan nukleotida DNA pada tempat tertentu sehingga menghasilkan ujung lancip dan ujung tumpul.

Nomor 4 benar
Jawaban D

PEMBAHASAN :
Radiasi yang dipancarkan unsur radioisotope apabila memasuki tubuh hewan atau tanaman dapat dideteksi keberadaan dan perilakunya (bahan perunut). Kandungan radioisotope  dapat memperlihatkan kualitas dan kuantitas unsur yang berada di dalam tubuh hewan, tumbuhan, bahkan di dalam tubuh manusia.

Pernyataan benar,  alasan benar, ada hubungan
Jawaban A

PEMBAHASAN :

• Candidan albicans: jamur penyebab infeksi pada tubuh manusia
• Candida utilis dan sacharomyces cerevisae : merupakan PST sebagai suplemen pakan ternak (sumber probiotik)
• Trichoderma reesel: berfungsi menghambat pertumbuhan patogen

nomor 2 dan 4 benar
Jawaban C

PEMBAHASAN :
Kultur jaringan merupakan salah satu teknik dalam bioteknologi modern dengan cara mengisolasi jaringan dan sel-sel untuk mengembangkan daya totipotensinya atau potensi dasarnya, sehingga akan diperoleh jaringan atau sel-sel baru sesuai dengan yang diinginkan.
Jawaban B

PEMBAHASAN :
Pengelompokan bioteknologi sebagai berikut:

1. Bioteknologi tradisional
   • Pembuatan bir, anggur, sake
   • Fermentasi alkohol
   • Pembuatan kecap dan tempe
   • Pembuatan roti
2. Bioteknologi modern
   • Pertambangan: mikroba pengekstrak logam (Thiobacilus feroksidans).
   • Kesehatan: pembuatan antibodi monoklonal, interferon, antibiotik, kloning, hormon sintetik.
3. Pangan dan pertanian: menghasilkan PST, bioinsektisida, biogas, kultur jaringan, dan biopestisida.

Jawaban E

PEMBAHASAN :
Dalam teknologi rekayasa genetika diperlukan beberapa komponen yaitu:

• Enzim endonuklease restriksi: sebagai pemotong DNA
• Enzim ligase: sebagai penyambung potongan DNA
• Vektor: sebagai pembawa gen asing ke sel target, berupa plasmid, bakteri, dan agrobacterium

Jawaban A

PEMBAHASAN :
Produk yang dihasilkan dari teknologi hibridoma yaitu:

• Antibodi monoklonal yang bermanfaat untuk mendiagnosis penyakit dan membunuh bibit penyakit secara lebih efektif.
• Hormon tertentu, contohnya somatotrop. Hormon ini berfungsi untuk memacu pertumbuhan tubuh manusia.

Jawaban D

PEMBAHASAN :
Spirulina memiliki kualitas protein yang sangat baik untuk memenuhi kebutuhan tubuh terhadap asam amino esensial. Contoh lain mikroorganisme yang digunakan untuk PST yaitu Clorella speciosa dan Saccharomices cereviceae.
Jawaban B