BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Bioteknologi merupakan ilmu terapan biologi yang melibatkan disiplin ilmu mikrobiologi, biokimia, genetika, dan biologi molekuler. Bioteknologi ini merupakan penerapan teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian dari organisme untuk membuat modifikasi, meningkatkan atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus.
Sejak tahun 6000 SM orang-orang telah mengenal fermentasi pada bahan makanan misalnya untuk membuat bir. Namun bukti bahwa suatu fermentasi dilakukan oleh mikroorganisme baru diketahui setelah seorang melakukan penelitian yaitu Louis Pasteur pada tahun 1857-1876.
Revolusi bioteknologi yang maju diawali dengan penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick pada tahun 1953. Namun hal ini telah diramalkan oleh Alvin T. Pada tahum 1900. Alvin menyatakan bahwa di abad 20 sampai pada abad 21 ada empat teknologi yang sangat berperan dalam kehidupan manusia, yaitu : mikroeloktronika, teknologi energi alternatif, aeronautika, dan bioteknologi.
Bioteknologi bersal dari kata Bio = hidup dan Teknologi. Bioteknologi merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk dan jasa guna kepentingan manusia. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan. Adapun sasaran dari bioteknologi ini diantaranya adalah pangan, pertanian, kedokteran, pertambangan, lingkungan dll.
Bioteknologi telah banyak sekali membantu manusia dalam meningkatkan taraf hidup dan kesejahteraannya. terutama di bidang produksi bahan pangan khususnya bidang pertanian dan perkebunan. Karena dengan adanya bioteknologi ini manusia bisa meningkatkan nilai bahan mentah dengan bantuan mikroorganisme.
Bioteknologi biasanya dimanfaatkan karena keuntungannya, namun bioteknologi pada tumbuhan ini berbeda dari bioteknologi yang lain misalnya : bioteknologi pada perternakan, bioteknologi pada manusia dan lain sebagainya. Biasanya apabila bioteknologi itu mengalami kegagalan maka akan menyebabkan kecacatan, namun untuk tumbuhan hal ini justru menimbulkan sesuatu yang berbeda dan sifatnya unik.
Oleh karena itu sangatlah bermanfaat untuk kita bila kita mempelajari bioteknologi dan dengan adanya bioteknologi ini manusia diharapkan bisa menciptakan segaligus menghasilkan sesuatu yang berguna bagi kehidupan.
1.2. Rumusan Masalah
Sehubungan dengan latar belakang masalah di atas, permasalahn yangdibahas dalam karya tulis ilmiah ini adalah sebagai berikut :
1. Mendeskripsikan asam nukleat, sejarahnya penemuan asam nukleat dan struktur DNA
serta RNA.
2. Struktur Gen dan ekspresinya dan gen pada sel prokariotik serta gen pada sel eukariotik
3. Dasar –dasar cloning gen, definisi cloning, serta gen transformasi dan seleksi
4. Dasar – dasar metode praktek dan perbanyakan mikroba, serta perkembangbiakan.
1.3. Tujuan
Tujuan dibuatnya makalah ini adalah:
1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah pengantar Bioteknologi
2. Mengetahui asam nukleat, sejarahnya penemuan asam nukleat dan struktur DNA serta
RNA
3. Mengetahui Struktur Gen dan ekspresinya dan gen pada sel prokariotik serta gen pada sel
eukariotik
4. Mengetahui Dasar –dasar cloning gen, definisi cloning, serta gen transformasi dan
seleksi
5. Mengetahui Dasar – dasar metode praktek dan perbanyakan mikroba, serta
perkembangbiakan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Asam Nukleat Dan Struktur DNA Serta RNA
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Sebelum ditemukannya RNA, terlebih dulu ditemukan asam nukleat. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1868 oleh Friedrich Miescher, materi ini disebut material ‘nuclein’ karena ditemukan dalam inti sel. Selanjutnya Ia menemukan bahwa sel-sel prokariotik, yang tidak memiliki inti, juga mengandung asam nukleat.
Peran RNA dalam sintesis protein telah diduga sejak 1939. Severo Ochoa memenangkan hadiah nobel 1959 di bindang kedokteran setelah ia menemukan proses bagaimana RNA disintesis. Robert W Hokkey menemukan urutan 77 nukleotida dari tRNA ragi pada tahun 1965, yang membuat ia memenangkan penghargaan nobel pada tahun 1968 di bidang kedokteran.
Pada tahun 1967, Carl Woese menyadari bahwa RNA dapat mengalami katalitik dan menduga bahwa bentuk-bentuk awal kehidupan bergantung pada RNA, baik untuk membawa informasi genetik maupun untuk mengkatalisis reaksi biokimia.
Pada tahun 1976, Walter Fiers dan timnya berhasil menentukan urutan nukleotida lengkap pertama dari genom virus RNA, yaitu MS2 bakteriofag.
Setelah itu banyak sekali penemuan-penemuan yang mengungkap misteri RNA semakin jelas, sehingga mengantarkan kita pada pengetahuan yang sekarang ini. Keadaan ini memberikan motivasi untuk terus mengembangkan penelitian demi mengungkap rahasia dibalik materi genetik termasuk di dalamnya RNA.
2.2 Struktur DNA dan RNA
a. Struktur DNA
Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick.DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin
(guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
- gugus fosfat
Berikut susunan struktur kimia komponen penyusun DNA :
Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat.DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitisin(C) selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff.Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G).
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut.karean perubahan jumlah hidrogen ini, tidak mengehrankan bahwa ikatan C=G memerlukan tenaga yang lebih besar untuk memisahkannya.
DNA merupakan makromolekul yang struktur primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan A-T dan G-C.Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.
DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel.Jika digambarkan sebagai berikut :
Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA.Saat suatu sel membelah secara mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan.Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui tiga model.
Model pertama adalah model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.
Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.
Berikut adalah gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA :
Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses replikasi DNA.Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organisme prokariot maupun eukariot.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintsis dalam siklus pembelahan sel.
b. Struktur RNA
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida.Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- 5 karbon
- basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
- gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.
Tipe RNA
RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ).
RNAd
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.Berikut gambarnya :
RNAr
RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
RNAt
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.
2.3 Kloning Gen
Kloning gen merupakan suatu terobosan baru untuk mendapatkan sebuah gen yang mungkin sangat dibutuhkan bagi kehidupan manusia. Kloning gen meliputi serangkaian proses isolasi fragmen DNA spesifik dari genom suatu organisme, penentuan sekuen DNA, pembentukan molekul DNA rekombinan, dan ekspresi gen target dalam sel inang.
Penentuan sekuen DNA melalui sekuensing bertujuan untuk memastikan fragmen DNA yang kita isolasi adalah gen target sesuai dengan kehendak kita. Gen target yang kita peroleh selanjutnya kita klon dalam sebuah vektor (plasmid, phage atau cosmid) melalui teknologi DNA rekombinan yang selanjutnya membentuk molekul DNA rekombinan. DNA rekombinan yang dihasilkan kemudian ditransformasi ke dalam sel inang (biasanya sel bakteri, misalnya strain E. coli) untuk diproduksi lebih banyak. Gen-Gen target yang ada di dalam sel inang jika diekspresikan akan mengahsilkan produk gen yang kita inginkan.
Aplikasi kloning gen yang sudah pernah kita dengar adalah produksi insulin dengan pendekatan kloning gen. Fragmen DNA spesifik penyandi insulin kita isolasi dan diklon dalam suatu vektor membentuk DNA rekombinan yang selanjutnya produksi insulin dilakukan di dalam sel inang bakteri E. coli.
2.4 Transformasi Gen Dan Seleksi
A. Transformasi Genetik
Transformasi genetik merupakan salah satu metode yang dapat dimanfaatkan untuk mempelajari regulasi gen, identifikasi fungsi gen, pengujian metabolisme, mempelajari fisiologi serta perkembangan tanaman. Keberhasilan proses transformasi gen melalui Agrobacterium tumefaciens sangat ditentukan oleh berbagai hal antara lain kesesuaian antara strain Agrobacterium tumefaciens dengan jenis tanaman dan plasmid vektor yang dipergunakan, kerapatan sel Agrobacterium yang digunakan pada saat proses tranformasi genetik, lama waktu ko-kultivasi, tingkat kemasaman media, kondisi kultur in vitro dan sebagainya. Disamping itu pemanfaatan Agrobacterium tumefaciens pada proses transformasi genetik jenis tanaman monokotil masih memerlukan berbagai penyesuaian dalam upaya meningkatkan efisiensi transformasi
2.5 Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik
Istilah sel pertama kali dikemukakan oleh Robert Hooke, Ilmuwan Inggris, pada tahun 1665 yang berarti ruangan kosong. Ia meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop yang terdiri atas ruangan-ruangan yang dibatasi oleh dinding. Hal tersebut benar karena sel-sel gabus merupakan sel-sel yang telah mati sehingga di dalam sel tersebut kosong, tidak berisi.
Pada tahun 1839, seorang biolog Perancis, Felix Durjadin meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam rongga sel yang penyusunnya disebut sarcode. Johanes Purkinje (1789-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi protoplasma. Max Schultze (1825-1874), seorang anatomi mengemukakan protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan.
Theodore Schwann (1801-1881), seorang pakar zoologi Jerman, meneliti secara cermat dan intensif sel-sel hewan; dan Mathias Schleiden (1804-1881), pakar botani Jerman meneliti sel-sel tumbuhan. Berdasarkan hasil pengamatannya, kedua peneliti tersebut mengemukakan bahwa baik tubuh hewan maupun tubuh tumbuhan terdiri atas sel-sel.
Robert Brown (1831), seorang biolog Skotlandia, menemukan benda kecil yang melayang-layang dalam protoplasma. Benda tersebut diberi nama Inti (Nukleus). Sedangkan Rudolf Virchow mengatakan sel berasal dari sel “Omnis Cellula Cellula”. Dengan demikian sel merupakan kesatuan hereditas.
Perkembangan pengetahuan tentang sel tidak terlepas dari perkembangan ilmu di bidang lainnya. Dengan teknik pewarnaan secara histokimia dan penggunakan mikroskop elektron, terungkap bahwa di dalam sitoplasma, terdapat berbagai macam organel (organ kecil).
Semua sel mempunyai sifat-sifat dasar secara umum. Semua sel dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat bahan semicair yang dinamakan sitosol yang mengandung organel-organel. Semua sel mengandung kromosom, yang membawa gen-gen (DNA, asam nukleat deoksiribosa). Semua sel mengandung ribosom yang merupakan organel kecil yang berfungsi membentuk protein menurut instruksi dari gen.
Berdasarkan keadaan intinya, sel dibedakan dalam dua macam, yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Pada sel prokariotik, materi inti (DNA) terdapat dalam nukleoid yang tidak dibatasi oleh membran inti. Contoh sel prokariotik ialah bakteri, dan gangang biru yang termasuk Monera. Sedangkan pada sel eukariotik terdapat membran inti, yang memisahkan materi inti (DNA dan protein histon membentuk kromosom) dari sitoplasma. Sel eukariotik dijumpai pada Tumbuhan,
Hewan, Cendawan, dan Protista. Sel bakteri dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat nukleoid (DNA) tanpa dibatasi oleh membran inti, dan ribosom (lihat Gambar 2.1 Di sebelah luar dari membran plasma terdapat dinding sel yang disusun oleh peptidoglikan (kompleks gula dan protein). Pada sebagian bakteri sel tersebut dibungkus oleh kapsul (disusun oleh gula). Bakteri mempunyai alat gerak berupa flagel. Pada permukaan sel bakteri terdapat pili yang dapat digunakan untuk menempel pada substratnya. Pada bakteri fotosintetik dan ganggang hijau biru terdapat klorofil yang tersebar dalam sitoplasma, tanpa membran yang membatasinya dengan bagian sel lainnya. Jadi, sel prokariotik ada yang mempunyai klorofil tetapi tidak dalam kloroplas (plastid yang berwarna hijau). Sel prokariotik mempunyai ukuran yang jauh lebih kecil (kurang lebih sepersepuluhnya) dari sel eukariotik.
Pada sel tumbuhan, sel hewan, dan sel eukariotik lainnya, selain membran plasma yang membatasi sel dengan lingkungan luarnya, juga terdapat sistem membran dalam (internal) yang membatasi organelorganel di bagian dalam sel dengan sitoplasma (lihat Gambar 2.2). Nukleus (inti) dibatasi oleh membran inti sehingga bahan-bahan yang ada di dalamnya terpisah dari sitoplasma. Vakuola terpisah dari sitoplasma karena dibatasi oleh membran (tonoplas). Demikian juga pada organel bermembran lainnya, yang terpisah satu sama lain sehingga masing-masing organel menyelenggarakan reaksi-reaksi kimia secara terpisah. Dengan kata lain, sel eukariotik telah mengalami kompartementasi, terbagi dalam beberapa ruang.
Secara ringkas, perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1. Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik
Struktur Prokariotik Eukariotik
Membran nukleus
Membran plastida
Nukleus
Plastida
Mitokondria
Badan Golgi
DNA
RNA
Histon
Pigmen -
-
+
-
-
-
+
+
-
+ +
+
+
+/-
+
+
+
+
+
+
Keterangan: – (tidak ada); + (ada)
Berdasarkan jumlah kromosom dan fungsinya, sel dibedakan ke dalam dua kelompok, yaitu sel somatik dan sel reproduktif. Sel somatik merupakan sel-sel penyusun tubuh, dengan jumlah kromosom 2n (diploid). Dalam proses pertumbuhan makhluk hidup multiseluler sel somatik mengalami proses pembelahan mitosis. Sel reproduktif berfungsi untuk perbanyakan makhluk hidup secara seksual. Sel ini dibentuk melalui proses meiosis sehingga mempunyai jumlah kromosom n (haploid).
Bagian sel ada yang bersifat hidup dan ada yang mati. Bagian sel yang hidup dikenal sebagai protoplasma, terdiri atas inti dan sitoplasma. Bagian mati berupa dinding sel dan isi vakuola.
Sel-sel pada tubuh hewan dan tumbuhan termasuk dalam golongan sel eukariotik, sedangkan pada mikroorganisme ada yang eukariotik misalnya protozoa, protista, dan fungi. Ada pula yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri dan ganggang biru.
2.6 Pertumbuhan dan Perbanyakan Mikroba
Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba!
Elemen kimia yang mutlak diperlukan organisme untuk membentuk komponen sel maupun untuk menjalankan fungsi sel.
Unsur hara makro (macro elements) adalah nutrisi yang diperlukan dalam jumlah yang relatif besar (% BK), meliputi C, H, O, N, P,
Unsur hara mikro (micro elements atau trace elements) biasanya diperlukan dalam jumlah sedikit (ppm atau mg/kg atau µg/g), seperti Fe, Zn,
Sumber energi dan elektron
Nutrisi (hara makro dan hara mikro)
• Sumber Karbon
• Autotrof : menggunakan karbondioksida (CO2), CH4 (menggunakan C-1)
• Heterotof: menggunakan karbon dari senyawa organik
• Sumber Energi
o Fototrof : menggunakan sinar matahari
o Chemotrof : menggunakan senyawa organik
o Elektron (Elektron donor dan elektron akseptor)
Lithotrof : menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
Organotrof : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor
Di samping kebutuhan energi dan elektron, mikroba juga dikelompokkan berdasarkan kebutuhan oksigennya sebagai berikut:
• Aerob obligat: hanya dapat hidup jika terdapat oksigen
• Anaerob: mikroba yang hidup tanpa oksigen
• Anaerob fakultatif: dapat hidup dengan maupun tanpa oksigen
• Mikroaerofilik: hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang lebih rendah daripada kadar oksigen di udara.
Kondisi lingkungan (fisik dan kimia)
Suhu
Berdasarkan ketahanannya terhadap suhu, mikroba dapat dikategorikan menjadi beberapa yaitu: Psikrofil, mikroba yang tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0oC. Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40oC. Beberapa bakteri mesofil dapat tumbuh (tetapi tidak optimal) pada suhu tinggi atau suhu yang lebih rendah. Termofil, mikroba ini tumbuh optimum pada suhu di atas 45oC, bahkan ada yang di atas 100 oC (ekstrim).
pH (Kemasaman)
Neutrofil, mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9. Asidofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5. Contoh: fungi, bakteri Thiobacillus yang hidup pada pH 2-3. Alkalofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9,
Tekanan Osmotik
Perbedaan tekanan osmotik dapat memecahkan sel mikroba. Beberapa arkhaeobakteri hanya dapat tumbuh pada konsentrasi elektrolit (biasanya NaCl), tinggi, Bakteri yang tahan pada kadar garam yang relatif tinggi disebut bakteri Halofil yang bersifat halotoleran.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari apa yang telah kami paparkan dalam pembahasan bioteknologi tumbuhan ini, maka kami dapat menarik kesimpulan. Adapun kesimpulannya sebagai berikut :
Bioteknologi merupakan suatu bidang biosains dan teknologi yang menyangkut penerapan praktis organisme atau komponen-komponen selulernya pada industri jasa dan pengelolaan lingkungan. Bioteknologi dibedakan menjadi dua macam yaitu bioteknologi klasik atau konvensional dan bioteknologi modern.
Bioteknologi ini dapat di dikembangkan dengan bergai macam cara yaitu dengan kultur jaringan, hidroponik, rekayasa genetika, dan aeroponik. Selain itu aplikasi bioteknologi yaitu vaksin pada tanaman, Pestisida secara genetika, Kerentanan Herbisida, serat yang kuat, obat-obatan dan bahan bakar.
DAFTAR PUSTAKA
- http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/biologi-pertanian/struktur-dan-fungsi-sel/struktur-sel-prokariotik-dan-eukariotik/ (penulis : Ditulis oleh Ameilia Siregar pada 24-09-2010, judul : Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik. Akses :mey 19-2012:
http://wordbiology.wordpress.com/2009/02/02/kloning-gen/ ( penulis : Farid Fatkhomi, judul : Kloning Gen, di terbitkan 2 Februari 2009, Akses : mey 20-2012)
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_nukleat ( penulis : wikipedia, Halaman ini terakhir diubah pada 21.35, 10 Mei 2012. Judul : Asam Nukleat. Akses Mey 19-2012)
http://iqbalali.com/2011/07/23/sejarah-penemuan-rna/ ( Penulis : Mochammad Iqbal. Judul: Sejarah Penemuan RNA Juli 23, 2011 . Akses : mey 20-2012
http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/ ( terbit November 14, 2008 judul : Mengenal DNA dan RNA Filed under: Pewarisan Sifat — gurungeblog @ 2:01 am Tags: DNA, RNA, akses mey 19-2012
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Bioteknologi merupakan ilmu terapan biologi yang melibatkan disiplin ilmu mikrobiologi, biokimia, genetika, dan biologi molekuler. Bioteknologi ini merupakan penerapan teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian dari organisme untuk membuat modifikasi, meningkatkan atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus.
Sejak tahun 6000 SM orang-orang telah mengenal fermentasi pada bahan makanan misalnya untuk membuat bir. Namun bukti bahwa suatu fermentasi dilakukan oleh mikroorganisme baru diketahui setelah seorang melakukan penelitian yaitu Louis Pasteur pada tahun 1857-1876.
Revolusi bioteknologi yang maju diawali dengan penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick pada tahun 1953. Namun hal ini telah diramalkan oleh Alvin T. Pada tahum 1900. Alvin menyatakan bahwa di abad 20 sampai pada abad 21 ada empat teknologi yang sangat berperan dalam kehidupan manusia, yaitu : mikroeloktronika, teknologi energi alternatif, aeronautika, dan bioteknologi.
Bioteknologi bersal dari kata Bio = hidup dan Teknologi. Bioteknologi merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk dan jasa guna kepentingan manusia. Ilmu-ilmu pendukung dalam bioteknologi meliputi mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi sel, teknik kimia, dan enzimologi. Dalam bioteknologi biasanya digunakan mikroorganisme atau bagian-bagiannya untuk meningkatkan nilai tambah suatu bahan. Adapun sasaran dari bioteknologi ini diantaranya adalah pangan, pertanian, kedokteran, pertambangan, lingkungan dll.
Bioteknologi telah banyak sekali membantu manusia dalam meningkatkan taraf hidup dan kesejahteraannya. terutama di bidang produksi bahan pangan khususnya bidang pertanian dan perkebunan. Karena dengan adanya bioteknologi ini manusia bisa meningkatkan nilai bahan mentah dengan bantuan mikroorganisme.
Bioteknologi biasanya dimanfaatkan karena keuntungannya, namun bioteknologi pada tumbuhan ini berbeda dari bioteknologi yang lain misalnya : bioteknologi pada perternakan, bioteknologi pada manusia dan lain sebagainya. Biasanya apabila bioteknologi itu mengalami kegagalan maka akan menyebabkan kecacatan, namun untuk tumbuhan hal ini justru menimbulkan sesuatu yang berbeda dan sifatnya unik.
Oleh karena itu sangatlah bermanfaat untuk kita bila kita mempelajari bioteknologi dan dengan adanya bioteknologi ini manusia diharapkan bisa menciptakan segaligus menghasilkan sesuatu yang berguna bagi kehidupan.
1.2. Rumusan Masalah
Sehubungan dengan latar belakang masalah di atas, permasalahn yangdibahas dalam karya tulis ilmiah ini adalah sebagai berikut :
1. Mendeskripsikan asam nukleat, sejarahnya penemuan asam nukleat dan struktur DNA
serta RNA.
2. Struktur Gen dan ekspresinya dan gen pada sel prokariotik serta gen pada sel eukariotik
3. Dasar –dasar cloning gen, definisi cloning, serta gen transformasi dan seleksi
4. Dasar – dasar metode praktek dan perbanyakan mikroba, serta perkembangbiakan.
1.3. Tujuan
Tujuan dibuatnya makalah ini adalah:
1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah pengantar Bioteknologi
2. Mengetahui asam nukleat, sejarahnya penemuan asam nukleat dan struktur DNA serta
RNA
3. Mengetahui Struktur Gen dan ekspresinya dan gen pada sel prokariotik serta gen pada sel
eukariotik
4. Mengetahui Dasar –dasar cloning gen, definisi cloning, serta gen transformasi dan
seleksi
5. Mengetahui Dasar – dasar metode praktek dan perbanyakan mikroba, serta
perkembangbiakan.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Asam Nukleat Dan Struktur DNA Serta RNA
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Sebelum ditemukannya RNA, terlebih dulu ditemukan asam nukleat. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1868 oleh Friedrich Miescher, materi ini disebut material ‘nuclein’ karena ditemukan dalam inti sel. Selanjutnya Ia menemukan bahwa sel-sel prokariotik, yang tidak memiliki inti, juga mengandung asam nukleat.
Peran RNA dalam sintesis protein telah diduga sejak 1939. Severo Ochoa memenangkan hadiah nobel 1959 di bindang kedokteran setelah ia menemukan proses bagaimana RNA disintesis. Robert W Hokkey menemukan urutan 77 nukleotida dari tRNA ragi pada tahun 1965, yang membuat ia memenangkan penghargaan nobel pada tahun 1968 di bidang kedokteran.
Pada tahun 1967, Carl Woese menyadari bahwa RNA dapat mengalami katalitik dan menduga bahwa bentuk-bentuk awal kehidupan bergantung pada RNA, baik untuk membawa informasi genetik maupun untuk mengkatalisis reaksi biokimia.
Pada tahun 1976, Walter Fiers dan timnya berhasil menentukan urutan nukleotida lengkap pertama dari genom virus RNA, yaitu MS2 bakteriofag.
Setelah itu banyak sekali penemuan-penemuan yang mengungkap misteri RNA semakin jelas, sehingga mengantarkan kita pada pengetahuan yang sekarang ini. Keadaan ini memberikan motivasi untuk terus mengembangkan penelitian demi mengungkap rahasia dibalik materi genetik termasuk di dalamnya RNA.
2.2 Struktur DNA dan RNA
a. Struktur DNA
Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick.DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin
(guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
- gugus fosfat
Berikut susunan struktur kimia komponen penyusun DNA :
Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat.DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitisin(C) selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff.Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G).
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut.karean perubahan jumlah hidrogen ini, tidak mengehrankan bahwa ikatan C=G memerlukan tenaga yang lebih besar untuk memisahkannya.
DNA merupakan makromolekul yang struktur primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan A-T dan G-C.Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.
DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel.Jika digambarkan sebagai berikut :
Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA.Saat suatu sel membelah secara mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan.Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui tiga model.
Model pertama adalah model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.
Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.
Berikut adalah gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA :
Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses replikasi DNA.Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organisme prokariot maupun eukariot.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintsis dalam siklus pembelahan sel.
b. Struktur RNA
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida.Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- 5 karbon
- basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
- gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.
Tipe RNA
RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ).
RNAd
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.Berikut gambarnya :
RNAr
RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
RNAt
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.
2.3 Kloning Gen
Kloning gen merupakan suatu terobosan baru untuk mendapatkan sebuah gen yang mungkin sangat dibutuhkan bagi kehidupan manusia. Kloning gen meliputi serangkaian proses isolasi fragmen DNA spesifik dari genom suatu organisme, penentuan sekuen DNA, pembentukan molekul DNA rekombinan, dan ekspresi gen target dalam sel inang.
Penentuan sekuen DNA melalui sekuensing bertujuan untuk memastikan fragmen DNA yang kita isolasi adalah gen target sesuai dengan kehendak kita. Gen target yang kita peroleh selanjutnya kita klon dalam sebuah vektor (plasmid, phage atau cosmid) melalui teknologi DNA rekombinan yang selanjutnya membentuk molekul DNA rekombinan. DNA rekombinan yang dihasilkan kemudian ditransformasi ke dalam sel inang (biasanya sel bakteri, misalnya strain E. coli) untuk diproduksi lebih banyak. Gen-Gen target yang ada di dalam sel inang jika diekspresikan akan mengahsilkan produk gen yang kita inginkan.
Aplikasi kloning gen yang sudah pernah kita dengar adalah produksi insulin dengan pendekatan kloning gen. Fragmen DNA spesifik penyandi insulin kita isolasi dan diklon dalam suatu vektor membentuk DNA rekombinan yang selanjutnya produksi insulin dilakukan di dalam sel inang bakteri E. coli.
2.4 Transformasi Gen Dan Seleksi
A. Transformasi Genetik
Transformasi genetik merupakan salah satu metode yang dapat dimanfaatkan untuk mempelajari regulasi gen, identifikasi fungsi gen, pengujian metabolisme, mempelajari fisiologi serta perkembangan tanaman. Keberhasilan proses transformasi gen melalui Agrobacterium tumefaciens sangat ditentukan oleh berbagai hal antara lain kesesuaian antara strain Agrobacterium tumefaciens dengan jenis tanaman dan plasmid vektor yang dipergunakan, kerapatan sel Agrobacterium yang digunakan pada saat proses tranformasi genetik, lama waktu ko-kultivasi, tingkat kemasaman media, kondisi kultur in vitro dan sebagainya. Disamping itu pemanfaatan Agrobacterium tumefaciens pada proses transformasi genetik jenis tanaman monokotil masih memerlukan berbagai penyesuaian dalam upaya meningkatkan efisiensi transformasi
2.5 Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik
Istilah sel pertama kali dikemukakan oleh Robert Hooke, Ilmuwan Inggris, pada tahun 1665 yang berarti ruangan kosong. Ia meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop yang terdiri atas ruangan-ruangan yang dibatasi oleh dinding. Hal tersebut benar karena sel-sel gabus merupakan sel-sel yang telah mati sehingga di dalam sel tersebut kosong, tidak berisi.
Pada tahun 1839, seorang biolog Perancis, Felix Durjadin meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam rongga sel yang penyusunnya disebut sarcode. Johanes Purkinje (1789-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi protoplasma. Max Schultze (1825-1874), seorang anatomi mengemukakan protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan.
Theodore Schwann (1801-1881), seorang pakar zoologi Jerman, meneliti secara cermat dan intensif sel-sel hewan; dan Mathias Schleiden (1804-1881), pakar botani Jerman meneliti sel-sel tumbuhan. Berdasarkan hasil pengamatannya, kedua peneliti tersebut mengemukakan bahwa baik tubuh hewan maupun tubuh tumbuhan terdiri atas sel-sel.
Robert Brown (1831), seorang biolog Skotlandia, menemukan benda kecil yang melayang-layang dalam protoplasma. Benda tersebut diberi nama Inti (Nukleus). Sedangkan Rudolf Virchow mengatakan sel berasal dari sel “Omnis Cellula Cellula”. Dengan demikian sel merupakan kesatuan hereditas.
Perkembangan pengetahuan tentang sel tidak terlepas dari perkembangan ilmu di bidang lainnya. Dengan teknik pewarnaan secara histokimia dan penggunakan mikroskop elektron, terungkap bahwa di dalam sitoplasma, terdapat berbagai macam organel (organ kecil).
Semua sel mempunyai sifat-sifat dasar secara umum. Semua sel dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat bahan semicair yang dinamakan sitosol yang mengandung organel-organel. Semua sel mengandung kromosom, yang membawa gen-gen (DNA, asam nukleat deoksiribosa). Semua sel mengandung ribosom yang merupakan organel kecil yang berfungsi membentuk protein menurut instruksi dari gen.
Berdasarkan keadaan intinya, sel dibedakan dalam dua macam, yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Pada sel prokariotik, materi inti (DNA) terdapat dalam nukleoid yang tidak dibatasi oleh membran inti. Contoh sel prokariotik ialah bakteri, dan gangang biru yang termasuk Monera. Sedangkan pada sel eukariotik terdapat membran inti, yang memisahkan materi inti (DNA dan protein histon membentuk kromosom) dari sitoplasma. Sel eukariotik dijumpai pada Tumbuhan,
Hewan, Cendawan, dan Protista. Sel bakteri dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat nukleoid (DNA) tanpa dibatasi oleh membran inti, dan ribosom (lihat Gambar 2.1 Di sebelah luar dari membran plasma terdapat dinding sel yang disusun oleh peptidoglikan (kompleks gula dan protein). Pada sebagian bakteri sel tersebut dibungkus oleh kapsul (disusun oleh gula). Bakteri mempunyai alat gerak berupa flagel. Pada permukaan sel bakteri terdapat pili yang dapat digunakan untuk menempel pada substratnya. Pada bakteri fotosintetik dan ganggang hijau biru terdapat klorofil yang tersebar dalam sitoplasma, tanpa membran yang membatasinya dengan bagian sel lainnya. Jadi, sel prokariotik ada yang mempunyai klorofil tetapi tidak dalam kloroplas (plastid yang berwarna hijau). Sel prokariotik mempunyai ukuran yang jauh lebih kecil (kurang lebih sepersepuluhnya) dari sel eukariotik.
Pada sel tumbuhan, sel hewan, dan sel eukariotik lainnya, selain membran plasma yang membatasi sel dengan lingkungan luarnya, juga terdapat sistem membran dalam (internal) yang membatasi organelorganel di bagian dalam sel dengan sitoplasma (lihat Gambar 2.2). Nukleus (inti) dibatasi oleh membran inti sehingga bahan-bahan yang ada di dalamnya terpisah dari sitoplasma. Vakuola terpisah dari sitoplasma karena dibatasi oleh membran (tonoplas). Demikian juga pada organel bermembran lainnya, yang terpisah satu sama lain sehingga masing-masing organel menyelenggarakan reaksi-reaksi kimia secara terpisah. Dengan kata lain, sel eukariotik telah mengalami kompartementasi, terbagi dalam beberapa ruang.
Secara ringkas, perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1. Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik
Struktur Prokariotik Eukariotik
Membran nukleus
Membran plastida
Nukleus
Plastida
Mitokondria
Badan Golgi
DNA
RNA
Histon
Pigmen -
-
+
-
-
-
+
+
-
+ +
+
+
+/-
+
+
+
+
+
+
Keterangan: – (tidak ada); + (ada)
Berdasarkan jumlah kromosom dan fungsinya, sel dibedakan ke dalam dua kelompok, yaitu sel somatik dan sel reproduktif. Sel somatik merupakan sel-sel penyusun tubuh, dengan jumlah kromosom 2n (diploid). Dalam proses pertumbuhan makhluk hidup multiseluler sel somatik mengalami proses pembelahan mitosis. Sel reproduktif berfungsi untuk perbanyakan makhluk hidup secara seksual. Sel ini dibentuk melalui proses meiosis sehingga mempunyai jumlah kromosom n (haploid).
Bagian sel ada yang bersifat hidup dan ada yang mati. Bagian sel yang hidup dikenal sebagai protoplasma, terdiri atas inti dan sitoplasma. Bagian mati berupa dinding sel dan isi vakuola.
Sel-sel pada tubuh hewan dan tumbuhan termasuk dalam golongan sel eukariotik, sedangkan pada mikroorganisme ada yang eukariotik misalnya protozoa, protista, dan fungi. Ada pula yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri dan ganggang biru.
2.6 Pertumbuhan dan Perbanyakan Mikroba
Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba!
Elemen kimia yang mutlak diperlukan organisme untuk membentuk komponen sel maupun untuk menjalankan fungsi sel.
Unsur hara makro (macro elements) adalah nutrisi yang diperlukan dalam jumlah yang relatif besar (% BK), meliputi C, H, O, N, P,
Unsur hara mikro (micro elements atau trace elements) biasanya diperlukan dalam jumlah sedikit (ppm atau mg/kg atau µg/g), seperti Fe, Zn,
Sumber energi dan elektron
Nutrisi (hara makro dan hara mikro)
• Sumber Karbon
• Autotrof : menggunakan karbondioksida (CO2), CH4 (menggunakan C-1)
• Heterotof: menggunakan karbon dari senyawa organik
• Sumber Energi
o Fototrof : menggunakan sinar matahari
o Chemotrof : menggunakan senyawa organik
o Elektron (Elektron donor dan elektron akseptor)
Lithotrof : menggunakan senyawa anorganik sebagai sumber elektron
Organotrof : menggunakan senyawa organik sebagai elektron donor
Di samping kebutuhan energi dan elektron, mikroba juga dikelompokkan berdasarkan kebutuhan oksigennya sebagai berikut:
• Aerob obligat: hanya dapat hidup jika terdapat oksigen
• Anaerob: mikroba yang hidup tanpa oksigen
• Anaerob fakultatif: dapat hidup dengan maupun tanpa oksigen
• Mikroaerofilik: hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang lebih rendah daripada kadar oksigen di udara.
Kondisi lingkungan (fisik dan kimia)
Suhu
Berdasarkan ketahanannya terhadap suhu, mikroba dapat dikategorikan menjadi beberapa yaitu: Psikrofil, mikroba yang tumbuh dengan baik pada suhu di bawah 20oC, dan masih dapat tumbuh pada suhu 0oC. Mesofil, mikroba yang tumbuh pada suhu 20-40oC. Beberapa bakteri mesofil dapat tumbuh (tetapi tidak optimal) pada suhu tinggi atau suhu yang lebih rendah. Termofil, mikroba ini tumbuh optimum pada suhu di atas 45oC, bahkan ada yang di atas 100 oC (ekstrim).
pH (Kemasaman)
Neutrofil, mikroba yang hidup optimum pada pH netral (6-8), tidak dapat hidup pada pH di bawah 4 dan di atas 9. Asidofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di bawah 5.5. Contoh: fungi, bakteri Thiobacillus yang hidup pada pH 2-3. Alkalofil, mikroba yang tumbuh optimum pada pH di atas 9,
Tekanan Osmotik
Perbedaan tekanan osmotik dapat memecahkan sel mikroba. Beberapa arkhaeobakteri hanya dapat tumbuh pada konsentrasi elektrolit (biasanya NaCl), tinggi, Bakteri yang tahan pada kadar garam yang relatif tinggi disebut bakteri Halofil yang bersifat halotoleran.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dari apa yang telah kami paparkan dalam pembahasan bioteknologi tumbuhan ini, maka kami dapat menarik kesimpulan. Adapun kesimpulannya sebagai berikut :
Bioteknologi merupakan suatu bidang biosains dan teknologi yang menyangkut penerapan praktis organisme atau komponen-komponen selulernya pada industri jasa dan pengelolaan lingkungan. Bioteknologi dibedakan menjadi dua macam yaitu bioteknologi klasik atau konvensional dan bioteknologi modern.
Bioteknologi ini dapat di dikembangkan dengan bergai macam cara yaitu dengan kultur jaringan, hidroponik, rekayasa genetika, dan aeroponik. Selain itu aplikasi bioteknologi yaitu vaksin pada tanaman, Pestisida secara genetika, Kerentanan Herbisida, serat yang kuat, obat-obatan dan bahan bakar.
DAFTAR PUSTAKA
- http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/biologi-pertanian/struktur-dan-fungsi-sel/struktur-sel-prokariotik-dan-eukariotik/ (penulis : Ditulis oleh Ameilia Siregar pada 24-09-2010, judul : Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik. Akses :mey 19-2012:
http://wordbiology.wordpress.com/2009/02/02/kloning-gen/ ( penulis : Farid Fatkhomi, judul : Kloning Gen, di terbitkan 2 Februari 2009, Akses : mey 20-2012)
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_nukleat ( penulis : wikipedia, Halaman ini terakhir diubah pada 21.35, 10 Mei 2012. Judul : Asam Nukleat. Akses Mey 19-2012)
http://iqbalali.com/2011/07/23/sejarah-penemuan-rna/ ( Penulis : Mochammad Iqbal. Judul: Sejarah Penemuan RNA Juli 23, 2011 . Akses : mey 20-2012
http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/ ( terbit November 14, 2008 judul : Mengenal DNA dan RNA Filed under: Pewarisan Sifat — gurungeblog @ 2:01 am Tags: DNA, RNA, akses mey 19-2012
0
komentar
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
