Senin, 16 Januari 2017

Bioteknologi (Pengertian, Jenis, Penerapan, Dampak)

Assalamu'alaikum Wr. Wb. Selamat datang di blog Artikel & Materi . Senang sekali rasanya kali ini dapat kami bagikan materi lengkap IPA Biologi Bab Bioteknologi meliputi Pengertian, Sejarah Singkat, Jenis (Bioteknologi konvensional dan modern), Penerapan dan Dampak Bioteknologi dalam kehidupan. Mari kita bahas selengkapnya...


Bioteknologi (Pengertian, Jenis, Penerapan, Dampak)

A. PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi didefinisikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk manghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

B. SEJARAH SINGKAT  BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi bukanlah merupakan ilmu baru dalam peradaban manusia. Bioteknologi telah dilakukan sejak zaman prasejarah, antara lain untuk menghasilkan minuman beralkohol dan makanan yang difermentasikan.
 
Bioteknologi mengalami perkembangan secara bertahap, sebagaimana ditunjukkan dalam Tabel 5.2. Semenjak awal diterapkan, sampai dengan tahun 1857 disebut era bioteknologi non-mikrobial. Disebut bioteknologi era non-mikrobial karena pada saat itu belum diketahui bahwa makanan produk fermentasi merupakan hasil kerja mikroorganisme. Bioteknologi dimensi baru (bioteknologi mikrobial) dimulai sejak 1857 setelah Louis Pasteur menemukan bahwa fermentasi yang terjadi dalam pembuatan anggur merupakan hasil kerja mikroorganisme. Makanan atau minuman yang diproduksi melalui proses fermentasi antara lain tempe, tape, sake (di Jepang), tuak, anggur, dan yoghurt.

Pada tahun 1920 proses fermentasi yang ditimbulkan oleh mikroorganisme mulai diguna-kan untuk memproduksi zat-zat seperti aseton, butanol, etanol, dan gliserin. Fermentasi juga digunakan untuk memproduksi asam laktat, asam sitrat, dan asam asetat dengan meng-gunakan jasa bakteri. Setelah perang dunia II dihasilkan produk bio-teknologi lain misalnya penisilin dari jamur Penicillium notatum. Keberhasilan ini diikuti dengan penelitian kemampuan mikroorga-nisme lain menghasilkan antibiotik dan zat-zat lain seperti vitamin, ste-roid, enzim, asam amino, dan senyawa-senyawa protein tertentu.

Perkembangan teknologi muta-khir yang dibarengi dengan per-kembangan di bidang biokimia, biologi seluler, dan biologi molekuler melahirkan teknologi enzim dan rekayasa genetika yang akhirnya mengantarkan kita ke suatu era bioteknologi modern. Kini bioteknologi telah benar-benar digunakan untuk menjawab berbagai tantangan kehidupan manusia.
 
C. JENIS BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi dibedakan menjadi 2, yaitu Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern.


1. Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana yang menerapkan ilmu biologi, biokimia. Rekayasa yang terjadi masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh. Proses biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika. Seandainya ada, rekayasa yang berlangsung bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran. Biotektologi

konvensioanal tidak dipakai untuk pembuatan produk secara mahal dan menggunakan biaya yang relatif rendah, selain itu ilmu yang digunakan pun biasanya diwariskan secara turun-temurun.
Contoh Produk Hasil dari Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi Konvensional dalam Pengolahan Susu

Penerapan bioteknologi konvensional dalam bidang pangan berbahan baku susu dapat kita temukan dalam yogurt, keju, dan mentega.

Contoh ProdukKeterangan
YogurtCamilan satu ini terbuat dari hasil fermentasi susu oleh bakteri Streptococcus thermophillus dan Lactobasilus bulgaricus. Susu yang biasa digunakan adalah susu hewan yang terlebih dahulu dipasteurisasi.
Keju Keju merupakan contoh penerapan bioteknologi konvensional yang dilakukan melalui metode pengawetan susu. Metode ini sudah dilakukan semenjak zaman Romai dan Yunani kuno. Keju dibuat dengan menambahkan bakteri asam laktat pada susu. Bakteri asam laktat tersebut misalnya Pripioni bacterium (untuk keju keras), Penicilium roqueforti (untuk keju setengah lunak), dan Penicilium camemberti (untuk keju keras). Adapun bakteri-bakteri tersebut berfungsi sebagai mikrobia yang dapat mengubah laktosa (gula susu) menjadi asam laktat yang padat dan menggumpal.
MentegaMentega contoh produk bioteknologi konvensional yang dihasilkan dari fermentasi krim susu menggunakan bakteri Streptococcus lactis. Bakteri ini dapat memisahkan tetesan mentega yang berlemak dengan cairan yang terkandung di dalamnya.

Bioteknologi Konvensional dalam Bidang Pangan

Penerapan dan contoh bioteknologi konvensional dalam bidang pangan dapat kita temukan dalam beberapa produk sebagai berikut.

Contoh ProdukKeterangan
Tapai atau tapeDibuat melalui fermentasi ketan atau singkong menggunakan jamur Saccharoyces cerevisiae. Jamur ini merubah glukosa pada bahan menjadi asam asetat, energi, alkohol dan karbondioksida.
Tempe dan oncomTempe dibuat melalui fermentasi kedelai menggunakan bantuan jamur Rhizopus sp. yang dapat merubah protein kompleks dari kedelai menjadi asam amino, oncom hitam dibuat dari fermentasi ampas tahu menggunakan jamur Neurospora crassa, sedangkan oncom hitam dibuat dari fermentasi bungkil kacang tanah menggunakan jamur Rhizopus oligosporus.
Roti Roti terbuat dari bahan utama berupa tepung terigu. Agar adonan roti dapat mengembang, para pembuatnya biasanya akan menambahkan ragi roti atau Saccharomyces cerevisiae. Selain membuat adonan roti lebih mengembang, penambahan mikroorganisme ini juga membuat tekstur roti menjadi lebih lembut dan tidak bantat.
Kecap dan taucoKecap terbuat dari kedelai yang ditambahkan dengan jamur Aspergilus soyae dan Aspergilus wentii, sedangkan tauco terbuat dari kedelau yang ditambai bakteri Aspergilus oryzae. Jamur-jamur ini merubah protein kompleks kedelai menjadi asam amino yang lebih mudah dicerna oleh tubuh manusia.
Nata de CocoNata de coco adalah contoh bioteknologi konvensional berupa camilan sehat dengan tekstur kenyal. Makanan ini terbuat dari ari kelapa yang ditambahi dengan bakteri Acetobacter xylinum. Bakteri ini menrubah gula dalam air kelapa menjadi selulosa yang lebih kenyal dan padat. Selain dibuat dari air kelapa, nata juga dapat diproduksi dari sari nanas (nata de pineaplee), sari kedelai (nata de soya), sari biji kakao (nata de cacao), dan lain sebagainya.
Acar dan AsinanSayuran yang difermentasi menjadi asinan atau acar juga merupakan contoh bioteknologi konvensional. Bakteri-bakteri seperti Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus sp., merupakan mikroba penting dalam pembuatan bahan panganan tersebut. Bakteri-bakteri ini mengubah gula dalam sayuran menjadi asam asetat yang menghasilkan rasa masam.
Minuman berakohol Anggur, wine, rum, sake adalah beberapa contoh produk bioteknologi konvensional yang menggunakan lebih dari satu mikroorganisme dalam proses pembuatannya. Misalnya dalam produksi alkohol, pati dari ketan atau bahan berkarbohidrat lainnya diubah menjadi glukosa menggunakan bantuan jamur Aspergilus. Glukosa tersebut kemudian diubah menjadi etanol mengunakan bantuan jamur Saccharomyces.
Sufu atau Keju KedelaiSufu terbuat dari gumpalan protein kedelai yang dihasilkan dari proses fermentasi jamur Actinomucor elegans. Meski jamur-jamur lainnya seperti Mucor hiemalis, Mucor salvaticus, Mucor sufu, dan Mucor substilissimus dapat digunakan dalam pembuatan bahan pangan satu ini, jamur Actinomucor elegans lebih banyak dipilih karena lebih ekonomis.
Tempe BongkrekTempe bongkrek adalah hasil sampingan dari produksi minyak kelapa yang difermentasi menggunakan bakteri Pseudomonas cocovenenans. Tempe bongkrek bisa bersifat racun jika dalam proses pembuatannya terjadi kontaminasi bakteri Burkholderia cocovenenans. Efek dari racun ini bahkan bisa membuat terganggunya sistem pernafasan dan menyebabkan kematian.
 

2. Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.

Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan organism transgenik. 
Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki.   



Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir, yaitu : Kultur Jaringan Tumbuhan dan Rekayasa Genetik.

1.)  Kultur Jaringan Tumbuhan

Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuhkembangakan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam lingkungan yang sesuai. Teori ini pertama kali dikemukakan oleh G. Haberlandt (ahlli fisiologi Jerman pada tahun 1898). Teori kemudian diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan satu sel emplur wortel.

Bioteknologi (Pengertian, Jenis, Penerapan, Dampak)

Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel empulur tersebut menjadi satu individu wortel. 

Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan yang akan dikultur disebut sebagai eksplan.


a)  Teknik Kultur Jaringan

Tanaman dengan teknik kultur jaringan dapat diperoleh dengan empat tahap sebagai berikut.

1.  Tahap inisiasi adalah tahap penanaman eksplan ke dalam media. Media yang digunakan adalah media cair yang terdiri dari zat nutrisi dan zat pengatur tumbuh.

2.  Tahap multiplikasi (perbanyakan kultur), eksplan akan tumbuh menjadi jaringan seperti kalus berwarna putih disebut protocorm like body (PLB).

3.  Tahap menghasilkan plantlet, PLB berkembang menjadi tanaman kecil yang disebut plantlet.

4.  Tahap aklimatiasi, plantlet dipisah-pisahkan dan dikultur dalam media padat. Setelah plantlet tumbuh menjadi tanaman yang sempurna, maka tanaman tersebut dipindah ke polybag.



Kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat tersebut antara lain, yaitu :

1.  Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukan kalus.

2.  Penggunaan medium yang cocok.

3.  Keadaan aseptik.

4.  Pengaturan udara yang baik.



b)  Manfaat dan Kelemahan Kultur Jaringan

Dengan melakukan kultur jaringan tumbuhan dapat diperoleh manfaat sebagai berikut.

1.  Mendapat bibik banyak dalam waktu singkat yang identik dengan induknya.

2. Bibit terhindar dari hama dan penyakit.

3.  Menghasilkan varietas baru seperti yang dikehendaki.

4.  Mendapat hasil metabolisme tumbuhan (metabolit sekunder), misalnya karet, resin, tanpa areal tanaman yang luas dan tidak perlu menunggu tumbuhan dewasa.

5.  Melestarikan tanaman-tanaman  yang hampir punah.



Selain memiliki manfaat, kultur jaringan juga memiliki kelemahan-kelemahan yaitu sebagai berikut.

1.  Diperlukan biaya yang relatif tinggi.

2.  Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memiliki keahlian khusus.

3.  Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatiasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik.


2)   Rekayasa Genetika
Bioteknologi (Pengertian, Jenis, Penerapan, Dampak)

Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuh makhluk hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi serta memperbanyak gen yang dikehendaki. 

Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena ditemukannya :

a)  Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA.

b)  Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA.

c)   Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.

Teknik rekayasa genetika  dapat dilakukan melalui :

1.   Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penyambung 2 DNA dari organisme yang berbeda. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama inj disebut dengan DNA rekombinan. Gen dari satu individu yang disisipi atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik. Rekombinasi DNA dapat terjadi secara alami dan buatan. Secara alami dapat terjadi dengan cara :


a)  Pindah silang, yaitu tukar menukar kromatid pada kromosom homolog sehingga DNA terputus dan tersambungkan secara silang.

b)  Transduksi,yaitu bersambungnya DNA bakteri yang satu dengan bakteri yang lain dengan prantara virus.

c)  Tranformasi, yaitu pemindahan sifat-sifat dari satu mikroba ke mikroba lainnya melalui bagian-bagian DNA tertentu dari mikroba pertama.

Rekombinasi DNA secara buatan dilakukan dengan penyambungan DNA secara in vitro. Alas an dilakukan rekombinasi DNA ini adalah :

a)  Strutur DNA semua spesies sama.

b)  DNA dapat disambung-sambungkan.

c)   Ditemukan enzim pemotong dan penyambung.

d)  Gen dapat terekspresi  di sel apapun.

Teknologi rekombinasi DNA memerlukan suatu prantara atau vektor untuk memasukkan gen ke dalam sel target berupa plasmid bakteri, sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Plasmid adalah lingkaran kecil DNA bakteri atau eukariota bersel satu yang dapat bereplikasi. Alasan dipilihnya plasmid bakteri adalah :

a)  Memiliki kemampuan memperbanyak diri melalui proses replikasi dan mudah disisipi gen lain.

b)  Pasmid dapat dipindah ke sel bakteri lain.

c)   Sifat plasmid pada keturan bakteri sama dengan induknya karena plasmid tidak terikat dengan kromosom inti.

d)  Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu.

Metode rekombinasi DNA adalah :

a)  Identifikasi gen yang diinginkan, dilakukan pada gen donor.

b)  Isolasi gen donor, dilakukan dengan cara memotong gen donor dari DNA sekitar yang mengelilinginya.

c)  Ekstrasi plasmid (cincin DNA) dari sel bakteri.

d)  Membuka plasmid dan menyisipkan potongan DNA pembawa informasi yang dikehendaki.

e)  Memasukkan plasmid berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri.

f)   Membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam tabung fermentasi.

Contoh rekombinasi DNA pada bakteri adalah pada pembuatan insulin oleh bakteri E. coli.



2.   Teknik Hibridoma/Fusi Sel.

Teknik hibridoma adalah penggabungan 2 sel dari organisme berbeda ataupun sama (fusi sel) sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi.

Hal-hal yang diperlukan dalam teknik hibridoma, yaitu :

a)  Sel umber gen adalah sel-sel yang memiliki sifat yang diinginkan.

b)  Sel wadah adalah sel yang mampu membelah dengan cepat (misalnya sel mieloma).

c)  Fusi gen adalahza-zat yang mempercepat fusi sel (misalnya NaNO3).

Teknik hibridoma dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk penting, misalnya antibodi monoclonal, pembentukan spesies baru, dan pemetaan kromosom.



3.   Kloning

Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada (kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik untuk memproduksi hewan ternak.


Sedangkan kloning dengan tanspfer inti yaitu pemindahan inti sel yang satu ke sel lain sehingga diperoleh individu baru yang memiliki sifat baru sesuai inti yang diterimanya. Kloning dengan transfer inti dilakukan dengan menggunakan sel somatis sebagai sumber gen. Contoh kloning dengan transfer inti adalah domba Dolly. 
D. PENERAPAN BIOTEKNOLOGI DALAM BERBAGAI BIDANG



1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Medis dan Kesehatan

Penerapan ini disebut sebagai bioteknologi merah, diawali dengan tahap analisa atau diagnosa suatu penyakit dan pengobatan sebuah penyakit. Beberapa contoh bioteknologi di bidang medis dan kesahatan misalnya penggunaan mikroorganisme pada antibiotik atau vaksin, penggunaan mikroorganisme pada hormon pada penyakit diabetes mellitus, bayi tabung, Antibodi Monoklonal, penggunaan sel intuk untuk pengibatan penyakit sroke, dan terapi gen untuk penyembuhan penyakit genetis.



2. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan

Bioteknologi ini bioteknologi hijau, dilakukan dengan memodifikasi genetik dan rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, kandungan gizi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Hal ini memberikan sumbangan besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan tanaman (plant breeding) dan kehidupan manusia bahkan berdampak pada kemajuan ekonomi manusia itu sendiri.



3. Penerapan Bioteknologi dalam bidang pertambangan (biometalurgi)

Di bidang pertambangan berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari bijihnya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferroxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijihnya. Energy yang digunakan Thiobacillus ferroxidans dalam memisahkan logam dari bijihnya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijihnya.

Berikut ini adalah tahapan bakteri dalam memisahkan tembaga dari bijihnya, yaitu :

a.  Bakteri bereaksi dengan melarutkan senyawa belerang dan besi dalam batuan. Selanjutnya, bakteri mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+.

b.  Unsure S dalam FeS2bereakasi dengan ion hydrogen dan molekul oksigen membentuk H2SO4.

c.  Ion Fe3+ pada bijih yang mengandung CuSO4 mengoksidasi ion Cu+ menjadi Cu2+ dan bereaksi dengan SO42- dari H2SO4 sehingga membentuk CuSO4.

d.  Reaksi selanjutnya adalah sebagai berikut :

CuSO+ 2Fe + H2SO4 → 2FeSO4 + Cu + 2H+



4. Penerapan Bioteknologi dalam  Bidang Lingkungan (Biromediasi)

a.  Pengolahan Limbah Cair

Limbah cair organic dapat diuraikan oleh bakteri anaerob menghasilkan bahan bakar alternative (biogas). Limbah cair yang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat difermentasikan oleh metanobakterium secara anaerob sehingga mampu menghasilkan biogas.

b.  Pengolahan Sampah/Limbah padat

Pengolahan sampah dengan bantuan mikroba adalah dengan cara pengomposan sampah-sampah organic. Pengomposan dapat dilakukan dengan aerobic maupun anaerobik. 

c.  Plastik Biodegradable

Salah satu usaha untuk mengurangi limbah plastic yang menimbulkan pencemaran adalah dengan cara memproduksi plastic yang mudah terurai (biodegradable) melalui bioteknologi. Mikroba yang mampu membuat plastic biodegradable antara lain Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lainnya adalah pululan yang diproduksi oleh Aureobasidium pullulans. 

d.  Pengolahan Limbah Minyak

Mikroorganisme yang berperan dalam mengatasi limbah minyak, yaitu :

1)  Pseudomonas hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty mampu membersihkan senyawa hodrokarbon dalam tumpahan minyak bumi dengan cara memecah ikatan hidrokarbon minyak.

2)  Acinetobacter calcoacetinius mampu memproduksi emulsan yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehinggga dapat dipecah oleh mikroba.

3)  Zhantomonas campestris dapat mengumpulkan tumpahan minyak setelah sebelumnya minyak diberi gum xanthan untuk mengentalkan.



E. DAMPAK BIOTEKNOLOGI DALAM KEHIDUPAN

Bioteknologi memiliki dampak positif  dan juga dampak negatif.

1.  Dampak Positif  Bioteknologi

Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkatan kesejahtraan manusia.

a.  Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.

b.  Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon

c.  Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon tumbuhan.

d.  Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas)

e.  Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman, antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir dan anggur



2.   Dampak negatif bioteknologi

a.  Menimbulkan penyakit pada manusia

Gen-gen yang mengkode untuk pembentukan antibiotic dapat saja mengalami kecelakaan di dalam tubuh bakteri sehingga menyebabkan penyakit pada manusia.

b.  Menimbulkan reaksi alergi

Timbulnya alergi yang disebabkan karena mengkomsumsi produk transgenic.

c.  Mengancam kelestarian alam


  • Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya.  
  • Rekayasa genetika dapat menghasilkan gluma-gluma super.  
  • Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung yang memakannya.   
  • Menyebabkan kepunahan sebagian plasma nuftah asli karena yang dikembangkan sekarang hanya produk rekayasa genetika saja.


d.  Berpotensi digunakan sebagai alat perang

Beberapa orang mungkin dengan sengaja menciptakan kombinasi gen-gen baru untuk kepentingan perang (semacam senjata kimia dan senjata biologi).

Demikian materi lengkap IPA Biologi Bab Bioteknologi meliputi Pengertian, Sejarah Singkat, Jenis (Bioteknologi konvensional dan modern), Penerapan dan Dampak Bioteknologi dalam kehidupan.  Semoga bermanfaat..   

Listrik Dinamis (Materi Lengkap Fisika Kelas 9)

Assalamu'alaikum Wr. Wb. Selamat datang di blog Artikel & Materi . Senang sekali rasanya kali ini dapat kami bagikan materi Fisika Kelas 9 Bab Listri Dinamis, meliputi hukum Ohm, Hukum Kirchoff, Muatan listrik, arus listrik, sumber arus listrik, gaya gerak listrik (GGL), dan daya hantar listrik.

LISTRIK DINAMIS 
Listrik Dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuata arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar. sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan. Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan. pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. semua itu telah dikemukakan oleh hukum kirchoff yang berbunyi "jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar". berdasarkan hukum ohm dapat disimpulkan cara mengukur tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus. tegangan memiliki satuan volt(V) dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm. 
Hukum Ohm 
Aliran arus listrik dalam suatu rangkaian tidak berakhir pada alat listrik. tetapi melingkar kernbali ke sumber arus. Pada dasarnya alat listrik bersifat menghambat alus listrik. Hubungan antara arus listrik, tegangan, dan hambatan dapat diibaratkan seperti air yang mengalir pada suatu saluran. Orang yang pertama kali meneliti hubungan antara arus listrik, tegangan. dan hambatan adalah Georg Simon Ohm(1787-1854) seorang ahli fisika Jerman. Hubungan tersebut lebih dikenal dengan sebutan hukum Ohm.

Setiap arus yang mengalir melalui suatu penghantar selalu mengalami hambatan. Jika hambatan listrik dilambangkan dengan R. beda potensial V, dan kuat arus I, hubungan antara R, V, dan I secara matematis dapat ditulis: 
 
Sebuah penghantar dikatakan mempunyai nilai hambatan 1 Ω jika tegangan 1 V di antara kedua ujungnya mampu mengalirkan arus listrik sebesar 1 A melalui konduktor itu. Data-data percobaan hukum Ohm dapat ditampilkan dalam bentuk grafik seperti gambar di samping. Pada pelajaran Matematika telah diketahui bahwa kemiringan garis merupakan hasil bagi nilai-nilai pada sumbu vertikal (ordinat) oleh nilai-nilai yang bersesuaian pada sumbu horizontal (absis). Berdasarkan grafik, kemiringan garis adalah α = V/T Kemiringan ini tidak lain adalah nilai hambatan (R). Makin besar kemiringan berarti hambatan (R) makin besar. Artinya, jika ada suatu bahan dengan kemiringan grafik besar. bahan tersebut makin sulit dilewati arus listrik. Komponen yang khusus dibuat untuk menghambat arus listrik disebut resistor (pengharnbat). Sebuah resistor dapat dibuat agar mempunyai nilai hambatan tertentu. Jika dipasang pada rangkaian sederhana, resistor berfungsi untuk mengurangi kuat arus. Namun, jika dipasang pada rangkaian yang rumit, seperti radio, televisi, dan komputer, resistor dapat berfungsi sebagai pengatur kuat arus. Dengan demikian, komponen-komponen dalam rangkaian itu dapat berfungsi dengan baik. Resistor sederhana dapat dibuat dari bahan nikrom (campuran antara nikel, besi. krom, dan karbon). Selain itu, resistor juga dapat dibuat dari bahan karbon. Nilai hambatan suatu resistor dapat diukur secara langsung dengan ohmmeter. Biasanya, ohmmeter dipasang hersama-sama dengan amperemeter dan voltmeter dalam satu perangkat yang disebut multimeter. Selain dengan ohmmeter, nilai hambatan resistor dapat diukur secara tidak langsung dengan metode amperemeter voltmeter. 
Hambatan Kawat Penghantar 
Berdasarkan percobaan di atas. dapat disimpulkan bahwa besar hambatan suatu kawat penghantar 1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis : 

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.
Hukum Kirchoff 
Listrik Dinamis (Materi Lengkap Fisika Kelas 9)
Arus listrik yang melalui suatu penghantar dapat kita pandang sebagai aliran air sungai. Jika sungai tidak bercabang, jumlah air di setiap tempat pada sungai tersebut sama. Demikian halnya dengan arus listrik. 
Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Pernyataan itu sering dikenal sebagai hukum I Kirchhoff karena dikemukakan pertama kali oleh Kirchhoff. 
Maka diperoleh persamaan :
I1 + I2 = I3 + I4 + I5
I masuk = I keluar


 
Rangkaian Hambatan
  • Rangkaian Seri
Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2,tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2.
Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka


VAC = IR1 + IR2
I R1 = I(R1 + R2)
R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan total


Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2+...+Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.
  • Rangakaian Paralel
Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, maka


Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan





Listrik Dinamis (Materi Lengkap Fisika Kelas 9)



Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan 




Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.



MUATAN LISTRIK DAN ARUS LISTRIK

Muatan Listrik


- Muatan listrik (Q) terbagi dua yaitu muatan listrik positif (+) dan muatan listrik negatif (-).
- Jika batang ebonit digosok dengan kain wol, maka ebonit bermuatan listrik negatif sedangkan jika kaca digosok dengan kain sutra, maka kaca bermuatan listrik positif.
- Muatan listrik sejenis tolak menolak sedangkan yang berlainan jenis tarik menarik.
- Konduktor adalah zat yang mudah dilalui/menyimpan muatan listrik. Contoh : besi, tembaga, emas.
- Isolator adalah zat yang sulit dilalui/menyimpan muatan listrik.Contoh: karet, kaca.

Arus Listrik

- Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.
- Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).
- Arus searah (DC) adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya).
- Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik yang berubah dari positif ke negatif atau sebaliknya.
- Kuat arus listrik (I) adalah jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan waktu. 


Rumusnya :
I = Q/t = n . e . v . A
Q = muatan listrik.
n = jumlah elektron/volume.
v = kecepatan elektron.

- Rapat arus (J) adalah kuat arus per satuan luas penampang.
Rumusnya :
J = I/A = n . e . v
e = muatan 1 eleltron = 1,6 x 10E-19.
A = luas penampang yang dilalui arus.

SUMBER ARUS LISTRIK

SUMBER ARUS LISTRIK
Arus listrik mengalir dalam suatu rangkaian karena adanya beda potensial antara dua titik dalam rangkaian yaitu dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Agar arus terus mengalir dalam rangkaian harus ada alat yang dapat mempertahankan beda potensial yang disebut sumber gaya gerak listrik. Sumber gaya gerak listrik adalah suatu alat yang dapat mengubah energi kimia, gerak atau energi bentuk lain ke bentuk energi listrik yang diperlukan untuk mempertahankan muatan listrik terus mengalir secara kontinyu. Jadi GGL merupakan beda potensial dan GGL dapat menyebabkan arus mengalir, sehingga sumber GGL dapat juga dikatakan sumber beda potensial atau sumber arus listrik.

A. MACAM- MACAM SUMBER ARUS LISTRIK

· Berdasarkan arus yang dihasilkan sumber arus dibedakan menjadi :
1. Sumber arus AC (Alternating Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus bolak-balik. Misalnya : Generator, dinamo sepeda.
2. Sumber arus DC (Direct Curent ) adalah sumber arus listrik yang menghasilkan arus searah. Misalnya : elemen .

Elemen adalah sumber arus listrik searah yang berasal dari reaksi kimia. Ketika digunakan elemen mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

· Berdasarkan sifat bahan yang digunakan elemen dibedakan menjadi :
1. Elemen primer adalah elemen yang reaksi kimia didalamnya tidak dapat diperbaharui lagi. sehingga jika energi listriknya telah habis tidak dapat dimuati lagi atau diisi lagi (sekali pakai).Contoh : elemen volta, elemen daniel, elemen kering (baterai ).
2. Elemen sekunder adalah elemen yang reaksi kimia di dalamnya dapat diperbaharui sehingga jika energi listriknya telah habis dapat diisi ulang (dicharge). Contoh : accumulator, sel Nicad

· Berdasarkan bentuk bahan elektrolit yang digunakan :
1. Elemen kering yaitu elemen yang lektrolitnya berupa campuran seperti pasta.
2. Elemen basah yaitu elemen yang elektrolitnya berupa cairan.
Elektrolit adalah zat kimia yang dapat menghantarkan arus listrik.

B. SUSUNAN DAN CARA KERJA ELEMEN LISTRIK:
1. Elemen Volta
Susunan elemen Volta sebagai berikut :
Elektroda positif (anoda ) : tembaga (Cu)
Elektroda negatif (katoda) : seng (Zn)
Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)

Cara kerja :
Ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar akan terjadi reaksi kimia . Ion-ion seng positif melarut dalam asam sehingga seng memiliki banyak elektron ( bermuatan negatif). Elektron-elektron dari seng mengalir melalui penghantar menuju tembaga. Arus listrik mengalir dari tembaga menuju seng. Pada tembaga elektron-elektron ditangkap oleh ion-ion positif hidrogen dalam larutan asam, sehingga ion hidrogen berubah menjadi gas hidrogen dan mengumpul pada tembaga (terjadi polarisasi ). Karena terjadinya polarisasi ini maka pada elemen volta arus mengalir hanya sebentar. Agar arus terus-menerus mengalir, gelembung gas harus dibersihkan.
Polarisasi adalah peristiwa terbentuknya gelembung-gelembung gas hidrogen hasil reaksi kimia yang menyelimuti lapisan plat tembaga.
Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 volt.

2. Elemen Daniel
Susunan elemen Daniel sebagai berikut :
Anoda : tembaga (Cu)
Katoda : seng (Zn)
Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)
Depolarisator : tembaga sulfat ( CuSO4)

Cara kerja sama seperti pada elemen volta hanya sebelum hasil reaksi menutup tembaga akan bereaksi dulu dengan CuSO4 sehingga tidak terjadi polarisasi.
Depolarisator adalah larutan yang berfungsi mencegah terjadinya polarisasi sehingga arus dapat mengalir lebih lama.
Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 Volt
3. Elemen Kering (Baterai)
Elemen kering yang paling umum digunakan adalah sel karbon seng . Susunannya sebagai berikut :.
Anoda : batang karbon (C)
Katoda : seng (Zn)
Elektrolit : Amonium Clorida
(NH4Cl)
Depolarisator : Mangan dioksida dan serbuk karbon ( MnO2 + C ).

Cara kerja :
Ketika kedua elektroda dihubungkan dengan suatu penghantar maka akan terjadi reaksi kimia yang menghasilkan aliran arus listrik. Pada saat yang sama akan terjadi gelembung gas Hidrogen yang kemudian diserap oleh campuran MnO2 + C sehingga tidak menempel pada anoda.
Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik.
Beda potensial yang dihasilkan + 1,5 volt.
Sel karbon seng termasuk elemen primer karena jika muatanya habis maka tidak dapat diisi ulang. Namun ada juga sel kering yang bias diisi ulang. Contohnya sel Nicad.

4. Accumulator (aki )
Susunan Accumulator sebagai berikut :
Anoda : timbal dioksida (PbO2)
Katoda : timbal (Pb)
Elektrolit : asam sulfat (H2SO4)

Beda potensial yang dihasilkan satu sel accumulator + 2 volt.
Sebuah aki 12 volt memiliki 6 sel yang disusun seri.

Cara Kerja :
Ketika accumulator digunakan terjadi :
- perubahan energi kimia menjadi energi listrik
- Reaksi kimia : PbO2 + Pb + 2 H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
Timbal diosida dan timbal mejadi timbal sulfat. Dalam reaksi ini dilepaskan electron-elektron sehingga arus listrik mengalir pada penghantar luar dari kutub + ke kutub -. Reaksi kimia yang terjadi mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Pada nilai massa jenis tertentu, aki tidak dapat menghasilkan muatan listrik (accumulator mati/ soak). Agar dapat digunakan kembali accu harus di muati ulang.

Ketika accumulator diisi (dicharge) terjadi :
- perubahan energi listrik menjadi energi kimia
- reaksi kimia : 2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4
Pengisian aki dilakukan dengan mengalirkan arus searah yang memiliki beda potensial lebih besar dari beda potensial aki dengan cara menghubungkan kutub positif sumber arus pengisi dengan kutub positif aki (PbO2) dan kutub negatif sumber arus pengisi dengan kutub negatif aki ( Pb).
Kapasitas penyimpanan aki diukur dalam satuan ampere hour(AH).Contoh: sebuah aki memiliki 12 V 40 AH berarti ggl aki 12 volt dan dapat mengalirkan arus 1 ampere selama 40 jam atau 0,5 ampere selama 80 jam sebelum aki dimuati ulang.

C. GAYA GERAK LISTRIK (GGL ) DAN PENGUKURANNYA
1. Gaya gerak listrik
Gaya gerak listrik suatu sumber arus listrik adalah beda potensial antara ujung-ujung sumber arus listrik ketika sumber arus tidak mengalirkan arus listrik ( pada rangkaian terbuka ).
ELambang GGL :


Satuan GGL adalah Volt.

VCara mengukur beda potensial atau tegangan dengan menggunakan voltmeter :

Cara mengukur GGL

Rangkaian GGL :
a. Susunan seri

ET = E1 +E2 +E3 + …+En
Jika besar GGL setiap sumber arus sama,
maka :
Es = E +E +E+ …+En
= n x E
rs = r + r + r … = n x r

b. Susunan paralel

Ep = E1 =E2 =E3 = …=En
Jika besar GGL setiap sumber arus sama, maka :
Ep = E
rp = r
n

Keterangan :
Ep = GGL pengganti parallel satuannya volt ( V)
rp = hambatan dalam satuannya ohm ( W )
Es = GGL pengganti seri satuannya volt ( V)
rs = hambatan dalam satuannya ohm ( W )
n = banyaknya sumber arus

2. Tegangan Jepit (tegangan terpakai )
Tegangan jepit adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber arus listrik ketika sumber arus lisrtrik mengalirkan arus ( rangkaian tertutup ).
Nilai tegangan jepit bergantung pada nilai bebannya.
Lambang : VCara mengukur tegangan jepit :
Hambatan seri
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (Rs).



Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-masing V1, V2, dan V3, sehingga berlaku:
V = V1 + V2 + V3
Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:
I = I1 = I2 = I3

Hambatan Paralel
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (Rp).


Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi arus listrik. Tiga buah lampu masing masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun paralel dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masingmasing lampu yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3. sesuai 

Hukum Ohm dirumuskan:
I1 = V/R1       I2 = V/R2    I3 = V/R3
Ujung-ujung hambatan R1, R2, R3 dan baterai masing masing bertemu pada satu titik percabangan. Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:
V = V1 = V2 = V3
Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:
I = V/Rp
rumus hambatan pengganti paralel:
1/Rp = 1/R1 + 1/R2  + 1/R3



DAYA HANTAR LISTRIK (DHL)
Daya hantar listrik adalah parameter yang dipengaruhi oleh salinitas tinggi rendahnya berkaitan erat dengan nilai salinitas. kemampuan air untuk menghantarkan arus listrik yang dinyatakan dalam µmhos/cm (µS/cm).
Konduktivitas (Daya Hantar Listrik / DHL) adalah gambaran numeric dari kemampuan air untuk meneruskan listrik. Oleh karena itu, semakin banyak garam-garam terlarut yang dapat terionisasi, semakin banyak pula nilai DHL. Reaktivitas, bilangan valensi, dan kosentrasi ion-ion terlarut sangat dipengaruhi oleh nilai-nilai DHL. Senyawa organic adalah penghantar listrik (konduktor) yang baik, sedangkan senyawa anorganik adalah penghantar listrik (konduktor) yang lemah. Alat yang digunakan adalah SCT (SALINO CONDUCTIVITY METER).
Pada umumnya air laut dapat menghantarkan Listrik sebesar 10.000 UMHOS/CM dikarenakan senyawa-senyawa terlarut yang berupa garam lebih besar dibandingkan air tawar, sehingga diperairan air Tawar nilai DHL nya adalah dibawah 10.000 UMHOS/CM, yang idealnya  600 – 800 UMHOS/CM, 20 – 500 KURANG IDEAL.

Demikian materi Fisika Kelas 9 Bab Listri Dinamis, meliputi hukum Ohm, Hukum Kirchoff, Muatan listrik, arus listrik, sumber arus listrik, gaya gerak listrik (GGL), dan daya hantar listrik. Semoga bermanfaat