Tanaman Transgenik Golden Rice

Golden Rice

Berbicara mengenai bioteknologi pada masa modern ini, pasti tak akan terlepas dari istilah  yang namanya teknologi transgenik. Transgenik adalah memindahkan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ke tanaman lainnya, atau dari gen hewan ke tanaman. Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Gen yang telah diidentifikasi dan diisolasi, kemudian dimasukkan ke dalam sel tanaman melalui suatu sistem.  Tanaman inilah yang kemudian disebut sebagai tanaman transgenik. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan.

Salah satu contoh tanaman transgenik adalah golden rice. Golden rice adalah padi varietas baru yang berhasil didapatkan melalui sebuah temuan mutakhir dalam bidang bioteknologi tanaman pangan yang bukan merupakan hasil dari persilangan biasa (breeding). Golden rice merupakan padi transgenik hasil rekayasa genetika dimana produk akhirnya dihasilkan tanaman padi yang mengandung beta karoten (pro vitamin A) pada bagian endospermanya. Di dalam tubuh manusia beta karoten ini akan diubah menjadi vitamin A.

Pada umumnya endosperma pada padi biasa tidak menghasilkan beta karoten sehingga padi yang dihasilkan akan berwarna putih sampai putih kusam. Namun lain halnya dengan padi hasil rekayasa genetika ini yang ternyata terdapat kandungan beta karoten pada bagian endospermanya yang menyebabkan warna beras tersebut seperti kuning keemasan. Warna berasnya yang keemasan itulah yang menyebabkan varietas ini disebut dengan golden rice. Golden rice ini memiliki bentuk dan ukuran yang sama seperti beras pada umumnya.

Penggunaan rekayasa genetika untuk produksi golden rice ini disebabkan karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid.  Golden rice ini awalnya bermula dari sebuah keprihatinan. Salah satu penyebab rentannya anak-anak terkena penyakit adalah kekurangan nutrisi mikro seperti vitamin A atau zat besi. Bila hal tersebut terjadi, sistem kekebalan tubuh mereka akan menurun dan perkembangan tubuh akan terganggu dengan akibat fatal kematian. Di Negara berkembang seperti Amerika Latin, Asia, dan Afrika, jutaan anak-anak terancam buta karena kekurangan vitamin A.

Salah satu upaya untuk menghindari kekurangan nutrisi tersebut adalah dengan mengonsumsi makanan pokok yang mengandung gizi tinggi. Beras merupakan salah satu makanan pokok bagi sebagian besar masyarakat di negara berkembang. Sehingga akan sangat menguntungkan apabila beras memiliki kandungan provitamin A. Rekayasa padi golden rice ini memang baru terdengar saat keberhasilan tersebut termuat dalam jurnal Science pada tahun 2000. Namun sebenarnya sekitar sepuluh tahun sebelumnya, ilmuwan Jepang telah mengawali mengisolasi gen yang menyandi jalur biosintesa karotenoid dari bakteri fitopatogenik Erwinia uredovora. Dari penelitian tersebut ditemukan bahwa gen CrtI mengkode enzim phytoene desaturase yang bertanggung jawab untuk mengubah phytoene menjadi lycopene. Beberapa tahun berselang, ilmuwan Eropa melaporkan bahwa di dalam biji padi terdapat bahan dasar (prekusor) untuk biosintesa karotenoid, termasuk beta-karoten, yaitu geranyl geranyl diphosphate (GGDP). Namun secara alami biji padi tidak menghasilkan phytoene karena terjadi penghambatan fungsi dari enzim phytoene synthase (PHY) dalam mengubah GGDP menjadi phytoene.

Meskipun demikian, penghambatan fungsi enzim tersebut bisa dihilangkan dengan cara mengintroduksi gen phy dari tanaman daffodil (bunga narsis/ bakung) dengan menggunakan promoter spesifik untuk endosperma. Selain phy dan CrtI, masih ada satu enzim lagi yang diperlukan untuk mengubah lycopene menjadi beta karoten yaitu lycopene cyclase (LYC) yang juga berasal dari tanaman daffodil. Transformasi dengan menggunakan Agrobacterium menunjukkan bahwa modifikasi jalur biosintesa beta karoten berhasil dilakukan. Hal ini terbukti berdasarkan hasil analisa fotometrik dengan menggunakan HPLC (high-performance liquid chromatography) yang menunjukkan adanya karotenoid, termasuk beta karoten, pada golden rice yaitu 1.6 mikrog/g.

Penelitian peningkatan kandungan beta karoten pada golden rice terus dilakukan selama kurang lebih lima tahun. Fokus riset masih bertumpu pada tingkat efisiensi ke-3 jenis gen yang telah diintroduksikan yaitu psy, crtI dan lyc. Sehingga pada akhirnya para ahli tersebut merumuskan hipotesa bahwa gen psy-lah yang paling berperan dalam jalur biosintesa karotenoid tersebut. Untuk menguji kebenaran hipotesa tersebut, mereka mengisolasi dan menguji efisiensi gen psy dari berbagai tanaman seperti arabidopsis, wortel, paprika, jagung, tomat, bahkan padi sendiri. Pengujian awal dilakukan dengan cara overeskpresi gen-gen psy pada callus jagung. Callus dipilih karena sifat integrasinya yang stabil terhadap gen yang ditransformasikan (transgene).

Munculnya golden rice pada tahun 2000 tersebut langsung mendapat reaksi keras dari para oposisi GMO (genetically modified organism). Sebagian masyarakat tidak menyetujui budidaya padi emas karena adanya kekhawatiran akan terjadinya perubahan lingkungan atau ekosistem . Mereka takut golden rice yang ditanam dapat menularkan sifat mutasinya ke tanaman alami lain. Hal ini mungkin terjadi bila golden rice ditanam bersama padi jenis lain dalam satu lahan yang berdekatan sehingga polen (benang sari) golden rice dapat membuahi padi lain. Hal lain yang ditakutkan adalah apabila sifat yang diciptakan oleh ilmuwan ternyata bisa berubah dan melenceng jauh dari yang diharapkan. Masyarakat juga takut mengonsumsi golden rice karena takut akan membahayakan kesehatan.

Namun polemik yang muncul tersebut tidak mematahkan semangat dua peneliti utama golden rice, yaitu Ingo Potrykus dan Peter Beyer, untuk terus berkarya dan melakukan penelitian dengan tujuan lebih meningkatkan kandungan beta karoten pada biji padi. Bahkan untuk menjawab polemik yang muncul tersebut, Ingo Potrykus menulis sebuah artikel dalam jurnal Plant Physiology dengan judul “Golden Rice and Beyond” yang merupakan penjelasan menyeluruh terhadap status golden rice dan bagaimana seharusnya masyarakat umum menyikapinya. Perlu digaris bawahi bahwa, secara umum tanaman pangan transgenik merupakan tanaman yang dianalisa secara paling baik dalam sejarah. Proses pengujian resikonya dilakukan secara detail dan hati-hati. Demikian juga dengan golden rice yang telah menjalani berbagai tes sejak pertama kali dibuat.

Sejauh ini, ahli ekologi dan mereka yang menentang teknologi transgenik menilai bahwa tidak ada pengaruh lingkungan dari padi emas karena secara alami semua tanaman memproduksi karetinoid dalam jumlah yang tinggi. Sehingga endosperma beras yang mengandung beta karoten tidak akan membentuk satu jenis substan baru di lingkungan. Hal yang masih diperdebatkan sampai saat ini adalah dampak introgresi gen transgenik ke tipe liar yang dianggap dapat mengancam biodiversitas lokal atau mengubah pola tani tradisional. Peralihan fungsi tanaman transgenik menjadi gulma didasari pada sifat dasar tanaman untuk menjadi gulma dengan tingkatan yang beragam. Banyaknya kasus gizi buruk termasuk kekurangan vitamin A menjadikan golden rice sebagai makanan pokok yang dapat membantu mensuplai vitamin A bagi mereka yang tidak mampu membeli makanan yang mengandung vitamin A dalam memenuhi asupan kebutuhan gizi sehari-hari.

Manfaat dari pembuatan beras emas (golden rice) adalah mampu menyediakan rekomendasi harian yang dianjurkan dari vitamin dalam 100-200 gram beras sehingga dengan mengkomsumsi beras emas (golden rice) ini dapat menyediakan kebutuhan vitamin A dan karbohidrat yang diperlukan oleh tubuh. Mengatasi kekurangan vitamin A karena mengandung beta karoten tinggi. 

Kerugian dari Golden Rice adalah kekhawatiran terhadap golden rice dalam hal kesehatan antara lain karena ada kekhawatiran zat penyebab alergi (alergen) berupa protein dapat ditransfer ke bahan pangan, terjadi resistensi antibiotik karena penggunaan marker gene, dan terjadi outcrossing, yaitu tercampurnya benih konvensional dengan benih hasil rekayasa genetika yang mungkin secara tidak langsung menimbulkan dampak terhadap keamanan pangan. Terhadap lingkungan dan perdagangan, pangan hasil rekayasa genetika (PRG) dikhawatirkan merusak keanekaragaman hayati, menimbulkan monopoli perdagangan karena yang memproduksi PRG (dalam hal ini Golden rice) secara komersial adalah perusahaan multinasional, menimbulkan masalah paten yang mengabaikan masyarakat pemilik organisme yang digunakan di dalam proses rekayasa, serta pencemaran ekosistem karena merugikan serangga nontarget misalnya.

Daftar pustaka

Anonymous. The Golden Rice Project. http://www.golden rice.org. 2005 Diakses pada tanggal 9 Maret 2015 Pukul 19.00 WIB

Emeritus, et al. Plant Physiology. Vol. 125 no. 3 1157-1161. http://www.plantphysiology.org. 2011 Diakses pada tanggal 9 Maret 2015 pukul 21.00 WIB

Hadiarto, T. Padi Emas: Salah Satu Jawaban untuk Kebutuhan vitamin A. 2005 Diakses pada tanggal 10 Desember 2015 pukul 16.00 WIB

Ivan, F.X. The End of Golden Rice Controversy. Atma Nan Jaya. Volume 20 no. 2. http://lib.atmajaya.ac.id. 2005 . Diakses pada tanggal 10 Maret 2015 pukul 19.30 WIB

Clostridium acetobutylicum Yang Menakjubakan

Clostridium acetobutylicum Yang Menakjubakan

Apa itu Clostridium acetobutylicum ?

Clostridium acetobutylicum adalah bakteri yang dapat mengubah zat pati menjadi pelarut organik aseton dan butanol yang sangat bermanfaat untuk industri. Clostridium acetobutylicum  juga memiliki pengertian sebagai berikut suatu bakteri bernilai komersial, yang tergolong dalam genus Clostridium.  Pembacaan genom bakteri ini selesai pada tahun 1999. Dari informasi genomnya para ilmuwan berharap dapat memahami biokimia dari bakteri ini, sekaligus meneliti kemungkinan menggantikan proses produksi pelarut organik dengan menggunakan enzim rekombinasi dari bakteri ini dalam skala industri. Saat ini proses produksi aseton dan butanol bersandar pada pemakaian minyak dan gas. (Anindiyawati 2009)

Mengapa disebut dengan Organisme Weizmann ?

Bakteri ini juga kadang disebut “organisme Weizmann”, dari nama seorang ilmuwan dan politisi Yahudi Chaim Weizmann, yang pada 1916 membantu menemukan bagaimana kultur C. acetobutylicum dapat digunakan dalam industri seperti produksi mesiu dan TNT. Proses yang disebut proses A.B.E. ini menjadi standar dalam industri hingga akhir 1940an, saat harga minyak yang rendah menyebabkan proses berbasis cracking hidrokarbon dan distilasi minyak bumi menjadi lebih efisien. C. acetobutylicum juga memproduksi asam asetat (cuka), asam butirat, karbon dioksida dan hidroge.

Bagaimana struktur dan Ciri-ciri dari Clostridium acetobutylicum ?

Genom dari Clostridium acetobutylicum ATCC 824 telah diurutkan menggunakan pendekatan senapan. Ini adalah strain model untuk memproduksi bakteri pelarut. Genom terdiri dari satu kromosom melingkar dan sebuah plasmid melingkar. Kromosom berisi 3.940.880 pasangan basa. Ada bias yang untai kecil dengan sekitar 51,5% dari gen yang ditranskripsi dari untai maju dan 49,5% dari untai komplementer.

Bakteri Ini memiliki ciri-ciri yaitu Clostridium acetobutylicum adalah basil Gram-positif (1). C. acetobutylicum paling sering tinggal tanah, meskipun telah ditemukan di sejumlah lingkungan yang berbeda. Hal ini mesofilik dengan suhu optimal 10-65 ° C. Selain itu, organisme adalah saccharolytic (dapat memecah gula) (1) dan mampu menghasilkan sejumlah produk yang berguna secara komersial yang berbeda; terutama aseton, etanol. (Ruso,2011)

C. acetobutylicum memerlukan kondisi anaerob untuk tumbuh dalam keadaan vegetatif nya. Di negara-negara vegetatif, adalah motil melalui flagela di adalah seluruh permukaan.

Kapan Pengisolasian C. Acetobutylicum pertama kali ?

Ini pertama kali diisolasi antara 1912 dan 1914. Chaim Weizmann berbudaya bakteri untuk memproduksi memproduksi aseton, etanol dan butanol dalam proses yang disebut metode ABE. Jadi, sudah sepatutnya bahwa C. acetobutylicum sering disebut “organisme Weizmann.” Produk tersebut kemudian digunakan dalam produksi TNT dalam Perang Dunia

Siapa yang di untungkan oleh Clostridium acetobutylicum ?

Dalam Bioteknologi Clostridium acetobutylicum telah memainkan peran penting dalam bioteknologi sepanjang abad ke-20. Awalnya, aseton diperlukan dalam produksi karet sintetis. Fungsi utama: terutama sebagai pelarut untuk bahan peledak industri, plastik, karet, serat, kulit, minyak, cat dan industri lainnya, tetapi juga sebagai sintesis ketena, anhidrida asetat, iodoform, karet polyisoprene, metil asam akrilik, metil kloroform, bahan baku penting dari resin epoksi dan zat lainnya. Dalam industri tabung tembaga presisi manufaktur, aseton yang sering digunakan untuk membersihkan pipa tembaga di atas tinta hitam.

Dimana kah Chaim Weizmann dipekerjakan untuk mengisolasi ?

            Chaim Weizmann dipekerjakan untuk bekerja pada masalah di Manchester University dan fermentasi menjadi rute yang menarik di mana untuk mendapatkan aseton yang diperlukan untuk proses tersebut. Antara 1912 dan 1914, Weizmann mengisolasi sejumlah strain. Yang memproduksi terbaik kemudian akan datang untuk dikenal sebagai Clostridium acetobutylicum. (Sakius 2011)

Referensi :

Anindiyawati T. Prospek Enzim Dan Limbah Lignoselulosa Untuk Produksi Bioetanol. Pusat Penelitian Bioteknologi . LIPI Bandung 2009

 Riyanti , E I . Biomassa Sebagai Bahan Baku Bioetanol . Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian . Bogor 2009

Ruso , Sakius . Pembuatan Bioetanol Dari Rumput Gajah Dengan Sistem Fermentasi Simultan Dengan Bakteri Clostridium acetobutylicum. Jurusan Kimia UNHAS.Makasar 2011

Anonim .http://pasca.unhas.ac.id/jurnal/files/1b9aacc5b052ef856c3f830813fc84ce.pdf. Diakses pada 25 Desember 2013 Pukul 07.40 WIB

Link PPT Interaktif

https://www.dropbox.com/s/28gy0aotfl9dnez/PPT%20Inter%20Aktif%20Resti.pptx

URAIAN MATERI CARA KERJA ENZIM

Nama                         : RESTI UTAMI

NIM                           : 1112016100010

KELAS                      : BIOLOGI 3A

Kompetensi Dasar 3.2: Memahami peran enzim dalam proses metabolisme dan menyajikan data tentang proses metabolisme berdasarkan hasil investigasi dan studi literatur untuk memahami proses pembentukan energi pada manusia.

Kompetensi Dasar 4.2 : Melaksanakan percobaan dan menyusun laporan hasil percobaaan tentang cara kerja enzim.

TUJUAN                     : Siswa dapat memahami peran enzim dan cara kerja enzim dalam proses     metabolisme .

URAIAN MATERI :

Enzim (biokatalisator) adalah senyawa protein sederhana maupun protein kompleks yang bertindak sebagai katalisator spesifik. Enzim yang tersusun dari protein sederhana jika diuraikan hanya tersusun atas asam amino saja, misalnya pepsin, tripsin, dan kemotripsin. Sementara itu, enzim yang berupa protein kompleks bila diuraikan tersusun atas asam amino dan komponen lain.

Enzim lengkap atau sering disebut holoenzim, terdiri atas komponen protein dan nonprotein. Komponen protein yang menyusun enzim disebut apoenzim. Komponen ini mudah mengalami denaturasi, misalnya oleh pemanasan dengan suhu tinggi. Adapun penyusun enzim yang berupa komponen nonprotein dapat berupa komponen organik dan anorganik. Komponen organik yang terikat kuat oleh protein enzim disebut gugus prostetik, sedangkan komponen organik yang terikat lemah disebut koenzim. Beberapa contoh koenzim antara lain:

• vitamin (vitamin B1, B2, B6, niasin, dan biotin), NAD (nikotinamida adenin dinukleotida), dan koenzim A (turunan asam pentotenat).
• Komponen anorganik yang terikat lemah pada protein enzim disebut kofaktoratau aktivator, misalnya beberapa ion logam seperti Zn2+, Cu2+, Mn2+, Mg2+, K+, Fe2+, dan Na+ .

Cara Kerja Enzim : Salah satu ciri khas enzim yaitu bekerja secara spesifik. Artinya, enzim hanya dapat bekerja pada substrat tertentu. Bagaimana cara kerja enzim? Beberapa teori berikut menjelaskan tentang cara kerja enzim

a. Lock and Key Theory (Teori Gembok dan Kunci) Teori ini dikemukakan oleh Fischer(1898). Enzim diumpamakan sebagai gembok yang mempunyai bagian kecil dan dapat mengikat substrat. Bagian enzim yang dapat berikatan dengan substrat disebut sisi aktif. Substrat diumpamakan kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim.

Teori Lock and Key (Kunci dan gembok)

Cara kerja enzim menurut Teori Lock and Key sebagai berikut.

Selain sisi aktif, pada enzim juga ditemukan adanya sisi alosterik. Sisi alosterik dapat diibaratkan sebagai sakelar yang dapat menyebabkan kerja enzim meningkat ataupun menurun. Apabila sisi alosterik berikatan dengan penghambat (inhibitor), konfigurasi enzim akan berubah sehingga aktivitasnya berkurang. Namun, jika sisi alosterik ini berikatan dengan aktivator (zat penggiat) maka enzim menjadi aktif kembali.

b. Induced Fit Theory (Teori Ketepatan Induksi) Teori berikutya yang mencoba menjelaskan cara kerja enzim adalah teori Induced Fit (ketepatan induksi). Sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat.

Enzim terbagi 2 yaitu : Apoenzim dan Kofaktor.

a.      Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim. Contoh, dari substrat yang sama dapat menjadi senyawa yang berlainan, tergantung dari enzimnya.

b.      Kofaktor adalah komponen enzim yang bersifat non protein yang berfungsi untuk mengaktifkan enzim.

Kofaktor pada Enzim meliputi :

Ø  Ion – ion an organik

Ø  Gugus prostekti

Ø  Koenzim

Dalam hal ini enzim memerlukan metabolisme . Apa itu metabolisme ? Metabolisme adalah pertukaran zat antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara suatusel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya.Metabolisme berasal dari kata Yunani “Metabole” ynisme hang berarti perubahan. Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antaara satu sel atau secara keseluruhan dengan lingkungannya.

. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan. 

Metabolisme meliputi Katabolisme dan Anabolisme .

               Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk mendapatkan energi .

 Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul  tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.

Pada katabolisme di contoh kan seperti katabolisme pada karbohidrat yang meliputi pemecahan polisakarida menjadi mono sakarida dan pemakaian glukosa pada proses respirasi.

Dalam pemakain glukosa pada proses respirasi dibagi menjadi dua :

ü  Proses Aerob   : glikolisis, siklus krebs, Transpor Elektron

ü  Prose Anaerob : Fermentasi

Pada anabolisme di contohkan pada Fotosintesis. Fotosintesis terjadi pada 2 tahap . yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.Fotosintensis adalah proses pembentukan karbohidrat dari karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan bantuan sinar matahari.Reaksi terang adalah proses fotosintesis yang membutuhkan cahaya.Reaksi gelap adalah proses fotosintesis yang tidak membutuhkan cahaya.