DAMPAK POSITIF DAN NEGATIFDARI PERKEMBANGAN IPTEK

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS PATTIMURA

AMBON2007

1

KATA PENGANTAR

Disadari saat ini teknologi sangat berperan penting bagi kehidupan manusia

secara langsung maupun tak langsung yang menjembatani antara kehidupan manusia dan

pembangunan.

Pemahaman mengenai bagaimana peran penting Teknologi bagi alam dan

manusia, bagaimana dasar pengembangan teknologi, proses peradaban dan perkenalan

teknologi bagi manusia, manfaat teknologi bagi manusia, dan fungsi teknologi dalam

kehidupan, serta dampak teknologi secara negatif maupun positif.

Era teknologi informasi merupakan era dimana manusia mendapat suatu

kemudahan yang luar biasa dalam proses pembangunan menuju masa depan. Dalam

kehidupan teknologi berhubungan erat dengan informasi yang merupakan penunjang

dalam menciptakan pembangunan manusia yang lebih baik dan berpikir kritis.

Ambon, Desember 2007

Penulis

2

DAFTAR ISI

LEMBARAN JUDUL.....................................................................................................i

KATA PENGANTAR.....................................................................................................ii

DAFTAR ISI iii

BAB I. PENDAHULUAN...........................................................................................1

1.1. Latar Belakang.........................................................................................1

1.2. Tujuan Penulisan......................................................................................1

1.3. Permasalahan............................................................................................1

BAB II. PEMBAHASAN.............................................................................................2

I. Ilmu Pengetahuan Alam Dan Teknologi Bagi Kehidupan Manusia........2

I.1. Ilmu Pengetahuan Alam Sebagai Dasar Pengembangan

Teknologi........................................................................................ 2

I.2. Sejarah Peradaban Manusia Dan Perkembangan Teknologi.......... 4

I.3. Manfaat Dan Dampak Ilmu Pengetahuan Alam Dan

Teknologi Bagi Kehidupan Sosial..................................................5

I.4. Ilmu Pengetahuan Alam Dan Teknologi Masa Depan...................7

II. Perkembangan Teknologi.........................................................................8

II.1. Bioteknologi....................................................................................8

II.2. Sejarah Perkembangan Bioteknologi..............................................10

II.3. Rekayasa Genetika Dan Biotika.....................................................13

II.4. Aplikasi Bioteknologi Dalam Berbagai Bidang.............................22

II.5. Generasi Komputer Masa Depan....................................................24

II.6. Aplikasi Teknologi Informasi.........................................................26

III. Kerusakan Lingkungan............................................................................27

III.1. Umum.............................................................................................27

III.2. Kerusakan Tanah............................................................................28

III.3. Pencemaran Air...............................................................................30

III.4. Pencemaran Udara..........................................................................32

BAB III. PENUTUP.......................................................................................................37

1. Kesimpulan...............................................................................................37

2. Saran38

3

DAFTAR PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Telah menjadi kesepakatan para ahli ilmu pengetahuan, bahwa sasaran Ilmu

Pengetahuan Alam adalah alam semesta dengan segala isinya. Masalah Ilmu

Pengetahuan sangat kompleks, sehingga memaksa para ilmuwan untuk bekerja

keras agar dapat mendefinisikan sesuatu hal dengan tepat.

Seiring waktu perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam mempunyai pengaruh yang

besar terhadap perkembangan teknologi. Pada hakikatnya, teknologi merupakan

alat untuk membantu manuisa dalam mencapai tujuan secara ilmiah. Semakin besar

teknologi yang diciptakan dan dikembangkan semakin besar polusi dan

pencemaran yang dihasilkan. Hal ini terjadi karena tidak ada penanganan yang

tepat serta penggunaan teknologi yang baik.

Perkembangan teknologi yang semakin maju dapat dimanfaatkan dalam berbagai

bidang yang dapat membantu kehidupan manusia.

1.2. Tujuan Penulisan

- Makalah ini dapat menjadi acuan dalam pemahaman tentang teknologi dan

pemanfaatannya.

- Dapat mengetahui manfaat teknologi dalam berbagai bidang.

- Dapat mengetahui dampak negatif dari perkembangan teknologi.

1.3. Permasalahan

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi yang semakin maju banyak

dimanfaatkan dalam berbagai bidang, namun di samping itu banyak polusi dan

pencemaran yang dihasilkan dari perkembangan IPTEK tersebut.

4

BAB II PEMBAHASAN

I. Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Bagi Kehidupan Manusia

I.1. Ilmu Pengetahuan Alam Sebagai Dasar Teknologi

Awal dari Ilmu Pengetahuan Alam dimulai pada saat manusia

memperhatikan gejala-gejala alam, mencatatnya dan kemudian mempelajarinya.

Pengetahuan yang diperoleh mula-mula terbatas pada hasil pengamatan terhadap

gejala alam yang ada kemudian bertambah dengan pengetahuan yang diperoleh

dari hasil pemikirannya. Akibat dari peningkatan kemampuan daya pikirnya,

manusia ingin melakukan percobaan-percobaan untuk membuktikan dan mencari

kebenaran dari suatu pengetahuan. Kemampuan berpikir manusia berkembang

terus sehingga manusia mampu memadukan kemampuan penalarannya dengan

percobaan-percobaan, pada saat ini. Sekarang dikenal dengan nama Metode Ilmiah.

Agar kita mampu mendapatkan teori ilmiah kita harus melalui tahapan-tahapan

seperti berikut ini.

a. Merumuskan Masalah

Di dalam mengajukan masalah, kita harus tahu dengan pasti latar belakang

kita memilih masalah itu. Kita juga harus mampu mengidentifikasikan masalah itu.

Masalah yang kita ajukan harus kita batasi supaya jangan terlalu luas maupun

sempit, agar kita mampu merumuskan masalah yang kita ajukan dengan jelas.

Selain itu semua, kita juga harus tahu tujuan yang ingin kita capai yang berkenaan

dengan masalah yang kita ajukan.

b. Menyusun Kerangka Teoritis dan Mengajukan Hipotesis

Pada tahapan ini, kegiatan-kegiatan yang kita lakukan antara lain : kita

mengadakan kajian pada teori-teori yang ada hubungannya dengan masalah yang

kita ajukan. Kita juga diharapkan membahas pada penelitian-penelitian yang sesuai

atau yang ada sangkut pautnya dengan masalah yang diajukan tadi. Setelah itu kita

baru membuat kerangka pemikiran. Pada pembuatan kerangka berpikir ini kita

menuliskan rencana, dan cara kita dalam memecahkan masalah dan yang terakhir

kita harus sanggup menyusun hipotesis yang benar.

5

c. Metodologi Penelitian

Pada tahapan ini, kegiatan yang kita lakukan antara lain : menuliskan

secara urut tentang tujuan penelitian yang diadakan juga menentukan dimana kita

melakukan penelitian sekaligus menetapkan kapan penelitian akan dilakukan.

d. Hasil Penelitian

Pada tahapan ini kita menentukan Variabel dan Sumber Data. Jadi kita

sudah menjawab pertanyaan apa yang akan kita teliti dan darimana data diperoleh.

Kita juga melakukan analisa data. Tugas menganalisa data tidak seberat

mengumpulkan data, baik tenaga maupun pertanggung jawaban. Tetapi

menganalisa data membutuhkan ketekunan dan pengertian terhadap jenis data.

Jenis data akan menuntut teknik analisa data. Kemudian kita harus jujur menerima

kesimpulan pengujian analisa data apa adanya.

e. Menarik Kesimpulan

Tahap ini merupakan langkah terakhir dari kegiatan penelitian. Pekerjaan

meneliti sudah selesai dan peneliti tinggal mengambil kesimpulan dari hasil

pengolahan data dicocokkan dengan hipotesa yang telah dirumuskan.

Semua keahlian ilmu berdasarkan dalam empat pandangan utama yaitu,

Matematika, Fisika, Biologi dan Ilmu Sosial. Matematika menelaah hubungan

antara bilangan, bentuk dan lambang logis lainnya. Fisika menelaah bagian-bagian

alam semesta yang tidak bernyawa. Biologi menelaah tentang hidup dan materi

kehidupan. Sedangkan Ilmu Sosial menelaah tentang perilaku manusia baik

kelompok atau individual.

Ilmu Pengetahuan Alam dimulai awal abad ke-20 mengalami

perkembangan yang sangat mendasar yaitu dari Ilmu Pengetahuan Alam Klasik

menjadi Ilmu Pengetahuan Alam Modern. Konsep-konsep Ilmu Pengetahuan

Alam Klasik diturunkan dari sistem makroskopis yaitu sistem yang mempelajari

materi dalam skala besar seperti dalam konsep mekanika, termodinamika, listrik,

magnit, dan lainnya. Berlaku mekanika Newton atau mekanika klasik. Sedangkan

konsep Ilmu Pengetahuan Alam Modern diturunkan dari sistem mikroskopis yaitu,

sistem yang mempelajari dalam skala kecil, misalnya molekul, atom, elektron, dan

lainnya.

6

I.2. Sejarah Peradaban Manusia dan Perkembangan Teknologi.

Dalam beberapa tahun belakangan ini, manusia telah banyak melakukan

pengamatan dan penyeledikan terhadap ruang angkasa luar. Banyak informasi yang

diperoleh melalui satelit. Pada tahun 1973 Skylab telah dilucurkan untuk

penyeledikan ilmiah mengenai kehidupan di ruang angkasa. Akibat pengaruh ruang

tanpa bobot dan kurangnya penggunaan anggota badan menyebabkan pembuluh

darah melembek, badan kekurangan cairan, kekurangan kalsium akan

menyebabkan tulang-tulang menjadi keras. Untuk menekan efek tersebut

antariksawan harus bersenam 30 menit tiap hari. Setelah dua minggu mengorbit,

jantung antariksawan mengerut 3 % dari keadaan normal. Sehingga untuk

mengorbit lebih lama harus melakukan senam yang lebih lama juga.

Pada tahun 1976 diperoleh data dari Viking I dan Viking II, bahwa di Mars

pernah terdapat banyak air, kabut kristal, adanya kegiatan vulkanis, tanpa

memperlihatkan tanda-tanda dari kehidupan.

Pada tahun 1981, pesawat ulang alik Columbia telah diluncurkan dengan

menggunakan roket buster tembakan setelah lepas landas. Pesawat ini dapat

meninggalkan tanah lebih aman karena gerakannya tidak menyentak, sehigga

setiap orang dapat menumpang dengan aman. Pesawat antariksa ulang alik

dirancang untuk melaksanakan pekerjaan dalam mengoperasikan laboratorium

serba guna “Space LAB”. Di sini dilakukan experimen dalam bidang Formakologi

sampai Kristalografi dalam keadaan tanpa bobot. Hal ini dimanfaatkan sebaik-

baiknya oleh para ilmuawan karena di bumi tidak memungkinkan untuk

mengadakan experimen tanpa bobot.

Salah satu contoh adanya hubungan tidak langsung ialah sejarah

penemuan mesin uap. Pada masa revolusi industri terjadi penerapan Ilmu

Pengetahuan Alam secara tidak langsung, khususnya dalam mekanika dan kimia.

Perkembangan teknologi banyak disokong ide-ide dari Ilmu Pengetahuan Alam,

tetapi tidak memberikan penuntun cara implementasinya, sedang pemecahan

masalah yang berhubungan dengan perkembangan teknologi datangnya dari para

ahli teknologi sendiri.

7

I.3. Manfaat dan Dampak Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Bagi

Kehidupan Sosial.

A. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi dalam Penyediaan

Pangan, Sandang dan Pangan.

1. Dalam Penyediaan Pangan.

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi dalam bidang

penyediaan pangan melahirkan Panca Usaha Tani yang merupakan

program Pemerintah. Panca Usaha Tani meliputi varitas unggul, pupuk,

pestisida, pola tanam dan pengairan.

Varitas unggul adalah pilihan utama dari bibit yang pada penanaman

diharapkan akan diperoleh buah yang bermutu unggul pula.

Pupuk, yang merupakan bahan makanan pokok dari tanaman, yang

merupakan hasil dari perkembangan Ilmu Pengetahuna Alam dan teknologi

adalah Urea, Z.A, Superfosfat, Pupuk kompos, Pupuk kandang, dan lain-

lain.

Pestisida merupakan bahan kimia yang dipakai untuk memberantas

hama dan penyakit yang merusak tanaman sehubungan dengan usaha-usaha

mempertinggi hasil produksi. Beberapa pestisida antara lain : Insektisida,

Herbisida, Fungisida.

Pola tanam yang teratur akan mempermudah pengawasan dan

pemeliharaan terhadap tanaman. Adanya bendungan atau waduk

penampungan air beserta saluran primer, sekunder, dan drainase.

2. Penyediaan Sandang

Setelah adanya kamajuan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi,

telah dikembangkan jenis-jenis serat seperti nylon dan rayon, tetoron,

dakron, poliester, tetrek, dan lain-lain. Hal ini dikarenakan serat-serat

sintesis dengan suatu katalisa yang cocok mempunyai sifat mekanik yang

tinggi dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

3. Penyediaan Papan

Dewasa ini, para ilmuwan berusaha untuk memanfaatkan lautan dan

ruang angkasa sebagai pemukiman. Mereka membuat pulau-pulau disertai

8

peternakan dan perkebunan laut. Sedangkan dalam jangka panjang,

pemukiman di antariksa sedang dalam penelitian, walaupun untuk

mewujudkan itu semua merupakan tantangan yang berat, namun mengingat

kemampuan dan usaha manusia yang tinggi, kemungkinan yang dipaparkan

di atas bukan lagi suatu impian kosong.

B. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Dalam Peningkatan

Kesehatan.

1. Ditemukannya mikroskop, sinar-X, antibiotik, obat-obat bius, transplantasi

vaksinasi bidang kedokteran dan pengobatan dalam rangka peningkatan

kesehatan masyarakat telah maju dengan pesat. Penemuan dalam bidang-

bidang tersebut telah membebaskan manusia dari bahaya maut, akibat

penyebaran wabah penyakit yang mengerikan seperti cacar, pes, malaria,

TBC, tumor, kanker, dan lain-lain.

2. Ditemukannya alat-alat pengganti organ tubuh manusia yang telah rusak.

Misalnya mata (baik mata buatan maupun donor mata), ginjal dan jantung.

3. Diketemukannya keahlian dalam bidang operasi plastik, sehingga hidung

yang pesek dapat menjadi mancung, dan lain-lain.

4. Diketemukannya tata menu makan setiap hari. Dengan diketemukannya

cara ini, sebagian besar masyarakat telah mengatur menu makan dengan zat

vitamin sehingga dapat memperlambat keausan setiap organ tubuh manusia

dengan begitu akan memberi kesempatan untuk lebih lama.

5. Diketemukannya peralatan untuk mengolah sampah dan limbah sehingga

sampah dan limbah tidak lagi mengganggu kelangsungan hidup manusia.

C. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Dalam Penyediaan

Energi.

Energi dalam bentuk panas dapat diubah menjadi energi bentuk lain,

misalnya menjadi energi mekanik. Pengubahan ini dengan jalan mengubah air

menjadi uap. Uap panas akan menekan menggerakkan baling-baling suatu

turbin, sehingga turbin itu bergerak. Gerakan turbin ini dapat dipakai untuk

bermacam-macam keperluan.

Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam dan teknologi memanfaatkan

energi angin, pasang surut, matahari, dan lain-lain. Sumber alternatif lain yang

9

akan dikembangkan adalah biogas yang diperoleh dari fermentasi kotoran

manusia, hewan dan sampah organik dalam tangki-tangki pencerna, sistem

biogas yang diterapkan di pedesaan, selain untuk memenuhi kebutuhan rumah

tangga, juga berpengaruh positif terhadap kesehatan lingkungan.

D. Perkembangan Ilmu Pengetahuan Alam Dalam Bidang Industri.

Revolusi Industri yang pertama lahir sebagai akibat harapan masyarakat

terhadap kesejahteraan ekonomi yang meningkat, terutama masyarakat Eropa

dan Amerika.

Revolusi Industri yang kedua lahir setelah ditemukannya transistor pada

zaman kendali otomatis, yaitu zaman pada saat mesin tidak lagi dijalankan oleh

manusia tetapi mesin dijalankan oleh tenaga mesin lainnya.

1.4. Ilmu Pengetahuan Alam dan Teknologi Masa Depan

A. Sumber daya energi nonkonvensional

Minyak bumi termasuk sumber daya energi yang konvensional. Minyak bumi

merupakan sumber daya energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia di

muka bumi, namun minyak bumi adalah sumber daya energi yang tidak dapat

diperbaharui dan jumlahnya pun terbatas. Sehingga suatu saat akan habis. Oleh

karena itu, untuk mempertahankannya manusia harus mencari sumber daya

energi alternatif pengganti minyak bumi. Sehingga kehidupan manusia di masa

mendatang dapat dipertahankan.

B. Sumber daya energi yang digunakan sebagai alternatif pengganti minyak bumi

adalah :

1. Energi Matahari

Dibedakan menjadi 3 macam :

a. Prinsip pemanasan langsung

Cahaya matahari ditampung dengan sebuah cermin cekung yang

bergaris tengah ± 2 meter, sehingga terkumpul dalam satu fokus. Pada

fokus itu dipasang lempengan logam sehingga logam akan menjadi

panas sekali, kemudian di atas lempengan logam itulah kita memasak.

b. Konversi Surya Termis Elektris (KSTE)

Pada cara ini air yang dipanaskan akan tetapi panas yang terkandung

dalam air itu akan dikonversi menjadi energi listrik.

10

c. Konversi Energi Photovoltaik

Pada cara ini energi sinar matahari langsung dikonversi menjadi energi

listrik. Energi pancaran matahari dapat diubah menjadi arus searah

dengan mempergunakan lapisan-lapisan tipis dari silikon / bahan-bahan

semikonduktor lainnya.

Keuntungan-keuntungan dari konversi energi photovltaik adalah :

1) Tidak ada bagian-bagian yang bergerak

2) Usia pemakaian dapat melampaui 100 tahun sekalipun efisiensinya

sepanjang masa pemakaian akan menurun

3) Pemeliharaan tidak menurun

4) Mudah disesuaikan

2. Energi Panas Bumi

Dapat dimanfaatkan saat ini adalah magma. Magma adalah batuan cair /

panas yang terdapat dalam kerak bumi. Magma dapat merembes ke

permukaan bumi yang disebut lava.

3. Energi Angin

Energi angin dimanfaatkan untuk memutar turbin dan akan diperoleh energi

listrik.

4. Energi Pasang Surut

Di daerah pasang surut dipasang bendungan yang dilengkapi generator

listrik maka akan dihasilkan energi listrik yang selanjutnya dapat

digunakan.

5. Energi Biogas

Dapat dimanfaatkan menjadi pengganti bahan bakar minyak bumi.

6. Energi Biomassa

Energinya untuk memanaskan air, uapnya untuk memutar turbin yang

dilengkapi generator listrik

II. Perkembangan Teknologi

II.1. Bioteknologi

Tidak banyak diragukan lagi bahwa biologi modern merupakan ilmu

pengetahuan yang isinya paling beraneka ragam di antara semua Ilmu

Pengetahuan Alam. Bioteknologi memperlihatkan suatu rangkaian yang

mengagumkan dari berbagai subdisiplin ilmu seperti mikrobiologi, ilmu anatomi

11

tumbuhan dan hewan, morfogenesis, ilmu sistematika, ekologi, palaeobotani,

genetika dan banyak lainnya. Keanekaragaman yang semakin meningkat pada

biologi modern terutama berasal dari pengenalan pasca perang terhadap

pengetahuan biologi dalam disiplin ilmu lainnya. Seperti fisika, kimia, serta

matematika.

Bioteknologi (teknologi hayati) mempunyai beraneka ragam bentuk

definisi namun hakekatnya definisi itu melibatkan penggunaan enzim atau sel-sel

mikrobiologi, hewan serta tumbuhan untuk proses sintesis, penguraian ataupun

perubahan materi. Hal ini memerlukan perpaduan antar ilmu biokomia, biologi,

mikrobiologi, ilmu teknik kimia dan proses teknik. Sehingga pemanfaatan potensi

dari berbagai disiplin ilmu tersebut terlaksana secara optimal. Bioteknologi sendiri

bukan merupakan produk ataupun cakupan produk seperti pengetahuan

mikroelektronika. Sebaliknya secara bermakna dalam beberapa sektor industri.

Bioteknologi merupakan suatu teknologi dalam upaya mencari berbagai

penerapan baru dan keguanaanya yang utama terletak di masa mendatang. Proses-

proses bioteknologi yang baru, dalam sebagian besar keadaan, akan berfungsi pada

suhu yang rendah, memakai sedikit energi dan terutama akan bergantung pada

substract yang relatif tidak mahal bagi biosintesis.

Beberapa definisi tentang bioteknologi.

- Penerapan berbagai organisme, sistem atau proses biologis pada industri

manufakturing dan jasa.

- Penggunaan secara terpadu Ilmu Pengetahuan biokimia, mikrobiologi, dan teknik

dalam upaya untuk menghasilkan suatu penerapan teknologi (industri) dari

kemampuan mikroorganisme, sel-sel kultur jaringan dan bagian-bagiannya.

- Suatu teknologi dengan menggunakan fenomena biologi untuk mencontoh dan

membuat berbagai jenis substansi yang bermanfaat.

- Penerapan prinsip-prinsip Ilmu Pengetahuan dan teknik dalam pengolahan materi

oleh unsur-unsur biologis untuk menghasilkan barang dan jasa.

- Ilmu pengetahuan tentang berbagai proses produksi yang berdasarkan pada kerja

mikroorganisme serta komponen aktifitasnya dan pada proses yang melibatkan

penggunaan sel dan jaringan dari organisme hidup dan komponennya dalam

proses pertanian, industri pangan serta berbagai proses industri lainnya.

- Bioteknologi tidak lebih dari sebuah nama yang diberikan kepada seperangkat

teknik.

12

Bioteknologi adalah suatu bidang penerapan biosains dan teknologi yang

menyangkut penerapan praktek organisme hidup atau komponen sub selulernya

pada industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan / bioteknologi

memanfaatkan bakteri ragi, kapang alga, sel tumbuhan atau sel jaringan hewan

yang dibiakkan sebagai konstituen berbagai proses industri. Penerapan

bioteknologi yang berhasil hanya akan mungkin tercapainya bila dilakukan

pengintegrasian berbagai disiplin ilmu pengetahuan alam dan teknologi, termasuk

mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi molekuler kimia, serta rekayasa proses

dan teknik kimia.

Proses bioteknologi pada umumnya mencakup produksi sel atau biomassa

transformasi kimia yang diinginkan. Transformasi kimia tersebut lebih lanjut dapat

dibagi ke dalam dua sub bagian yaitu :

1. Pembentukan suatu produk akhir yang diinginkan (contoh : enzim, antibiotika,

asam organik, steroid).

2. Penguraian suatu bahan baku yang diberikan (contoh : buangan limbah,

destruksi buangan industri, atau tumpahan minyak).

Reaksi yang terjadi pada proses bioteknologi bersifat katabolik yaitu bila

senyawa kompleks diuraikan menjadi senyawa lebih sederhana (glukosa menjadi

etanol) atau bersifat anabolik atau biosintesis yaitu bila molekul sederhana

dibangun menjadi molekul labih kompleks (sintesis antibiotika). Reaksi katabolik

selalu eksergonik, sedangkan raksi anabolik umumnya endergonik.

II.2. Sejarah Perkembangan Bioteknologi.

Futuris Amerika, Alvin Toffler (1980) membuat pragnosa dalam buku

gelombang ketiga (The Third Wave) yang sangat terkenal. Pragnosa itu berisi

tentang empat teknologi yang akan sangat berperan dalam kebudayaan manusia di

abad 20-21. Keempat teknologi tersebut adalah mikroelektronika, teknologi energi

alternatif, aeronautika, dan bioteknologi.

Revolusi biologi yang diawali dengan penemuan struktur sulur ganda

(heliks) molekul DNA (Asam Deoksiribo Nukleat) oleh Watson dan Crick (1953)

melejit pesat di pertengahan tahun 1970-an dengan berkembangnya rekayasa

genetika.

Perkembangan ini menjadikan bioteknologi sebagai bidang antar disiplin

yang memberi harapan untuk memecahkan problem yang dihadapi manusia.

13

Padahal penerapan proses-proses bioteknologis sebenarnya telah berabad-abad

lamanya dikenal dan dibudidayakan oleh umat manusia. Di penghujung abad ke-

20 bioteknologi telah menjadi salah satu penopang kegiatan industri terutama di

negara-negara maju. Sebaliknya upaya pengembangan dan penerapannya di

negara-negara berkembang masih banyak menghadapi masalah dan dilema. Hal ini

karena bioteknologi memerlukan banyak modal untuk penelitian dan

penerapannya. Selain itu juga memerlukan dukungan sumber daya manusia berupa

pakar dan insinyur yang berkhayalan tinggi.

Pengetahuan manusia tentang bioteknologi berawal dari pembuatan

makanan dan minuman secara fermentasi. Seni pembuatan pangan terfermentasi

tersebut telah dikenal oleh masyarakat Babilonia sejak 6000 tahun SM, jauh

sebelum Louis Pasteur mencetuskan temuannya tentang peran mikroba/jasad renik

dalam fermentasi (mulai dari bir, anggur, hingga roti, keju, antibiotika, dan vaksin),

pengelolaan air dan sampah. Sebagian bioteknologi pangan dan juga berbagai

penerapan baru yang terus bertambah mulai dari biomedis hingga daur ulang logam

dari batuan mineral berkualitas rendah. Sehubungan keragamannya, bioteknologi

akan mempunyai pengaruh dasar dalam berbagai proses industri dan secara teoritis

hampir semua bahan organik dapat dibuat melalui metode bioteknologi. Perkiraan

pasaran hasil bioteknologi yang potensial di seluruh dunia pada tahun 2000 ditaksir

mendekat 65 milyar dollar Amerika.

Sebagian besar teknik yang diterapkan dalam bioteknologi cenderung

lebih ekonomis lebih sedikit dalam pemakaian energi dan lebih aman bila

dibandingkan dengan proses tradisional yang ada sekarang. Di samping itu,

sebagian besar proses bioteknologi menghasilkan residu yang dapat terurai secara

biologis serta tidak beracun dalam jangka panjang. Bioteknologi memberikan suatu

harapan atas pemecahan berbagai persoalan, khususnya yang berhubungan dengan

obat-obatan, produksi pangan, dan pengendalian polusi dan pengembangan sumber

energi baru.

Sejarah Evolusi Bioteknologi

Bioteknologi bukan suatu hal baru. Tetapi ada empat fase perkembangan

utama yang dapat diidentifikasi hingga mencapai sistem bioteknologi modern.

14

1. Produksi bioteknologi makanan dan minuman

Kegiatan sperti membakar kue, membuat bir serta anggur sudah diketahui

sejak ribuan tahun yang lalu. Orang Somaria dan Babilonia kuno sudah minum bir

sejak 6000 tahun SM, orang Mesir sudah membuat adonan kue asam sejak tahun

4000 SM. Sedangkan Timur dekat, anggur dikenal pada waktu munculnya buku

genesis. Kesadaran bahwa terjadinya berbagai proses tersebut diakibatkan oleh

organisme hidup (ragi) belum dijabarkan hingga abad ke-17 oleh Anton van

Leewenhoek. Bukti pasti atau kesanggupan mikroorganisme melakukan fermentasi

timbul dari studi permulaan atas Pasteur antara tahun 1875 dan 1876. Pasteur

dapat dianggap sebagai bapak bioteknologi. Proses lain yang didasari aktivitas

mikroba seperti produksi susu fermentasi contohnya keju dan yoguhrt dan berbagai

macam makanan Asia contohnya kecap dan tempe dapat dianggap sama-sama

sebagai bioteknologi masa lampau. Penerpan lebih baru adalah budidaya jamur

yang mungkin sudah dilakukan beratus-ratus tahun yang lalu.

2. Proses bioteknologi semula dikembangkan pada kondisi tidak steril.

Banyak senyawa industri penting etanol, asam asetat, berbagai asam

orgnik, butanol, dan aseton dihasilkan pada akhir abad ke-19 dengan menggunakan

metode fermentasi yang terbuka terhadap lingkungan. Pengendalian terhadap

kontaminasi mikroorganisme dapat dilakukan dengan memanipulasi lingkungan

ekologis secara hati-hati, bukan melalui penggunaan rekayasa yang rumit. Namun

dengan munculnya zaman minyak bumi yang menyebabkan berbagai senyawa

tersebut dapat diproduksi.

3. Pengenalan sterilisasi dalam proses bioteknologi

Suatu arah baru dalam bioteknologi muncul pada tahun 1940-an melalui

pengenalan teknik rekayasa yang rumit pada kultivasi massa mikroorganisme

untuk menjamin bahwa proses biologis tertentu dapat berlangsung tanpa

kontaminasi mikroorganisme lainnya. Jadi dengan terlebih dahulu melakukan

sterilisasi media dan bioreaktor, serta menggunakan perlengkapan rekayasa yang

dapat menghindari kontamin yang mungkin masuk. Maka hanya biokatolis yang

diinginkan saja yang ada dalam raktor.

4. Dimensi baru dan kemungkinannya untuk industri bioteknologi.

Dalam dekade terakhir ada beberapa perkembangan terkenal dalam

biologi molekuler dan pengendalian proses yang menciptakan kesempatan baru dan

15

mencengangkan. Perkembangan ini tidak hanya menimbulkan dimensi baru,

melainkan juga meningkatkan efisiensi dan ekonomi industri bioteknologi yang

sudah ada. Sebagian besar penemuan tersebut adanya pernyataan optimis tentang

peran bioteknologi di masa depan terhadap perekonomian dunia.

Bioteknologi mempunyai dua ciri karakteristik. Hubungannya dengan

aplikasi praktis dan kerja sama inter disipliner. Para ahli bioteknologi akan

menggunakan berbagai teknik yang berasal dari bidang kimia, mikrobiologi,

genetika, biokimia, teknik kimia, dan ilmu komputer. Sedangkan sasaran utama

mereka adalah inovasi, pengembangan, dan optimasi operasi. Suatu proses katalis

biokimia mempunyai peran penting yang tidak dapat diganti. Bioteknologi

bukanlah suatu disiplin ilmu baru, tetapi merupakan suatu aktivitas bagi para

spesialis dari berbagai bidang disiplin ilmu guna memberikan kontribusinya.

Perbedaan nyata antara biosains dan bioteknologi harus digambarkan

dengan jelas. Biosains berhubungan dengan pengenalan pengetahuan biologi.

Sedangkan bioteknologi berhubungan dengan aplikasi pengetahuan biologi. Dalam

banyak kasus proses bioteknologi terjadi pada suhu rendah, akan memerlukan

bahan baku yang murah sebagai substratnya.

Para ahli biosains teknik dari berbagai disiplin ilmu masing-masing akan

memberikan kontribusinya pada bioteknologi. Istilah bioteknologi telah masuk ke

dalam perbendaharaan kata kita sebagai suatu deskripsi yang mencakup seluruh

ilmuwan/ahli teknik yang bekerja sama menerapkan keahlian dan pengetahuanny a

pada pengolahan bahan biologis. Namun penggunaan istilah ini hendaknya tidak

diteruskan karena hanya akan menimbulkan kebingungan.

II.3. Rekayasa Genetika dan Bioetika

Rekayas genetika adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat keturunan yang

berusaha mengubah atau memanipulasi bahan/materi genetik organisme secara

invitro dengan menambah, mengganti, mengurangi atau memodifikasi gen

sehingga didapatkan ciri-ciri kemampuan yang baru. Penambahan gen-gen

dilakukan dengan teknologi rekombain DNA.

Semua makhluk hidup mewariskan sifat-sifat menurun dari generasi ke

generasi. Karena adanya gen-gen yang mengendalikan sifat-sifat tersebut. Unit

yang berperan dalam menurunkan sifat adalah gen yang terdapat pada kromosom.

16

A. Pola Pewarisan Sifat

1. Percobaan Mendel

Sifat-sifat hereditas pertama kali dianalisa oleh Gregor Mendel pada awal

tahun 1860-an (1822-1884) dengan menyilangkan tanaman ercis (pisium sativum)

dari berbagai morfologi. Hal yang terpenting ialah ia tidak hanya mencatat

penampilan sifat-sifat khusus pada keturunan generasi pertama, tetapi juga

mempelajari persilangan antara keturunan-keturunan tersebut, maupun antara

keturunan dengan tanaman induk asalnya. Beberapa alasan Mendel menggunakan

kacang ercis untuk percobaan genetika adalah karena :

1) Mudah tumbuh dan siklus hidupnya tidak lama.

2) Dapat mengadakan penyerbukan sendiri dan penyerbukan silang.

3) Memiliki beberapa sifat yang mencolok, antara lain batangnya yang

tinggi dan rendah, buah yang penuh dan berkerut serta umumnya

berwarna kuning atau hijau, biji yang bulat dan kisut serta berwarna

kuning dan hijau, bunga yang letaknya aksilat dan termiral serta

warnanya ungu dan putih.

Percobaan Mendel ini membawanya pada kesimpulan bahwa banyak sifat

ercis yang dikendalikan oleh dua faktor tertentu (yang kemudian disebut gen), yang

berasal dari induk jantan dan induk betina. Selanjutnya Mendel mencatat bahwa

berbagai sifat yang dipelajari tidak tersusun bersama sehingga dapat disimpulkan

bahwa sifat tersebut berasal dari unit-unit hereditas yang terpisah. Hal yang

penting juga adalah bahwa Mendel membedakan berbagai penampilan fisik suatu

organisme, yaitu genotipnya. Mendel menyadari bahwa gen-gen tertentu (dominan)

dapat mewujudkan diri jika mereka hanya terdapat dalam satu kopi saja, sedangkan

gen-gen lainnya (gen-gen resefis) memerlukan dua kopi untuk dapat mewujudkan

diri.

Dalam salah satu percobaannya, Mendel menyilangkan ercis varietas biji

bulat dengan varietas biji keriput. Generasi ini disebut parental (tetua atau induk).

Biji yang dihasilkan dari persilangan ini adalah bulat-bulat (tidak ada bentuk

pertengahan) dan disebut generasi hibrid (organisme yang dihasilkan oleh tetua

yang secara genetik berlainan) atau F1.

Kemudian Mendel menyilangkan sesama F1 dan menghasilkan generasi F2

yang berbiji bulat dan keriput dengan perbandingan 2,96 : 1. Fakta ini

17

menunjukkan bahwa bila ercis biji bulat disilangkan dengan ercis biji keriput, maka

biji bulat meneruskan suatu faktor pengendali kepada keturunannya (F1).

Munculnya kembali ercis keriput pada generasi F2 menunjukkan bahwa F1 juga

mengandung suatu faktor keadaan biji keriput. Ciri-ciri yang diteruskan tanpa

perubahan kepada generasi F1 disebut dominan, sedangkan ciri-ciri yang

tersembunyi dalam F1 tetapi muncul kembali pada F2 disebut resesif.

2. Hukum Mendel

Hukum Mendel I disebut juga Hukum Segregasi yang berlaku untuk

persilangan Monohibrid, menyatakan bahwa alel memisah (bersegresi) satu dari

yang lain selama pembentukan gamet-gamet (sel-sel kelamin). Alel ialah pasangan

gen yang terdapat pada lokus yang sama dalam kromosom homolog.

Hukum Mendel II disebut juga Hukum Pemisahan dan Pengelompokan

secara bebas (independent assortment), mengemukakan bahwa pasangan gen

berbeda yang sedang bersegresi akan berpadu atau mengelompok secara bebas.

Jika parental bisa bulat mengandung dua gen identik untuk biji bulat yang

ditentukan sebagai RR dan parental biji keriput mengandung dua gen biji keriput

yang ditentukan sebagai rr, maka kedua parental itu disebut homozigot bagi

sifatnya masing-masing. Dalam pembentukan gamet-gamet, gen-gen itu berpisah.

Nukleus sperma atau telur yang manapun (gamet) dari parental biji bulat akan

membawa alel R, sedangkan gamet dari biji keriput akan membawa alel r.

3. Persilangan Monohibrid

Disilangkan antara kacang ercis bunga ungu (MM) yang dominan dengan

bunga putih (mm) yang resesif.

P : MM (ungu) x mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(ungu)

Jika F1 (bunga ungu) disilangkan dengan F1 (bunga ungu)

Mm x Mm

Gamet : M,m M,m

F2 : ♂♀

M m

M MM (Ungu) Mm (Ungu)m Mm (Ungu) Mm (Putih)

Ratio Fenotipe : Ungu : Putih = 3 : 1

18

Ratio Genotipe : MM : Mm, Mm : mm = 1 : 2 : 1

4. Uji Silang (Testcross)

Testcross ialah perkawinan antara individu F1 dengan induk homozigot

resesif. Misalnya disilangkan kacang ercis bunga ungu (MM) dominan dengan

bung putih (mm) yang resesif. Semua tanaman F1 berbunga ungu. Jika diuji silang

tanaman F1 dengan induk homozigot resesif, generasi F2-nya adalah sebagai berikut

:

P : MM (ungu) x mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(ungu)

Testcross

Mm x Mm

Gamet : M,m M,m

F2 : ♂♀

M m

m Mm (Ungu) Mm (Putih)Ratio Fenotipe : Ungu : Putih = 1 : 1

Ratio Genotipe : Mm : mm = 1 : 2

5. Sifat Intermediet

Contoh, disilangkan tanaman bunga pukul empat (mirabilis jalapa). Jika

serbuk sari berasal dari tanaman homozigot berbunga merah (MM) dan putik yang

berasal dari tanaman homozigot berbunga putih (mm). Generasi F1-nya adalah

tanaman heterozigot merah muda (Mm). Jika tanaman F1 disilangkan sesamanya

menghasilkan generasi F2 dengan perbandingan fenotipnya merah : merah muda :

putih = 1 : 2 : 1

P : ♂ MM (merah) x ♀ mm (putih)

Gamet : M m

F1 : Mm(merah muda)

F1 + F2 : Mm (merah muda) x Mm (merah muda)

Gamet : M dan m M dan m

F2 : ♂♀

M m

M MM (merah muda) Mm (merah muda)m Mm (merah muda) Mm (Putih)

Ratio Fenotipe : Merah : Merah muda : Putih = 1 : 2 : 1

Ratio Genotipe : MM : Mm : mm = 1 : 2 : 1

19

6. Persilangan Dihibrid

Contoh persilangan dihibrid ialah antara kacang ercis berbiji warna kuning

berbentuk bulat (KKBB) sebagai parental yang mempunyai sifat-sifat dominan,

dengan kacang ercis yang bijinya hijau dan keriput (kkbb) sebagai resesif.

P : KKBB (kungin bulat) x kkbb (hijau keriput)

Gamet : KB kb

F1 : KkBb (kuning bulat)

Jika F1 (kuning bulat) disilangkan dengan F1 (kuning bulat)

KkBb x KkBb

Gamet : KB, Kb, kB, kb KB, Kb, KB, kb

F2 : ♂♀

KB Kb KB kb

KB KKBB (kuning bulat)

KKBb (kuning bulat)

KkBB (kuning bulat)

KkBb (kuning bulat)

Kb KKBb (kuning bulat)

KKbb (kuning bulat)

KkBb (kuning bulat)

Kkbb (kuning bulat)

kB KkBB (kuning bulat)

KkBb (kuning bulat)

kkBB (hijau bulat)

kkBb (hijau kisut)

kb KkBb (kuning bulat)

Kkbb (kuning kisut)

kkBb (hijau bulat)

kkbb (hijau bulat)

Atau :

1KKBB 1KKbb 1kkBB 1kkbb2KKBb 2Kkbb 2kkBb2KkBB1KkBb

9 K – B 3 K – bb 3 kk – B 1 kkbb9 kuning bulat 3 kuning keriput 3 hijau bulat 1 hijau keriput

7. Penurunan Sifat yang Terpaut Kelamin

Terdapat dua jenis kromosom pada manusia, yaitu :

1. Autosom (kromosom tubuh) yang tidak berhubungan dengan jenis

kelamin, misalnya pada manusia terdapat 22 autosom.

2. Kromosom kelamin yang merupakan kromosom penentu jenis kelamin,

misalnya pada manusia, wanita memiliki 46 kromosom yang terdiri atas :

22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom, sehingga berjumlah 23

pasang. Kelainan-kelainan pada manusia yang disebabkan oleh gen yang

terpaut kelamin misalnya buta warna dan bemofilia. Contoh :

P : X H Xh X XHY

20

Gamet : X H , Xh XH , Y

X H XH XHY XHXh XhY

♀ normal ♂ normal ♀ carrier ♂ hemofilia

Jadi semua anak wanita Carrier, semua anak Pria normal.

B. Sifat Kimiawi Gen

Secara struktural, komponen utama dari gen adalah asam-asam nukleat,

yaitu DNA. Dua komponen utama kromosom yaitu :

1. Asam Deoksiribonukleat (DNA)

2. Suatu kelas protein kecil yang bermuatan positif, yaitu histoa yang bersifat

basa sehingga menetralkan keasaman DNA.

Pada akhir abad ke-19 telah ditemukan bahwa sel mempunyai suatu asam

nukleat. Jenis kedua yaitu asam ribonukleat (RNA). Berbeda dengan DNA yang

secara spesifik berlokasi pada kromosom, RNA ditemukan dalam sitoplasma

maupun nukleus. Di dalam nukleus, RNA terpusat sebagai beberapa butiran padat

yang melekat pada kromosom. Setiap DNA dan RNA tersusun dari unsur

pembangunan asam nukleat yaitu nukleorida. Setiap nukleiorida mengandung satu

gugusan fospat, satu gula, dan sebuah basa purin atau pirimidin (molekul berbentuk

cincin pipih) yang mengandung karbon dan nitrogen. Basa purin terdiri atas adenin

(A) dan guanin (G), sementara Basa Pirimidin terdiri dari sitosin (C) dan timin (T).

Terdapat sifat DNA yang menarik yaitu bahwa berapapun jumlah adenin yang

terdapat dalam hidrolisis DNA suatu organisme, terdapat pula timin dalam jumlah

yang sama. Demikian pula berapapun jumlah sitosin akan sama dengan jumlah

guanin. Nukleofida-nukleofida dari DNA terpaut satu sama lain oleh ikatan

fosfodiester 5’ – 3’ yang teratur.

Model tiga dimensi DNA pertama kali ditemukan oleh James Natson dan

Francis Crick pada tahun 1953. Model yang dikembangkan oleh kedua ilmuwan

ini dapat menggambarkan fungsi DNA untuk menyimpan dan mengadakan

informasi. Pada model Watson-Crick, molekul DNA memiliki dua rantai

polinukelorida yang masing-masing terdiri dari gugus fosfat dan gula yang saling

bersilangan. Gugus fosfat yang terikat pada atom karbon 5’ dari satu gula terikat

secara kovalen pada atom karbon 3’ dari gula berikutnya. Kedua rantai tersebut

saling terpilin seperti tangga spiral ganda. Sehingga disebut heliks ganda (double

21

helix) dengan arah kedua rantai yang saling berlawanan. Perbedaan DNA dan RNA

dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Komponen Utama DNA (Deoksiribo Nucleic Acid) dan RNA (Ribo Nucleic Acid)

AsamNukleat Faktor Pembeda

DNA RNA

Struktur Pita ganda berpilin (double helix)

Pita tunggal (single strand)

Susnan kimia Gula : DeoksiribosaBasa : Timin (1)

Gula : RibosaBasa : Urasil (U)

Lokasi / Letak Umumnya terdapat pada kromosom

mRNA : Terdapat pada nukleus dan sitoplasma

rRNA : Terdapat pada ribosamtRNA : Terdapat pada sitoplasma

Fungsi Memberikan informasi gentik dengan peranannya sebagai autokatalis yaitu dapat mensintesis dirinya sendiri dan sebagai baterokatalis yaitu dapat mensintesis RNA dan protein

mRNA : Menerima informasi gentik dari DNA dan membawanya ke ribosom untuk sintesis protein

rRNA : Membantu proses sintesis protein yang terjadi di ribosom

tRNA : Mengikat asam amino yang telah bernergi dan membawanya ke ribosom untuk pembentukan protein

Dogma sentral Biologi molekuler merupakan salah satu konep penting

untuk menyelesaikan kerja gen dalam membentuk rantai polipeptida, yaitu :

- DNA membawa kode untuk pembentukan RNA melalui proses yang

disebut transkripsi.

- RNA dengan kode tertentu membentuk protein melalui proses translasi.

- Protein yang telah terbentuk tidak menyusun suatu kode untuk

pembentukan protein, RNA ataupun DNA.

Gambaran tentang fungsi pemeliharaan dan transfer informasi genetik oleh

dan dari DNA, ke RNA dan selanjutnya ke Protein, yang meliputi proses-proses

aplikasi, transkripsi dan translasi.

C. Rekapitulasi DNA

Penggandaan kromosom dimulai dari proses pembentukan rantai dua

polinukleorida dari satu polinuklerida sebelumnya dalam proses replikasi DNA.

Dalam proses ini masing-masing utas pada double helix menjadi cetakan (template)

22

untuk membentuk utas komplementernya pada prinsipnya, replilkasi DNA

mempunyai beberapa karakteristik :

1. Seni Koservatif

2. Dimulai pada titik-titik tertentu sepanjang DNA, disebut titik-titik asal

replikasi (replication origin)

3. Mempunyai dua arah (bidirectional)

4. Arah pembentukan utas baru selalu dari 5’ ke 3’

5. Secara sebagian tidak sinambung (semi discontinious)

Replikasi DNA dimulai dari titik-titik tertentu sepanjang kromatin yang

disebut titik-titik asal replikasi. Panjang DNA yang direplikasi mulai dari satu titik

asal replikasi disebut replikon. Dari setiap titik asal replikasi dua utas DNA mulai

terpisah (membentuk bubble). Pembentukan dua utas baru DNA dari titik ini ialah

dua arah masing-masing menjauhi titik asal replikasi, sehingga terbentuk dua garpu

replikasi. Pada molekul DNA eukariotik terdapat banyak titik asal, sedangkan pada

prokariotik hanya ada 1 titik asal replikasi, replikasi akan berjalan ke dua arah (dwi

arah), sampai terbentuk DNA baru. Mekanisme replikasi DNA terdiri dari 3 tahap :

inisiasi (awal), pemanjangan, dan terminasi (akhir).

D. Jenis-Jenis RNA

1. Mesengger RNA (mRNA) atau RNA duta.

RNA ini merupakan molekul yang menjadi model proses sintesis

protein. RNA ini dinamakan RNA duta karena merupakan perantara antara

DNA dan protein yang berfungsi sebagai pembawa pesan berupa informasi

genetik dari DNA ke protein dalam translasi nantinya. Rangkaian nukleorida

mRNA diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada protein di dalam

sel. mRNA tidak terdapat secara permanen, tetapi akan dibentuk bila sel

memerlukan protein dan setelah sintesis protein berakhir mRNA akan terurai

menjadi nukleorida-nukleorida penyusunan (mononukleorida).

2. Transfer RNA (tRNA) atau RNA pemindah.

Molekul RNA ini berfungsi sebagai pemindah atau penterjemah pesan

genetik yang dibawa mRNA menjadi rangkaian asam amino. Molekul ini

mempunyai bentuk 3 dimensi yang tercipta melalui pelipatan molekul linear

dan terjadi ikatan hidrogen antara basa-basa komplementer. Secara umum

23

struktur molekul tRNA memiliki bentuk dasar seperti daun semanggi (tangkai

dengan 3 jari). Tangkai dan jari tersebut terbentuk dari molekul primer yang

berpasangan dan pada ujung ke-3 jari terdapat simpul yang terbentuk dari

lengkungan rantai primer yang basanya tidak berpasangan. Ketiga simpul

tersebut adalah simpul TYC (TPC), simpul Antikodon dan simpul

Dihidrouridin. Pada simpul antikodon terdapat 3 basa berurutan yang nantinya

akan berpasangan dengan 3 basa pada molekul mRNA.

3. Ribosomal RNA (rRNA) atau RNA ribosom

Molekul ini yang menyusun kerangka ribosom bersama-sama dengan

protein pada bakteri E. Colli. Setiap ribosom disusun atas 2 bagian yaitu

bagian 30 S (mengandung rRNA 16 S) dan bagian 50 S. Ribisom merupakan

tempat berlangsungnya proses sintesis protein. Pada saat proses sintesis protein

akan berlangsung, kedua bagian ribisom (30 S dan 50 S) akan bergabung

menghasilkan ribisom 70 S.

Translasi (Sintesis protein)

Sitesis protein terjadi pada ribisom. Sintesis sebenarnya merupakan kerja

sama antara tiga komponen utama, yaitu mRNA yang membawa informasi

pengurutan asam-asam amino, tRNA yang membawa asam-asam amino ke tempat

sintesis, serta ribisom yang merupakan lokasi sintesis protein. Di samping itu, tidak

berlangsungnya proses ini diperlukan berbagai enzim dan energi. Sintesis protein

terdiri dari 4 tahap. Yaitu : tahap aktivasi, inisiasi, pemanjangan, dan terminasi

serta sandi genetik.

E. Teknologi Rekombinan DNA

Teknologi rekombinan DNA atau sering disebut kloning gen, memberikan

kesempatan yang tak terbatas bagi terbentuknya kombinasi baru dari gen yang

tentunya dihasilkan dengan cara memasukkan molekul-molekul asam nukleat ke

dalam plasmid atau sistem vektor lainnya, selanjutnya vektor yang telah bermuatan

DNA / gen asing tersebut ditransformasikan ke dalam jasad inang vektor yang

sesuai. Dari definisi tersebut maka transfer gen alamiah tidak mungkin menjadi

mungkin dengan teknik transfer gen in vitro. Agar molekul asam nukleat (DNA,

gen) asing dapat mengekspresikan diri dalam jasad inangnya, maka teknik transfer

dan ekspresi gen memerlukan pengetahuan dasar tentang penyediaan fragmen

DNA. Enzim yang digunakan untuk fregmentasi DNA ialah endonuklease restriksi

24

dengan urutan nukleorida tertentu sebagai sasaran untuk memotong DNA.

Potongan-potongan tersebut dapat dipisahkan dan urutannya ditentukan. DNA

rekombinan yaitu molekul DNA baru yang mengandung kombinasi potongan

DNA.

II.4. Aplikasi Bioteknologi Dalam Berbagai Bidang

Proses bioteknologi dapat dipandang pada baris volume dan nilainya. Jadi,

volume besar dengan produk/jasa bernilai rendah mencakup pemurnian air,

pengolahan limbah cair (efluen) dan sampah, produksi metan, etanol, biomas dan

makanan ternak. Kemudian volume relatif besar dengan produk bernilai menengah

mencakup asam amino dan asam organik, produk makanan, ragi kue, aseton,

butanol, dan polimer tertentu. Sedangkan volume rendah dengan produk bernilai

tinggi termasuk antibiotika, interferon, vaksin, monoklonal, antibodi, enzim dan

vitamin.

A. Pengolahan Bahan Pangan

1. Membuat roti

Pada pembuatan roti, biji serelia dipecah dahulu untuk membuat

terigu. Terigu ditambah air untuk mengaktifkan enzim emilase lalu

menghidrolisis tepung menjadi maltosa lalu menjadi glukosa. Lalu khamir

saccharomyces cervisiase ditambahkan agar membentuk karbondioksida yang

menjadi gelembung terperangkap pada adonan roti agar roti bertekstur ringan

dan mengembang.

2. Pengolahan hasil susu

a. Keju

Dalam pembuatan keju bakteri yang digunakan adalah asam laktat yang

biasa digunakan adalah 2 jenis yaitu lactobacillus dan strepto coccus.

Susu dipanaskan 90O C lalu didinginkan 30O C kemudian kultur bakteri

asam laktat dinokulasikan (ditanam). Akibat aktivitas bakteri PH

menjadi turun dan mengakibatkan susu terpisah menjadi dadih padat

kemudian ditambahkan enzim khimosin. Dadih yang terbentuk

dipanaskan 32 – 42O C ditambah garam, setelah itu ditekan untuk

membuang air dan disimpan agar matang. Penyimpanan ini bertujuan

agar mikroorganisme dan enzim bekerja menghasilkan cita rasa keju.

25

b. Yoghurt

Dalam pembuatan yoghurt susu dipasteurisasi dahulu lalu sebagian

lemak dibuang. Mikroorganisme yang digunakan asam laktat

lactobacullus bulgaricus dan streptoccus thermophillus. Lalu disimpan

dalam suhu 45O C selama 5 jam dalam penyimpanan PH turun 4, 0.

Setelah itu susu didinginkan dan bisa ditambahkan cita rasa buah jika

diinginkan.

c. Mentega

Pada pembuatan mentega, mikroorganisme yang digunakan adalah

streptococcus lactis dan leuconostoc cremoris yang membantu proses

pengasaman. Setelah itu ditambah cita rasa tertentu kemudian lemak

mentega dipisahkan.

B. Bioteknologi di bidang kedokteran

1. Pembuatan antibodi monoklonal adalah antibodi yang diperoleh dari suatu

sumber tunggal atau sel klon yang hanya mengenal satu jenis antigen.

Pembentukan antibodi monoklonal dilakukan dengan bantuan kelinci, atau

tikus. Kegunaan antibodi monoklonal cukup beragam. Para ilmuawan

berharap agar dapat menggunakan antibodi monoklonal dalam pengobatan

kanker. Beberap jenis sel kanker membuat antigen yang berbeda dengan

protein yang dibuat sel-sel sehat. Kegunaan antibodi monoklonal adalah

berikut ini :

1. Untuk mendeteksi kandungan hormon korionik ganadotropin dalam

urin wanita hamil.

2. Mengikat racun dan menonaktifkannya.

3. Mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

C. Pembuatan Vaksin

Belum lama ini para ilmuwan telah berhasil mengkultur sel-sel

vertebrata berbagai ukuran. Proses dimulai dengan memperlakukan jaringan

yang sesuai dengan enzim preteolitik. Misalnya tripsin untuk memisahkan sel-

sel. Lalu dipindah ke nutrisi tertentu untuk melekatkan sel ke dasar wadah dan

akan membelah secara mitosis membentuk satu lapis sel. Sel ini digunakan

untuk membentuk kultur sekunder.

26

D. Pembuatan Antibiotika.

Antibiotika pertama yang dipakai untuk mengobati penyakit seperti

tirosin. Antibiotika diperoleh dari bacilus brevis. Antibiotik telah dikenal sejak

lama, yakni melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Antibiotik

dapat diperoleh dari jamur atau bakteri yang diproses dengan cara tertentu.

Zat antibiotika telah mulai diproduksi secara besar-besaran pada

perang duni ke-2. Antibiotika dibuat saat pertumbuhan mikroorganisme

penghasil antibiotika agak turun dibanding saat pertumbuhan maksimum. Pada

saat tersebut mikroorganisme berlangsung lebih lama daripada metabolisme

primer.

II.5. Generasi Komputer Masa Depan

Komputer generasi pertama mempunyai ciri-ciri sebagai berikut.

1. Komponen yang dipergunakan adalah tabung hampa udara (Vactum tube)

untuk sirkuitnya.

2. Program hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin (machine language).

3. Menggunakan konsep stored-program dengan memori utamanya adalah

magnetic core storage.

4. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetik disk.

5. Ukuran pisik komputer besar, memerlukan ruangan yang luas.

6. Cepat panas, sehingga diperlukan alat pendingin.

7. Prosesnya kurang cepat.

8. Simpanannya kecil.

9. Membutuhkan daya listrik yang besar.

10. Orientasinya terutama pada aplikasi bisnis.

Komputer generasi kedua mempunyai ciri-ciri sebagai berikut ini.

1. Komponen yang dipergunakan adalah transistor untuk sirkuitnya, dikembangkan

di Bell Laboratories oleh John Bardeen, William Shockley dan Walter Brattain

pada tahun 1974.

2. Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high livel language) seperti

misalnya FORTRAN, COBOL, ALGOL (the Alogarithmic Language).

3. Kapasitas memori utama sudah cukup besar dengan pengembangan dari magnetic

core storage, dapat menyimpan puluhan ribu karakter.

27

4. Menggunakan simpanan luar magnetic tape dan magnetic disk yang berbentuk

removable disk atau disk pack.

5. Mempunyai kemampuan proses read-time dan time-sharing. Real-time dapat

dilakukan karena menggunakan simpanan luar yang sifatnya direct access.

Seperti misalnya magnetic disk. Sehingga informasi yang dibutuhkan, seketika

dapat dihasilakan. Sedang time-sharing memungkinkan beberapa pemakai

menggunakan komputer secara bersama-sama dan komputer akan membagi

waktunya (time-sharing) untuk tiap-tiap pemakai.

6. Ukuran pisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama.

7. Proses operasi sudah cepat, dapat memproses jutaan operasi per-detik.

8. Membutuhkan lebih sedikit daya listrik.

9. Orientasinya tidak hanya pada aplikasi bisnis, tetapi juga ke aplikasi teknik.

Komputer Generasi Ketiga (1964-1970)

Komputer generasi ketiga mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

1. Komponen yang dipergunakan adalah IC (Integrated Circuits), yang berbentuk

hybrid integrated circuits dan monolithic integrated circuits. Hybrid integrated

circuit atau solid logic tehnology (SLT) adalah transistor dan dioda yang

diletakkan secara terpisah dalam satu tempat.

Monolithic integrated circuits atau monolithic system technology (MST) adalah

elemen-elemen sirkuit (transistor, resistor dan dioda) semuanya diletakkan

bersama-sama dalam suatu chip. MST lebih kecil tetapi mempunyai kemampuan

yang lebih besar dari LST. IC disebut juga dengan instruments dan Fairchild

semiconductor.

2. Peningkatan dari softwarenya.

3. Lebih cepat dan lebih cepat. Kecepatannya hampir 10000 kali dari komputer

generasi pertama. Ukuran kecepatannya adalah microseconds (jutaan operasi

perdetik), bahkan sampai nanoseconds (milyard operasi perdetik).

4. Kapasitas memori komputer lebih besar, dapat menyimpan ratusan ribu karakter.

5. Menggunakan penyimpanan luar yang sifatnya random acces (dapat masuk

record data secara random), yaitu disk magnetik yang berkapasitas besar (jutaan

karakter).

6. Penggunaan listrik lebih hemat dibandingkan komputer generasi sebelumnya.

28

2.6. Aplikasi Dunia Teknologi Informasi

Dalam dunia teknologi informasi, terutama yang terkait dengan hak cipta

piranti lunak, terdapat istilah lunak proprietaray dan piranti lunak open source.

Piranti lunak pertama mengacu kepada suatu piranti lunak yang dikembangkan

oleh vendor dimana kode programnya (source code) tertutup dari pengguna.

Sedangkan piranti lunak yang kedua adalah piranti lunak yang dikembangkan oleh

komunitas yang bekerja secara volkutir dan kode programnya dapat dilihat oleh

pengguna.

A. Piranti Lunak Open Source

1. Sejarah piranti lunak open source

Sejarah piranti lunak open source sendiri bisa ditarik jauh ke

belakang semenjak kultur hacker berkembang di laboratorium komputer di

Universitas Amerika seperti Stanford, Berkeley. Carnegie Mellon and MIT

pada tahun 1960-an dan 1970-an awalnya tumbuh dari suatu komunitas

pempogram yang berjumlah kecil namun sangat erat dimana mereka biasa

bertukar kode program. Perkembangan di atas antara lain dipelopori oleh

Ricchard Stallman dan kawan-kawannya yang mengembangkan banyak

aplikasi di komputer DEC PDP -10. Awal tahun 1980-an komunitas hacker

di MIT dan Universitas lain tersebut bubar kerena DEC menghentikan

PDP-10. Akibatnya banyak aplikasi yang dikembangkan di PDP-10

banyak jadi kadaluarsa. Pengganti PDP-10, seperti VAX dan 68020,

memiliki sistem operasi sendiri, dan tidak ada satupun peranti lunak bebas,

pengguna harus menandatangani nondisclosure agreement untuk bisa

mendapatkan aplikasi yang bisa dijalankan di sistem-sistem operasi ini.

B. Terminologi Open Source

Seiring dengan semakin stabilnya rilis dari distribusi Linux, semakin

meningkat juga minat terhadap piranti lunak yang bebas untuk disharing

seperti Linux dan GNU tersebut, juga meningkatkan kebutuhan untuk

mendefinisikan jenis piranti lunak tersebut. Akan tetapi terminologi free yang

dimaksud oleh FSF tidaklah mudah dipahami oleh kebanyakan orang.

Sebagian mengartikan kebebasan sebagaimana yang dimaksud dalam GPL.

Kondisi ini mendorong munculnya terminologi “open source” (1998) juga

mendorong terbentuknya OSI (Open Source Initiative).

29

III. KERUSAKAN LINGKUNGAN

3.1. Umum

Masalah lingkungan hidup dewasa ini makin memerlukan perhatian. Negara kita

mempunyai menteri yang bertugas menangani lingkungan hidup, yaitu Menteri

Lingkungan Hidup.

Manusia memanfaatkan berbagai sumber daya yang ada di lingkungannya untuk

hidup. Kita mengambil makanan dari apa yang tumbuh dan hidup di darat dan di air. Kita

menghirup oksigen dari udara. Kita menggunakan batu bara, minyak, dan bahan alam

lainnya untuk menghasilkan energi ataupun untuk menjalankan pabrik-pabrik. Pabrik-

pabrik itu menghasilkan barang-barang yang berguna untuk meningkatkan taraf hidup

dan kesejahteraan manusia.

Kepada lingkungan, manusia mengembalikan limbah sisa-sisa pemakaiannya.

Sisa makanannya dibuang sebagai kotoran manusia. Sisa kegiatan sehari-hari dibuang

sebagai sampah. Setelah mengambil oksigen dari udara, manusia mengembalikan karbon

dioksida ke udara. Demikian pula manusia mengeluarkan karbon dioksida dalam jumlah

besar dari pembakaran bahan bakar di pabrik-pabrik dan kendaraan bermotor.

Semua limbah itu diterima oleh lingkungan dan diolah kembali oleh alam

menjadi zat-zat berguna. Kotoran manusia dan hewan ternak didekomposisi dan menjadi

pupuk yang menyuburkan tanah untuk memproduksi makanan lagi bagi manusia. Karbon

dioksida diserap oleh tumbuh-tumbuhan yang dengan bantuan klorofil dan sinar matahari

diubah kembali menjadi karbohidrat yang berupa gula, pati, serat, dan kayu. Benda-

benda yang dihasilkan itu digunakan untuk makanan, pakaian, perumahan, dan bahan

bakar bagi manusia.

Di daerah pedalaman yang berpenduduk tidak padat, kegiatan industri belum

banyak, dan pohon-pohon hijau masih menutupi sebagian besar permukaan bumi,

sehingga masih didapati keseimbangan antara pembuangan limbah dan kemampuan alam

mengolahnya kembali. Dengan kata lain terdapat keseimbangan antara kegiatan manusia

dan daya dukung lingkungan. Akan tetapi, bagaimana di daerah perkotaan yang

berpenduduk makin padat akibat urbanisasi, kegiatan industri yang makin banyak, lalu

lintas makin padat, dan pohon-pohon makin sedikit? Keseimbangan di sini terganggu,

pembuangan limbah melebihi batas kemampuan alam untuk mengolahnya kembali. Di

mana-mana akan terlihat limbah-limbah berserakan yang belum sempat diolah oleh alam.

30

3.2. Kerusakan Tanah

Pencemaran tanah disebabkan oleh berbagai limbah rumah tangga, industri,

pertanian, dan atau buangan bahan-bahan yang tidak dapat diuraikan oleh

mikroorganisme.

Tanah sangat penting dalam menunjang kehidupan di muka bumi. Sebagaimana

kita ketahui, rantai makanan bermula dari tumbuhan. Hewan hidup dari tumbuhan,

selanjutnya manusia hidup dari tumbuhan dan hewan. Walaupun tumbuhan dan hewan

ada juga yang hidup di laut, tetapi sebagian besar dari makanan kita berasal dari

permukaan tanah. Oleh karena itu, sudah seharusnyalah kita menjaga kelestarian tanah

sehingga tetap dapat mendukung kehidupan di muka bumi ini. Akan tetapi, sebagaimana

halnya pencemaran udara dan air, pencemaran tanah pun akibat kegiatan manusia juga.

Pencemaran tanah dapat disebabkan limbah rumah tangga dan industri, limbah pertanian

atau buangan bahan-bahan yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme

(nonbiodegradable).

1. Limbah rumah tangga dan industri

Di daerah perkotaan, limbah padat yang menggunung atau berserakan di

mana-mana akan mengganggu pemandangan. Limbah padat itu berasal dari rumah

tangga, pertokoan, perkantoran, rumah makan, pembangunan perumahan, bengkel

dan pabrik. Limbah padat dapat berupa kertas bekas, sisa-sisa makanan, potongan-

potongan kain, ban bekas, kantong-kantong plastik, bangkai mobil, puing-puing

bangunan, potongan-potongan logam dan lain sebagainya. Selain mengganggu

pemandangan, sampah atau limbah padat juga mengganggu karena menutupi

permukaan tanah sehingga tidak dapat digunakan untuk keperluan lainnya.

Penanganan Sampah

Sampah perkotaan yang berjumlah sangat banyak itu memerlukan

penanganan khusus agar tidak mencemari lingkungan. Pertama, sampah tersebut kita

kelompokkan ke dalam sampah organik yang dapat diuraiakan oleh mikroorganisme

(biodegradable) dan sampah yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme

(nonbiodegradable), seperti sampah sintetik, karet, atau gelas. Karena itu, sangatlah

bijaksana jika setiap rumah tangga dapat memisahkan sampah atau limbah atas dua

bagian tersebut, selanjutnya sampah organk yang terbiodegradasi dapat ditangani

sebagai berikut :

31

a. Dijadikan bahan urukan, kemudian ditutupi dengan tanah sehingga terdapat

permukaan yang dapat dipakai kembali.

b. Dijadikan kompos.

c. Khusus untuk kotoran hewan dapat digunakan untuk membuat biogas.

d. Sampah organik dapat juga dibakar untuk memperoleh panasnya. Panas tersebut

dapat digunakan, misalnya untuk pembangkit listrik.

Sampah-sampah yang tidak dapat diuraikan oleh mikroorganisme, biasanya

lebih sukar penanganannya. Cara yang terbaik adalah pendauran bahan.

2. Limbah Pertanian

Limbah-limbah pertanian berupa sisa-sisa pupuk atau pestisida. Pertanian

yang intensif banyak menggunakan pupuk sintetik dan berbagai bahan kimia untuk

pemberantasan hama. Penggunaan pupuk yang terus-menerus akan mengubah

struktur tanah, sehingga pada akhirnya kesuburan tanah berkurang dan tidak daapt

ditanami jenis tanaman tertentu. Selain itu, seperti telah dijelaskan pada bagian

terdahulu, sebagian dari sisa pupuk itu akan hanyut terbawa air sehingga mencemari

air sungai atau danau.

Pestisida haruslah digunakan secara hati-hati, sebab peptisida ini bukan saja

mematikan hama tanaman tetapi juga mikroorganisme yang berguna, termasuk

mikroorganisme dalam tanah. Padahal kesuburan tanah bergantung pada jumlah

mikroorganisme di dalamnya. Selain itu, penggunaan pestisida yang terus-menerus

akan mengakibatkan serangga kebal (resistence) terhadap pestisida tersebut.

Beberapa bahan kimia yang digunakan sebagai pemberantasan hama

(insektisida) tidak mudah musnah, tetapi banyak juga yang dapat diuraikan oleh

mikroorganisme. Misalnya, DDT, bahan kimia ini tidak mudah dibiodegradasi, dan

mengumpul dalam tetumbuhan dan hewan yang memakan tumbuhan itu, akhirnya

masuk ke dalam tubuh manusia yang memakan tumbuhan atau hewan itu. Di antara

yang mudah mengalami biodegradasi ialah aldrin dan malation.

3. Buangan Bahan-Bahan yang Tidak Terbiodegradasi

Bahan-bahan seperti plastik, karet, kaca, serat sintetik maupun logam-logam,

tidak dapat terbiodegradasi. Meskipun bahan-bahan itu pada umumnya tidak beracun

tetapi dapat ditembus akar tanaman dan tidak tembus air. Oleh karena itu, bahan-

bahan tersebut akan mengganggu peresapan air ke dalam tanah, dengan demikian

juga mengganggu masuknya mineral-mineral yang menyuburkan tanah. Selain itu,

32

bahan-bahan tersebut juga mengganggu aliran udara ke dalam tanah, sehingga

memepengaruhi jumlah mikroorganisme dalam tanah tersebut.

Limbah yang tidak terbiodegradasi ini haruslah ditangani secara baik. Cara

yang terbaik adalah mendaur ulang. Akan tetapi hingga proses daur ulang ini masih

belum berhasil dengan baik. Namun demikian usaha-usaha/penelitian ke arah itu

harus tetap dilanjutkan. Jika dijadikan bahan urukan juga tidak baik, karena banyak

di antaranya seperti plastik dan karet sintetik, sama sekali tidak terbiodegradasi.

Limbah plastik dan karet juga tidak boleh dibakar, karena hasil pembakarannya akan

menimbulkan pencemaran udara.

Salah satu cara untuk mengurangi limbah plastik adalah mengurangi

penggunaannya atau menciptakan plastik yang dapat mengalami biodegradasi.

Dewasa ini penggunaan plastik begitu luas. Hal ini disebabkan oleh karena jenisnya

yang bermacam-macam sehingga dapat digunakan untuk berbagai keperluan, mulai

dari kantong-kantong plastik hingga komponen pesawat terbang. Untuk mengurangi

penggunaan plastik, maka dianjurkan untuk kembali menggunakan bahan-bahan

alam jika masih memungkinkan. Misalnya, pasar-pasar tradisional dapat

menggunakan daun pisang atau daun jati sebagai pembungkus.

3.3. Pencemaran Air

1. Pengertian Air Bersih

Air sangat penting bagi kehidupan, baik manusia, hewan maupun

tumbuhan. Seluruh proses kimia (metabolisme) dalam tubuh makhluk hidup

berlangsung dalam media (pelarut) air.

Air merupakan pelarut yang baik. Air alam mengandung berbagai zat

terlarut maupun tidak larut. Air alam juga mengandung mikroorganisme. Apabila

kandungan air itu tidak mengganggu kesehatan manusia, maka air itu dianggap

bersih. Sementara itu air yang tidak layak untuk diminum, masih dapat

digunakan untuk keprluan lain, seperti irigasi, atau untuk industri.

Air dinyatakan tercemar apabila terdapat gangguan terhadap kualitas air

sehingga air tidak dapat digunakan untuk tujuan penggunaannya. Air tercemar

karena masuknya makhluk hidup, zat, atau energi ke dalam air oleh kegiatan

manusia, sehingga kualitas air turun sampai ke tingkat tertentu yang

menyebabkan air tidak berfungsi lagi sesuai dengan peruntukannya. Berdasarkan

peruntukannya, air (tidak termasuk air laut) dibagi dalam 4 golongan, yaitu :

33

1) Golongan A, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air minum secara

langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu.

2) Golongan B, yaitu air yang dapat digunakan sebagai air baku untuk air

minum.

3) Golongan C, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan perikanan dan

peternakan.

4) Golongan D, yaitu air yang dapat digunakan untuk keperluan pertanian, dan

dapat dimanfaatkan untuk usaha perkotaan, industri, pembangkit listrik

tenaga air.

Oksigen terlarut (Dissolved Oxygen, DO)

Air mengandung oksigen terlarut. Oksigen terlarut itu berasal dari udara dan

dari hasil fotosintesis tumbuhan air. Oksigen itu diperlukan oleh makhluk

hidup di dalam air, misalnya ikan, udang, kerang, dan binatang air lainnya.

2. Sumber pencemaran air

Sumber pencemaran air yang paling umum adalah limbah industri,

pertanian, dan pemukiman.

a. Limbah industri

Pada umumnya limbah industri dapat mencemarkan air. Oleh karena

itu, limbah industri harus diproses dan tidak boleh langsung dibuang ke

saluran umum/sungai. Jenis limbah bergantung pada jenis industrinya,

misalnya, zat warna dari pabrik tekstil, sampah organik dari pabrik

pulp/kertas, dan merkuri dari industri kosmetik tertentu.

Limbah industri yang paling berbahaya adalah logam-logam berat

seperti raksa (merkuri). Limbah merkuri dapat berasal dari industri obat-

obatan, industri batu baterai, industri kosmetik, industri plastik atau

pengolahan logam. Di Jepang antara tahun 1953 samapai 1960, tercatat 111

orang meninggal atau cedera karena makan ikan yang berasal dari teluk

Minamata. Perairan telum Minamata tercemar merkuri yang berasal dari

sebuah pabrik plastik. Kejadian itu terkenal dengan tragedi Minamata.

b. Limbah pertanian

Penggunaan pupuk dan pestisida yang berlebihan dapat mencemari

air. Limbah pupuk akan menyuburkan tumbuhan air, seperti ganggang dan

eceng gondok, sehingga dapat menutupi permukaan air. Hal itu menghambat

masuknya sinar matahari ke dalam air dan seterusnya akan mematikan

34

fitoflankton dalam air. Akibat lanjut sampah organik dari ganggang dan

enceng gondok itu akan menghabiskan oksigen terlarut sehingga ikan-ikan

tidak dapat hidup. Sementara itu, sisa pestisida dapat membunuh ikan-ikan

atau diserap oleh mikroorganisme lalu masuk ke dalam rantai makanan.

c. Limbah pemukiman

Limbah pemukiman yang paling potensial untuk mencemarkan air

adalah detergen. Dewasa ini detergen telah menggeser fungsi sabun sebagai

bahan pencuci. Padahal limbah detergen sangat sukar diuraikan oleh

mikroorganisme sehingga tetap aktif untuk jangka waktu yang lama, bahkan

sampai tahunan. Oleh karena itu, buih detergen sering menutupi permukaan

air sungai atau danau. Selain itu, detergen juga mengandung senyawa fosfat

yang merangsang pertumbuhan ganggang dan enceng gondok. Seperti telah

dijelaskan di atas, pertumbuhan yang tidak terkendali dari tumbuhan air ini

dapat mengganggu ekosistem air.

3.4. Pencemaran Udara

1. Karbon Dioksida (CO2)

Karbon dioksida tergolong gas rumah kaca. Sebelum era industrialisasi,

kadar karbon dioksida di udara masih rendah, yaitu hanya 280 ppm (0,0280 %) pada

tahun 1860. Semakin banyaknya pembakaran batu bara, minyak bumi, dan gas alam

berakibat kadar gas meningkat hingga 315 ppm pada tahun 1960. Batu bara terdiri

atas sebagian bersar karbon, kalau dibakar akan bereaksi dengan oksigen

menghasilkan karbon dioksida.

C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

Gas alam dan minyak bumi termasuk senyawa hidrokarbon. Pembakaran gas

alam dan minyak bumi menghasilkan karbon dioksida dan uap air.

Contoh : pembakaran oktana, yang merupakan salah satu komponen bensin.

2C8H18 (l) + 25O2 (g) → 16CO2 (g) + 18H2O (g)

Kayu dan tetumbuhan merupakan senyawa karbohidrat. Demikian juga nasi,

ubi, roti, gula dan lain-lain. Karbohidrat terdiri dari unsur-unsur karbon, hidrogen,

dan oksigen.

35

Dengan semakin luasnya pembabatan hutan, pemanfaatan kembali CO2 dari

udara dan pengubahannya menjadi O2 pun makin berkurang.

Ada tiga sebab utama yang menjadikan kadar CO2 di udara meningkat, yaitu

(1) pertambahan penduduk, (2) industrialisasi, dan (3) pembabatan hutan.

Karbon dioksida tidak berbahaya bagi manusia. Namun, kenaikan kada CO2

di udara telah mengakibatkan peningkatan suhu di permukaan bumi. Fenomena

inilah yang disebut efek rumah kaca (green house effect).

Sinar matahari dapat menembus atap kaca, tetapi sinar inframerah tidak bisa

menembusnya. Sinar matahari yang tidak bisa keluar terperangkap di dalam rumah

kaca dan mengakibatkan suhu di dalam rumah kaca meningkat. Seperti itu pula

karbon dioksida di udara. Akibatnya suhu di permukaan bumi naik jika kadar CO2 di

udara naik. Kenaikan suhu global dapat mencairkan sungkup es di kutub. Akibat

selanjutnya adalah kenaikan permukaan laut sehingga dapat membanjiri kota-kota

pantai di seluruh dunia.

2. Karbon Monoksida (CO)

Karbon monoksida bereaksi dengan hemoglobin dalam darah.

Udara yang bersih praktis tidak mengandung karbon monoksida. Adanya

pembakaran biasanya menghasilkan karbon monoksida di samping karbon dioksida.

Apabila pembakaran batu bara berlangsung tidak sempurna maka reaksi oksidasinya

berlangsung sebagai berikut :

2C (s) + O2 (g) → 2CO (g)

Karbon monoksida dalam udara terutama bersumber dari pembakaran tak

sempurna bahan bakar dalma kerndaraan bermotor. Gas buangan hasil pembakaran

bensin dari kendaraan bermotor mengandung 10.000 sampai 40.000 ppm CO.

Gas karbon monoksida tidak berwarna dan tidak berbau, kehadirannya tidak

segera diketahui. Gas itu bersifat racun, dapat menimbulkan rasa sakit pada mata,

saluran pernapasan, dan paru-paru. Bila masuk ke dalam darah melalui pernapasan,

CO bereaksi dengan hemoglobin dalam darah membentuk COHb

(karboksihemoglobin).

CO + Hb → COHb

36

Hemoglobin ini seharusnya bereaksi dengan oksigen menjadi O2Hb

(oksihemoglobin) dan membawa oksigen yang diperlukan ke sel-sel jaringan tubuh.

O2 + Hb → O2Hb

CO berkaitan sangat kuat dengan Hb sehingga menghalangi fungsi vital Hb

untuk membawa oksigen bagi tubuh.

Batas CO di udara adalah 20 ppm. Udara dengan kadar CO lebih dari 100

ppm akan menimbulkan sakit kepala dan gangguan pernapasan. Kadar lebih tinggil

lagi dapat menimbulkan kematian. Salah satu cara mencegah peningkatan gas CO di

udara yaitu dengan mengurangi penggunaan kendaraan bermotor.

3. Oksida Belerang (SO2 dan SO3)

Oksida belerang menyebabkan hujan asam

Bahan bakar seperti batu bara dan minyak mengandung belerang.

Pembakaran bahan bakar itu akan menghasilkan oksida-oksida belerang. Reaksinya

adalah sebagai berikut :

S (s) + O2 (g) → SO2 (g)

Selain bahan bakar, sumber lain dari oksida belerang adalah industri

pengolahan logam, yaitu pemanggangan bijih logam yang berupa sulfida.

2ZnS(s) + 3O2 (g) → 2ZnO (s) + 2SO2 (g)

Sebagian kecil dari belerang dioksida mengalami oksidasi lebih lanjut

membentuk belerang trioksida.

2SO2 (g) + O2 (g) → 2SO3 (g)

Oksida-oksida belerang ini terlarut dalam air dan membentuk asam.

SO2 (g) + H2O (l) → H2SO3

Asam Sulfat

Daerah yang tercemar oksida belerang dapat mengalami hujan asam, dimana

pH air hujan dapat turun sampai 5 atau lebih rendah. Hujan asam merusak

tetumbuhan, menimbulkan korosi pada logam-logam, merusak bangunan yang

terbuat dari batu pualam/marmer.

4. Oksida Nitrogen (NO dan NO2)

37

Oksida nitrogen menimbulkan absut (smog)

Sumber utama oksida nitrogen adalah pembakaran bahan bakar dalam

industri dan kendaraan bermotor. Nitrogen dan oksigen tidak bereaksi pada suhu

rendah, akan tetapi pada suhu yang tinggi.

N2 (g) + O2 (g) → 2NO (g)

Sekitar 10 % dari gas NO dihasilkan teroksidasi lebih lanjut membentuk NO2 :

2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)

Campuran NO tidak berwarna sedangkan NO2 sebagai pencemar udara biasa

ditandai dengan lambang NO1. Ambang batas NOx di udara adalah 0,05 ppm. NOx di

udara tidak beracun (secara langsung) pada manusia, tetapi NOx ini bereaksi dengan

bahan-bahan pencemar lain dan menimbulkan fenomena absut (asap-kabut).

Asbut adalah campuran yang rumit yang terdiri atas berbagai gas dan

partikel-partikel zat cair dan zat padat. Asbut dihasilkan dari serentetan reaksi

fotokimia.

NO2 (g) + sinar matahari → NO (g) + O (g)

Atom O bergabung dengan molekul O2 membentuk ozon, O3.

O (g) + O2 (g) → O3 (g)

Bila tidak ada zat pencemar lain, ozon bereaksi dengan NO menghasilkan NO2 dan O2

O3 (g) + NO (g) → NO2 (g) + O2 (g)

5. Pencemaran Butiran

Pencemar butiran mengganggu kesehatan dan daya pandang.

Di antara pencemar butiran, yang paligng mencolok adalah asap dan butir-

butir karbon sisa pembakaran. Bahan pencemar itu dapat berasal dari pusat

pembangkit listrik, industri, dan kendaraan bermotor (mobil, kereta api, dan pesawat

terbang). Pencemar butiran yang lain dapat berupa debu yang ditiup angin atau debu

industri, misalnya pabrik semen.

Pencemar butiran dapat mengganggu pernapasan. Efek yang ditimbulkan

bergantung pada besar butiran, sifat kimia dan bahan kimia pencemar lain yang

terserap di dalam butiran. Selain memberikan dampak pada kesehatan, pencemar

butiran itu bersifat menebarkan dan menyerap sinar matahari sehingga menimbulkan

gangguan pada daya pandang. Selain itu, pencemar butiran ini juga mendorong

pembentukan awan, turunnya hujan, dan dapat mempengaruhi cuaca.

38

6. Pencemaran timbal di Udara

Timbal meinimbulkan kerusakan permanen pada otak.

Timbal merupakan pencemar udara yang berasal dari gas buangan kendaraan

bermotor. Untuk menghasilkan pembakaran yang baik dan meningkatkan efisiensi

motor bakar, bensin diberi zat tambahan, yaitu Pb (C2H5)4 atau tetraetil timbal (TEL

= tetraethyl lead).

Setelah mengalami pembakaran di dalam motor, timbal dilepas ke udara

dalam bentuk oksida timbal. Timbal merupakan racun keras yang bila menumpuk di

dalam tubuh akan menimbulkan kerusakan permanen pada otak, darah, dan organ

tubuh lainnya. Dewasa ini kebanyakan negara di dunia membatasi penggunaan

senyawa timbal di dalam bensin dan banyak pula yang menggunakan bensin tanpa

timbal sama sekali.

7. Masalah Lapisan Ozon

Lapisan ozon melindungi bumi dari radiasi ultraungu.

Di dalam lapisan stratosfer, kira-kira 30 km di atas permukaan bumi terdapat

lapisan ozon yang menyilimuti bumi. Lapisan ozon itu berfungsi menyerap sebagian

sinar ultraungu dan matahari yang menuju ke bumi.

Lapisan ozon itu dapat rusak oleh bahan kimia, khususnya keluarga

klorofluorokarbon (CFC) yang banyak dipakai sebagai pendingin untuk lemari es,

pendingin kamar, dan juga bahan penyemprot seperti pada semprot rambut, semprot

pewangi badan, dan pewangi ruangan. Bahan klorofluorokarbon yang banyak

dikenal adalah triklorofluorometana (Freon-11) diklorodifluorometana (Freon-12),

dan banyak dikloromonofluorometana (Freon-21), dan beberapa macam yang lain

lagi.

BAB IIIPENUTUP

1. Kesimpulan

39

C1

C1

C1 C1C1

C1

C1

C1

C C C CFF

F F

H

H

F

F C

C1

C

CL

FF

F FTriklorofluoro-metana(Freon-11)

Diklorodifluoro-metana(Freon-12)

Diklorofluoro-metana(Freon-21)

Monoklorodifluro-metana(Freon-22)

1,2 dikloro-1,1,2,2-tetrafluorometana(Freon-114)

Awal dari Ilmu Pengetahuan Alam dimulai pada saat manusia

memperhatikan gejala-gejala alam, mencatatnya dan mempelajarinya. Pengetahuan

yang diperoleh mula-mula terbatas pada hasil pengamatan terhadap gejala alam yang

ada. Kemudian bertambah dengan pengetahuan yang diperoleh dari hasil

pemikirannya. Akibat peningkatan kemampuan daya pikirnya, manusia ingin

melakukan percobaan-percobaan untuk membuktikan dan mencari kebenaran dari

suatu pengetahuan. Kemampuan berpikir manusia berkembang terus sehingga

manusia mampu memadukan kemampuan penalarannya dengan percobaan-

percobaan. Cara mencari pengetahuan dengan cara memadukan kemampuan

penalaran dengan percobaan pada saat ini. Sekarang dikenal dengan nama metode

ilmiah, yaitu :

- Merumuskan masalah

- Menyusun kerangka teoritis dan mengajukan hipotesis

- Metodologi penelitian

- Menarik kesimpulan

Dari berbagai penelitian yang dilakukan terjadi perkembangan dalam dunia

Ilmu Pengetahuan Alam yaitu biologi klasik menjadi biologi modern yang

merupakan Ilmu Pengetahuan yang isinya paling beraneka ragam di antaranya

semua Ilmu Pengetahuan Alam. Seiring perkembangan biologi modern

menghasilkan suatu teknik yang menyangkut penerapan praktek organisme hidup

pada industri jasa atau manufaktur yang disebut bioteknologi. Bioteknologi dapat

dimanfaatkan untuk masa mendatang dengan memanfaatkan bakteri, ragi, kapang

alga, sel tumbuhan, dan sel hewan sebagai konstituen dalam proses industri.

Seiring perkembangan biologi modern maka semakin besarnya pencemaran

yang dihasilkan dari pemanfaatan jasa maupun manufaktur yang tidak dapat

dimanfaatkan kembali menjadi sesuatu yang dapat digunakan dalam kehidupan

manusia. Pencemaran tersebut meliputi seluruh yang ada di muka bumi baik tanah,

udara, maupun air yang menjadi sumber utama kehidupan manusia ke depan.

2. Saran

40

Kita sebagai manusia harus bisa mengolah lebih baik sisa dari jasa dan

manufaktur yang dihasilkan seiring perkembangan teknologi. Jika tidak, maka dapat

menyebabkan pencemaran dan kerusakan di muka bumi.

DAFTAR PUSTAKA

41

Pratiwi D.A, Maryati Sri, Srikin, Suharno, dan S. Bambang. 1999. Biologi SMU Kelas 3. Jakarta : Erlangga.

Hariyatmi. 2005. Biologi SLTP dan MA. Surakarta : CV. Mediatama.

Hartono Jogiyanto, MBA, PH.D. 1988. Pengenalan Komputer : Andi Yogyakarta

Prasetyo Tri Joko dan Hartono. 1991. Ilmu Alamiah Dasar. Jakarta : Bina Ilmu.

Smith, E. Jhon. 1995. Prinsip Bioteknologi Edisi 2 : Buku Kedokteran EGC.

Smith, E. Jhon. 1990. Prinsip Bioteknologi Edisi 1. Jakarta : PT. Gramedia

42