Partikel Penyusun Benda dan Makhluk Hidup

 

Tuhan juga telah menciptakan berbagai proses yang dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk menjalankan kehidupannya. Misalnya fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan berperan menyediakan oksigen dan bahan makanan bagi makhluk hidup yang lain seperti hewan dan manusia. Daun yang sudah tua kemudian jatuh menjadi sampah akan mengalami proses pembusukan atau penguraian. Pada proses penguraian tersebut zat-zat penyusun daun akan diubah menjadi zat-zat yang lebih sederhana dan dapat digunakan sebagai pupuk kompos atau humus. Dari penjelasan tersebut kita mengetahui bahwa di alam ini terjadi proses pembentukan zat-zat seperti pada fotosintesis dan juga penguraian zat-zat seperti pada pembusukan daun. Zat-zat yang ada di alam ini tersusun atas materi yang sangat kecil yang disebut atom

 

Proses fotosintesis pada tumbuhan tersebut memerlukan zatzat sederhana, antara lain gas karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Pada proses fotosintesis tumbuhan menyerap sinar matahari sebagai sumber energi untuk menjalankan reaksi fotosintesis yang mengubah gas karbondioksida dan air menjadi glukosa (C6H12O6). Glukosa (C6H12O6) mempunyai atom-atom penyusun yaitu karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Atom-atom penyusun glukosa tersebut sama seperti atom-atom yang terdapat dalam karbondioksida (CO2) dan air (H2O).

 

A.    Partikel dalam Benda dan Makhluk Hidup

Partikel adalah bagian terkecil dari suatu materi yang masih mempunyai sifat materi itu. Partikel dapat berbentuk atom, molekul, dan ion. Atom adalah bagian terkecil dari suatu unsur yang masih

memiliki sifat unsur tersebut. Tahukah kamu bahwa tubuh makhluk hidup tersusun dari milyaran atom-atom? Atom-atom dapat berikatan satu sama lain membentuk molekul. Molekul merupakan gabungan antara dua atau lebih atom-atom melalui ikatan kimia tertentu. Molekul dapat tersusun sedemikian rupa sehingga menjadi suatu struktur tertentu, misalnya rambut, tersusun dari molekul-molekul yang mengandung unsur karbon (C), hidrogen (H), nitrogen (N), dan sulfur (S). Sedangkan tulang, mengandung kalsium (Ca), fosfor (P), dan oksigen (O).

 

Selain pada makhluk hidup, benda mati seperti kayu, plastik, air, udara, kain pakaian, dan benda-benda yang lain merupakan zat kimia yang tersusun atas molekul-molekul tertentu. Dalam senyawa, molekul-molekul tertata sedemikian rupa sehingga memberikan sifatsifat tertentu. Misalnya plastik bersifat lentur karena molekul-molekul penyusunnya mempunyai rantai panjang, sedangkan arang mudah patah karena susunan antar atom-atom penyusunnya banyak terdapat ruang-ruang kosong. Tubuh kita dan tubuh makhluk hidup yang lainnya juga tersusun atas berbagai molekul kimia. Molekul ukurannya sangat kecil sehingga tidak dapat diamati dengan mata telanjang dan bahkan tidak dapat diamati dengan mikroskop biasa.

 

B.     Atom dan Partikel Penyusunnya

1.      Partikel Subatom

Atom tersusun atas partikel-partikel penyusun atom atau partikel subatom yaitu neutron (n), proton (p), dan elektron (e). Neutron dan proton membentuk inti atom. Elektron menempati kulit-kulit atom yang ada di sekitar inti. Elektron-elektron tersebut mengelilingi inti dengan kecepatan tinggi membentuk awan elektron. Elektron dan proton merupakan partikel subatom yang mempunyai muatan berlawanan, sedangkan neutron tidak bermuatan. Elektron memiliki muatan negatif sedangkan proton memiliki muatan positif.

Pada atom netral, jumlah proton dan jumlah elektron sama banyaknya. Masing-masing partikel penyusun subatom tersebut mempunyai massa. Elektron mempunyai massa sangat kecil dibandingkan dengan massa proton dan neutron. Oleh sebab itu massa atom akan terpusat pada inti atom saja.

2.      Nomor Atom dan Nomor Massa

Atom-atom dari unsur yang berbeda memiliki jumlah partikel subatom yang berbeda. Semua atom dalam suatu unsur tertentu memiliki jumlah proton yang sama di dalam intinya. Jumlah proton ini unik untuk setiap unsur. Nomor massa suatu atom ditentukan oleh jumlah dari neutron, proton, dan elektron. Namun, karena massa elektron sangat kecil, maka dapat diabaikkan. Atom yang satu berbeda dengan atom yang lain karena mempunyai elektron, proton, dan neutron yang berbeda jumlahnya. Jika massa atomnya berbeda maka jari-jari bola atom itu akan berbeda pula. Oleh sebab itu pada Gambar 4.8 antara atom H, O, dan C mempunyai besar yang berbeda. Hubungan nomor atom, nomor massa, dan jumlah neutron dalam suatu atom yang netral (tidak bermuatan).

 

C.     Prinsip Pembentukan Molekul

1.      Konfigurasi Elektron

Menurut teori mekanika gelombang yaitu teori atom yang digunakan pada saat ini, tingkat-tingkat energi dalam suatu atom berturut-turut adalah tingkat energi K atau n=1, L untuk n=2, M untuk n=3 dan seterusnya.

 

 

2.      Ion

Atom-atom dengan nomor atom 1 sampai 18 akan ada dalam keadaan stabil bila kulit atom terluarnya berisi 2 elektron seperti helium (He) atau 8 elektron seperti neon (Ne), argon (Ar), dan kripton (Kr). Untuk mencapai jumlah 8 elektron, suatu atom dapat melepaskan atau menerima satu atau lebih elektron.

Atom-atom yang terdapat di alam pada umumnya saling berikatan dengan atom lainnya membentuk suatu molekul atau senyawa.Itu artinya suatu atom dapat melepaskan atau menerima elektron untuk membentuk ion. Ion yang bermuatan positif secara umum disebut kation. Sedangkan ion yang bermuatan negatif secara umum disebut anion.

Sebuah ion positif memiliki jumlah elektron yang lebih sedikit dari proton yang ada pada inti atom, sebaliknya ion negatif memiliki jumlah elektron lebih banyak dari proton. Dengan kata lain, atom yang melepaskan elektron akan menjadi ion yang bermuatan positif, sedangkan atom yang menerima elektron akan menjadi ion yang bermuatan negatif.

 

 

 

3.      Identifikasi Unsur

Perpindahan elektron dari kulit atom yang lebih rendah ke tinggi akan menyerap energi sedangkan perpindahan elektron dari kulit yang lebih tinggi ke rendah akan melepaskan energi. Energi yang dilepaskan tersebut akan terlihat sebagai cahaya. Masing-masing atom mempunyai jarak antarkulit atom yang berbeda sehingga energi yang diserap atau dilepaskan juga akan berbeda. Perbedaan tersebut menyebabkan terjadinya warna-warna yang berbeda.

 

Referensi:

Indonesia. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. Ilmu Pengetahuan Alam Kelas VIII. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, 2017.

 

 

 

 

 

 

Read More

Bioteknologi

Pengertian bioteknologi

Asslamualikum Warhamatullahi Wabrokatuh, halo adek adek siswa kelas IX MTs NW 2 Kembang Kerang kita kan membahas tentang Bioteknologi, kita mulai dari pengertianya iya. Bioteknologi adalah penggunaan makhluk hidup dan proses di dalamnya untuk menghasilkan produk tertentu. Dalam bioteknologi memanfaatkan bakteri, ragi, kapang, alga, sel tumbuhan atau jaringan. Penerapan bioteknologi memadukan berbagai disiplin ilmu seperti mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi molekuler, kimia, rekayasa proses dan teknik kimia.

 

B.  Macam Bioteknologi

Bioteknologi dibedakan menjadi 2 yaitu :

1.   Bioteknologi konvensional

2.   Bioteknologi modern

 

1. Bioteknologi konvensional

Ciri khas bioteknologi konvensional atau tradisional adalah penggunaan mikroorganisme secara langsung dan dilakukan dengan sederhana, prosesnya disebut fermentasi.

 

Bioteknologi konvensional memiliki beberapa karakteristik antara lain sebagai berikut :

1.   Jumlah produk yang dihasilkan dalam jumlah sedikit

2.   Hanya menerapkan teknologi sederhana

3.   Prosesnya relative belum steril sehingga kualitas hasilnya belum terjamin

 

Keuntungan adanya fermentasi, antara lain :

1.   Menimbulkan aroma dan rasa baru

2.   Menambah nilai gizi pada hasilnya

3.   Dapat mengubah warna

 

Proses fermentasi dibagi menjadi dua yaitu :

1.   Fermentasi yang menghasilkan alkohol, contohnya adalah keju swiss, tapai, minuman keras.

2.   Fermentasi yang tidak menghasilkan alkohol, tetapi membentuk zat organik lain.

 

Beberapa contoh produk bioteknologi konvensional :

 

No	Produk	Bahan Makanan	Mikroorganisme
1.	Tempe	Kedelai	Rhizopus oryzae
2.	Kecap	Kedelai	Aspergillus wentii
3.	Keju	Susu	Penicillium camemberti
4.	Yoghurt	Susu	Lactobacillus bulgaricus
5.	Roti	Gandum	Saccharomyces cereviceae
6.	Nata de coco	Air Kelapa	Acetobacter xylinum
7.	Tape	Singkong	Saccharomyces cereviceae
8.	Brem padat	Beras Ketan	Saccharomyces cereviceae
9.	Oncom	Kacang Tanah	Neurospora crassa
10.	Minuman anggur	Buah Anggur	Saccharomyces ellipsoideus

 

Penerapan bioteknologi di bidang pertanian :

a.    Hidroponik

Hidroponik adalah pengerjaan air atau bekerja dengan air. Media tanam yang digunakan genting,  kerikil (media porus), pasir (media pasir), air (media kultur air) dan lain-lain yang disiram dengan larutan berisi nutrient yang diperlukan tanaman. Keuntungan dari hidroponik:

1.   tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat

2.   resiko tanaman rusak karena banjir, kurang air, erosi tidak ada

3.   tidak perlu lahan yang luas

4.   pertumbuhan tanaman lebih cepat

5.   hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi

6.   hemat biaya perawatan

 

b.   Aeroponik

Aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik(memberdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung dan akan nenyerap larutan hara tersebut. Sehingga aeroponik dapat dikatakan  tanaman dibiarkan menggantung dan dijaga kelembabanya.

 

2. Bioteknologi modern

Penggunaan mikroorganisme tidak langsung seperti bioteknologi konvensional, tetapi menggunakan mikroorganisme yang direkayasa, sehingga menjadi lebih efektif dan efisien. Bioteknologi modern memanfaatkan organisme dalam tingkat seluler atau molekuler , misalnya dalam teknologi reproduksi dan rekayasa genetika.

 

Rekayasa genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang sesuai dengan keinginan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Di bidang pertanian sering mendengar tanaman transgenik adalah tanaman hasil rekayasa genetika sering disebut juga dengan istilah GMO (Genetically Modified Organism), misalnya jagung, tomat,dll.

 

Peranan/ manfaat bioteknologi

a) Di bidang kedokteran :

1.      Antibody monoklonal 

antibody yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat antibody monoklonal antara lain mendeteksi kandungan hormone korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil, mengikat racun dan menonaktifkannya, mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.

2.      Pembuatan vaksin

vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin berasal dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racunnya diambil.

 

            Contoh   vaksin       

            Vaksin BCG untuk mencegah penyakit TBC

            Vaksin kotipa untuk mencegah penyakit kolera, tifus, paratifus

            Vaksin varisela untuk mencegah penyakit cacar air

            Vaksin MMR untuk mencegah penyakit campak, gondong, rubella

            DPT/DT untuk mencegah penyakit difteri, pertusis, tetanus

 

3.      Pembuatan antibiotik 

Antibiotik adalah zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan   berfungsi untuk menghambat             pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. Antibiotic dapat diperoleh dari jamur atau                 bakteri tertentu.

 

Contoh  antibiotik  

 

No.	Antibiotik	Mikroorganisme
1.	Streptomycin	Streptomycetes griseus
2.	Polymyxin	Bacillus polymyxa
3.	Pinisilin	Pinicilium notatum
4.	Griseofulvin	Pinicilium griseofulvum
5.	Sefalosporin	Cepalosporium acremonium

 

 

 

4.      Pembuatan hormon

dengan rekayasa DNA telah digunakan mikroorganisme tertentu untuk memproduksi hormone, seperti hormone insulin, testosterone, pertumbuhan, kortison.

 

b) Bidang pertanian :

1.   Dihasilkan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen : tanaman selain Leguminoceae dapat         mengikat nitrogen karena diinjeksi dengan bakteri rhizobium yang hidup pada akar tanaman         Leguminoceae

2.   Dihasilkan tumbuhan tahan hama : misalnya tembakau tahan penyakit mozaik daun

3.   Penghasil PST ( Protein Sel Tunggal )   :

No	Mikroorganisme	Kegunaan
1.	Methylophillus methylotrophus	Makanan ternak agar menghasilkan  daging dan susu yang berkualitas
2.	Spirulina	Sumber pangan kaya protein  bagi manusia
3.	Chlorella	Sumber pangan kaya protein  bagi manusia
4.	Fusarium	Makanan tambahan ternak
5.	Saccharomyces cereviceae	Suplemen makanan ternak
6.	Candida utilis	Suplemen makanan ternak

 

 

c) Bidang lingkungan hidup

1.      Dihasilkan mikroorganisme yang digunakan untuk mengatasi pencemaran yang disebabkan oleh tumpahan minyak, yaitu Xanthomonas campestris dan Pseudomonas

2.      Memproduksi plastik yang dapat diuraikan oleh bakteri

3.      Mengolah limbah cair menjadi bahan bakar , misalnya limbah dari organik dengan bantuan     mikroorganisme diubah menjadi bahan bakar alternative, yaitu biogas (dari feses hewan),     gasahol (alkohol dari fermentasi gula tebu)

 

C.  Manfaat Bioteknologi

Secara umum bioteknologi dikembangkan untuk kesejahteraan umat manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya Sumber Daya Alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang mungkin timbul. Pemanfaatan Bioteknologi bagi kehidupan manusia dintaranya digunakan dalam bidang:

1.   Pertanian

2.   Kesehatan

3.   Lingkungan

 

1.   Manfaat Bioteknologi Di Bidang Pertanian

Di bidang pertanian, bioteknologi diantaranya berperan dalam:

a.    Pembentukan tumbuhan tahan hama

b.   Pembuatan tumbuhan yang mampu menambat nitrogen

c.    Mengendalikan serangga perusak tanaman budidaya

d.   Pembiakan tanaman unggul tahan hama

e.    Mengatasi produksi bibit yang sama dalam jangka waktu singkat

f.     Mengatasi terbatasnya lahan pertanian

 

2.   Manfaat Bioteknologi Di Bidang Kesehatan

Dalam bidang kesehatan, baik bioteknologi konvensional maupun bioteknologi modern memiliki peranan yang sangat besar. Melalui bioteknologi, berbagai produk obat-obatan, vaksin, antibodi dan hormon ditemukan, misalnya penicilin dan hormon insulin. Beberapa penyakit menurun atau kelainan genetik dapat disembuhkan dengan cara menyisipkan gen yang kurang pada penderita, cara ini dikenal dengan istilah terapi gen.

 

3.      Manfaat Bioteknologi Di Bidang Lingkungan

Pencemaran lingkungan merupakan salah satu isu global yang marak dibicarakan saat ini. Tingginya tingkat pencemaran akan berdampak serius terhadap kelangsungan hidup umat manusia. Di bidang lingkungan, bioteknologi diantaranya berperan dalam   :

a.    Menghasilkan energi berupa bahan bakar yang ramah lingkungan, misalnya   etanol dan biogas (gas metana)

b.   Pengolahan berbagai macam limbah, misalnya limbah industri, limbah plastik dan pencemaran air yang disebabkan oleh minyak melalui bioremediasi

 

D.  Dampak Penerapan Bioteknologi

Pada awalnya bioteknologi diharapkan dapat membantu memecahkan berbagai persoalan yang dihadapi oleh umat manusia, seperti kekurangan pangan, penyakit, hambatan-hambatan dalam melakukan aktivitas manusia seperti pertambangan dan lain sebagainya. Banyak masalah-masalah umat manusia dapat diatasi melalui bioteknologi, namun perlu disadari bahwa dampaknya juga tidak sedikit. Dampak penerapan bioteknologi terdapat pada berbagai aspek kehidupan, yaitu di bidang       :

1.   Sosial Ekonomi

2.   Etika/Moral

3.   Kesehatan

4.   Lingkungan Hidup

 

1.   Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Sosial Ekonomi

Dampak sosial ekonomi yang terjadi antara lain            :

a.    Hak paten hasil rekayasa, swastanisasi dan konsentrasi bioteknologi pada kelompok tertentu membuat petani tradisional tidak dapat mengadakan bibit sendiri dan para peneliti harus mendapatkan ijin terlebih dahulu sebelum melakukan penelitian menggunakan bibit-bibit hasil rekayasa tersebut.

b.   Merugikan petani kecil dan menimbulkan kesenjangan ekonomi karena produk bioteknologi yang pada umumnya dimiliki oleh pemilik modal dapat meningkatkan produksi hingga 50 %.

c.    Produk bioteknologi hasil modifikasi genetika suatu organisme dapat menyingkirkan plasma nutfah, yaitu suatu jenis makhluk hidup yang masih memiliki sifat asli.

 

2.   Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Etika / Moral

Contoh penerapan bioteknologi yang bertentangan dengan etika dan moral diantaranya adalah      :

a.    Menyisipkan gen makhluk hidup kepada makhluk hidup lain yang tidak berkerabat dianggap sebagai pelanggaran terhadap hukum alam dan sulit diterima masyarakat

b.   Penyisipan gen babi ke dalam buah semangka dapat membawa konsekuensi bagi penganut agama tertentu.

c.    Pemberian hak paten atas organisme transgenik bertentangan dengan banyak nilai-nilai budaya yang menghargai nilai intrinsik makhluk hidup karena pemberian hak paten pada organisme hasil rekayasa menyebabkan pemberian hak pribadi atas organisme yang bisa disalahgunakan.

d.   Kloning manusia saat ini masih dipertentangkan dan dianggap merusak nilai etika dan moral karena merusak embrio/janin manusia untuk alasan apapun dianggap tidak manusiawi

 

3.   Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Kesehatan

Produk rekayasa bidang kesehatan telah menimbulkan masalah yang serius. Contohnya adalah   :

a.    Penggunaan insulin hasil rekayasa telah menyebabkan 31 orang meninggal di Inggris.

b.   Tomat Flavr Savr hasil rekayasa diketahui mengandung gen yang resisten terhadap antibiotik.

c.    Susu sapi yang disuntik hormon BGH (bovine growth hormone) atau hormon pertumbuhan sapi, disinyalir mengandung bahan kimia baru yang punya potensi berbahaya bagi kesehatan manusia..

d.   Jagung yang direkayasa sebagai pakan unggas menjadikan unggas tersebut mengandung genetic modified organism (GMO) yang dikhawatirkan membahayakan manusia.

e.    Ada dugaan bahwa SARS yang menghebohkan dunia, diduga disebabkan oleh rekayasa genetika virus Corona.

 

4.   Dampak Penerapan Bioteknologi Bidang Lingkungan Hidup

Penerapan bioteknologi di bidang lingkungan hidup dapat mengakibatkan:

a.    Pencemaran biologi, karena apabila makhluk hidup transgenik lepas ke alam bebas dan kawin dengan makhluk normal dapat menghasilkan keturunan yang mutan.

 

b.   Penyalahgunaan hak pribadi, karena dengan rekayasa genetika perubahan genotip tidak dirancang secara alami sesuai dengan kebutuhan, melainkan menurut kebutuhan pelaku bioteknologi itu sendiri. Hal ini dapat menimbulkan peluang bahaya bagi kelestarian lingkungan hidup.

Read More