Kuis

Senin, 03 September 2007

Daftar cabang biologi

Cabang dari biologi berjumlah ratusan, yang berkembang pesat terutama sejak abad ke-20. Biologi sendiri semula merupakan bagian dari ilmu pengetahuan alam (natural sciences) yang dipelajari oleh para naturalis (ahli ilmu-ilmu alamiah). Biologi sebagai ilmu yang mandiri, dalam arti memiliki perangkat analisis dan konsep-konsep ilmiah yang kokoh, baru terbentuk pada abad ke-18, setelah penemuan mikroskop dan tumbangnya dogma generatio spontanea oleh konsep omne vivum ex vivo. Konsep evolusi, pewarisan sifat (hereditas), dan penemuan DNA sebagai bahan genetik memacu perkembangan biologi secara pesat dan menghasilkan cabang-cabang yang dikenal sekarang ini.

Pembagian biologi di bawah ini tidak bersifat mutlak karena beberapa cabang yang sekarang dianggap mandiri masih memiliki keterkaitan dengan bidang induknya, misalnya genetika dengan fisiologi, biologi molekular dengan genetika, dan sebagainya. Selain itu, karena dinamisnya perkembangan ilmu-ilmu ini, seringkali ilmu-ilmu ini saling bertemu dan menghasilkan kajian antardisiplin yang sukar dipisahkan.

Ilmu-ilmu berdasarkan kelompok organisme

Ilmu-ilmu berdasarkan hierarki organisasi

Ilmu-ilmu berdasarkan aspek kehidupan

Ilmu-ilmu campuran dan terapan

Ilmu-ilmu yang dipelajari dalam bidang kedokteran/pengobatan/kesehatan

Bunga

Bunga
Bunga

Bunga (flos) atau kembang adalah struktur reproduksi seksual pada tumbuhan berbunga (divisio Magnoliophyta atau Angiospermae, "tumbuhan berbiji tertutup"). Pada bunga terdapat organ reproduksi (benang sari dan putik. Bunga secara sehari-hari juga dipakai untuk menyebut struktur yang secara botani disebut sebagai bunga majemuk atau inflorescence. Bunga majemuk adalah kumpulan bunga-bunga yang terkumpul dalam satu karangan. Dalam konteks ini, satuan bunga yang menyusun bunga majemuk disebut floret.

Bunga berfungsi utama menghasilkan biji. Penyerbukan dan pembuahan berlangsung pada bunga. Setelah pembuahan, bunga akan berkembang menjadi buah. Buah adalah struktur yang membawa biji.

Rudbeckia fulgida
Rudbeckia fulgida

Fungsi bunga

Fungsi biologi bunga adalah sebagai wadah menyatunya gamet jantan (mikrospora) dan betina (makrospora) untuk menghasilkan biji. Proses dimulai dengan penyerbukan, yang diikuti dengan pembuahan, dan berlanjut dengan pembentukan biji.

Beberapa bunga memiliki warna yang cerah dan secara ekologis berfungsi sebagai pemikat hewan pembantu penyerbukan. Beberapa bunga yang lain menghasilkan panas atau aroma yang khas, juga untuk memikat hewan untuk membantu penyerbukan.

Manusia sejak lama terpikat oleh bunga, khususnya yang berwarna-warni. Bunga menjadi salah satu penentu nilai suatu tumbuhan sebagai tanaman hias.

Morfologi bunga

Bunga adalah batang dan daun yang termodifikasi. Modifikasi ini disebabkan oleh dihasilkannya sejumlah enzim yang dirangsang oleh komposisi fitohormon tertentu.

Tumbuhan Crateva religiosa berbunga sempurna: memiliki stamen dan pistillum.
Tumbuhan Crateva religiosa berbunga sempurna: memiliki stamen dan pistillum.

Bunga disebut bunga sempurna bila memiliki alat jantan (benang sari) dan alat betina (putik). Suatu bunga dikatakan bunga lengkap apabila memiliki semua bagian utama bunga. Empat bagian utama bunga (dari luar ke dalam) adalah sebagai berikut:

  • Kelopak bunga atau calyx;
  • Mahkota bunga atau corolla yang biasanya tipis dan dapat berwarna-warni untuk memikat serangga yang membantu proses penyerbukan;
  • Alat jantan atau androecium (dari bahasa Yunani andros oikia: rumah pria) berupa benang sari;
  • Alat betina atau gynoecium (dari bahasa Yunani gynaikos oikia: "rumah wanita") berupa putik.

Organ reproduksi wanita adalah daun buah atau carpellum yang pada pangkalnya terdapat bakal buah (ovarium) dengan satu atau sejumlah bakal biji (ovulum, jamak ovula) yang membawa gamet betina) di dalam kantung embrio. Pada ujung putik terdapat kepala putik atau stigma untuk menerima serbuk sari atau pollen. Tangkai putik atau stylus berperan sebagai jalan bagi pollen menuju bakal bakal buah.

Walaupun struktur bunga yang dideskripsikan di atas dikatakan sebagai struktur tumbuhan yang "umum", spesies tumbuhan menunjukkan modifikasi yang sangat bervariasi. Modifikasi ini digunakan botanis untuk membuat hubungan antara tumbuhan yang satu dengan yang lain. Sebagai contoh, dua subkelas dari tanaman berbunga dibedakan dari jumlah organ bunganya: tumbuhan dikotil umumnya mempunyai 4 atau 5 organ (atau kelipatan 4 atau 5) sedangkan tumbuhan monokotil memiliki tiga organ atau kelipatannya.

Gambar bunga

Partenogenesis

Partenogenesis (dari bahasa Yunani παρθένος parthenos, "virgin", + γένεσις genesis, "pembuatan") merupakan pertumbuhan dan perkembangan embrio atau biji tanpa fertilisasi oleh pejantan. Partenogenesis terjadi secara alami pada beberapa spesies, termasuk tumbuhan tingkat rendah, invertebrata (contoh kutu air, kutu daun, dan beberapa lebah), dan vertebrata (contoh beberapa reptil, ikan, dan, sangat langka, burung, dan hiu)

Partenogenesis

Partenogenesis adalah bentuk reproduksi aseksual di mana betina memproduksi sel telur yang berkembang tanpa melalui proses fertilisasi. Partenogenesis dapat kita lihat pada kutu daun, lebah, kutu air, dan beberapa invertebrata lainnya, juga pada beberapa tumbuhan. Komodo dan hiu ternyata juga mampu bereproduksi secara partenogenesis, bersama dengan beberapa genera ikan, amfibi, dan reptil - yang telah menunjukkan bentuk reproduksi aseksual yang berbeda, termasuk partenogenesis sejati, gynogenesis, dan hybridogenesis (bentuk tidak sempurna dari partenogenesis).

Pergiliran antara partenogenesis dan reproduksi seksual disebut heterogami. Bentuk reproduksi yang berkaitan dengan partenogenesis tetapi membutuhkan sperma disebut dengan ginogenesis dan hybridogenesis.

Ginogenesis

Bentuk reproduksi aseksual yang berhubungan dengan partenogenesis adalah ginogenesis. Keturunan dihasilkan dengan mekanisme yang sama seperti pada partenogenesis, tetapi dengan ketentuan sel telur harus distilmulasi dengan keberadaan sperma sehingga dapat berkembang. Bagaimanapun juga, sel sperma tidak memberikan kontribusi material genetik apapun kepada hasil keturunan.

Hibridogenesis

Dalam reproduksi hybridogenesis reproduksi tidak benar-benar aseksual melainkan hemiclonal

Automictic parthenogenesis

Pasangan kromosom dari ibu berpasangan dengan kopiannya, yang dapat digambarkan dengan setengah klon.


Reproduksi vegetatif

Reproduksi Vegetatif adalah cara reproduksi makhluk hidup secara aseksual (tanpa adanya peleburan sel kelamin jantan dan betina). Reproduksi Vegetatif bisa terjadi secara alami maupun buatan.

Vegetatif Alami

Vegetatif alami secara tunas adventif/ tunas daun
Vegetatif alami secara tunas adventif/ tunas daun

Vegetatif Alami adalah reproduksi aseksual yang terjadi tanpa campur tangan pihak lain seperti manusia.

Pada tumbuhan

Pada hewan

Vegetatif Buatan

Vegetatif Buatan adalah reproduksi aseksual yang terjadi karena bantuan pihak lain seperti manusia.

Perbedaan Reproduksi Vegetatif dan Generatif

  • Pada reproduksi vegetatif hanya dibutuhkan satu induk. Sedangkan pada reproduksi generatif dibutuhkan dua induk (jantan dan betina).
  • Keturunan pada reproduksi vegetatif sama persis dengan induknya. Sedangkan pada reproduksi generatif belum tentu sama karena merupakan penggabungan kedua sifat induk.
  • Reproduksi vegetatif tanpa disertai adanya peleburan sel kelamin jantan dan betina. Sedangkan pada reproduksi generatif disertai adanya peleburan sel kelamin jantan dan betina.

Morfologi & Anatomi tumbuhan

Morfologi tumbuhan adalah ilmu yang mengkaji berbagai organ tumbuhan, baik bagian-bagian, bentuk maupun fungsinya.

Secara klasik, tumbuhan terdiri dari tiga organ dasar:

Organ-organ lain dapat digolongkan sebagai organ sekunder karena terbentuk dari modifikasi organ dasar. Beberapa organ sekunder dapat disebut sebagai organ aksesori, karena fungsinya tidak vital. Beberapa organ sekunder penting:

Tiga yang pertama disebut sebagai organ seksual karena mutlak diperlukan dalam reproduksi seksual.

Anatomi tumbuhan atau fitotomi merupakan analogi dari anatomi manusia atau hewan. Walaupun secara prinsip kajian yang dilakukan adalah melihat keseluruhan fisik sebagai bagian-bagian yang secara fungsional berbeda, anatomi tumbuhan menggunakan pendekatan metode yang berbeda dari anatomi hewan. Organ tumbuhan terekspos dari luar, sehingga umumnya tidak perlu dilakukan "pembedahan".

Anatomi tumbuhan biasanya dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan hierarki dalam kehidupan:

  • Organologi, mempelajari struktur dan fungsi organ berdasarkan jaringan-jaringan penyusunnya;
  • Histologi, mempelajari struktur dan fungsi berbagai jaringan berdasarkan bentuk dan peran sel penyusunnya; dan
  • Sitologi, mempelajari struktur dan fungsi sel serta organel-organel di dalamnya, proses kehidupan dalam sel, serta hubungan antara satu sel dengan sel yang lainnya. Sitologi dikenal juga sebagai biologi sel.

Morfologi tumbuhan juga sering kali dikaji bersama-sama dengan anatomi tumbuhan.

Organologi

Organologi mengkaji bagaimana struktur dan fungsi suatu organ. Berikut adalah jaringan-jaringan dasar yang menyusun tiga organ pokok tumbuhan.

Akar

Akar tersusun dari jaringan-jaringan berikut :

Permukaan akar seringkali terlindung oleh lapisan gabus tipis. Bagian ujung akar memiliki jaringan tambahan yaitu tudung akar. Ujung akar juga diselimuti oleh lapisan mirip lendir yang disebut misel (mycel) yang berperan penting dalam pertukaran hara serta interaksi dengan organisme (mikroba) lain.

Batang

Susunan batang tidak banyak berbeda dengan akar. Batang tersusun dari jaringan berikut:

Struktur ini tidak banyak berubah, baik di batang utama, cabang, maupun ranting. Permukaan batang berkayu atau tumbuhan berupa pohon seringkali dilindungi oleh lapisan gabus (suber) dan/atau kutikula yang berminyak (hidrofobik). Jaringan kayu pada batang dikotil atau monokotil tertentu dapat mengalami proses lignifikasi yang sangat lanjut sehingga kayu menjadi sangat keras.

Daun

Daun lengkap terdiri dari pelepah daun, tangkai daun serta helai daun. Helai daun sendiri memiliki urat daun yang tidak lain adalah kelanjutan dari jaringan penyusun batang yang berfungsi menyalurkan hara atau produk fotosintesis. Helai daun sendiri tersusun dari jaringan-jaringan dasar berikut:

Permukaan epidermis seringkali terlapisi oleh kutikula atau rambut halus (pilus) untuk melindungi daun dari serangga pemangsa, spora jamur, ataupun tetesan air hujan.

Histologi

Histologi tumbuhan mengkaji jenis-jenis sel (berdasarkan bentuk dan fungsi) yang menyusun suatu jaringan.

Jaringan penyusun tumbuhan antara lain : 1. epidermis (jaringan pelindung) 2. kolenkim (jaringan penyokong) 3. sklerenkim (jaringan penyokong) 4. parenkim (jaringan dasar) 5. xilem (jaringan pembuluh/pengangkut) 6. floem (jaringan pembuluh/pengangkut)

Sitologi

Lihat artikel sel (biologi) untuk pembahasan lebih mendalam.

Sitologi mengkaji fungsi berbagai sel dan organel-organel khas pendukung fungsi tersebut.

Genetika

Genetika (dari bahasa Yunani γέννω atau genno yang berarti "melahirkan") merupakan cabang biologi yang penting saat ini. Ilmu ini mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme maupun suborganisme (seperti virus dan prion). Ada pula yang dengan singkat mengatakan, genetika adalah ilmu tentang gen. Nama "genetika" diperkenalkan oleh William Bateson pada suatu surat pribadi kepada Adam Chadwick dan ia menggunakannya pada Konferensi Internasional tentang Genetika ke-3 pada tahun 1906.

Bidang kajian genetika dimulai dari wilayah molekular hingga populasi (lihat entri biologi). Secara lebih rinci, genetika berusaha menjelaskan

Meskipun orang biasanya menetapkan genetika dimulai dengan ditemukannya kembali naskah artikel yang ditulis Gregor Mendel pada tahun 1900, sebetulnya kajian genetika sudah dikenal sejak masa prasejarah, seperti domestikasi dan pengembangan trah-trah murni (pemuliaan) ternak dan tanaman. Orang juga sudah mengenal efek persilangan dan perkawinan sekerabat serta membuat sejumlah prosedur dan peraturan mengenai hal tersebut sejak sebelum genetika berdiri sebagai ilmu yang mandiri. Silsilah tentang penyakit pada keluarga, misalnya, sudah dikaji orang sebelum itu. Kala itu, kajian semacam ini disebut "ilmu pewarisan" atau hereditas.

Awal mula dan konsep dasar

Awal mula

Sejumlah percobaan terdokumentasi yang terkait dengan genetika telah banyak dilakukan pada masa sebelum Mendel, yang kelak banyak membantu memberikan bukti bagi teori Mendel. Percobaan-percobaan itu misalnya adalah sebagai berikut.

  • Pembuatan Raphanobrassica melalui persilangan lobak dan kubis pada abad ke-17 oleh Köhlreuter, seorang pemulia sayuran berkebangsaan Jerman, untuk menghasilkan tanaman yang menghasilkan umbi dan krop kubis sekaligus, meskipun tidak berhasil.
  • Penemuan dan penjelasan tentang pembuahan berganda pada tumbuhan berbunga (Magnoliophyta) oleh E. Strassburger (1878) dan S. Nawaschin (1898);
  • Percobaan terhadap ribuan persilangan oleh Charles Darwin pada abad ke-19 yang hasilnya diterbitkan pada 1896 dengan judul The variation of animals and plants under domestication) dan berhasil mengidentifikasi adanya penurunan penampilan pada generasi hasil perkawinan sekerabat (depresi inbred) dan penguatan penampilan pada hasil persilangan antarinbred (heterosis) meskipun dia tidak bisa memberikan penjelasan;
  • Usaha menjelaskan kemiripan antara orang tua dan anak oleh Karl Pearson melalui metode regresi (yang malah menjadi dasar dari banyak teknik statistika moderen).

Pada masa pra-Mendel, orang belum mengenal gen dan kromosom (meskipun DNA sudah diekstraksi namun pada abad ke-19 belum diketahui fungsinya). Saat itu orang masih beranggapan bahwa sifat diwariskan lewat sperma (tetua betina tidak menyumbang apa pun terhadap sifat anaknya).

Peletakan dasar ilmiah melalui percobaan sistematik baru dilakukan pada paruh akhir abad ke-19 oleh Gregor Johann Mendel. Ia adalah seorang biarawan dari Brno (Brünn dalam bahasa Jerman), Kekaisaran Austro-Hungaria (sekarang bagian dari Republik Ceko). Mendel disepakati umum sebagai 'pendiri genetika' setelah karyanya "Versuche über Pflanzenhybriden" atau Percobaan mengenai Persilangan Tanaman (dipublikasi cetak pada tahun 1866) ditemukan kembali secara terpisah oleh Hugo de Vries, Carl Correns, dan Erich von Tschermak pada tahun 1900. Dalam karyanya itu, Mendel pertama kali menemukan bahwa pewarisan sifat pada tanaman (ia menggunakan tujuh sifat pada tanaman kapri, Pisum sativum) mengikuti sejumlah nisbah matematika yang sederhana. Yang lebih penting, ia dapat menjelaskan bagaimana nisbah-nisbah ini terjadi, melalui apa yang dikenal sebagai 'Hukum Pewarisan Mendel'.

Konsep dasar

Dari karya ini, orang mulai mengenal konsep gen (Mendel menyebutnya 'faktor'). Gen adalah pembawa sifat. Alel adalah ekspresi alternatif dari gen dalam kaitan dengan suatu sifat. Setiap individu disomik selalu memiliki sepasang alel, yang berkaitan dengan suatu sifat yang khas, masing-masing berasal dari tetuanya. Status dari pasangan alel ini dinamakan genotipe. Apabila suatu individu memiliki pasangan alel sama, genotipe individu itu bergenotipe homozigot, apabila pasangannya berbeda, genotipe individu yang bersangkutan dalam keadaan heterozigot. Genotipe terkait dengan dengan sifat yang teramati. Sifat yang terkait dengan suatu genotipe disebut fenotipe.

Kronologi perkembangan genetika

Setelah penemuan ulang karya Mendel, genetika berkembang sangat pesat. Perkembangan genetika sering kali menjadi contoh klasik mengenai penggunaan metode ilmiah dalam ilmu pengetahuan atau sains.

Berikut adalah tahapan-tahapan perkembangan genetika:

1859 Charles Darwin menerbitkan The Origin of Species, sebagai dasar variasi genetik.;
1865 Gregor Mendel menyerahkan naskah Percobaan mengenai Persilangan Tanaman;
1878 E. Strassburger memberikan penjelasan mengenai pembuahan berganda;
1900 Penemuan kembali hasil karya Mendel secara terpisah oleh Hugo de Vries (Belgia), Carl Correns (Jerman), dan Erich von Tschermak (Austro-Hungaria) ==> awal genetika klasik;
1903 Kromosom diketahui menjadi unit pewarisan genetik;
1905 Pakar biologi Inggris William Bateson mengkoinekan istilah 'genetika';
1908 dan 1909 Peletakan dasar teori genetika populasi oleh Weinberg (dokter dari Jerman) dan secara terpisah oleh James W. Hardy (ahli matematika Inggris) ==> awal genetika populasi;
1910 Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen-gen berada pada kromosom, menggunakan lalat buah (Drosophila melanogaster) ==> awal sitogenetika;
1913 Alfred Sturtevant membuat peta genetik pertama dari suatu kromosom;
1918 Ronald Fisher (ahli biostatistika dari Inggris) menerbitkan On the correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance (secara bebas berarti "Keterkaitan antarkerabat berdasarkan pewarisan Mendel"), yang mengakhiri perseteruan antara teori biometri (Pearson dkk.) dan teori Mendel sekaligus mengawali sintesis keduanya ==> awal genetika kuantitatif;
1927 Perubahan fisik pada gen disebut mutasi;
1928 Frederick Griffith menemukan suatu molekul pembawa sifat yang dapat dipindahkan antarbakteri (konjugasi);
1931 Pindah silang menyebabkan terjadinya rekombinasi;
1941 Edward Lawrie Tatum and George Wells Beadle menunjukkan bahwa gen-gen menyandi protein, ==> awal dogma pokok genetika;
1944 Oswald Theodore Avery, Colin McLeod and Maclyn McCarty mengisolasi DNA sebagai bahan genetik (mereka menyebutnya prinsip transformasi);
1950 Erwin Chargaff menunjukkan adanya aturan umum yang berlaku untuk empat nukleotida pada asam nukleat, misalnya adenin cenderung sama banyak dengan timin;
1950 Barbara McClintock menemukan transposon pada jagung;
1952 Hershey dan Chase membuktikan kalau informasi genetik bakteriofag (dan semua organisme lain) adalah DNA;
1953 Teka-teki struktur DNA dijawab oleh James D. Watson dan Francis Crick berupa pilin ganda (double helix), berdasarkan gambar-gambar difraksi sinar X DNA dari Rosalind Franklin ==> awal genetika molekular;
1956 Jo Hin Tjio dan Albert Levan memastikan bahwa kromosom manusia berjumlah 46;
1958 Eksperimen Meselson-Stahl menunjukkan bahwa DNA digandakan (direplikasi) secara semikonservatif;
1961 Kode genetik tersusun secara triplet;
1964 Howard Temin menunjukkan dengan virusRNA bahwa dogma pokok dari tidak selalu berlaku;
1970 Enzim restriksi ditemukan pada bakteri Haemophilus influenzae, memungkinan dilakukannya pemotongan dan penyambungan DNA oleh peneliti (lihat juga RFLP) ==> awal bioteknologi moderen;
1977 Sekuensing DNA pertama kali oleh Fred Sanger, Walter Gilbert, dan Allan Maxam yang bekerja secara terpisah. Tim Sanger berhasil melakukan sekuensing seluruh genom Bacteriofag Φ-X174;, suatu virus ==> awal genomika;
1983 Perbanyakan (amplifikasi) DNA dapat dilakukan dengan mudah setelah Kary Banks Mullis menemukan Reaksi Berantai Polymerase (PCR);
1985 Alec Jeffreys menemukan teknik sidik jari genetik.
1989 Sekuensing pertama kali terhadap gen manusia pengkode protein CFTR penyebab cystic fibrosis;
1989 Peletakan landasan statistika yang kuat bagi analisis lokus sifat kuantitatif (analisis QTL) ;
1995 Sekuensing genom Haemophilus influenzae, yang menjadi sekuensing genom pertama terhadap organisme yang hidup bebas;
1996 Sekuensing pertama terhadap eukariota: ragi khamir Saccharomyces cerevisiae;
1998 Hasil sekuensing pertama terhadap eukariota multiselular, nematoda Caenorhabditis elegans, diumumkan;
2001 Draf awal urutan genom manusia dirilis bersamaan dengan mulainya Human Genome Project;
2003 Proyek Genom Manusia (Human Genome Project) menyelesaikan 99% pekerjaannya pada tanggal (14 April) dengan akurasi 99.99% [1]

Cabang-cabang Genetika

Genetika berkembang baik sebagai ilmu murni maupun ilmu terapan. Cabang-cabang ilmu ini terbentuk terutama sebagai akibat pendalaman terhadap suatu aspek tertentu dari objek kajiannya.

Cabang-cabang murni genetika :

Cabang-cabang terapan genetika :

Bioteknologi merupakan ilmu terapan yang tidak secara langsung merupakan cabang genetika tetapi sangat terkait dengan perkembangan di bidang genetika.

Genetika arah-balik (reverse genetics)

Kajian genetika klasik dimulai dari gejala fenotipe (yang tampak oleh pengamatan manusia) lalu dicarikan penjelasan genotipiknya hingga ke aras gen. Berkembangnya teknik-teknik dalam genetika molekular secara cepat dan efisien memunculkan filosofi baru dalam metodologi genetika, dengan membalik arah kajian. Karena banyak gen yang sudah diidentifikasi sekuensnya, orang memasukkan atau mengubah suatu gen dalam kromosom lalu melihat implikasi fenotipik yang terjadi. Teknik-teknik analisis yang menggunakan filosofi ini dikelompokkan dalam kajian genetika arah-balik atau reverse genetics, sementara teknik kajian genetika klasik dijuluki genetika arah-maju atau forward genetics.

Level keselamatan biologi

Level keselamatan biologi atau (biosafety level) adalah level atau tingkatan keselamatan yang diperlukan untuk penanganan agen biologi. Centers for Disease Control and Prevention atau "Pusat Pencegahan dan Penanganan Penyakit" yang berpusat di Amerika Serikat menspesifikasikan empat level penanganan keselamatan biologi.

Contoh laboratorium dengan level keselamatan biologi adalah USAMRIID (U.S. Army Medical Research Institute for Infectious Diseases.)


Level 1

Level keselamatan biologi 1 diperuntukkan bagi agen-agen yang diketahui tidak menyebabkan penyakit pada manusia dewasa yang sehat dan bahaya potensial yang minimal bagi pekerja laboratorium dan lingkungan. Laboratorium tidak memerlukan lokasi terpisah dari lokasi umum dalam suatu bangunan. Contoh agen biologi kategori level keselamatan biologi 1 antara lain: bacillus subtilis, hepatitis, E. Coli dan virus cacar air.

Level 2

Level keselamatan biologi 2 memiliki kesamaan dengan level keselamatan biologi 1. Perbedaannya terletak pada beberapa hal berikut:

  1. pekerja laboratorium memiliki pelatihan khusus dalam penanganan agen-agen patogenik dan berada dibawah arahan ilmuwan yang berkompeten.
  2. akses ke laboratorium dibatasi ketika pekerjaan tengah dilakukan.
  3. penanganan khusus bagi barang-barang tajam.
  4. prosedur khusus bagi pekerjaan dengan gas atau tumpahan mengandung agen berinfeksi dilakukan di dalam wadah khusus.

Contoh agen biologi kategori level keselamatan biologi 2 antara lain: Hepatitis B, Hepatitis C, Flu, virus West Nyle dan Salmonella.

Level 3

Level keselamatan biologi 3 ditujukan bagi fasilitas klinis, diagnostik, riset atau produksi yang berhubungan dengan agen-agen eksotik yang dapat mengakibatkan potensi terkena penyakit berbahaya. Pekerja laboratorium memiliki pelatihan khusus dalam penanganan agen-agen patogenik berbahaya dan diawasi oleh ilmuwan-ilmuwan berkompetensi yang berpengalaman dalam bekerja dengan agen-agen tersebut. Contoh agen biologi kategori level keselamatan biologi 3 antara lain: Anthrax, HIV, SARS, Tubercolosis, virus cacar, thypus dan avian influenza.

Semua prosedur menyangkut penanganan material berbahaya dilakukan dalam wadah tertutup oleh pekerja yang memakai peralatan dan baju pelindung khusus. Laboratorium memiliki fasilitas dan didisain khusus untuk hal tersebut antara lain pintu akses ganda.director.

Level 4

Level keselamatan biologi 4 dibutuhkan untuk pekerjaan yang berhubungan dengan agen-agen eksotik yang ekstrim berbahaya, dimana memiliki resiko tinggi penyebaran melalui udara. Staf laboratorium memiliki pelatihan khusus dalam menangani agen-agen berbahaya tersebut. Fasilitas laboratorium terisolasi dari tempat-tempat umum. Semua pekerjaan dalam fasilitas ini dilakukan dalam tempat tertutup khusus. Pekerjanya memakai pakaian pelindung khusus lengkap dengan tabung oksigen yang tersendiri. Contoh agen biologi kategori level keselamatan biologi 4 antara lain: Ebola, virus Hanta dan virus Lassa.

Beberapa laboratorium yang berkategori level keselamatan biologi 4 antara lain:

Australia

"The Australian Animal Health Laboratory" di Geelong merupakan satu-satunya laboratorium di Australia yang memiliki level keselamatan biologi 4.

Kanada

Kanada memiliki satu fasilitas level 4 yang berlokasi di National Microbiology Laboratory di Winnipeg.

Perancis

Perancis memiliki sebuah fasilitas laboratorium level 4 di Lyon.

Jerman

Jerman memiliki dua fasilitas level 4 di Philipps University, Marburg dan Bernhard Nocht Institute, Hamburg.

Swedia

"Swedish Institute for Infectious Disease Control" [1] memiliki satu fasilitas level 4 di Solna.

Amerika Serikat

Amerika Serikat memiliki sejumlah fasilitas level 4:

  • USAMRIID di Fort Dietrich, MD
  • CDC di Atlanta, GA
  • NNMC di Bethesda, MD
  • Southwest Foundation for Biomedical Research di San Antonio, TX
  • UTMB's National Biocontainment Laboratory di Galveston, TX
  • NIAID's Rocky Mountain Laboratories di Hamilton, MT

Teknik bioproses

Teknik bioproses atau teknik biokimia (Bahasa Inggris: biochemical engineering) adalah cabang ilmu dari teknik kimia yang berhubungan dengan perancangan dan konstruksi proses produksi yang melibatkan agensia biologis. Agensia biologis dapat berupa mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan pada umumnya berupa bakteri, ragi, atau jamur. Teknik bioproses biasanya diajarkan sebagai suplemen teknik kimia karena persamaan mendasar yang dimiliki keduanya. Kesamaan ini meliputi ilmu dasar keduanya dan teknik penyelesaian masalah yang digunakan kedua jurusan. Aplikasi dari teknik bioproses dijumpai pada industri obat-obatan, bioteknologi, dan industri pengolahan air.


Pengolahan limbah secara biologis merupakan salah satu aplikasi teknik bioproses.
Pengolahan limbah secara biologis merupakan salah satu aplikasi teknik bioproses.


Bioreaktor

Sebuah bioreaktor adalah suatu alat atau sistem yang mendukung aktivitas agensia biologis. Dengan kata lain, sebuah bioreaktor adalah tempat berlangsungnya proses kimia yang melibatkan mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme. Contoh dari suatu bioreaktor adalah bejana fermentor. Proses reaksi kimia yang berlangsung dapat bersifat aerobik ataupun anaerobik. Sementara itu, agensia biologis yang digunakan dapat berada dalam keadaan tersuspensi atau terimobilisasi. Contoh reaktor yang menggunakan agensia terimobilisasi adalah bioreaktor dengan unggun atau bioreaktor membran.

Perancangan bioreaktor

Perancangan bioreaktor adalah suatu pekerjaan teknik yang cukup kompleks. Pada keadaan optimum, mikroorganisme atau enzim dapat melakukan aktivitasnya dengan sangat baik. Keadaan yang mempengaruhi kinerja agensia biologis terutama temperatur dan pH. Untuk bioreaktor dengan menggunakan mikroorganisme, kebutuhan untuk hidup seperti oksigen, nitrogen, fosfat, dan mineral lainnya perlu diperhatikan. Pada bioreaktor yang agensia biologisnya berada dalam keadaan tersuspensi, sistem pengadukan perlu diperhatikan agar cairan di dalam bioreaktor tercampur merata (homogen). Kesemua keadaan ini harus dimonitor dan dijaga agar kinerja agensia biologis tetap optimum.

Bioteknologi

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, jamur, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

[sunting] Garis waktu bioteknologi

  • 8000SM Pengumpulan benih untuk ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak.
  • 6000SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti dengan bantuan ragi
  • 4000SM Bangsa Tionghoa membuat yoghurt dan keju dengan bakteria asam laktat
  • 1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia
  • 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.
  • 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan
  • 1880 Mikroorganisme ditemukan
  • 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan
  • 1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.
  • 1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi
  • 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen
  • 1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein
  • 1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar
  • 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia)
  • 1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat "flavor saver"
  • 2000 Perampungan Human Genome Project