KONSEP Sejarah perkembangan PERANAN Biot

(1)

Brillianty Kusumawat Nurul Ariani

Kimia 2013

KONSEP, SEJARAH,

PERKEMBANGAN &

PERANAN

(2)

What is biotechnology??

Bios : hidup, Teuchos : alat, Logos : ilmu

Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme hidup dengan merekayasa organisme atau komponen organisme

untuk menghasilkan produk yang bermanfaat bagi manusia.

Bios : hidup, Teuchos : alat, Logos : ilmu Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme hidup dengan merekayasa organisme atau komponen organisme

(3)

Bioteknologi memiliki suatu proses yang

unsur-unsurnya sebagai berikut:

• _{Input yaitu bahan kasar (raw material) yang akan}

diolah seperti; beras, anggur, susu, dan

sebagainya.

• _{Proses yaitu mekanisme pengolahan yang}

meliputi; proses penguraian atau penyusunan

oleh agen hayati.

• _{Output yaitu produk baik berupa barang dan/atau}

(4)

Bioteknologi dikenal sejak abad ke 19, dimana pertama kali

dikenal pertanian ilmiah dan fermentasi.

Bioteknologi dikenal sejak abad ke 19, dimana pertama kali

(5)

how does it happen?

• _{1919 Karl Ereky memperkenalkan istilah}_bioteknologi • _{1943 Penisilin diproduksi dalam skala industri}

• _{1944 Avery, MacLeod, McCarty mendemonstrasikan bahwa}

DNA adalah bahan genetik

• _{1955 Watson & Crick menentukan struktur DNA}

• _{1961 Jurnal}_{Biotechnology and Bioengineering}_ditetapkan • _{1961-1966 Seluruh sandi genetik terungkapkan}

• _{1970 Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi}

• _{1972 Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesa secara}

(6)

how does it happen?

• _{Zimteknologi adalah istilah lama untuk studi}

proses fermentasi dalam ragi dan bakteri dalam

produksi makanan dan minuman seperti roti, keju,

tahu, bir, anggur, dll.

• _{Pada abad ke-19, dengan munculnya industri}

besar, terutama di Inggris dan Jerman, ilmuwan

mulai mengisolasi mikroorganisme.

• _{Dengan teknik biologi ilmiah abad ke-19, maka}

(7)

how does it happen?

• _{Pada awal abad ke-20, ilmuwan mulai melihat}_{zymotechnolgy}

sebagai termasuk dalam ilmu terapan yang analog untuk kimia.

• _Konsep_{zymotechnology}_{diperluas dengan konsep yang}

melibatkan penggunaan molekul biologis seperti asam amino, protein dan enzim dalam produksi industri.

• _{Kata 'bioteknologi' diciptakan oleh Karl Ereky, di Hungaria pada}

(8)

how does it happen?

• _{Di Inggris, Chaim Weizemann (1874-1952) melakukan proses}

fermentasi bakteri untuk memproduksi bahan kimia organik seperti aseton.

• _{Pada tahun 1928, Alexander Fleming (1881 -1955) menemukan}

sifat dari jamur Penicillium.

• _{Pada tahun 1940, sebuah tim peneliti di Oxford University}

(9)

(10)

(11)

• 1944: DNA menjadi blok pembangun gen

• 1949: Pauling membuktikan bahwa anemia sel sabit

adalah "penyakit molekul" yang disebabkan oleh mutasi

• 1953: Watson dan Crick memahami struktur DNA • 1954: teknik Sel kultur yang pertama kali digunakan • 1955: Sebuah enzim yang terlibat dalam produksi

(12)

• 1956: Proses fermentasi disempurnakan • 1960: Messenger RNA ditemukan

• 1961: Kode genetik dipahami

• 1972: Komposisi DNA manusia ditampilkan menjadi 99% mirip

dengan simpanse dan gorila

• 1977: bakteri genetik direkayasa digunakan untuk membuat

protein pertumbuhan manusia

• 1978: North Carolina ilmuwan, Hutchinson dan Edgell,

membuktikan, mungkin untuk memperkenalkan mutasi spesifik di situs tertentu dalam molekul DNA

(13)

Perkembangan Bioteknologi

• _{1980: Mahkamah Agung AS menyetujui paten dari bentuk}

kehidupan rekayasa genetik

• _{1980: paten AS untuk kloning gen diberikan kepada Boyer dan}

Cohen.

• _1981:_{The North Carolina Biotechnology Center}_{dibangun pusat}

penelitian pertama yang disponsori negara untuk bioteknologi

• _{1981: Pabrik rekayasa genetik pertama dilaporkan} • _{1981: tikus pertama berhasil dikloning}

• _{1982: Humulin, obat insulin manusia, diproduksi oleh bakteri}

(14)

• _{1983 : Kary Mullis mengembangkan polymerase chain reaction}

(PCR), yang memungkinkan sepotong DNA direplikasi berulang lagi.

• _{1984 : teknik DNA}_{fingerprinting}_{dikembangkan.}

• _{1989, mikroorganisme yang digunakan untuk membersihkan}

tumpahan minyak Exxon Valdez.

• _{1990-an : semakin banyak obat, diproduksi menggunakan}

teknik bioteknologi modern, dibawa ke pasar.

• _{1992: Struktur HIV RT dijelaskan}

• _{1993: FDA menyatakan bahwa GM makanan yang aman.}

(15)

(16)

(17)

• 1994: gen kanker payudara pertama ditemukan

• 1996: Para ilmuwan mengkloning domba yang sama dari awal

domba embrio

• 1997 : ilmuwan Skotlandia melaporkan kloning domba, Dolly,

menggunakan DNA dari sel domba dewasa

• 1998 : kulit manusia diproduksi secara in vitro.

• 1999: Kode genetik dari kromosom manusia dipecahkan

• 2000 : Babi adalah hewan berikutnya kloning oleh peneliti untuk

membantu menghasilkan organ untuk transplantasi manusia

(18)

(19)

• 2003: Glofish mulai dijual di Taiwan, sebagai hewan

(20)

• Pada tahun 2006, Stelarc mencangkokkan telinga ke

(21)

• Pada tahun 2009, diproduksi Sasaki dan Okana, marmoset

transgenik yang bercahaya hijau di sinar ultraviolet - dan sifat tersebut lulus kepada keturunannya.

• Tahun 2010, Craig Venter Institute menghasilkan

(22)

(23)

(24)

Terapi Gen

• _{Teknik rekayasa genetika digunakan untuk}

menyembuhkan penyakit. Bentuk yang paling sederhana, melibatkan pengenalan gen yang baik di lokasi acak

dalam genom untuk membantu menyembuhkan penyakit yang disebabkan oleh mutasi gen.

• _{Gen yang baik biasanya dimasukkan ke sel yang sakit}

sebagai bagian dari vektor yang ditularkan oleh virus

(25)

(26)

DNA Fingerprintng

Aplikasi ini digunakan untuk mengidentifikasi penjahat dalam berbagai kasus. Prinsip dasar teknik ini didasarkan pada kenyataan bahwa tidak ada dua individu dapat

(27)

(28)

Diagnosis pra-natal Penyakit warisan

Genetika molekuler memegang aplikasi yang signifikan dalam diagnosis pra-natal kelainan bawaan seperti

(29)

(30)

Penyambungan kulit

(Skin Grafting)

• Kulit kemungkinan satu-satunya organ yang dapat

disintesis dari kultur sel, dan digunakan untuk

mencangkok bila rusak parah. Sel-sel kulit (keratinosit) dibuat 90% dari epidermis kulit. Proliferasi sel-sel ini difasilitasi oleh fibroblas dalam lapisan dermal kulit.

pencangkokan kulit memungkinkan pemulihan cepat dan normalisasi kulit yang rusak. keratinosit regenerasi juga telah digunakan untuk mengobati bekas luka kulit yang dapat dihapus menggunakan kulit biakan dan

(31)

(32)

Farmakogenomik

Sebuah penggabungan ilmu farmasi dan genetika,

termasuk biokimia, struktur molekul gen, dan perilaku dan fungsi di tingkat protein.

Pada dasarnya melibatkan studi tentang bagaimana

genetik individu mempengaruhi respon tubuh terhadap obat. Bidang ini menjanjinkan kemungkinan untuk

(33)

Profil Gen

• _{Microarray. Teknik ini memungkinkan untuk menentukan}

perbedaan molekuler antara berbagai gen yang

diekspresikan. Serta membantu dalam mengobati penyakit pada tingkat anatomi. Salah satu studi terbaru menggunakan ekspresi gen berdasarkan DNA mikro-array adalah untuk

klasifikasi molekul kanker.

(34)

Vaksin

• _{Berasal dari mikroorganisme hidup atau mati yang}

diperkenalkan dalam tubuh manusia atau hewan untuk merangsang kekebalan tubuh.

• _{Vaksin dapat meniru agen infeksi dan kemudian}

membantu tubuh mengembangkan respon imun protektif.

• _{Tujuan utama dari penelitian vaksin adalah untuk}

mengidentifikasi dan mengkarakterisasi antigen individu agen infeksi yang dapat membantu dalam

(35)

Biofarma

• _{Biofarma dapat berasal dari kimia sintetik ataupun}

berasal dari alam. Rekayasa genetika merupakan produk dari biofarma secara praktis menghasilkan beberapa

molekul langka dalam jumlah yang lebih besar.

• _{Hal ini melibatkan konstruk gen ke dalam mikroorganisme}

yang cocok yang akan menghasilkan protein terapeutik (biofarmasi) dalam jumlah yang terkait dengan skala operasi.

• _{Contoh Produk biofarma : Insulin, somatostatin,}

(36)

(37)

Pertanian

• _{Memproduksi tanaman (GMO) genetically modified organism}

• _{GMO di produksi dengan memindahkan gen dari satu spesies ke}

kode genetik lainnya.

• _{Hasil produk tanaman ini menguntungkan petani maupun}

konsumen. Petani mendapatkan hasil panen yang lebih tinggi. Sementara konsumen memiliki "tanaman sehat" (yaitu, tanaman tumbuh dengan lebih sedikit pestisida dan / atau dengan

karakteristik gizi sehat).

• _{Tanaman yang telah dimodifikasi mengandung sifat-sifat seperti}

berikut

(38)

Bioteknologi Kedelai

• Pengaplikasian dalam bioteknologi ialah toleransi

herbisida varietas kedelai mengandung gen yang

memberikan ketahanan terhadap salah satu dari

dua herbisida spektrum yang luas.

• Kelebihan: memberikan pengendalian gulma yang

lebih baik dan mengurangi kecatatan tanaman,

mengoptimalkan hasil panen, menggunakan lahan

lebih efisien, menghemat waktu bagi petani, dan

meningkatkan fleksibilitas rotasi tanaman.

• Bioteknologi memainkan peran ketahanan kedelai

(39)

Herbisida

adalah bahan senyawa beracun yang

dapat dimanfaatkan untuk membunuh

tumbuhan pengganggu yang disebut gulma.

Kehadiran gulma dalam lahan pertanian sangat

tidak diharapkan karena akan menyaingi

(40)

(41)

Bioteknologi Jagung

• _{Prinsip sama dengan bioteknologi kedelai yaitu toleran}

herbisida.

• _{Jagung rekayasa mengandung protein insektisida}

built-in dari mikroorganisme tanah (Bacillus thurbuilt-ingiensis) alami yang memberikan perlindungan tanaman jagung musim panjang.

• _{Jagung Bt juga mengurangi kontaminasi toksin yang}

(42)

(43)

Bioteknologi Kentang

• _{kentang tahan serangga : kentang biotek ini bekerja seperti}

jagung tahan serangga. Mengandung protein yang

menyediakan tanaman dengan built-in perlindungan dari kumbang Colorado. Dengan demikian, kentang ini tidak memerlukan perlindungan tambahan bagi hama ini,

menguntungkan petani, konsumen, dan lingkungan.

• _{kentang tahan virus : Beberapa varietas kentang telah}

(44)

Bioteknologi pepaya

(45)

(46)

Bioteknologi Labu

• _{Labu tahan serangan virus}

labu crookneck kuning mampu melawan virus semangka mosaik (WMV) dan zucchini virus mosaik kuning (ZYMV). Varietas baru ini mengandung gen protein selubung dari kedua virus. Pendekatan biotek ini melewati kontrol

(47)

ENERGI (Biofuel)

Bioteknologi membantu dalam bahan bakar dunia dengan:

• _{Memperlancar langkah-langkah dalam proses manufaktur}

kimia dengan 80% atau lebih;

• _{Meningkatkan efisiensi proses manufaktur untuk}

menyimpan 50% atau lebih pada biaya operasi;

• _{Mengurangi penggunaan dan ketergantungan pada}

petrokimia;

• _{Menggunakan biofuel untuk mengurangi emisi gas rumah}

kaca sebesar 52% atau lebih;

• _{Penurunan penggunaan air dan limbah; dan}

• _{Memanfaatkan potensi penuh dari produk limbah biomassa}

(48)

teknologi berbasis biomassa tanaman

• _{eksploitasi besar-besaran biomassa dibutuhkan untuk}

mengurangi produksi gas rumah kaca dan membantu mengurangi pemanasan global, untuk memberikan

keamanan energi dalam menghadapi cadangan minyak bumi menurun, dan untuk memacu pembangunan

ekonomi lokal.

• _{Teknologi ini membahas penggunaan seperti biomassa}

tanaman serta cara-cara untuk meningkatkan produktivitas dan komposisi spesies tanaman, termasuk pohon, tanaman penghasil minyak dan ganggang, yang memiliki potensi

(49)

• _{Bioteknologi dapat berkontribusi pada industri bahan}

bakar fosil dengan membantu produksi bahan bakar fosil, upgrade bahan bakar, bioremediasi air, tanah, udara, dan kontrol mikrobiologis dipengaruhi korosi (MIC;. Youssef et al, 2009; Bachmann et al. 2014).

• _{Penerapan bioteknologi ialah dengan Meningkatkan}

pemulihan energi dari minyak bumi dan batubara yang tidak ekonomis, terutama dalam kombinasi dengan

pemanfaatan CO2, bisa menjadi komponen utama dari