BIOTEKNOLOGI
Apa itu Bioteknologi?
Bioteknologi berasal dari kata:
Bios hidup; Teuchos alat; Logos ilmu Bioteknologi:
Penggunaan organisme atau sistem hidup untuk
memecahkan suatu masalah atau untuk menghasilkan produk yang berguna.
Atau
Seperangkat teknik yang memanfaatkan organisme hidup atau bagian dari organisme hidup, untuk menghasilkan atau memodifikasi produk, meningkatkan kemampuan tumbuhan dan hewan, mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus yang berguna bagi kehidupan
BIOTEKNOLOGI
Pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang
menggunakan mahluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia
MIKROBIOLOGI
BIOKIMIA
GENETIKA
ENZIMOLOGI
BIOLOGI SEL TEKNIK KIMIA
Teknik-teknik dalam Bioteknologi
Fermentation Analisis Genetik
Seleksi dan Pemuliaan Analisis DNA
Kultur Sel dan Jaringan
Rekayasa Genetik atau DNA Rekombinan
Fermentation
Menggunakan mikroba untuk
mengubah suatu senyawa seperti pati atau gula menjadi senyawa lain seperti etanol
Digunakan pada:
Bioteknologi klasik Industri farmasi
Biopulping Bahan bakar
Analisis Genetik
Mempelajari bagaiman sifat/karakter atau gene
diwariskan dari generasi ke generasi danbagaimana gen dan lingkungan berinteraksi untuk menghasilkan suatu sifat
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis Pertanian Bahan bakar
Seleksi dan Pemuliaan
Manipulasi mikroba, tanaman atau hewan dan
pemilihan individu atau populasi yang diinginkan sebagai stok genetik untuk perbaikan generasi baru Dapat digunakan untuk:
Bioteknologi klasik (fermentasi) Produksi bahan pangan
Bioplastik
Analisis DNA
dapat membuat PCR (Polymerase chain reaction)
copy segmen DNA
RFLP Mapping mendeteksi keberadaan suatu gen pada DNA
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis suatu penyakit Konseling genetik
Terapi gen
Kapas Kultur Sel dan Jaringan
Menumbuhkan tanaman atau jaringan hewan atau sel secara steril di dalam tabung reaksi atau tabung gelas
lainnya
Dapat digunakan untuk:
Perbanyakan tanaman
Produksi tanaman transgenik Produksi bahan kimia
Penelitian kedokteran
Rekayasa Genetika
Trasfer segmen DNA dari suatu organisme ke DNA organisme lain. Kedua organisme tersebut dapat
tidak saling berkerabat satu sama lain
Dapat digunakan untuk:
Produksi bahan pangan Industri farmasi
Konseling genetik Terapi gen
---
Parameter Pemuliaan Selektif Rekayasa Genetika
--- Tingkat
Ketepatan Kepastian
Organisme utuh Sekumpulan gen Perubahan genetik sulit atau tidak
Sel atau molekul Satu gen tunggal Perubahan bahan
genetik dikarakterisasi mungkin dikarakterisasi dengan baik
Tidak ada batasan taksonomi
Batasan taksonomi Hanya dapat dipakai dalam satu spesies atau satu genus
---
Perbedaan antara pemuliaan selektif dan rekayasa genetika
Bioteknologi Molekular
Didorong oleh pengetahuan tentang biologi sel dan molekular
Memanipulasi suatu organisme pada taraf selular dan molekular (rekayasa genetika dan biologi molekular) Hasil manipulasi dapat diprediksi dan diarahkan
dengan ketepatan yang lebih tinggi
Dapat mengkonstruksi galur/varietas baru dengan bahan genetik tambahan yang tidak pernah ada pada galur asalnya
Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai
“pabrik biologis”
Porduksi senyawa sekunder
Penggabungan antara teknologi DNA rekombinan dengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studi yang sangat dinamis dan kompetitif yang disebut Bioteknologi Molekuler
Industri bioteknologi molekuler adalah industri yang berbasis riset (research-based industry)
Melibatkan berbagai disiplin ilmu.
Bioteknologi dikembangkan dan disempurnakan oleh pakar-pakar mikrobiologi industri dan rekayasa kimia Pengembangan komponen teknologi DNA
rekombinan sangat tergantung pada penemuan- penemuan dalam ilmu dasar seperti biologi
molekuler, genetika, biokimia, dan mikrobiologi
Kegunaan Bioteknologi bagi Kehidupan Manusia
• Pertanian – “GM Food”
• Bioteknologi kelautan dan akuakultur
• Bioteknologi lingkungan
• Manufaktur dan bioproses
• Kedokteran
• Industri obat-obatan
• Terapi gen untuk penyakit genetik
• “Human Embryonic Stem Cells” dan Kloning
Peningkatan kualitas biji-bijian Peningkatan kadar protein
Pembentukan tanaman resisten hama, penyakit, dan herbisida
Pembentukan tanaman toleran kekeringan, tanah masam, suhu ektrem
Pembentukan tanaman yang lebih bernilai nutrisi tinggi, seperti vit C, E dan β-karoten
Pertanian – “GM Food”
Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam:
Bt Corn
Rekayasa genetika pada hewan
Upaya perbanyakan bibit ternak pada saat ini dengan teknik kloning
Dikenal 2 cara perkembangbiakan hewan dengan teknik kloning : aseksual dan seksual
Kloning aseksual : sel telur dikeluarkan kemudian dimasukan sel somatis dari jaringan apa saja
Kloning seksual : dilakukan dengan membelah embryo pada saat tertentu
Bioteknologi Kelautan dan Akuakultur
Bioteknologi dalam bidang kelautan/akuakultur dapat dimanfaatkan untuk memproduksi dan mengembangkan:
Farmasi
Enzim dan bahan-bahan biomolekul Biopestisida
Peningkatan pertumbuhan, perkembangan, reproduksi dan nutrisi ikan
Bioteknologi Lingkungan
Bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk mengatasi isu lingkungan seperti:
Restorasi ekologi
Diagnosis dan monitoring penyakit menular
Kontrol hama,penyakit dan gulma pada pertanian Deteksi, monitor dan remediasi polutan
Skreening toksisitas
Konversi limbah ke energi
Bioproses
Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam bioproses melalui kegiatan-kegiatan:
Produksi bioenergi: ethanol, methane, biodiesel Biokatalis, enzim, asam organik dan pelarut
Produksi polimer
Farmasi, flavor, essense Rekayasa metabolik
Industri obat-obatan
Humulin – Insulin hasil rekayasa genetik
Herceptin – antibodi monoklonal untuk mengobati kanker payudara
Terapi gen untuk penyakit genetik
Kedokteran
Terapi penyakit genetik “cystic fibrosis”
“Human Embryonic Stem Cells” dan Kloning
Dolly domba hasil kloning Transplantasi organ
Beberapa Isu Penting dalam Penerapan Biteknologi
• Bioetik
• Keamanan dan kekhawatiran
• Paten dari organisme hasil rekayasa genetik
• Penggunaan untuk terapi gen dan jaringan pada manusia
• Tanggung jawab sosial dari sain dalam bisnis
X
Monarch larvae on
Butterfly weed
BERTANI SECARA HYDROPONICS
Hydroponics adalah teknik bercocok tanam tanaman pada medium bukan tanah, dan menggunakan larutan hara dan media lain
pembawa campuran hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman secara optimal
Hydroponics hydro (air) + ponos (kerja) selanjutnya nama lain :
agregate culture soilless culture nutri culture
chemi culture
Keuntungan cara hydroponics
Tidak perlu pengolahan tanah
Tidak perlu adanya rotasi tanaman Tanpa tanaman pengganggu
Hasil seragam Bersih
Hasil bisa dikontrol
Tenaga kerja sedikit effesien Lebih mudah dalam pemeliharaan
Lebih mudah mengganti tanaman baru
Dapat merupakan tempat dan cara memperbaiki mutu tanaman
Dua tipe utama cara hydroponics
Kultur air (water culture) true hydroponics
Kultur tanpa tanah (soilless culture) atau kultur agregat menggunakan medium padat untuk tempat tumbuh
tanaman dan dapat dibagi dua berdasarkan pengairannya
•
•
Kultur pasir (sand culture) atau vermiculite culture Kultur kerikil (gravel culture) – sub irigation
Hydrophonis
Aerophonics Ada tiga sistem pemberian hara:
Sistem hydrophonic
Sistem lapisan tipis larutan hara Lapisan tipis Sistem aerophonic
Unsur Min (ppm) Maks (ppm) Optimum
N (Nitrogen) 90 200 140
P (Fosfor) 30 90 60
K (Kalium) 200 400 300
Ca (Kalsium) 120 240 150
Mg Magnesium)40 60 50
Fe (Besi) 2.0 5.0 4.0
Mn (Mangan) 0.1 1.0 0.5
Cu (Tembaga) 0.01 0.1 0.05
B (Boron) 0.1 1.0 0.5
Zn (Seng) 0.02 0.2 0.1
Mo
(Molibdenum)
0.01 0.1 0.02
Susunan Larutan Hara + Air
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu
O Y G H U R T O Y G H U R T
SUSUSUSU PASTEURISASIPASTEURISASI SEBAGIAN BESAR LEMAK DIBUANG SEBAGIAN BESAR LEMAK DIBUANG
Ditambahkan : Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus Ditambahkan : Lactobacillus bulgaricus
dan Streptococcus thermophillus
Disimpan 5 jam, 45o C sampai pHnya 4,0 Disimpan 5 jam, 45o C sampai pHnya 4,0
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu
K E U J
K E U J
SUSUSUSU PASTEURISASI (90o C ) PASTEURISASI
(90o C ) Didinginkan hingga 30o C
Didinginkan hingga 30o C
Ditambahkan : Lactobacillus dan Streptococcus Ditambahkan : Lactobacillus dan Streptococcus pH turun dan susu terpisah menjadi Whey dan dadih pH turun dan susu terpisah menjadi Whey dan dadih
Dadih dipanaskan 32o – 420o C dan diberi Dadih dipanaskan 32o – 420o C dan diberi Whey : Diperas untuk makanan sapi
Whey : Diperas untuk makanan sapi
Ditambah enzym renin (sapi muda) / klimosin (enzym buatan) untuk menggumpalkan dadih
Ditambah enzym renin (sapi muda) / klimosin (enzym buatan) untuk menggumpalkan dadih
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
K E A C P K E A C P
Kedelai Kedelai
Direbus Direbus
Didinginkan bakteri asam laktat fermentasi
hancur
Didinginkan bakteri asam laktat fermentasi
hancur
Jamur Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum
Jamur Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum
Kecap Kecap
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
T E M P
E T E M P
E
Kedelai dicuci Kedelai
dicuci Direndam 3 jam, buang kulit
Direndam 3 jam, buang kulit
Kukus, Dinginkan,
Kukus, Dinginkan,
Beri ragi :
a.Rhysopus oligosporus b.Rhyzopus stolonifer
c.Rhyzopus arrhizus d.Rhyzopus oryzae
Beri ragi :
a.Rhysopus oligosporus b.Rhyzopus stolonifer
c.Rhyzopus arrhizus d.Rhyzopus oryzae Bungkus, beri lubang- lubang, simpan 2-3 hari.
Bungkus, beri lubang- lubang, simpan 2-3 hari.
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
A T P E A T P E
Ketela pohon / singkong dikupas
& dicuci Ketela pohon / singkong dikupas
& dicuci
Direbus / dikukus Direbus / dikukus
Ditaburi ragi
Ditaburi ragi Ditutup & disimpan selama kurang lebih satu minggu Ditutup & disimpan selama
kurang lebih satu minggu
B. BIOTEKNOLOGI PERTANIAN
A. HIDROPONIK : Metode bercocok tanam dengan media air. Metodenya ada 3 : Kultur pasir, air, dan pori (kerikil, pecahan batu)
B. AEROPONIK : Metode bercocok tanam dengan cara menyemburkan kabut air dan nutrisi hara hingga ke akar tanaman.
C. BIOTEKNOLOGI MODERN
A. Rekayasa Genetika
C. Bioteknologi bidang Pertanian
B. Bioteknologi bidang Kedokteran
A. Rekayasa Genetika
• Dalam biologi adalah proses menghasilkan
individu-individu dari jenis yang sama (populasi) yang identik secara genetik
• Dalam bioteknologi, kloning merujuk pada
berbagai usaha-usaha yang dilakukan manusia
untuk menghasilkan salinan berkas DNA atau
gen, sel, atau organisme
Hal positif dan negatif dari KLONING
• POSITIF :
- Meningkatkan agrobisnis
- Untuk upaya konservasi tumbuhan / hewan langka
- Menyelamatkan penderita gagal ginjal, kerusakan jantung & penyediaan organ tubuh untuk dicangkokkan kepada pasien
-
• NEGATIF :
- Karena menghasilkan keturunan yang sama, maka akan mengurangi BIODIVERSITY
- Dikhawatirkan disalahgunakan untuk menciptakan species / ras yang
bertentangan
dengan kemanusiaan.
