BIOTEKNOLOGI
2
Apa itu Bioteknologi?Bioteknologi berasal dari kata:
Bios hidup; Teuchos alat; Logos ilmu
Bioteknologi:
Penggunaan organisme atau sistem hidup untukmemecahkan suatu masalah atau untuk menghasilkanproduk yang berguna.
Atau
Seperangkat teknik yang memanfaatkan organisme hidupatau bagian dari organisme hidup, untuk menghasilkanatau memodifikasi produk, meningkatkan kemampuantumbuhan dan hewan, mengembangkan mikroorganismeuntuk penggunaan khusus yang berguna bagi kehidupan
manusia.
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
6
Teknik-teknik dalam Bioteknologi
Fermentation
Analisis Genetik
Seleksi dan Pemuliaan
Analisis DNA
Kultur Sel dan Jaringan
Rekayasa Genetik atau DNA Rekombinan
7
Fermentation
Menggunakan mikroba untukmengubah suatu senyawa sepertipati atau gula menjadi senyawalain seperti etanol
Digunakan pada:
Bioteknologi klasik
Industri farmasi
Biopulping
Bahan bakar
Bioplastik
8
Analisis Genetik
Mempelajari bagaiman sifat/karakter atau genediwariskan dari generasi ke generasi danbagaimanagen dan lingkungan berinteraksi untuk menghasilkansuatu sifat
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis
Pertanian
Bahan bakar
9
Seleksi dan Pemuliaan
Manipulasi mikroba, tanaman atau hewan danpemilihan individu atau populasi yang diinginkansebagai stok genetik untuk perbaikan generasi baru
Dapat digunakan untuk:
Bioteknologi klasik (fermentasi)
Produksi bahan pangan
Bioplastik
Analisis DNA
dapat membuatPCR (Polymerase chain reaction)copy segmen DNA
RFLP Mapping mendeteksi keberadaan suatu genpada DNA
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis suatu penyakit
Konseling genetik
Terapi gen
10
Kapas
Kultur Sel dan Jaringan
Menumbuhkan tanaman atau jaringanhewan atau sel secara steril di dalamtabung reaksi atau tabung gelaslainnya
Dapat digunakan untuk:
Perbanyakan tanaman
Produksi tanaman transgenik
Produksi bahan kimia
Penelitian kedokteran
Kedelai11
12
Rekayasa Genetika
Trasfer segmen DNA dari suatu organisme ke DNAorganisme lain. Kedua organisme tersebut dapattidak saling berkerabat satu sama lain
Dapat digunakan untuk:
Produksi bahan pangan
Industri farmasi
Konseling genetik
Terapi gen
13
----------------------------------------------------------------------------------------------------Parameter Pemuliaan Selektif Rekayasa Genetika----------------------------------------------------------------------------------------------------
Tingkat
Ketepatan
Kepastian
Organisme utuh
Sekumpulan gen
Perubahan genetiksulit atau tidak
Sel atau molekul
Satu gen tunggal
Perubahan bahangenetik dikarakterisasi
mungkin dikarakterisasi dengan baik
Tidak ada batasantaksonomi
Batasan taksonomi Hanya dapat dipakaidalam satu spesiesatau satu genus
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Perbedaan antara pemuliaan selektif dan rekayasa genetika
14
Bioteknologi Molekular
Didorong oleh pengetahuan tentang biologi sel danmolekular
Memanipulasi suatu organisme pada taraf selular danmolekular (rekayasa genetika dan biologi molekular)
Hasil manipulasi dapat diprediksi dan diarahkandengan ketepatan yang lebih tinggi
Dapat mengkonstruksi galur/varietas baru denganbahan genetik tambahan yang tidak pernah ada padagalur asalnya
Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai“pabrik biologis”
Porduksi senyawa sekunder
15
Penggabungan antara teknologi DNA rekombinandengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studiyang sangat dinamis dan kompetitif yang disebutBioteknologi Molekuler
Industri bioteknologi molekuler adalah industri yangberbasis riset (research-based industry)
Melibatkan berbagai disiplin ilmu.
Bioteknologi dikembangkan dan disempurnakan olehpakar-pakar mikrobiologi industri dan rekayasa kimia
Pengembangan komponen teknologi DNArekombinan sangat tergantung pada penemuan-penemuan dalam ilmu dasar seperti biologimolekuler, genetika, biokimia, dan mikrobiologi
16
Kegunaan Bioteknologi bagi KehidupanManusia
• 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, tanahmasam, suhu ektrem
Pembentukan tanaman yang lebih bernilai nutrisitinggi, seperti vit C, E dan β-karoten
17
Pertanian – “GM Food”
Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam:
Bt Corn
18
Rekayasa genetika pada hewan
Upaya perbanyakan bibit ternak pada saat ini denganteknik kloningDikenal 2 cara perkembangbiakan hewan dengan teknikkloning : aseksual dan seksualKloning aseksual : sel telur dikeluarkan kemudiandimasukan sel somatis dari jaringan apa sajaKloning seksual : dilakukan dengan membelah embryopada saat tertentu
19
Bioteknologi Kelautan dan Akuakultur
Bioteknologi dalam bidang kelautan/akuakultur dapatdimanfaatkan untuk memproduksi dan mengembangkan:
Farmasi
Enzim dan bahan-bahan biomolekul
Biopestisida
Peningkatan pertumbuhan, perkembangan,reproduksi dan nutrisi ikan
20
Bioteknologi Lingkungan
Bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk mengatasi isulingkungan 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
21
Bioproses
Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam bioprosesmelalui kegiatan-kegiatan:
Produksi bioenergi: ethanol, methane, biodiesel
Biokatalis, enzim, asam organik dan pelarut
Produksi polimer
Farmasi, flavor, essense
Rekayasa metabolik
Industri obat-obatanHumulin – Insulin hasil rekayasa
genetik
Herceptin – antibodi monoklonal untukmengobati kanker payudara
Terapi gen untuk penyakit genetik
Kedokteran
Terapi penyakit genetik “cystic fibrosis”
“Human Embryonic Stem Cells” dan Kloning
Dolly domba hasil kloning
Transplantasi organ22
23
Beberapa Isu Penting dalam PenerapanBiteknologi
• Bioetik
• Keamanan dan kekhawatiran
• Paten dari organisme hasil rekayasa genetik
• Penggunaan untuk terapi gen dan jaringan padamanusia
• Tanggung jawab sosial dari sain dalam bisnis
24
X
Monarch larvae onButterfly weed
25
BERTANI SECARA HYDROPONICS
26
Hydroponics adalah teknik bercocok tanamtanaman pada medium bukan tanah, danmenggunakan larutan hara dan media lainpembawa campuran hara yang diperlukan untukpertumbuhan tanaman secara optimal
Hydroponics hydro (air) + ponos (kerja)selanjutnya nama lain :agregate culturesoilless culturenutri culturechemi culture
Keuntungan cara hydroponics
Tidak perlu pengolahan tanahTidak perlu adanya rotasi tanamanTanpa tanaman penggangguHasil seragamBersihHasil bisa dikontrolTenaga kerja sedikit effesienLebih mudah dalam pemeliharaanLebih mudah mengganti tanaman baruDapat merupakan tempat dan cara memperbaikimutu tanaman
27
28
Dua tipe utama cara hydroponics
Kultur air (water culture) true hydroponics
Kultur tanpa tanah (soilless culture) atau kultur agregatmenggunakan medium padat untuk tempat tumbuh
tanaman dan dapat dibagi dua berdasarkan pengairannya•
•
Kultur pasir (sand culture) atau vermiculite cultureKultur kerikil (gravel culture) – sub irigation
Hydrophonis
Aerophonics
29
Ada tiga sistem pemberian hara:
Sistem hydrophonic
Sistem lapisan tipis larutan hara Lapisan tipisSistem aerophonic
Unsur Min (ppm) Maks (ppm) OptimumN (Nitrogen) 90 200 140P (Fosfor) 30 90 60K (Kalium) 200 400 300Ca (Kalsium) 120 240 150Mg Magnesium)40 60 50Fe (Besi) 2.0 5.0 4.0Mn (Mangan) 0.1 1.0 0.5Cu (Tembaga) 0.01 0.1 0.05B (Boron) 0.1 1.0 0.5Zn (Seng) 0.02 0.2 0.1Mo (Molibdenum)
0.01 0.1 0.02
30
Susunan Larutan Hara + Air
31
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu
YOGHURT
SUSU PASTEURISASI SEBAGIAN BESAR LEMAK DIBUANG
Ditambahkan : Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus
Disimpan 5 jam, 45o C sampai pHnya 4,0
Didinginkan dan diberi cita rasa
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu
KEJU
SUSU PASTEURISASI (90o C )
Didinginkan hingga 30o C
Ditambahkan : Lactobacillus dan Streptococcus
pH turun dan susu terpisah menjadi Whey dan dadih
Dadih dipanaskan 32o – 420o C dan diberi garam lalu di tekan & dibuang airnya
Whey : Diperas untuk makanan sapi
Ditambah enzym renin (sapi muda) / klimosin (enzym buatan) untuk menggumpalkan dadih
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
KECAP
Kedelai
Direbus
Didinginkan bakteri asam laktat fermentasi
hancur
Jamur Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum
Kecap
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
TEMPE
Kedelai dicuci
Direndam 3 jam, buang kulit
Kukus, Dinginkan,
Beri ragi : a.Rhysopus oligosporusb.Rhyzopus stoloniferc.Rhyzopus arrhizusd.Rhyzopus oryzae
Bungkus, beri lubang-lubang, simpan 2-3 hari.
A.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL
Pengolahan Bahan Pangan : Non susu
TAPE
Ketela pohon / singkong dikupas
& dicuci
Direbus / dikukus
Ditaburi ragiDitutup & 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.