BIOTEKNOLOGI

Pratya DivanandhaXIIA4 / 24

KULTUR JARINGANMerupakan teknik

memperbanyak tanaman

dengan cara mengisolasi

bagian tanaman

bagian-bagian tumbuhan

tersebut kemudian

ditumbuhkan dalam media

buatan

sehingga bagian tanaman

dapat memperbanyak diri

dan bergenerasi menjadi

tanaman lengkap.

KEUNTUNGANKULTUR JARINGAN

Sifat identik dengan induk

Dapat diperbanyak dalam jumlah besar

Menghasilkan bibit dalam jumlah besar waktu singkat

Kesehatan dan mutu bibit terjamin

Bibit tumbuh cepat

Pengadaan bibit tidak tergantung musim

Hemat tempat dan waktu

TRANSGENIKTransgenik terdiri dari kata trans

yang berarti pindah dan gen

yang berarti pembawa sifat.

Jadi transgenik adalah

memindahkan gen dari satu

makhluk hidup ke makhluk

hidup lainnya.

Metode Transgenik Tumbuhan

Senjata Gen

menembakkan mikro-proyektil

berkecepatan tinggi yang dapat

mengantarkan DNA untuk masuk ke

dalam sel tanaman

Transformasi DNA

menggunakan bakteri Agrobacterium

tumefaciens dapat menginfeksi tanaman

secara alami karena memiliki plasmid Ti,

pembawa DNA yang dapat menyisipkan gen

asing

Elektroporasi

sel tanaman yang telah dihilangkan

dinding selnya diberi kejutan listrik agar

pori-pori membran selnya terbuka dan

dapat disisipi DNA asing

Metode Transgenik

Hewan

Mikroinjeksi DNA

injeksi langsung gen terpilih ke dalam

pronukleus ovum yang telah dibuahi

Retrovirusretrovirus sebagai pembawa DNA yang

dapat menyisipkan gen asing menginjeksi

DNA ke sel inang.

Media Sel Cangkokan

menggunakan sequence DNA yang

diharapkan muncul ke dalam kultur in vitro

sel cangkokan embrionik

DAMPAK TRANSGENIKPOSITIF Jika dimodifikasi sedemikian

rupa pangan transgenik

memiliki kandungan nutrisi atau

komponen gizi yang lebih baik

daripada pangan sejenis yang

non-transgenik.

Di lihat dari segi ekonomi bahan

penyebaran tanaman bahan

pangan transgenik sangat luas.

NEGATIF Potensi toksisitas bahan

pangan

Potensi menimbulkan

penyakit

Potensi erosi substansi

pembawa sifat

keturunan (plasma nutfah)

Potensi pergeseran gen

Potensi pergeseran ekologi

TEKNIK HIBRIDOMATeknik hibridoma adalah teknik

pembuatan sel yang dihasilkan

dari fusi antara sel B limfosit

dengan sel kanker.

Sifat dari sel hibridoma ini

adalah immortal, artinya sel

abadi karena mampu bertahan

hidup, membelah dan

memperbanyak diri dalam

jumlah tak terbatas dalam

media kultur.

TAHAPAN TEKNIK HIBRIDOMA proses imunisasi dengan menggunakan antigen  tertentu yang disuntikan ke

dalam tubuh  tikus (Mus musculus)

sel B-limfosit tikus akan merespon antigen sehingga terbentuk antibodi 

pemisahan  sel B-limfosit yang sudah mengandung antibodi dari organ limpa

tikus

sel B-limfosit kemudian  difusikan dengan sel kanker immortal menghasilkan

sel hibridoma

fusi sel hibridoma ini dilakukan dengan membuat membran sel menjadi lebih

permeabel sehingga kedua sel bisa menyatu 

sel hibridoma kemudian diklon pada kultur sel sehingga dihasilkan banyak sel

yang memiliki anti bodi tertentu sehingga dikenal dengan antibodi monoklonal

yang bisa disimpan lama dalam keadaan dibekukan

TERAPI GENSuatu teknik terapi yang digunakan untuk memperbaiki gen-

gen mutan (abnormal/cacat) yang bertanggung jawab

terhadap terjadinya suatu penyakit.

Metode Terapi Gen

Imunoterapi

Menggunakan sel yang telah dimodifikasi

secara genetik dari partikel virus untuk

menstimulir sistem imun tubuh sehingga

mampu mengalahkan keganasan sel kanker

Viro onkolitik

Menggunakan partikel sel virus yang

bereplikasi didalam sel kanker dan

menyebabkan sel kanker menjadi mati.

Transfer gen

Memasukkan gen asing ke dalam sel

kanker atau mengelilingi jaringan kanker

sehingga dapat menghentikan

pertumbuhan dan menghancurkan sel

kanker

HAMBATAN TERAPI GEN Terapi gen akan efektif bila gangguan terjadi pada gen tunggal

Virus yang berfungsi sebagai vektor, dalam tubuh manusia

bisa berubah sifatnya sehingga menimbulkan penyakit

Masih banyak terapi gen yang keberhasilannya pendek sehingga

perlu diulang

Sistem imun tubuh akan mengurangi efek terapi gen. Begitu

pula terapi genyang berulang akan menyebabkan sistem imun

tubuh akan meningkat daya tolaknya

KLONINGKloning adalah tindakan

menggandakan atau

mendapatkan keturunan

jasad hidup tanpa fertilisasi,

berasal dari induk yang

sama, mempunyai susunan

(jumlah dan gen) yang sama

dan kemungkinan besar

mempunyai fenotip yang

sama.

PROSES KLONING Mempersiapkan sel stem.

Sel stem diambil dari inti sel yang mengandung informasi genetik

kemudian dipisahkan dari sel.

Mempersiapkan sel telur.

Inti sel stem diimplantasikan ke sel telur.

Sel telur dipicu supaya terjadi pembelahan dam pertumbuhan.

Setelah membelah menjadi embrio, siap diimplantasikan ke rahim.

Embrio tumbuh dalam rahim menjadi bayi dengan kode genetik

persis sama dengan sel stem donor.

MANFAAT KLONING Organ manusia dapat dikloning secara selektif

untuk dimanfaatkan sebagai organ pengganti bagi

pemilik sel organ itu sendiri

Sebagai pengganti jaringan tubuh yang rusak.

Memungkinkan untuk menghidupkan dan

mematikan sel.

Memungkinkan dilakukan pengujian dan

penyembuhan penyakit-penyakit keturunan.

PROTEIN SEL TUNGGALProduk pengembangan bahan makanan berkadar protein

tinggi yang berasal dari mikroba.

KEUNTUNGANPROTEIN SEL TUNGGAL

produksi PST tidak bergantung iklim dan musim

memiliki kandungan protein lebih tinggi daripada hewan

dan tumbuhan

laju pertumbuhan sangat cepat jika dibandingkan dengan

sel tanaman atau sel hewan

waktu yang diperlukan untuk penggandaan relatif singkat

dapat menggunakan bermacam-macam media atau

substrat

ANTIBIOTIKSegolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang

mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses

biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses

infeksi oleh bakteri.

Cara Kerja Antibiotik

Inhibitor sintesis dinding sel

bakteri

golongan Penisilin, Polipeptida dan

Sefalosporin

Inhibitor transkripsi dan

replikasigolongan Quinolone

Inhibitor sintesis protein

golongan Makrolida, Aminoglikosida,

dan Tetrasiklin

Inhibitor fungsi membran sel

misalnya ionomisin dan valinomisin

Inhibitor fungsi sel lainnya golongan sulfa atau sulfonamida

Antimetabolit misalnya azaserine

PEMBUATAN ANTIBIOTIK Pembuatan antibiotika lazimnya dilakukan dengan jalan

mikrobiologi dimana mikro organisme dibiak dalam tangki-

tangki besar dengan zat-zat gizi khusus.

Ke dalam cairan pembiakan disalurkan oksigen atau udara

steril guna mempercepat pertumbuhan jamur sehingga

produksi antibiotiknya dipertinggi setelah diisolasi dari cairan

kultur, antibiotika dimurnikan dan ditetapkan aktifitasnya

beberapa antibiotika tidak dibuat lagi dengan jalan biosintesis

ini, melainkan secara kimiawi, antara lain kloramfenikol

ANTIBIOTIK MONOKLONAL Teknologi antibodi

monoklonal yaitu teknologi

menggunakan sel-sel sistem

imunitas yang membuat

protein yang disebut

antibodi.

Antibodi monoklonal adalah

antibodi monospesifik yang

dapat mengikat satu epitop

saja. Antibodi monoklonal ini

dapat dihasilkan dengan

teknik hibridoma. (slide 9)

TEKNIKPEMBUATAN VAKSINAdalah bahan antigenik yang

digunakan untuk menghasilkan

kekebalan aktif terhadap suatu

penyakit sehingga dapat mencegah

atau mengurangi pengaruh infeksi

oleh organisme alami atau “liar”.

Pemberian vaksin diberikan untuk

merangsang sistem imunologi tubuh

untuk membentuk antibodi spesifik

sehingga dapat melindungi tubuh dari

serangan penyakit yang dapat dicegah

dengan vaksin.

Jenis-jenis vaksin

Live attenuated vaccine

Dibuat dari sumber hidup

yang sudah dilemahkan daya virulensinya

Inactivated vaccine (Killed

vaccine)

Dibuat dari sumber yang sudah dimatikan

dengan zat kimia

Vaksin ToksoidDibuat dari beberapa jenis bakteri yang menimbulkan penyakit

dengan memasukkan racun yang dilemahkan ke dalam aliran darah

Vaksin Acellular dan Subunit

Dibuat dari bagian tertentu dalam virus atau bakteri

dengan melakukan kloning dari gen virus atau bakteri melalui rekombinasi DNA

Vaksin IdiotipeVaksin yang dapat menghambat pertumbuhan virus melalui netralisasi dan pemblokiran terhadap reseptor pre sel B

Vaksin Rekombinan

Vaksin rekombinan memungkinkan produksi protein virus dalam jumlah besar

Vaksin DNA Vaksin terbaru yang memiliki potensi besar dalam menginduksi imunitas seluler

PEMBUATAN VAKSIN Menyiapkan benih virus

Memilih benih virus yang akan dijadikan vaksin. Virus diletakkan pada kondisi ideal (biasanya

beku) dan diletakkan pada gelas kecil 5-10 ml tetapi berisi jutaan virus yang akan dijadikan

beberapa liter vaksin.

Pertumbuhan virus

Virus kemudian dicairkan dan dimasukkan ke dalam pabrik sel yang berisi protein mamalia, dan

virus dibiarkan berkembang. Setelah tahap ini, virus dipindahkan ke medium kedua yang berisi

enzim.

Pemisahan strain virus (Filterisasi)

Perkembangan virus

Strain virus yang didapat kemudian dikembangkan di berbagai macam medium hingga ketika

matang, virus dipindahkan dari medium dan diberi pelarut untuk membentuk vaksin

Penambahan ajuvan, stabilisator dan pengawet

Peran ajuvan adalah untuk meningkatkan respon imun antigen. Stabilisator meningkatkan

kehidupan penyimpanan, dan pengawet memungkinkan penggunaan multi dosis cawan.

TEKNIK PEMBUATAN INSULINInsulin adalah hormon yang

mengubah glukosa menjadi

glikogen, dan berfungsi

mengatur kadar gula darah

bersama hormon glukosa.

PEMBUATAN INSULIN Mengidentifikasi dan mengisolasi gen penghasil insulin dari pankreas

manusia

mRNA yang telah disalin diekstrak dari pankreas, kemudian ditambah enzim transkriptase.

Enzim tersebut akan membentuk DNA rantai tunggal dengan media mRNA. Enzim

polymerase digunakan untuk melengkapi DNA rantai tunggal tersebut menjadi rantai

ganda.

Melepas salinan gen

Salinan gen penghasil insulin tersebut kemudian dilepaskan dengan cara memotong

kromosom secara khusus menggunakan enzim restriksi.

Mengekstrak plasmid dari sel bakteri

Setelah mengekstrak plasmid dari sel bakteri, plasmid tersebut kemudian dibuka dengan

menggunakan enzim restriksi yang lain. Sementara itu, gen penghasil insulin menusia (c-

DNA) disiapkan dalam tabung reaksi untuk dipasangkan pada plasmid tersebut.

Pemasangan

Memasangkan gen penghasil insulin kepada cincin plasmid. Dihasilkan

molekul DNA rekombinan yang bagus dengan bantuan enzim DNA ligase.

Pemasukkan

Memasukkan plasmid rekombinan yang telah dihasilkan ke dalam bakteri

E. coli. Di dalam sel bakteri ini, plasmid mengadakan replikasi.

Pengulturan

Bakteri E.coli yang telah dihasilkan kemudian dikulturkan dan akan

berkembang biak dengan cepat menghasilkan klon-klon bakteri yang

mengandung plasmid rekombinan penghasil insulin.

PEMBUATAN INSULIN

BIOINSEKTISIDABioinsektisida adalah jenis pestisida yang bahan aktifnya

merupakan mikroorganisme seperti bakteri bacillus

thuringiensis dan cendawan beauveria sp.

BIOINSEKTISIDACendawan Beauveria sp.

Cendawan ini menyebabkan

serangan penyakit atau infeksi

terhadap hama sasaran. Spora

dari cendawan ini akan

menempel pada serangga dan

masuk ke tubuh melalui

saluran pernafasan.

Bakteri Bacillus Thruringiensis (BT)

BT merupakan bakteri yang

menghasilkan kristal protein yang

bersifat membunuh serangga

sewaktu mengalami proses

sporulasinya

BT lebih populer sebab ia tidak

menimbulkan resistensi, tidak

membunuh organisme yang berguna,

dan residunya tidak menimbulkan

bahaya bagi manusia.

CARA KERJA BIOINSEKTISIDA BT Kristal protein yang ada pada bakteri ini

sebenarnya merupakan pro-toksin yang jika larut

dalam usus serangga akan berubah menjadi poli-

peptida yang lebih pendek serta mempunyai sifat

insektisidal.

Kristal protein yang dimakan oleh serangga akan

dipecah oleh enzim protease di bagian tengah

dalam saluran pencernaan menjadi molekul

toksik.

Toksin tersebut akan mempengaruhi permeabilitas

membran sel, mikrofili pada sel-sel epitalium yang

dapat menyebabkan paralisis saluran

makanan dan berubahnya keseimbangan Ph

hemophilia, yang kemudian dapat menyebabkan

kematian.

PEMBUATAN BIOINSEKTISIDA BT Bacillus thuringiensis tersebut terlebih dahulu dikulturkan dalam

jumlah besar di dalam tangki fermentor.

Hasil fermentasi yang berupa ICP ditampung kemudian

dicampur dengan bahan yang lengket.

Campuran tadi disemprotkan pada tumbuhan.

Penyemprotan sebaiknya dilakukan pada waktu pagi hari

ataupun sore hari, karena pada waktu itu serangga sedang aktif

memakan suatu tanaman.

PEMBUATAN BOVINE SOMATOTROPIN (BST)Hormon peptida yang diproduksi oleh kelenjar pituitari sapi yang dapat:

Memperbesar ukuran ternak menjadi 2 kali lipat

Meningkatkan produksi dan pengeluaran susu

DAMPAK BSTPOSITIF

menghemat bahan pangan

dan energi dalam

pemeliharaan ternak

Keuntungan yang diterima

oleh peternak jauh lebih

banyak dari sebelumnya

NEGATIF

Menurunkan kesuburan, dan

mempengaruhi kesehatan

sapi, termasuk kesehatan

tulang dan daya tahan sapi.

BIOREMEDIASIProses pembersihan pencemar/pengolahan limbah yang ada di lingkungan

dengan menggunakan peranan makhluk hidup (jamur, bakteri, tanaman)

untuk memecah atau mendegradasi bahan pencemar agar menjadi

senyawa yang tidak beracun atau kurang beracun, sehingga kondisi

lingkungan dapat kembali seperti semula.

Teknik-teknik bioremediasi

In-situ

Bioventingdengan penambahan nutrient (N, P) dan aseptor elektron (O2) pada lingkungan pertumbuhan mikroorganisme untuk menstimulasi pertumbuhannya. 

Bioaugmentasi

dengan menambahkan organisme dari luar pada subpermukaan yang dapat mendegradasi kontaminan spesifik.

Biospargingdengan menambahkan injeksi udara dibawah tekanan ke dalam air sehingga dapat meningkatkan konsentrasi oksigen dan kecepatan degradasi.

Ex-situ

Landfarmingteknik dimana tanah yang terkontaminasi digali dan dipindahkan pada lahan khusus yang secara periodik diamati sampai polutan terdegradasi.

Compostingteknik yang melakukan kombinasi antara tanah terkontaminasi dengan tanah yang mengandung pupuk atau senyawa organik yang dapat meningkatkan populasi mikroorganisme.

Biopiles merupakan perpaduan antara landfarming dan composting

Bioreactor dengan menggunakan aquaeous reaktor pada tanah atau air yang terkontaminasi.

PLASTIK DEGRADABLEMerupakan jenis plastik yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme secara

alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan.

Terbuat dari material / senyawa-senyawa yang terdapat dalam tanaman

misalnya selulosa, kolagen, kasein, protein atau lipid yang terdapat dalam

hewan

JENIS-JENIS PLASTIK DEGRADABLEHydro-biodegradable Plastic (HBP) Terbiodegradasi lebih cepat

dari OBP, tetapi HBP membutuhkan unit pengolahan khusus.

Oxo-biodegradable Plastic (OBP) Pada kondisi anaerob,

degradasi OBP tidak menghasilkan gas metan. Degradasi HBP menghasilkannya.

OBP umumnya lebih murah, memiliki sifat fisik yang lebih baik dan dapat dibuat dengan peralatan pengolahan plastik kovensional.

Hasil akhir degradasi OBP dan HPB adalah sama, keduanya dikonversi menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan biomassa.

BAHAN BAKARALTERNATIFMerupakan solusi terhadap

masalah penyediaan

energi dengan murah dan tidak

mencemari lingkungan.

Dibuat melalui fase anaerob

dalam fermentasi limbah

organik

JENIS-JENISBAHAN BAKAR ALTERNATIF

BIOGAS GASOHOL

dihasilkan dari fermentasi kapang

terhadap gula tebu yang melimpah.

Gasahol bersifat murah, dapat

diperbaharui, dan tidak menimbulkan

polusi.

Gasohol dihasilkan dari fermentasi

khamir pada gula . Setelah tebu diambil

gulanya, maka tersisa limbah yang

berserat yang disebut bagasse.

Bagasse dapat dikeringkan dan dibakar

sebagai sumber energi untuk proses

destilasi pembuatan gasohol.

memanfaatkan proses pencernaan

yang dilakukan oleh bakteri

methanogen yang produknya berupa

gas methana (CH4) dan bakteri

asam.

Bakteri methanogen akan secara

alami berada dalam limbah organik,

seperti kotoran binatang, manusia,

dan sampah organik rumah tangga.

Contoh bakteri methana:

Methanobacterium, Methanobacillus,

dan Methanococcus

PROSES PEMBUATANBAHAN BAKAR ALTERNATIFBIOGAS GASOHOL

Penanaman tebu

Ekstrasi gula dengan memecah

dan membilas tebu

Mengkristalkan sukrosa, yang

menyisakan sirup glugosa yang

disebut molasse.

Fermentasi molasse oleh

khamir saccharomyces

cerevisiae menjadi alkohol pekat.

Distilasi (penyulingan) alkohol

pekat menjadi etanol murni,

memakai sumber tenaga dari

bagasse.

Hidrolisis: Pada tahap ini, molekul organik kompleks

diuraikan menjadi bentuk yang lebih sederhana,

seperti glukosa, asam amino, dan asam lemak.

Asidogenesis: Pada tahap ini terjadi proses

penguraian yang menghasilkan amonia,

karbondioksida, dan hidrogen sulfida.

Asetagenesis: Pada tahap ini dilakukan proses

penguraian produk asidogenesis; menghasilkan

hidrogen, karbondioksida, dan asetat.

Methanogenesis: Ini adalah tahapan terakhir dan

sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan

penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya

untuk menghasilkan gas methana (CH4).

BIOHIDROMETALURGIPengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara

menambahkan makhluk hidup (biasanya bakteri). Bakteri yang

berperan dalam proses ini dikenal dengan sebutan bakteri

kemolitotrof. Dimana bakteri kemolitotrof dapat memisahkan

logam dari bijihnya.

BIOHIDROMETALURGI Bakteri kemolitotrof hidup dari zat-zat anorganik, seperti besi dan

belerang, dan memperoleh energi dari pemecahan bahan kimia tersebut.

Energi tersebut digunakan untuk sintesis karbon dioksida dan air menjadi

zat-zat organik. Proses sintesis ini dikenal dengan sebutan kemosintesis.

Salah satu contoh bakteri pemisah logam ini adalah bakteri Thiobacillus

ferooxidans yang digunakan untuk mengekstraksi tembaga dari bijih

tembaga. Thiobacillus ferooxidans berperan dalam pengolahan bijih

logam dalam tahap yang disebit bioleaching

Bioleaching adalah bioproses di mana mikroba digunakan untuk

melarutkan logam dari mineralnya.

PROSES BIOHIDROMETALURGI Biji tembaga melewati proses

bioleaching dengan bantuan bakteria dan asam sulfur.

Tugas asam sulfur dan bakteria adalah memisahkan logam dari mineral yang terdapat di sekitarnya.

Setelah terbentuk larutan tembaga, larutan dielektrolisis untuk menghasilkan logam padat.

SELESAI24 / 1 / 2014 @ 22 : 30 WIB