11

BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

22

ApaApa ituitu BioteknologiBioteknologi??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 kehidupanmanusia.

33

Sejarah Perkembangan BioteknologiTahun Perkembangan/Penemuan

1917 Karl Ereky memperkenalkan istilah bioteknologi

1943 Penisilin diproduksi dalam skala industri

1944 Avery, MacLeod, McCarty mendemonstrasikanbahwa DNA adalah bahan genetik

1955 Watson & Crick menentukan struktur DNA

1961 Jurnal Biotechnology and Bioengineeringditetapkan

1961-1966 Seluruh sandi genetik terungkapkan

1970 Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi

1972 Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesasecara kimiawi seluruh gen tRNA

44

1973 Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan

1975 Kohler dan Milstein menjabarkan produksiantibodi monoklonal

1976 Perkembangan teknik-teknik untuk menentukansekuen DNA

1978 Genetech menghasilkan insulin manusia dalamE.coli

1980 US Supreme Court: Mikroorganisme hasilmanipulasi dapat dipatenkan

1981 Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizers dijual secara komersial

1981 Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarantibodi disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat

55

1982 Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasilteknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannyadi Eropa

1983 Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuktransformasi tanaman

1988 US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasagenetik sehingga rentan terhadap kanker (untukpenelitian tumor)

1988 Metode Polymerase Chain Reaction dipubliikasi

1990 USA: Telah disetujui percobaan Terapi gen selsomatik pada manusia

1997 Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (selkambing)

2000 Pro dan kontra tanaman transgenik di Indonesia. Kapas transgenik ditanam di Sulawesi Selatan

2001 Konstruksi monyet transgenik (ANDi) yang mengandung gen GFP dari sejenis ubur-ubur

66

Teknik-teknik dalam Bioteknologi

Fermentation

Analisis Genetik

Seleksi dan Pemuliaan

Analisis DNA

Kultur Sel dan Jaringan

Rekayasa Genetik atau DNA Rekombinan

77

Fermentation

Menggunakan mikroba untukmengubah suatu senyawa sepertipati atau gula menjadi senyawalain seperti etanol

Digunakan pada:

Bioteknologi klasik

Industri farmasi

Biopulping

Bahan bakar

Bioplastik

88

Analisis Genetik

Mempelajari bagaiman sifat/karakter atau gene diwariskan dari generasi ke generasi danbagaimanagen dan lingkungan berinteraksi untuk menghasilkansuatu sifat

Dapat digunakan untuk:

Diagnosis

Pertanian

Bahan bakar

99

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

1010

Analisis DNA

PCR (Polymerase chain reaction) dapat membuatcopy segmen DNA

RFLP Mapping mendeteksi keberadaan suatu genpada DNA

Dapat digunakan untuk:

Diagnosis suatu penyakit

Konseling genetik

Terapi gen

1111

Kultur Sel dan Jaringan

Kapas

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

Kedelai

1212

Rekayasa Genetika

Trasfer segmen DNA dari suatu organisme ke DNA organisme lain. Kedua organisme tersebut dapattidak saling berkerabat satu sama lain

Dapat digunakan untuk:

Produksi bahan pangan

Industri farmasi

Konseling genetik

Terapi gen

1313

----------------------------------------------------------------------------------------------------Parameter Pemuliaan Selektif Rekayasa Genetika----------------------------------------------------------------------------------------------------

Tingkat Organisme utuh Sel atau molekul

Ketepatan Sekumpulan gen Satu gen tunggal

Kepastian Perubahan genetik Perubahan bahansulit atau tidak genetik dikarakterisasimungkin dikarakterisasi dengan baik

Batasan taksonomi Hanya dapat dipakai Tidak ada batasandalam satu spesies taksonomiatau satu genus

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Perbedaan antara pemuliaan selektif dan rekayasa genetika

1414

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

1515

Penggabungan antara teknologi DNA rekombinandengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studiyang sangat dinamis dan kompetitif yang disebutBioteknologi Molekuler

Industri bioteknologi molekuler adalah industri yang berbasis riset (research-based industry)

Melibatkan berbagai disiplin ilmu.

Bioteknologi dikembangkan dan disempurnakan olehpakar-pakar mikrobiologi industri dan rekayasa kimia

Pengembangan komponen teknologi DNA rekombinan sangat tergantung pada penemuan-penemuan dalam ilmu dasar seperti biologimolekuler, genetika, biokimia, dan mikrobiologi

1616

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

1717

Pertanian – “GM Food”

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

Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam:

Bt Corn

1818

RekayasaRekayasa genetikagenetika padapada hewanhewan

UpayaUpaya perbanyakanperbanyakan bibitbibit ternakternak padapada saatsaat iniini dengandenganteknikteknik kloningkloningDikenalDikenal 2 2 caracara perkembangbiakanperkembangbiakan hewanhewan dengandengan teknikteknikkloningkloning : : aseksualaseksual dandan seksualseksualKloningKloning aseksualaseksual : : selsel telurtelur dikeluarkandikeluarkan kemudiankemudiandimasukandimasukan selsel somatissomatis daridari jaringanjaringan apaapa sajasajaKloningKloning seksualseksual : : dilakukandilakukan dengandengan membelahmembelah embryo embryo padapada saatsaat tertentutertentu

1919

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

2020

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

2121

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

2222

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 organ

2323

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

2424

X

Monarch larvae on Butterfly weedMonarch larvae on Butterfly weed

2525

BERTANI SECARA HYDROPONICSBERTANI SECARA HYDROPONICS

2626

Hydroponics Hydroponics adalahadalah teknikteknik bercocokbercocok tanamtanamtanamantanaman padapada medium medium bukanbukan tanahtanah, , dandanmenggunakanmenggunakan larutanlarutan harahara dandan media lain media lain pembawapembawa campurancampuran harahara yang yang diperlukandiperlukan untukuntukpertumbuhanpertumbuhan tanamantanaman secarasecara optimaloptimal

Hydroponics Hydroponics hydro (air) + hydro (air) + ponosponos ((kerjakerja) ) selanjutnyaselanjutnya namanama lain : lain : agregateagregate cultureculturesoillesssoilless cultureculturenutrinutri cultureculturechemichemi cultureculture

2727

KeuntunganKeuntungan caracara hydroponicshydroponics

TidakTidak perluperlu pengolahanpengolahan tanahtanahTidakTidak perluperlu adanyaadanya rotasirotasi tanamantanamanTanpaTanpa tanamantanaman pengganggupenggangguHasilHasil seragamseragamBersihBersihHasilHasil bisabisa dikontroldikontrolTenagaTenaga kerjakerja sedikitsedikit effesieneffesienLebihLebih mudahmudah dalamdalam pemeliharaanpemeliharaanLebihLebih mudahmudah menggantimengganti tanamantanaman barubaruDapatDapat merupakanmerupakan tempattempat dandan caracara memperbaikimemperbaikimutumutu tanamantanaman

2828

DuaDua tipetipe utamautama caracara hydroponicshydroponics

KulturKultur air (water culture) air (water culture) true hydroponicstrue hydroponics

KulturKultur tanpatanpa tanahtanah ((soillesssoilless culture) culture) atauatau kulturkultur agregatagregatmenggunakanmenggunakan medium medium padatpadat untukuntuk tempattempat tumbuhtumbuh

tanamantanaman dandan dapatdapat dibagidibagi duadua berdasarkanberdasarkan pengairannyapengairannya•• KulturKultur pasirpasir (sand culture) (sand culture) atauatau vermiculite culturevermiculite culture•• KulturKultur kerikilkerikil (gravel culture) (gravel culture) –– sub sub irigationirigation

2929

Hydrophonis

Lapisan tipis

Aerophonics

Ada tiga sistem pemberian hara:

Sistem hydrophonic

Sistem lapisan tipis larutan hara

Sistem aerophonic

3030

SusunanSusunan LarutanLarutan Hara + AirHara + Air

UnsurUnsur Min (Min (ppmppm)) MaksMaks ((ppmppm)) OptimumOptimumN (Nitrogen)N (Nitrogen) 9090 200200 140140

P (P (FosforFosfor)) 3030 9090 6060

K (K (KaliumKalium)) 200200 400400 300300

Ca (Ca (KalsiumKalsium)) 120120 240240 150150

Mg Magnesium)Mg Magnesium) 4040 6060 5050

Fe (Fe (BesiBesi)) 2.02.0 5.05.0 4.04.0

MnMn ((ManganMangan)) 0.10.1 1.01.0 0.50.5

Cu (Cu (TembagaTembaga)) 0.010.01 0.10.1 0.050.05

B (Boron)B (Boron) 0.10.1 1.01.0 0.50.5

Zn (Zn (SengSeng)) 0.020.02 0.20.2 0.10.1

Mo (Mo (MolibdenumMolibdenum)) 0.010.01 0.10.1 0.020.02

3131