MATERI PERKULIAHAN BIOLOGI MATERI PERKULIAHAN BIOLOGI TERAPAN IITERAPAN II

oleh : Ir.Elfien H,MPoleh : Ir.Elfien H,MPBAB I .pendahuluanBAB I .pendahuluan

I. PENDAHULUANI. PENDAHULUAN APA ITU YANG DIMAKSUD DG BIOLOGI APA ITU YANG DIMAKSUD DG BIOLOGI

TERAPAN/BIOTEKNOLOGI ?TERAPAN/BIOTEKNOLOGI ?

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. barang dan jasa.

Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. matematika, dan lain sebagainya.

Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam dalam proses produksi barang dan jasa.proses produksi barang dan jasa.

Cabang biologi yang merupakan Cabang biologi yang merupakan kelompok ilmu campuran dan terapan kelompok ilmu campuran dan terapan

antara lainantara lain

◘◘Biokimia mengkaji proses-proses kimia dan Biokimia mengkaji proses-proses kimia dan sistem kehidupan.sistem kehidupan.

◘◘Biofisika mengkaji proses-proses fisika dalam Biofisika mengkaji proses-proses fisika dalam sistem kehidupan.sistem kehidupan.

◘◘Bioteknologi mengkaji teknologi yang Bioteknologi mengkaji teknologi yang memanfaatkan organisme.memanfaatkan organisme.

◘◘Paleontologi mengkaji perkembangan sejarah Paleontologi mengkaji perkembangan sejarah kehidupan berdasarkan catatan fosil.kehidupan berdasarkan catatan fosil.

Hasil2 rekayasa genetika:Hasil2 rekayasa genetika:Bidang panganBidang pangan : : alkohol- tempe- yogurt- nata de coco- alkohol- tempe- yogurt- nata de coco-

keju- rotikeju- roti (pengembang)- kecap- cuka makan, dll(pengembang)- kecap- cuka makan, dllBidang kesehatanBidang kesehatan:: penisilin- antibiotik- mikroba penisilin- antibiotik- mikroba

penghasil vitamin, contoh Pseudomonas sp. untuk penghasil vitamin, contoh Pseudomonas sp. untuk membuat vitmembuat vitaminamin BB1212

Bidang industriBidang industri : :- industri asam-asam amino, contoh - industri asam-asam amino, contoh MSG- asam sitrat- enzimMSG- asam sitrat- enzim

Bidang perftanian : Bidang perftanian : Pembasmi hama tanamanPembasmi hama tanaman : : Bacillus Bacillus thuringiensis thuringiensis untuk ulat hamauntuk ulat hama dan sex- dan sex-feromonferomon

Penanggulangan pencemaran lingkunganPenanggulangan pencemaran lingkungan: : Clostridium Clostridium butyriumbutyrium

Penghasil biogasPenghasil biogas : : methanobacteriummethanobacteriumProduksi proteinProduksi protein : : bakteri penghasil protein sel tunggal, bakteri penghasil protein sel tunggal,

misal misal Methylophylus methylotropusMethylophylus methylotropus..

Bioteknologi Bioteknologi

cabang ilmu yang mempelajari cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi,

virus, dll) maupun produk dari makhluk virus, dll) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dlm proses produksi hidup (enzim, alkohol) dlm proses produksi

untuk menghasilkan barang dan jasa.untuk menghasilkan barang dan jasa.

Gambar dari kiri ke kanan : - bakteri, struktur Gambar dari kiri ke kanan : - bakteri, struktur yeast, jamur yeast, mouldyeast, jamur yeast, mould

Bioteknologi sebenarnya gabungan dari Bioteknologi sebenarnya gabungan dari beberapa ilmu antara lain: beberapa ilmu antara lain:

biokimia, mikrobiologi, biologi molekuler, biokimia, mikrobiologi, biologi molekuler, genetika dan fisika. genetika dan fisika.

Adapun mahluk hidup yang berperan dalam Adapun mahluk hidup yang berperan dalam bioteknologi meliputi hewan, tumbuhan, bioteknologi meliputi hewan, tumbuhan,

mikroorganisme dan juga manusia. mikroorganisme dan juga manusia. Bioteknologi dengan memanfaatkan Bioteknologi dengan memanfaatkan

manusia misalnya bayi tabung.manusia misalnya bayi tabung.

Bioteknologi umumnya menggunakan Bioteknologi umumnya menggunakan mikroorganisme, seperti bakteri dan khamir mikroorganisme, seperti bakteri dan khamir (kapang) dengan alasan(kapang) dengan alasan ; ;

1) pertumbuhannya cepat, walaupun dalam skala 1) pertumbuhannya cepat, walaupun dalam skala besar seperti industri;besar seperti industri;2) sel-selnya mengandung protein yang tinggi;2) sel-selnya mengandung protein yang tinggi;3) dapat menggunakan produk-produk sisa 3) dapat menggunakan produk-produk sisa sebagai substratnya, misalnya dari limbah sebagai substratnya, misalnya dari limbah pertanian;pertanian;4) menghasilkan produk yang tidak toksik;4) menghasilkan produk yang tidak toksik;5) sebagai organisme hidup, reaksi biokimianya 5) sebagai organisme hidup, reaksi biokimianya dikontrol oleh enzim yang berarti tidak dikontrol oleh enzim yang berarti tidak memerlukan tambahan reaktan dari luar.memerlukan tambahan reaktan dari luar.

Bioteknologi secara sederhana sdh dikenal Bioteknologi secara sederhana sdh dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yg lalu. oleh manusia sejak ribuan tahun yg lalu.

Contoh : Contoh :◘di bidang teknologi pangan adalah ◘di bidang teknologi pangan adalah

pembuatan bir, roti, maupun keju yang pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19 sudah dikenal sejak abad ke-19

◘pemuliaan tanaman untuk menghasilkan ◘pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan.serta pemuliaan dan reproduksi hewan.

◘◘Di bidang medis, penerapan bioteknologi di Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan al : masa lalu dibuktikan al :

dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin wlp masih dlm jmlh yg terbatas akibat insulin wlp masih dlm jmlh yg terbatas akibat

proses fermentasi yg tidak sempurna. proses fermentasi yg tidak sempurna.

◘Perubahan signifikan terjadi setelah ◘Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.

Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.vaksin dapat dilakukan secara massal.

Pada era sekarang, bioteknologi berkembang Pada era sekarang, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju.sangat pesat, terutama di negara negara maju.

Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, genetika, kultur jaringan, rekombinan DNA, pengembangbiakan sel induk, kloning, dll. pengembangbiakan sel induk, kloning, dll.

memungkinkan kita untuk memperoleh memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti

kanker ataupun AIDS.kanker ataupun AIDS.

Penelitian di bidang pengembangan Penelitian di bidang pengembangan sel induksel induk

memungkinkan para penderita memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh kerusakan pada jaringan tubuh

dapat sembuh seperti sediakaladapat sembuh seperti sediakala

◘◘Di bidang pangan,Di bidang pangan,dengan menggunakan teknologi rekayasa dengan menggunakan teknologi rekayasa

genetika, kultur jaringan dan genetika, kultur jaringan dan rekombinan DNA, rekombinan DNA,

dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi produk unggul karena mengandung zat gizi

yang lebih jika dibandingkan tanaman yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama

maupun tekanan lingkungan yg ekstrim. maupun tekanan lingkungan yg ekstrim.

◘◘pada pelestarian lingkungan hiduppada pelestarian lingkungan hidup akibat polusi akibat polusi. .

Contoh : Contoh : pada penguraian minyak bumi yang pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan tertumpah ke laut oleh bakteri, dan

penguraian zat-zat yang bersifat toksik penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.menggunakan bakteri jenis baru.

Gambar kiri : polusi sampah plastik yg sulit Gambar kiri : polusi sampah plastik yg sulit hancur dapat diuraikan oleh bakterihancur dapat diuraikan oleh bakteriGambar kanan : polusi miyak yang tumpah di Gambar kanan : polusi miyak yang tumpah di perairanj sungai/laut dapat diurakian oleh perairanj sungai/laut dapat diurakian oleh bakteribakteri

Penjelasan tentang bakteri Penjelasan tentang bakteri pengurai plastikpengurai plastik

Metode yang digunakan sangat sederhana, selama Metode yang digunakan sangat sederhana, selama tiga bulan dia mengumpulkan tanah dari tempat tiga bulan dia mengumpulkan tanah dari tempat pembuangan sampah di dekat rumahnya dan pembuangan sampah di dekat rumahnya dan mengisolasinya dalam ruangan tertutup. Satu-satunya mengisolasinya dalam ruangan tertutup. Satu-satunya sumber "makanan" yang dia letakkan pada tanah sumber "makanan" yang dia letakkan pada tanah tersebut adalah tas plastik bekas. Dengan cara seperti tersebut adalah tas plastik bekas. Dengan cara seperti itu, hanya bakteri yang mampu menguraikan plastik itu, hanya bakteri yang mampu menguraikan plastik lah yang dapat bertahan.lah yang dapat bertahan.

Akhirnya dia berhasil mengisolasi dua mikroba Akhirnya dia berhasil mengisolasi dua mikroba keturunan genus keturunan genus SphingomonasSphingomonas dan berkonsentrasi dan berkonsentrasi penuh untuk meneliti kedua bakteri itu. penuh untuk meneliti kedua bakteri itu. 

Dengan bantuan larutan cuka Dengan bantuan larutan cuka yang dia tambahkan pada yang dia tambahkan pada

campuran tanah-plastik itu, campuran tanah-plastik itu, hanya dalam waktu tiga bulan hanya dalam waktu tiga bulan lembaran tas plastik yang dia lembaran tas plastik yang dia

letakkan telah terurai sebanyak letakkan telah terurai sebanyak 43% !!!43% !!!

Sungguh hal yang menakjubkan! Sungguh hal yang menakjubkan! bahwa dalam waktu tiga bulan bahwa dalam waktu tiga bulan maka seluruh lembaran plastik maka seluruh lembaran plastik

tersebut akan terurai seluruhnyatersebut akan terurai seluruhnya

Penjelasan tentang bakteri pengurai Penjelasan tentang bakteri pengurai tumpahan miyaktumpahan miyak

Pada th 2000, Dwi mulai menguji cobakan Pada th 2000, Dwi mulai menguji cobakan bakteri bakteri Bacillus SpBacillus Sp, untuk mengurai limbah , untuk mengurai limbah

minyak tersebut. Jenis bakteri ini yang kemudian minyak tersebut. Jenis bakteri ini yang kemudian dilabeli sebagai ICBB 7859. Berlokasi di Dumai, dilabeli sebagai ICBB 7859. Berlokasi di Dumai,

Bacillus Sp, ICBB 7859, sebagai bahan baku Bacillus Sp, ICBB 7859, sebagai bahan baku bioremediasi, bioremediasi,

↓↓disebar pada 1 hektare tanah tercemar, dengan disebar pada 1 hektare tanah tercemar, dengan

kedalaman tanah setebal 20 sentimeter itu. kedalaman tanah setebal 20 sentimeter itu. Hasilnya, sebanyak 3.000-4.000 ton tanah yang Hasilnya, sebanyak 3.000-4.000 ton tanah yang semula ganas dan beracun menjadi jinak, stabil semula ganas dan beracun menjadi jinak, stabil

dan ramah lingkungan.dan ramah lingkungan.

Namun dmk kemajuan di bidang Namun dmk kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai bioteknologi tak lepas dari berbagai

kontroversi yang melingkupi perkembangan kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya.teknologinya.

Contoh :Contoh :teknologi kloning pd hewan dan rekayasa teknologi kloning pd hewan dan rekayasa

genetika terhadap tanaman pangan genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam mendapat kecaman dari bermacam-macam

golongan.golongan.

Garis waktu bioteknologiGaris waktu bioteknologi

◘◘8000 SM Pengumpulan benih u/ ditanam 8000 SM Pengumpulan benih u/ ditanam kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir,

dan Romawi melakukan praktik dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal)

untuk meningkatkan kualitas ternak.untuk meningkatkan kualitas ternak.

◘6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, ◘6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dg bantuan ragimembuat roti, membuat tempe dg bantuan ragi

◘4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt ◘4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktatdan keju dengan bakteri asam laktat

◘◘Th.Th.1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh 1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh duniadunia

◘◘Th.Th.1665 Penemuan sel oleh Robert 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris) melalui mikroskop.Hooke(Inggris) melalui mikroskop.

◘◘Th.Th.1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang penelitian komprehensif tentang

pengembangbiakan hewanpengembangbiakan hewan

◘◘Th.Th.1880 Mikroorganisme ditemukan1880 Mikroorganisme ditemukan

◘◘Th.Th.1856 Gregor Mendel mengawali genetika 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinantumbuhan rekombinan

◘◘Th.Th.1865 Gregor Mendel menemukan hukum 1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke hukum dalam penyampaian sifat induk ke

turunannya.turunannya.

◘◘Th.Th.1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama 1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologimenggunakan kata bioteknologi

◘◘Th.Th.1970 Peneliti di AS berhasil menemukan 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk enzim pembatas yang digunakan untuk

memotongmemotong gen gen gen gen

◘◘Th.Th.1975 Metode produksi antibodi monoklonal 1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milsteindikembangkan oleh Kohler dan Milstein

◘◘Th.Th.1978 Para peneliti di AS berhasil membuat 1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang insulin dengan menggunakan bakteri yang

terdapat pada usus besarterdapat pada usus besar

◘◘Th.Th.1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan

obat lain, dalam bentuk manusia. obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap

insulin hewan yang sebelumnya tersedia.insulin hewan yang sebelumnya tersedia.

◘◘Th.Th.1992 FDA menyetujui makanan GM pertama 1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat "flavor saver"dari Calgene: tomat "flavor saver"

◘◘Th. Th. 2000 Perampungan Human Genome 2000 Perampungan Human Genome ProjectProject

Sekian …..Sekian …..semoga bermanfaatsemoga bermanfaat