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.