NAMA : DEVY PRIMANINGSIHNIM : I1A3 12 001FINAL BIOTEKNOLOGI

1. Apa yang dimaksud bioteknologi ?

,, Istilah bioteknologi untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Karl Ereky, seorang insinyur

Hongaria pada tahun 1917 untuk mendeskripsikan produksi babi dalam skala besar dengan

menggunakan bit gula sebagai sumber pakannya (Suwanto, 1998). Beragam batasan dan

pengertian dikemukakan oleh berbagai lembaga untuk menjelaskan tentang Bioteknologi.

Beberapa diantaranya akan diulas singkat sebagai berikut:

a. Menurut Bull et al. (1982), bioteknologi merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu

pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan dengan

melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau jasa.

b. Bioteknologi merupakan penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan

untuk penanganan dan pengolahan bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan

bahan dan jasa (OECD,1982).

c. Bioteknologi adalah teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk

membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan/memperbaiki sifat tanaman atau

hewan atau mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus (OTA-US, 1982).

d. Menurut Primrose (1987), secara lebih sederhana bioteknologi merupakan eksploitasi

komersial organisme hidup atau komponennya seperti; enzim.

d. Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan 'teknologi'

yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. Dari paduan dua kata tersebut

European Federation of Biotechnology mendefinisikan bioteknologi sebagai perpaduan dari

ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan meningkatkan aplikasi organisme

hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/atau analog molekuler untuk menghasilkan

produk dan jasa.

e. Atau secara tegas dinyatakan, Bioteknologi merupakan penggunaan terpadu biokimia,

mikrobiologi, dan ilmu-ilmu keteknikan dengan bantuan mikroba, bagian-bagian mikroba

atau sel dan jaringan organisme yang lebih tinggi dalam penerapannya secara teknologis dan

industri (EFB., 1983)

Berdasarkan terminologinya, maka bioteknologi dapat diartikan sebagai berikut:

a. “Bio” memiliki pengertian agen hayati (living things) yang meliputi; organism (bakteri,

jamur (ragi), kapang), jaringan/sel (kultur sel tumbuhan atau hewan), dan/atau komponen

sub-selulernya (enzim).

b. “Tekno” memiliki pengertian teknik atau rekayasa (engineering) yaitu segala sesuatu yang

berkaitan dengan rancang-bangun, misalnya untuk rancang bangun suatu bioreaktor. Cakupan

teknik disini sangat luas antara lain; teknik industry dan kimia.

c. “Logi” memiliki pengertian ilmu pengetahuan alam (sains) yang mencakup; biologi, kimia,

fisika, matematika dsb. Ditinjau dari sudut pandang biologi (biosain), maka bioteknologi

merupakan penerapan (applied); biologi molekuler, mikrobiologi, biokimia, dan genetika.

Dengan demikian, bioteknologi merupakan penerapan berbagai bidang (disiplin) ilmu

(interdisipliner). Oleh karena itu, tidak ada seorangpun yang dapat menguasai seluruh aspek

bioteknologi.

Berdasarkan definisi dan pengertian di atas, maka bioteknologi tidak lain adalah suatu

proses yang unsur-unsurnya sebagai berikut:

a. Input yaitu bahan kasar (raw material) yang akan diolah seperti; beras, anggur, susu dsb.

b. Proses yaitu mekanisme pengolahan yang meliputi; proses penguraian atau penyusunan

oleh agen hayati.

c. Output yaitu produk baik berupa barang dan/atau jasa, seperti; alkohol, enzim, antibiotika,

hormon, pengolahan limbah.

Gambar 1: Skema Proses Bioteknologi

2. Sebutkan berbagai bakteri pathogen, bagaimana sifat-sifatnya dan bagaimana cara

diagnosa secara biologi (bioteknological diagnosis).

Jawab: Flexibacter columnaris, Edwardsiella tarda, Edwardsiela ictalurus, Vibrio

anguillarum, Aeromonas hydrophylla,Aeromonas salmonicida.

Bila ikan menderita infeksi bakteri eksternal, maka akan muncul titik merah atau

orange pada tubuh ikan. Selain itu, mungkin juga akan muncul coretan merah pada tubuh

ikan, pembengkakan, atau lapisan putih/abu-abu pada tubuh ikan. Untuk menyembuhkan

masalah ini, anda dapat menggunakan penisilin, asam naladixic atau tetrasiklin. Perawatan

lain yang cukup efektif adalah garam. Meskipun sulit terdiagnosis.

Bila ikan terkena infeksi bakteri internal, maka akan muncul masalah-masalah seperti

Pembengkakan. Bisa menggunakan berbagai jenis obat-obatan untuk menyembuhkan infeksi

ini seperti asam naladixic, penisilin dan tetrasiklin. Meskipun ada banyak bentuk infeksi

bakteri internal, kebanyakan mudah diatasi.

Brooklynelliasis. Parasit ini dijumpai di bagian insang dan kulit dari ikan yang

terserang. Tanda-tandanya penyakit yang ditimbulkan sama dengan penyerangan

Cryptocaryon irritans, hanya saja jarang terjadi kerusakan kulit ikan yang terserang. Luka

yang ditimbulkannya lebih tersebar dan terjadi pendarahan pada kulit bagian dalam.

Streptococcus. Bakteri dari genus Streptococcus ini kadang-kadang menyebabkan

penyakit pada ikan laut yang dibudidayakan, seperti ikan kerapu merah dan ikan beronang.

Tanda-tanda dari infeksi penyakit ini biasanya tidak jelas, namun ikan terkadang terlihat lesu,

tidak sehat, berenang tidak teratur dan pendarahan pada cornea. Biasanya penyakit ini diamati

lewat pemerikasaan laboratorium.

3. Bagaimanan sistem imun ikan dan hewan crustacea dan bagaimana pengembangan

vaksin dan immunostimulant masing-masing?

Jawab: Sistem Imun pada Ikan terbagi menjadi dua yaitu system kekebalan non spesifik dan

sisitem kekebalan spesifik. System pertahanan tubuh yang berfungsi untuk melawan segala

jenis pathogen yang menyerang dan bersifat alami . sedangkan system pertahanan yang

melibatkan reaksi antigen-antibodi. Umumnya dapat berfungsi dengan baik apabila sudah

terpapar oleh pathogen. Faktor pertahanan non-spesifik pada ikan meliputi hambatan epitel,

faktor mukosa serum seperti lisozim, faktor serum seperti transferin, lektin α-2

macroglobulins, reactiveproteins C, interfererons, fagositosis, sel. Pada ikan bertulang rawan,

timus, organ leydig, organ epigonal, ginjal dan limpa merupakan organ limfoid utama.

sementara di teleosts, Timus, kepala, ginjal, batang ginjal (mesonephoros), limpa dan usus

merupakan organ limfoid (Fange, 1992; Rombout et al., 1986). Imumunitas seluler pada ikan

terdiri dari stimulasi sintesis DNA, Reaksi Campuran leukosit (MLR), dan produksi sitokin.

Adapun faktor yang mempengaruhi keberhasilan vaksinasi pada ikan adalah sifat vaksin dan

factor pemeliharaan hal ini berperan dalam penanganan ikan dimana kondisinya disesuaikan

dengan habitat aslinya sehingga ikan tidak merasa stress dan dapat beraktivitas dengan baik .

Teknik aplikasi vaksin pada ikan ada beberapa cara yaitu:

(1) Aplikasi vaksin melalui perendaman

Teknik perendaman biasanya diaplikasikan untuk ikan yang ukurannya kecil dan dalam

jumlah banyak. Ikan yang akan divaksinasi dimasukkan/direndam kedalam larutan yang telah

diberi vaksin selama 15 – 30 menit. Selama proses vaksinasi sebaiknya dilengkapi dengan

aerasi dan kepadatan ikan tidak terlalu tinggi (antara 100 – 200 gram/L air).

(2)Aplikasi vaksin melalui pakan

Teknik ini lebih sesuai untuk ikan-ikan yang sudah dipelihara dalam kolam pemeliharaan

ataupun sebagai upaya vaksinasi ulang (booster). Dosis vaksin yang digunakan untuk teknik

ini sesuai dengan dosis yang direkomendasikan (sebagai contoh untuk vaksin HydroVac

adalah 3-5 ml/kg bobot tubuh ikan) dan pemberian vaksin melalui pakan sebaiknya dilakukan

selama 5 – 7 hari berturut-turut.

(3) Aplikasi vaksin melalui suntikan

Cara pemberian vaksin dengan melalui suntikan lebih tepat untuk ikan-ikan yang berukuran

relatif besar, jumlahnya tidak terlalu banyak dan berharga, misalnya induk ikan. Keuntungan

pemberian vaksin melalui penyuntikan adalah 100% vaksin dapat masuk ke dalam tubuh

ikan. Cara penyuntikan yang biasa dilakukan, yaitu dimasukkan ke rongga perut (intra

peritoneal) dan dimasukkan ke otot/daging (intra muscular) dengan sudut kemiringan jarum

suntik (needle) kira-kira 300.

Krustase tidak memiliki respon immune spesifik (adaptive) dan nampak bergantung

pada berbagai respon imun nonspesifik (innate). Respon imun nonspesifik mampu dengan

cepat dan efisien mengenal dan menghancurkan material asing, termasuk patogen. Hemosit

(sel darah) krustase, dan invertebrata lain, memainkan peranan penting dalam sistem

pertahanan tubuh terhadap patogen seperti virus, bakteri, fungi, protozoa, dan metazoa.

Hemosit juga berperan dalam sintesa dan pelepasan molekul penting hemolim seperti α2-

macroglubulin (α2M), agglutinin, dan peptida antibakteri (Rodriquez & Le Moullac 2000).

Klasifikasi tipe hemosit krustase terutama didasarkan pada keberadaan granula sitoplasma,

yaitu sel hyalin, semi granular, dan granular.

Sel hyalin merupakan tipe sel yang paling kecil dengan ratio nukleus sitoplasma tinggi dan

tanpa atau hanya sedikit granula sitoplasma; sel granular merupakan tipe sel paling besar

dengan nukleus yang lebih kecil dan terbungkus dengan granula;

sel semi granular merupakan tipe sel diantara hyalin dan granular. Masing-masing tipe

sel aktif dalam reaksi kekebalan tubuh, sebagai contoh, sel hyalin terlibat dalam

fagositosis, sel semi granular aktif dalam

enkapsulasi, sel granular aktif dalam penyimpanan dan pelepasan proPO system dan

sitotoksisiti.

Vaksinasi mungkin dapat meningkatkan aktivitas hemosit, fagositosis dan aktivitas

opsonin. Pada invertebrata yang tidak memiliki antibodi, lektin berfungsi sebagai

molekul pengenal (recognition molecules) untuk aktivitas pertahanan seperti agregasi dan

opsonisasi (Wittevelt et al. 2003). Lektin merupakan suatu sel protein yang secara

spesifik mengikat pada molekul gula termasuk glikoprotein dan glikolipid. Hasil uji coba

Namikoshi et al. (2004) menunjukkan bahwa penggunaan formalin-inactivated WSSV

vaksin dapat meningkatkan resistensi P. japonicus terhadap WSSV sepuluh hari setelah

divaksinasi dengan metoda vaksinasi intramuskular.

4. Sebutkan dan jelaskan pemanfaatan hasil metabolisme salah satu spesies hewan/

tumbuhan perairan.

Jawab: IMTA merupakan system pemeliharaan multi organisme dari level trophy yang

berbeda sehingga menitikberaptkan pada kemampuan organism dalam menjaga

kesimbangan ekosistem. Berikut merupakan salah satu contoh kegiatan IMTA dimana

pemeliharaan spesienya terdiri dari Ikan kerapu, Bivalvi, Abalone, dan Rumput Laut.

Dari skema diatas dapat diketahui bahwa ikan kerapu, abalon, bivalve dan rumput laut

dipelihara pada saru kawasan guna menciptakan lingkungan yang seimbang. Ikan kerapu

yang dipelihara diberikan pakan dimana jumlahnya seseuai dengan kebutuhan yang

diperlukan untuk menunjang kebutuhan ikan kerapu tersebut. Pemberian pakan bisa saja

berupa pakan segar dari ikan rucah maupun yang berasal dari pakan buatan. Pemberian pakan

ini disesuaikan dengan tujuam dari kegiatan budidaya itu sendiri, dimana jika ingin

meningkatkan produksi organisme, tentunya akan lebih banyak menggunakan pakan buatan

disbanding dengan pakan segar karena pakan buatan merupakan pakan yang telah ditentukan

kandungan nutrisinya untuk meningkatkan pertumbuhan organism yang dibudidaya.

Demikian pula dengan abalone, diberikan pakan brupa rumput laut. Sedangkan bivalvi dapat

memperoleh makanan dari partikel-partikel kecil yang mengendap di dasar kolam. Ketiga

organisme tersebut tentunya menghasilkan limbah metabolisme. Pada saat ketiga organisme

tersebut mulai bermetabolime, maka akan menghasilkan amoniak dan fosfat. Unsur nitrogen

(N) dan fosfor (P) merupakan unsur hara (nutrisi) yang diperlukan oleh flora (tumbuhan laut)

untuk pertumbuhan dan perkembangan hidupnya. Unsur-unsur tersebut ada dalam bentuk

nitrat (NO3) dan fosfat (PO4). Nitrogen merupakan salah satu unsur penting bagi

pertumbuhan organisme dan proses pembentukan protoplasma, serta merupakan salah satu

unsur utama pembentukan protein. Diperairan nitrogen biasanya ditemukan dalam bentuk

amonia, amonium, nitrit dan nitrat serta beberapa senyawa nitrogen organik lainnya. Pada

umumnya nitrogen diabsorbsi oleh fitoplankton dalam bentuk nitrat (NO3 – N) dan ammonia

(NH3 – N). Fitoplankton lebih banyak menyerap NH3 – N dibandingkan dengan NO3 – N.

karena lebih banyak dijumpai diperairan baik dalam kondisi aerobik maupun anaerobic. Zat-

zat hara ini dibutuhkan oleh fitoplankton maupun tanaman yang hidup di laut untuk

pertumbuhannya. Fitoplankton selanjutnya akan dimakan oleh bivalve.

Ikan Kerapu

Dengan demikian kawasan budidaya yang menerapkan system IMTA bisa menjadi

kawasan yang seimbang dan ramah lingkungan karena seluruh aktivitas dalam budidaya

tersebut bisa teratasi karena setiap spesies berfungsi sesuai dengan kemampuan yang dimiliki

sehingga kondisi lingkungan bisa tetap terjaga dimana kondisi tersebut dapat meningkatkan

produktivitas organisme di dalamnya sehingga dapat menjadi kegiatan budidaya yang

berkelanjutan.

5. Bagaimana pengaruh pemanfaatan antibakteria pada kegiatan budidaya

lingkungan perairan!

Jawab: Kemoterapi antibakteri telah digunakan pada akuakultur sejak 50 tahun sejak

percobaan pada pemanfaatan sulphonamides pada treatment furuncolosis pada trout. Pada

tahun 1946 nitrofurans dimanfaatkan pertama kali untuk perlawanan furuncolosis pada trout.

Furazolidone dan nitropiranol dimanfaatkan secara luas pada eropa dan jepang. kegiatan

akuakultur dalam prakteknya dihadapkan pada beberapa kendala. Salah satu kendala

penyebab kegagalan budidaya ikan adalah penyakit. Berbagai usaha telah dilakukan untuk

mengatasi masalah penyakit. Penanganannya mulai dari menciptakan lingkungan optimal,

karantina, vaksinasi, disinfeksi wabah, hingga penggunaan antibiotic. Akan tetapi

pengguanaan antibiotic ini mempunyai efek yang buruk terhadap kelangsungan hidup

organism akuakultur yaitu tejadi reisistensu pada organism tersebut, serta menyebabkan

pencemaran lingkungan.

6. Jelaskan berbagai pemanfaatan GFP ubur-ubur ?

Jawab: pemanfaatan GFP ubur-ubur

Organisme Terapan Referensi

Sel mamalia Penelitian perpindahan protein antara

retikulum endoplasma dan badan

golgi

Kaether dan

Gerdes (1995)

Sel tanaman (Citrus

sinensis)

Eksresi gfp dalam sistem tanaman Neidz et al (1995)

Bakteri (Rhizobium

melilota)

Menetapkan corak pada pertumbuhan

tumbuhan inang

Gage et al (1996)

Bakteri (Mycobacterium

smegmatis)

Ekspresi gen selama infeksi sel inang Dahndayuthapani

(1995)

E.coli Penelitian ketahanan lingkungan Leff dan Leff

(1996)

Lysteria monocytogenes Penelitian ekspresi gen pada sel inang Dietrich et al

(1997)

Pseudomonas fluorescence Penelitian daya tahan tanah, akar

tumbuhan

Tombolini et al

(1997)

Keunggulan Penerapan GFP dalam biologi sel

Dapat digunakan sebagai label atau indikator ekspresi gen

Label-label GFP berpotensi untuk ditempelkan pada tipe sel hidup manapun dengan

menyisipkan gen tersebut di lokasi tertentu dalam DNA

Sel dapat diteliti saat berinteraksi , bermetabolisis, dan membelah

Luciferase, yaitu ukuran gen yanglebih kecil sehingga mudah untuk diinsersikan kedalam

vektor ekspresi