BIOTEKNOLOGI Apa itu Bioteknologi Bioteknologi berasal dari kata

BIOTEKNOLOGI

Apa itu Bioteknologi? Bioteknologi berasal dari kata: Bios hidup; Teuchos alat; Logos ilmu Bioteknologi: Penggunaan organisme atau sistem hidup untuk memecahkan suatu masalah atau untuk menghasilkan produk yang berguna. Atau Seperangkat teknik yang memanfaatkan organisme hidup atau bagian dari organisme hidup, untuk menghasilkan atau memodifikasi produk, meningkatkan kemampuan tumbuhan dan hewan, mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus yang berguna bagi kehidupan manusia. 2

BIOTEKNOLOGI Pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah yang menggunakan mahluk hidup untuk menghasilkan produk dan jasa guna kepentingan manusia MIKROBIOLOGI ENZIMOLOGI BIOKIMIA BIOLOGI SEL GENETIKA TEKNIK KIMIA

Teknik-teknik dalam Bioteknologi Fermentation Analisis Genetik Seleksi dan Pemuliaan Analisis DNA Kultur Sel dan Jaringan Rekayasa Genetik atau DNA Rekombinan 6

Fermentation Menggunakan mikroba untuk mengubah suatu senyawa seperti pati atau gula menjadi senyawa lain seperti etanol Digunakan pada: Bioteknologi klasik Industri farmasi Biopulping Bahan bakar Bioplastik 7

Analisis Genetik Mempelajari bagaiman sifat/karakter atau gene diwariskan dari generasi ke generasi danbagaimana gen dan lingkungan berinteraksi untuk menghasilkan suatu sifat Dapat digunakan untuk: Diagnosis Pertanian Bahan bakar 8

Seleksi dan Pemuliaan Manipulasi mikroba, tanaman atau hewan dan pemilihan individu atau populasi yang diinginkan sebagai stok genetik untuk perbaikan generasi baru Dapat digunakan untuk: Bioteknologi klasik (fermentasi) Produksi bahan pangan Bioplastik 9

Analisis DNA PCR (Polymerase chain reaction) copy segmen DNA RFLP Mapping pada DNA dapat membuat mendeteksi keberadaan suatu gen Dapat digunakan untuk: Diagnosis suatu penyakit Konseling genetik Terapi gen 10

Kultur Sel dan Jaringan Menumbuhkan tanaman atau jaringan hewan atau sel secara steril di dalam tabung reaksi atau tabung gelas lainnya Dapat digunakan untuk: Perbanyakan tanaman Kapas Produksi tanaman transgenik Produksi bahan kimia Penelitian kedokteran Kedelai 11

Rekayasa Genetika Trasfer segmen DNA dari suatu organisme ke DNA organisme lain. Kedua organisme tersebut dapat tidak saling berkerabat satu sama lain Dapat digunakan untuk: Produksi bahan pangan Industri farmasi Konseling genetik Terapi gen 12

Perbedaan antara pemuliaan selektif dan rekayasa genetika --------------------------------------------------Parameter Pemuliaan Selektif Rekayasa Genetika --------------------------------------------------Tingkat Organisme utuh Sel atau molekul Ketepatan Sekumpulan gen Kepastian Perubahan genetik Perubahan sulit atau tidak genetik dikarakterisasi mungkin dikarakterisasi dengan baik Batasan taksonomi Hanya dapat dipakai dalam satu spesies atau satu genus Satu gen tunggal Tidak ada batasan taksonomi ------------------------------------------------------------------------------------ 13

Bioteknologi Molekular Didorong oleh pengetahuan tentang biologi sel dan molekular Memanipulasi suatu organisme pada taraf selular dan molekular (rekayasa genetika dan biologi molekular) Hasil manipulasi dapat diprediksi dan diarahkan dengan ketepatan yang lebih tinggi Dapat mengkonstruksi galur/varietas baru dengan bahan genetik tambahan yang tidak pernah ada pada galur asalnya Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai “pabrik biologis” Porduksi senyawa sekunder 14

Penggabungan antara teknologi DNA rekombinan dengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studi yang sangat dinamis dan kompetitif yang disebut Bioteknologi Molekuler Industri bioteknologi molekuler adalah industri yang berbasis riset (research-based industry) Melibatkan berbagai disiplin ilmu. Bioteknologi dikembangkan disempurnakan oleh pakar-pakar mikrobiologi industri dan rekayasa kimia Pengembangan komponen teknologi DNA rekombinan sangat tergantung pada penemuan dalam ilmu dasar seperti biologi molekuler, genetika, biokimia, dan mikrobiologi 15

Kegunaan Bioteknologi bagi Kehidupan Manusia • 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 16

Pertanian – “GM Food” Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam: Bt Corn Peningkatan kualitas biji-bijian Peningkatan kadar protein Pembentukan tanaman resisten hama, penyakit, dan herbisida Pembentukan tanaman toleran kekeringan, tanah masam, suhu ektrem Pembentukan tanaman yang lebih bernilai nutrisi tinggi, seperti vit C, E dan β-karoten 17

Rekayasa genetika pada hewan Upaya perbanyakan bibit ternak pada saat ini dengan teknik kloning Dikenal 2 cara perkembangbiakan hewan dengan teknik kloning : aseksual dan seksual Kloning aseksual : sel telur dikeluarkan kemudian dimasukan sel somatis dari jaringan apa saja Kloning seksual : dilakukan dengan membelah embryo pada saat tertentu 18

Bioteknologi Kelautan dan Akuakultur Bioteknologi dalam bidang kelautan/akuakultur dapat dimanfaatkan untuk memproduksi dan mengembangkan: Farmasi Enzim dan bahan-bahan biomolekul Biopestisida Peningkatan pertumbuhan, perkembangan, reproduksi dan nutrisi ikan 19

Bioteknologi Lingkungan Bioteknologi dapat dimanfaatkan untuk mengatasi isu lingkungan 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 20

Bioproses Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam bioproses melalui kegiatan-kegiatan: Produksi bioenergi: ethanol, methane, biodiesel Biokatalis, enzim, asam organik dan pelarut Produksi polimer Farmasi, flavor, essense Rekayasa metabolik 21

Kedokteran Industri obat-obatan Humulin – Insulin hasil rekayasa genetik Herceptin – antibodi monoklonal untuk mengobati kanker payudara Terapi gen untuk penyakit genetik Terapi penyakit genetik “cystic fibrosis” “Human Embryonic Stem Cells” dan Kloning Dolly domba hasil kloning Transplantasi organ 22

Beberapa Isu Penting dalam Penerapan Biteknologi • Bioetik • Keamanan dan kekhawatiran • Paten dari organisme hasil rekayasa genetik • Penggunaan untuk terapi gen dan jaringan pada manusia • Tanggung jawab sosial dari sain dalam bisnis 23

Monarch larvae on Butterfly weed X 24

BERTANI SECARA HYDROPONICS 25

Hydroponics adalah teknik bercocok tanaman pada medium bukan tanah, dan menggunakan larutan hara dan media lain pembawa campuran hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman secara optimal Hydroponics hydro (air) + ponos (kerja) selanjutnya nama lain : agregate culture soilless culture nutri culture chemi culture 26

Keuntungan cara hydroponics Tidak perlu pengolahan tanah Tidak perlu adanya rotasi tanaman Tanpa tanaman pengganggu Hasil seragam Bersih Hasil bisa dikontrol Tenaga kerja sedikit effesien Lebih mudah dalam pemeliharaan Lebih mudah mengganti tanaman baru Dapat merupakan tempat dan cara memperbaiki mutu tanaman 27

Dua tipe utama cara hydroponics Kultur air (water culture) true hydroponics Kultur tanpa tanah (soilless culture) atau kultur agregat menggunakan medium padat untuk tempat tumbuh tanaman dapat dibagi dua berdasarkan pengairannya • • Kultur pasir (sand culture) atau vermiculite culture Kultur kerikil (gravel culture) – sub irigation 28

Hydrophonis Ada tiga sistem pemberian hara: Sistem hydrophonic Sistem lapisan tipis larutan hara Lapisan tipis Sistem aerophonic Aerophonics 29

Susunan Larutan Hara + Air Unsur Min (ppm) Maks (ppm) Optimum N (Nitrogen) 90 200 140 P (Fosfor) 30 90 60 K (Kalium) 200 400 300 Ca (Kalsium) 120 240 150 Mg Magnesium) 40 60 50 Fe (Besi) 2. 0 5. 0 4. 0 Mn (Mangan) 0. 1 1. 0 0. 5 Cu (Tembaga) 0. 01 0. 05 B (Boron) 0. 1 1. 0 0. 5 Zn (Seng) 0. 02 0. 1 Mo (Molibdenum) 0. 01 0. 02 30

31

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula atau bahan makanan. Ciri : mempergunakan mahluk hidup secara langsung. Belum tahu adanya penggunaan enzym. Mempergunakan Proses fermentasi Contoh : Pembuatan tempe, tape, kecap, yoghurt

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu Y O G H U R T SUSU PASTEURISASI SEBAGIAN BESAR LEMAK DIBUANG Ditambahkan : Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus Disimpan 5 jam, 45 o C sampai p. Hnya 4, 0 Didinginkan diberi cita rasa

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Pengolahan Bahan Pangan : Pengolahan produk susu K E J U PASTEURISASI (90 o C ) SUSU Didinginkan hingga 30 o C Ditambahkan : Lactobacillus dan Streptococcus p. H turun dan susu terpisah menjadi Whey dan dadih Ditambah enzym renin (sapi muda) / klimosin (enzym buatan) untuk menggumpalkan dadih Whey : Diperas untuk makanan sapi Dadih dipanaskan 32 o – 420 o C dan diberi garam lalu di tekan & dibuang airnya

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Pengolahan Bahan Pangan : Non susu K E C A P Kedelai Jamur Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum Direbus Didinginkan bakteri asam laktat fermentasi hancur Kecap

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Pengolahan Bahan Pangan : Non susu T E M P E Kedelai dicuci Bungkus, beri lubang, simpan 2 -3 hari. Direndam 3 jam, buang kulit Kukus, Dinginkan, Beri ragi : a. Rhysopus oligosporus b. Rhyzopus stolonifer c. Rhyzopus arrhizus d. Rhyzopus oryzae

A. BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL Pengolahan Bahan Pangan : Non susu T A P E Ketela pohon / singkong dikupas & dicuci Direbus / dikukus Ditaburi ragi Ditutup & 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 C. Bioteknologi bidang Pertanian A. Rekayasa Genetika 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.