Bioteknologi • • • • 1. 2. 3. 4. 5. 6. •
Pengertian Bioteknologi? Prinsip-prinsip Bioteknologi? Teknik utama dalam bioteknologi? Peran dan produk Bioteknologi dalam bidang : Makanan Pertanian & perkebunan Kesehatan Pengolahan limbah Bahan bakar alternatif Pertambangan Implikasi Bioteknologi?
Pengertian Bioteknologi • Penggunaan sistem biologi untuk menghasilkan suatu produk sesuai keinginan manusia (Mender,2000) • Penggunaan teknologi atau teknik2 yang berbasis pada sistem kehidupan (tumbuhan, hewan atau mikroba) untuk menghasilkan suatu produk atau menghasilkan spesies-spesies lain.(Acquaah,2004). • Disebut juga rekayasa genetik (genetic enggineering)/manipulasi DNA suatu mahluk hidup (Lewis,2004)
Prinsip-prinsip Bioteknologi 1. Menggunakan/melibatkan mahluk hidup. 2. Memanipulasi DNA mahluk hidup 3. Menghasilkan produk yg termodifikasi/produk baru 4. Melibatkan banyak disiplin ilmu
• Manipulasi DNA/gen mahluk hidup. Melibatkan proses rekayasa genetik
Teknik/metode utama dalam Bioteknologi 1. 2. 3. 4.
Optimasi proses fermentasi Rekayasa genetik Kultur Jaringan Teknologi Hibridoma
Fermentasi • Fermentasi : berasal dari bahasa latin fervere, to boil yang : aktivitas ragi dalam ekstrak buah atau ‘malt grain’ selama proses menghasilkan alkohol • Microbiologist : any process for the production of a product by means culture of microorganism. • Biochemist: an energy generating process in which organic
compounds act as both electron donors and acceptors, that is an anaerobic process, where energy is produced without the participation of oxygen or other inorganic electron acceptors. • Optimasi?: untuk menumbuhkan sel-sel mikroba dan menghasilkan produk tertentu, mikroba membutuhkan kondisi yang tepat (sekresi produk, minimalisasi penurunan produk, pengontrolan sintesis zat yang dihasilkan selama fermentasi atau bagaimana memaksimalkan ekspresi dari gen-gen baru yang disisipkan.)
Proses Fermentasi oleh Mikroba ditujukan : • Untuk menghasilkan produk berupa sel (biomasa), contoh: SCP & ragi. • Untuk menghasilkan produk berupa metabolit tertentu, contoh : antibiotik, etanol, as. Sitrat, aseton & butanol, as.glutamat, lisin, polisakarida. • Untuk menghasilkan produk berupa enzim ,contoh lihat tabel. • Untuk menghasilkan produk berupa suatu senyawa hasil modifikasi (proses transformasi), contoh : vinegar. • Untuk menghasilkan produk berupa produk-produk rekombinan hasil rekombinasi gen/DNA. Contoh : interferon, insulin,albumin dari serum manusia, faktor-faktor pertumbuhan
Enzim
Mikroba
Penggunaan
Glukosa isomerase
Bacillus coagulan
Produksi sukrosa dari sirup jagung
Gukosa oksidase
Aspergillus niger
Pemisahan oksigen dari jus buah
Pektinase
Aspergillus niger
Fermentasi kopi
Rennin
Mucor
Produksi keju
Protease
Bacillus subtilis
“meat tenderizer”
Protease
Aspergillus oryzae Penghalus roti
Invertase
Sacchsromyces cerevisiae
Hidrolisis sukrosa jadi fruktosa & glukosa;produksi bgn lunak di tengah coklat
Optimasi Proses Fermentasi
• • • •
Produksi enzim Produksi bahan makanan & minuman Produksi antibiotik Penemuan bioreaktor2 baru
Rekayasa Genetik Melibatkan 5 proses utama : • Identifikasi gen yg diinginkan (sintesis DNA de novo, isolasi mRNA) • Pemotongan gen menggunakan enzim endonuklease restriksi. • Memasukkan gen yg diinginkan dalam vektor (plasmid atau virus) • Memasukkan vektor yang telah membawa gen yg diinginkan (DNA rekombinan) ke sel inang. • Memperbanyak sel inang yg telah berhasil mengekspresikan gen yang diinginkan
Plasmid : small independent circle of DNA: a small circle of DNA that replicates itself independently of chromosomal DNA, especially in the cells of bacteria. Plasmids often contain genes for drug resistance and are used in genetic engineering, since they can be transmitted between bacteria of the same and different species.
Kultur Jaringan
Teknologi Hibridoma • Penggabungan sel dengan suatu sifat tertentu yang menguntungkan dengan sel kanker (sel oma), untuk menghasilkan produk menguntungkan dalam jumlah banyak.Contoh : Antibodi monoklonal
Produksi antibodi monoklonal
Peran & produk Bioteknologi dlm bidang Makanan
Peran & Produk Bioteknologi dlm bidang Pertanian & Perkebunan • Produksi tanaman transgenik (a.l. dpt memfiksasi nitrogen, menghasilkan pestisida sendiri (bt toksin)). • Menghasilkan tanaman secara kultur jaringan (a.l sifat-sifat lebih unggul, seragam, lebih banyak, waktu singkat) • Produksi metabolit berguna dari tumbuhan (obatobatan,bahan pewangi, bahan pewarna, dll.)
Peran & Produk Bioteknologi dlm bidang Kesehatan • Produksi antibiotik (a.l. memodifikasi enzim pd mikroba penghasil, fusi sel) • Produksi antibodi monoklonal (digunakan untuk: lokalisasi & diagnosis, mendeteksi & melawan kanker, ‘antidotes’ thdp obat & racun, mengobati penyakit autoimune, men-test kehamilan) • Terapi gen (menyisipkan gen normal pada sel abnormal) • Penerapan teknologi DNA rekombinan dalam bidang kesehatan.
Bidang Terkait Pertanian
Farmasi/Kesehatan
Makanan dan minuman
Kimia
Energi Lingkungan
Produk/Proses Makanan ternak Vaksin ternak Proses-proses pemupukkan dan pengomposan Pestisida mikrobiologi Inokulan Rhizobium dan bakteri penambat N lainnya. Kultur sel dan kultur jaringan Varietas-varietas tanaman unggul Antibiotic-antibiotik baru Agen-agen diagnostic (enzim, antibody) Steroid Vaksin-vaksin baru ‘dairy products’ (keju, yoghurt,’whey’) Minuman (alcohol, the,kopi) Roti Bahan-bahan tambahan untuk makanan (‘food additives’). Bahan-bahan makanan baru Sirup glukosa dan fruktosa Berbagai macam enzim Bahan-bahan polimer, terutama polisakarida Etanol, aseton, butanol Asam-asam organic ‘metal leaching’ Etanol (gasohol) Metahane (biogas) Pemurnian air System penyaringan limbah Managemen limbah Pengolahan limbah minyak Biodegradasi plastik
Pertanyaan • Mengapa makanan hasil fermentasi lebih bergizi tinggi? • Bagaimana mengajarkan materi bioteknologi yang banyak dan mengandung konsep-konsep dasar yang sulit? • Apa beda Kloning dengan bayi tabung? Mengapa bisa melakukan fertilisasi dalam tabung? • Apakah vaksin dapat menyebabkan sakit • Tanaman transgenik yang disisipi bakteri apa kerugiannya • Apa beda rekayasa genetik dengan bioteknologi • Apa yang dimaksud kalus dalam kultur jaringan • Apa yang dimaksud monoklonal • Apa yang dimaksud plasmid • Apa yang dimaksud PST/SCP • Mengapa kuljar tumbuh lebih berhasil dari kuljar hewan • Apa saja kerugian biotek • Bagaimana teknologi pembuatan vaksin dengan bantuan virus
Implikasi Bioteknologi 1. Bioteknologi & Hak Atas Kekayaan Intelektual (HaKI) : melindungi penemuan-penemuan bar u (produk,proses). Kesepakatan Internasional dalam bentuk Convention on Biological Diversity & World Trade Organitation . Pada tahun 1997, tidak kurang dari 1100 gen telah dipatenkan . 2. Bioteknologi & Keamanan Hayati (Biosafety). Protokol Cartagena : prosedur transportasi produk bioteknologi (dampak terhadap : keanekaragaman hayati, ekosistem, kesehatan manusia, ekonomi, sosbud, pengetahuan tradisional.
• Dampak merugikan pd keanekaragaman hayati :adanya potensi transfer gen (horizontal & vertical gen flow) tanaman sekerabat/kerabat dekat. • Ada kemungkinan gen asing seperti gen cry dari Bacillus thuringiensis maupun B. sphaericus dapat menimbulkan reaksi alergi pda tubuh manusia. • Perlu diperhatikan kemungkinan-kemungkinan insersi atau penyisipan gen asing ke genom inang dapat meneyebabkan interaksi antar gen asing dengan gen-gen inang sehingga menghasilkan perubahan sifat yang tak diinginkan.
