1 I PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI Bios hidup: Teuchos alat; Logos ilmu Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam mengolah suatu bahan ...
Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam mengolah suatu bahan dengan memanfaatkan organisme hidup dan komponenkomponennya untuk menghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia
1
07/11/2012
SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI 3000 th SM 1680 1818 1857 1897 Awal abad 20 1917 1928 1944
1943 1944
1953
1961 1961-1966 1970
1972
1973 1975
1976
1978 1980
1981
1981
minuman beralkohol hasil fermentasi penemuan sel khamir oleh Antonie van Leeuwenhoek fermentasi sel khamir oleh Erxleben fermentasi asam laktat oleh Pasteur Buchner mengungkap enzim yang berperan dalam fermentasi konsep pewarisan sifat dari Gregor Mendel Karl Ereky memperkenalkan istilah bioteknologi Fred. Griffith menemukan konsep transformasi Oswall Avery, Colin McLeod & Maclyn Mc Carty menunjukkan bahwa yang ditransformasikan adalah senyawa asam nukleat tipe deoksiribosa Penisilin diproduksi dalam skala industri Avery, MacLeod, McCarty mendemontrasikan bahwa DNA adalah bahan genetik Watson & Crick menemukan struktur 3 dimensi DNA
Jurnal Biotechnology and Bioengineering ditetapkan Seluruh sandi genetik terungkap Nathan & Smith: enzim restriksi endonuklease (enzim yang dapat memotong molekul DNA secara spesifik) pertama kali diisolasi Korona dkk. Berhasil mensintesa secara kimiawi seluruh gen tRNA Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan Kohler dan Milstein menjabarkan produksi antibodi monoklonal Perkembangan teknik-teknik untuk menentukan sekuen DNA Genetech menghasilkan insulin manusia dalam E. coli US Supreme Court: Mikroorganisme hasil manipulasi dapat dipatenkan Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizers dijual secara komersial Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarkan antibodi disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat
2
07/11/2012
1982
1883
1988
1988 1990
1997
2000
2001
Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasil teknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannya di Eropa Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuk transformasi tanaman US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasa genetik sehingga rentan terhadap kanker (untuk penelitian tumor) Metode Polymerase Chain Reaction dipublikasi USA: telah disetujui percobaab Terapi gen sel somatik pada manusia Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (sel ambing) Pro dan kontra tanaman transgenik di Indonesia. Kapas Transgenik ditanam di Sulawesi Selatan Kontruksi monyet transgenik (ANDi) yang mengandung gen GFP dari sejenis ubur-ubur
PETA KONSEP Kelangsungan Hidup Manusia Ditunjang Oleh
Teknologi melalui Bioteknologi
Bioteknologi Konvensional Pengolahan Bahan Makanan Tempe
Kecap
Keju
mikroprotein
Bioteknologi Modern Misalnya Kultur Jaringan Rekayasa Genetik
3
07/11/2012
PERBANDINGAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN A. Konvensional
B. Modern
1. Memakai makhluk hidup secara langsung 2. Tanpa didasari prinsip ilmiah 3. Berdasarkan keterampilan yg diwariskan turun-temurun 4. Tidak diproduksi secara masal
1. Memakai makhluk hidup dan komponennya secara langsung 2. Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah 3. Hasil pengkajian berbagi disiplin ilmu yang mendalam 4. Diproduksi secara masal
Contoh Bioteknologi Konvensional dan Biotek. Modern Budidaya tanaman: - Penggunaan galur tanaman alami yang belum mengalami modifikasi genetik - Budidaya tanaman transgenik yang membawa gen ketahanan terhadap herbisida Pengendalian hama dan penyakit: - Penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis alami untuk pengendalian hama - Penggunaan galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari B. thuringiensis
4
07/11/2012
Bioteknologi Konvensional Kelebihan Relatif murah Teknologi relatif sederhana Pengaruh jangka panjang umumnya sudah diketahui karena sistemnya sudah mapan Kekurangan Perbaikan sifat genetik tidak terarah Tidak dapat mengatasi ketidaksesuaian genetik (inkompatibilitas) Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya Memerlukan waktu lebih lama
Bioteknologi Modern Kelebihan Perbaikan sifat genetik dilakukan secara terarah Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik Hasil dapat diperhitungan Dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad alami Dapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur tanaman baru Dapat meningkatkan kualitas Kekurangan Relatif mahal Memerlukan kecanggihan teknologi Pengaruh jangka panjang belum diketahui
5
07/11/2012
TEKNIK-TEKNIK DALAM BIOTEKNOLOGI ♥ Fermentasi ♥ Analisis Genetik ♥ Seleksi dan Pemuliaan ♥ Analisis DNA ♥ Kultur Sel dan Jaringan ♥ Rekayasa Genetik atau DNA rekombinan
FERMENTASI Menggunakan mikroba untuk mengubah suatu senyawa seperti pati atau gula menjadi senyawa lain seperti etanol, asam laktat dan hidrogen Digunakan pada: Bioteknologi konvensional Industri farmasi Biopulping Bahan bakar Bioplastik
6
07/11/2012
Proses fermentasi oleh mikroba menggunakan fermentor
ANALISIS GENETIK Mempelajari sifat/karakter atau gen yang diwariskan dari generasi ke generasi dan interasksi antara gen dan lingkungan dalam menghasilkan suatu sifat Dapat digunakan untuk: Diagnosis Pertanian Bahan bakar
7
07/11/2012
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 konvensional Produksi bahan pangan Bioplastik
ANALISIS DNA Mempelajari karakter dari DNA, melalui ☻ Polymerase chain reaction (PCR): dapat membuat kopi segmen DNA ☻ Restriction fragment length polymorphism (RFLP) mapping : mendeteksi keberadaan suatu gen pada DNA Dapat digunakan untuk: Diagnosis suatu penyakit Konseling genetik Terapi gen
8
07/11/2012
KULTUR JARINGAN Dapat dilakukan pada jaringan tanaman maupun hewan Contoh: Kultur jaringan tanaman secara in vitro Dasar Teori : Sifat Totipotensi tanaman Artinya setiap bagian tanaman apabila dikulturkan secara in vitro akan dapat membentuk individu baru
Keuntungannya: 1. sifat tanaman sesuai dengan induknya 2. perbanyakan tanaman lebih cepat 3. dapat diekspor tanpa melalui proses karantina, karena tanaman hasil kultur in vitro bebas penyakit
PROSES PENANAMAN EKSPLAN
9
07/11/2012
RUANG INKUBASI KULTUR
CONTOH TANAMAN HASIL PERBANYAKAN SECARA IN VITRO
10
07/11/2012
CONTOH TANAMAN HASIL PERBANYAKAN IN VITRO
REKAYASA GENETIKA Rekayasa genetika atau teknologi DNA rekombinan (recombinant DNA technology) adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (insert) gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme
11
07/11/2012
Gambaran umum kloning gen menggunakan plasmid dari bakteri
Tahapan Rekayasa Genetika
Bahan yg diperlukan : ▪ Molekul DNA spesifik yang dikehendaki ▪ Vektor (pembawa DNA) ▪ Enzim restriksi ▪ Enzim ligase ▪ Sel inang Mengidentifikasi DNA spesifik yang dikehendaki mengisolasi DNA spesifik menyisipkan DNA spesifik ke dalam DNA vektor (Plasmid dll.) mengembalikan vektor ke dalam sel hospes/inang mengembang-biakan sel hospes
12
07/11/2012
KONTRIBUSI/TUJUAN REKAYASA GENETIKA • Melakukan studi tentang struktur & fungsi gen (analisis gen) • Amplifikasi produk suatu gen dalam keadaan murni • Peningkatan suatu strain (strain improvement) → bibit unggul • Rekayasa genetik memberikan kontribusi yang substansial bagi penelitian pada berbagai bidang, seperti √ Peningkatan produksi bahan makanan √ Peningkatan produk obat-obatan dan produk baru √ Diagnosis penyakit √ perbaikan proses industri √ mengatasi polusi lingkungan
DAMPAK POSITIF BIOTEKNOLOGI Peningkatan produksi pangan 2. Peningkatan kesehatan 3. Pengkatan cara pengolahan limbah 4. Penyedia bahan bakar alternatif 5. Dll. 1.
13
07/11/2012
DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI 1.
Di bidang Etika/ Moral Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen dari mahkluk hidup satu ke mahkluk hidup lain bertentangan dengan nilai budaya dan melanggar hukum alam
2.
Di bidang sosial ekonomi Menimbulkan kesenjangan antara negara/ perusahaan yang memanfaatkan bioteknologi dengan yang belum memanfaatkan bioteknologi (negara dunia ke tiga)
3.
Dampak di bidang kesehatan Ada produk hasil rekayasa genetik yang disinyalir menimbulkan masalah serius, misalnya kematian akibat penggunaan insulin, sapi penghasil susu yang disuntik dengan Hormon BGH mengandung bahan kimia yang berbahaya, tomat Flavr Savr diketahui membawa gen resisten terhadap antibiotik.
4.
Dampak terhadap lingkungan Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat merusak keseimbangan alam dan kelestarian organisme
