Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
11
BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI
22
ApaApa ituitu BioteknologiBioteknologi??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 kehidupanmanusia.
33
Sejarah Perkembangan BioteknologiTahun Perkembangan/Penemuan
1917 Karl Ereky memperkenalkan istilah bioteknologi
1943 Penisilin diproduksi dalam skala industri
1944 Avery, MacLeod, McCarty mendemonstrasikanbahwa DNA adalah bahan genetik
1955 Watson & Crick menentukan struktur DNA
1961 Jurnal Biotechnology and Bioengineeringditetapkan
1961-1966 Seluruh sandi genetik terungkapkan
1970 Enzim restriksi endonuklease pertama kali diisolasi
1972 Khorana dan kawan-kawan berhasil mensintesasecara kimiawi seluruh gen tRNA
44
1973 Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan
1975 Kohler dan Milstein menjabarkan produksiantibodi monoklonal
1976 Perkembangan teknik-teknik untuk menentukansekuen DNA
1978 Genetech menghasilkan insulin manusia dalamE.coli
1980 US Supreme Court: Mikroorganisme hasilmanipulasi dapat dipatenkan
1981 Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizers dijual secara komersial
1981 Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarantibodi disetujui untuk dipakai di Amerika Serikat
55
1982 Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasilteknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannyadi Eropa
1983 Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuktransformasi tanaman
1988 US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasagenetik sehingga rentan terhadap kanker (untukpenelitian tumor)
1988 Metode Polymerase Chain Reaction dipubliikasi
1990 USA: Telah disetujui percobaan Terapi gen selsomatik pada manusia
1997 Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (selkambing)
2000 Pro dan kontra tanaman transgenik di Indonesia. Kapas transgenik ditanam di Sulawesi Selatan
2001 Konstruksi monyet transgenik (ANDi) yang mengandung gen GFP dari sejenis ubur-ubur
66
Teknik-teknik dalam Bioteknologi
Fermentation
Analisis Genetik
Seleksi dan Pemuliaan
Analisis DNA
Kultur Sel dan Jaringan
Rekayasa Genetik atau DNA Rekombinan
77
Fermentation
Menggunakan mikroba untukmengubah suatu senyawa sepertipati atau gula menjadi senyawalain seperti etanol
Digunakan pada:
Bioteknologi klasik
Industri farmasi
Biopulping
Bahan bakar
Bioplastik
88
Analisis Genetik
Mempelajari bagaiman sifat/karakter atau gene diwariskan dari generasi ke generasi danbagaimanagen dan lingkungan berinteraksi untuk menghasilkansuatu sifat
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis
Pertanian
Bahan bakar
99
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
1010
Analisis DNA
PCR (Polymerase chain reaction) dapat membuatcopy segmen DNA
RFLP Mapping mendeteksi keberadaan suatu genpada DNA
Dapat digunakan untuk:
Diagnosis suatu penyakit
Konseling genetik
Terapi gen
1111
Kultur Sel dan Jaringan
Kapas
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
Kedelai
1212
Rekayasa Genetika
Trasfer segmen DNA dari suatu organisme ke DNA organisme lain. Kedua organisme tersebut dapattidak saling berkerabat satu sama lain
Dapat digunakan untuk:
Produksi bahan pangan
Industri farmasi
Konseling genetik
Terapi gen
1313
----------------------------------------------------------------------------------------------------Parameter Pemuliaan Selektif Rekayasa Genetika----------------------------------------------------------------------------------------------------
Tingkat Organisme utuh Sel atau molekul
Ketepatan Sekumpulan gen Satu gen tunggal
Kepastian Perubahan genetik Perubahan bahansulit atau tidak genetik dikarakterisasimungkin dikarakterisasi dengan baik
Batasan taksonomi Hanya dapat dipakai Tidak ada batasandalam satu spesies taksonomiatau satu genus
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Perbedaan antara pemuliaan selektif dan rekayasa genetika
1414
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
1515
Penggabungan antara teknologi DNA rekombinandengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studiyang sangat dinamis dan kompetitif yang disebutBioteknologi Molekuler
Industri bioteknologi molekuler adalah industri yang berbasis riset (research-based industry)
Melibatkan berbagai disiplin ilmu.
Bioteknologi dikembangkan dan disempurnakan olehpakar-pakar mikrobiologi industri dan rekayasa kimia
Pengembangan komponen teknologi DNA rekombinan sangat tergantung pada penemuan-penemuan dalam ilmu dasar seperti biologimolekuler, genetika, biokimia, dan mikrobiologi
1616
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
1717
Pertanian – “GM Food”
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
Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam:
Bt Corn
1818
RekayasaRekayasa genetikagenetika padapada hewanhewan
UpayaUpaya perbanyakanperbanyakan bibitbibit ternakternak padapada saatsaat iniini dengandenganteknikteknik kloningkloningDikenalDikenal 2 2 caracara perkembangbiakanperkembangbiakan hewanhewan dengandengan teknikteknikkloningkloning : : aseksualaseksual dandan seksualseksualKloningKloning aseksualaseksual : : selsel telurtelur dikeluarkandikeluarkan kemudiankemudiandimasukandimasukan selsel somatissomatis daridari jaringanjaringan apaapa sajasajaKloningKloning seksualseksual : : dilakukandilakukan dengandengan membelahmembelah embryo embryo padapada saatsaat tertentutertentu
1919
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
2020
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
2121
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
2222
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 organ
2323
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
2424
X
Monarch larvae on Butterfly weedMonarch larvae on Butterfly weed
2525
BERTANI SECARA HYDROPONICSBERTANI SECARA HYDROPONICS
2626
Hydroponics Hydroponics adalahadalah teknikteknik bercocokbercocok tanamtanamtanamantanaman padapada medium medium bukanbukan tanahtanah, , dandanmenggunakanmenggunakan larutanlarutan harahara dandan media lain media lain pembawapembawa campurancampuran harahara yang yang diperlukandiperlukan untukuntukpertumbuhanpertumbuhan tanamantanaman secarasecara optimaloptimal
Hydroponics Hydroponics hydro (air) + hydro (air) + ponosponos ((kerjakerja) ) selanjutnyaselanjutnya namanama lain : lain : agregateagregate cultureculturesoillesssoilless cultureculturenutrinutri cultureculturechemichemi cultureculture
2727
KeuntunganKeuntungan caracara hydroponicshydroponics
TidakTidak perluperlu pengolahanpengolahan tanahtanahTidakTidak perluperlu adanyaadanya rotasirotasi tanamantanamanTanpaTanpa tanamantanaman pengganggupenggangguHasilHasil seragamseragamBersihBersihHasilHasil bisabisa dikontroldikontrolTenagaTenaga kerjakerja sedikitsedikit effesieneffesienLebihLebih mudahmudah dalamdalam pemeliharaanpemeliharaanLebihLebih mudahmudah menggantimengganti tanamantanaman barubaruDapatDapat merupakanmerupakan tempattempat dandan caracara memperbaikimemperbaikimutumutu tanamantanaman
2828
DuaDua tipetipe utamautama caracara hydroponicshydroponics
KulturKultur air (water culture) air (water culture) true hydroponicstrue hydroponics
KulturKultur tanpatanpa tanahtanah ((soillesssoilless culture) culture) atauatau kulturkultur agregatagregatmenggunakanmenggunakan medium medium padatpadat untukuntuk tempattempat tumbuhtumbuh
tanamantanaman dandan dapatdapat dibagidibagi duadua berdasarkanberdasarkan pengairannyapengairannya•• KulturKultur pasirpasir (sand culture) (sand culture) atauatau vermiculite culturevermiculite culture•• KulturKultur kerikilkerikil (gravel culture) (gravel culture) –– sub sub irigationirigation
2929
Hydrophonis
Lapisan tipis
Aerophonics
Ada tiga sistem pemberian hara:
Sistem hydrophonic
Sistem lapisan tipis larutan hara
Sistem aerophonic
3030
SusunanSusunan LarutanLarutan Hara + AirHara + Air
UnsurUnsur Min (Min (ppmppm)) MaksMaks ((ppmppm)) OptimumOptimumN (Nitrogen)N (Nitrogen) 9090 200200 140140
P (P (FosforFosfor)) 3030 9090 6060
K (K (KaliumKalium)) 200200 400400 300300
Ca (Ca (KalsiumKalsium)) 120120 240240 150150
Mg Magnesium)Mg Magnesium) 4040 6060 5050
Fe (Fe (BesiBesi)) 2.02.0 5.05.0 4.04.0
MnMn ((ManganMangan)) 0.10.1 1.01.0 0.50.5
Cu (Cu (TembagaTembaga)) 0.010.01 0.10.1 0.050.05
B (Boron)B (Boron) 0.10.1 1.01.0 0.50.5
Zn (Zn (SengSeng)) 0.020.02 0.20.2 0.10.1
Mo (Mo (MolibdenumMolibdenum)) 0.010.01 0.10.1 0.020.02
3131