I

PENGERTIAN BIOTEKNOLOGIPENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam mengolah suatu bahan dengan rekayasa dalam mengolah suatu bahan dengan memanfaatkan organisme hidup dan komponen-memanfaatkan organisme hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusiayang bermanfaat bagi manusia

Bios hidup: Teuchos alat; Logos ilmu

SEJARAH PERKEMBANGAN SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

3000 th SM3000 th SM minuman beralkohol hasil fermentasiminuman beralkohol hasil fermentasi 16801680 penemuan sel khamir oleh Antonie van Leeuwenhoekpenemuan sel khamir oleh Antonie van Leeuwenhoek 18181818 fermentasi sel khamir oleh Erxlebenfermentasi sel khamir oleh Erxleben 18571857 fermentasi asam laktat oleh Pasteurfermentasi asam laktat oleh Pasteur 18971897 Buchner mengungkap enzim yang berperan Buchner mengungkap enzim yang berperan dalam fermentasidalam fermentasi Awal abad 20Awal abad 20 konsep pewarisan sifat dari Gregor Mendelkonsep pewarisan sifat dari Gregor Mendel 19171917 Karl Ereky memperkenalkan istilah Karl Ereky memperkenalkan istilah bioteknologibioteknologi 19281928 Fred. Griffith menemukan konsep transformasiFred. Griffith menemukan konsep transformasi 19441944 Oswall Avery, Colin McLeod & Maclyn Mc Carty menunjukkan Oswall Avery, Colin McLeod & Maclyn Mc Carty menunjukkan

bahwa yang ditransformasikan adalah senyawa asam nukleat bahwa yang ditransformasikan adalah senyawa asam nukleat tipe deoksiribosatipe deoksiribosa

19431943 Penisilin diproduksi dalam skala industriPenisilin diproduksi dalam skala industri 19441944 Avery, MacLeod, McCarty mendemontrasikan bahwa DNA Avery, MacLeod, McCarty mendemontrasikan bahwa DNA

adalah bahan genetikadalah bahan genetik 19531953 Watson & Crick menemukan struktur 3 dimensi DNAWatson & Crick menemukan struktur 3 dimensi DNA

19611961 Jurnal Jurnal Biotechnology and Bioengineering Biotechnology and Bioengineering ditetapkanditetapkan 1961-19661961-1966 Seluruh sandi genetik terungkapSeluruh sandi genetik terungkap 19701970 Nathan & Smith: enzim restriksi endonuklease (enzim yang Nathan & Smith: enzim restriksi endonuklease (enzim yang

dapat memotong molekul DNA secara spesifik) pertama kali dapat memotong molekul DNA secara spesifik) pertama kali diisolasidiisolasi

19721972 Korona dkk. Berhasil mensintesa secara kimiawi seluruh gen Korona dkk. Berhasil mensintesa secara kimiawi seluruh gen tRNAtRNA

19731973 Boyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinanBoyer dan Cohen memaparkan teknologi DNA rekombinan 19751975 Kohler dan Milstein menjabarkan produksi antibodi Kohler dan Milstein menjabarkan produksi antibodi

monoklonalmonoklonal 19761976 Perkembangan teknik-teknik untuk menentukan sekuen DNAPerkembangan teknik-teknik untuk menentukan sekuen DNA

19781978 Genetech menghasilkan insulin manusia dalam Genetech menghasilkan insulin manusia dalam E. coliE. coli 19801980 US Supreme Court: Mikroorganisme hasil manipulasi dapat US Supreme Court: Mikroorganisme hasil manipulasi dapat

dipatenkandipatenkan 19811981 Untuk pertama kalinya Untuk pertama kalinya automated DNA synthesizers automated DNA synthesizers dijual dijual

secara komersialsecara komersial 19811981 Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarkan antibodi Untuk pertama kalinya kit diagnostik berdasarkan antibodi

disetujui untuk dipakai di Amerika Serikatdisetujui untuk dipakai di Amerika Serikat

19821982 Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasil Untuk pertama kalinya vaksin hewan hasil teknologi DNA rekombinan disetujui teknologi DNA rekombinan disetujui pemakaiannya di Eropapemakaiannya di Eropa

18831883 Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuk Plasmid Ti hasil rekayasa genetik dipakai untuk transformasi tanamantransformasi tanaman

19881988 US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasa US Patent diberikan untuk mencit hasil rekayasa genetik sehingga rentan terhadap kanker (untuk genetik sehingga rentan terhadap kanker (untuk penelitian tumor)penelitian tumor)

19881988 Metode Polymerase Chain Reaction dipublikasiMetode Polymerase Chain Reaction dipublikasi 19901990 USA: telah disetujui percobaab Terapi gen sel USA: telah disetujui percobaab Terapi gen sel

somatik pada manusiasomatik pada manusia 19971997 Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (sel Kloning hewan (domba Dolly) dari sel dewasa (sel

ambing)ambing) 20002000 Pro dan kontra tanaman transgenik di Indonesia. Pro dan kontra tanaman transgenik di Indonesia.

Kapas Transgenik ditanam di Sulawesi SelatanKapas Transgenik ditanam di Sulawesi Selatan 20012001 Kontruksi monyet transgenik (ANDi) yang Kontruksi monyet transgenik (ANDi) yang

mengandung gen GFP dari sejenis ubur-uburmengandung gen GFP dari sejenis ubur-ubur

PETA KONSEPPETA KONSEPKelangsungan Hidup Manusia

Ditunjang Oleh

Teknologi

melalui

Bioteknologi

Bioteknologi Konvensional Bioteknologi Modern

Pengolahan Bahan Makanan Misalnya

Tempe Kecap Keju mikroprotein Kultur Jaringan

Rekayasa Genetik

PERBANDINGAN BIOTEKNOLOGIPERBANDINGAN BIOTEKNOLOGIKONVENSIONAL DAN MODERNKONVENSIONAL DAN MODERN

A. Konvensional1. Memakai makhluk

hidup secara langsung

2. Tanpa didasari prinsip ilmiah

3. Berdasarkan keteram-pilan yg diwariskan turun-temurun

4. Tidak diproduksi secara masal

B. Modern1. Memakai makhluk hi-

dup dan komponen-nya secara langsung

2. Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah

3. Hasil pengkajian berbagi disiplin ilmu yang mendalam

4. Diproduksi secara masal

Contoh Bioteknologi Konvensional dan Biotek. ModernContoh Bioteknologi Konvensional dan Biotek. Modern

Budidaya tanaman:Budidaya tanaman:- Penggunaan galur tanaman alami yang belum mengalami Penggunaan galur tanaman alami yang belum mengalami

modifikasi genetikmodifikasi genetik- Budidaya tanaman transgenik yang membawa gen Budidaya tanaman transgenik yang membawa gen

ketahanan terhadap herbisidaketahanan terhadap herbisida

Pengendalian hama dan penyakit:Pengendalian hama dan penyakit:- Penggunaan bakteri Penggunaan bakteri Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis alami untuk alami untuk

pengendalian hamapengendalian hama- Penggunaan galur tanaman transgenik yang membawa gen Penggunaan galur tanaman transgenik yang membawa gen

cry cry dari dari B. thuringiensisB. thuringiensis

Bioteknologi KonvensionalBioteknologi Konvensional

KelebihanKelebihan Relatif murahRelatif murah Teknologi relatif sederhanaTeknologi relatif sederhana Pengaruh jangka panjang umumnya sudah diketahui karena Pengaruh jangka panjang umumnya sudah diketahui karena

sistemnya sudah mapansistemnya sudah mapan

KekuranganKekurangan Perbaikan sifat genetik tidak terarahPerbaikan sifat genetik tidak terarah Tidak dapat mengatasi ketidaksesuaian genetik (inkompatibilitas)Tidak dapat mengatasi ketidaksesuaian genetik (inkompatibilitas) Hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnyaHasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya Memerlukan waktu lebih lama Memerlukan waktu lebih lama

Bioteknologi ModernBioteknologi Modern

KelebihanKelebihan Perbaikan sifat genetik dilakukan secara terarahPerbaikan sifat genetik dilakukan secara terarah Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetikDapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik Hasil dapat diperhitunganHasil dapat diperhitungan Dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad Dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak ada pada jasad

alamialami Dapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur tanaman baruDapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur tanaman baru Dapat meningkatkan kualitasDapat meningkatkan kualitas

KekuranganKekurangan Relatif mahalRelatif mahal Memerlukan kecanggihan teknologiMemerlukan kecanggihan teknologi Pengaruh jangka panjang belum diketahuiPengaruh jangka panjang belum diketahui

TEKNIK-TEKNIK DALAM TEKNIK-TEKNIK DALAM BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

♥ ♥ FermentasiFermentasi

♥ ♥ Analisis GenetikAnalisis Genetik

♥ ♥ Seleksi dan PemuliaanSeleksi dan Pemuliaan

♥ ♥ Analisis DNAAnalisis DNA

♥ ♥ Kultur Sel dan JaringanKultur Sel dan Jaringan

♥ ♥ Rekayasa Genetik atau DNA Rekayasa Genetik atau DNA rekombinanrekombinan

FERMENTASIFERMENTASIMenggunakan mikroba untuk mengubah suatu senyawa Menggunakan mikroba untuk mengubah suatu senyawa seperti pati atau gula menjadi senyawa lain seperti etanol, seperti pati atau gula menjadi senyawa lain seperti etanol, asam laktat dan hidrogenasam laktat dan hidrogen

Digunakan pada:Digunakan pada:

Bioteknologi konvensionalBioteknologi konvensional

Industri farmasiIndustri farmasi

BiopulpingBiopulping

Bahan bakarBahan bakar

BioplastikBioplastik

Proses fermentasi oleh mikroba menggunakan fermentor

ANALISIS GENETIKANALISIS GENETIK

Mempelajari sifat/karakter atau gen yang Mempelajari sifat/karakter atau gen yang diwariskan dari generasi ke generasi dan interasksi diwariskan dari generasi ke generasi dan interasksi antara gen dan lingkungan dalam menghasilkan antara gen dan lingkungan dalam menghasilkan suatu sifatsuatu sifat

Dapat digunakan untuk:Dapat digunakan untuk:

DiagnosisDiagnosis

PertanianPertanian

Bahan bakarBahan bakar

SELEKSI DAN PEMULIAANSELEKSI DAN PEMULIAAN

Manipulasi mikroba, tanaman atau hewan dan Manipulasi mikroba, tanaman atau hewan dan pemilihan individu atau populasi yang diinginkan pemilihan individu atau populasi yang diinginkan sebagai stok genetik untuk perbaikan generasi barusebagai stok genetik untuk perbaikan generasi baru

Dapat digunakan untuk:Dapat digunakan untuk:

Bioteknologi konvensionalBioteknologi konvensional

Produksi bahan panganProduksi bahan pangan

BioplastikBioplastik

ANALISIS DNAANALISIS DNAMempelajari karakter dari DNA, melaluiMempelajari karakter dari DNA, melalui

☻ ☻ Polymerase chain reaction Polymerase chain reaction (PCR): dapat membuat kopi segmen (PCR): dapat membuat kopi segmen DNADNA

☻ ☻ Restriction fragment length polymorphism Restriction fragment length polymorphism (RFLP) (RFLP) mapping mapping : mendeteksi : mendeteksi keberadaan suatu gen pada DNAkeberadaan suatu gen pada DNA

Dapat digunakan untuk:Dapat digunakan untuk:

Diagnosis suatu penyakitDiagnosis suatu penyakit

Konseling genetikKonseling genetik

Terapi genTerapi gen

KULTUR JARINGANKULTUR JARINGAN

Dapat dilakukan pada jaringan tanaman maupun hewanDapat dilakukan pada jaringan tanaman maupun hewan

Contoh: Kultur jaringan tanaman secara Contoh: Kultur jaringan tanaman secara in vitro in vitro Dasar Teori : Sifat Totipotensi tanamanDasar Teori : Sifat Totipotensi tanaman

Artinya setiap bagian tanaman apabila dikulturkan secara Artinya setiap bagian tanaman apabila dikulturkan secara in vitroin vitro akan dapat membentuk individu baruakan dapat membentuk individu baru

Keuntungannya:Keuntungannya:1. sifat tanaman sesuai dengan induknya1. sifat tanaman sesuai dengan induknya2. perbanyakan tanaman lebih cepat2. perbanyakan tanaman lebih cepat3. dapat diekspor tanpa melalui proses karantina, karena3. dapat diekspor tanpa melalui proses karantina, karena

tanaman hasil kultur tanaman hasil kultur in vitroin vitro bebas penyakit bebas penyakit

PROSES PENANAMAN EKSPLAN

RUANG

INKUBASI

KULTUR

CONTOH TANAMAN HASIL PERBANYAKAN SECARA IN VITRO

CONTOH TANAMAN HASIL PERBANYAKAN IN VITRO

REKAYASA GENETIKAREKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika atau teknologi DNA Rekayasa genetika atau teknologi DNA rekombinan (rekombinan (recombinant DNA technologyrecombinant DNA technology) ) adalah suatu metode untuk merekayasa adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan (genetik dengan cara menyisipkan (insertinsert) gen ) gen yang dikehendaki ke dalam suatu organismeyang dikehendaki ke dalam suatu organisme

Gambaran umum kloning gen menggunakan plasmid dari bakteri

Tahapan Rekayasa GenetikaTahapan Rekayasa Genetika Bahan yg diperlukan :Bahan yg diperlukan :

▪ ▪ Molekul DNA spesifik yang dikehendakiMolekul DNA spesifik yang dikehendaki▪ ▪ Vektor (pembawa DNA) Vektor (pembawa DNA) ▪ ▪ Enzim restriksiEnzim restriksi▪ ▪ Enzim ligaseEnzim ligase▪ ▪ Sel inangSel inang

Mengidentifikasi DNA spesifik yang dikehendakiMengidentifikasi DNA spesifik yang dikehendaki mengisolasi DNA spesifik mengisolasi DNA spesifik menyisipkan DNA spesifik ke dalam DNA vektor (Plasmid menyisipkan DNA spesifik ke dalam DNA vektor (Plasmid

dll.)dll.) mengembalikan vektor ke dalam sel hospes/inangmengembalikan vektor ke dalam sel hospes/inang mengembang-biakan sel hospesmengembang-biakan sel hospes

KONTRIBUSI/TUJUAN KONTRIBUSI/TUJUAN REKAYASA GENETIKA REKAYASA GENETIKA

•• Melakukan studi tentang struktur & fungsi gen (analisis Melakukan studi tentang struktur & fungsi gen (analisis gen)gen)

• • Amplifikasi produk suatu gen dalam keadaan murniAmplifikasi produk suatu gen dalam keadaan murni• • Peningkatan suatu strain (strain improvement) bibit →Peningkatan suatu strain (strain improvement) bibit →

unggulunggul• • Rekayasa genetik memberikan kontribusi yang Rekayasa genetik memberikan kontribusi yang

substansial bagi penelitian pada berbagai bidang, seperti substansial bagi penelitian pada berbagai bidang, seperti √ √ Peningkatan produksi bahan makananPeningkatan produksi bahan makanan√ √ Peningkatan produk obat-obatan dan produk baruPeningkatan produk obat-obatan dan produk baru√ √ Diagnosis penyakitDiagnosis penyakit√ √ perbaikan proses industriperbaikan proses industri√ √ mengatasi polusi lingkunganmengatasi polusi lingkungan

DAMPAK POSITIF BIOTEKNOLOGIDAMPAK POSITIF BIOTEKNOLOGI

1.1. Peningkatan produksi panganPeningkatan produksi pangan

2.2. Peningkatan kesehatanPeningkatan kesehatan

3.3. Pengkatan cara pengolahan limbahPengkatan cara pengolahan limbah

4. Penyedia bahan bakar alternatif4. Penyedia bahan bakar alternatif

5. Dll.5. Dll.

DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGIDAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI

1.1. Di bidang Etika/ MoralDi bidang Etika/ Moral

Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen dari mahkluk hidup satu ke mahkluk hidup lain gen dari mahkluk hidup satu ke mahkluk hidup lain bertentangan dengan nilai budaya dan melanggar bertentangan dengan nilai budaya dan melanggar hukum alamhukum alam

2.2. Di bidang sosial ekonomiDi bidang sosial ekonomi

Menimbulkan kesenjangan antara negara/ perusahaan Menimbulkan kesenjangan antara negara/ perusahaan yang memanfaatkan bioteknologi dengan yang belum yang memanfaatkan bioteknologi dengan yang belum memanfaatkan bioteknologi (negara dunia ke tiga)memanfaatkan bioteknologi (negara dunia ke tiga)

3.3. Dampak di bidang kesehatanDampak di bidang kesehatan

Ada produk hasil rekayasa genetik yang disinyalir menimbulkan Ada produk hasil rekayasa genetik yang disinyalir menimbulkan masalah serius, misalnya kematian akibat penggunaan insulin, masalah serius, misalnya kematian akibat penggunaan insulin, sapi penghasil susu yang disuntik dengan Hormon BGH sapi penghasil susu yang disuntik dengan Hormon BGH mengandung bahan kimia yang berbahaya, tomat Flavr Savr mengandung bahan kimia yang berbahaya, tomat Flavr Savr diketahui membawa gen resisten terhadap antibiotik.diketahui membawa gen resisten terhadap antibiotik.

4.4. Dampak terhadap lingkunganDampak terhadap lingkungan

Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat merusak Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat merusak keseimbangan alam dan kelestarian organismekeseimbangan alam dan kelestarian organisme