BIOTEKNOLOGI

Disusun oleh :

-Diana Astuti

-Faqur Rahman

-Hildegardis

-Maya arditia

-Supriyadi Yusuf

-Tina Dwi Rahayu

Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam mengolah suatu bahandengan memanfaatkan organisme hidup dankomponen-komponennya untuk menghasilkanbarang dan jasa yang bermanfaat bagimanusia

Bioteknologi Tradisional (Konvensional)

Apabila kita kaji bersama, sebenarnya bioteknologi

sudah diterapkan sejak dahulu, misalnya adanya

minuman sejenis bir dan anggur. Minuman ini

merupakan minuman yang berasal dari proses

fermentasi (peragian) dari penggunaan jasad hidup

seperti bakteri dan jamur. Penggunaan bakteri dan

jamur ini dimanfaatkan dengan kemampuan

metabolismenya untuk mensintesis suatu produk

tertentu yang bermanfaat bagi manusia.

Pengertiannya

Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi

yang memanfaatkan mikroba, proses biokimia

dan proses genetik secara alami, misalnya

mutasi dan rekombinasi genetik.

Tahukah Anda bahwa aplikasi bioteknologi

tradisional mencakup berbagai aspek

kehidupan manusia, yaitu aspek pangan,

peternakan, pertanian, dan kesehatan.

Pangan

Berikut ini contoh dari bioteknologi tradisional di bidang

pangan, antara lain sebagai berikut.

a. Tempe, bahan dasar dari kedelai, merupakan hasil

fermentasi dari jamur Rhizopus.

b. Tape, bahan dasarnya singkong atau beras ketan,

merupakan hasil fermentasi dari Saccharomyces

cereviceae.

c. Kecap, bahan dasarnya kacang kedelai hasil,

fermentasi dari jamur Aspergillus.

Tape singkong

Peternakan

Pada bidang peternakan misalnya:

a. hasil mutasi alam yang menghasilkan domba

ankon, yaitu domba yang berkaki pendek dan

bengkok;

b. sapi Jersey yang dapat menghasilkan susu

dan kandungan krim yang lebih bagus.

sapi Jersey

Pertanian

Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidang

pertanian adalah:

a. hidroponik, tentu Anda sudah mengetahui hidroponik

merupakan cara bercocok tanam tanpa menggunakan

tanah, tetapi dengan media air sebagai pengganti tanah

untuk pertumbuhan tanaman,

b. tanaman jenis mustard alami yang diteliti yang dapat

menghasilkan tanaman, kubis, kembang kol, dan lain

sebagainya.

Skema hidroponik

Contoh bercocok tanam menggunakan sistem hidroponik

1. Memakai makhluk

hidup secara

langsung

2. Tanpa didasari prinsip

ilmiah

3. Berdasarkan keteram-

pilan yg diwariskan

turun-temurun

4. Tidak diproduksi

secara masal

1. 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

Bioteknologi dalam Produksi Pangan

Di sekitar kita banyak sekali kita jumpai jenis makanan dan

minuman

yang prosesnya dibantu oleh mikroorganisme. Perhatikan tabel

di bawah!

No. Nama Produk Nama Mikroorganisme

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Kecap

Tempe

Oncom

Tapai

Yoghurt

Nata de coco

Mentega

Keju

Aspergillus wentii

Rhizopus oryzae

Neurospora sitophila

Saccharomyces cerevisiae

Streptococcus thermophillus

Lactobacillus bulgaricus

Acetobacter xylinum

Streptococcus lactis

Leuconostoc cremoris

Lactobacillus lactis

Lactobacillus casei

Propionibacterium

Bioteknologi dalam Bidang Pertanian

Aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian:

1. Telah ditemukannya berbagai varietas bibit tahan hama serta tanaman yang

tahan terhadap hama. Misalnya, bibit padi IR64 yang memiliki umur pendek

dan daya produksi tinggi. Varietas ini diperoleh dari radiasi dan seleksi biji

padi.

2. Adanya pola tanam hidroponik, yaitu sistem tanam tanpa menggunakan

media tanah.

3. Adanya tanaman yang tahan hama.Misalnya, tanaman tembakau yang tahan

terhadap penyakit TMV (Tobacco Mozaik Virus) dengan cara rekayasa genetik.

4. Dihasilkannya bioinsektisida dari mikroba, Bacillus thuringensis (Bt)

merupkan salah satu jenis bakteri yang mampu menghasilkan racun atau toksin

yang mampu membunuh serangga.

Bioteknologi dalam Bidang Pertambangan

Penggunaan mikroorganisme dalam pemisahan logam dari bijihnya,

misalnya oleh Thiobacillus oxidans dan Thiobacillus ferrooxidans.

Skema pemurnian logam

Bioteknologi Bahan Alternatif

Gas bio dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh bakteri metan

(Methanobacter) yang dilakukan secara anaerob.

Dengan melalui reaksi di atas

penguraian glukosa dihasilkan

gas bio dalam bentuk gas metan

yang dapat dijadikan sebagai

bahan bakar pengganti

kayu dan minyak tanah.

gas metan

Fermentor gas bio

Bioteknologi dalam pembuatan Antibiotik Antibiotik: senyawa atau zat yang dihasilkan suatu organisme yang mampu

menghambat pertumbuhan organisme lain.

Orang yang pertama kali menemukan antibiotik adalah Alexander Flemming yang

menemukan penicilin dari jamur Penicillium notatum.

Berikut adalah beberapa contoh antibiotik

Vaksin: mikroorganisme

atau bagian dari suatu

mikroorganisme yang telah

dilemahkan sehingga tidak

membahayakan.

Vaksin bisa berasal

dari mikroorganisme

yang telah dilemahkan atau

dimatikan bahkan berasal dari

zat yang dihasilkan mikro–

organisme tersebut kemudian

dilemahkan.

Pembuatan Vaksin

Proses Pembuatan InsulinTahap-tahapnya adalah sebagai berikut:

1. Tahap pertama dalam membuat bakteria yang bisa menghasilkan insulin

adalah dengan mengisolasi plasmid pada bakteri tersebut yang akan

direkayasa. Plasmid adalah materi genetik berupa DNA yang terdapat pada

bakteria namun tidak tergantung pada kromosom karena tidak berada di

dalam kromosom.

2. Kemudian plasmid tersebut dipotong dengan menggunakan enzim di tempat

tertentu sebagai calon tempat gen baru yang nantinya dapat membuat insulin.

3. Gen yang dapat mengatur sekresi (pembuatan) insulin diambil dari kromosom

yang berasal dari sel manusia.

4. Gen yang telah dipotong dari kromosom sel manusia itu kemudian ‘direkatkan’

di plasmid tadi tepatnya di tempat bolong yang tersedia setelah dipotong tadi.

5. Plasmid yang sudah disisipi gen manusia itu kemudian dimasukkan kembali ke

dalam bakteria.

6. Bakteria yang telah mengandung gen manusia itu selanjutnya berkembang

biak dan menghasilkan insulin yang dibutuhkan.

Pembuatan

Insulin

Bioteknologi modernAdalah praktik bioteknologi yang diperkaya dengan teknik

rekayasa genetika ( suatu teknik manipulasi materi genetikal

Cirinya berkebalikan dengan biotek tradisional ditambah dengan

menerapkan teknik Aseptis.

Teknik Aseptis adalah suatu cara kita pada waktu bekerja

(praktik) yang selalu menjaga sterilitas ketika menangani

pengkulturan mikroorganisme untuk mencegah kontaminasi

terhadap kultur mikroorganisme yang diinginkan.

Contoh dari bioteknologi modern ini yaitu tumbuhan yang kuat

atau tahan terhadap hama dan penyakit serta buahnya

sifatnya tahan lama, bakteri penghasil antibiotik ataupuninsulin.

Macam-macam BioteknologiModern

Fermentasi

Kultur Jaringan

Rekayasa genetika

Teknik Rekombinansi DNA/fusi gen

Teknik Fusi protoplasma

Kloning

Hidroponik

Aeroponik

Kawin suntik

Bioteknologi ModernKelebihan

Perbaikan sifat genetik dilakukan secara terarah

Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik

Hasil dapat diperhitungan

Dapat menghasilkan jasad baru dengan sifat baru yang tidak adapada jasad alami

Dapat memperpendek jangka waktu pengembangan galur tanamanbaru

Dapat meningkatkan kualitas

Kekurangan

Relatif mahal

Memerlukan kecanggihan teknologi

Pengaruh jangka panjang belum diketahui

REKAYASA GENETIKA

1

2

3

Teknologi rekayasa genetika merupakan

transplantasi atau pencangkokan satu gen

lainnya dimana dapat bersifat antar gen

dan dapat pula lintas gen yang bertujuan

untuk mendapatkan produk baru yang

unggul dengan membuat DNA

rekombinan. Rekayasa genetika juga

diartikan sebagai perpindahan gen.

Ada dua komponen yang terlibat dalam rekaya

genetika, antara lain:

a. Plasmid adalah gen yang melingkar

menyerupai cincin yang terdapat dalam sel, tak

terikat pada kromosom. Keuntungan

penggunaan plasmid adalah dapat di pindahkan

dari satu sel ke sel yang lain, misalnya melalui

cara transformasi

b. Enzim Dalam rekayasa genetika dikenal dua macam bahan kimiayang berperan penting. Kedua macam bahan kimia tersebutadalah enzim pemutus (retriksi endonuklease) danenzimperekat (ligase).

Enzim retriksi endonuklease merupakan enzim khusus daribakteri yang berguna sebagai alat pertahanan tubuh. Misalnya untuk melawan DNA asing yang menyusup masuk, seperti yang berasal dari virus. Dalam dunia rekayasagenetika, enzim tersebut bertindak sebagai gunting biologiyang berfungsi untuk memotong/ menggunting rantai DNA pada tempat- tempat khusus.

Teknik Plasmid

melalui teknik plasmid dalam rekayasa

genetika tersebut, para ahli di bidang

bioteknologi dapat mengembangkan

tanaman transgenik yang resisten

terhadap hama dan penyakit, adaptif

terhadap kekeringan dan kondisi tanah

yang tidak subur dan lain-lain.

Teknik hibridoma

Tenik hibridoma adalah teknik pembuatan sel

yang dihasilkan dari fusi antara sel limfosit B

yang menghasilkan antibodi) dengan sel

kanker yang memiliki karakter cepat

membelah. Sifat dari sel hibridoma ini adalah

imortal.

Contoh : dalam pembuatan antibiotik

monoknal.

Tahap-tahap :

1. Menginjeksikan antigen ke tubuh kelinci

atau tikus, kemudian limpanya dipisahkan

2. Dilakukan peleburan sel-sel limpa

dengan mieloma (sel kanker), sehingga

sel limpa ini akan menghasilkan sel

plasma higga sel antibiotik

3. Kemudian sel antibiotik ini dikembangkan

dan disuntikkan kembali pada hewan

yang akan dikembangkan dengan kultur

agar dihasilkan lebih banyak antibiotik

Terapi gen

Terapi gen adalah teknik untuk mengoreksi gen-

gen yang cacat yang bertanggung jawab

terhadap suatu penyakit atau perbaikan kelainan

genetik yang terjadi karena mutasi pada satu

gen, seperti penyakit fibrosis sistik, dengan

mempernaiki gennya.Penggunaan terapi gen

pada penyakit tersebut dilakukan dengan

memasukkan gen normal yang spesifik ke

dalam sel yang memiliki gen mutan.

1. Menambahkan gen-gen normal ke dalam sel

yang mengalami ketidaknormalan.

2. Melenyapkan gen abnormal dengan gen normal

dengan melakukan rekombinasi homolog.

3. Mereparasi gen abnormal dengan cara mutasi

balik selektif, sedemikian rupa sehingga akan

mengembalikan fungsi normal gen tersebut.

4. Mengendalikan regulasi ekspresi gen abnormal

tersebut, lebih kea rah gagasan mencegah

diekspresikannya gen-gen yang jelek atau

abnormal, dikenal dengan istilah gene

silencing.

Terapi Gen

Kloning (pengklonan)

Kloning berasal dari kata Yunani kuno,

clone yang berati ranting atau

cangkokan. Dlaam bahasa inggris clone

digunakan untuk menyebutkan

sekelompok makhluk hidup yang

dilahirkan tanpa proses seksual.

Tahap-tahap dalam kloning

Mentransplantasikan inti sel kulit kedalam sel telur

yang terlebih dahulu udah dibuang intinya/

dikeluarkan.

Inti sel yang dimasukkan kedalam sel yang tidak

memiliki inti, inti itu akan mengalami perkembangan

menjadi embrio

Kemudian memisahkan sel-sel embrio itu (fase

bastula) dan tranplantasikan ke dalam sel telur katak

lain yang inti selnya sudah dihilangkan atau dibuang.

Maka akan lahir individu kloning tumbuh dari sel-sel

telur itu

Transfer dalam rekayasa genetika

1. Transfer Gen

Kloning ini dilakukan dengan menyisipkan potongan gen yang

dikehendaki dari suatu spesies lain sehingga spesies ke spesies

lain sehingga spesies yang di klon tadi akan memiliki sifat

tambahan sesuai dengan gen yang telah di sisipkan ke dalam

sel tubuhnya.

2. Transfer Embrio

Transfer embrio ini dilakukan dengan jalan mengambil ovum

kemudian membuahinya dengan sperma, setelah terjadi zigot

yang akan berkembang menjadi embrio, embrio- embrio ini di

transfer atau ditanam dalam rahim individu betina sampai lahir

menjadi individu dewasa.

3. Transfer Inti

Prinsip dari transfer inti yaitu dengan memasukkan inti sel

(nukleus) dari satu spesies ke dalam sel spesies lain yang

sebelumnya inti selnya telah dibuang atau dikosongkan.

Contoh penerapan rekayasan genetika

1Proses PCR

1 Pembuatan Insulin

PCRPolymerase chain reaction (PCR) merupakan teknik yang

sangat berguna dalam membuat salinan DNA. PCR disebut

juga suatu teknik perbanyakan (amplifikasi) potongan DNA

secara in vitro pada daerah spesifik yang dibatasi oleh dua buah

primer oligonukleotida.PCR memungkinkan sejum)lah kecil

sekuens DNA tertentu(DNA rantai tunggal dan DNA

templatnyadisalin (jutaan kali) untuk diperbanyak (ssehingga

dapat dianalisis) atau dimodifikasi secara tertentu.

Tahap peleburan (melting) atau denaturasi. DNA untai ganda akan membuka menjadi dua

untai tunggal. Hal ini disebabkan karena suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan

putusnya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang komplemen.

Tahap penempelan atau annealing

primer akan menuju daerah yang spesifik yang komplemen dengan urutan primer. Pada

proses annealing ini, ikatan hidrogen akan terbentuk antara primer dengan urutan

komplemen pada templat. Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50C – 60C.

Selanjutnya, DNA polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan

menjadi sangat kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan reaksi polimerisasi

selanjutnya

Tahap pemanjangan atau elongasi

Umumnya, reaksi polimerisasi atau perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu 72oC. Primer

yang telah menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi 3’nya dengan

penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA polimerase.

Lepas tahap 3, siklus diulang kembali mulai tahap 1, proses terjadi secara berulang-ulang

dan berkelanjutan

Tahap-tahap PCR

5`3`

3`5`

3`5`

5`3`

3`

5`

5`

3`

5`

5`

3`

3`

5`3`

5` 3`

5`3`

5` 3`

5`3`

5` 3`

5`3`

5` 3`

5`3`

5` 3`

5`3`

5` 3`

1

2

3

4

RNA polymerase

primer

DNA polymerase

RNA polymerase

DNA

Pembentukan

insulinDalam pembuatan insulin adalah

hormon yang mengubah gklukosa

menjadi glikogen yang berfungsi

untuk mengatur kadar gula bersama

hormon glukagon. Pembentukan

insulin dengan menggunakan

bakteri E. Coli (Escherrichia coli)