BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

Oleh Heru NurcahyoOleh Heru Nurcahyo0816422625708164226257

PRODI PENDIDIKAN PRODI PENDIDIKAN SAINSSAINS

PPSPPSNegeri YogyakartaNegeri Yogyakarta

Tahun 2012Tahun 2012

Menurut Bull Menurut Bull et al.et al. (1982), (1982), bioteknologi merupakan penerapan bioteknologi merupakan penerapan asas-asas sains (ilmu pengetahuan asas-asas sains (ilmu pengetahuan alam) dan rekayasa (teknologi) untuk alam) dan rekayasa (teknologi) untuk pengolahan suatu bahan dengan pengolahan suatu bahan dengan melibatkan aktivitas jasad hidup melibatkan aktivitas jasad hidup untuk menghasilkan barang dan/atau untuk menghasilkan barang dan/atau jasajasa

• ““BioBio” memiliki pengertian agen hayati ” memiliki pengertian agen hayati ((living thingsliving things))

• ““TeknoTekno” memiliki pengertian teknik atau ” memiliki pengertian teknik atau rekayasa (rekayasa (engineeringengineering) )

• ““LogiLogi” memiliki pengertian ilmu ” memiliki pengertian ilmu pengetahuan alam (sains)pengetahuan alam (sains)

PENGERTIAN BIOTEKNOLOGIPENGERTIAN BIOTEKNOLOGI

Apakah industri susu sapi termasuk Apakah industri susu sapi termasuk dalam kategori industri bioteknologi ?dalam kategori industri bioteknologi ?

Apakah kawin suntik termasuk dalam Apakah kawin suntik termasuk dalam kategori bioteknologi?kategori bioteknologi?Apakah bayi tabung Apakah bayi tabung

• Input yaitu bahan kasar (Input yaitu bahan kasar (raw materialraw material)) • Proses yaitu mekanisme pengolahan Proses yaitu mekanisme pengolahan

melibatkan agen biologimelibatkan agen biologi• Output yaitu produk baik berupa Output yaitu produk baik berupa

barang dan/atau jasabarang dan/atau jasa

Input: Input: Bahan BakuBahan Baku

PROSES:PROSES:Melibatkan Melibatkan Agen HayatiAgen Hayati

Output:Output:Barang & JasaBarang & Jasa

Gambar 1Gambar 1: Skema Proses : Skema Proses BioteknologiBioteknologi

Skema Klasifikasi

Kingdom Organisme

Linnaeus

(1753)

Plantae

Animalia

Bakteri, fungi, alga, tanaman

Protozoa dan hewan

Haeckel

(1865)

Plantae

Animalia

Protista

Alga multiseluler dan tanaman

Hewan

Mikroorganisme (bakteri, protozoa, alga, kapang dan khamir)

Whittaker

(1969)

Plantae

Animalia

Protista Fungi Monera

Alga multiseluler dan tanaman

Hewan

Protozoa dan alga bersel tunggal

Kapang dan khamir

Semua bakteri (prokariot)

KLASIFIKASI ORGANISME (Living Things)

Sejarah Perkembangan BSejarah Perkembangan Bioteknologiioteknologi

6000-4000 SM : teknologi fermentasi pembuatan bir di Sumeria dan Mesir

Abad ke-14 : distilasi untuk menghasilkan minuman beralkohol tinggi di Cina

Sebelum 1865 : teknologi pembuatan bir, anggur, keju, yogurt, dan makanan lainnya sebagai hasil dari proses fermentasi (era pra-Pasteur)

1865-1940 : teknologi pembuatan etanol, butanol, aseton, gliserol, asam-asam organik (era Pasteur)

1940-1960 : teknologi pembuatan penisilin dan antibiotik lain

1960-1975 : teknologi pembuatan asam amino, protein sel tunggal, enzim untuk deterjen, biogas

(era pasca-antibiotik)

1975-sekarang : teknologi hibridoma yang menghasilkan antibodi monoklonal dan rekayasa genetika

(era bioteknologi baru)

PERKEMBANGAN PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

• Bioteknologi konvensional: belum Bioteknologi konvensional: belum menerapkan rekayasa genetika, menerapkan rekayasa genetika, kurang steril, jumlah sedikit (terbatas), kurang steril, jumlah sedikit (terbatas), kualitas belum terjamin. Contoh: kualitas belum terjamin. Contoh: industri tempe, tape, anggur, yoghurt, industri tempe, tape, anggur, yoghurt, dsbdsb

• Bioteknologi modern: menerapkan Bioteknologi modern: menerapkan rekayasa genetika, steril, produksi rekayasa genetika, steril, produksi dalam jumlah banyak (massal), kualitas dalam jumlah banyak (massal), kualitas standar dan terjamin. Contoh: hormon, standar dan terjamin. Contoh: hormon, protein manusia.protein manusia.

METODE BIOTEKNOLOGIMETODE BIOTEKNOLOGI

• Kultur jaringanKultur jaringan

• HibridomaHibridoma

• KloningKloning

• PCR (PCR (Polymerase chain reactionPolymerase chain reaction): ): kloning DNAkloning DNA

• Teknologi DNA rekombinan Teknologi DNA rekombinan ((recombinant DNA technologyrecombinant DNA technology))

Manfaat BioteknologiManfaat Bioteknologi

Untuk mengatasi masalah-Untuk mengatasi masalah-masalah kehidupan manusia dan masalah kehidupan manusia dan kemaslahatan umat, meiputi kemaslahatan umat, meiputi berbagai bidang antara lain:berbagai bidang antara lain:

•PertanianPertanian (pangan & sandang) (pangan & sandang)

•Kesehatan dan pengobatanKesehatan dan pengobatan

•LingkunganLingkungan (papan) (papan)

•Bahan bakarBahan bakar

Makanan & Minuman terfermentasi: tape, Makanan & Minuman terfermentasi: tape, tempe, yoghurt, VCO. tempe, yoghurt, VCO.

Bidang pertanian: bibit unggul tahan Bidang pertanian: bibit unggul tahan hamahama

Bidang kesehatan dan pengobatan: obat, Bidang kesehatan dan pengobatan: obat, hormon, vaksin, antibodihormon, vaksin, antibodi

Bidang lingkungan: pemanfaatan limbahBidang lingkungan: pemanfaatan limbah, , mengatasi pencemaran lingkungan.mengatasi pencemaran lingkungan.

Produk-Produk BioteknologiProduk-Produk Bioteknologi

TEKNOLOGI FERMENTASITEKNOLOGI FERMENTASI

• Teknologi fermentasi merupakan teknologi Teknologi fermentasi merupakan teknologi yang menggunakan mikroorganisme untuk yang menggunakan mikroorganisme untuk produksi makanan, minuman, dan obat-obatan.produksi makanan, minuman, dan obat-obatan.

• Mikroorganisme: bakteri, yeast, kapang, jamurMikroorganisme: bakteri, yeast, kapang, jamur

• Komponen subseluler: enzim, DNAKomponen subseluler: enzim, DNA

Teknologi fermentasi meliputi:Teknologi fermentasi meliputi:

• mikrobamikroba

• MediaMedia

• bioreaktor (fermenter) bioreaktor (fermenter)

• Instrumentasi dan pengendalian proses Instrumentasi dan pengendalian proses fermentasifermentasi

SCP (SCP (Single Cell ProteinSingle Cell Protein))• Mikroorganisme selain berperan dalam Mikroorganisme selain berperan dalam

fermentasi juga sebagai penghasil pangan. fermentasi juga sebagai penghasil pangan.

• single cell proteinsingle cell protein (SCP) selain meng- (SCP) selain meng-hasilkan protein juga mengandung hasilkan protein juga mengandung karbohidrat, lemak, vitamin, serat kasar, dan karbohidrat, lemak, vitamin, serat kasar, dan mineral. mineral.

• Untuk memenuhi kebutuhan pangan Untuk memenuhi kebutuhan pangan terutama sumber protein yang semakin terutama sumber protein yang semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan meningkat sejalan dengan pertumbuhan jumlah penduduk diperlukan langkah jumlah penduduk diperlukan langkah bioteknologi untuk memproduksi protein bioteknologi untuk memproduksi protein dalam kuantitas cukup dan kualitas baik dalam kuantitas cukup dan kualitas baik

KULTUR JARINGAN KULTUR JARINGAN TUMBUHANTUMBUHAN

• Kultur jaringan merupakan metode Kultur jaringan merupakan metode menumbuhkan sel atau sekumpulan menumbuhkan sel atau sekumpulan sel (jaringan) pada medium yang sel (jaringan) pada medium yang mengandung zat hara yang sesuai mengandung zat hara yang sesuai dengan kebutuhan sel atau jaringan dengan kebutuhan sel atau jaringan tumbuhan/tanamantumbuhan/tanaman..

TAHAPAN KULTUR TAHAPAN KULTUR TANAMANTANAMAN

• Preparasi medium kulturPreparasi medium kultur

• Penanaman dalam kulturPenanaman dalam kultur

• OrganogenesisOrganogenesis

• Amplifikasi anakanAmplifikasi anakan

• PenanamanPenanaman

KULTUR JARINGAN/SEL HEWANKULTUR JARINGAN/SEL HEWAN((animal tissue/cell cultureanimal tissue/cell culture))

• Kultur jaringan merupakan suatu Kultur jaringan merupakan suatu metode untuk memperbanyak metode untuk memperbanyak jaringan/sel yang berasal atau yang jaringan/sel yang berasal atau yang didapat dari jaringan orisinal tumbuhan didapat dari jaringan orisinal tumbuhan atau hewan setelah terlebih dahulu atau hewan setelah terlebih dahulu mengalami pemisahanmengalami pemisahan ((disagregasidisagregasi) ) secara mekanis, atau kimiawi secara mekanis, atau kimiawi (enzimatis) secara (enzimatis) secara in vitroin vitro (dalam (dalam tabung kaca)tabung kaca)

PRODUKSI ANTIBODI-MONOKLONALPRODUKSI ANTIBODI-MONOKLONAL((MONOCLONAL ANTIBODY = MAbMONOCLONAL ANTIBODY = MAb))

• Teknik hibridoma adalah suatu teknik Teknik hibridoma adalah suatu teknik dengan cara menggabungkan dua dengan cara menggabungkan dua macam sel eukariot dengan tujuan macam sel eukariot dengan tujuan mendapatkan sel hibrid yang mendapatkan sel hibrid yang memiliki kemampuan kedua sel memiliki kemampuan kedua sel induknyainduknya

Skema Produksi MAb dengan Skema Produksi MAb dengan teknik HIBRIDOMAteknik HIBRIDOMA

TEKNOLOGI REKAYASA GENETIKATEKNOLOGI REKAYASA GENETIKA((Recombinant DNA TechnologyRecombinant DNA Technology))

• Teknologi DNA rekombinan Teknologi DNA rekombinan ((recombinant DNA technologyrecombinant DNA technology) adalah ) adalah suatu metode untuk merekayasa suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan genetik dengan cara menyisipkan ((insertinsert) gena yang dikehendaki ke ) gena yang dikehendaki ke dalam suatu DNA organismedalam suatu DNA organisme lain lain

• Cangkok DNACangkok DNA

GENETICALLYEUKARYOTIC HOST CELLS :

•KULTUR SEL EUKARIOT•HEWAN TRANSGENIK •TANAMAN TRANSGENIK

Tahapan Rekayasa Tahapan Rekayasa GenetikaGenetika• Mengidentifikasi gena spesifik yang Mengidentifikasi gena spesifik yang

dikehendaki dikehendaki • mengisolasi gena spesifik mengisolasi gena spesifik • menyisipkan gena spesifik ke dalam menyisipkan gena spesifik ke dalam

DNA vector DNA vector • mengembalikan vektor ke dalam sel mengembalikan vektor ke dalam sel

hospes hospes • mengembang-biakan sel hospes mengembang-biakan sel hospes

dengan metode kultur jaringandengan metode kultur jaringan

Beberapa Produk Pemanfaatan Beberapa Produk Pemanfaatan Rekayasa genetikaRekayasa genetika

• Produksi ObatProduksi Obat

• Produksi Vaksin RekombinanProduksi Vaksin Rekombinan

• Terapi GenaTerapi Gena

• Produksi Protein ManusiaProduksi Protein Manusia

• Produksi hewan dan tanaman Produksi hewan dan tanaman transgeniktransgenik

TEKNOLOGI ENZIMTEKNOLOGI ENZIM

• Teknologi enzim memiliki pengertian Teknologi enzim memiliki pengertian penggunaan enzim dalam berbagai penggunaan enzim dalam berbagai proses industri. proses industri.

• Teknologi enzim meliputi purifikasi, Teknologi enzim meliputi purifikasi, isolasi, produksi, immobilisasi dan isolasi, produksi, immobilisasi dan penggunanan enzim pada sistem reaktor. penggunanan enzim pada sistem reaktor.

• Kontribusi teknologi enzim dalam Kontribusi teknologi enzim dalam produksi makanan, preservasi dan produksi makanan, preservasi dan sortasi energi, dan meningkatkan sortasi energi, dan meningkatkan kualitas lingkungan. kualitas lingkungan.

Prosedur Imobilisasi Prosedur Imobilisasi EnzimEnzim• Pengikatan enzim secara kovalen pada Pengikatan enzim secara kovalen pada

zat padat pendukungzat padat pendukung • Penjebakan enzim dalam GelPenjebakan enzim dalam Gel • Enkapsulasi enzimEnkapsulasi enzim • Adsorpsi enzim pada permukaan zat Adsorpsi enzim pada permukaan zat

padatpadat • Pengikat-silangan dengan bahan Pengikat-silangan dengan bahan

bergugus gandabergugus ganda