UNIVERSITAS AIRLANGGA BIOTEKNOLOGI TIM IAD UNIVERSITAS AIRLANGGA 1

PENGERTIAN BIOTEKNOLOGI Bios  hidup: Teuchos  alat; Logos  ilmu Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam mengolah suatu bahan dengan memanfaatkan organisme hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia

SEJARAH PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI JAMAN SEBELUM LOUIS PASTEUR - Minuman beralkohol (Bir, anggur, tuak) - Makanan terfermentasi (Keju, yoghurt, tape,tempe, petis, terasi) JAMAN LOUIS PASTEUR - Alkohol (Etanol, butanol, aseton, gliserol) - Asam organik (Asam sitrat, asam asetat) - Pengolahan limbah secara aerob JAMAN ANTIBIOTIKA - Antibiotika (Penisilin, tetrasiklin, streptomisin) - Vaksin (Vaksin anti NCD, vaksin anti polio) - Transformasi steroid (DOPA) - Teknologi fermentasi media cair - Teknologi biakan jaringan hewan

JAMAN PASCA ANTIBIOTIKA - Asam amino (Asam glutamat, lisin, aspartat) - Protein sel tunggal - Enzim (Amilase, glukosa isomerase, glukosa dehidrogenase) - Teknologi imobilisasi sel dan ensim - Teknologi pengolahan limbah cair anaerob (Biogas) - Polisakarida bakteri (Xanthan, Trehalosa) JAMAN BIOTEKNOLOGI MODERN - Teknologi hibridoma (Antibodi monoklonal) - Teknologi uji diagnostik dengan antibodi - Rekayasa genetika - Vaksin artifisial - Insulin dari khamir

PETA KONSEP Kelangsungan Hidup Manusia Ditunjang Oleh Teknologi melalui Bioteknologi Bioteknologi Konvensional Bioteknologi Modern Pengolahan Bahan Makanan Misalnya Tempe Kecap Keju Mikroprotein Kultur Jaringan Rekayasa Genetik 5

PERBANDINGAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN MODERN A. Konvensional Memakai makhluk hidup secara langsung Tanpa didasari prinsip ilmiah Berdasarkan ketram-pilan yg diwariskan turun-temurun Tidak diproduksi secara masal Modern Memakai makhluk hi-dup dan komponen-nya secara langsung Menggunakan prinsip-prinsip ilmiah Hasil pengkajian berbagi disiplin ilmu yang mendalam Diproduksi secara masal

Contoh Bioteknologi Konvensional dan Biotek. Modern Penggunaan galur tanaman alami yang belum mengalami modifikasi genetik (plasma nutfah) Budidaya tanaman yang secara alami membawa gen ketahanan terhadap hama Bioteknologi modern: Pada pengendalian hama dan penyakit: Penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis alami untuk pengendalian hama Penggunaan galur tanaman transgenik yang membawa gen cry dari B. thuringiensis

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

TEKNIK-TEKNIK DALAM BIOTEKNOLOGI ♥ Fermentasi ♥ Seleksi dan Pemuliaan ♥ Analisis Genetik ♥ 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 Bahan bakar

Proses fermentasi oleh mikroba menggunakan fermentor

SELEKSI DAN PEMULIAAN Memilih mikroba, tanaman atau hewan dan membudidayakan individu atau populasi yang diinginkan sebagai stok genetik untuk perbaikan generasi baru Dapat digunakan untuk: Bioteknologi konvensional Produksi bahan pangan

ANALISIS GENETIK Mempelajari sifat/karakter suatu gen dalam kromosom yang diwariskan dari generasi ke generasi dan interaksi antara gen dan lingkungan dalam menghasilkan suatu sifat Dapat digunakan untuk: Diagnosis penyakit Konseling genetik Pertanian: budidaya tanaman

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 Forensik (DNA fingerprinting)

KULTUR JARINGAN DAPAT DILAKUKAN PADA JARINGAN TANAMAN MAUPUN JARINGAN HEWAN ♣ Kultur jaringan tanaman secara in vitro Dasar Teori : Sifat Totipotensi  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

TAHAPAN DALAM KULTUR JARINGAN TANAMAN KALUS Sekumpulan sel amorphous (tidak berbentuk atau belum terdiferensiasi) yang terbentuk dari sel-sel yang membelah terus menerus secara in vitro  EKSPLAN Bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan untuk inisiasi suatu kultur PLANTLET Tanaman lengkap hasil regenerasi dalam kultur jaringan

KULTUR JARINGAN HEWAN Kultur sel ataupun jaringan dari hewan hanya akan membentuk koloni sel ataupun jaringan yang telah dikultur.

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

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

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 1. Peningkatan produksi pangan 2. Peningkatan kesehatan 3. Peningkatan cara pengolahan limbah 4. Penyedia bahan bakar alternatif 5. Dll.

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 Bovine Growth 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