PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI Prof. Win Darmanto, Ph.D.

BIOTEKNOLOGI Penggunaan mahluk hidup atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang atau jasa secara industri

CONTOH-CONTOH HASIL PRODUKSI BIOTEKNOLOGI Ragi roti, protein sel tunggal Amilase, glukosa dehidrogenase Antibiotik, vitamin, asam amino, asam organik Etanol, metana, asam laktat Sirup jagung berfruktosa tinggi Lumpur aktif, penghancur anaerob

Industri Pangan dan Pakan Mikrobiologi Biologi Molekular Biokimia Biologi Sel Genetika Molekular Rekayasa Proses Bioteknologi Diagnosa Kesehatan Industri Kimia Industri Fermentasi Industri Farmasi Lingkungan dan Energi Industri Pangan dan Pakan

Berita Mutakhir Bioteknologi Pertanian Monsanto menghentikan produksi gandum transgenik (10 Mei 2004) Sebagai reaksi atas kurangnya dukungan pasar, Monsanto untuk sementara menghentikan program gandum Roundup Ready sampai ada perubahan persepsi

Uni Eropa menyetujui pemasaran jagung transgenik baru (19 Mei 2004) Syngenta diijinkan untuk memasarkan jagung transgenik Bt-11 yang tahan serangga Produk tanaman transgenik pertama dalam 5 tahun terakhir yang disetujui Uni Eropa Tapi Syngenta memutuskan untuk menunda pemasarannya karena pertimbangan persepsi konsumen

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, aspartame) 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 1973, pertama kali gen berhasil diklon 1974, ekspresi gen terklon di jasad lain 1975, antibodi monoklonal

Jaman bioteknologi modern Teknologi hibridoma (Antibodi monoklonal) Teknologi uji diagnostik dengan antibodi Rekayasa genetika Vaksin artifisial Insulin dari khamir

Bioteknologi sudah merebak di banyak bidang seperti, pertanian, peternakan, kesehatan. Semuanya bertujuan agar kita survival dalam kehidupan. Di bidang pertanian ada kapas transgenik, jagung, buah-buahan (seperti durian Bangkok), Bunga (misalnya bunga tulip yang berwarna-warni di Jepang), dan hampir semua tanaman dapat dilakukan rekayasa genetika.

Negara-negara lain yang telah berkutat dengan bioteknologi justru menggunakan tanaman Indonesia sebagai plasma nutfah mereka, seperti contohnya durian Bangkok, dan nangka kuning di Amerika. Dalam peningkatan bidang peternakan telah dirancang suatu ilmu berbasis bioteknologi seperti kloning (yang terkenal adalah domba Dolly), inseminasi buatan (peternakan sapi di Lembang sudah menggunakannya), fertilisasi in vitro (telah berkembang pesat dan berhasil dilakukan riset pada kelinci, mencit, sapi, babi, domba, sampai manusia), splitting (yang mampu menghasilkan anak kembar identik pada domba, sapi, babi, dan kuda, dan masih banyak lagi).

Contoh di Indonesia adalah babi transgenik, hasil penelitian yang dilakukan oleh Dr. Muladno bersama teman-temannya di Institut Pertanian Bogor (IPB). Penelitian ini sudah berhasil memproduksi hemoglobin manusia sebanyak 10-15% dari total hemoglobin manusia selain beberapa organ dalam babi yang dapat dicangkokkan ke dalam tubuh manusia karena "kemiripannya".

Sedangkan di bidang kesehatan, sudah jelas dapat mengatasi penyakit dengan melakukan pengubahan terhadap susunan gen-gen yang termutasi. Produksi hormon insulin untuk pengidap diabetes mellitus juga adanya pra-Implantasi Genetik Diagnosis yang memungkinkan stem cells memproduksi sel-sel yang diacu karena kekurangan. Kasus Molly, gadis berusia 6 tahun yang merupakan anak tunggal dan orang tuanya menginginkan cara yang aman untuk menyebuhkan putrinya dari penyakit leukimia. Dengan metode ini akhirnya memacu sumsum tulang belakang untuk menghasilkan sel darah.

Beberapa pihak mengatakan tanpa adanya etika seseorang dapat menyalahgunakannya bioteknologi pada tempat yang salah, seperti menciptakan monster, misalnya. Tidak terbayangkan andaikata ada orang yang memang berminat "menciptakan" Hulk (manusia raksasa hijau). Atau mengamplifikasi DNA tua dari gen dinosaurus seperti yang terlihat dalam film Jurassic Park.

Perjalanan bioteknologi di bidang transgenik, banyak pihak yang kontra karena mereka tidak menjamin keamanan makanan hasil transgenik, malah membahayakan. Selain demi kesehatan, tanaman transgenik dapat merusak keseimbangan alam di mana serbuk sari jagung di alam bebas dapat mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan gulma unggul yang sulit dibasmi.

Kemudian juga jagung yang direkayasa sebagai pakan unggas dan menjadikan produk akhir unggas tersebut terdapat genetic modified organism (GMO) yang dikhawatirkan membahayakan manusia. Selain itu, malah ada dugaan bahwa SARS yang menggoyahkan dunia kemungkinan akibat rekayasa genetika virus Corona. Walaupun belum ada laporan resmi, teknologi secanggih apapun pastilah akan berdampak terhadap lingkungan.

TINGKAT PENERAPAN BIOTEKNOLOGI MASUKAN KELUARAN TINGGI Modal besar, alat dan proses canggih, operator terdidik Produk bernilai tinggi untuk kesehatan dan pangan MENENGAH Modal menengah, alat dan proses tidak terlalu rumit Pangan, pakan, pupuk dan pestisida hayati RENDAH Modal kecil, alat dan proses sederhana, operator tak terdidik Produk bernilai rendah, sanitasi, pemanfaatan limbah

Istilah-istilah yang sering digunakan dalam Bioteknologi Modern Transgen – Gen asing yang ditambahkan kepada suatu spesies Contoh – Gen Cry (mengkode protein yang menjadi racun bagi serangga keluarga Koleoptera) Here you are pointing out the difference between the process (using a transgene) and the product (the transgenic plant).

Istilah-istilah yang sering digunakan dalam Bioteknologi Modern Transgenik – suatu organisme yang mengandung transgen melalui proses bioteknologi (bukan proses pemuliaan tanaman) Contoh – Kapas Bollgard Jagung tahan herbisida Here you are pointing out the difference between the process (using a transgene) and the product (the transgenic plant).

HASIL KEGIATAN BIOTEKNOLOGI MODERN DI BIDANG PERTANIAN GMO - Genetically modified organisms Suatu jasad yang memiliki sifat baru, yang sebelumnya tidak dimiliki oleh jenis jasad tersebut, sebagai hasil penambahan gen yang berasal dari jasad lain. Juga disebut organisme transgenik Tanaman tahan virus pepaya, jeruk, kentang Gen ketahanan berasal dari virus

Tanaman tahan herbisida Jagung tahan serangga Racun Bt yang dikandungnya membunuh corn borer Gen pengendali produksi racun berasal dari bakteri Normal Transgenic Tanaman tahan herbisida Yang sudah ada: kedelai, jagung, kanola Yang berikutnya: gula bit, kobis, strawberry, alfalfa, kentang, gandum Gen ketahanan berasal dari bakteri

Perbedaan Pemuliaan tanaman konvensional Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang sama Pemindahan gen melalui perkawinan interspesies Pemuliaan tanaman melalui bioteknologi More definitions to know. Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang berbeda Pemindahan gen melalui rekayasa genetika tanaman

Perkawinan Antarspesies dalam Pemuliaan Tanaman Wheat Rye X Triticale These photos illustrate the use of plant breeding to produce a new crop of agronomic utility. Spesies baru, tetapi BUKAN bioteknologi modern

Sifat baru, tanpa gene asing Mutagenesis: Sifat baru, tanpa gene asing Mutagenesis mengubah urutan DNA suatu gen Dapat diperoleh sifat baru yang menguntungkan Perlakuan mutagenesis Gen yang diarah ATTCGA Notice that the mutagenic treatment changed a single base in the gene sequence. This change created a resistant plant because the gene product targeted by herbicide is not affected by the herbicide. This is a change of gene in the plant; a foreign gene was NOT involved. Gen baru ATTGGA

Generasi Organisme Tansgenik Berikutnya di bidang Pertanian Golden Rice Kandungan vitamin A meningkat Gen berasal dari bakteri Kekurangan: produksi vitamin A kurang banyak Golden rice is enriched for vitamin A. The controversy surrounds the actual utility of the product. Some data suggest the child would have to significantly increase their rice intact of rice for vitamin deficiencies to be alleviated. Because of this knowledge the biotech industry is being accused of promoting a consumer-friendly product only for publicity purposes. The white mold disease is associated with elevated levels of oxalic acid. Resistance is provided by inserting a gene whose product breaks down oxalic acid.

Bunga matahari Rumput lapangan golf Tahan jamur putih Gen ketahanan berasal dari gandum Rumput lapangan golf Tahan herbisida Tumbuh lambat mengurangi pemangkasan mengurangi polusi Golden rice is enriched for vitamin A. The controversy surrounds the actual utility of the product. Some data suggest the child would have to significantly increase their rice intact of rice for vitamin deficiencies to be alleviated. Because of this knowledge the biotech industry is being accused of promoting a consumer-friendly product only for publicity purposes. The white mold disease is associated with elevated levels of oxalic acid. Resistance is provided by inserting a gene whose product breaks down oxalic acid.

Beberapa pihak mengatakan tanpa hal tersebut seseorang dapat menyalahgunakannya pada tempat yang salah, seperti menciptakan monster, misalnya. Tidak terbayangkan andaikata ada orang yang memang berminat "menciptakan" Hulk (manusia raksasa hijau). Atau mengamplifikasi DNA tua dari gen dinosaurus seperti yang terlihat dalam film Jurassic Park.

Sehebat apapun otak manusia, pastilah penciptaan kita tidak sempurna 100%. Seperti halnya kemantapan jalan bioteknologi ini, banyak pihak yang kontra karena mereka tidak menjamin keamanan makanan hasil transgenik, malah membahayakan. Selain demi kesehatan, tanaman transgenik dapat merusak keseimbangan alam di mana serbuk sari jagung di alam bebas dapat mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan gulma unggul yang sulit dibasmi.

Jenis Tanaman Transgenik yang Diuji Jumlah pengujian 2002-03 (%) Jagung 1424 (56%) Kapas 193 (8%) Padi 146 (6%) Gandum 141 (6%) Kedelai 124 (5%) Alfalfa 121 (5%) Rumput 89 (4%) Corn is currently the crop that is receiving the most attention. Most of this is work by Monsanto, and part of that work involves adding the Roundup Ready technology to the crop. Wheat is starting to appear on these lists because of the work to incorporate Roundup resistance. 2001-03 data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/)

Arah Pengembangan yang Dituju Sifat Jumlah Penguian 2002-03 (%) Tahan serangga 791 (31%) Tahan herbisida 736 (29%) Peningkatan kualitas 400 (16%) Tahan penyakit 171 (7%) The majority of the current field trials are focusing on traits that have been studied extensively in the past. It is apparent that a new killer application is not on the immediate horizon. 2001-03 data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/)

Beberapa Sifat Lain yang Mulai Menarik Jumlah Pengujian 2002-03 (%) Hasil tinggi 105 (4%) Kandungan asam amino 94 (4%) Kandungan gula 44 (2%) Kandungan lemak 42 (2%) Researchers, though are looking at new traits. All of these are aimed at making the crop more valuable. By modifying the amino acid content of corn, by increasing its lysine concentration, the crop will be nutritious. Oil content is being modified to make it more healthy. How yield is being modified is unknown, because the transgenes involved have not been identified because it is confidential business information. 2001-03 data; collated from: Information Systems for Biotechnology (http://www.isb.vt.edu/)

Deteksi Ranjau Darat Dibutuhkan oleh militer, Tanpa upaya ini,anak-anak dan penduduk sipil terancam Bantuan Bioteknologi Tanaman (dikembangkan oleh Aresa Biodetection) Gen yang peka terhadap logam dimasukkan ke dalam tanaman Apabila akar tanaman menyentuh ranjau darat, Tanaman berubah warna dari hijau menjadi merah Mendeteksi ranjau darat

(pharmaceutical products) Biofarming? Bercocoktanam tanaman transgenik yang menghasilkan bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan (pharmaceutical products) Contoh bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan (pharmaceutical products) : Obat-obatan, antibodi, protein Biopharming is using transgenic plants to grow pharmaceutical products. These products include drugs, antibodies, and proteins.

Keunggulan teknolog ini? Sistem Produksi Sederhana Gen biasanya dimasukkan ke dalam tanaman yang biasa ditanam di lapangan (biasanya jagung) Cara bercocoktananam jagug tidak diubah Mengurangi beaya produksi This technology is being used for several reasons. First, by introducing the transgene into a crop like corn, the farmer can use traditional production techniques to grow the crop. From the pharmaceutical side, the cost of producing the end product is greatly reduced compared to techniques currently in place. Sistem hewan: $1000 - $5000 per gram protein Sistem tanaman: $1 - $10 per gram protein Sumber: The Roanoke Times, 2000

IMPIAN BIOPFARMING Vaksin yang Dapat Dimakan Tanaman transgenik untuk memenuhi kebutuhan kesehatan manusia Gen penyandi protein spesifik dari jasad patogen diklon Gen tersebut dimasukkan ke dalam genom tanaman (kentang, pisang, tomat) Tanaman dikonsumsi manusia Tubuh manusia membentuk antibodi terhadap protein patogen Tubuh manusia mengalami “imunisasi” terhadap pathogen Contoh: Diarrhea Hepatitis B Cacar Edible vaccines may be the most important and accepted biotech product.

Prioritas Bioteknologi Tanaman dan Lingkungan di Masa yang Akan Datang Bioremediasi Polusi air, tanah dan udara menjadi masalah Tanaman dapat membantu degradasi senyawa polutan tersebut Dibutuhkan tanaman yang dapat membantu degradasi senyawa polutan dan aman terhadap lingkungan Tanaman yang kandungan nutrisinya diperkaya untuk mengatasi kondisi malnutrisi. Mengingat malnutrisi semakin meluas, Malnutrisi dapat menyebabkan berbagai penyakit ikutan / infeksi skunder akibat kurang gizi Dibutuhkan modifikasi tanaman pangan untuk mengatasi masalah tersebut