SEL SEBAGAI WAHANA SEL SEBAGAI WAHANA AKTIVITAS BIOTEKNOLOGIAKTIVITAS BIOTEKNOLOGI

Oleh :Oleh :

Dadang Sumardi, Ir.,MP.Dadang Sumardi, Ir.,MP.Fakultas Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Winaya MuktiUniversitas Winaya Mukti20082008

BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

Penggunaan mahluk hidup Penggunaan mahluk hidup atau bagian-bagiannya untuk atau bagian-bagiannya untuk

menghasilkan barang atau menghasilkan barang atau jasa secara industrijasa secara industri

Mahluk Hidup (manusia, hewan dan tumbuhan)

Organ-organ

Jaringan

Organel sel

Sel

Biomolekul

Organisasi

Tubuh

Mahluk hidup

Senyawa dasar

Produk

Metabolisme Sel

Bahan

Pertumbuhan dan perkembangan

SELOrganisasi terkecil dalam tubuh

mahluk hidup

?

•Memiliki kelengkapan organel

•Wahana proses metabolisme

•Memiliki sifat otonom dan totipotensi

SEL PROKARIOTIK SEL EUKARIOTIKSEL PROKARIOTIK SEL EUKARIOTIK

Perbedaan sel prokariotik dan Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotiksel eukariotik

Perbedaan Perbedaan Sel Sel prokariotikprokariotik

Sel Sel eukariotikeukariotik

Inti selInti sel Tidak ada Tidak ada membranmembran

Ada membranAda membran

Jumlah Jumlah kromosomkromosom

11 lebih dari 1lebih dari 1

Ukuran Ukuran ribosomribosom

70 S70 S 80 S80 S

Organel selOrganel sel Tidak lengkapTidak lengkap Lengkap: Lengkap: mitokondria,RE,Badan mitokondria,RE,Badan Golgi,lisosom dsb.Golgi,lisosom dsb.

Kelompok mikroorganismeKelompok mikroorganisme

1.1. Bakteri: eubakteri, archaebakteri dan Bakteri: eubakteri, archaebakteri dan cyanobaktericyanobakteri

2.2. Jamur: khamir, kapang dan cendawanJamur: khamir, kapang dan cendawan

3.3. Alga : alga bersel satu dan bersel banyakAlga : alga bersel satu dan bersel banyak

4.4. Protozoa :ciliata,flagellata,sporozoa,rhizopoProtozoa :ciliata,flagellata,sporozoa,rhizopodada

5.5. Ricketsia dan Clamydia Ricketsia dan Clamydia

6.6. MycoplasmaMycoplasma

7.7. Virus Virus

PERBEDAAN SEL PERBEDAAN SEL TUMBUHAN DAN HEWANTUMBUHAN DAN HEWAN• Mempunyai Mempunyai

dinding seldinding sel• Vakuola berukuran Vakuola berukuran

besar permanenbesar permanen• Mempunyai Mempunyai

plastida (kloroplas, plastida (kloroplas, kromoplas, dan kromoplas, dan leukoplas)leukoplas)

• Tidak mempunyai Tidak mempunyai sentriolsentriol

• Tidak memiliki Tidak memiliki dinding seldinding sel

• Vakuola berukuran Vakuola berukuran kecil tak kecil tak permanenpermanen

• Tidak mempunyai Tidak mempunyai plastidaplastida

• Mempunyai Mempunyai sentriolsentriol

NUKLEUS ( INTI SEL )NUKLEUS ( INTI SEL )

• Pada eukariotik memiliki membran inti.Pada eukariotik memiliki membran inti.• Mengandung anak inti (nukleolus) dan Mengandung anak inti (nukleolus) dan

kromosom.kromosom.• Fungsi inti sel adalah :Fungsi inti sel adalah : - Mengendalikan metabolisme sel.- Mengendalikan metabolisme sel. - Menyimpan informasi genetik (gen).- Menyimpan informasi genetik (gen). - Mengatur ekspresi gen.- Mengatur ekspresi gen. - Tempat terjadinya - Tempat terjadinya replikasireplikasi dan dan

transkripsi.transkripsi.

•DNA

ASAM NUKLEAT

•RNA

KROMOSOMDI DALAMINTI SEL

FUNGSI ASAM NUKLEAT

•Ekspresi karakter

•Pewarisan karakter

•Sintesa protein

DNA, gen & kromosomDNA, gen & kromosom

Plant BiotechnologyPlant BiotechnologyPlant Biotechnology TechniquesPlant Biotechnology TechniquesProtoplast Fusion (Plant tissue Protoplast Fusion (Plant tissue

culture)culture)

MITOKONDRIAMITOKONDRIA• 1.matriks1.matriks

• 2. membran luar2. membran luar

• 3. membran dalam3. membran dalam

• Fungsinya untuk Fungsinya untuk respirasi sel respirasi sel (penghasil energi / (penghasil energi / ATP)ATP)

• Krista berfungsi Krista berfungsi untuk memperluas untuk memperluas permukaan permukaan respirasi.respirasi.

MITOKONDRIAMITOKONDRIA

PLASTIDAPLASTIDA

• Terdiri dari : kloroplas, kromoplas, Terdiri dari : kloroplas, kromoplas, dan leukoplas.dan leukoplas.

• Kloroplas : mengandung kloropil Kloroplas : mengandung kloropil untuk fotosintesis.untuk fotosintesis.

• Kromoplas : mengandung pigmen Kromoplas : mengandung pigmen kuning jingga dan merah (karoten).kuning jingga dan merah (karoten).

• Leukoplas : tidak berwarna untuk Leukoplas : tidak berwarna untuk menyimpan cadangan makanan. menyimpan cadangan makanan.

KLOROPLASKLOROPLAS

• 1.Membran luar1.Membran luar

• 2.Grana/Granum2.Grana/Granum

• 3.Membran dalam3.Membran dalam

• 4.Tilakoid4.Tilakoid

• 5.Lamela5.Lamela

SENTRIOLSENTRIOL

• Hanya dimiliki oleh sel hewan .Hanya dimiliki oleh sel hewan .

• Terdapat sepasang seperti selinder.Terdapat sepasang seperti selinder.

• Berperan dalam proses pembelahan Berperan dalam proses pembelahan sel hewan yaitu mengatur pemisahan sel hewan yaitu mengatur pemisahan kromosom selama pembelahan sel.kromosom selama pembelahan sel.

BADAN GOLGIBADAN GOLGI / GOLGI / GOLGI KOMPLEKSKOMPLEKS• Pada sel tumbuhan Pada sel tumbuhan

biasanya disebut biasanya disebut diktiosom.diktiosom.

• Fungsinya untuk Fungsinya untuk membentuk membentuk kantung kantung kantung kantung sekresi, membran sekresi, membran plasma, dan plasma, dan dinding sel. dinding sel.

BADAN GOLGIBADAN GOLGI

LISOSOM ( LISOSOM ( dibentuk oleh badan dibentuk oleh badan

golgigolgi))

• Ukurannya sangat kecil Ukurannya sangat kecil

• Dibentuk oleh badan golgiDibentuk oleh badan golgi

• Bentuk bulat berisi enzim pencernaanBentuk bulat berisi enzim pencernaan

• Fungsinya untuk pencernaan Fungsinya untuk pencernaan intraselulerintraseluler

PEROKSISOMPEROKSISOM

• Ukurannya seperti lisosomUkurannya seperti lisosom

• Dibentuk oleh R E Dibentuk oleh R E

• Berisi enzim katalase yang Berisi enzim katalase yang berfungsi untuk menguraikan Hberfungsi untuk menguraikan H22OO2 .2 .

• HH22OO2 2 HH22O + OO + O22

• katalasekatalase

VAKUOLAVAKUOLA• Merupakan bagian yang matiMerupakan bagian yang mati• Pada sel hewan kurang berperananPada sel hewan kurang berperanan• Pada sel tumbuhan berperan penting Pada sel tumbuhan berperan penting • Memiliki selaput yang memisahkan Memiliki selaput yang memisahkan

dengan sitoplasma (tonoplasma)dengan sitoplasma (tonoplasma)• Fungsinya menyimpan zat – zat makanan Fungsinya menyimpan zat – zat makanan

(glukosa, asam amino, protein)(glukosa, asam amino, protein)• Menyimpan produksi ( alkaloid, atsiri )Menyimpan produksi ( alkaloid, atsiri )• Memblokir ampas metabolisme Memblokir ampas metabolisme

(NH(NH33 ,CO ,CO22, , dan kristal garam )dan kristal garam )

• Mewarnai dengan kandungan pigmen.Mewarnai dengan kandungan pigmen.

DNA DNA

PERANANNYA DALAM AKTIVITAS SEL PERANANNYA DALAM AKTIVITAS SEL DAN PEMANFAATANNYA DALAM DAN PEMANFAATANNYA DALAM

BIOTEKNOLOGIBIOTEKNOLOGI

ASAM NUKLEATASAM NUKLEAT

• Polimer yang tersusun dari nukleotida (sebagai Polimer yang tersusun dari nukleotida (sebagai monomer) yang terdiri dari gula pentosa, basa monomer) yang terdiri dari gula pentosa, basa nitrogen dan gugus posfat.nitrogen dan gugus posfat.

• Gula pentosa : D-deoksiribosa (DNA) dan D-Gula pentosa : D-deoksiribosa (DNA) dan D-ribosa (RNA)ribosa (RNA)

• Basa nitrogen : * Purin – Adenin Basa nitrogen : * Purin – Adenin - Guanin- Guanin * Pirimidin – Timin (DNA)* Pirimidin – Timin (DNA) - Sitosin (DNA+RNA)- Sitosin (DNA+RNA) - Urasil (RNA)- Urasil (RNA)* Gugus posfat : PO* Gugus posfat : PO44

3-3-

ASAM NUKLEAT

DNA

•Basa nitrogen terdiri dari sitosin, timin, adenin dan guanin

•Gula: D-deoksiribosa

•Terdiri dari dua rantai yang berikatan pada basa nitrogen dengan ikatan hidrogen

•Terdapat pada inti sel, mitokondria, plastida dan retikulum endoplasma

RNA

•Basa nitrogen terdiri dari sitosin, urasil, adenin dan guanin

•Gula : D-ribosa

•Terdiri dari satu lembar rantai

•Terdapat pada inti sel, sitosol dan ribosom

STRUKTUR DNASTRUKTUR DNA

Triplet kodon = gen ( mis TA-GC-CG)

DNA, gen & kromosomDNA, gen & kromosom

OH

OH

OH

OH

Urasil

H

H

STRUKTUR RNA

FUNGSI ASAM NUKLEATSINTESA PROTEIN

EKSPRESI KARAKTER PEWARISAN KARAKTER

KODE GENETIK UNTUK PIGMEN MERAH

PROSES TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI KODE

GENETIK

PROTEIN YANG

BERFUNSI SEBAGAI

ENZIM UNTUK SINTESA PIGMEN MERAH

SINTESA PIGMEN MERAH

BUNGA BERWARNA MERAH

REPLIKASI DNA

TRANSKRIPSI DNA OLEH

mRNA

TRANSLASI TRIPLET

KODON OLEH tRNA di ribosom

PROTEIN

ENZIM

PIGMEN

HORMON

DLL

METABOLISME

GAMETREPLIKASI DNA

TRANSKRIPSI DNA OLEH mRNA

TRANSLASI TRIPLET KODON

OLEH tRNA di ribosom

PROTEIN

ENZIM

PIGMEN

HORMON

DLL

INDUKREPLIKASI DNA

TRANSKRIPSI DNA OLEH mRNA

TRANSLASI TRIPLET KODON

OLEH tRNA di ribosom

PROTEIN

ENZIM

PIGMEN

HORMON

DLL

KETURUNAN

FERTILISASI

PEWARISAN KARAKTER

GAMETREPLIKASI DNA

TRANSKRIPSI DNA OLEH mRNA

TRANSLASI TRIPLET KODON

OLEH tRNA di ribosom

PROTEIN

ENZIM

PIGMEN

HORMON

DLL

INDUK

KETURUNAN

DG KARAKTER

YG BERBEDA

FERTILISASI

REKAYASA :

PERUBAHAN KARAKTER

•PERSILANGAN

•MUTASI

•POLIPLOIDI

•FUSI PROTOPLAS

•TRANSFER GEN

Wheat Rye

Triticale

X

Perkawinan Antarspesies dalam Pemuliaan Tanaman

Spesies baru, tetapi BUKAN bioteknologi modern

ATTCGA

ATTGGA

Gen yang diarah

Gen baru

Perlakuanmutagenesis

Mutagenesis: Sifat baru, tanpa gene asing

Mutagenesis mengubah urutan DNA suatu gen Dapat diperoleh sifat baru yang menguntungkan

Desired gene

Traditional plant Traditional plant breedingbreeding

DNA is a strand of genes, much like a strand of pearls. Traditional plant breeding combines many genes at once.

Traditional donor Commercial variety New variety

Desired Gene

X =(crosses)

(many genes are transferred)

Plant biotechnologyPlant biotechnologyUsing plant biotechnology, a single gene may be added to the strand.

Desired gene Commercial variety New variety

(transfers)

=

Desired gene

(only desired gene is transferred)

What is plant biotechnology?

http://www.webschoolsolutions.com/biotech/transgen.htm

Plant Cloning

http://resources.emb.gov.hk/envir-ed/globalissue/images/ModifiedTomato.jpg

The first GM food was the FLAVR SAVR tomato

Introduced in 1994 it had delayed ripening characteristics

Generasi Organisme Tansgenik Berikutnyadi bidang Pertanian

Golden Rice

Bunga matahari

Kandungan vitamin A meningkat Gen berasal dari bakteri Kekurangan: produksi vitamin A kurang banyak

Tahan jamur putih Gen ketahanan berasal dari gandum

ENZIMENZIM

DAN DAN

PERANANNYA DALAM BIOTEKNOLOGIPERANANNYA DALAM BIOTEKNOLOGI

EnzimEnzim protein yang bertindak sebagai biokatalisatorprotein yang bertindak sebagai biokatalisator

BiokatalisatorMengatur kecepatan reaksi dalam

sel

ProsesBahan Produk

Sel sebagai mesin kimia

Pengaturan kecepatan reaksi :

* bioatalisator

* suhu

Struktur Molekul EnzimStruktur Molekul EnzimApoenzim

(Protein)

Bagian bukan protein : koenzim, gugus prostetik, kofaktor

Holoenzim (enzim aktif)

+ =

•Pada molekul apoenzim terdapat tapak aktif

•Koenzim : molekul senyawa organik, pada umumnya vitamin

•Kofaktor : ion-ion logam (Mg2+, Zn2+, Fe2+)

•Gugus Prostetik : molekul organik yang terikat pemanen pada apoenzim

Catalytic siteCatalytic site

• = active site= active site• Tempat pengikatan substrat atau Tempat pengikatan substrat atau

proses katalisis berlangsungproses katalisis berlangsung• Terbentuk ok struktur tersierTerbentuk ok struktur tersier• Dua gugus:Dua gugus:

– Gugus pengikatGugus pengikat– Gugus reaktifGugus reaktif

• Memiliki struktur 3 dimensi, umumnya Memiliki struktur 3 dimensi, umumnya berbentuk celahberbentuk celah

KoenzimKoenzim

• Ikatan enzim-koenzimIkatan enzim-koenzim– Kovalen : koenzim = ggugus prostetik. Contoh: Kovalen : koenzim = ggugus prostetik. Contoh:

Biositin pada enzim asetil-KoA karboksilaseBiositin pada enzim asetil-KoA karboksilase– Nonkovalen: koenzim = kosubstratNonkovalen: koenzim = kosubstrat

• Contoh:Contoh:– TPP (tiamin pirofofat = vitamin B1)TPP (tiamin pirofofat = vitamin B1)– FAD (flavin adenin dinukleotida = vitamin B2)FAD (flavin adenin dinukleotida = vitamin B2)– NAD (nikotinamid adenin dinukleotida)NAD (nikotinamid adenin dinukleotida)

– Biositin (pembawa gugus COBiositin (pembawa gugus CO22))

– Koenzim A (pembawa gugus asil R-COOKoenzim A (pembawa gugus asil R-COO--).).

KofaktorKofaktor

• Senyawa lain bukan protein yang Senyawa lain bukan protein yang diperlukan oleh enzim agar dapat diperlukan oleh enzim agar dapat melaksanakan fungsi katalitiknyamelaksanakan fungsi katalitiknya

• Klasifikasi :Klasifikasi :– Logam = kofaktor logamLogam = kofaktor logam– Senyawa organik non protein = KoenzimSenyawa organik non protein = Koenzim

• Komplek enzim-koenzim = HoloenzimKomplek enzim-koenzim = Holoenzim• Jika Koenzim lepas, enzim jadi inaktif = Jika Koenzim lepas, enzim jadi inaktif =

ApoenzimApoenzim

Lokasi EnzimLokasi Enzim

• Lokasi berhubungan dengan fungsi : Lokasi berhubungan dengan fungsi : pada sel/organel sel dimana proses pada sel/organel sel dimana proses katalitik berlangsungkatalitik berlangsung

• Contoh: Contoh: – Enzim ribosom: berperan pada sintesis Enzim ribosom: berperan pada sintesis

proteinprotein– Enzim mitokondrial: berperan pada Enzim mitokondrial: berperan pada

pengadaan energi atau reaksi-reaksi pengadaan energi atau reaksi-reaksi oksidasioksidasi

Cara Kerja EnzimCara Kerja Enzim• Mengatur kecepatan reaksi dengan Mengatur kecepatan reaksi dengan

menurunkan energi aktivasimenurunkan energi aktivasi

• Pada akhir reaksi didapat kembali dalam Pada akhir reaksi didapat kembali dalam bentuk semula.bentuk semula.

• Bekerja dalam jumlah sedikitBekerja dalam jumlah sedikit

• Berikatan dengan substrat dan Berikatan dengan substrat dan memfasilitasi reaksi pada substratmemfasilitasi reaksi pada substrat

Substrat

EnzimKomplek Enzim -Substrat

Produk Enzim+ +

Proses KatalisisContoh :

Fumarat ----------- MalatFumarase

Piruvat --------------------------------- Laktat

Laktat dehidrogenase

Spesifisitas EnzimSpesifisitas Enzim

• Absolut: hanya dapat bereaksi Absolut: hanya dapat bereaksi dengan satu substrat. dengan satu substrat. – Contoh: glukokinaseContoh: glukokinase

• Relatif: dapat bereaksi dengan Relatif: dapat bereaksi dengan beberapa senyawa yang sejenisbeberapa senyawa yang sejenis– Contoh: heksokinaseContoh: heksokinase

Kesesuaian Bentuk Enzim-Kesesuaian Bentuk Enzim-SubstratSubstrat

• Fisher = lock and key theory: Fisher = lock and key theory: kesesuaian bentuk telah ada kesesuaian bentuk telah ada sebelumnyasebelumnya

• Koshland = induced fit theory: Koshland = induced fit theory: kesesuaian bentuk awalnya belum kesesuaian bentuk awalnya belum ada. Pengikatan substrat ada. Pengikatan substrat menyebabkan perubahan konformasi menyebabkan perubahan konformasi enzimenzim

KatalisatorKatalisator

• OrganikOrganik– SpesifikSpesifik– Tak tahan panasTak tahan panas– Menurunkan Menurunkan

Ea:lebih besarEa:lebih besar– Contoh: enzimContoh: enzim

• InorganikInorganik– Non spesifikNon spesifik– Tahan panasTahan panas– Menurunkan EaMenurunkan Ea– Contoh: logam, OHContoh: logam, OH--, ,

HH++

Pemanfaatan EnzimPemanfaatan Enzim

Sel mikroorganisme, tumbuhan, hewan

Peningkatan aktivitas

Isolasi

Aplikasi

Pemanfaatan aktivitas

enzim dalam sel

mikroorganisme

Contoh :

- Malat dehidrogenase resisten genangan pd kedelai

Contoh : Penggunaan mikroba dalam prosesing makanan, pupuk alami, penguraian polutan

Enzim-enzim Penting Secara KomersialEnzim-enzim Penting Secara Komersial

AplikasiAplikasi EnzimEnzim MO sumberMO sumber

Prosesing karbohidratProsesing karbohidrat

Hidrolisis pati Hidrolisis pati dekstran dekstran αα-amilase-amilase Bacillus licheniformisBacillus licheniformis

B. amiylolliquefaciensB. amiylolliquefaciens

Hirolisis dekstran Hirolisis dekstran glukosaglukosa

GlukoamilaseGlukoamilase Aspergillus nigerAspergillus niger

Pemurnian glukosa Pemurnian glukosa campuran glukosa-campuran glukosa-fruktosafruktosa

XylosaXylosa Bacillus coagulans, Bacillus coagulans, Streptomyces olivaceusStreptomyces olivaceus

Hidolisis proteinHidolisis protein

Pemecahan protein dalam Pemecahan protein dalam formulasi detergenformulasi detergen

Protease alkaliProtease alkali Bacillus subtilis, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformisBacillus licheniformis

Koagulasi susu dan Koagulasi susu dan penghambatan aroma kejupenghambatan aroma keju

Protease asamProtease asam Aspergillus niger, Aspergillus niger, Mucor pusillusMucor pusillus

Hidrolisis pektinHidrolisis pektin

Prosesing jus dan wineProsesing jus dan wine Pektinase, Pektinase, ββ--glukanase, selulaseglukanase, selulase

Aspergillus niger, Aspergillus niger, Bacillus subtilisBacillus subtilis

MetabolismeMetabolisme““segala proses reaksi yang segala proses reaksi yang terjadi di dalam makhluk terjadi di dalam makhluk hidup mulai dari makhluk hidup mulai dari makhluk

hidup bersel satu sampai yang hidup bersel satu sampai yang paling kompleks (manusia) paling kompleks (manusia)

untuk mendapat, mengubah , untuk mendapat, mengubah , dan memakai senyawa kimia dan memakai senyawa kimia

di sekitar untuk di sekitar untuk mempertahankan mempertahankan

kelangsungan hidup”kelangsungan hidup”

FUNGSI METABOLISMEFUNGSI METABOLISME

• Transformasi bentuk energi (energi Transformasi bentuk energi (energi tersimpantersimpanenergi kimia siap guna)energi kimia siap guna)

• Pembentukan biomolekul pembangun selPembentukan biomolekul pembangun sel

• Penguraian biomolekul membentuk Penguraian biomolekul membentuk senyawa sederhana sebagai prekursor senyawa sederhana sebagai prekursor senyawa kompleks lainsenyawa kompleks lain

MetabolismeMetabolisme• Dalam organisme terjadi banyak reaksi Dalam organisme terjadi banyak reaksi

kimia yang teratur dan terkontrolkimia yang teratur dan terkontrol• Metabolisme dibagi menjadi anabolisme Metabolisme dibagi menjadi anabolisme

dan katabolismedan katabolisme• Metabolisme perantara: Metabolisme perantara:

• Menggabungkan semua reaksi pembentukan dan Menggabungkan semua reaksi pembentukan dan penyimpanan dan penggunaan energi untuk penyimpanan dan penggunaan energi untuk pembentukan molekul kecil dan molekul penyimpan pembentukan molekul kecil dan molekul penyimpan energienergi

• Metabolisme energi:Metabolisme energi:• Bagian metabolisme perantara yang berisi jalur Bagian metabolisme perantara yang berisi jalur

pembentukan dan penyipanan energipembentukan dan penyipanan energi

• Jalur pusat:Jalur pusat:• Jalur utama yang sama untuk hampir semua Jalur utama yang sama untuk hampir semua

organisme (oksidasi)organisme (oksidasi)

Polimer : Protein, Asam Nukleat,

Polisakarida, Lipid

Monomer : Asam amino, Nukleotida, Monosakarida,

Asam lemak, Gliserol

Metabolit intermediet : Piruvat, Asetil CoA,

Intermediat siklusTCA

Energi

Energi

Molekul sederhana : H2O, CO2, NH3

KATABOLISMEANABOLISME

Perbedaan jalur biosintesis & Perbedaan jalur biosintesis & degradasidegradasi

• Merupakan kebalikan satu sama lainMerupakan kebalikan satu sama lain

• Menggunakan intermediet atau Menggunakan intermediet atau reaksi yang samareaksi yang sama

• Terjadi ditempat berbeda:Terjadi ditempat berbeda:– Oksidasi asam lemak di mitokondriaOksidasi asam lemak di mitokondria– Sintesis asam lemak di sitoplasmaSintesis asam lemak di sitoplasma

• Pengendalian: mis level ATPPengendalian: mis level ATP

MetabolismeMetabolisme

• Hampir semua organisme menggunakan Hampir semua organisme menggunakan molekul organik sebagi sumber energi dan molekul organik sebagi sumber energi dan biosintesisbiosintesis

• AutotrofAutotrof• Mampu membuat molekul organik dari anorganikMampu membuat molekul organik dari anorganik

• HeterotrofHeterotrof• ““Feeding on others”Feeding on others”

• Aerobik: organisme tergantung pada respirasiAerobik: organisme tergantung pada respirasi

• Anaerob: mampu melakukan metabolisme Anaerob: mampu melakukan metabolisme energi tanpa adnaya oksigenenergi tanpa adnaya oksigen

Metabolisme PerantaraMetabolisme Perantara

Peranan Glikolisis Dalam Menghasilkan Metabolit sekunder

pati

Asam Piruvat

Asetil Co A

Heksosa posfat Dinding Sel

Triosa posfat

Gliserol lemak, minyak fosfolipid

Serin sistein protein

Asam Posfoenolpiruvat

Etanol

Asam laktat

Alanin

Senyawa fenol (tirosin, fenilalanin, antosianin, dll)

Asam lemak, kutikula

Isoprenoid (karotenoid, giberelin, terpen)

Senyawa aromatik

Siklus Kreb’s

SEL

PROSES METABOLISME

BAHAN

PRODUK

•METABOLIT PRIMER

•METABOLIT SEKUNDER

•UNSUR HARA

•SENYAWA ORGANIK

•AIR

ENERGI

PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN MAHLUK

HIDUP

SEL

PROSES METABOLISME

BAHAN

PRODUK

•METABOLIT PRIMER

•METABOLIT SEKUNDER

•UNSUR HARA

•SENYAWA ORGANIK

•AIR

PEMANFAATAN

PENINGKATAN KUANTITAS

PENINGKATAN KUALITAS

PENGGUNAAN LANGSUNG

MODIFIKASI

Pemanfaatan Sel dan Aktivitas Pemanfaatan Sel dan Aktivitas Metabolisme Metabolisme

• Penggunaan langsung (bioteknologi Penggunaan langsung (bioteknologi konvensional) :konvensional) :

- Ekstraksi senyawa bahan alam (contoh - Ekstraksi senyawa bahan alam (contoh alkaloid : opium, nikotin, quinin, alkaloid : opium, nikotin, quinin,

minyak minyak atsiri, dll)atsiri, dll) - Pemanfaatan mikroba indigenous - Pemanfaatan mikroba indigenous

untuk untuk pembuatan kompos, fungi untuk pembuatan kompos, fungi untuk pembuatan tempe dan tapaipembuatan tempe dan tapai

ALKALOIDALKALOID

• NicotinNicotin• MorfinMorfin

• AtropinAtropin

• CafeinCafein

• Camelin / teinCamelin / tein

• TeobrominTeobromin

• PiperinPiperin

• KininKinin

• Nicotiana tobacumNicotiana tobacum

• Papaver somniferumPapaver somniferum

• Datura metelDatura metel

• Cofea spCofea sp

• Camelia spCamelia sp

• Teobroma cacaoTeobroma cacao

• Piper ningrumPiper ningrum

• Chincona albaChincona alba

• ModifikasiModifikasi

- Manipulasi genetis mikroba untuk - Manipulasi genetis mikroba untuk

produksi senyawa bahan obat produksi senyawa bahan obat (antibiotik, (antibiotik,

insulin, dll)insulin, dll)

- Tanaman transgenik- Tanaman transgenik

- Formulasi mikroba dekomposer dan - Formulasi mikroba dekomposer dan

mikroba parasit bagi hamamikroba parasit bagi hama

- Kultur Jaringan- Kultur Jaringan

Pemanfaatan Sel dan Aktivitas Pemanfaatan Sel dan Aktivitas MetabolismeMetabolisme

More foodMore food

Source: National Center for Food and Agricultural Policy

Benefits of biotechnology – More food

• Bt corn – 3.5 billion pound Bt corn – 3.5 billion pound yield increase and $125 yield increase and $125 million in additional incomemillion in additional income

• Bt cotton – 185 million pound Bt cotton – 185 million pound yield increase and $102 yield increase and $102 million in additional incomemillion in additional income

• Biotech soybeans – $1 billion Biotech soybeans – $1 billion in additional income through in additional income through production cost savingsproduction cost savings

Protoplast Fusion (Plant tissue Protoplast Fusion (Plant tissue culture)culture)

http://www.webschoolsolutions.com/biotech/transgen.htm

Plant Cloning

                                                

                               

http://catf.bcresearch.com/biotechnology/tissueculture_research.htm

Micropropagation

Callus, undifferentiated mass of plant cells

Seedlings, each from an individual cell

Products in the pipelineProducts in the pipeline

• Pest- and disease-Pest- and disease-resistant cassavaresistant cassava

Agronomic benefitsAgronomic benefits

Benefits of biotechnology – More food

• Disease-resistant bananasDisease-resistant bananas

• Disease-resistant Disease-resistant sweet potatoessweet potatoes

• Oranges resistant Oranges resistant to citrus cankerto citrus canker