Prinsip Bioteknologi

BIO306

KULIAH 1. PENGENALAN BIOTEKNOLOGI

• Bioteknologi adalah penggunaan biokimia,mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu,untuk menghasilkan barang atau lainnya bagikepentingan manusia.

Apakah bioteknologi

kepentingan manusia.• Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme.• Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan

mentransplantasi gen dari satu organisme ke organismelain.

• Adanya agen biologi berupa mikroorganisme,tumbuhan atau hewan.

• Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.

Ciri utama bioteknologi

• Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi danpemurnian

1. Era bioteknologi generasi pertama ► bioteknologisederhana.Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalamproduksi makanan dan tanaman serta pengawetanmakanan.

Perkembangan Bioteknologi

makanan.Contoh: pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain

2. Era bioteknologi generasi kedua.Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitratb. pengolahan air limbahc. pembuatan kompos

3. Era bioteknologi generasi ketiga.Proses dalam kondisi steril.Contoh: produksi antibiotik dan hormon

4. Era bioteknologi generasi baru.Contoh: produksi insulin, interferon, antibodiContoh: produksi insulin, interferon, antibodimonoklonal

Pemanfaatan bioteknologi

1. Makanan Bahan Susu: Prinsipnya adalahmemfermentasikan susu menghasilkan asam laktat.Contoh:Keju: Propiobacterium (bakteri asam laktat) yang jugaberperan memberi rasa dan tekstur keju.Yogurt: Lactobacillus bulgans, pemberi rasa dan asam;

Bioteknologi dalam Produksi Pangan

Yogurt: Lactobacillus bulgans, pemberi rasa dan asam;Streptococcus thermophilus, menambah keasamaan;Laucanostoc cremoris, mentega

2. Makanan Non Susu: Prinsipnya adalah pemecahanamilum oleh mikroba menghasilkan gula yangkemudian difermentasikan.Contoh:Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur, wine, rum) olehragiKecap, oleh Aspergillus oryzaeNata de coco, oleh Acetobacter xilmumNata de coco, oleh Acetobacter xilmumCuka, oleh Acetobacter aseti

Protein Sel Tunggal (Single Cell Protein): makananyang berkadar protein tinggi, berasal darimikroorganismeMikroprotein dari Fusarium, Spirulina dan ChorellaKelebihan: Kadar protein lebih tinggi dari proteinkedelai atau hewan, pertumbuhannya lebih cepat

Bioteknologi dalam Bidang Industri

1. Asam Sitrat, fermentasi tetes gula dan sirup olehAspergillus niger.Pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan,banyak terdapat pada jeruk

2. Vitamin2. VitaminB1 oleh Assbya gossipiiB12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

3. Enzima. Amilase: digunakan dalam produksi sirup, kanji,

glukosa.Glukosa isomerase: mengubah amilum menjadi

fruktosa.Fruktosa digunakan sebagai pemanis makananmenggantikan sukrosa.Mikroba: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillussubtilis

b. Protease: digunakan antara lain dalam produksiroti, bir.Protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak dagingdan campuran deterjen untuk menghilangkan nodaprotein.Mikroba: Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis

c. Lipase: digunakan dalam produksi susu dan keju,untak meningkatkan cita rasa.Mikroba: Aspergillus niger, Rhizopus spp.

d. Asam AminoAsam glutamat: bahan utama MSG (Monosodium

Glutamat)Glutamat)Lisin: asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlahbesar oleh ternak.Mikroba Corynobacterium glutamicum

Bioteknologi dalam Kedokteran dan Produksi Obat

1. Antibodi Monoklonal: antibodi sejenis yangdiproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis.Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma)sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma)yang dikultur.Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkanantibodi adalah limpa.Fungsi: diagnosis penyakit dan kehamilan.

2. AntibiotikDipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuanpenisilin dari Penicillium notatum.Penicillium chrysogenum: memperbaiki penisilin yangsudah ada, dilakukan dengan mutasi secara iradiasiultra violet dan sinar X.ultra violet dan sinar X.Cephalospurium: penisilin N.Cephalosporium: sefalosporin C.Streptomyces: streptomisin, untuk pengobatan TBC.

3. Interferon: antibodi terhadap virus.Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia.Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukanwaktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasivirus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.

4. VaksinSecara konvensional pelemahan kuman dilakukandengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasigen.Contoh: Vaksin Hepatitis B.

Avian flu vaccine development by reverse genetics techniques

Bioteknologi Dalam Pemberantasan Hama

1. Bacillus thuringiensis: menghasilkan bioinsektisidayang toksin terhadap larva serangga.Transplantasi gen penghasil toksin pada tanamanTransplantasi gen penghasil toksin pada tanamanmenghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama

serangga.Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapatdisemprotkan ke tanaman.Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

Bt-toxins present in peanut leaves (bottom image) protect it from extensive damage caused by European

corn borer larvae

2. Baculovirus sp.Virus disemprotkan ke tanaman.Bila termakan, serangga akan mati dengansebelumnya menyebarkan virus melalui perkawinan.

Bioteknologi dalam Perbaikan Kualitas Makanan dan Tanaman

1. FlavrSavr: tomat yang sulit/lama busuk.Tomat dibuat lebih resisten terhadap pembusukandengan menambahkan gen antisense yangmengganggu produksi enzim pendegradasi pektin dandinding sel dan akibat dari pekerjaan ini tomatdinding sel dan akibat dari pekerjaan ini tomatmenjadi lebih peka terhadap serangan infeksi fungi.

2. Golden rice (beras emas): satu jenis padi yang dibuatmelalui rekayasa genetik untuk biosintesis beta-karotene, precursor pro-vitamin A pada bagian beras.

Common white rice and golden rice

FlavrSavr

Bioteknologi Dalam Menyelesaikan Masalah Pencemaran

1. Pencemaran oleh minyakStrain-strain Pseudomonas, mengkonsumsiHidrokarbon oleh rekayasa genetika membentukbakteri super yang mengandung 4 jenis plasmidbakteri super yang mengandung 4 jenis plasmidpembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.

2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerobatau anaerob.

The potential impact on nearby ecosystems is one of thegreatest concerns associated with transgenic plants.Transgenes have the potential for significant ecologicalTransgenes have the potential for significant ecologicalimpact if the plants can increase in frequency and persist innatural populations.

These concerns are similar to those surroundingconventionally bred plant breeds. Several risk factorsshould be considered:

• Is the transgenic plant capable of growing outside acultivated area?cultivated area?

• Can the transgenic plant pass its genes to a local wildspecies, and are the offspring also fertile?

• Does the introduction of the transgene confer a selectiveadvantage to the plant or to hybrids in the wild?