Oleh :Joshua Teofilus S.

Standar Kompetensi

Memahami kelangsungan hidup makhluk hidup.

KOMPETENSI DASAR

Mendeskripsikan penerapan bioteknologi dalam mendukung kelangsungan hidup manusia melalui produksi pangan.

INDIKATOR

Memahami pengertian bioteknologi. Mampu menyebutkan jenis organisme yang berperan dalam mendukung ketersediaan pangan.

Mengetahui penerapan bioteknologi dalam mendukung peningkatan kualitas pangan.

Cabang ilmu

Manfaatkan

prinsip ilmiah

Gunakan makhluk

hidup

Hasilkan produk,

jasa untuk

manusia

Bioteknologi

Bioteknologi

Konvensional Modern

Bioteknologi

konvensional

Bioteknologi

gunakan organism

e

Hasilkan senyawa

kimia

Dengan aktivitas mikroba tanpa enzim

Ciri-Ciri Bioteknologi Konvensional

Dikenal sejak peradaban Gunakan langsung hasil produksi organisme Peralatan sederhana

Pemanfaatan mikroorganisme

terbatas

Bioteknologi

Modern

Manfaatkan

biologi molekuler dan sel

Hasilkan produk

Bermanfaat bagi manusia

Ciri-Ciri Bioteknologi Modern

Berkembang sejak

ditemukan DNA

Organisme perbaiki kinerja genetik

Peralatan modern

Pemanfaatan

mikroorganisme maju

Pemanfaatan Bioteknologi Konvensional

Pengolahan Bahan

Makanan

Bidang Pertania

n

Pengolahan Bahan Makanan

Produk Makanan

Susu

Produk Makana

n Nonsus

u

Produk Susu

KejuYoghurt Mentega

Mikroorganisme Pembuat Yoghurt

Lactobacillus bulgaricus

Streptoccocus thermophillus

Buat Yoghurt

Pasteurisasi susu

Buang lemak

Tambah bakteri

Simpan 5 jam 45° C

pH turun jadi 4,0

Dinginkan

Beri rasa

Siap Saji

Bakteri Keju fermentasi laktosa asam laktat

Lactobacillus

Streptococcus

Buat Keju

Dispasteurisasi 90° C

Dinginkan 30° C

Campur bakteri pH turun

Terpisah whey, dadih

padat

Tambah enzim renin lambung

sapi muda

Panaskan dadih 32° C - 420° C Tambah garam

Buang air

Siap Saji, whey makanan

sapi

Mikroorganisme Keju

Streptoccocus lactis

Lectonostoceremoris

Mentega jadi

Mentega pisah

BakteriCita rasa

Produk Makanan Nonsusu

TapeKecap Tempe

Buat KecapAspergillus

oryzae dikembangkan

di kulit gandum

Gandum hancur

Fermentasi karbohidrat

Jadi

KHASIAT TEMPE

Cegah diare, anemia, jantung koroner, diabetes, dan kanker.

Pemulih duodenitis. Lancarkan pencernaan. Turunkan kolesterol. Kurangi toksisitas. Tingkatkan vitalitas. Hambat tua.

BAHAN UNTUK MEMBUAT TEMPE

Kedelai

Ragi kumpulan spora mikroorganisme ( kapang )

Rhyzopus oligosporus

Rhyzopus stolonifer

Rhyzopus arrhizus

Rhyzopus oryzae

Buat tempe

Miselium kapang

ikat keping

biji kedelai

Fermentasi

Perubahan kimia lemak, protein,

karbohidrat

Jadi

TAPE

Dibuat dari ketela pohon dengan sel ragi,

Ragi ubah zat tepung gula dan alkohol.

Bioteknologi Bidang Pertanian

Penanaman Secara Aeroponik

Penanaman Secara Hidroponik

Asal Kata Hidroponik Yunani

Hydro air

Ponos

bekerja

Pengerjaan air

METODE HIDROPONIK

Metode Kultur

Air

Metode Kultur

Pasir

Metode Porus

Air

Nutrien

Cahaya

CO2

Hidroponik

Keuntungan Hidroponik

Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat. Resiko kerusakan tanaman karena banjir tidak ada. Tak perlu lahan luas. Tanaman tumbuh cepat. Berkualitas dan berkuantitas tinggi. Hemat.

TANAMAN HIAS PADA HIDROPONIK

• Philodendron

•Dracaena

• Aglonema

• Spatyphilum

Sayuran Pada Hidroponik

Tomat. Paprika. Mentimun. Selada. Sawi. Kangkung. Bayam

BUAH PADA HIDROPONIKo Jambu air.o Melon.o Kedondong bangkok.o Belimbing.

Asal Kata Aeroponik

Aero udara.

Ponos daya

Pemberdayaan udara.

Prinsip Aeroponik

Styrofoam diberi lubang

berjarak 15 cm

Beri ganjal busa

Tancapkan anak semai

sayuran

Akar menjuntai bebas ke bawah

Tambah sprinkler di

bawah strofoam

Pancarkan kabut

larutan hara ke

atas

Akar terkena

semprotan

Bioteknologi Modern

Rekayasa Genetika

Bidang Kedokteran

Bidang Pertanian

Bidang Peternakan

Pengolahan Limbah

Bahan Bakar Masa Depan

MAKHLUK HIDUP TRANSGENIK

Makhluk hidup transgenik atau GMOS ( Genetically Modified Organism )

mengubah faktor keturunan sifat baru.

Rekayasa Genetika

Cara memanipulasi gen hasilkan makhluk hidup baru dengan sifat diinginkan.

Disebut pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.

Gunakan DNA

Rekayasa

Genetika

Transplantasi Inti Fusi Sel

Teknologi

PlasmidRekombinasi DNA

Hibridasi

Inseminasi

BuatanBayi

Tabung

Transplantasi Inti

Pemindahan inti sel sel lain

individu baru sesuai sifat

diterimanya.

Transplantasi Inti Katak

Inti sel usus katak

( 2n ) dipindah

Ovum tanpa inti

ovum berinti ( 2n )

Mitosis morula blastula

Dipotong dan diambil

intinya

Dimasukkan ovum

tanpa inti lain

Ovum berinti ( 2n

) banyak

Individu baru

dengan jenis

kelamin sama

Fusi Sel

• Peleburan dua sel baik spesies sama atau berbeda sel bastar atau hibridoma.

• Berawal pelebaran membran 2 sel diikuti peleburan sitoplasma/plasmogami dan peleburan inti sel/kariogami.

Sel Sumber Gen ( Sumber Sifat

Ideal )

Sel Wadah ( Mampu Membelah Cepat )

Fusigen ( Zat Percepat Fusi Sel )

Manfaat Fusi Sel

TEKNOLOGI PLASMID

Plasmid

Lingkaran DNA terdapat dalam bakteri atau ragi di luar kromosom.

Sifat Plasm

id

Molekul DNA

kandung gen

tertentu

Beraplikasi sendiri

Dapat pindah ke sel bakteri

lainSifat

keturunan sama

dengan sifat induk

Rekombinasi DNA

Penggabungan DNA

dari sumber berbeda

menggabung gen

ALASAN REKOMBINASI DNA

Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.

DNA dapat disambungkan.

HIBRIDISASI

Persilangan varietas dalam spesies sama punya sifat unggul dan hasilnya perpaduan dari kedua induknya.

INSEMINASI BUATAN

Inseminasi buatan pembuahan pada sel telur dengan sperma disuntikkan di kelamin betina.

Suhu penyimpanan rendah ( -80°C sampai -20°C )

Bayi Tabung

Bayi hasil pembuahan yang berlangsung dalam tabung.

Proses Bayi Tabung

1. Sel telur yang alami ovulasi diambil dan disimpan di tabung.

2. Ovum dipertemukan sperma dan diamati di mikroskop.

3. Sel telur yang sudah dibuahi dikembalikan dalam tabung.

Bioteknologi Bidang

Kedokteran

Pembuatan

Antibodi Monoklo

nal

Pembuatan

Vaksin

Pembuatan

Antibiotika

Pembuatan

HormonInterfer

onTerapi

GenetikFertilisasi In Vitro

Antibodi Monoklo

nal

Antibodi yang

diperoleh dari sumber

tunggal.

Manfaat Antibodi Monoklonal

Deteksi kandungan

hormon korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil

Cegah penolakan

tubuh terhadap hasil

transplantasi jaringan lain

Mengikat racun dan

menonaktifkannya

Vaksin

Cegah serangan penyakit dari

mikroorganisme dan diambil dari virus atau

bakteri yang dilemahkan.

AntibiotikaHambat

pertumbuhan organisme

lain

Diambil dari jamur atau

bakteri

Diproduksi besar-

besaran pada PD II

oleh AS dan Inggris

HORMON REKAYASA

Hormon Insulin

Hormon Pertumbu

han

Kortison Testosteron

INTERFERON

Senyawa anti virus obati kanker dan leukimia. Obati hepatitis simpleks dan herpe zooter. Dihasilkan fusi gen.

TERAPI GENETIK

Terapi genetik perbaikan kelainan genetik dengan memperbaiki gen.

Kelainan alel tunggal rusak dan harus diganti baru.

Sel-sel diterapi harus memperbanyak selama hidupnya.

Digunakan obati immunodefisiensi karena sel T limfosit tak bisa hasilkan hormon adenosine deaminase ( ADA ).

Fertilisasi In Vitro

Fertilisasi yang terjadi di luar tubuh induk dan embrio akan ditanam di rahim induk tersebut.

Bioteknologi Bidang Pertanian

Pembuatan Tumbuhan Tahan

Lama

Pembuatan Tumbuhan Mampu

Ikat Nitrogen

Pembuatan Tumbuhan Ikat Nitrogen

1.Polong-polongan nodul pada akar.

2.Pada nodul bakteri Rhizobium ikat nitrogen.

3.Ilmuwan mengembangkan cara ini rekayasa genetika.

Buat Kentang Kebal Penyakit

Sisipkan gen kebal pada sel kentang

Sel tumbuh menjadi kentang tahan penyakit

Diperbanyak dan diperluas

Bioteknologi Bidang Peternakan

Hormon pertumbuhan rangsang pertumbuhan hewan ternak.

Rekayasa genetika hormon pertumbuhan hewan buatan/BST ( Bovin Somatotropin Hormon ).

Produksi susu dapat meningkat 20%.

BIOTEKNOLOGI BAHAN BAKAR MASA DEPAN

Bahan Bakar Fermentasi Limbah

Gasahol ( Alkohol )Gasbio ( Metana )

Fase anaerob

Feses hewan,

daun kertas diuraikan bakteri

fermenter

Gas metana dibakar

Gasbio

Gasohol

Dikembangkan Brazil 1970. Fermentasi kapang gula tebu. Murah. Dapat diperbarui. Tidak berpolusi.

BIOTEKNOLOGI PENGOLAHAN LIMBAH

Pengolahan Limbah

Cair

PadatPlastik

Biodegradable

Minyak

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

Limbah cair difermentasikan metanobakterium dan mampu menghasilkan biogas.

Pengolahan Limbah Padat

Dilakukan mikroba dengan pengomposan.

Plastik Biodegradable

•Plastik mudah terurai.•Dibuat Alxalinges eutrophus.

PENGOLAHAN LIMBAH MINYAK

PSEUDOMONAS BERSIHKAN SENYAWA HIDROKARBON MINYAK DENGAN

MEMECAHNYA

Zhantomonas campestris dapat mengumpulkan tumpahan minyak tetapi digumpalkan dulu

dengan diberi gum xanthan

Cara Menangani

Limbah

Arang, Gas Pirolisis

Dekomposisi sampah

pada suhu tinggi tanpa

oksigen

Penguraian oleh

mikroorganisme

Pupuk

Mengurai

Minyak

Diemulsi sehingga minyak

bercampur air

Acinetobacter

calcoacetius pengelmusi

hasilkan emulsan

Manfaat Pendaurulangan Limbah

1.Dapat bahan bakar rendah sulfur.2.Ramah lingkungan.3.Tanah subur adanya humus dan

pupuk.

BIOMETALURGI

Pisahkan logam dan bijihnya dengan Thiobacillus frroxidans.

Energi bakteri berasal dari oksidasi senyawa besi dan belerang dan asam sulfat besi sulfat melarutkan logam dan bijihnya.

DAMPAK BIOTEKNOLOGI

Dampak Bioteknologi

Lingkungan Kesehatan Sosial Ekonomi Etika

Dampak Terhadap Lingkungan

Pelepasan organisme transgenik pencemaran biologi.

Perubahan genotipe tak alami, tetapi menurut kebutuhan pelaku.

Kehancuran karena menciptakan makhluk hidup seragam tak sesusai prinsip biologi keanekaragaman.

Dampak Terhadap Kesehatan Penggunaan insulin rekayasa

31 orang tewas di Inggris. Tomat Flavr Savrt kandung gen

resisten antibiotik. Susu sapi disuntik hormon

BGH kandung bahan kimia baru bahaya bagi kesehatan.

Dampak Terhadap Sosial Ekonomi

BGH ( bovine growth hormone ) tingkatkan produksi susu sapi 20% gusur petani kecil kesenjangan ekonomi.

Tembakau, cokelat, kopi, gula, kelapa, vanili, ginseng, opium dihasilkan modifikasi genetika tanaman lain gusur tanaman asli.

OR Dampak Terhadap Etika

o Sisipkan gen makhluk hidup lain langgar hukum, tak diterima masyarakat.

o Orang Amerika berpendapat pemindahan gen tak etis, 90% menentang pemindahan gen manusia ke hewan, 75% menentang pemindahan gen ke hewan lain.

o Bahan pangan transgenik tak berlabel ganggu agama tertentu.

Manfaat Bioteknologi

Hasilkan obat efektif dan murah. Hasilkan antibiotik bunuh penyakit. Kurangi pencemaran. Tingkatkan hasil pertanian.

KULTUR JARINGAN

KULTUR JARINGAN

Teknik kembangbiakkan tanaman baik berupa sel, jaringan, atau organ.

• Kemampuan sel tanaman tumbuh individu baru

Sifat Totipoten

si• G. Haberlandt ( Jerman 1898 ) dan diuji F.C. Steward 1969 dengan satu sel empulur wortel

Penemu• Tanaman yang dikultur dan sebaiknya berupa jaringan muda

Eksplan

Tahapan Kultur Jaringan

Eksplan

Kalus (

PLB/protocorm

like body )

Plantet Tanaman

Pelaksanaan Kultur JAringan

1.Sterilkan eksplan ( rendam alkohol 70% atau kalsium hipoklorit 5% )

2.Gunakan botol sudah steril isi media yang disterilkan autoklaf.

3.Simpan dalam ruang kamar, muncul kalus.4.Kalus dapat dipisahkan di media lain.

Kelemahan Kultur Jaringan

• Biaya sangat besar.•Hanya dapat dilakukan orang berkeahlian khusus.•Bibitnya memerlukan proses aklimatiasi karena terbiasa lembab dan aseptik

MANFAAT KULTUR JARINGAN

Bibit banyak dalam waktu singkat yang identik induk. Bibit terhindar hama dan penyakit. Menghasilkan varietas baru. Mendapat hasil metabolisme tumbuhan, misal : karet, resin,

tanpa areal tanaman luas dan tidak perlu menunggu dewasa. Melestarikan tanaman yang hampir punah.

KLONING

KLONING

Perkembangbiakkan vegetatif. Tujuan mengisolasi gen yang diinginkan dari

seluruh gen pada organisme donor.

Contoh Kloning Domba Dolly

1. Ambil sel telur dalam ovarium betina.2. Ambil kelenjar mamae betina lain.3. Masukkan sel mamae ke sel telur tak berinti.4. Sel telur dikembalikan ke uterus domba donor

sel tlur.5. Domba hamil.