OM SWASTYASTU

BIOTEKNOLOGI

Oleh: I Putu Arya Sedana ( 1 ) Pande Komang Gede Arta Negara ( 7 ) I Putu Krisnantara Wijana Putra ( 15 )

PETA KONSEP

BIOTEKNOLOGI

Definisi

Sejarah

JenisAplika

si

DEFINISI

Bioteknologi berasal dari kata bios yang artinya makhluk hidup, teknos yang artinya aplikasi atau penerapan dan logos yang berarti ilmu. Sehingga bioteknologi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang penerapan makhluk hidup melalui suatu tahapan dan proses untuk menghasilkan suatu

Bioteknologi pertama kali ditemukan oleh Karl Ereky, yang mendefinisikan bioteknologi sebagai interaksi biologi dengan teknologi.

SEJARAH 8000 SM Pengumpulan benih untuk ditanam

kembali. Bukti bahwa bangsa Babilonia, Mesir, dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif (seleksi artifisal) untuk meningkatkan kualitas ternak.

6000 SM Pembuatan bir, fermentasi anggur, membuat roti, membuat tempe dengan bantuan ragi.

4000 SM Bangsa Tionghoa membuat yogurt dan keju dengan bakteri asam laktat.

1500 Pengumpulan tumbuhan di seluruh dunia. 1665 Penemuan sel oleh Robert Hooke(Inggris)

melalui mikroskop. 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian

komprehensif tentang pengembangbiakan hewan. 1880 Mikroorganisme ditemukan. 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan

rekombinan.

1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.

1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi.

1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen.

1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein.

1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.

1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, E. coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia).

1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat "flavor saver".

2000 Perampungan Human Genome Project

JENIS

a. Bioteknologi Konvensionalb. Bioteknologi Modern

BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

Merupakan praktik bioteknologi secara tradisional, seperti yang telah dipraktikkan oleh nenek moyang manusia.

Ciri-cirinya: Ilmu yang didapatkan merupakan warisan turun

temurun dan berdasarkan kebiasaan semata. Hanya diproduksi dalam skala kecil untuk

mencukupi kebutuhan masing-masing. Belum ada pengkajian prinsip-prinsip ilmiah. Contoh: pembuatan tempe, oncom, keju, yoghurt,

tuak, sake, bir, dan minuman beralkohol lainnya.

BIOTEKNOLOGI MODERN

Merupakan praktik bioteknologi yang ditandai dengan IPTEK.

Penggunaan bioteknologi modern semakin berkembang seiring dengan meningkatnya nilai manfaat dan nilai ekonomi yang dihasilkan.

Bioteknologi modern diawali 1973 klon gen

Contoh: rekayasa genetika, kloning, terapi gen, bayi tabung dan juga kultur jaringan

Baik bioteknologi tradisional ataupun modern, dalam praktiknya semua menggunakan jasa dari mikroorganisme. Alasan-alasan digunakannya mikroorganisme dalam kerja bioteknologi adalah sebagai berikut:

Mudah dan sangat cepat dikembangbiakan.Mudah diperoleh.Sifat-sifat dari mikroorganisme mudah diubah

sesuai dengan keinginan kita.Mampu hidup hanya dengan menggunakan sisa

dari organisme lain.Mampu menghasilkan produk yang tidak

membahayakan.Dalam kerjanya tidak membutuhkan tambahan

zat dari luar tubuhnya karena telah mampu menghasilkan enzim sendiri

APLIKASI

Pemanfaatan Bioteknologi dalam:a. Pengolahan Panganb. Bidang Pengobatan dan Kedokteranc. Bidang Pertanian dan Peternakand. Pengelolaan Lingkungane. Pemisahan Logam dan Bijihnya

PENGOLAHAN PANGAN

a. Protein Sel TunggalProtein sel tunggal adalah bahan makanan berkadar

protein tinggi yang berasal dari mikroba. Istilah protein sel tunggal (PST) digunakan untuk membedakan bahwa PST berasal dari organisme bersel tunggal atau banyak.

Syarat mikroba PST: memiliki sifat tidak menyebabkan penyakit terhadap

tanaman, hewan, dan manusiaKeuntungan PST:

nilai gizinya baik dapat digunakan sebagai bahan pangan atau pakan tidak mengandung bahan beracun serta biaya produk yang dibutuhkan rendah. Mikroorganisme yang umum digunakan sebagai protein

sel tunggal, antara lain alga Chlorella, Spirulina, dan Scenedesmus; dari khamir Candida utylis; dari kapang berfilamen Fusarium gramineaum; maupun dari bakteri.

Langkah-langkah produk protein sel tunggal sebagai berikut:

a. Pemilihan dan penyiapan sumber karbon, beberapa perlakuan fisik dan kimiawi terhadap bahan dasar yang diperlukan

b. Penyiapan media yang cocok dan mengandung sumber karbon, sumber nitrogen, fosfor, dan unsur-unsur lain yang penting

c. Pencegahan kontaminasi mediad. Pembiakan mikroorganisme yang diperlukane. Pemisahan biomassa microbial dari cairan fermentasif.  Penanganan lanjut biomassa

Kelebihan PST adalah sebagai berikut:a. laju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam

ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagib. dapat menggunakan bermacam-macam media

atau substratc. produksi PST tidak bergantung iklim dan musimd. memiliki kandungan protein lebih tinggi

daripada hewan dan tumbuhan.

b. MikroproteinMikoprotein adalah bahan makanan sumber

protein yang dihasilkan melalui proses fermentasi secara berkesinambungan dari miselium jamur Fusarium graminearum.

Selain mempunyai nilai konversi protein tinggi, mikoprotein juga mempunyai nilai gizi yang tinggi. Pengujian dan penelitian terhadap nilai gizi serta keamanan bagi konsumennya telah banyak dilakukan.

Menurut penelitian telah diketahui bahwa mikoprotein mengandung 47% rotein, 14% lemak, 25% serat untuk diet, 10% karbohidrat, 1% RNA, dan 3% abu.

Produk pangan yang juga dihasilkan dengan bantuan miroorganisme

BIDANG PENGOBATAN DAN KEDOKTERANa. Antibiotik

Yang dimaksud antibiotik, yaitu senyawa atau zat yang dihasilkan suatu organisme yang mampu menghambat pertumbuhan organisme lain. Orang yang pertama kali menemukan antibiotik adalah Alexander Flemming yang menemukan penicilin dari jamur Penicillium notatum.

Mulai saat itulah penemuan-penemuan antibiotik yang lain mulai bermunculan.

Beberapa contoh antibiotik dan mikroorganisme pembentuknya, yaitu:

b. VaksinVaksin merupakan mikroorganisme atau bagian

dari suatu mikroorganisme yang telah dilemahkan sehingga tidak membahayakan. Vaksin bisa berasal dari mikroorganisme yang telah dilemahkan atau dimatikan bahkan berasal dari zat yang dihasilkan mikroorganisme tersebut kemudian dilemahkan.

Secara umum, vaksin dibedakan menjadi vaksin bakteri dan vaksin virus. Contoh vaksin bakteri adalah vaksin TT, vaksin DT, vaksin DTP, vaksin BCG Kering, vaksin Td, vaksin DTP-HB, dan sebagainya. Contoh vaksin virus adalah vaksin Polio, vaksin Campak, vaksin Hepatitis B, dan sebagainya.

c. Antibodi monoklonalAntibodi monoklonal merupakan antibodi

sejenis yang dihasilkan oleh plasma klon sel-sel yang sejenis. Antibodi monoklonal dihasilkan dari sel-sel hibridoma atau sel hasil penggabungan dari dua sel yang berbeda.

Antibodi monoklonal sekarang telah digunakan untuk banyak masalah diagnostik seperti: mengidentifikasi agen infeksi, mengidentifikasi tumor, antigen dan antibodi auto, mengukur protein dan level drug pada serum, mengenali darah dan jaringan, mengidentifikasi sel spesifik yang terlibat dalam respon kekebalan dan mengidentifikasi serta mengkuantifikasi hormon.

d. InterferonInterferon merupakan jenis antibodi yang

digunakan untuk melawan virus. Tubuh secara alami mampu membentuk antibodi ini, namun sangat lambat dibandingkan kecepatan virus dalam berkembang biak. Oleh karena itu, dalam pembuatan interferon ini dilakukan secara rekayasa genetika.

Interferon, terutama alfa dan beta memiliki peranan penting dalam pertahanan terhadap infeksi virus. Senyawa interferon adalah bagian dari sistem imun non-spesifik dan senyawa tersebut akan terinduksi pada tahap awal infeksi virus, sebelum sistem imun spesifik merespon infeksi tersebut.

e. Terapi genTerapi gen adalah suatu teknik yang digunakan untuk

memperbaiki gen-gen mutan (abnormal/cacat) yang bertanggung jawab terhadap terjadinya suatu penyakit. Pada awalnya, terapi gen diciptakan untuk mengobati penyakit keturunan (genetik) yang terjadi karena mutasi pada satu gen.Penggunaan terapi gen pada penyakit tersebut dilakukan dengan memasukkan gen normal yang spesifik ke dalam sel yang memiliki gen mutan.

Terapi gen kemudian berkembang untuk mengobati penyakit yang terjadi karena mutasi di banyak gen, seperti kanker. Selain memasukkan gen normal ke dalam sel mutan, mekanisme terapi gen lain yang dapat digunakan adalah melakukan rekombinasi homolog untuk melenyapkan gen abnormal dengan gen normal, mencegah ekspresi gen abnormal melalui teknik peredaman gen, dan melakukan mutasi balik selektif sehingga gen abnormal dapat berfungsi normal kembali.

BIDANG PERTANIAN DAN PETERNAKAN

a. Telah ditemukannya berbagai varietas bibit tahan hama serta tanamanyang tahan terhadap hama. Misalnya, bibit padi IR64 yang memiliki umur pendek dan daya produksi tinggi. Varietas ini diperoleh dari radiasi dan seleksi biji padi.

b. Adanya pola tanam hidroponik, yaitu sistem tanam tanpamenggunakan media tanah.

c. Adanya tanaman yang tahan hama.Misalnya adalah tanaman tembakau yang tahan terhadap penyakit TMV (Tobacco Mozaik Virus). Semula materi genetik dari virus mozaik diambil dan digabungkan dengan DNA plasmid bakteri, setelah itu DNA plasmid yang telah mengandung gen virus mozaik tadi dimasukkan dalam kromosom tumbuhan tembakau. Jaringan tanaman tembakau yang telah disisipi tadi lalu diperbanyak melalui kultur jaringan dalam media sehingga akan dihasilkan tanaman tembakau yang resisten terhadap penyakit TMV.

d. Dihasilkannya bioinsektisida dari mikrobaBacillus thuringensis (Bt) merupkan

salah satu jenis bakteri yang mampu menghasilkan racun atau toksin yang mampu membunuh serangga. Tanaman yang telah disemprot dengan kristal racun Bt, ketika termakan oleh serangga kristal racun tadi akan merusak jaringan pada organ pencernaan dan racun akan masuk dalam darah sehingga menyebabkan kematian pada serangga tersebut.

e. Pembuatan Pupuk OrganikMikrobia juga dimanfaatkan dalam proses

pembuatan pupuk organik. Peneliti di Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI) mengembangkan teknologi pembuatan pupuk superfosfat yang disebut Bio–SP dengan menggunakan bantuan mikroba pelarut fosfat. Keunggulan teknologi ini yaitu penggunaan agen biologi untuk mengurangi penggunaan asam anorganik sehingga lebih aman bagi lingkungan dan mengurangi biaya produksi.

f. Biosuplemen Probiotik untuk Sapi

Para peternak biasa memasukkan biosuplemen ke dalam pakan ternak. Probiotik merupakan mikrobia yang dapat meningkatkan kesehatan ternak dan mempermudah penyerapan dalam saluran pencernaan ternak. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) telah mempu memproduksi biosuplemen probiotik yang diberi nama PSc. PSc telah diujikan terhadap sapi potong dan sapi perah di Jawa Barat dan Jawa Tengah. Hasil pengujian menunjukkan adanya kenaikan produksi daging sapi potong dan produksi susu pada sapi perah.

PENGELOLAAN LINGKUNGAN

a. Dalam Menghasilkan Gas BioSemakin tipisnya sumber energi di bumi menuntut

adanya alternatif sumber energi lain untuk dapat mencukupi kebutuhan akan energi yang semakin meningkat. Biogas atau gas bio adalah salah satu jawaban dari semakin langkanya energi yang ada. Gas bio dihasilkan dari penguraian senyawa organik oleh bakteri methana (Methano bacter) yang dilakukan secara anaerob.

Dengan melalui reaksi di atas penguraian glukosa dihasilkan gas bio dalam bentuk gas methana yang dapat dijadikan sebagai bahan bakar pengganti kayu dan minyak tanah.

b. Pengolahan Limbah Aerobik1) Filter

Sistem filter adalah pengolahan limbah dengan menggunakan mikroorganisme sebagai penyaring dan pengolah limbah.

Kelebihannya: biaya operasionalnya rendah, dan umur fasilitas berkisar 30-50 tahun (jangka panjang)

Kekurangan: pertumbuhan mikroorganisme menghambat ventilasi dan lairan sehingga dapat menyebabkan penyumbatan dan kegagalan,

Mikroorganisme Zooglea diperkirakan merupakan bakteri yang sangat berperan dalam proses ini.

2) Lumpur aktifMerupakan campuran antara lumpur dan

mikroorganisme yang mempunyai kemampuan lebih baik dibandingkan dengan filtrasi. Sistem lumpur aktif menggunakan mikroorganisme Zooglea. Air buangan yang dialirkan ke lumpur aktif mengandung hama organik dengan konsentrasi tinggi.

PEMISAHAN LOGAM DAN BIJIHNYA

Pemanfaatan mikroorganisme dalam bioteknologi juga dapat dimanfaatkan dalam pertambangan. Penggunaan mikroorganisme adalah dalam pemisahan logam dari bijihnya, misalnya adalah Thiobacillus oxidans dan Thiobacillus ferrooxidans. Reaksi:

SEKIANDAN

TERIMA KASIH