SEL SEBAGAI WAHANA AKTIVITAS BIOTEKNOLOGI
description
Transcript of SEL SEBAGAI WAHANA AKTIVITAS BIOTEKNOLOGI
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