Prinsip Bioteknologi

BIO306
Prinsip Bioteknologi
KULIAH 1. PENGENALAN BIOTEKNOLOGI
Apakah bioteknologi
•
•
•
Bioteknologi
adalah
penggunaan
biokimia,
mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu,
untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi
kepentingan manusia.
Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme.
Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan
mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme
lain.
Ciri utama bioteknologi
•
•
•
Adanya agen biologi berupa mikroorganisme,
tumbuhan atau hewan.
Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.
Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan
pemurnian
Perkembangan Bioteknologi
1. Era bioteknologi generasi pertama ► bioteknologi
sederhana.
Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam
produksi makanan dan tanaman serta pengawetan
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 sitrat
b. pengolahan air limbah
c. 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,
monoklonal
antibodi
Pemanfaatan bioteknologi
Bioteknologi dalam Produksi Pangan
1. Makanan
Bahan
Susu:
Prinsipnya
adalah
memfermentasikan susu menghasilkan asam laktat.
Contoh:
Keju: Propiobacterium (bakteri asam laktat) yang juga
berperan memberi rasa dan tekstur keju.
Yogurt: Lactobacillus bulgans, pemberi rasa dan asam;
Streptococcus thermophilus, menambah keasamaan;
Laucanostoc cremoris, mentega
2. Makanan Non Susu: Prinsipnya adalah pemecahan
amilum oleh mikroba menghasilkan gula yang
kemudian difermentasikan.
Contoh:
Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur, wine, rum) oleh
ragi
Kecap, oleh Aspergillus oryzae
Nata de coco, oleh Acetobacter xilmum
Cuka, oleh Acetobacter aseti
Protein Sel Tunggal (Single Cell Protein): makanan
yang berkadar protein tinggi, berasal dari
mikroorganisme
Mikroprotein dari Fusarium, Spirulina dan Chorella
Kelebihan: Kadar protein lebih tinggi dari protein
kedelai atau hewan, pertumbuhannya lebih cepat
Bioteknologi dalam Bidang Industri
1. Asam Sitrat, fermentasi tetes gula dan sirup oleh
Aspergillus niger.
Pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan,
banyak terdapat pada jeruk
2. Vitamin
B1 oleh Assbya gossipii
B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas
3. Enzim
a. Amilase: digunakan dalam produksi sirup, kanji,
glukosa.
Glukosa isomerase: mengubah amilum menjadi
fruktosa.
Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan
menggantikan sukrosa.
Mikroba: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus
subtilis
b. Protease: digunakan antara lain dalam produksi
roti, bir.
Protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging
dan campuran deterjen untuk menghilangkan noda
protein.
Mikroba: Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis
c. Lipase: digunakan dalam produksi susu dan keju,
untak meningkatkan cita rasa.
Mikroba: Aspergillus niger, Rhizopus spp.
d. Asam Amino
Asam glutamat: bahan utama MSG (Monosodium
Glutamat)
Lisin: asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah
besar oleh ternak.
Mikroba Corynobacterium glutamicum
Bioteknologi dalam Kedokteran dan Produksi Obat
1. Antibodi Monoklonal: antibodi sejenis yang
diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel b sejenis.
Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2
sel berbeda; penghasil sel b Limpa dan sel mieloma)
yang dikultur.
Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan
antibodi adalah limpa.
Fungsi: diagnosis penyakit dan kehamilan.
2. Antibiotik
Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan
penisilin dari Penicillium notatum.
Penicillium chrysogenum: memperbaiki penisilin yang
sudah ada, dilakukan dengan mutasi secara iradiasi
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 memerlukan
waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi
virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.
4. Vaksin
Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan
dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.
Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi
gen.
Contoh: Vaksin Hepatitis B.
Avian flu vaccine development by reverse genetics techniques
Bioteknologi Dalam Pemberantasan Hama
1. Bacillus thuringiensis: menghasilkan bioinsektisida
yang toksin terhadap larva serangga.
Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman
menghasilkan tanaman yang bersifat resisten hama
serangga.
Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat
disemprotkan 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 dengan
sebelumnya menyebarkan virus melalui perkawinan.
Bioteknologi dalam Perbaikan Kualitas Makanan dan Tanaman
1. FlavrSavr: tomat yang sulit/lama busuk.
Tomat dibuat lebih resisten terhadap pembusukan
dengan
menambahkan
gen
antisense
yang
mengganggu produksi enzim pendegradasi pektin dan
dinding sel dan akibat dari pekerjaan ini tomat
menjadi lebih peka terhadap serangan infeksi fungi.
2. Golden rice (beras emas): satu jenis padi yang dibuat
melalui rekayasa genetik untuk biosintesis betakarotene, precursor pro-vitamin A pada bagian beras.
Common white rice and golden rice
FlavrSavr
Bioteknologi Dalam Menyelesaikan Masalah Pencemaran
1. Pencemaran oleh minyak
Strain-strain
Pseudomonas,
mengkonsumsi
Hidrokarbon oleh rekayasa genetika membentuk
bakteri super yang mengandung 4 jenis plasmid
pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.
2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob
atau anaerob.
The potential impact on nearby ecosystems is one of the
greatest concerns associated with transgenic plants.
Transgenes have the potential for significant ecological
impact if the plants can increase in frequency and persist in
natural populations.
These concerns are similar to those surrounding
conventionally bred plant breeds. Several risk factors
should be considered:
• Is the transgenic plant capable of growing outside a
cultivated area?
• Can the transgenic plant pass its genes to a local wild
species, and are the offspring also fertile?
• Does the introduction of the transgene confer a selective
advantage to the plant or to hybrids in the wild?