Prinsip Bioteknologi

BIO306

KULIAH 1. PENGENALAN BIOTEKNOLOGI

• Bioteknologi adalah penggunaan biokimia,

mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu,

untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi

kepentingan manusia.

Apakah bioteknologi

kepentingan manusia.

• Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme.

• Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan

mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme

lain.

• Adanya agen biologi berupa mikroorganisme,

tumbuhan atau hewan.

• Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri.

Ciri utama bioteknologi

• Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan

pemurnian

1. Era bioteknologi generasi pertama ► bioteknologi

sederhana.

Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam

produksi makanan dan tanaman serta pengawetan

makanan.

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 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, antibodiContoh: produksi insulin, interferon, antibodi

monoklonal

Pemanfaatan bioteknologi

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;

Bioteknologi dalam Produksi Pangan

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 xilmumNata 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. Vitamin2. 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)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)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.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 tanamanTransplantasi 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 tomatdinding 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 beta-

karotene, 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 plasmidbakteri 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 ecologicalTransgenes 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?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?