BIOTECHNOLOGY

1
BIOTECHNOLOGY

• By
• NUR HIDAYATI S.Pd
• SMPN 1 PROBOLINGGO

2
Pengertian Bioteknologi Pemanfaatan dan/atau
perekayasaan proses biologi dari suatu agen
biologi untuk menghasilkan produk dan jasa yang
bermanfaat bagi manusisa. Bioteknologi
memanfaatkan bakteri, ragi, kapang, alga, sel
tumbuhan, atau jaringan hewan. Penerapan
bioteknologi memadukan berbagai disiplin ilmu,
seperti mikrobiologi, biokimia, genetika,
biologi molekuler, kimia, rekayasa proses, dan
teknik kimia. Penerapan bioteknologi, contohnya
teknik rekombinasi gen, kultur jaringan,
hidroponik, radiasi, dan inseminasi buatan.
3
Perbedaan bioteknologi konvensional dan modern

• Bioteknologi modern
• Teknik yang digunakan DNA rekombinan
• Mengubah sifat (proses) pada agen biologi yang
  dihasilkan
• Contoh insulin dari bakteri, Tomat tahan lama

• Bioteknologi konvensional
• Teknik yang di gunakan fermentasi
• Tidak mengubah sifat (proses) pada agen biologi
  (organisme) yang digunakan
• Contoh tape, tempe, alkohol, asam cuka, yoghurt
  

4
Conventional Biotechnology
TEPUNG
Yeast Aspergillus
GLUCOSE
Yeast Saccharomyces
ALCOHOL
Bacteria Acetobacter
ASAM CUKA
Bacteria Methanobacterium
METHANE (BIOGAS)
5
Produk-produk Makanan Hasil Bioteknologi dan
Organisme yang Digunakan
NO. Produk Bahan makanan Mikroorganisme
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Tempe Kecap Keju Yoghurt Roti Oncom Tape Nata de coco Bir Brem Mentega
6
Produk-produk modern bioteknologi untuk pengobatan
No. Nama produk Kegunaan
1. 2. 3. 4. 5. Interferon Insulin Vaksin Penicillin Hormon pertumbuhan Melawan infeksi, meningkatkan sistem kekebalan Mengontrol kadar gula darah (diabetes mellitus). Meningkatkan kekebalan tubuh Antibiotika, melawan infeksi oleh bakteri atau jamur Melawan kekedilan, untuk penyembuhan
7
Produk-produk modern bioteknologi untuk pengobatan
No. Nama produk Kegunaan
6. 7. 8. 9. 10. Beta endorfin Activator plasminogen Inferleukun 2 Antibodi monoklonal Enzim Mengurangi rasa sakit Melarutkan darah beku,mencegah stroke Mengaktifkan sistem kekebalan Menyerang dan membunuh sel tumor atau kanker Meningkatkan reaksi /biokatalisator baik untuk keperluan manusia maupun industri
8
Yoghurt

• susu dipasteurisasi terlebih dahulu,
  selanjutnya sebagian besar lemak dibuang.
  Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan
  yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan
  Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri
  tersebut
• ditambahkan pada susu dengan jumlah yang
  seimbang, selanjutnya disimpan selama 5 jam
  pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan
• tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai
  akibat dari kegiatan bakteri asam laktat.
  Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi
  cita rasa.

9
Keju

• Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan
  susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi,
  kemudian didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya
  bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari
  kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu
  terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat,
  kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung
  sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin
  dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan,
  yaitu klimosin.
• Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada
  temperatur 32oC 420oC dan ditambah garam,
  kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan
  agar matang.

10
Mentega

• Menggunakan mikroorganismeStreptococcus
• lactis dan Lectonostoceremoris.
• Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses
  pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa
  tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian
  lemak mentega
• diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap
  dimakan

11
Kecap

• Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae
  dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu.
  Jamur Aspergillus oryzae
• bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang
  tumbuh pada kedelai yang telah dimasak
  menghancurkan campuran gandum.
• Setelah proses fermentasi karbohidrat
  berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan
  produk kecap.

12
Tempe

• Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan
  dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi
  merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam
  hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe
  paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari
  genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus,
  Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan
  Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut
  akan
• mengikat keping-keping biji kedelai dan
  memfermentasikannya menjadi produk tempe.

13
Tape

• Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan
  menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim
  yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk
  yang berupa gula dan
• alkohol. Jamur yang digunakan adalah
  Aspergillus oryzae,

14
Produksi insulin

• Caranya adalah dengan menyambungkan
• gen pengontrol pembuatan insulin manusia
• ke dalam DNA bakteri. Kemudian dari hasil
  penyambungan tersebut akan terbentuk bakteri baru
  yang mampu menghasilkan
• hormon insulin manusia. Bakteri ini dipelihara
• di laboratorium untuk menghasilkan insulin.
  Insulin yang dihasilkan bisa untuk mengobati
  penyakit kencing manis.

15
Kultur jaringan

• Pelaksanaan teknik kultur jaringan bertujuan
  untuk memperbanyak jumlah tanaman. Tanaman yang
  dikulturbiasanya adalah bibit unggul. Dengan
  teknik ini, kita bisa mendapatkan keturunan bibit
  unggul dalam jumlah yang banyak dan memiliki
  sifat yang sama dengan induknya.
• Kultur jaringan sebenarnya memanfaatkan sifat
  totipotensi yang dimiliki oleh sel tumbuhan.
  Totipotensi yaitu kemampuan setiap sel
  tumbuhanuntuk menjadi individu yang sempurna

16
Rekayasa genetika

• suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan
  makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan.
  Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen
  atau Rekombinasi gen
• Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui
  banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti,
  fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

17
Transplantasi inti

• pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain
  agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai
  dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti
  pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel
  yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus
  katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut
  dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga
  terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah
  diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis
  berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang
  berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut
  selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel
  dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut
  dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain.
  Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid
  dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan
  berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan
  jenis kelamin yang sama.

18
Fusi sel

• Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari
  spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk
  sel bastar atau hibridoma. Fusisel diawali oleh
  pelebaran membran dua sel serta diikuti
  olehpeleburan sitoplasma (plasmogami) dan
  peleburan inti sel (kariogami).
• Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan
  kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan
  membentuk spesies baru. Didalam fusi sel
  diperlukan adanya
• a) sel sumber gen (sumber sifat ideal)
• b) sel wadah (sel yang mampu membelah
  cepat)
• c) fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi
  sel).

19
Teknologi plasmid

• Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat
  di dalam sel bakteri atau ragi di luar
  kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antaralain
• a) merupakan molekul DNA yang mengandung gen
  tertentu
• b) dapat beraplikasi diri
• c) dapat berpindah ke sel bakteri lain
• d) sifat plasmid pada keturunan bakteri sama
  dengan plasmid induk.
• Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid
  digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke
  dalam sel target.

20
Rekombinasi DNA

• Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan
  DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya
  adalah untuk menyambungkan gen yang ada di
  dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA
  disebut juga rekombinasi gen.
• Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena
  alasan-alasan sebagai berikut.
• 1) Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup
  sama.
• 2) DNA dapat disambungkan

21
Kloning

• Kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk
  hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih
  individu dengan materi genetik yang sama atau
  identik.
• Kloning akan berhasil apabila nukleus
  ditransplantasikan ke dalam sel yang akan
  menghasilkan embrio (sel telur) termasuk sel
  germa. Sel germa adalah sel yang menumbuhkan
  telur dari sperma.

22
Cara kloning domba Dolly yang dilakukan oleh Dr.
Ian Willmut adalah sebagai berikut

• a. Mengambil sel telur yang ada dalam ovarium
  domba betina,dan mengambil kelenjar mamae dari
  domba betina lain.
• b. Mengeluarkan nukleus sel telur yang haploid.
• c. Memasukkan sel kelenjar mamae ke dalam sel
  telur yang
• tidak memiliki nukleus lagi.
• d. Sel telur dikembalikan ke uterus domba
  induknya semula
• (domba donor sel telur).
• e. Sel telur yang mengandung sel kelenjar mamae
  dimasukkan
• ke dalam uterus domba, kemudian domba
  tersebut akan
• hamil dan melahirkan anak hasil dari kloning.

23
Hibridisasi

• Hibridisasi adalah persilangan antara varietas
  dalam spesies yang sama yang memiliki sifat
  unggul.
• Hasil dari hibridisasi adalah hibrid yang
  memiliki sifat perpaduan dari kedua induknya.
  Teknik ini dapat dilakukan pada tumbuhan
  danhewan.
• Contoh hibrid tumbuhan yang telah dibudidayakan
  adalah jagung, kelapa, padi, tebu, dan anggrek.

24
Inseminasi buatan

• Inseminasi buatan adalah pembuahan atau
  fertilisasi yang terjadi pada sel telur dengan
  sperma yang disuntikkan pada kelamin betina.
  Jadi, fertilisasi ini tidak membutuhkan jantan,
  tetapi hanya membutuhkan spermanya saja.

25
Bayi tabung

• a. Sel telur yang mengalami ovulasi pada induk
  atau wanita diambil dengan suatu alat dan
  disimpan di dalam tabung yang berisi medium
  seperti kondisi yang ada pada rahim wanita hamil.
• b. Sel telur dipertemukan dengan sperma di bawah
  mikroskop dan diamati sehingga terjadi
  fertilisasi.
• c. Sel telur yang sudah dibuahi tersebut
  dikembalikan ke
• dalam tabung.
• d. Jika sel telur yang sudah dibuahi disebut
  zigot. Zigot
• berkembang dengan baik dan menjadi embrio,
  maka
• embrio tersebut akan disuntikkan kembali ke
  dalam rahim induknya semula.

26
Penanaman secara hidroponik

• Metode yang digunakan dalam hidroponik, antara
  lain metode kultur air (menggunakan media air),
  metode kultur pasir (menggunakan media pasir),
  dan metode porus (menggunakan media kerikil,
  pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang
  tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah
  metode pasir

27
Penanaman secara aeroponik

• Aeroponik merupakan tipe hidroponik
  (memberdayakan air), karena air yang berisi
  larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut
  hingga mengenai akar tanaman. Akar
• tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap
  larutan hara tersebut.

28
Pembuatan antibodi monoklonal

• Antibodi monoklonal adalah antibodi yang
  diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat
  antibodi monoklonal, antara lain
• a) untuk mendeteksi kandungan hormon korionik
  gonadotropin dalam urine wanita hamil
• b) mengikat racun dan menonaktifkannya
• c) mencegah penolakan tubuh terhadap hasil
  transplantasi jaringan lain.

29
Pembuatan vaksin

• Vaksin digunakan untuk mencegah serangan
  penyakit terhadap tubuh yang berasal dari
  mikroorganisme.
• Vaksin didapat dari virus dan bakteri yang
  telah dilemahkan atau racun yang diambil dari
  mikroorganisme tersebut.

30
Pembuatan antibiotika

• Antibiotika adalah suatu zat yang dihasilkan
  oleh organismtertentu dan berfungsi untuk
  menghambat pertumbuhan organisme lain yang ada di
  sekitarnya. Antibiotika dapat diperoleh dari
  jamur atau bakteri yang diproses dengan cara
  tertentu.

31
Pembuatan hormon

• Dengan rekayasa DNA, dewasa ini telah
  digunakan mikroorganisme untuk memproduksi
  hormon. Hormon-hormon yang telah diproduksi,
  misalnya insulin, hormon pertumbuhan,
  kortison,dan testosteron.

32
Pembuatan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen

• Nitrogen (N2) merupakan unsur esensial dari
  protein DNA dan RNA. Pada tumbuhan
  polong-polongan sering ditemukan nodul pada
  akarnya. Di dalam nodul tersebut terdapat bakteri
  Rhizobium yang dapat mengikat nitrogen bebas dari
  udara, sehingga tumbuhan polong-polongan dapat
  mencukupi kebutuhan nitrogennya sendiri.
• Dengan bioteknologi, para peneliti mencoba
  mengembangkan agar bakteri Rhizobium dapat hidup
  di dalam akar selain tumbuhan polong-polongan. Di
  samping, itu juga berupaya meningkatkan kemampuan
  bakteri dalam mengikat nitrogen dengan teknik
  rekombinasi gen.

33
Pembuatan tumbuhan tahan hama

• Tanaman yang tahan hama dapat dibuat melalui
  rekayasa
• genetika dengan rekombinasi gen dan kultur
  sel. Contohnya, untuk mendapatkan tanaman kentang
  yang kebal penyakit maka diperluka gen yang
  menentukan sifat kebal penyakit. Gen tersebut,
  kemudian disisipkan pada sel tanaman kentang. Sel
  tanaman kentang tersebut, kemudian ditumbuhkan
  menjadi tanaman kentang yang tahan penyakit.
  Selanjutnya tanaman kentang tersebut dapat
  diperbanyak dan disebarluaskan.

34
Bioteknologi bidang peternakan

• Dengan bioteknologi dapat dikembangkan
  produk-produk peternakan. Produk tersebut,
  misalnya berupa hormon pertumbuhan yang dapat
  merangsang pertumbuhan hewan ternak. Dengan
  rekayasa genetika dapat diciptakan hormon
  pertumbuhan hewan buatan atau BST (Bovin
  Somatotropin Hormon). Hormon tersebut direkayasa
  dari bakteri yang, jika diinfeksikan pada hewan
  dapat mendorong pertumbuhan dan menaikkan
  produksi susu sampai 20.

35
Bioteknologi bahan bakar masa depan

• Alternatif bahan bakar masa depan untuk
  menggantikan minyak, antara lain adalah biogas
  dan gasohol.
• Biogas dibuat dalam fase anaerob dalam fermentasi
  limbah kotoran makhluk hidup. Pada fase anaerob
  akan dihasilkan gas metana yang dibakar dan
  digunakan untuk bahan bakar.
• Gasohol dihasilkan dari fermentasi kapang
  terhadap gula tebu yangmelimpah. Gasohol bersifat
  murah, dapat diperbarui dan tidak menimbulkan
  polusi.

36
Bioteknologi pengolahan limbah

• Proses pirolisis yaitu proses dekomposisi
  bahan-bahan sampah dengan suhu tinggi pada
  kondisi tanpa oksigen. Dengan cara ini sampah
  dapat diubah menjadi arang, gas (misal metana)
  dan bahan anorganik.
• Bahan-bahan tersebut dapat dimanfaatkan
  kembali sebagai
• bahan bakar. Kelebihan bahan bakar hasil
  proses ini adalah
• rendahnya kandungan sulfur, sehingga cukup
  mengurangi tingkat pencemaran. Bahan hasil
  perombakan zat-zat makroorganik (dari hewan,
  tumbuhan, manusia ataupun gabungannya) secara
  biologiskimiawi dengan bantuan mikroorganisme
  (misalnya bakteri, jamur) serta oleh hewan-hewan
  kecil disebut kompos

37
Bioteknologi pengolahan limbah

• Bioteknologi dapat diterapkan dalam
  pengolahan limbah, misalnya menguraikan minyak,
  air limbah, dan plastik. Cara lain dalam
  mengatasi polusi minyak, yaitu dengan menggunakan
  pengemulsi yang menyebabkan minyak bercampur
  dengan air sehingga dapat dipecah oleh mikroba.
  Salah satu zat pengemulsi, yaitu polisakarida
  yang disebut emulsan, diproduksi oleh bakteri
  Acinetobacter calcoaceticus. Dengan bioteknologi,
  pengolahan limbah menjadi terkontrol dan efektif.
  Pengolahan limbah secara bioteknologi melibatkan
  kerja bakteri-bakteri aerob dan anaerob.

38
Dampak positif rekayasa reproduksi

• ? Menciptakan bibit unggul.
• ? Meningkatkan gizi masyarakat.
• ? Melestarikan plasma nutfah.
• ? Meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi
  sesuai dengan keinginan manusia.
• ? Membantu pasangan yang kesulitan mendapatkan
  anak dengan jalan pintas yaitu bayi tabung.

39
Dampak negatif rekayasa reproduksi

• ? Pada perbanyakan keturunan dengan kultur
  jaringan yang memiliki materi genetis yang sama
  akan mudah terkena penyakit.
• ? Merugikan petani dan peternak lokal yang
  mengandalkan reproduksi secara alami.
• ? Dikhawatirkan adanya penyalahgunaan teknologi
  reproduksi untuk kepentingan pribadi yang
  merugikan orang lain. Misalnya misi sebuah negara
  yang hendak menguasai dunia dengan menciptakan
  prajurit tangguh dengan teknik pengkloningan.
• ? Mengganggu proses seleksi alam.