Buka Semua
Tutup Semua tumbuh dan berkembang
Materi Biologi
Rabu, 02 September 2009
Selasa, 01 September 2009
Bioteknologi
Kata bioteknologi pertama muncul sekitar tahun 1979. Pada saat itu E.F. Hutton
mendapatkan hak paten untuk kata bioteknologi. Istilah tersebut digunakan sebagai
penjelasan atas suatu masalah yang berkaitan dengan rekayasa genetika atau genetic
engineering. Selain itu, juga seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang makin pesat menuntut terpenuhinya segala kebutuhan manusia yang bermuara pada tingkat perbaikan kesejahteraannya. Seperti halnya yang terdapat dalam pengetahuan biologi, istilah bioteknologi mengacu pada suatu bentuk interaksi antara biologi dengan teknologi yang mencakup semua jenis produksi melalui proses transformasi biologis.
Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian-bagiannya, misalnya bakteri dan kapang. Selain itu, bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dikembangbiakkan sebagai konstituen berbagai proses industri.
Penggunaan mikroorganisme tersebut secara terarah dan terkontrol, yang merupakan aplikasi terpadu antara biokimia, mikrobiologi, dan teknologi kimia. Manfaat yang dirasakan manusia dari kegiatan tersebut antara lain dalam bidang industri, kesehatan,pertanian, dan peternakan. Khususnya penggunaan biokimia,mikrobiologi, dan rekayasa kimia secara terpadu mempunyai tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kemampuan mikroba dan sel kultur jaringan. Dalam bioteknologi bidang-bidang
ilmu yang harus dipelajari antara lain biologi sel, biokimia, fisiologi,
mikrobiologi, genetika, dan biorekayasa.
Bioteknologi Dalam Menyelesaikan Masalah Pencemaran
Dampak perkembangan teknologi dan industri pada akhir abad 20-an memberi banyak kerugian, khususnya kerugian dalam lingkungan. Kerusakan lingkungan oleh pengolahan industri yang tidak bertanggung jawab menjadi akar permasalahan dalam kehidupan manusia. Banyak zat-zat berbahaya yang dibuang ke alam tanpa bertanggung jawab, seperti etanol, asam asetat, asam organik, butanol, dan aseton.
Oleh karena itu, perlu pengolahan air limbah dan pembuatan kompos. Peran mikroorganisme dalam dekomposisi dan detoksifikasi air selokan, akan membantu mengurangi pencemaran pada pembuangan limbah industri kimia.Untuk itu, upaya mengembangbiakkan mikroorganisme yang dapat mencerna limbah-limbah atau bahan pencemar lainnya selalu dilakukan.
Gbr. Skema pengolahan air limbah
Pengembangan Tanaman Kebal Penyakit Dan Mampu Menambat N2 Dari Udara
1.Tanaman kebal terhadap penyakit, misalnya tembakau kebal terhadap TMV.
Skema rekayasa genetika untuk membuat tumbuhan kebal virus TMV
2.Tanaman mampu menambat N2.
Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif yaitu:
1.Meningkatkan tekanan osmosis air tanah
2.Meningkatkan keasaman tanah Þ akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K
3.Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 di perairan, jalan keluarnya adalah dilakukan rekayasa genetika
Bioteknologi Dalam Perbanyakan Tanaman / Kultur Jaringan
Sifat TOTIPOTENSIAL tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.
Penemu F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.
Gambar 1
Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)
MANFAAT / KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN
1.Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat
2.Sifat identik dengan induk
3.Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
4.Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa
Bioteknologi Dalam Pemberantasan Hama
Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.
1.Bacillus thuringiensis Þ 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.
2.Baculovirus sp.
Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.
Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan
Bioteknologi Penambangan / Biohidrometalurgi
Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).
aktivitas
Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi
aktivitas
CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+
Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof
Bioteknologi Dalam Kedokteran Dan Produksi Obat
1.Antibodi Monoklonal
adalah 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 anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan
2.Terapi Gen
adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal
3.Antibiotik
Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.
- Penicillium chrysogenum Þ memperbaiki penisilin yang sudah ada.
.......................................Dilakukan dengan mutasi secara .......................................iradiasi ultra violet dan sinar X.
- Cephalospurium ..................Þ penisilin N.
- Cephalosporium ..................Þ sefalospurin C.
- Streptomyces .....................Þ streptomisin, untuk pengobatan TBC
4.Interferon
Adalah 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.
5.Vaksin
Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria.
Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.
Dengan bioteknologi dilakukan fusi atau transplantasi gen.
Gbr. Tahapan sintesis vaksin yang direkayasa secara genetika
Rekayasa Genetika / ADN Rekombian
1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.
Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen
2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.
Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi
3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)
Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika
Protein Sel Tunggal
PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)
adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme
Contoh: 1. Mikoprotein dari Fusarium
.............. Substrat: tepung gandum dan ketan
............2. Spirulina dan Chlorella
Kelebihan SCP:
1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan
2. Pertumbuhan cepat
Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP
Bioteknologi Dalam Bidang Industri
1.Asam Sitrat
mikroba : Aspergillus niger
bahan : tetes gula dan sirup
Fs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.
2.Vitamin
- B1 oleh Assbya gossipii
- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas
3.Enzim
a. Amilase Þ 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
Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa.
mikroba: Aspergillus niger
........... Rhizopus spp
d. Asam Amino
- asam glutamat Þ bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)
- Lisin Þ asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar
..oleh ternak.
Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum
Bioteknologi Dalam Produksi Pangan
A. MAKANAN BAHAN SUSU
Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.
1. Keju
Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.
2. Yoghurt
Mikroba: 1. Lactobacillus bulgaris ---- pemberi rasa dan aroma
. 2. Streptococcus thermophilus ------ menambah keasaman
3. Mentega
Mikroba: Leuconostoc cremoris
Gbr. Tahap-tahap dasar pembuatan minuman anggur merah
B. MAKANAN NON SUSU
1. Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi
2. Kecap, oleh Aspergillus oryzae
3.Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum
Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi
4. Cuka, oleh Acetobacter aseti
Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob
Pendahuluan
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:
1. Adanya aBen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian
Perkembangan bioteknologi :
1.Era bioteknologi generasi pertama Þ 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 Þ bioteknologi baru.
Contoh:produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal
Langganan:
Postingan (Atom)