Docstoc

MATA KULIAH BIOTEKNOLOGI

Document Sample
MATA KULIAH BIOTEKNOLOGI Powered By Docstoc
					MATA KULIAH BIOTEKNOLOGI

Jumlah Kredit : 2 sks

Syarat : Mikrobiologi Umum, Genetika, Biologi Sel dan molekuler


Materi Dasar – Dasar Bioteknologi


   1. PENDAHULUAN

   2. BIOTEKNOLOGI KLASIK DAN MODERN

   3. EXPLORASI MIKROBA

   4. SELEKSI DAN PENINGKATAN EKSPRESI GEN

   5. PENGGUNAAN        DNA     DAN     PROTEIN     SEBAGAI       REAGEN

      DIAGNOSTIC

   6. EKPLORASI MIKROBA

   7. BIOTEKNOLOGI DALAM MENGELOLA SUMBER DAYA ALAM

      UNTUK KEPENTINGAN INDUSTRI PERTANIAN.

   8. BIOTEKNOLOGI DALAM MENGELOLA SUMBER DAYA ALAM

      UNTUK KEPENTINGAN INDUSTRI PETERNAKAN

   9. BIOTEKNOLOGI DALAM MENGELOLA SUMBER DAYA ALAM

      UNTUK KEPENTINGAN KESEHATAN

   10.BIOTEKNOLOGI DALAM MENGELOLA SUMBER DAYA ALAM

      UNTUK KEPENTINGAN INDUSTRI KIMIA.




                                    1
I. PENDAHULUAN

Pengertian Bioteknologi


- Teknologi yang melibatkan sistim biologis dengan mengeksploitasi aktivitas
 biokimia dari organisme hidup atau produknya.


- Suatu bidang penerapan biosain dan teknologi yang menyangkut penerapan
 praktis organisme hidup atau komponen sub selulernya pada industri jasa
 manufactur pengelolaan lingkungan.


- Penggunaan secara terpadu ilmu pengetahuan biokimia, mikrobiologi dan
 teknik dalam upaya untuk menghasilkan suatu penerapan teknologi (industri)
 dari kemampuan mikroorganisme , sel kultur jaringan dan bagian-bagiannya.


- Penerapan prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan teknik dalam pengolahan
 materi oleh unsur-unsur biologis untuk menghasilkan barang dan jasa.


- Ilmu pengetahuan tentang berbagai proses produksi yang berdasarkan pada
 kerja mikroorganisme serta komponen aktifnya dan pada proses produksi
 yang melibatkan penggunaan sel dan jaringan dari organisme yang lebih
 tinggi .


- Bioteknologi tidak lebih dari sebuah nama yang diberikan pada seperangkat
 teknik dan proses.


- Penggunaan organisme hidup dan komponennya dalam proses pertanian,
 industri pangan serta berbagai proses industri lainnya




                                      2
   Bioteknologi memanfaatkan organisme seperti:
      - Bakteri
      - Khamir
      - Kapang
      - Algae
      - Sel tumbuhan dan sel, jaringan hewan


Keberhasilan penerapan bioteknologi disokong oleh pengintegrasian berbagai
desiplin ilmu antara lain :
      - Ilmu pengetahuan alam dan teknologi
      - Mikrobiologi
      - Biokimia
      - Genetika
      - Biologi Molekuler
      - Kimia

Proses Bioteknologi Mencakup :

      1. Produksi Sel
      2. Transpormasi Kimia yang Diingini (ada 2)
             a. Pembentukan suatu produk akhir yang diingini ( Enzim,
                Antibiotika, Asam Organik, dan Steroid)
             b. Penguraian bahan baku yang diberikan (limbah, destruksi
                buangan industri, tumpahan minyak)




Reaksi pada proses bioteknologi dapat bersifat:


      1. Katabolik ( Senyawa komplek diuraikan menjadi senyawa
          sederhana. Misalnya glukosa menjadi etanol)




                                     3
      2. Anabolik/ Biosintesis ( Molekul sederhana menjadi senyawa
         komplek. Misalnya sintesis antibiotika)


Keuntungan penerapan bioteknologi :
      - Cendrung lebih ekonomis
      - Lebih sedikit dalam pemakaian energi (efisiensi)
      - Lebih aman ( menghasilkan residu yang dapat diuraikan secara
         biologis serta tidak beracun
      - Dalam waktu jangka panjang dapat memberikan harapan untuk
         memecahkan persoalan utama dunia dalam kaitannya dengan obat-
         obatan produksi pangan pengendalian polusi dan pengembangan
         sumber energi baru.




2. BIOTEKNOLOGI KLASIK DAN MODERN


      Bioteknologi sebenarnya bukan suatu hal yang baru, tapi jauh
sebelumnya sudah ada. Ada 4 fase perkembangan yang pada akhirnya sampai
kepada sistim bioteknologi modern.


   1. Produksi Bioteknologi Makanan dan Minuman


                - Pembuatan Bir : Dilakukan sejak 6000 tahun sebelum
                   masehi oleh orang-orang somaria dan babilonia kuno
                   sudah    memanfaatkan      Bir    sebagai     minuman      yang
                   merupakan hasil fermentasi. Namun pada saat itu
                   keterlibatan organisme belum dijabarkan              hingga pada
                   abad ke –17. Studi permulaan yang dilakukan oleh
                   Pasteur (1857 dan 1876) yang membuktikan bahwa
                   mikroorganisme       berperan    dalam      proses    fermentasi




                                        4
               tersebut   dari temuan tersebut beliau dianggap sebagai
               Bapak Bioteknologi


             - Proses lain yang didasari oleh aktivitas mikroorganisme
               adalah produk susu fermentasi seperti keju dan yoghurt
               dan di Asia contohnya kecap dan tempe.




2. Proses Bioteknologi Semula Dikembangkan pada Kondisi Tidak
   Steril


Pada akhir abad ke 19 banyak senyawa seperti etanol, asam asetat,
berbagai asam organic, butanol dan aseton dihasilkan dengan
menggunakan metode fermentasi terbuka terhadap lingkungan. Contoh
lainnya adalah pengolahan air buangan dan pengomposan padatan
dari kota.


3. Pengenalan Sterilisasi dalam Proses Bioteknologi


Sterilisasi terhadap media dan bioreaktor dilakukan agar terhidar dari
mikroorganisme kontaminan sehingga mikroba (biokatalis) saja yang
berperan didalam reactor. Contoh: antibiotika, asam amino, asam
organic, enzim steroid, polisakarida dan vaksin.


4. Demensi       Baru     dan   Kemungkinannya       Untuk    Industri
   Bioteknologi




                                 5
Perkembangan biologi molekuler tidak saja menimbulkan demensi baru
tetapi juga meningkatkan efiensi yang berpengaruh terhadap peran
bioteknologi dimasa depan terhadap perekonomian dunia.




Inovasi baru menyangkut diantaranya :


1. Rekayasa Genetika


  Adanya materi dasar kehidupan yang disebut gen yang secara
structural disusun oleh DNA dan RNA       yang berfungsi mengatur
semua aktivitas kehidupan yang merupakan pijakan awal dalam
mendapatkan suatu individu yang diharapkan           melalui teknik
rekombinasi DNA


   Teknik baru rekombinan DNA melibatkan pemecahan sel,
ekstraksi DNA, pemurnian dan fragmentasi (pemotongan) selektif
DNA dengan menggunakan enzim sangat spesifik , pemisahan,
analisis, pemilihan dan pemurnian fragmen yang mengandung gen
yang diinginkan, pemasukkan hybrid DNA ke dalam suatu sel
terpilih buntuk memproduksi dan sintesis selluler.

     Dengan teknologi rekayasa genetika terbuka peluang misalnya:


- Penggantian obat semprot kimia sintesis dengan mikroba hasil
  rekayasa genetika.


- Bidang fermentasi sederhana dapat diganti dengan fermentasi yang
 menggunakan mikroba yang telah direkayasa, sehingga dapat
 diproduksi dalam jumlah yang banyak dan lebih cepat dengan



                              6
       menggunakan bahan mentah yang lebih irit dan biaya produksi
       jauh lebih murah.

      - Dalam bidang peternakan dan pertanian orang pada jaman dahulu
       ingin memilih sifat baik suatu ternak atau tanaman dengan melakukan
       seleksi atau pemuliaan yang banyak mendapat kendala seperti
       memakan waktu yang lama. Tapi dengan teknologi DNA rekombinan
       orang   dapat   memproduksi       coklat,   vanili,   bumbu   penyedap-
       pengharum, bahan kosmetik, obat tanpa harus menanam tumbuhan
       yang menghasilkan bahan-bahan itu pada suatu lahan pertanian.


      - Dalam Bidang kesehatan, berbagai penyakit dengan mudah, lebih
       cepat, dan lebih murah untuk mendiagnosa, mengobati dan melakukan
       pencegahan.



      2. Teknologi Enzim

      Peran enzim adalah :
      - Sebagai Katalis (memperlancar setiap reaksi kimia)
      - Aktivitas molekuler dalam tubuh agar berlangsung cepat irit energi,
       tidak menimbulkan panas, tidak mengubah keseimbangan
       elektrolit cairan tubuh dan mencegah penimbunan bahan yang
       menghalangi aktivitas.
      - Enzim diekstrak dari tubuh organisme kemudian digunakan untuk
       menghasilkan berbagai produk industri seperti : membuat anggur, bir,
       wiski, pemanis, sirup dan sebagainya.

APLIKASI BIOTEKNOLOGI

Proses bioteknologi dipandang dari dua sisi yaitu volume dan nilainya.




                                     7
- Volume besar dengan nilai yang rendah diantaranya mencakup pemurnian
 air, pengolahan limbah cair (efluen) dan sampah, produksi metan, etanol,
 biomasa, dan makanan ternak.


- Volume relatif besar dengan nilai produk menengah diantaranya :
 produksi asam amino dan asam organic, produk makanan, ragi, kue, aseton,
 butanol, dan polimer tertentu.
- Volume rendah dengan produk bernilai tinggi diantaranya: antibiotika,
 interveron, vaksin, antibody, enzim dan vitamin


Selain itu bioteknologi dipandang dari tingkat teknologi yaitu
                - Teknologi tingkat tinggi (investasi dengan modal tinggi)
                -    Teknologi tingkat menengah ( Investasi menengah)
                - Teknologi tingkat rendah ( Investasi modal dan skala
                     operasional yang kecil).



PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

      Keberhasilan     perkembangan      bioteknologi   yang     terus   menerus
tergantung pada 3 pokok:


   1. Perluasan kisaran produk berharga, baik yang berasal dari sistim
      tradisional maupun rekayasa genetika
   2. Kemampuan memperoleh bahan baku dari sumberdaya yang
      dapat diperbaharaui
   3. Peningkatan kesadaran bahwa proses bioteknologi dalam banyak hal
      akan lebih ekonomis.


      - Hal yang penting dalam perkembangan bioteknologi dalam sekala
       besar dan menengah adalah Ketersediaan bahan baku dan
       substrat.


                                        8
       - Menejemen Pengelolaan.




SELEKSI DAN PENINGKATAN EKSPRESI GEN


 Langkah awal pengembangan proses bioteknologi adalah
    Mencari organisme yang sesuai dengan tujuan untuk menghasilkan suatu
    produk atau jasa yang menguntungkan bagi industri.


 Kalau dulu pemilihan organisme dapat dilakukan dengan sistim coba-coba
    sehingga memerlukan waktu yang lama dan menjemukan.


   Teknologi    yang   baru    seperti       fusi   protoplas   dan   penggunaan
    rekombinasi DNA dapat disiapkan organisme yang diinginkan untuk
    kepentingan bioteknologi.


 Organisme industrial diharapkan dapat menunjukkan sebagian besar sifat
    sebagai berikut :
                 - Sebaiknya sebagai suatu kultur yang murni
                 - Sifat genetika yang stabil
                 - Mudah dipropagasi
                 - Menunjukkan karakteristik pertumbuhan yang cepat
                 - Memiliki kecepatan pembentukan produk yang baik
                 - Bebas dari produk samping yang beracun
                 - Dapat dimanipulasi secara genetika




                                          9
Kultur yang digunakan dalam industri secara umum muncul melalui 3
tahap yaitu:
    1. Kultur Penelitian (dipelajari untuk mencari suatu produk yang
       berguna)
    2. Kultur     Pengembangan     (Suatu        kultur   penelitian   yang   sudah
       menunjukkan suatu kegunaan)
    3. Kultur Produksi ( Suatu kultur Penelitian yang sekarang benar-benar
       digunakan untuk produk industrial)


 Seleksi (Penyaringan ) merupakan penggunaan prosedur sangat selektif
    untuk mendeteksi dan mengisolasi hanya mikroorganisme atau metabolit
    yang diinginkan dari suatu populasi.


   Rintangan     utama   dalam   hal      ini   adalah   ketersediaan   prosedur
    penyaringan yang sesuai yang dapat mengidentifikasi produk yang
    diinginkan.


 Mikroorganisme merupakan kelompok organisme utama yang kini
    dikembangkan untuk kepentingan bioteknologi.


 Cara pendekatan yang digunakan untuk mencari mikroorganisme baru dari
    lingkungan untuk proses bioteknologi :


    1. Pendekatan Ekologi yang menyangkut:
       Strategi :- Membuat pendataan isolat dari species yang dikenal
                  - Memperkaya koleksi isolat
                  - Menyelidiki habitat tidak umum
                  - Mengembangkan teknik isolasi untuk species baru


       Teknik Penghamburan : -Pengenceran tanah (Soil dilution)



                                        10
                                  -Flotasi sedimentasi partikel dan percontohan
                                  udara
                                  -Mengembangkan mikrohabitat


     Selektif dan teknik pengayaan : - Substrat selektif
                                  - Inhibitor selektif, Mis. Sikloheksamida,
                                        dan rifampisin
                                  - Lingkungan fisik (suhu, pH)




  2. Pendekatan genetika
     Strategi : - Menghasilkan mutan biosintesis yang sesuai untuk
                   pemasukan precursor
                  - Membuat galur hybrid untuk menghasilkan antibiotika.
                 - Penggunakan pengklonan gen untuk mengarah kembali
                   biosintesis.


     Teknik : -Mutasi dan seleksi
              -Rekombinasi dan konyugasi
              -Fusi protoplas
              -Siklus kapang, seksual dan paraseksual
              -Transformasi       dan     transduksi     (memperbanyak   dengan
                menggunakan protoplas.
              -Pengklonan gen dengan pengklonan sasaran –terarah untuk
                gen spesifik.
              -Pengklonan acak untuk menghasilkan koleksi gen.


Penyaringan dibedakan dalam 2 bentuk dasar :


  1. Penyaringan acak nonselektif :




                                         11
               - Semua isolat diuji secara individual untuk memperoleh
                    kualitas yang diingini.
               - Membutuhkan waktu yang sangat lama
               - Menggunakan peralatan yang lebih banyak.


  2. Penyaringan rasional:
               - Sebelumnya ada aspek praseleksi.
               - Lebih banyak menggunakan pengetahuan biokimia atas
                    pembentukkan produk yang spesifik ( contoh : produksi
                    antibiotika    pada       Cephalosporium     acrenomium
                    menunjukkan ada hubungannya dengan aktivitas enzim
                    proteolitik Hal ini dapat digunankan sebagai dasar
                    penyaringan.


 Setelah memperoleh         mikroorganisme baru       harus disimpan dan
  dipelihara yang merupaka ciri menyeluruh dari infrastruktur
  bioteknologi.


 Sebagian besar mikroorganisme industrial akan dipelihara dengan
  menggunakan salah satu prosedur sebagai berikut :


  1. Medium agar dengan pembuatan sub kultur yang teratur.
  2. Mengurangi      metabolisme     (Pelapisan   dengan    minyak    mineral,
     pendinginan)
  3. Pengeringan (pasir pengering, gel silica, tanah atau kertas saring
  4. Pembekuan kering (penggunaanya lebih luas karena lebih sederhana
     serta memberikan stabilitas yang lebih tinggi)
  5. Pendinginan suhu rendah (-70oC sampai –196oC) merupakan metode
     yang lebih mahal dan cocok untuk berbagai jenis mikroorganisme




                                       12
 Tujuan Peynimpanan adalah
               - Supaya galur tersebut tetap hidup (viable)
               - Menghindari atau meminimalisasi penyimpangan galur
                   (galur baru hasil manipulasi cendrung tidak stabil)




Peningkatan Ekspresi Gen Dapat Dilakukan dengan Modifikasi Genom
Melalui :


  1. Mutagenesis
         Merupakan sumber utama semua variasi genetic (Industrial)
         Tujuan untuk meningkatkan produktivitas
         Kesulitannya adalah mutasi terjadi pada frekwensi rendah dan
            harus diseleksi dari sejumlah basar populasi nonmutan
         Contoh hasil mutasi adalah Galur Streptomyces → Tetrasiklin
         Galur mutannya adalah S. aureofaciens S-604 mensintesis 6-
            dimetiltetrasiklin yang tidak dapat disintesis oleh galor
            inangnya.
         Mutagen ada 2 yaitu : Fisik dan Kimia (mutagen penginduksi :
            tidak akibat kerusakan DNA, tapi lebih merupakan hasil
            perbaikan DNA seluler yg terjadi pada DNA yang rusak untuk
            menghslkan perubahan yang tetap pada urutan dasar DNA).
            (Sinar UV, Radiasi ionisasi, dan mitomisin C, 5- bromurasil,
            metilmetan sulfonat, mustard nitrogen serta senyawa
            nitrofuran)




                                     13
    2. Hibridisasi (Rekombinasi)


           Menyusun ulang gen atau bagian gen           dari 2 atau lebih
             organisme dan Menggabungkan menjadi satu informasi genetika
             dalam satu organisme
           Ada 2 jalan yaitu        Hibridisasi seksual (Eukariot) dan
             paraseksual (Prokariot sampai Eukariot)



    1. Hibridisasi Seksual


   Inti haploid dari jenis kelamin berbeda bergabung dalam satu sel
    (kariogami) membentuk inti diploid selajutnya mengalami miosis.
   Selama miosis terjadi penyusunan ulang dan reorganisasi kromosum yang
    mengakibatkan terjadi rekombinasi elemen genetik .


    Gambar




 Jika organisme memiliki sejumlah n gen yang berbeda maka rekombinasi
    terjadi sebanyak 2n genotip.



                                     14
 Contoh Hibridisasi galur ragi Saccharomyces yang berbeda → produksi
   roti secara cepat, menaikkan kandungan alkohol dsb.


   2.Hibridisasi Paraseksual
 Proses rekombinasi terjadi pada sel vegetatif
 Contoh : Konjugasi, Transduksi, Transpormasi, Rekombinasi Mitosis,
   dan Fusi Protoplas.
 Konjugasi : Proses transper informasi genetic dari satu sel ke sel lain
   melalui kontak antarsel.
   Contoh: pada bakteri (bisa melalui plasmid / kasus tertentu bisa
   melibatkan Hfr dan galur elemen genetik ekstra)
   Dua galur E. coli yang berbeda           dimana perpindahan genetik terjadi
   melalui filus sex     (berupa tabung yang dibentuk oleh salah satu dari
   pasangan sel. Sel yang membentuk filus mengandung elemen genetic
   ekstra , faktor F atau plasmid yang memegang peranan pada pemutusan
   DNA lingkar serta perpindahannya ke sel bakteri lain yang akan terjadi
   rekombinasi antara dua genom.


 Transduksi : Perpindahan materi genetik dari satu sel ke sel lain dengan
   bantuan Vektor Virus yang diikuti secara rekombinasi.


 Transpormasi : perpindahan materi genetic secara tidak terarah (DNA
   yang berasal dari suatu sel diambil dan tetap dilindungi oleh sel lain)
   Transpormasi dapat dikerjakan secara In – vitro atau manipulasi yang
   melibatkan mutagenesis sebelum dimasukkan kedalam sel.


 Rekombinasi Mitosis : (berlaku pada Kapang yang memiliki fase
      vegetatif haploid, dimana sejumlah kecil inti dapat melebur untuk
      membentuk diploid).
      Ada 3 tahap :



                                       15
         1.       Pembentukan heterokarion (dua atau lebih inti yang
                  berbeda dengan satu sitoplasma tunggal) antara dua miselia
                  haploid
         2.       Peleburan inti oleh sejumlah kecil inti yang berlawanan
                  yang mengakibatan pertukaran kromosum
         3.       Haploidisasi (inti diploid diubah menjadi menjadi haploid).


      Diketahui rekombinasi mitosis jauh kurang efektif dibandingkan dengan
      rekombinasi seksual.


 Fusi Protoplas : Meleburnya protoplas yang diikuti terbentuknya sel hibrid.
                - Induksi fusi protoplas mikroba berkembang sangat luas
                - Menggunakan secara mekanis dan enzimatis
                - Tapi kebanyakan dengan menggunakan enzim litik
                   (contohnya : helikase, glusulase, sulfatase          untuk
                   menghasilkan protoplas ragi).
                - Pada umumnya sel fase eksponensial lebih lebih mudah
                   menghasilkan protoplas dari pada sel        fase stationer
                   (komposisi     dinding   sel    berubah   selama    siklus
                   pertumbuhan)
                - Untuk menjaga stabilitas protoplasma yang dihasilkan
                   diperlukan adanya stabilisator seperti: berbagai garam
                   inorgenik, gula dan gula alkohol.
                - Protoplas dapat membentuk dinding sel yang baru
                   selanjutnya sel akan tumbuh secara normal. Jika
                   rekombinasi terjadi maka akan timbul organisme yang
                   berubah secara genetik.
                - Baru-baru ini dikembangkan fusi protoplas dengan
                   menggunakan medan listrik ( Sel diganggu dengan
                   menggunakan medan listrik yang lemah tak homogen dan



                                     16
              frekwensi tinggi sehingga sel membentuk cabang.
              Selajutnya   dialirkan    arus    searah       (DC)   yang
              menyebabkan terbukanya mikropore dalam membran
              sehingga isi sel akan bergabung dan melebur.
           - Jika dua protoplas dari galur yang berbeda melebur maka
              dihasilkan sel yang heterokariotik (mengandung inti yang
              berbeda sumber).
           - Peleburan inti dapat terjadi antara inti haploid dari
              genotip yang berbeda akan menghasilkan inti yang
              diploid heterozigot sedangkan dari inti yang sejenis akan
              menghasilkan inti diploid yang homozigot.
           - Aplikasi Impiris dari Fusi Protoplas dapat dilihat pada
              perbaikan hasil produksi antibiotik dan Fusi turunan
              dari sel manusia yang mampu menghasilkan insulin
           - Fusi Sel sudah berhasil diterapkan pada sel hewan untuk
              menghasilkan antibodi monoklonal.


Gambar : sel-sel hibrdoma penghasil antibodi




                                 17
REKAYASA GENETIKA (Kloning Gen/ DNA Rekombinan )
Difinisi : Pembentukan kombinasi baru dari materi keturunan melalui
          penyisipan asam nukleat yang dihasilkan dengan cara apapun
          diluar sel, ke dalam sistim vector (plasmid/bakteriofag)
          sehingga memungkinkan penyatuannya ke dalam organisme
          yang menjadi hospes, dan bentuk-bentuk ini tidak terjadi secara
          alami namun mempunyai kemampuan memperbanyak diri
          secara berkesinambungan.


Beberapa hal pokok dalam Rekayasa genetika :
1. DNA     dapat    diisolasi   dari    sel-sel   tumbuhan,   hewan    dan
   mikroorganisme donor dan dapat dipecah menjadi fragmen-fragmen
   satu atau lebih gen dengan menggunakan enzim endonuklease
   (Restriction Enzymes)


2. Sistem vector (pembawa) : Plasmid dan Bakteriofag (virus bakteri)
   Syarat vector : - harus mampu masuk ke dalam hospes dan mengadakan
                   replikasi didalamnya
                   -Harus ada marker
                   -Idial berukuran kecil
3. Fragmen gen yang diingini dapat dirangkai dalam vector dengan
   menggunakan enzim ligase.




                                   18
  4. Penyisipan vector DNA rekombinan ke dalam hospes (transpormasi)
     dan transduksi.
  5. Deteksi DNA hibrida


Contoh: Ezim, hormon, senyawa-aenyawa anti tumor, interferon dan zat-zat
        kimia.




Gambar : DNA Rekombinan




                                   19
EXPLORASI MIKROBA

Mikroba : merupakan suatu organisme yang penting dalam
        bioteknologi terutama hubunganya dengan teknologi
        fermentasi.

                     Merugikan

Mikroba

                     Menguntungkan


Peran Mikroba Penting Dalam Industri

  1. Mikroba mampu mensintesa senyawa komplek
  2. Mampu melakukan perubahan makro melekul secara ekonomis
  3. Menggunakan substrat yang murah


Sumber Eksplorasi
    1. Tanah
    2. Air
    3. Tempat yang ekstrim (limbah)
    4. Mahluk hidup

Isolasi Mikroba
              - Metode Platting dengan seri pengenceran
              - Penanaman Langsung

     Gambar :




                                 20
Identifikasi - Makroskopis
            - Mikroskopis                   Konvensional
            - Uji biokimia
            - Secara Cepat                (ELISA,         Elektroforisis,
                Kromatografi)


Peranan Mikroba Dalam Bioteknologi

  1. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Aseton-Butanon

     Hidrolisa Tongkol      Clostridium           CH3(CH2)2CH2OH
     Jagung                 acetobutylicum        Aseton-Butanol


     Hidrolisa Serbuk      C. acetibutylicum      H3(CH2) 2CH2OH
     Kayu                                       Aseon-ButanolGergaji


     Glukosa,Fruktosa      C. aurianticum    CH3(CH2)2CH2OH
                                             Aseton-Butanol

  2. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Etanol

     C6H12O6      Saccharomyces cerevisiae      C2H5OH
                  Zymomonas mobilis             Etanol

  3. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Asetat

     C2H5OH       Acetobacter aceti            CH3COOH
     Etanol                                    Asam asetat

     C6H12O6      Clostridium thermoaceticum         CH3COOH
                                                     Asam asetat

  4. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Sitrat

     Tetes, Pati, Sirup jagung        Aspergillus niger     Asam sitrat
     Glukosa, Sukrosa




                                 21
5. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Glukonik

Glukosa        Penicillium chrygenum    Asam Glukonik
               Acetobactergluconicum
               ASpergillus niger
6. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Itakonik

 Sukrosa          Aspergillus niger      Asam Itakonik
 Glukosa          aspergillus itaconicus

7.Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Laktat

   Karbohidrat         Lactobacillus bulgaricus       Asam Laktat
                       L. casei

   Susu                L. casei                       Asam Laktat
                       Streptococcus lactis

8. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Xantham Gum

 Sukrosa, Glukosa      Xanthomonas campestris          Xantham Gum
 Pati                      X. maluacearum
                    X. carotaei

9. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Dextran

 Sukrosa          Leuconostoc mesenteroides        Dextran
                 Streptobacterium dextranicum

10. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Isopropil Alkohol

 Glukosa Clostridium aurianticum            Isopropil Alkohol



11.Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Asam Akrilik


  Glukosa        Lactobacillus bulgaricus     Asam Akrilik
                 Clostridium propionium

12. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Metil Etil Keton

   Glukosa   Klebsiella neumonia      Proses kimia Metil Etil Keton




                             22
  13. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Gliserol

     Glukosa     Saccharomyces cerevisiae    Gliserol


  14. Peranan Mikroba Dalam Pembuatan Insektisida Mikrobial


Substrat+Nutrien+O2    Bacillus thuringiensis Insetisida Mikrobial


  15. Peranan Mikroba Dalam pembuatan Hormon Gibberellin

Garam, Glukosa+ Nutrien+ O2 Gibberella fujikuroi Gibberellin




                             23
      SUBSTRAT UNTUK BIOTEKNOLOGI

I. Bahan Mentah Alami


                         Bahan Mentah Alami


            Bid. Pertanian                Bid. Kehutanan


                               Industri



                     LIMBAH ORGANIK




                               Biomassa




                         Produk bermanfaat

Contoh : Metana, methanol, amoniak listrik etanol dsb.


II. Jenis-jenis produk samping yang dapat digunakan sebagai
    subtrat dalam bioteknologi

Bidang pertanian :
 Jerami
 Ampas tebu/bit (bagasse)
 Tongkol jagung
 Sekam kopi, kakao dan kelapa
 Ampas teh
 Bungkil (oilseed cake)
 Limbah Kapuk
 Dedak (bran)


                                     24
 Daging buah (tomat, kopi pisang, nenas, jeruk,zaitun)
 Limbah hewan
Kehutanan:
   Hidrolisat limbah kayu
   Cairan sulfit bubuk kayu
   Kulit kayu, serbuk gergaji
   Kertas dan selulosa
   Serat (fiber)

Industri :
    Gula Tetes (mollase)
    Limbah Penyulingan
    Dadih (whey)
    Air Limbah dari Industri Pangan (minyak zaitun, minyak
     kelapa sawit, kentang, kurma, jeruk, ketela)
    Air Cucian (pengolahan susu, pengalengan, pembuatan
     permen/gula-gula, pembuatan roti, minuman ringan, ,
     pencucian jagung)
    Air bekas cucian ikan
    Produk samping pengolahan daging
    Sampah perkotaan
    Air buangan
    Limbah dari pemotongan hewan

Perlu dicatat bahwa: Beberapa senyawa seperti selulosa erat
kaitanya dengan lignin yang merupakan senyawa Biodegradative
Force (Tahan terhadap daya penguraian hayati) sehingga perlu Pra-
Olah ( Pretretment) → hidrolisis kimiawi/enzim


III. Strategi Bioteknologi untuk Pemanfaatan Bahan Limbah
Organik

  1. Meningkatkan kualitas limbah pangan sehingga, sesuai bagi
     konsumsi manusia
  2. Memanfaatkan limbah pangan secara langsung atau
     pemrosesan sebagai makanan ternak unggas, babi, ikan atau
     hewan berperut tunggal lainnya yang dapat mengkonsumsi
     langsung limbah tersebut


                                25
3. Memanfaatkan limbah pangan pada ternak sapi atau pemamah
   biak lainnya jika limbah tersebut tidak cocok bagi hewan
   berperut tunggal karena kandungan seratnya yang tinggi,
   adanya toksin atau alas an lain.
4. Produksi biogas (metana) dan produk fermentasi lainnya bila
   bahan limbah tanpa pretrement yang ekstensif tidak sesuai
   bagi konsumsi hewan
5. Tujuan selektif lainnya seperti penggunaan langsung sebagai
   bahan baker, bahan bangunan, ekstraksi kimia dll.


IV. Pertimbangan Teknis Untuk Pemanfaatan Bahan-bahan
Limbah

1. Ketersediaan Biologis :
            - Sedikit (selulosik)
            - Cukup (pati, laktosa)
            - Banyak ( gula tetes, pulping sugar)
2. Konsentrasi :
            - Padat (residu penggilingan sampah)
            - Pekat ( gula tetes)
            - Encer ( laktosa, pulping sugar)
            - Sangat encer ( cairan pencucian tanaman dan hasil
              proses)
3. Kualitas :
            - Bersih (gula tetes, laktosa)
            - Cukup (jerami)
            - Kotor ( sampah, limbah yempat makan ternak)
4. Lokasi :
            - Terkumpul        (instalasi    besar, pusat-pusat
              pengumpulan kecil,)
            - Terkumpul secara khusus (minyak zaitun, minyak
              sawit, kurma, karet, buah/sayuran)
            - Tersebar (jerami, hasil hutan)
5. Pengaruh Musim:
            - Tersedia sepanjang waktu (minyak sawit, laktosa)
            - Tersedia dalam waktu singkat/musiman (limbah
              pengalengan sayuran)
6. Penggunaan alternative :
            - Beberapa (jerami)


                             26
              - Tidak ada (sampah)
              - Negatif ( limbah cair yang sangat memakan biaya)
  7. Potensi Teknologi setempat

V. Bahan Mentah Dan Masa Depan Bioteknologi

  Masa depan proses bioteknologi tergantung pada :
   1. Persedian Bahan Baku
   2. Harga Bahan Baku

Grafik : Harga Jagung dan minyak tanah




                               27
 BIOTEKNOLOGI DALAM MENGELOLA SUMBER DAYA
     ALAM UNTUK KEPENTINGAN PETERNAKAN


Tunjuannya:
  1. Meningkatkan produktivitas ternak dalam usaha untuk
    memenuhi kebutuhan pangan yang terus meningkat.
  2. Pemanfaatan teknologi tanpa merusak / memusnahkan sumber
    hayati local (pelestarian plasma nuftah)


Teknologi   yang     diterapkan      dalam     bidang    peternakan
menyangkut :


  1. Inseminasi Buatan
              - Dikenal sudah lebih 50 tahun yang lalu
              - Dikembangkan untuk mengatasi penyakit kelamin
              - Untuk seleksi intensip bagi pejantan unggul yang
                digunakan sebagai sumber mani beku/encer


  2. Transper Embrio
              - Lebih dari 20 tahun yang lalu
              - Metode pemanenan, penyimpanan dan implantasi
                embrio (sapi)
              - Keuntungan meningkatkan tingkat reproduksi dari
                sapi betina yang terpilih (Betina Donor) artinya
                secara genetic sapi-sapi betina unggul dapat
                menyumbangkan keungggulanya pada program
                pemuliaan.


                                28
          - Tehniknya         dinamakan     MOET        (Multiple
            Ovulation Embrio Transper) adalah teknologi
            gabungan antara lain superovulasi, fertilisasi,
            pemanen embrio, pembekuan embrio, dan transper
            embrio
          - Keuntungannya            adalah meningkatkan jumlah
            keturunan yang dihasilkan oleh betina hasil seleksi,
            Peningkatan populasi dasar       species langka dan
            peningkatan laju perbaikan genetik dalam program
            pemuliaan termasuk menunjang konservasi sumber
            genetic hayati.
          - Transper embrio juga digunakan untuk tujuan
            tertentu seperti : Perluasan yang cepat dari stok
            genetic yang jarang, dan mengurangi biaya
            transport dibandingkan dengan pengiriman ternak
            hidup
          - Dinegara-negara         berkembang   transper   ambrio
            belum diterapkan secara luas.




3. Krioservasi Embrio


          - Pembekuan semen dan embrio
          - Gunanya untuk konservasi khususnya hewan yang
            akan punah.
          - Menggunakan Tehnik “Vitrifikasi” yaitu tehnik
            yang menggunakan zat krioprotektan dengan berat


                               29
               molekul yang besar untuk pembekuan tanpa
               merusak sel yang dibekukan (mencegah kristalisasi
               cairan sel)
           - Penyimpanan             jangka      panjang       dengan
               menggunakan cairan nitrogen


4. Pembuahan Buatan (IVF) dan Produksi Embrio
           - Oosit yang belum matang             diambil dari ternak
               hidup (ovarium dari ternak yang dipotong)
               kemudian      dibuahi    di.   Lab.     Selanjutnya     di
               implantasikan    kedalam       ternak    resipien     atau
               dibekukan untuk ditransper kemudian.
           - Dikenal istilah IVF (In-vitro fertilitation)
           - Sangat berguna dalam menghasilkan embrio dari
               ternak yang unggul




5. Seksing Semen
           - Pemisahan sperma yang mengandung kromosom X
               dari Y. ini berguna dalam kaitanya penetuan jenis
               kelamin ternak, yang tentu berpengaruh nilai
               tambah terhadap nilai produksi


6. Kloning :
           - Penekanannya pada mahluk hidup, Gen (DNA),
               dan tanpa keterlibatan seksual



                                30
- The dictionary say cloning is the technic of
  producing agenetically identical duplicate of an
  organism. A clone is said to be all descendants
  derived asexually from single individual
- Ada beberapa teknik :
    a. Memecah embrio (Separating an embryo)
       artinya membuat kembar secara manual
    b. Tehnik     Transplantasi    inti      (Nuclear
       transplantation)
       - Sel telur dihilangkan intinya kemudian inti
       sel donor akan dimasukkan ke dalamnya




                 31

				
DOCUMENT INFO