Teori Tentang Bioteknologi

PRINSIPNYA

Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia menuju kesejahteraan.

1. Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme.
2. Mikrobiologi melibatkan jasa mikrobia untuk penyedia agen /vektor sehingga menghasilkan metabolit sekunder
3. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.

Ciri utama bioteknologi:

1. Adanya agen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan
2. Adanya pendayagunaan secara teknologi dan industri
3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

pemanfaatan agen hayati/makhluk hidup dengan teknologi tertentu sehingga bisa menghasilkan barang dan jasa.
Dalam Bioteknologi organisme yang digunakan
1. mampu menghasilkan metabolit sekunder , sehingga bisa diambil sebagai produk membantu manusia bisa berupa eksoenzimnya , hormonal produknya atau lainnya
2. jika digunakan dalam tubuh , karena bercampur makanan maka organisme sebaiknya tidak yang patogen , sudah ramah terhadap tubuh , Escherichia coly misalnya

Bioteknologi mencakup hal-hal berikut ini :
1. Rekayasa genetika/teknik cangkok gen/penyisipan gen → hasilnya hormone, antibody, tanaman transgenik dan hewan transgenik
2. Cloning/cangkok inti → hasilnya individu baru tanpa perkawinan
3. Hibridoma → hasilnya antibody monoklonal, hormone
4. Kultur jaringan/ tissue culture → hasilnya bibit tanaman dalam jumlah yang banyak dan seragam
5. Fermentasi → hasilnya minuman, makanan, biogas
6. Budidaya PST/SCP(Single Cell Protein) → hasilnya protein sel tunggal
7. Bioremediasi → Pemusnahan limbah dengan bioteknologi
Yang bisa berguna di aspelk bidang kehidupan , kedokteran , pertanian ,pertambangan dll


C. Hibridoma
Teknik ini merupakan fusi/penggabungan 2 sel somatic yang bertujuan untuk membuat hormon dan membuat antibodi monoclonal (antibody khusus untuk mengenali satu jenis anti gen). sel somatis yang digabungkan adalah sel yang mau diambil produknya dengan sel kanker (sel sakit). Penggabngan ini bertujuan agar sel kanker mampu menginisiasi sel produk untuk membelah dengan cepat.


D. Kultur jaringan
Kultur jaringan adalah menanam sel/jaringan dalam media buatan dan kondisi steril di laboratorium. Teknik ini bertujuan untuk mendapatkan bibit tanaman dalam jumlah yang banyak dan seragam dalam waktu yang relativ singkat.Dengan Prinsip kemampuan TOTIPOTENSI pada jaringan meristem tumbuhan.

E. Fermentasi
Fermentasi adalah suatu proses metabolisme yang melibatkan mikroba dan substrat tertentu sehingga dapat dihasilkan makanan, minuman dan biogas.
Contoh fermentasi :
- Susu murni → yogurt → Lactobacillus bulgaricus/ L. termophyllus
- Kedelai → tempe → Rizophus oryzae/ R. stolonifer/ R. oligosporus
- Air kelapa → nata de coco → Acetobacter xylinum
- Air tebu → MSG → Corynebacterium glutamicum
- Susu → keju → Penicilium camemberti/ P. requeforti
- Kacang → tauco → Aspergillus oryzae
- Sampah organic → biogas (CH4/metana) → Methanobacter omeliaskii


F. Budi daya PST
Protein Sel Tunggal adalah protein yang dihasilkan oleh organism bersel satu. Protein ini dapat dimanfatkan sebagai sumber makanan kesehatan bagi manusia ataupun untuk ternak.
Contoh PST adalah :
- Alga → Chlorella vulgaris (alga hijau) → makanan suplemen manusia
- Spirulina sp. (alga biru) → makanan suplemen manusia
- Bakteri → Methyllophyllus sp. → makan ternak
- Jamur → Candida utilis → makanan ternak
- Jamur → Trichordema resei → malanan ternak


G. Bioremediasi
Bioremediasi adalah suatu proses pengelolaan limbah yang mengandung zat-zat yang berbahaya (logam berat) menjadi limbah yang kurang berbahaya melibatkan mikroba tertentu, diantaranya Xanthomonas campestris dan Pseudomonas foetida.
Untuk mengatasi masalah Iingkungan, terutama limbah organik dengan fermentasi. Misalnya, mikroba Met hanobacterium, Methanobacillus, Methanosarcina, dan Methanococcus. Bahan-bahan yang mengandung organik sisa dari mahkluk diproses dengan mikroorganisme tersebut untuk dijadikan pupuk kompos atau bahan bakar/ biogas.

Bakteri Pseudomonas menguraikan hidrokarbon minyak bumi yang mengotori laut menjadi bahan organik yang dimanfaatkan untuk oksidasinya .

Dibidang kedokteran

H. 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

I.Terapi Gen
adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal

J.Antibiotik
Dipelopori oleh Alexander Fleming
- penisilin dari Penicillium notatum.
- Penicillium chrysogenum - memperbaiki produk penisilin yang sudah ada.
- Cephalospurium ………………Þ penisilin .
- Cephalosporium ………………Þ sefalospurin .
- Streptomyces …………………Þ streptomisin, untuk pengobatan TBC

K.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.

L.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.

M. Bioteknologi Penambangan / Biohidrometalurgi


Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).
Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof ( dapat hidup di batuan dan batuan itu sebagai substratnya)

Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi

CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+

N. Bioteknologi pertanian

Bioteknologi Dalam Pemberantasan Hama

Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.

Prosesing

1.Bacillus thuringiensis Þ menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.
2. Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan ..tanaman yang bersifat resisten hama serangga.
3. 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.


O. Bidang Industri
Bioteknologi Dalam Industri

1.Asam Sitrat mikroba : Aspergillus niger bahan : tetes gula dan sirup
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 - Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Bacillus subtilis
digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa -
Glukosa isomerase - mengubah amilum menjadi fruktosa.
Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.

b. Protease - mikroba: Aspergillus oryzae , -Bacillus subtilis
- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir
- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein

c. Lipase = Aspergillus niger - Rhizopus spp
Antara lain dalam produksi susu dan keju Þ untak meningkatkan cita rasa.

d. Asam Amino - oleh Corynobacterium glutamicum
- asam glutamat Þ bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)
- Lisin Þ asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar oleh ternak.


Protein Sel Tunggal

PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)

adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme
1. Mikoprotein dari Fusarium (jenis jamur)- Substrat: tepung gandum dan ketan
2. Spirulina (ganggang biru) dan Chlorella ( ganggang hijau )
Kelebihan SCP:
1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan
2. Pertumbuhan cepat



Secara umum , bioteknologi dapat dibedakan menjadi bioteknologi konvensional (tradisional) dan modern.
Dalam bioteknologi konvensional, biasanya dilakukan secara sederhana, tidak diproduksi dalam jumlah besar, dan tidak menggunakan prinsip-prinsip ilmiah. Selain itu ,

bioteknologi konvensional biasanya hanya menggunakan mikroorganisme seperti bakteri dan jamur dan diproduksi dalam jumlah kecil.
Contoh produk bioteknologi konvensional yang telah lama ada antara lain tempe, oncom, tape, tuak, dan kecap.
Sedangkan bioteknologi modern, biasanya dilakukan dengan peralatan canggih, diproduksi dalam jumlah besar, dan menggunakn prinsip-prinsip ilmiah.
Dalam bioteknologi modern selain menggunakan mikroorganisme juga dapat menggunakan bagian-bagian tubuh mikroorganisme seperti tumbuhan dan hewan.
Contoh produk bioteknologi modern misalnya produksi vaksin, asam amino, obat, pengolahan limbah, pembasmi hama tanaman, pemisahan logam, dan sebagainya.

Sebenarnya sebelum muncul sporadis bioteknologi ini sudah ada pengembangan yang dilakukan yaitu dalam revolusi hijau dan biru sebelum revolusi putih ( bioteknologi)
misal dalam Revolusi hijau dengan pemuliaan tanaman

Langkah dalam Pemuliaan adalah usaha memperoleh bibit unggul dengan merakit keanekaragaman genetik (plasma nutfah) organisme.
Organisme yang dikategorikan bibit unggul bercirikan:
1. Masa pertumbuhan pendek (cepat menghasilkan)
2. Tahan hama dan penyakit
3. Produksi tinggi dan rasanya enak
4. Adaptif terhadap kondisi lingkungan
S. Masa produksi lama

Usaha yang dilakukan:
1. Seleksi
2. Hibridisasi
3. Mutasi
….- tumbohan poliploidi
….- mutasi radiasi dengan radioaktif
4. Transplantasi/cangkok gen
5. Kultur jaringan (lagi…)
dan terakhir sebagai pamungkas adalah Rekayasa genetik membentuk individu Transgenik