Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke IV

- 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.

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.

EXPLORASI MIKROBA

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

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

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

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

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

SUBSTRAT UNTUK BIOTEKNOLOGI

I. Bahan Mentah Alami

Bahan Mentah Alami

Bid. Pertanian Bid. Kehutanan

Industri

L I M B A H O R G A N I K

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)

• 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

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)

- 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

Baca Selengkapnya → Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke IV

Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke III

APLIKASI BIOTEKNOLOGI

Proses bioteknologi dipandang dari dua sisi yaitu volume dan nilainya.

- 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.

- 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

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)

-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 :

- 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

• 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)

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 .

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

• 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 :

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 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.

 Lanjutkan ke Bahan Kulian Bioteknologi Hutan Ke IV

Baca Selengkapnya → Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke III

Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke II

Bahan Kulian Bioteknologi Hutan Ke II

Inovasi bioteknologi 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 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.

Lanjutkan ke   Bahan Kulian Bioteknologi Hutan Ke III

Baca Selengkapnya → Bahan Kuliah Bioteknologi Hutan Ke II

Bahan kuliah Bioteknologi Hutan

BIOTEKNOLOGI HUTAN 

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

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)
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.

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 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

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

BAHAN KULIAH BIOTEKNOLOGI HUTAN SELANJUTNYA >>>

Baca Selengkapnya → Bahan kuliah Bioteknologi Hutan