PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI Prof. Win Darmanto, Ph.D.

1
PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGIProf. Win Darmanto,
Ph.D.
2
BIOTEKNOLOGI

• Penggunaan mahluk hidup atau bagian-bagiannya
  untuk menghasilkan barang atau jasa secara
  industri

3
CONTOH-CONTOH HASIL PRODUKSI BIOTEKNOLOGI

• Ragi roti, protein sel tunggal
• Amilase, glukosa dehidrogenase
• Antibiotik, vitamin, asam amino, asam organik
• Etanol, metana, asam laktat
• Sirup jagung berfruktosa tinggi
• Lumpur aktif, penghancur anaerob

4
Mikrobiologi
Biokimia
Biologi Molekular
Biologi Sel
Genetika Molekular
Rekayasa Proses
Bioteknologi
Diagnosa Kesehatan
Industri Kimia
Industri Fermentasi
Industri Farmasi
Lingkungan dan Energi
Industri Pangan dan Pakan
5
Berita Mutakhir Bioteknologi Pertanian
Monsanto menghentikan produksi gandum transgenik
(10 Mei 2004)

• Sebagai reaksi atas kurangnya dukungan pasar,
  Monsanto untuk sementara menghentikan program
  gandum Roundup Ready sampai ada perubahan persepsi

6
Uni Eropa menyetujui pemasaran jagung transgenik
baru (19 Mei 2004)

• Syngenta diijinkan untuk memasarkan jagung
  transgenik Bt-11 yang tahan serangga
• Produk tanaman transgenik pertama dalam 5 tahun
  terakhir yang disetujui Uni Eropa
• Tapi Syngenta memutuskan untuk menunda
  pemasarannya karena pertimbangan persepsi konsumen

7
Perkembangan BioteknologiJaman sebelum Louis
Pasteur

• Minuman beralkohol (Bir, anggur, tuak)
• Makanan terfermentasi (Keju, yoghurt, tape,tempe,
  petis, terasi)

8
Jaman Louis Pasteur

• Alkohol (Etanol, Butanol, aseton, gliserol)
• Asam organik (Asam sitrat, asam asetat)
• Pengolahan limbah secara aerob

9
Jaman antibiotika

• Antibiotika (Penisilin, tetrasiklin,
  streptomisin)
• Vaksin (Vaksin anti NCD, vaksin anti polio)
• Transformasi steroid (DOPA)
• Teknologi fermentasi media cair
• Teknologi biakan jaringan hewan

10
Jaman pasca antibiotika

• Asam amino (Asam glutamat, lisin, aspartame)
• Protein sel tunggal
• Enzim (amilase, glukosa isomerase, glukosa
  dehidrogenase)
• Teknologi imobilisasi sel dan ensim
• Teknologi pengolahan limbah cair anaerob (Biogas)
• Polisakarida bakteri (Xanthan, Trehalosa)

11
Jaman bioteknologi modern

• 1973, pertama kali gen berhasil diklon
• 1974, ekspresi gen terklon di jasad lain
• 1975, antibodi monoklonal

12
Jaman bioteknologi modern

• Teknologi hibridoma (Antibodi monoklonal)
• Teknologi uji diagnostik dengan antibodi
• Rekayasa genetika
• Vaksin artifisial
• Insulin dari khamir

13

• Bioteknologi sudah merebak di banyak bidang
  seperti, pertanian, peternakan, kesehatan.
  Semuanya bertujuan agar kita survival dalam
  kehidupan. Di bidang pertanian ada kapas
  transgenik, jagung, buah-buahan (seperti durian
  Bangkok),
• Bunga (misalnya bunga tulip yang berwarna-warni
  di Jepang), dan hampir semua tanaman dapat
  dilakukan rekayasa genetika.

14

• Negara-negara lain yang telah berkutat dengan
  bioteknologi justru menggunakan tanaman Indonesia
  sebagai plasma nutfah mereka, seperti contohnya
  durian Bangkok, dan nangka kuning di Amerika.
  Dalam peningkatan bidang peternakan telah
  dirancang suatu ilmu berbasis bioteknologi
  seperti kloning (yang terkenal adalah domba
  Dolly), inseminasi buatan (peternakan sapi di
  Lembang sudah menggunakannya), fertilisasi in
  vitro (telah berkembang pesat dan berhasil
  dilakukan riset pada kelinci, mencit, sapi, babi,
  domba, sampai manusia), splitting (yang mampu
  menghasilkan anak kembar identik pada domba,
  sapi, babi, dan kuda, dan masih banyak lagi).

15

• Contoh di Indonesia adalah babi transgenik, hasil
  penelitian yang dilakukan oleh Dr. Muladno
  bersama teman-temannya di Institut Pertanian
  Bogor (IPB).Penelitian ini sudah berhasil
  memproduksi hemoglobin manusia sebanyak 10-15
  dari total hemoglobin manusia selain beberapa
  organ dalam babi yang dapat dicangkokkan ke dalam
  tubuh manusia karena "kemiripannya".

16

• Sedangkan di bidang kesehatan, sudah jelas dapat
  mengatasi penyakit dengan melakukan pengubahan
  terhadap susunan gen-gen yang termutasi.
• Produksi hormon insulin untuk pengidap diabetes
  mellitus juga adanya pra-Implantasi Genetik
  Diagnosis yang memungkinkan stem cells
  memproduksi sel-sel yang diacu karena
  kekurangan.Kasus Molly, gadis berusia 6 tahun
  yang merupakan anak tunggal dan orang tuanya
  menginginkan cara yang aman untuk menyebuhkan
  putrinya dari penyakit leukimia.
• Dengan metode ini akhirnya memacu sumsum tulang
  belakang untuk menghasilkan sel darah.

17

• Beberapa pihak mengatakan tanpa adanya etika
  seseorang dapat menyalahgunakannya bioteknologi
  pada tempat yang salah, seperti menciptakan
  monster, misalnya.
• Tidak terbayangkan andaikata ada orang yang
  memang berminat "menciptakan" Hulk (manusia
  raksasa hijau). Atau mengamplifikasi DNA tua dari
  gen dinosaurus seperti yang terlihat dalam film
  Jurassic Park.

18

• Perjalanan bioteknologi di bidang transgenik,
  banyak pihak yang kontra karena mereka tidak
  menjamin keamanan makanan hasil transgenik, malah
  membahayakan. Selain demi kesehatan, tanaman
  transgenik dapat merusak keseimbangan alam di
  mana serbuk sari jagung di alam bebas dapat
  mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan
  gulma unggul yang sulit dibasmi.

19

• Kemudian juga jagung yang direkayasa sebagai
  pakan unggas dan menjadikan produk akhir unggas
  tersebut terdapat genetic modified organism (GMO)
  yang dikhawatirkan membahayakan manusia.
• Selain itu, malah ada dugaan bahwa SARS yang
  menggoyahkan dunia kemungkinan akibat rekayasa
  genetika virus Corona. Walaupun belum ada
  laporan resmi, teknologi secanggih apapun
  pastilah akan berdampak terhadap lingkungan.

20
TINGKAT PENERAPAN BIOTEKNOLOGI
TINGKAT MASUKAN KELUARAN
TINGGI Modal besar, alat dan proses canggih, operator terdidik Produk bernilai tinggi untuk kesehatan dan pangan
MENENGAH Modal menengah, alat dan proses tidak terlalu rumit Pangan, pakan, pupuk dan pestisida hayati
RENDAH Modal kecil, alat dan proses sederhana, operator tak terdidik Produk bernilai rendah, sanitasi, pemanfaatan limbah
21
Istilah-istilah yang sering digunakan dalam
Bioteknologi Modern
Transgen Gen asing yang ditambahkan kepada
suatu spesies
Contoh Gen Cry (mengkode protein yang menjadi
racun bagi serangga keluarga Koleoptera)
22
Istilah-istilah yang sering digunakan dalam
Bioteknologi Modern
Transgenik suatu organisme yang mengandung
transgen melalui proses bioteknologi (bukan
proses pemuliaan tanaman)
Contoh Kapas Bollgard Jagung tahan
herbisida
23
HASIL KEGIATAN BIOTEKNOLOGI MODERN DI BIDANG
PERTANIAN
GMO - Genetically modified organisms
Suatu jasad yang memiliki sifat baru, yang
sebelumnya tidak dimiliki oleh jenis jasad
tersebut, sebagai hasil penambahan gen yang
berasal dari jasad lain. Juga disebut organisme
transgenik
Tanaman tahan virus

• pepaya, jeruk, kentang
• Gen ketahanan berasal dari virus

24
Jagung tahan serangga

• Racun Bt yang dikandungnya membunuh corn borer
• Gen pengendali produksi racun berasal dari
  bakteri

Normal
Transgenic
Tanaman tahan herbisida

• Yang sudah ada kedelai, jagung, kanola
• Yang berikutnya gula bit, kobis, strawberry,
• alfalfa, kentang, gandum
• Gen ketahanan berasal dari bakteri

25
Perbedaan

• Pemuliaan tanaman konvensional

• Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang
  sama
• Pemindahan gen melalui perkawinan interspesies

• Pemuliaan tanaman melalui bioteknologi

• Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang
  berbeda
• Pemindahan gen melalui rekayasa genetika tanaman

26
Perkawinan Antarspesies dalam Pemuliaan Tanaman
Wheat
Rye
X
Triticale
Spesies baru, tetapi BUKAN bioteknologi modern
27
Mutagenesis Sifat baru, tanpa gene asing

• Mutagenesis mengubah urutan DNA suatu gen
• Dapat diperoleh sifat baru yang menguntungkan

Perlakuan mutagenesis
Gen yang diarah
ATTCGA
Gen baru
ATTGGA
28
Generasi Organisme Tansgenik Berikutnya di bidang
Pertanian
Golden Rice

• Kandungan vitamin A meningkat
• Gen berasal dari bakteri
• Kekurangan produksi vitamin A kurang banyak

29
Bunga matahari

• Tahan jamur putih
• Gen ketahanan berasal dari gandum

Rumput lapangan golf

• Tahan herbisida
• Tumbuh lambat
• mengurangi pemangkasan
• mengurangi polusi

30

• Beberapa pihak mengatakan tanpa hal tersebut
  seseorang dapat menyalahgunakannya pada tempat
  yang salah, seperti menciptakan monster,
  misalnya. Tidak terbayangkan andaikata ada orang
  yang memang berminat "menciptakan" Hulk (manusia
  raksasa hijau). Atau mengamplifikasi DNA tua dari
  gen dinosaurus seperti yang terlihat dalam film
  Jurassic Park.

31
(No Transcript)
32

• Sehebat apapun otak manusia, pastilah penciptaan
  kita tidak sempurna 100.
• Seperti halnya kemantapan jalan bioteknologi
  ini, banyak pihak yang kontra karena mereka tidak
  menjamin keamanan makanan hasil transgenik, malah
  membahayakan. Selain demi kesehatan, tanaman
  transgenik dapat merusak keseimbangan alam di
  mana serbuk sari jagung di alam bebas dapat
  mengawini gulma-gulma liar, sehingga menghasilkan
  gulma unggul yang sulit dibasmi.

33
Jenis Tanaman Transgenik yang Diuji
Tanaman Jumlah pengujian 2002-03 ()
Jagung 1424 (56)
Kapas 193 (8)
Padi 146 (6)
Gandum 141 (6)
Kedelai 124 (5)
Alfalfa 121 (5)
Rumput 89 (4)
2001-03 data collated from Information Systems
for Biotechnology
(http//www.isb.vt.edu/)
34
Arah Pengembangan yang Dituju
Sifat Jumlah Penguian 2002-03 ()
Tahan serangga 791 (31)
Tahan herbisida 736 (29)
Peningkatan kualitas 400 (16)
Tahan penyakit 171 (7)
2001-03 data collated from Information Systems
for Biotechnology
(http//www.isb.vt.edu/)
35
Beberapa Sifat Lain yang Mulai Menarik
Sifat Jumlah Pengujian 2002-03 ()
Hasil tinggi 105 (4)
Kandungan asam amino 94 (4)
Kandungan gula 44 (2)
Kandungan lemak 42 (2)
2001-03 data collated from Information Systems
for Biotechnology
(http//www.isb.vt.edu/)
36
Deteksi Ranjau Darat
Dibutuhkan oleh militer, Tanpa upaya
ini,anak-anak dan penduduk sipil terancam

• Bantuan Bioteknologi Tanaman
• (dikembangkan oleh Aresa Biodetection)
• Gen yang peka terhadap logam dimasukkan ke dalam
  tanaman
• Apabila akar tanaman menyentuh ranjau darat,
• Tanaman berubah warna dari hijau menjadi merah

Mendeteksi ranjau darat
37
Biofarming?
Bercocoktanam tanaman transgenik yang
menghasilkan bahan-bahan yang memiliki fungsi
kesehatan (pharmaceutical products)
Contoh bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan
(pharmaceutical products) Obat-obatan,
antibodi, protein
38
Keunggulan teknolog ini?
Sistem Produksi Sederhana

• Gen biasanya dimasukkan ke dalam tanaman yang
  biasa ditanam di lapangan (biasanya jagung)
• Cara bercocoktananam jagug tidak diubah

Mengurangi beaya produksi

• Sistem hewan 1000 - 5000 per gram protein
• Sistem tanaman 1 - 10 per gram protein
• 
  
• Sumber The Roanoke
  Times, 2000

39
IMPIAN BIOPFARMING Vaksin yang Dapat
Dimakan Tanaman transgenik untuk memenuhi
kebutuhan kesehatan manusia

• Gen penyandi protein spesifik dari jasad patogen
  diklon
• Gen tersebut dimasukkan ke dalam genom tanaman
• (kentang, pisang, tomat)
• Tanaman dikonsumsi manusia
• Tubuh manusia membentuk antibodi terhadap
  protein patogen
• Tubuh manusia mengalami imunisasi terhadap
  pathogen
• Contoh
• Diarrhea
• Hepatitis B
• Cacar

40
Prioritas Bioteknologi Tanaman dan Lingkungan di
Masa yang Akan Datang

• Bioremediasi
• Polusi air, tanah dan udara menjadi masalah
• Tanaman dapat membantu degradasi senyawa polutan
  tersebut
• Dibutuhkan tanaman yang dapat membantu degradasi
  senyawa polutan dan aman terhadap lingkungan
• Tanaman yang kandungan nutrisinya diperkaya untuk
  mengatasi kondisi malnutrisi.
• Mengingat malnutrisi semakin meluas, Malnutrisi
  dapat menyebabkan berbagai penyakit ikutan /
  infeksi skunder akibat kurang gizi
• Dibutuhkan modifikasi tanaman pangan untuk
  mengatasi masalah tersebut