Bioteknologi PDF

SMA Kristen Gloria 2 Inovasi Teknologi Biologi DENGAN PENDEKATAN PADA PRODUK FERMENTASI MIKROBA Presented by: Tim Guru Biologi SMA GLORIA 2  LESSON OUTLINE 1 Definisi dan Jenis Bioteknologi 2 Prinsip Dasar Bioteknologi 3 Penerapan Bioteknologi dalam Kehidupan  BIOTEKNOLO...

SMA Kristen Gloria 2 Inovasi Teknologi Biologi DENGAN PENDEKATAN PADA PRODUK FERMENTASI MIKROBA Presented by: Tim Guru Biologi SMA GLORIA 2  LESSON OUTLINE 1 Definisi dan Jenis Bioteknologi 2 Prinsip Dasar Bioteknologi 3 Penerapan Bioteknologi dalam Kehidupan  BIOTEKNOLOGI Cabang ilmu yang menjelaskan pemanfaatan makhluk hidup maupun produk dari makhluk hidup dalam proses untuk menghasilkan barang dan jasa 4 Prinsip Bioteknologi Pengunaan agen bioteknologi Metodenya menggunakan teknik fermentasi Terdapat produk turunan Penerapan disiplin ilmu  Perkembangan 6000 Bioteknologi (1) Ragi digunakan untuk membuat roti, cuka, bir, dan minuman anggur SM 1676 Antonie van Leuwenhoek mengamati mikroba 1796 Edward Jenner menemukan vaksin cacar Luis Pasteur menemukan fermentasi asam laktat dan 1857 teknik sterilisasi 1928 Alexander Flemming menemukan antibiotik Penisilin  Perkembangan 1953 Bioteknologi (2) Watson dan Crick menemukan struktur DNA Teknik DNA rekombinan ditemukan dan masa rekayasa 1973 genetika dimulai 1996 Ian Wilmut melakukan kloning pada domba Dolly Jenis-Jenis Bioteknologi Secara garis besar, bioteknologi dibagi menjadi dua jenis, yaitu Bioteknologi Konvensional dan Bioteknologi Modern.  Bioteknologi Konvensional Bioteknologi konvensional adalah bioteknologi yang telah lama digunakan oleh manusia dan umumnya memanfaatkan mikroorganisme secara langsung tanpa melalui proses rekayasa genetika. Prosesnya sederhana dan seringkali dilakukan secara tradisional. CONTOH PRINSIP KERJA Pembuatan tempe, tape, yoghurt, Berdasarkan proses fermentasi kecap, nata de coco, pembuatan yang dilakukan oleh roti, pembuatan anggur, mikroorganisme seperti bakteri, pembuatan bir. jamur, atau khamir. Mikroorganisme tersebut mengubah bahan organik menjadi produk yang diinginkan.  Bioteknologi Modern Bioteknologi modern adalah bioteknologi yang memanfaatkan teknologi maju untuk memanipulasi materi genetik suatu organisme. Teknik rekayasa genetika digunakan untuk menghasilkan produk yang lebih baik dan efisien. CONTOH Pembuatan insulin, hormon pertumbuhan, vaksin, tanaman transgenik (misalnya jagung tahan hama), hewan transgenik, terapi gen.  TEKNIK YANG DIGUNAKAN REKAYASA GENETIKA KULTUR JARINGAN KLONING Proses manipulasi gen Teknik menumbuhkan Proses menghasilkan untuk menghasilkan bagian tanaman dalam individu baru yang organisme dengan media buatan untuk identik secara genetik sifat yang diinginkan. menghasilkan tanaman dengan individu baru dalam jumlah induk. banyak.  Ciri Bioteknologi Konvensional Bioteknologi Modern Sederhana, memanfaatkan Kompleks, melibatkan Teknik mikroorganisme secara rekayasa genetika langsung Obat-obatan, tanaman Makanan fermentasi, Produk transgenik, hewan minuman fermentasi transgenik Waktu Prosesnya relatif lama Prosesnya lebih cepat Biaya Lebih murah Lebih mahal  Fermentasi Proses perubahan kimiawi, dari senyawa kompleks menjadi lebih sederhana dengan bantuan enzim yang dihasilkan oleh mikroba. Terbagi menjadi 2 yaitu fermentasi etanol dan fermentasi asam laktat Mikroorganisme: Mikroorganisme: Lactobacillus Saccharomyces cereviceae KURVA PERTUMBUHAN MIKROBA  FASE PERTUMBUHAN MIKROBA FASE LAG FASE LOG FASE STASIONER FASE KEMATIAN Pada fase ini, Selama fase ini, Laju pertumbuhan Populasi mikroba mikroba mikroba mikroba mulai mulai menurun menyesuaikan diri berkembang biak berjalan pelan dan jumlahnya dan dengan lingkungan dengan sangat terbatas dan limbah harus segera barunya dan cepat, dan metabolit terkumpul diberikan substrat mempersiapkan bertumbuh secara banyak sekali. yang baru supaya pembelahan sel. eksponensial. semua mikroba Pada akhir fase ini, tidak mengalami mikroba mulai kematian. mengeluarkan metabolit sekundernya Penerapan Bioteknologi dalam Kehidupan  BiOTEKNOloGI bahan PANGAN Melalui proses fermentasi, bahan makanan tertentu diubah menjadi makanan bentuk lain sehingga cita rasanya lebih enak dan menarik serta mengandung nilai gizi yang lebih tinggi.​ Contohnya, susu diubah menjadi keju (a) dan yoghurt (b), serta air kelapa menjadi sari kelapa (nata de coco) (c).​ Pada awalnya, proses fermentasi makanan dilakukan secara tradisional. Namun, kini prosesnya dilakukan secara ilmiah menggunakan teknologi mutakhir sehingga dapat menghasilkan produk yang berkualitas dan lebih beraneka ragam.​  Tapai Kecap Tapai Kecap difermentasi difermentas dengan i dengan bantuan ragi Saccharomyc jamur es cereviceae Aspergillus wentii Yogurt Kimchi Nata de coco Nata de coco Yogurt difermentasi Kimchi difermentasi dengan bantuan difermentas dengan i bakteri bantuan bakteri Lactobacillus bulgaricus. Lactobacillu bakteri Acetobacter s plantarum xylinum  Kefir Oncom Kefir Oncom difermentasi difermentas dengan i dengan bakteri Lactobacillus jamur dan Neurospora Bifidobacteriu crassa m Kombucha Tauco Nato Natto Kombucha difermentasi Tauco difermentasi dengan bantuan difermentas dengan baktei i jamur Bacillus subtilis bakteri Acetobacter dan Gluconobacter, Aspergillus dan ragi oryzae Zigosaccharomyces  pembuatan keju Bahan baku berupa susu. Teknik pasteurisasi untuk mematikan mikroorganisme patogen. Bibit bakteri (starter) dimasukkan ke dalam susu pada suhu 30°C. Enzim renin dimasukkan ke dalam susu asam sehingga terbentuk dadih dan whey. Whey dipisahkan dari dadih. Gumpalan dadih kemudian  pembuatan TEMPE Tempe terbuat dari kacang kedelai yang telah direbus setengah matang dan ditaburi ragi dari jamur Rhizopus oligosporus atau Rhizopus oryzae. Jamur tersebut menghasilkan enzim pengurai protein (proteolitik) yang menyebabkan kacang kedelai menjadi lunak. Miselium jamur yang  PROTEIN SEL TUNGGAL Protein sel tunggal (PST) merupakan bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari berbagai jenis mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut dapat tumbuh dan berkembang biak dengan cepat pada substrat limbah buangan yang mengandung selulosa. Protein sel tunggal dapat dihasilkan oleh ganggang Arthrospira maxima, Arthrospira platensis, Scenedesmus sp., dan Chlorella sp. Golongan jamur yang menghasilkan protein, misalnya Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Paecilomyces variotii, dan Fusarium graminearum. Golongan bakteri yang menghasilkan protein, misalnya Methylophilus methylotrophus.  ZAT ORGANIK, ENZIM DAN Dalam VITAMIN pengembangan industri nonpangan, mikroorganisme juga mempunyai peranan yang besar. Di masa mendatang, ketika produk senyawa kimia yang disintesis semakin berkurang, dunia akan bergantung pada hasil-hasil fermentasi mikroorganisme. Fermentasi mikroorganisme hasil rekayasa genetika terhadap substrat-substrat dapat menghasilkan senyawa-senyawa kimia, antara lain asam amino, asam sitrat, enzim, dan vitamin.  Asam Amino Asam amino yang dapat diproduksi oleh mikroorganisme, antara lain asam glutamat dan lisin. Asam glutamat digunakan untuk pembuatan MSG (monosodium glutamat) atau vetsin. Mikroorganisme yang digunakan untuk industri asam glutamat, yaitu bakteri Corynebacterium glutamicum dan Brevibacterium flavum. Lisin tidak dapat disintesis oleh tubuh hewan. Untuk memproduksi lisin dalam jumlah yang besar, diperlukan mutan dari bakteri Corynebacterium glutamicum.  ASAM ASETAT Asam cuka (asam asetat) dibuat dari bahan baku alkohol. Alkohol dapat diperoleh dengan cara fermentasi karbohidrat secara anaerob oleh ragi. Alkohol kemudian dioksidasi secara aerob oleh bakteri penghasil asam asetat, yaitu Gluconobacter sp. dan Acetobacter aceti. Cuka apel (cider) dibuat dari bahan apel dengan menggunakan Saccharomyces bayanus  ENZIM Enzim merupakan salah satu komponen penting yang sangat diperlukan oleh tubuh. Enzim banyak diperlukan dalam industri makanan, farmasi, dan sabun. Enzim dihasilkan dari peristiwa fermentasi oleh mikroorganisme  kesehatan (ANTIBIOTIK) Antibiotik merupakan zat yang mampu menghambat bahkan mematikan mikroorganisme patogen. Jenis antibiotik terkenal: 1. Penisilin dihasilkan dari jamur Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum. 2. Sefalosporin dihasilkan oleh jamur Cephalosporium sp. 3. Streptomisin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces griseus. 4. Eritromisin dihasilkan oleh bakteri Streptomyces erythreus.  KESEHATAN (PROBIOTIK) Produk yang berisi kumpulan agen hayati (bakteri, jamur, alga) yang ditambahkan pada hewan dan manusia untuk menjaga sistem pencernaan dan menjaga keseimbangan flora normal pada usus. Probiotik termasuk dalam suplemen. Selain dalam bentuk suplemen, probiotik juga bisa terkandung dalam produk makanan atau minuman fermentasi. Misalnya seperti tempe, kefir, acar, atau yogurt. Mikroba yang termasuk probiotik adalah Lactobacillus dan Bifidobacteria  Energi (bioetanol) Alkohol sebagai pengganti bahan bakar bensin dapat diperoleh dari fermentasi substrat gula tebu, pati, selulosa, atau jagung dengan bakteri Zymomonas mobilis, Clostridium thermocellum, Thermoanaerobacter ethanolicus, dan khamir mutan petite dari Saccharomyces cerevisiae.  ENERGI (Biogas) Contoh biogas adalah metana (CH4) yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam medium kotoran ternak. Limbah dari pembuatan biogas masih dapat dimanfaatkan untuk pupuk tanaman. Proses pembentukan metana oleh mikroorganisme disebut metanogenesis. Mikroorganisme penghasil metana disebut metanogen, misalnya Methanobacterium sp.  PERTANIAN (BIOPESTISIDA) Cara pemberantasan hama yang aman terhadap lingkungan adalah menggunakan mikroorganisme patogen terhadap hama tanaman. Bacillus thuringiensis menghasilkan senyawa delta-endotoksin berupa toksin protein kristal yang dapat membunuh hama, bekerja dengan mengikat reseptor khusus pada membran usus ulat. Bioinsektisida Baculovirus digunakan untuk memberantas hama tanaman budidaya. Baculovirus dapat ditularkan pada serangga lainnya.  PERTANIAN (BIOFERTILIZER) Produk yang berisi kumpulan agen hayati (bakteri, jamur, alga) yang ditambahkan pada tanaman dapat berperan dalam menyuburkan tanaman. Kelompok mikroba yang sering digunakan adalah mikroba-mikroba yang menambat Nitrogen dari udara, mikroba yang melarutkan hara (terutama Posfor dan Kalium), mikroba- mikroba yang merangsang pertumbuhan tanaman Contoh yang terkenal : Bakteri: Rhizobium, Azotobacter, Nitrobacter, Pseudomonas  lIngkungan (BIOPLASTIK) Plastik komersial yang terbuat dari bahan kimia seperti polietilena (PE) sulit terurai di lingkungan. Bioplastik dapat dibuat dari pati, selulosa, minyak nabati, amilum jagung, klobot jagung, amilum ercis, dan biopolimer lainnya yang berasal dari mikroorganisme. Bioplastik jenis poli-3-hidroksibutirat (PHB) dapat membentuk lapisan transparan pada titik leleh melebihi 130°C dan dapat terurai tanpa sisa. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan bioplastik, antara lain bakteri  lIngkungan (BIOremidiasi) Proses pengubahan zat pencemar lingkungan menjadi bahan yang lebih tidak beracun dengan bantuan mikroorganisme, seperti bakteri dan jamur. Macam-macam teknik bioremidiasi : a. Lumpur aktif (Activated sludge) b. Biofilm (Saringan tetes)  ACTIVATED SLUDGE (LUMPUR Pengolahan limbah dengan sistem lumpur aktif menggunakan AKTIF) mikroorganisme aerob pengoksidasi material organik. Udara disalurkan melalui pompa blower/aerator (alat pemasok udara). Sel-sel mikroorganisme membentuk flok (gumpalan) yang akan mengendap di tangki penjernihan. Sistem ini baik untuk mengatasi limbah dari industri tapioka, nata de coco, kecap, dan tahu.  BIOFILM (SARINGAN TETES) Biofilm adalah kumpulan mikroorganisme (misalnya bakteri) yang diselimuti oleh pelekat karbohidrat hasil sekresi mikroorganisme tersebut. Biofilm menyelimuti hamparan saringan (tumpukan arang dan batu kerikil) pada dasar bak. Limbah disemprotkan perlahan ke hamparan biofilm. Mikroorganisme akan menguraikan materi organik dalam limbah  BIDANG PERTAMBANGAN Mulanya, proses mengekstrak tembaga dari bijihnya dilakukan dengan meluluhkan (leaching). Pada tahun 1957, berhasil dikembangkan teknik pemisahan logam dari bijinya dengan menggunakan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri tersebut tergolong kemolitotrof, yaitu mendapatkan energi dari oksidasi senyawa anorganik, seperti amonia, nitrit, sulfit, besi, atau hidrogen. Bakteri ini banyak ditemukan di daerah pertambangan dengan lingkungan asam dan miskin senyawa organik karena mampu mengekstrak karbon dari CO2 di udara. Terima Kasih Telah belajar bioteknologi