Mata kuliah ini mempelajari tentang peranan dan aplikasi bioteknologi di bidang pertanian yaitu bioteknologi tanah, tanaman dan pengendalian hayati serta bioetika dan regulasi bioteknologi.

Setelah

mengambil mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan mampu memanfaatkan berbagai mikroba melalui bioteknologi dalam peranannya sebagai pupuk hayati, pengembangan rekayasa genetika, agen hayati serta mengetahui etika dalam aplikasi dan regulasi bioteknologi. strategi pembelajaran

Melalui

2 6 3 1

7 5 4

8

9(1) Prof. Dr. Dedeh H. Arief (3) Dr. Mieke Rochimi Setiawati (5) Dr. Reginawanti Hindersah (7) Dr. Anne Nurbaity

10

11

12

(2) Prof. Dr. Tualar Simarmata (4) Dr. Pujawati Suryatmana (6) Dr. Betty Natalie Fitriatin (8) Diyan Herdiyantoro, S.P., M.Si.

1. 2. 3.

4.

5.

Kegiatan pembelajaran dimulai pukul 12.50 WIB, toleransi keterlambatan 10 menit. Selama proses pembelajaran berlangsung, HP dimatikan. Pengumpulan tugas ditetapkan sesuai jadwal dan dilakukan sebelum pembelajaran dimulai. Bagi yang terlambat nilai hanya 80% nya, dan bila terlambat 1 hari mendapat nilai hanya 70% nya, terlambat lebih dari 1 hari mendapat nilai 60%. Tidak boleh menandatangani daftar hadir teman yang absen. Jika terjadi, konsekuensinya seluruh mahasiswa dianggap absen, tetapi perkuliahan tetap berlangsung. Ujian susulan 1 minggu setelah pelaksanaan

Tugas

mandiri :10 % Presentasi makalah kelompok : 20 % Praktikum : 30 % Ujian Tengah Semester : 20 % Uian Akhir Semester : 20 %

No. Pertemua n ke1. I

Tanggal10 -02- 2010 Kontrak belajar

Pokok Bahasan

Perkembangan dan Peran Bioteknologi bidang pertanian dan Hubungannya dengan Pola Ilmiah Pokok Unpad Bioteknologi lingkungan, tanaman, pangan, perikanan, peternakan dan industri 2. II17 -02- 2010 Bioteknologi Tanah dan Lingkungan

-Biotransformasi unsur -Pupuk hayati dan PGPR III IV V24 -02- 2010 Bioremediasi 3 -03- 2010 10 -03- 2010

PRESENTASI I UTS

No. Pertemua n ke3. VI

Tanggal

Pokok Bahasan

17 -03- 2010 Bioteknologi Tanaman

VII

4

VIII IX

1.Tissue culture 2.Teknologi marka molekuler 24 -03- 2010 3. Teknik isolasi dan kloning gen 4. Teknik transfer gen 5. Contoh aplikasi 31 -03- 2010 PRESENTASI II 7 -04- 2010 Bioteknologi dalam Perlindungan Tanaman 1. Biological control 2. Aplikasi tissue culture dalam fitopatologi 3. Deteksi patogen dan variabiltasnya14 -04- 2010 4. Aplikasi biotek untuk deteksi & identifikasi

X

patogen 5. Penggunaan biotek modern untuk perbaikan pengendalian biologi 5. XI XII XIII 6. XIV21 -04- 2010 PRESENTASI III 28 -04- 2010 Bioetika dan Regulasi Bioteknologi

Dampak sosial ekonomi 5 05 -2010 PRESENTASI / DISKUSI IVSesuai SBA

Ujian Akhir Semester (UAS)

Praktikum

(100 %) : Menggunakan jas lab Membawa buku folio bergaris (log book) Materi praktikum sebelumnya wajib dibaca dari Penuntun praktikum (ada pre test)

Buku dibagi 6 bab (sesuai materi praktikum) Tiap bab berisi:

Tanggal Judul Tujuan Langkah kerja singkat Hasil Pengamatan Pembahasan Kesimpulan

No. Pertemuan Tanggal keI II 4/3 11/3

Pokok Bahasan 1. Penjelasan dan tata tertib 2. Komposting dan Bioremediasi 1. Isolasi Inokulan Biofertilizer Bakteri pemfiksasi N (Azotobacter, Rhizobium) dan Bakteri Pelarut Fosfat 2. Pengamatan Praktikum I 1. Isolasi dan Produksi CMA 2. Pengamatan Praktikum I dan II 1 . Uji Agen Hayati 2. Pengamatan Praktikum I, II, dan III 1. Produksi & aplikasi Agen Hayati 2. Pengamatan

Kelas A-B-C-D-E-F A-B-C-D-E-F

III IV V

18/3 25/3 1/4

A-B-C-D-E-F A-B-C-D-E-F A-B-C-D-E-F

No. Pertemuan Tanggal Pokok Bahasan keVI 8/4 1. Rekgen I (safety procedure, teknik pipeting, (isolasi DNA) 2. PCR/Amplifikasi dan Visualisasi Pengamatan dan diskusi VII VIII IX X XI XII 15/4 22/4 29/4 6/5 20/5 sda sda sda sda sda sda sda sda sda sda UAS

Kelas A

B-C-D-E-F B A-C-D-E-F C A-B-D-E-F D A-B-C-E-F E A-B-C-D- F F A-B-C-D-E

Bina Mulia Hukum dan Lingkungan dalam Pembangungan Nasional dengan Pola Ilmiah Pokok tersebut Universitas Padjadjaran tidak hanya ingin mencetak manusia yang cerdas semata, tetapi juga harus berbudi, taat hukum serta berperilaku ramah lingkungan.

Pengertian umum: Penggunaan mahluk hidup atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang atau jasa secara industri

Perkembangan Bioteknologi dapat dibedakan menjadi 6 periode:1.

Era sebelum Louis Pasteur (1865): - Fermentasi (alkohol, asam susu, ragi). - Ragi untuk bir (sebelum 6000 SM) dan roti (sekitar 4000 SM) - Suku Astek memanen ganggang dari sebagai sumber makanan (sebelum 1521 M) - Tembaga ditambang dengan bantuan mikroba (Rio Tinto Spanyol sebelum 1670) - Antoni van Leewenhoek pertama kali melihat mikroba dengan mikroskop rancangannya(1680); - - Louis Pasteur mengindentifikasi mikroba asing sebagai penyebab gagalnya fermentasi bir (1876). Pada era ini teknik sterilisasi masih tradisionil.

2. Era setelah Pasteur: - Teknik isolasi untuk mendapatkan biakan murni dan sterlisasi dengan Bioreaktor yang relatif besar (Asam susu, butirat, sitrat, dll). - Alkohol sebagai bahan bakar motor (1890) - Eduard Buchner (1897) mengektraksi enzim dari ragi (mengubah gula menjadi alkohol), - Pemanfaatan mikroba dalam penanganan limbah (1910) - Bahan kimia industri: aseton, butanol dan gliserol diperoleh dengan bantuan bakteri (1912) - Alexander Fleming menemukan penisilin (1928)

3.

Era Antibiotika (1942 - 1955): Produksi antibiotik secara besar-besaran. Pada periode ini, selain Penicillin juga ditemukan dan dikembangkan berbagai antibiotik (Streptomysin) yang diproduksi dengan teknik fermentasi (menggunakan biakan murni) Phase Produksi Steroid (1955 - 1965): berbagai Hormon diproduksi dan dipasarkan Metoda dan teknik produksi asam amino (19651975). Di Jepang berhasil dikembangkan biakan murni untuk memproduksi asam amino Sejak tahun 1975: Bioteknologi berkembang pesat (era bioteknologi moderen; Percobaan Rekayasa genetika berhasil tahun 1973; kultur sel, teknik hibridisasi)

4.

5.

6.

1.

Mikroba hasil rekayasa genetika dimanfaatkan untuk mengekstrak minyak bumi Pemanfaatan mikroba secara luas mengekstrak logam dari limbah pabrik Produksi hidrogen dalam skala kecil dengan bantuan bakteri Antibodi monoklonal digunakan untuk menuntun obatobatan antikanker menuju jaringan kanker Tanaman budidaya baru diciptakan melalui rekayasa genetika (pemiksasi nitrogen pada tanaman non legum, tahan kekeringan, tahan penyakit, biopestsida, dll)

2.

3.

4.

5.

TINGKAT TINGGI

MASUKANModal besar, alat dan proses canggih, operator terdidik

KELUARANProduk bernilai tinggi untuk kesehatan dan pangan

MENENGAH RENDAH

Modal menengah, Pangan, pakan, alat dan proses pupuk dan tidak terlalu rumit pestisida hayati Modal kecil, alat dan proses sederhana, operator tak terdidik Produk bernilai rendah, sanitasi, pemanfaatan limbah

MODERN BIOTECHNOLOGY Genetic engineering of animals Genetic engineering of plants Recombinant DNA technology Clonal and polyclonal antibody production Biaya Embryo transfer in animals Plant tissue culture Biological nitrogen fixation Microbial fermentation TRADITIONAL BIOTECHN OLOGY

Semakin Canggih

Menggunakan

berbagai disiplin ilmu untuk produksi tanaman, hewan dan organisme lain, serta untuk memelihara kesehatan lingkungan

Melibatkan

berbagai pendekatan dan metode dalam sains dan teknologi

AGROBIOTEKNOLOGI Produksi Tanaman Kesehatan Ternak

BIOTEKNOLOGI INDUSTRI Produk Pemanfaatan Bahan Fermentasi alam Produk Industri BIOTEKNOLOGI LINGKUNGAN Bioremediasi Pencegahan Polusi BIOTEKNOLOGI MEDIK Diagnosa Vaksin Terapi

Kualitas Pakan Monitoring Lingkungan

KAJI TERAP DAN APLIKASI Teknologi Biosensor Teknologi Bioproses Teknologi Antisen Rekayasa Protein Rekayasa Jaringan

Teknologi Sel PERANGKAT BIOTEKNOLOGI dan INDUSTRI kultur jaringan Teknologi Monoklonal Rekayasa Antiobodi Teknologi Genetik pemetaanDNA

Biokimia

Biologi Sel

Rekayasa Kimia

Ilmu Komputer Ilmu material Genetika

Rekayasa Biokimia ILMU PENGETAHUAN Mikrobiologi Molekular Biologi Fisiologi Imunologi

Gambar Ilmu Pengetahuan Dasar dan Terapan Pembentuk Bioteknologi(Sumber: Prodi Bioteknologi Pascasarjana Unpad, 2008)

Semua

teknik yang menggunakan organisme hidup atau substansi dari organisme tersebut untuk membuat atau memodifikasi suatu produk, meningkatkan produktivitas dan kualitas tanaman atau ternak, atau mengembangkan mikroorganisme untuk tujuan khusus lainnya.

Tanaman pangan, hortikultura, perkebunan dan kehutanan. Manajemen lingkungan dan sumber daya alam Perikanan dan Kelautan Peternakan

Membantu

organisme untuk hidup lebih baik dan produktif Tujuannya memperbaiki kemampuan organisme dan kondisi tempat mereka hidup

Mengubah

genetic make-up (komposisi genetik) dari organisme Merupakan proses kompleks yang dapat mengubah struktur dan bagian sel Menggunakan rekayasa genetika, pemetaan molekular dan prosesproses sejenis lainnya

Mengubah

dalam sel Karakter spesifik dari satu organisme dapat diisolasi, dipotong dan dipindahkan ke dalam sel organisme lain.

informasi genetik di

Hasil

dari rekayasa genetika disebut transgenik Material genetik yang direkayasa di dalam organisme tersebut telah berubah. Organisme transgenik: GMO - Genetically modified organisms

Lingkungan Pertanian Makanan

dan Minuman Obat-obatan

Semua proses bioteknologi yang dapat meningkatkan kondisi lingkungan menjadi lebih baik Contohnya organisme yang dikembangkan untuk memakan / mendegradasi minyak, logam berat dan kontaminan lainnya atau di dalam pengolahan sampah. Masalah secara alami diatasi oleh mikroba seperti bakteri dan fungi yang merombak kontaminan ke dalam bentuk yang tidak berbahaya.

Bioteknologi

Tanaman Bioteknologi Hewan (Peternakan dan Perikanan)

Memperbaiki tanaman dan produk yang dihasilkannya Meningkatkan resistensi terhadap hama dan penyakit Tanaman direkayasa untuk memiliki karakteristik yang diinginkan. Contoh: tanaman jagung yang memiliki asam amino Lysine tinggi; tahan terhadap serangga

Jagung tahan serangga Racun Bt yang dikandungnya membunuh corn borer Gen pengendali produksi racun berasal dari bakteri Tanaman tahan virus pepaya, jeruk, kentang Gen ketahanan berasal dari virus

Normal

Transgenic

Sumber: Faperta UGM, 2007

Tanaman tahan herbisida

kedelai, jagung, kanola,bit, kubis, strawberry, alfalfa, kentang, gandum Gen ketahanan berasal dari bakteri

Bunga matahari Tahan jamur putih Gen ketahanan berasal dari gandumSumber: Faperta UGM, 2007

Golden Rice Kandungan vitamin A meningkat Gen berasal dari bakteri

Sumber: Faperta UGM, 2007

Deteksi Ranjau DaratDibutuhkan oleh militer 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

Sumber: Faperta UGM, 2007

Pupuk Hayati: inokulasi tanaman dengan bakteri pemfiksasi N sehingga menghemat pemakaian pupuk N bakteri pelarut fosfat, fungi mikoriza untuk meningkatkan efisiensi pemupukan P mikroba penghasil hormon tumbuh, dll. Pengendalian hama penyakit tanaman secara Biologis oleh fungi atau bakteri (Bacillus larvae, B. popilliaer, dan B. Thuringiensis). Penggunaan mikroba tersebut selain dapat mengurangi biaya produksi juga Ramah Lingkungan.

Meningkatkan produktivitas hewan atau produk yang dihasilkannya (susu, daging, dll). Hewan tsb dapat digunakan untuk memproduksi produk yang meningkatkan kesehatan manusia

Menggunakan bioteknologi di dalam produksi dan prosesingnya. Beberapa prinsip bioteknologi telah ada sejak zaman dahulu, seperti bir, anggur, tuak, keju, yoghurt, tape, tempe, dll.

Contoh: Biofarming merupakan kombinasi pertanian dan industri pharmaceutica Komponen tertentu yang diperlukan dalam obat dapat diproduksi di dalam susu kambing, dst.

Biofarming Bercocoktanam tanaman transgenikyang menghasilkan bahan-bahan yang memiliki fungsi kesehatan (pharmaceutical products: Obat-obatan, antibodi, protein). Gen biasanya dimasukkan ke dalam tanaman yang biasa ditanam di lapangan (misal jagung) dan cara bercocoktananam jagung tidak diubah

Sumber: The Roanoke Times, 2000 dalam Faperta UGM, 2007

Merupakan penerapan bioteknologi di dalam skala industri (komersial) Prinsip:Mikroorganisme Virus, Bakteri, Algae, Protozoa Substrat dicampur dalam media Pemurnian produk : Produk metabolisme Sel-sel mikroba Fraksi sel Residu atau Limbah

Contoh: 1. obat-obatan : antibiotik, hormon, (steroid, insulin) 2. bahan kimia : pelarut, enzim 3. makan tambahan : SCP 4. minuman alkohol : bir, wine 5. vaksin : sel mo (TBC, polio, tetanus, difteri, dsb.) 6. bioenergi: ethanol, methane, biodiesel 7. Mikroba sebagai biosida 8. Mikroba sebagai pupuk hayati 9. Mikroba perombak polutan tanah dan air dalam bioremediasi

Bioteknologi membantu memenuhi kebutuhan manusia melalui proses yang ramah lingkungan