Materi Kuliah Pertanian Prodi Agroteknologi Pertemuan Ke 1 PENDAHULUAN Ir. Sri Sumarsih, MP. Email: Sumarsih_03@yahoo.com Weblog: Sumarsih07.wordpress.com Website: agriculture.upnyk.ac,id MATERI KULIAH PRODI AGROTEKNOLOGI Pertemuan Materi 1. Kontrak Kuliah, Pendahuluan, pengertian, kaitan dengan MKA lain 2. Bahan penyusun genetik 3. Perbanyakan invitro dalam bioteknologi 4. Teknik fusi sel 5-7 Teknologi DNA rekombinan 8 UTS 9 pemuliaan tanaman 10 perlindungan tanaman 11 Bioteknoogi perbaikan nutrisi tanaman 12 pupuk hayati (biofertilizer) 13 tanaman tahan cekaman lingkungan 14 Biodiversitas dan Biosafety 15 Bioetika 16 UAS Buku Pustaka Wajib Yuwono, T. 2006. Pertanian. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta Nasir, M. 2002. Potensi dan Keberhasilannya dalam Bidang Pertanian. Raja Grafindo Persada. Jakarta Anjuran Dixit, S.K. 2001. Biofertilizers, A Manual on Commercial Production Technology. Omega Scientific Publishers, New Delhi, India Nasir, M. 2002. Molekuler Teknik Rekayasa Genetik Tanaman. Citra Aditya Bhakti. Bandung. Penilaian MKA Pertanian No. Komponen Bobot (%) 1. Tugas dan kuiz 2. Ujian Tengah Semester 3. Ujian Akhir Semester 30 35 35 Bonus nilai untuk keaktifan di kelas ditambahkan pada nilai akhir Jumlah 100 1
Pengertian : Penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, & rekayasa dalam pengolahan bahan dg memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa konvensional: jasad digunakan apa adanya, rekayasa belum terkendali modern: rekayasa genetik, rekayasa terarah dan terkendali Konvensional Contoh: Kedelai Beras ketan/ketela Gandum dll Seresah tanaman Susu Tempe Tape Roti Kompos Yoghurt Tidak semua kegiatan yang melibatkan jasad hidup dikategorikan bioteknologi Contoh Konvensional: Fungi patogen pada insekta dapat digunakan sebagai biopestisida Ascomycetes Clavicipitales: penetrasi larva Larva ditumbuhi jamur Cordyceps sinensis Contoh Konvensional: Pembuatan Bioaktivator, Biofertilizer, Biofuel BERBAGAI BIAKAN MIKROBA Cordyceps Metarhizium Beauveria bassiana DIPERBANYAK DALAM FERMENTOR 2
Contoh Aplikasi Modern Contoh bioteknologi konvensional: Pembuatan bibit hibrida dg Fusi Protoplas PANGAN & PERTANIAN - Kadar provit. A - Tahan hama - Tahan penyakit (vaksin tanaman) - Tahan busuk - Tahan herbisida - Toleran garam - Toleran masam - Tumbuh cepat LINGKUNGAN -Penanganan limbah -Bioremediasi logam berat -Degradasi pestisida INDUSTRI -Produksi ensim -Produksi asam amino KESEHATAN : -Produksi insulin, -Produksi vaksin -Produksi vaksin hepatitis B -Produksi hormon pertumbuhan Contoh aplikasi modern Tanaman Transgenik Resisten Hama Golden Rice : beras dg provitamin A tinggi Tanaman kedelai, jagung transgenik tahan hama Tanaman kapas tahan herbisida Tomat tidak mudah busuk Produksi insulin menggunakan sel mikroba Produksi vaksin hepatitis B..dll http://www.nature.com/nbt/journal/v21/n10/fig_tab/nbt1003-1152_f1.html Genetic Engineering Lab 3
Perakitan Tanaman Resisten Herbisida Perakitan Tomat transgenik tahan pembusukan SEJARAH SINGKAT PERKEMBANGAN Ragi untuk pembuatan anggur (< 6000 SM) Ragi untuk mengembangkan roti (± 4500 SM) Mikroba pertama kali dilihat oleh Leewenhoek (1680) Struktur rantai ganda DNA terungkap (1953) Ditemukan DNA rekombinan dan percobaan rekayasa genetik pertama berhasil (1973) Hibridoma menghasilkan antibodi monoklonal (1973) Bahan mentah industri plastik dari mikroba, interferon untuk kanker (80-an) Mikroba hasil rekayasa membantu mengekstrak minyak dari tanah (80-an) Mikroba secara luas digunakan untuk mengekstrak logam (80-an) Antibodi monoklonal digunakan untuk menuntun obat anti kanker (80-an) Tanaman tansgenik (1990-an) 4
Kaitan dengan Ilmu Lain Mikrobiologi Biokimia Rekayasa Kimia Ilmu Pangan Biologi Molekuler Genetika Elektronika Rekayasa mekanik MIKROBIOLOGI: Mengapa Mikrobia/bakteri? Studi awal rekayasa genetika menggunakan mikrobia: Pneumococcus, Escherichia coli. Struktur sel mikrobia sederhana, mudah ditumbuhkan, genetis, fisiologis & biokimiawinya mudah dianalisis Teknologi pangan Komputer PERTANIAN, industri, kesehatan, lingkungan GENETIKA: BIOKIMIA: Ensim penting dihasilkan oleh mikrobia Struktur gen Senyawa penyusun gen, fungsi gen, teknik isolasi DNA, protein, dll Genetika: adalah ilmu yang mempelajari tentang gen, bagaimana mereka membawa informasi, bagaimana informasi diterjemahkan, dan bagaimana gen menggandakan diri Gen Potongan DNA yang menyandi pembentukan suatu produk, biasanya protein DNA Dioxyribosa Nucleic Acid: adenin, guanin, sitosin, timin Mikrobiologi: Mikroorganisme: adalah ilmu yang mempelajari tentang mikroorganisme. organisme yang sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. - Prokariot, eukariot - Virus, bakteri, jamur, protozoa 5
DAMPAK POSITIF Biokimia: adalah ilmu yang mempelajari tentang molekul molekul dasar penyusun kehidupan Molekul dasar kehidupan: karbohidrat, protein, lemak, DNA, dll 1. Peningkatan produksi dan kualitas pangan 2. Peningkatan kesehatan 3. Penyedia bahan bakar alternatif DAMPAK NEGATIF negatif DAMPAK negatif 1. Di bidang Etika/ Moral Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen suatu organisme ke organisme lain bertentangan dengan nilai budaya dan melanggar hukum alam 2. Di bidang sosial ekonomi Menimbulkan kesenjangan antara negara/ perusahaan yang memanfaatkan bioteknologi dengan yang belum memanfaatkan bioteknologi (negara dunia ke tiga) 3. Dampak di bidang kesehatan Ada produk hasil rekayasa genetik yang disinyalir menimbulkan masalah serius, misalnya kematian akibat penggunaan insulin, sapi penghasil susu yang disuntik dengan hormon BGH mengandung bahan kimia yang berbahaya. Tomat Flavour Savr diketahui membawa gen resisten terhadap antibiotik. 6
DAMPAK negatif 4. Dampak terhadap lingkungan Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat merusak keseimbangan alam dan kelestarian organisme. Kelebihan dan kekurangan Konvensional/Modern KONVENSIONAL KONVENSIONAL MODERN MODERN KELEBIHAN KELEMAHAN KELEBIHAN KELEMAHAN Relatif Murah Teknologi relatif sederhana Pengaruh jangka panjang sudah diketahui Perbaikan sifat tidak terarah Terbatas karena inkompatibilitas genetik Hasil tidak dapat diperkirakan Perlu waktu lama untuk menghasilkan varitas baru Sulit mengatasi kendala alam Perbaikan sifat terarah Dapat mengatasi inkompatibilitas genetik Hasil dapat diperhitungkan Dapat menghasilkan jasad baru dg sifat baru yg tidak ada sebelumnya Dapat mengatasi kendala alam Relatif mahal Perlu teknologi canggih Pengaruh jangka panjang belum diketahui 7