Staff Site Universitas Negeri Yogyakarta
IPTEK,
PERKEMBANGAN, DAN
IMPLEMENTASINYA
TEKNOLOGI
Komponen teknologi (Zeleny, 1986):
Hardware: the physical structure & logical layout of the equipment
or machinery that is to be used to carry out the required tasks
Software: The knowledge of how to use the hardware in order to
carry out the required tasks
Brainware: The reasons for using the technology in particular way
SCIENCE, ENGINEERING &TECHNOLOGY (BETZ, 1993)
Science is the discovery & explanation of nature
Engineering is the understanding & manipulation of nature
for human purposes
Technology is the knowledge of the manipulation of nature
for human purposes
SIKLUS HIDUP TEKNOLOGI
Technology development: basic technology
Technology application: technology + application
Application launch: technology + application + product launch
Application growth: technology + application + product sales
Technology maturity: technology + application + fall in product
sales
Degraded technology: minimal product sales + loss of
application + alternative technology
SIKLUS HIDUP TEKNOLOGI
MATERI (ZAT)
Segala sesuatu yang menempati ruang (memiliki volum) dan memiliki
massa.
Materi erat kaitannya dengan :
a. Massa jenis zat
b. Wujud materi
c. Perubahan wujud zat
- Perubahan fisika
- Perubahan kimia
d. Sifat zat
- Sifat fisika
- Sifat kimia
ENERGI
Adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja).
Energi memiliki beberapa bentuk :
-
Energi mekanik
-
Energi kinetik
-
Energi potensial
-
Energi panas
-
Energi listrik
Hukum kekekalan energi : “ Energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan, hanya dapat diubah bentuk keenergi lain”
MANFAAT ILMU ALAM DAN TEKNOLOGI BAGI MANUSIA
Pemanfaatan Energi Matahari
Matahari Diciptakan Alloh –> Untuk Kehidupan Manusia
Matahari memiliki tipe tenaga yang mendasar -> tenaga
matahari (energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari) dan
cahaya matahari.(photovoltaic).
Contohnya : Solar chili ( lemari pendingin tenaga surya)
Atap tenaga surya
Pemanfaatan Energi Gelombang
Adalah energi yang bisa diperoleh dengan memanfaatkan
gelombang laut. Istilah teknologi ini adalah permanent
magnet linear buoy (pelampung magnet permanen linier).
Keunggulan : tidak ada emisi gas buang CO2, tidak ada
polusi suara, dan tidak ada polusi visual. Mengembangkan
serta mendorong pula pertumbuhan kehidupan laut.
Pemanfaatan Energi Angin
PLTA adalah pembangkit yang memanfaatkan embusan
angin sebagai sumber penghasil listrik.
Pembangkit ini tidak dapat digunakan secara sembarangan,
harus dipasang pada tempat yang memiliki kecepatan
embusan angin yang tinggi dan stabil.
TEKNOLOGI TERBARU : MENGKOMBINASI ANTARA KINCIR
DAN PANEL SURYA SEHINGGA MENGHASILKAN ENERGI YANG
LEBIH BANYAK, EFISIEN.
Pemanfaatan Energi Panas Bumi
Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di
dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral
ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak
dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Panas
bumi termasuk SDA yang dapat diperbaharui.
Energi panas bumi adalah energi yang diekstrasi dari panas
yang tersimpan di dalam bumi.
Pemanfaatan Energi Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik
atau fermentasi dari bahan-bahan organik, termasuk
diantaranya kotoran manusia dan hewan, limbah domestik
(rumah tangga), limbah biodegradable atau setiap limbah
organik yang biodegradable dalamkondisi anaerobik.
Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan
karbondioksida.
Pemanfaatan Energi Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang
memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Ramah
lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik
dibanding diesel atau solar.
Keunggulan : Angka cetane tinggi, titik kilat tinggi, tidak
mengandung sulfure dan benzene, menambah pelumasan
mesin yang lebih baik., mengurangi asap hitam dari gas
buang mesin diesel.
Pemanfaatan Energi Bioetanol
Bioetanol adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula
dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan
mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan bakar dari
minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak
premium.
Untuk mengembangkan bioetanol diperlukan bahan baku :
- nira bergula (sukrosa)
- bahan berpati
- bahan berselulosa
BIOTEKNOLOGI DAN
PERKEMBANGANNYA
Adalah usaha memanipulasi organisme untuk menghasilkan
produk yang menguntungkan kehidupan manusia. Atau
upaya penyediaan barang dan jasa dengan menggunakan
makhluk hidup sebagai agensianya.
Bioteknologi telah terjadi pada beberapa bidang : pengolahan
pangan, pengolahan limbah, pertambangan, dunia medis, dll
PETA KONSEP
Kelangsungan Hidup
Manusia
Ditunjang Oleh
Teknolo
gi
melalui
Bioteknolo
gi
Bioteknologi
Konvensional
Produksi
Temp
e
Kecap
Bioteknologi
Modern
Misalnya
Keju
Mikroprote
in
Kultur
Jaringan
Rekayasa
Genetik
PERBANDINGAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN
MODERN
A. Konvensional
1.
2.
3.
4.
B. Modern
Memakai makhluk hidup
1. Memakai makhluk hidup
secara langsung
dan komponennya secara
Tanpa didasari prinsip ilmiah
langsung
Berdasarkan keteram-pilan
2. Menggunakan prinsipyang diwariskan turun
prinsip ilmiah
temurun
3. Hasil pengkajian berbagi
Tidak diproduksi secara masal
disiplin ilmu yang
mendalam
4. Diproduksi secara masal
SEJARAH SINGKAT PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI
• Ragi untuk pembuatan anggur (< 6000 SM)
• Ragi untuk mengembangkan roti (± 4500 SM)
• Tembaga ditambang dengan mikroba di Spanyol (< 1670)
• Mikroba pertama kali dilihat oleh Leewenhoek (1680)
• Mikroba perusak fermentasi ditemukan Louis Pasteur (1876)
• Enzim diekstrak dari ragi dapat membuat alkohol ditemukan Eduard Buchner
(1897)
• Penemuan bakteri penghasil aseton, butanol, gliserol (± 1910)
• Struktur rantai ganda ADN terungkap (1953)
• Penemuan bakteri antibiotik baru : streptomisin, sefalosporin, dll (1953)
• Mikroba digunakan menambang uranium di Kanada (1960-an)
• Ditemukan ADN 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 mikroba secara luas digunakan untuk mengekstrak
logam, produksi hidrogen dari bakteri, Antibodi monoklonal
digunakan untuk menuntun obat anti kanker, membuat
tanaman yang memupuk sendiri dan tanaman yang mampu
menolak serangan hama sendiri, lewat rekayasa genetika
(1990-an)
FE
E
M
R
I
S
A
T
N
4 KELOMPOK MIKROORGANISME YANG
BERPERAN DALAM INDUSTRI
BAKTERI : susu asam, yogurt
YEAST (khamir) : wine, bir
MOLD (kapang) : keju
ACTINOMYCETES (filamentous bacteria) : sumber antibiotika
KEUNTUNGAN FERMENTASI
Meningkatkan nilai nutrisi
Meningkatkan nilai cerna
Menghasilkan flavor atau rasa yang lebih baik
Mengawetkan
PRODUK KOMERSIAL MIKROORGANISME
Sel mikroba itu sendiri
Enzim (large molecules : 10.000- jutaan Dalton
Produk metabolit primer
(esensial untuk pertumbuhan)
Produk metabolit sekunder
( non esensial pertumbuhan)
low molecules
< 1.500 Dalton
BEBERAPA PRODUK KOMERSIAL
(FERMENTASI)
Metabolit primer : asam amino, vitamin, asam organik , ex:
riboflavin/B2 (Ashbya gossypti), cobalamin/B12
(Propionibacterium shermanii dan Pseudomonas denitrificans)
Metabolit sekunder : antibiotik, alkaloid, etc.
KULTUR JARINGAN
Adalah teknik untuk memperoleh bibit tanaman
dengan cara menumbuhkan sebagian jaringan
tumbuhan dalam media khusus.
Teori yang
totipotensi,
melandasi
yang artinya
kemampuan
setiap
teknik
sel
ini
adalah
tumbuhan
teori
memiliki
untuk tumbuh menjadi individu bila ditempatkan
pada
lingkungan yang sesuai.
KULTUR JARINGAN
DAMPAK POSITIF BIOTEKNOLOGI
1. Peningkatan produksi pangan
2. Peningkatan kesehatan
3. Penyedia bahan bakar alternatif
DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI
1.
Di bidang Etika/ Moral
Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen
suatu MH ke MH 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 Flavr Savr diketahui membawa gen
resisten terhadap antibiotik.
4.
Dampak terhadap lingkungan
Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat
keseimbangan alam dan kelestarian organisme.
PERKEMBANGAN, DAN
IMPLEMENTASINYA
TEKNOLOGI
Komponen teknologi (Zeleny, 1986):
Hardware: the physical structure & logical layout of the equipment
or machinery that is to be used to carry out the required tasks
Software: The knowledge of how to use the hardware in order to
carry out the required tasks
Brainware: The reasons for using the technology in particular way
SCIENCE, ENGINEERING &TECHNOLOGY (BETZ, 1993)
Science is the discovery & explanation of nature
Engineering is the understanding & manipulation of nature
for human purposes
Technology is the knowledge of the manipulation of nature
for human purposes
SIKLUS HIDUP TEKNOLOGI
Technology development: basic technology
Technology application: technology + application
Application launch: technology + application + product launch
Application growth: technology + application + product sales
Technology maturity: technology + application + fall in product
sales
Degraded technology: minimal product sales + loss of
application + alternative technology
SIKLUS HIDUP TEKNOLOGI
MATERI (ZAT)
Segala sesuatu yang menempati ruang (memiliki volum) dan memiliki
massa.
Materi erat kaitannya dengan :
a. Massa jenis zat
b. Wujud materi
c. Perubahan wujud zat
- Perubahan fisika
- Perubahan kimia
d. Sifat zat
- Sifat fisika
- Sifat kimia
ENERGI
Adalah kemampuan untuk melakukan usaha (kerja).
Energi memiliki beberapa bentuk :
-
Energi mekanik
-
Energi kinetik
-
Energi potensial
-
Energi panas
-
Energi listrik
Hukum kekekalan energi : “ Energi tidak dapat diciptakan atau
dimusnahkan, hanya dapat diubah bentuk keenergi lain”
MANFAAT ILMU ALAM DAN TEKNOLOGI BAGI MANUSIA
Pemanfaatan Energi Matahari
Matahari Diciptakan Alloh –> Untuk Kehidupan Manusia
Matahari memiliki tipe tenaga yang mendasar -> tenaga
matahari (energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari) dan
cahaya matahari.(photovoltaic).
Contohnya : Solar chili ( lemari pendingin tenaga surya)
Atap tenaga surya
Pemanfaatan Energi Gelombang
Adalah energi yang bisa diperoleh dengan memanfaatkan
gelombang laut. Istilah teknologi ini adalah permanent
magnet linear buoy (pelampung magnet permanen linier).
Keunggulan : tidak ada emisi gas buang CO2, tidak ada
polusi suara, dan tidak ada polusi visual. Mengembangkan
serta mendorong pula pertumbuhan kehidupan laut.
Pemanfaatan Energi Angin
PLTA adalah pembangkit yang memanfaatkan embusan
angin sebagai sumber penghasil listrik.
Pembangkit ini tidak dapat digunakan secara sembarangan,
harus dipasang pada tempat yang memiliki kecepatan
embusan angin yang tinggi dan stabil.
TEKNOLOGI TERBARU : MENGKOMBINASI ANTARA KINCIR
DAN PANEL SURYA SEHINGGA MENGHASILKAN ENERGI YANG
LEBIH BANYAK, EFISIEN.
Pemanfaatan Energi Panas Bumi
Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di
dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral
ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak
dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Panas
bumi termasuk SDA yang dapat diperbaharui.
Energi panas bumi adalah energi yang diekstrasi dari panas
yang tersimpan di dalam bumi.
Pemanfaatan Energi Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik
atau fermentasi dari bahan-bahan organik, termasuk
diantaranya kotoran manusia dan hewan, limbah domestik
(rumah tangga), limbah biodegradable atau setiap limbah
organik yang biodegradable dalamkondisi anaerobik.
Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan
karbondioksida.
Pemanfaatan Energi Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang
memiliki sifat menyerupai minyak diesel atau solar. Ramah
lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik
dibanding diesel atau solar.
Keunggulan : Angka cetane tinggi, titik kilat tinggi, tidak
mengandung sulfure dan benzene, menambah pelumasan
mesin yang lebih baik., mengurangi asap hitam dari gas
buang mesin diesel.
Pemanfaatan Energi Bioetanol
Bioetanol adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula
dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan
mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan bakar dari
minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak
premium.
Untuk mengembangkan bioetanol diperlukan bahan baku :
- nira bergula (sukrosa)
- bahan berpati
- bahan berselulosa
BIOTEKNOLOGI DAN
PERKEMBANGANNYA
Adalah usaha memanipulasi organisme untuk menghasilkan
produk yang menguntungkan kehidupan manusia. Atau
upaya penyediaan barang dan jasa dengan menggunakan
makhluk hidup sebagai agensianya.
Bioteknologi telah terjadi pada beberapa bidang : pengolahan
pangan, pengolahan limbah, pertambangan, dunia medis, dll
PETA KONSEP
Kelangsungan Hidup
Manusia
Ditunjang Oleh
Teknolo
gi
melalui
Bioteknolo
gi
Bioteknologi
Konvensional
Produksi
Temp
e
Kecap
Bioteknologi
Modern
Misalnya
Keju
Mikroprote
in
Kultur
Jaringan
Rekayasa
Genetik
PERBANDINGAN BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL DAN
MODERN
A. Konvensional
1.
2.
3.
4.
B. Modern
Memakai makhluk hidup
1. Memakai makhluk hidup
secara langsung
dan komponennya secara
Tanpa didasari prinsip ilmiah
langsung
Berdasarkan keteram-pilan
2. Menggunakan prinsipyang diwariskan turun
prinsip ilmiah
temurun
3. Hasil pengkajian berbagi
Tidak diproduksi secara masal
disiplin ilmu yang
mendalam
4. Diproduksi secara masal
SEJARAH SINGKAT PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI
• Ragi untuk pembuatan anggur (< 6000 SM)
• Ragi untuk mengembangkan roti (± 4500 SM)
• Tembaga ditambang dengan mikroba di Spanyol (< 1670)
• Mikroba pertama kali dilihat oleh Leewenhoek (1680)
• Mikroba perusak fermentasi ditemukan Louis Pasteur (1876)
• Enzim diekstrak dari ragi dapat membuat alkohol ditemukan Eduard Buchner
(1897)
• Penemuan bakteri penghasil aseton, butanol, gliserol (± 1910)
• Struktur rantai ganda ADN terungkap (1953)
• Penemuan bakteri antibiotik baru : streptomisin, sefalosporin, dll (1953)
• Mikroba digunakan menambang uranium di Kanada (1960-an)
• Ditemukan ADN 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 mikroba secara luas digunakan untuk mengekstrak
logam, produksi hidrogen dari bakteri, Antibodi monoklonal
digunakan untuk menuntun obat anti kanker, membuat
tanaman yang memupuk sendiri dan tanaman yang mampu
menolak serangan hama sendiri, lewat rekayasa genetika
(1990-an)
FE
E
M
R
I
S
A
T
N
4 KELOMPOK MIKROORGANISME YANG
BERPERAN DALAM INDUSTRI
BAKTERI : susu asam, yogurt
YEAST (khamir) : wine, bir
MOLD (kapang) : keju
ACTINOMYCETES (filamentous bacteria) : sumber antibiotika
KEUNTUNGAN FERMENTASI
Meningkatkan nilai nutrisi
Meningkatkan nilai cerna
Menghasilkan flavor atau rasa yang lebih baik
Mengawetkan
PRODUK KOMERSIAL MIKROORGANISME
Sel mikroba itu sendiri
Enzim (large molecules : 10.000- jutaan Dalton
Produk metabolit primer
(esensial untuk pertumbuhan)
Produk metabolit sekunder
( non esensial pertumbuhan)
low molecules
< 1.500 Dalton
BEBERAPA PRODUK KOMERSIAL
(FERMENTASI)
Metabolit primer : asam amino, vitamin, asam organik , ex:
riboflavin/B2 (Ashbya gossypti), cobalamin/B12
(Propionibacterium shermanii dan Pseudomonas denitrificans)
Metabolit sekunder : antibiotik, alkaloid, etc.
KULTUR JARINGAN
Adalah teknik untuk memperoleh bibit tanaman
dengan cara menumbuhkan sebagian jaringan
tumbuhan dalam media khusus.
Teori yang
totipotensi,
melandasi
yang artinya
kemampuan
setiap
teknik
sel
ini
adalah
tumbuhan
teori
memiliki
untuk tumbuh menjadi individu bila ditempatkan
pada
lingkungan yang sesuai.
KULTUR JARINGAN
DAMPAK POSITIF BIOTEKNOLOGI
1. Peningkatan produksi pangan
2. Peningkatan kesehatan
3. Penyedia bahan bakar alternatif
DAMPAK NEGATIF BIOTEKNOLOGI
1.
Di bidang Etika/ Moral
Ada masyarakat yang menganggap bahwa menyisipkan gen
suatu MH ke MH 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 Flavr Savr diketahui membawa gen
resisten terhadap antibiotik.
4.
Dampak terhadap lingkungan
Pelepasan organisme transgenik ke alam dapat
keseimbangan alam dan kelestarian organisme.