GENETIKA BAKTERI Dr. Ni’matuzahroh 2010

GENETIKA BAKTERI Kromosom dan DNA RNA dan sintesis protein Mutasi bakteri Pemindahan materi genetik Rekayasa genetik Aplikasi rekayasa genetik

Pengetahuan tentang genetika baru berkembang setelah Mendel mengajukan teorinya pada tahun 1900 Pewarisan keturunan semakin jelas ketika Lederberg dan Tatum 1964 mengemukakan tentang mating dan rekombinasi pada bakteri Pengetahuan tentang genetika merupakan kunci untuk memahami sejumlah konsep di dalam mikrobiologi Contoh : Bagaimana antibiotika dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme Mekanisme resistensi antibiotika pada bakteri Bagaimana gen resistensi muncul dan dapat dipindahkan diantara mikroorganisme Munculnya penyakit baru sebagai hasil perubahan genetik dari organisme yang sudah ada

KROMOSOM DAN DNA KROMOSOM adalah struktur sel yang secara fisik membawa informasi (hereditary information) . Kromosom merupakan untaian DNA yang tidak terputus yang disebut sebagai SINGLE CONTINOUS DNA MOLECULE Didalam kromosom mengandung GEN GEN adalah segmen DNA yang menyandi produk-produk fungsional dan merupakan suatu genetic determinant yang tugasnya mengawasi atau menentukan sifat-sifat dari suatu makhluk hidup

Kromosom bakteri terdiri dari. DNA (deoxyribonucleic acid) Kromosom bakteri terdiri dari DNA (deoxyribonucleic acid) menempati sebagian besar dari volume sel Fungsi utama DNA sebagai sumber informasi genetik suatu makhluk hidup dan proses replikasinya dikerjakan sedemikian sempurna sehingga sel anak akan memperoleh informasi genetik yang lengkap sama seperti sel induk sehingga akan terjadi kestabilan genetik di dalam suatu populasi Apabila DNA diekstrak dari sel bakteri dan direntangkan panjangnya kurang lebih 1 mm. Bakteri memiliki kromosom tunggal sirkuler dan melekat pada satu atau beberapa titik pada membran plasma

DNA Berdasarkan hasil penelitian menggunakan sinar X yang dilakukan oleh WATSON dan CRICK, diketahui bahwa unit dasar DNA adalah nukleotida, gugus gula deoksiribosa dan fosfat Nukleotida terdiri dari basa nitrogen purin (adenin dan cytosine) dan basa pirimidin (thymine dan guanine) DNA merupakan pita nukleotida panjang saling melingkar berpasangan (terpilin) membentuk pita untai ganda (double helix). Setiap pita terdiri atas urutan gula dan gugus fosfat yang tersusun sebagai sugar-phosphat backbound, dengan basa nitrogen yang melekat pada setiap gula

DNA bakteri (E coli) memiliki 4 juta pasangan basa, dan panjangnya lebih kurang 1 mm (1000 X lebih panjang dari ukuran selnya)

REPLIKASI DNA Menjelang terjadinya pembelahan sel, kromosom mengadakan duplikasi atau replikasi sehingga sel keturunannya akan mempunyai kromosom yang sama dengan kromosom sel induknya (sel anak juga mendapatkan satu set gen yang sama dengan sel induknya) Saat replikasi, rantai DNA akan memisah dan selanjutnya masing-masing akan membentuk pasangannya sendiri-sendiri. Satu molekul DNA untai ganda induk (parental), diubah menjadi dua molekul anak (daughter) yang identik Karena basa sepanjang dua pita DNA untai ganda adalah komplementer, maka satu pita dapat bertindak sebagai cetakan untuk memproduksi pita yang lain.

REPLIKASI DNA Pada waktu replikasi terjadi, dua pita induk DNA akan saling melepaskan diri dimulai dari satu titik replikasi yang disebut replication fork. Nukleotida bebas yang ada di dalam sitoplasma sel akan memasangkan diri kepada basa yang terekspos pada satu untai DNA induk. Misal : jika thymine yang ada pada untai asal maka hanya adenine yang cocok untuk menempati pada untai baru, dengan bantuan enzim DNA polymerase Karena setiap molekul DNA untai ganda baru hasil replikasi mengandung pita asal (conserved strand) dan satu pita baru (new strand) maka proses replikasi ini disebut semiconservative replication

RNA DAN SINTESIS PROTEIN) Suatu gen menyandi molekul messenger RNA (mRNA), yang akhirnya menghasilkan pembentukan protein. Sebagai alternatif, produk dari gen dapat berupa ribosomal RNA(rRNA) atau transfer RNA (tRNA). Semua tipe RNA terlibat dalam proses sintesis protein rRNA adalah bagian integral dari ribosom dan merupakan mesin seluler untuk sintesis protein Sintesis protein diawali dengan proses transkripsi dimana urutan DNA dijadikan mRNA, kemudian informasi yang terdapat di dalam mRNA tersebut ditranslasikan menjadi urutan asam amino spesifik yang membentuk protein

TRANSKRIPSI Proses transkripsi adalah sintesis untai mRNA dari segmen DNA Informasi yang tersimpan dalam urutan basa nitrogen dari DNA ditulis kembali sehingga informasi yang sama tampak di dalam urutan basa dari mRNA. Contoh : A (adenine) pada DNA akan berpasangan dengan U (uracyl) pada mRNA Proses transkripsi membutuhkan enzim RNA-polymerase dan suplai nukleotida untuk mRNA Transkripsi dimulai bila RNA polymerase berikatan dengan DNA pada satu tempat yang disebut PROMOTER Sintesis rantai mRNA berlangsung terus sampai RNA- polymerase mencapai pada suatu tempat pada DNA yang disebut TERMINATOR

TRANSLASI Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik pada mRNA menjadi rangkaian asam amino atau polipeptida. Kode genetik pada mRNA tertulis dalam bentuk kodon-kodon (codons) yang masing-masing merupakan satu grup terdiri atas tiga nukleotida misalnya AUG, GGC, AAA dsb Urutan kodon pada mRNA menentukan urutan asam amino dalam protein yang akan disintesis Ada 64 kodon, tetapi hanya 20 jenis asam amino, ada asam amino yang disandi oleh lebih dari satu kodon, hal ini disebut dengan degeneracy of the code. Contoh : leusin memiliki 6 kodon, alanin dg 4 kodon

TRANSLASI Dari 64 kodon : 61 merupakan sense codons (menyandi asam amino) 3 adalah nonsense codons/ stop codons ( yaitu : UAA, UAG, UGA) berfungsi untuk mengakhiri sintesa protein Setiap kodon menyandi asam amino tertentu misal UUU dan UUC menyandi asam amino fenilalanin

TRANSLASI Kodon yang mengawali sintesis protein disebut start codon yaitu AUG (kodon untuk metionin) Proses translasi terjadi di dalam ribosom dan transfer RNA (t RNA) dengan membawa asam amino yang sesuai akan mengenali kodon spesifik pada mRNA Setiap t RNA memiliki antikodon, suatu urutan 3 basa komplementer dengan kodon sehingga dapat saling berpasangan Fungsi dari ribosom adalah mengatur pengikatan t RNA pada kodon dan merakit asam amino menjadi rantai yang akhirnya membentuk protein

MODEL OPERON Francis Jacob dan Jacques Monod (1961) membuat formula tentang model yang berhubungan dengan regulasi sintesis protein Model yang digunakan berdasarkan studi induksi enzim untuk katabolisme laktosa yang disebut lac operon (melibatkan 3 enzim : ß-galaktosidase, permease dan transasetilase) Gen tersebut saling berdekatan satu sama lain di dalam kromosom OPERON merupakan satu set gen yaitu Gen promotor (bagian DNA dimana RNA polymerase akan mengawali transkripsi ) Gen operator (mengatur sinyal untuk “terus” atau “berhenti” dari proses transkripsi Gen struktural (gen yang menentukan struktur protein)

MUTASI BAKTERI Mutasi adalah suatu perubahan yang terjadi pada urutan basa DNA yang dapat menyebabkan perubahan dari produk yang disandi oleh gen tersebut. Tujuan bakteri mengadakan mutasi adalah untuk ,melindungi dirinya terhadap seleksi alam. Perubahan yang dihasilkan baik secara morfologis maupun biokimiawi serta sifat lainnya akan diturunkan kepada generasi selanjutnya. Proses mutasi bisa berlangsung secara spontan atau karena pengaruh tertentu Dampak mutasi bisa bersifat ringan sampai berat tergantung dari derajat mutasi sel tersebut

MUTASI BAKTERI Tiap gen mempunyai kemungkinan untuk mengalami mutasi Dari mutasi akan menimbulkan variasi dari bakteri Galur bakteri normal (standart) yang baru diisolasi dari penderita disebut prototrof dan diberi tanda (+) Galur yang baru diisolasi dan mengalami mutasi disebut auksotrof dan diberi tanda (-)

KECEPATAN MUTASI Kecepatan mutasi (mutation rate) untuk suatu bakteri relatif tetap untuk suatu gen tertentu. Kecepatan mutasi tersebut dihitung dalam satu waktu pembelahan (generation time) Kecepatan mutasi dapat dihitung dengan rumus : a = M N1 – N0 a= kecepatan mutasi M = jumlah mutasi N0 = jumlah sel mula-mula N1 = jumlah sel setelah mengganda (doubling)

IDENTIFIKASI MUTAN Terjadinya mutasi dapat diketahui secara morfologi (al. perubahan bentuk, warna,koloni) secara biokimia (al.pertumbuhan pada media tertentu) Mutasi morfologis dilakukan dengan menanam bakteri pada lempeng agar yang sudah diberi bahan mutagen. kemudian diamati dengan cara membandingkan antara koloni bakteri yang terbentuk pada pemberian mutagen dengan koloni bakteri normal. Mutasi biokimiawi dilakukan dengan menumbuhkan bakteri pada media lengkap (complete media), kemudian dipindahkan ke media sederhana (simple minimum media)

JENIS-JENIS MUTASI Mutasi bisa terjadi karena perubahan pada nukleotida yang menyusun DNA, perubahan tersebut bisa berupa : substitusi pasangan basa (base-pair substitution) penambahan basa nukleotida (addition) pengurangan (deletion) kekeliruan pasangan (inversion) dari basa nukleotida di dalam rantai DNA Jenis mutasi yang umum melibatkan satu pasangan basa adalah substitusi basa (point mutation)

JENIS -JENIS MUTASI Missense mutation : apabila substitusi basa menghasilkan penggantian asam amino pada sintesis protein Nonsense mutation : mutasi jenis substitusi basa yang membentuk nonsense codon Frameshift mutation : terjadi pengurangan atau penambahan satu atau lebih dari pasangan nukleotida di dalam DNA. Hampir selalu menghasilkan produk protein inaktif. Kebanyakan menyebabkan terbentuknya nonsense codon (berakhirnya proses translasi)

MUTAGEN Mutagen : bahan atau agen, baik kimia maupun fisik (radiasi) yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Mutagen dapat meningkatkan kecepatan mutasi 10 sampai 1000 kali Yang tergolong mutagen adalah : Asam nitrat Senyawa analog basa seperti : 2 –aminopurin, 5 bromourasil, benzapiren pada asap Aflatoksin dari jamur Aspergillus flavus (merupakan frameshift mutagen yang efektif) Radiasi sinar (X, gamma, dan ultraviolet)

Cntoh akibat mutasi pada bakteri Terbentuknya galur mutan yang resisten terhadap antimikroba

PEMINDAHAN MATERI GENETIK Pada persitiwa pemindahan materi genetik, ada sel yang bertindak sebagai sel donor dan sel lain sebagai resipien Mekanisme proses pemindahan materi genetik meliputi : 1) TRANSFORMASI 2) TRANSDUKSI 3) KONJUGASI

TRANSFORMASI Sel resipien akan mengambil DNA terlarut yang dilepaskan oleh sel donor. Umumnya, pelepasan DNA sel donor oleh karena sel donor mengalami lisis Transformasi hanya terjadi pada bakteri yang mampu mengambil DNA Pertama kali ditemukan oleh Frederick Griffith (1928) pada galur Streptococcus pneumoniae Transformasi secara alamiah terjadi pada beberapa bakteri, misalnya : Haemophillus sp., Bacillus sp., Acinetobacter sp., beberapa Streptococcus dan Staphylococcus

TRANSFORMASI Transformasi berlangsung baik apabila sel donor dan sel resipien sangat dekat hubungannya Sel kompeten : sel resipien yang dalam keadaan fisiologis mampu mengambil DNA donor Pengambilan DNA donor terjadi bila dinding sel resipien menjadi permiabel terhadap molekul DNA yang besar. Selanjutnya dimanfaatkan dalam rekayasa genetika. Misalnya dengan penambahan ion kalsium Ca ++ akan mengubah E. coli menjadi kompeten untuk transformasi

TRANSDUKSI Transduksi : DNA bakteri dipindahkan dari sel donor ke sel resipien melalui perantara virus yang menginfeksi bakteri (bakteriofaga atau faga) Banyak dijumpai pada bakteri baik gram positif maupun negatif . Pertama kali ditemukan pada :Salmonella, kemudian pada E.coli, Proteus, Shigella, Vibrio serta Pseudomonas. Pada Gram positif, bisa terjadi pada Staphylococcus, dan Bacillus. Transduksi bisa terjadi secara : Terbatas (restricted transduction) Tak terbatas (generalized transduction)

KONJUGASI Konjugasi : pemindahan materi genetik yang terjadi karena adanya faktor fertilitas (fertility factor) yang dimiliki oleh salah satu galur Galur mutan yang memiliki faktor fertilitas disebut dengan F+ (sebagai donor) , sedangkan yang tidak memiliki disebut F-(sebagai resipien) Apabila faktor F melekat pada kromosom maka dapat terjadi peristiwa High Frequency of Recombinantion (HFR) Bila terjadi konjugasi antara sel HFR dengan sel F-, maka sel F- mendapatkan gen baru, namun dalam hal ini tetap menjadi sel F- karena tidak menerima faktor F lengkap selama konjugasi

KONJUGASI YANG DIPERANTARAI PLASMID Banyak plasmid yang membawa gen yang menyandi proses konjugasi, disebut Conjugative plasmid. Plasmid adalah : elemen genetik (DNA) berbentuk sirkuler, dapat mengadakan replikasi secara otonom dan berada di luar kromosom (ekstra-kromosomal) Pada umumnya terdapat pada bakteri, tetapi bisa ditemukan pada mikroorganisme eukariotik seperti Saccharomyces cereviceae. Ukurannya bervariasi antara 1 sampai lebih dari 1000 kilo pasangan basa Banyak plasmid yang dapat dipindahkan dari sel bakteri ke sel bakteri yang lain (transmissible) melalui konjugasi, tetapi ada yang non-transmissible (hanya dapat dipindahkan dengan proses transduksi)

MACAM PLASMID Plasmid dapat membawa berbagai macam gen penyandi : produksi toksin resistensi terhadap antibiotika Resistensi logam berat atau bahan inhibitor lain Katabolisme substrat yang lain (pestisida, toluen, kamfer, hidrokarbon dari petroleum). Berbagai macam plasmid 1) Faktor F atau faktor fertilitas adalah plasmid yang mudah dipindahkan dan membawa gen untuk pili seks yang berfungsi untuk memindahkan plasmid ke sel bakteri yang lain.

MACAM PLASMID 2) Faktor R atau faktor resistensi pada plasmid yang membawa gen yang dapat menyebabkan bakteri atau sel hospesnya resisten teradap satu atau beberapa antibiotika, logam berat maupun toksin. Kebanyakan faktor R mengandung 2 grup gen : RTF (resistance transfer factor) yang bertanggungjawab pada replikasi plasmid dan konjugasi R-determinant yang menyandi produksi enzim yang dapat menginaktifkan obat-obat tertentu atau substansi toksik. R determinant tidak dapat dipindahkan bila tidak bergabung dengan RTF

MACAM PLASMID 3) Plasmid penisillinase : plasmid ini membawa gen menyebabkan bakteri menghasilkan penisilinase dan menyebabkan bakteri resisten terhadap penisillin, misal pada Staphylococcus. Dapat dipindahkan melalui bakteriophaga. 4) Plasmid yang menyandi produksi toksin misalnya : produksi toksin oleh E. coli yang menyebabkan diare pada bayi Toksin eksfoliatif oleh S. aureus Neurotoksin dari C. tetanii Bakteriosin, yaitu protein toksik yang dapat membunuh bakteri yang lain,seperti Colicin yang dapat mematikan basil koliform

TRANSPOSOM Transposom adalah : potongan kecil dari DNA yang dapat berpindah (transposisi) dari satu tempat ke yang lain dalam satu kromosom yang sama atau ke kromosom yang lain, atau dari kromosom ke plasmid. Nama popular untuk transposom adalah jumping genes. Transposom terdiri dari potongan DNA dengan panjang sekitar 700 -40.000 pasangan basa (bais pairs =bp) Frekuensi transposisi terjadi antara 10 -5 sampai 10-7 per generasi

TRANSPOSOM Transposom yang paling sederhana disebut insertion sequences (IS) terdiri atas : - gen yang menyandi enzim transposase (untuk memotong dan melekatkan DNA) dan - recognition sites (terdiri dari DNA rantai pendek sebagai bagian untuk rekombinasi antara transposom dan kromosom) Transposom yang kompleks (complex transposom) mengandung gen lain yang tidak ada hubungannya dengan proses transposisi. Contoh: transposom yang mengandung gen untuk toksin dan gen untuk resistensi antibiotika. Faktor R seringkali dibentuk dari kumpulan transposom.

REKAYASA GENETIKA Antara tahun 1970 dan 1980, aplikasi praktis mikroorganisme berkembang dengan pesat dengan tumbuhnya teknik rekayasa untuk membuat DNA rekombinan Dengan teknik rekayasa, transfer gen bisa terjadi antara spesies yang sama sekali berbeda Teknik rekayasa dikenal dengan istilah recombinant DNA sekarang secara luas mempunyai arti sebagai setiap manipulasi gen baik di dalam spesies tertentu maupun diantara spesies yang berbeda Istilah rekayasa genetik (genetic engineering atau recombinant DNA technology) dapat diartikan sebagai manipulasi gen di laboratorium

Contoh rekayasa genetika Suatu gen dari hewan vertebrata termasuk manusia dapat disisipkan ke dalam DNA bakteri Gen dari virus ke dalam sel ragi Pada umumnya resipien dapat mengekspresikan gen tersebut untuk menyandi produk komersial Misal : Bakteri yang membawa gen menyandi insulin untuk terapi diabetes

Prosedur Rekombinasi DNA Pemotongan rantai DNA menggunakan enzim restriksi Gen yang dimaksudkan disisipkan ke dalam vektor DNA secara in vitro. Molekul DNA yang dipih sebagai vektor harus self-replicating type seperti plasmid atau genom virus. Vektor rekombinasi DNA dimasukkan ke dalam sel bakteri, selanjutnya akan bermultiplikasi Sel yang mengandung vektor rekombinan kemudian ditumbuhkan pada medium tertentu sehingga dapat diidentifikasi adanya bakteri yang mengandung DNA rekombinan. DNA selanjutnya diisolasi dan diperbanyak sehingga koloni yang terbentuk merupakan klon dari sel-sel yang secara genetik identik, masing-masing membawa copy dari vektor. (vektor DNA seringkali disebut sebagai gene-cloning vectors atau secara sederhana cloning vectors) Tahap terakhir bergantung tujuannya : Apakah gen saja yang diinginkan Ataukah produk dari gen yang diharapkan

Aplikasi rekayasa genetika Melalui rekayasa genetika, Dapat dipanen sejumlah besar gen yang diinginkan Dari klon sel yang diperoleh kemudian digunakan untuk berbagai tujuan: Gen tersebut dapat disisipkan ke dalam vektor lain untuk dimasukkan ke dalam sel tertentu, misal sel tumbuhan atau sel hewan sehingga dapat diperoleh spesies tanaman yang tahan terhadap hama atau diperoleh galur bakteri yang dimanfaatkan untuk membersihkan polusi minyak di permukaan air Gen yang diinginkan diekspresikan sebagai produk gen yang berupa protein, yang kemudian dapat dipanen dan digunakan untuk berbagai keperluan, misal hormon pertumbuhan

ENZIM RESTRIKSI Enzim restriksi endonuklease (restriction endonuclease) adalah kelas khusus dari enzim pemotong DNA yang dapat diperoleh dari berbagai jenis bakteri Enzim restriksi dapat mengenal danmemotong urutan tertentu dari basa nukleotida dalam untai DNA. Enzim restriksi setiap kali memotong urutan basa nukleotida melalui cara yang sama. Enzim restriksi yang digunakan bisa mengenal empat-, enam-, atau delapan urutan basa Banyak enzim restriksi membuat potongan zig-zag atau potongan dengan ujung tumpul pada dua untai molekul DNA. Lebih dari 2000 enzim restriksi telah berhasil diisolasi dan sekitar 200 enzim telah beredar di pasaran

Enzim restriksi biasa diberi nama sesuai dengan organisme prokariotik yang menghasilkan dengan nomenklatur sebagai berikut : Huruf pertama adalah huruf inisial nama genus dari mana enzim tersebut diisolasi Huruf kedua dan ketiga adalah huruf inisial dari nama spesies Huruf keempat, jika ada, menunjukkan galur tertentu dari organisme tersebut. Angka romawi menunjukkan urutan enzim yang berhasil diisolasi dari organisme tersebut

Contoh EcoRI BamHI HindIII E : genus Escherichia Co : spesies coli R : galur RY13 I : endonuklease yang pertama diisolasi BamHI B : genus Bacillus Am : spesies amyloliquifaciens H : galur H I : endonuklease yang pertama kali diisolasi HindIII H : genus Haemophillus In : spesies influenzae D : galur d III : endonuklease ketiga yang diisolasi

VEKTOR Syarat sebagai vektor adalah Self replication Vektor bertindak sebagai kendaraan untuk replikasi urutan DNA yang diinginkan Ukuran vektor juga penting. Vektor yang lebih kecil lebih muda dimanipulasi dari pada vektor yang lebih besar Preservasi vektor penting. Bentuk sirkuler dari molekul DNA penting untuk memproteksi vektor DNa dari perusakan oleh resipien Dapat menyisip dengan dengan cepat ke dalam kromosom hospes adalah preservasi penting dari DNA virus

Untuk mengetahui apakah suatu sel telah mengandung vektor, biasanya digunakan gen petanda (marker gene) dalam vektor Gen petanda yang sering digunakan adalah : gen petanda untuk resistensi antibiotika atau enzim yang memberikan reaksi yang mudah diidentifikasi. Misal : vektor plasmid yang mengandung gen (ampR) yang -menyandi resistensi terhadap ampisilin dan gen yang menyandi enzim β-galaktosidase (lacZ)

Contoh vektor Plasmid Bacteriofaga pBR322 Bacteriofaga Bakteriofaga lambda Bakteriofaga M13 Cosmid (plasmid yang digabung dengan faktor kohesif) YACs

Metode Memasukkan DNA asing ke dalam sel Di alam plasmid biasanya ditransfer diantara mikroba melalui kontak antar sel dengan cara konjugasi Dalam rekayasa genetik, plasmid harus dimasukkan ke dalam sel melalui transformasi, suatu prosedur dimana sel dapat mengambil DNA dari lingkungan sekelilingnya. Prosedur untuk membuat sel bakteri menjadi sel kompeten (competent cell) adalah Merendam dengan larutan kalsium klorida untuk beberapa saat Electroporation, menggunakan aliran listrik untuk membentuk pori-pori (microscopic pores) pada membran sel, sehingga DNA dapat masuk Fusi dari protoplasma Micro injection (pada sel hewan), menusukkan mikropipet dalam membran sel, kemudian DNA diinjeksikan kedalam sel

Sumber fragmen DNA Pustaka DNA yang mengandung DNA alami Pustaka DNA yang mengandung DNA complementer (cDNA), yaitu uatu gen yang dibuat dari mRNA DNA buatan

APLIKASI REKAYASA GENETIK Untuk keperluan pengobatan Gen sintetis diikatkan pada gen β-galaktosidase (lacZ) dalam vektor plasmid, kemudian diinsersikan ke dalam E. coli agar memproduksi dan mensekresikan polipeptida yang digunakan untuk membuat insulin manusia Sel dapat direkayasa untuk memproduksi protein permukaan suatu patogen, sehingga dapat digunakan sebagai vaksin Virus hewan dapat direkayasa agar membawa gen protein permukaan suatu patogen. Jika virus digunakan sebagai vaksin, hospes akan membentuk kekebalan terhadap patogen

Aplikasi rekayasa genetik Untuk penelitian dasar dan aplikasi medis Teknik DNA rekombinan dapat digunakan untuk meningkatkan pengetahuan tentang DNA untuk genetic fingerprinting pada kasus-kasus kriminal dan sebagai terapi pada penyakit genetik dengan cara mengganti gen yang rusak atau hilang Untuk menentukan urutan basa nukleotida dalam suatu gen Untuk menentukan lokasi gen dalam sel, serta mencari gen mutan yang bertanggung jawab pada penyakit keturunan pada manusia dengan menggunakan metode Southern blotting PCR dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah DNA sampel sampai kadar yang dapat dideteksi, sehingga dapat dilakukan sequencing dariu gen, diagnosis penyakit genetik atau deteksi virus Pelacak DNA dapat digunakan untuk identifikasi secara cepat terhadap patogen yang ada di dalam jaringan atau makanan