GENETIKA BAKTERIDr. Nimatuzahroh2010

GENETIKA BAKTERIKromosom dan DNARNA dan sintesis proteinMutasi bakteriPemindahan materi genetikRekayasa genetikAplikasi rekayasa genetik

Pengetahuan tentang genetika baru berkembang setelah Mendel mengajukan teorinya pada tahun 1900Pewarisan 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 mikroorganismeMekanisme resistensi antibiotika pada bakteriBagaimana gen resistensi muncul dan dapat dipindahkan diantara mikroorganismeMunculnya 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 MOLECULEDidalam 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) 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 direntangkanpanjangnya kurang lebih 1 mm.

Bakteri memiliki kromosom tunggal sirkuler dan melekat pada satu atau beberapa titik pada membran plasma

Berdasarkan hasil penelitian menggunakan sinar X yang dilakukan oleh WATSON dan CRICK, diketahui bahwa unit dasar DNA adalah nukleotida, gugus gula deoksiribosa dan fosfatNukleotida 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 gulaDNA

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

REPLIKASI DNAMenjelang 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 proteinrRNA adalah bagian integral dari ribosom dan merupakanmesin seluler untuk sintesis protein

Sintesis protein diawali dengan proses transkripsi dimana urutan DNA dijadikan mRNA, kemudian informasi yang terdapat di dalam mRNA tersebut ditranslasikanmenjadi 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-polymerasedan suplai nukleotida untuk mRNA

Transkripsi dimulai bila RNA polymerase berikatan denganDNA pada satu tempat yang disebut PROMOTERSintesis 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

TRANSLASIDari 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 OPERONFrancis 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 : -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 transkripsiGen 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 tertentuDampak mutasi bisa bersifat ringan sampai berat tergantung dari derajat mutasi sel tersebut

MUTASI BAKTERI Tiap gen mempunyai kemungkinan untuk mengalami mutasiDari mutasi akan menimbulkan variasi dari bakteriGalur 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 (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 =MN1 N0a= kecepatan mutasi M = jumlah mutasiN0 = jumlah sel mula-mulaN1 = jumlah sel setelah mengganda (doubling)KECEPATAN MUTASI

IDENTIFIKASI MUTANTerjadinya mutasi dapat diketahui secara morfologi (al. perubahan bentuk, warna,koloni) secara biokimia (al.pertumbuhan pada media tertentu)Mutasi morfologisdilakukan 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 biokimiawidilakukan dengan menumbuhkan bakteri pada media lengkap (complete media), kemudian dipindahkan ke media sederhana (simple minimum media)

JENIS-JENIS MUTASIMutasi 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)

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) JENIS -JENIS MUTASI

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

Cntoh akibat mutasi pada bakteriTerbentuknya 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 resipienMekanisme proses pemindahan materi genetik meliputi :1) TRANSFORMASI2) TRANSDUKSI3) KONJUGASI

TRANSFORMASISel 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 pneumoniaeTransformasi secara alamiah terjadi pada beberapa bakteri, misalnya :Haemophillus sp., Bacillus sp., Acinetobacter sp., beberapa Streptococcus dan Staphylococcus

TRANSFORMASITransformasi berlangsung baik apabila sel donor dan sel resipien sangat dekat hubungannyaSel kompeten : sel resipien yang dalam keadaan fisiologis mampu mengambil DNA donorPengambilan 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

TRANSDUKSITransduksi : 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)

KONJUGASIKonjugasi : 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 PLASMIDBanyak 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 basaBanyak 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 PLASMIDPlasmid dapat membawa berbagai macam gen penyandi : produksi toksinresistensi terhadap antibiotikaResistensi logam berat atau bahan inhibitor lainKatabolisme 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 PLASMID2) 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 konjugasiR-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 PLASMID3) 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 bayiToksin eksfoliatif oleh S. aureusNeurotoksin dari C. tetaniiBakteriosin, yaitu protein toksik yang dapat membunuh bakteri yang lain,seperti Colicin yang dapat mematikan basil koliform

TRANSPOSOMTransposom 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

TRANSPOSOMTransposom 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 GENETIKAAntara tahun 1970 dan 1980, aplikasi praktis mikroorganisme berkembang dengan pesat dengan tumbuhnya teknik rekayasa untuk membuat DNA rekombinanDengan teknik rekayasa, transfer gen bisa terjadi antara spesies yang sama sekali berbedaTeknik 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

Suatu gen dari hewan vertebrata termasuk manusia dapat disisipkan ke dalam DNA bakteriGen 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

Contoh rekayasa genetika

Prosedur Rekombinasi DNAPemotongan rantai DNA menggunakan enzim restriksiGen 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 bermultiplikasiSel 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 diinginkanAtaukah produk dari gen yang diharapkan

Aplikasi rekayasa genetika Melalui rekayasa genetika, Dapat dipanen sejumlah besar gen yang diinginkanDari 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 RESTRIKSIEnzim restriksi endonuklease (restriction endonuclease) adalah kelas khusus dari enzim pemotong DNA yang dapat diperoleh dari berbagai jenis bakteriEnzim 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 basaBanyak 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 diisolasiHuruf kedua dan ketiga adalah huruf inisial dari nama spesiesHuruf keempat, jika ada, menunjukkan galur tertentu dari organisme tersebut.Angka romawi menunjukkan urutan enzim yang berhasil diisolasi dari organisme tersebut

Contoh EcoRIE : genus Escherichia Co : spesies coliR : galur RY13I : endonuklease yang pertama diisolasiBamHIB : genus BacillusAm : spesies amyloliquifaciensH : galur HI : endonuklease yang pertama kali diisolasiHindIIIH : genus HaemophillusIn : spesies influenzaeD : galur dIII: endonuklease ketiga yang diisolasi

VEKTORSyarat sebagai vektor adalah Self replicationVektor bertindak sebagai kendaraan untuk replikasi urutan DNA yang diinginkanUkuran vektor juga penting. Vektor yang lebih kecil lebih muda dimanipulasi dari pada vektor yang lebih besarPreservasi vektor penting. Bentuk sirkuler dari molekul DNA penting untuk memproteksi vektor DNa dari perusakan oleh resipienDapat 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 vektorGen 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 -galaktosidase (lacZ)

Contoh vektorPlasmidpBR322BacteriofagaBakteriofaga lambdaBakteriofaga M13Cosmid (plasmid yang digabung dengan faktor kohesif)YACs

Metode Memasukkan DNA asing ke dalam selDi alam plasmid biasanya ditransfer diantara mikroba melalui kontak antar sel dengan cara konjugasiDalam 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 saatElectroporation, menggunakan aliran listrik untuk membentuk pori-pori (microscopic pores) pada membran sel, sehingga DNA dapat masukFusi dari protoplasma Micro injection (pada sel hewan), menusukkan mikropipet dalam membran sel, kemudian DNA diinjeksikan kedalam sel

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

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

Aplikasi rekayasa genetikUntuk penelitian dasar dan aplikasi medisTeknik 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 hilangUntuk menentukan urutan basa nukleotida dalam suatu genUntuk menentukan lokasi gen dalam sel, serta mencari gen mutan yang bertanggung jawab pada penyakit keturunan pada manusia dengan menggunakan metode Southern blottingPCR dapat digunakan untuk meningkatkan jumlah DNA sampel sampai kadar yang dapat dideteksi, sehingga dapat dilakukan sequencing dariu gen, diagnosis penyakit genetik atau deteksi virusPelacak DNA dapat digunakan untuk identifikasi secara cepat terhadap patogen yang ada di dalam jaringan atau makanan