Top Banner
BAB 1 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kekayaan keanekaragaman hayati di Indonesia sebagai sumber daya genetik sangat menunjang pengembangan bioteknologi dan pemanfaatan hayati untuk kepentingan nasional. Bioteknologi telah terbukti menjadi kegiatan industri di Negara maju, dan mulai dikembangkan hampir diseluruh Negara berkembang. Pemerintah Indonesia melalui kebijakan riset menyatakan bahwa bioteknologi termasuk dalam salah satu bidang prioritas yang dikembangkan untuk menginisiasi kegiatan tidak hanya dalam bidang pangan, kesehatan dan lingkungan tetapi juga untuk melindungi keanekaragaman hayati di Indonesia. Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme kecil yang sebenarnya tdiak bisa diliat dengan mata telanjang, hanya dengan bantuan mikroskop. Meskipun hampir semua organisme sangat berlimpah itu adalah bakteria, mikroba juga termasuk sebagai virus seperti keju dan jamur, alga dan protozoa. Bakteri telah ada sejak 3500 tahun yang lalu yang jumlahnya melebihi jumla manusia. Banyak manfaat yang dapat kita ambil dari bakteri dan mikroba lain untuk diaplikasikan dalam bioteknolgi. Sebelum perkembngan dari teknik gen koloni manusia telah menggunakan mikroba dalam bioteknologi. 1
40

BIOTEK MIKROBA

Nov 21, 2015

Download

Documents

bioteknologi
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

BAB 1PENDAHULUANA. Latar Belakang

Kekayaan keanekaragaman hayati di Indonesia sebagai sumber daya genetik sangat menunjang pengembangan bioteknologi dan pemanfaatan hayati untuk kepentingan nasional. Bioteknologi telah terbukti menjadi kegiatan industri di Negara maju, dan mulai dikembangkan hampir diseluruh Negara berkembang. Pemerintah Indonesia melalui kebijakan riset menyatakan bahwa bioteknologi termasuk dalam salah satu bidang prioritas yang dikembangkan untuk menginisiasi kegiatan tidak hanya dalam bidang pangan, kesehatan dan lingkungan tetapi juga untuk melindungi keanekaragaman hayati di Indonesia.

Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme kecil yang sebenarnya tdiak bisa diliat dengan mata telanjang, hanya dengan bantuan mikroskop. Meskipun hampir semua organisme sangat berlimpah itu adalah bakteria, mikroba juga termasuk sebagai virus seperti keju dan jamur, alga dan protozoa. Bakteri telah ada sejak 3500 tahun yang lalu yang jumlahnya melebihi jumla manusia. Banyak manfaat yang dapat kita ambil dari bakteri dan mikroba lain untuk diaplikasikan dalam bioteknolgi. Sebelum perkembngan dari teknik gen koloni manusia telah menggunakan mikroba dalam bioteknologi. Dalam bab ini kita akan membicarakan tentang peran bakteria dari dulu dan sekarang dalam praktek bioteknologi.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaiamana struktur Mikroba ?

2. Bagaiamana mikroorganisme sebagai bahan penelitian ?

3. Bagaiamana penggunaan mikroba untuk berbagai aplikasi sehari-hari ?

4. Bagaimana Vaksin ?

5. Bagaiamana genom mikroba ?6. Bagaimana mikroba untuk pembuatan bioful?7. Bagaiaman diagnostik mikroba ?

8. Bagaiamana pencegahan bioterorisme ?

C. Tujuan penulisan

1. Untuk menjelaskan struktur Mikroba ?

2. Untuk menjelaskan mikroorganisme sebagai bahan penelitian ?

3. Untuk menjelaskan penggunaan mikroba untuk berbagai aplikasi sehari-hari ?

4. Untuk mengetahui bagaimana Vaksin ?

5. Untuk menjelaskan genom mikroba ?

6. Untuk Menjelaskan mikroba untuk pembuatan bioful ?7. Untuk menjelaskan diagnostis mikroba ?

8. Untuk menjelaskan pencegahan bioterorisme ?

BAB II

PEMBAHASAN

A. Struktur MikrobaBakteri. Struktur tubuh bacteri terdiri dari selaput luar, sitoplasma dan materi inti (DNA):

1. Membran plasma, tersusun oleh senyawa protein, lipida dan asam nukleat. Pada beberapa jenis bacteri membran plasma dapat membentuk lekukan kedalam (invaginasi) yang disebut mesosom, fungsinya: untuk respirasi dan sekresi, dan menerima DNA pada saat konjugasi serta sintesis dinding sel.

2. Dinding sel, sebelah luar dari membran plasma, sifatnya kaku. Tersusun dari hidrat arang, lemak protein dan bahan organik lain. Yang menyebabkan kaku adalah peptidoglikan yang merupakan polimer yang amat besar terdiri dari tiga macam bahan pembangun: 1) N-asetilglukosamin (AGA), 2) asam N-asetil muramat (AAM) dan 3) suatu peptida yang terdiri dari 4 atau 5 asam amino yaitu L-alanin, D-alanin, asam D-glutamat, dan lisin atau asam diamino pimelat. Peptidoglikan bersama-sama dengan dua komponen lain dinding sel, yaitu asam diamino pimelat dan asam tekoat,hanya dijumpai pada sel prokariotik. Fungsinya: memberi perlindungan lapisan protoplasma, berperan dalam reproduksi sel dan mengatur pertukaran zat serta mempengaruhi kegiatan metabolisme. Berdasarkan pewarnaan gram pada dinding selnya, maka sel bakteri digolongkan 2 golongan yaitu bakteri gram positif dan gram negatif.

Beberapa ciri bakteri gram positif dan gram negatif.CIRIPERBEDAAN RELATIF

GRAM POSITIFGRAM NEGATIF

Struktur Dinding SelTebal (15-80 mm)

Berlapis tunggal (mono)Tipis (10-15 mm)

Berlapis tiga (multi)

Komposisi dinding selKandungan lipid rendah (1-4%)

Peptidoglikan sebagai ada lapisan tunggal, komponen utama merupakan lebih dari 50% berat kering sel bakteri

Asam tekoatKandungan lipid tinggi (11-22%)

Peptidoglikan ada didalam lapisan kaku sebelah dalam,jumlahnya sedikit, merupakan 10% berat kering

Tidak ada asam tekoat

Kerentanan terhadap penisilinLebih rentanKurang rentan

Pertumbuhan dihambat oleh zat warna dasar (UK)Pertumbuhan dihambat dengan nyataPertumbuhan tidak begitu dihambat

Persyaratan nutrisiRelatif rumit pada banyak spesiesRelatif sederhana

Resistensi terhadap gangguan fisikLebih resistenKurang resisten

3. Kapsula , hanya dimiliki oleh beberapa bacteri, berupa selaput lendir yang tersusun oleh hasil metabolisme sel yang disekresikan, terdiri dari senyawa yang kompleks berupa polisakarida seperti gula-sederhana, gula-amin,asam-gula dan campurannya. Fungsinya: melindungi sel dan juga bertindak sebagai pengikat antar sel. Secara khusus, kapsula bagi bakteri mempunyai arti yang penting karena erat hubungannya dengan sifat patogenitas suatu jenis.

4. Flagella atau Trikha, adalah alat gerak bakteri yang ditemukan pada hampir semua jenis bentuk lengkung dan sebagian bentuk batang. Berukuran sangat kecil dengan ketebalan antara 0,02-0,1 dengan panjang tidak melebihi panjang selnya. Sedang yang tidak memiliki flagela disebut atrik, biasanya yang bentuk bulat (kokus)

B. Mikroorganisme Sebagai Bahan Penelitian

Mikroorganisme baik alami maupun bentuk rekayasa genetika telah menjabat sebagai alat yang berguna dalam berbagai cara yang menarik.1. Enzim dari mikroba

Beberapa enzim dari mikroba dapat digunakan dalam penelitian biologi molekuler karena mikroba dalah sumber enzim terbaik. DNA polimerase adalah beberapa dari enzim terisolasi yang dapat dijual. DNA polimerasi awalanya terisolasi dari E.Coli, dia menjadi teknik DNA rekombinan. Seperti label DNA sekuen untuk melakukan penyelidikan dan menggunakan reaksi chainc polimerase untuk memperkuat reaksi DNA.

Taq adalah enzim esensial yang memiliki kestabilan untuk PCR yang di isolasi dari Archaean Thermus aquaticus yang mampu hidup di sumber mata air panas. Karena kemampuan mikroba tersebut untuk tumbuh di bawah panas yang ekstrem, mikroba ini disebut dengan termophile. Enzim selulase merupkan enzim yang dihasilkan E.coli , selulase yang dihasilkan adalah polisakarida yang menyusun dari dinding sel tanaman. Selulase digunakan oleh hewan untuk membuat makana agar lebih mudah dicerna.

2. Transformasi BakteriTransformasi adalah kemampuan bakeri untuk mengambil DNA dari lingkungan sekitar mereka adalah alangkah utama dalam proses koloni rekombinasi DNA. Dalam koloni DNA rekombinan plasmid ditanamkan ke sel bakteri melalui tranformasi sehingga bakteria bisa bereplikasi. Salah satu teknik dari sel kompeten melibatkan ancaman dengan membuat solusiice cool dari kloride kalsium. Pertama-tama sel kompeten disiapkan, merek di transformasi dengan DNA relatif mudah. tampaknya DNA dari bakteri akan dimasukan kedalam plasmid yang berisi satu atau lebih antibiotik gen resisten. Vektor plasmid rekombinan akan dicampur di dalam pembuluh dengan sel kompeten dan campuran dtempatkan pada es beberapa menit. Mekanisme yang tepat dari tranformasi tidak sepenuhnya dapat kita pahmai, tapi kita tahu bahwa sel harus disimpan dalam kondisi dingin selama waktu DNA menempel pada permukaan luar bakteri. Dan kondisi dingin kemungkinan memberikan kesenjangan dalam struktur lipid membran dari sel yang memungkinkan masuknya DNA. Kasien dalam kalsium klorida dianggap memerankan peran yang signifikan dalam menetral muatan negatif dari posfat dimembran sel dan lainnya. Sel kemudian dipanaskan sebentar sekitar satu menit anatar 37 C dan 42 C .selam ini secra singkat membuat tekanan DNA masuk ke dalam sel bakteri. Setelah sel ini telah di izinkan untuk tumbuh dalam kultur kaldu. mereka dapat berlapis menjadi medium agar yang mengandung antibiotik. Hanya sel-sel ini yang terus ditransformasi dengan DNA plasmid yang berisi gen antibiotik resisten yang tepat, akan tumbuh untuk memproduksi koloni. Teknik ini disebut dengan seleksi antibiotik . Plasmid DNA adalah replikasi (clon) dengan transfor bakteri dan gen di dalam plasmid yang melakukan transkripsi dan translasi di dalam protein. Jadi, transformasi sel bakteri mengekspresikan protein rekombinan. Proses ini di sebut transformasi karena seseorang dpat Merubah sifat sel dengan memperkenalkan gen baru. Transformasi sel telah dibuah dengan sifat baru secara genetik yang dikode oleh DNA, memungkinkan mereka menghasilkan zat tidak normal diproduksi. Seperti contoh E.coli dapat bertransformasi dengan sebuah gen bernama green flouresent protein (GFP), yang berasal dari jelly fish.

3. ElektroporasiDalam pendekatan ini yang disebuut dengan elektroporator menhasilaknsengaatan listrik singkay yang memperkenalkan DNA ke dalam sel bakteri tamabh membunuh sebagian besar dari mereka. Elektrporation menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan kalsium klorida meskipun sel yang kompteten masih diperlukan dalam trasformasi. Elekporasi berlangsung cepat memerlukan sel yang lebih sedikit dan juga dapat digunakan untuk memperkenalkan DNA menjadi lebih banyk jenis sel lain termasuk, ragi, jamur, sel tumbuhan dan hewan.

4. Kloning dan teknik ekpresiSelain mereplikasi DNA rekombinan, Bakteri berubah berharga karena mereka sering dapat digunakan untuk protein secara besar-besaran untuk berbagai keperluan.

Membuat protein fusi bakteri untuk mensintesis dan mengsiolasi protein rekombinan

Salah satu teknik yang populer untuk menggunakan bakteri untuk sintesis dan isolasi protein rekombinan melibatkan protein fusi tetapi konsep dasar teknik ini adalah dengan menggunakan metode DNA rekombinan untuk memasukkan gen protein yang menarik ke dalam plasmid yang mengandung gen untuk protein yang dikenali yang berfungsi sebgai tag. Protein tag kemudian akan mengisolasi dan pemunian protein rekombinan sebagai protei fusi yang disebut dengan ekspresi vector karena memungkinkan sel-sel bakteri untuk memproduksi atau menyampaikan sejumlah besar proteins. Biasanya digunkan vektor ekspresi temasuk yang mensintesis proteisn seperti maltose-protein yang mengikat glutasi, S- tranferase, luciferase, protein fluressent hijau, beta galaktosidase. Ekspresi vektors menggabungkan urutan promotor prokariotik sehingga, setelah vektor ekspresi rekombinan containning gen yang diinginkan dimasukkan ke bakteri dengan transformasi, bakteri mensintesis protein mRNA Dan dari plasmid ini. helai mRNA ditranskripsi adalah molekul hibrida yang mengandung urutan coding untuk enterest gen dan proteins. As tag hasilnya, protein fusi dalam mensintesis dari mRNA ini terdiri dari protein yang menarik bergabung dengan protein, dalam hal ini maltosa-binding protein. Untuk mengisolasi protein fusi memisahkan dari protein lain yang biasanya dilakukan oleh bakteri, sel-sel yang rusak terbuka (segaris) sel-sel yang rusak terbuka (segaris) dan dihomogenisasi untuk membuat milkshake bakteri semacam dikenal sebagai ekstrak. ekstrak kemudian dilewatkan pikir tabung disebut coulumn a. satu approachh umum adalah untuk mengisi kolom dengan manik-manik plastik dilapisi dengan molekul yang akan mengikat bagian tag protein dari protein fusi. Teknik ini disebut afinitas chromatogaraphy karena butiran pada kolom memiliki dan atraction. atau "afinitas" untuk mengikat protein tag. manik-manik plastik yang melekat pada maltosa gula, yang akan terikat dengan protein mengikat maltosa. selanjutnya, pengobatan enzim yang menggunakan protein-pemotongan enzim yang disebut protease memotong off dan melepaskan protein yang menarik dari protein tag. beberapa teknik untuk membuat protein fusi menggabungkan tag peptida pendek hanya beberapa asam amino. Misalnya, tag poli -Tinjauan adalah string pendek dari histidin asam amino. Salah satu manfaat dari pendekatan ini adalah bahwa, tidak seperti protein maltosa mengikat dan tag lain yang merupakan protein besar, tag kecil biasanya tidak mempengaruhi struktur dan fungsi protein mereka menyatu, jadi mereka biasanya tidak perlu dihapus. struktur protein fusi dan fungsi dan digunakan untuk mengisolasi insulin dan protein rekombinan medis penting lainnya.E.coli dan gram negatif berbentuk batang subtiilis bakteri bacillus yang umum digunakan mikroba untuk memproduksi protein fusi. khususnya, B. subtilis adalah mikroba disukai bagi banyak aplikasi ketika memproduksi protein fusi protein manusia beacause akan mengeluarkan mereka ke media tumbuh di mana mereka easly bisa dipanen dan dimurnikan, dan tidak seperti beberapa bakteri, B.subtilis sering processers protein sedemikian cara untuk mempertahankan mereka tiga-lipat dan fungsi Protein mikroba sebagai Pelapor

Bakteri seperti vibrio telah digunakan sebagai biosensor untuk mendeteksi bahan kimia yang disebut carsinogens penyebab kanker, pencemar lingkungan, dan kimia dan kontaminan bakteri dalam makanan. vibrio fisheri dan lain regangan bercahaya laut yang disebut vibrio harveyi menciptakan cahaya pikir aksi gen yang disebut gen lux. beberapa gen lux menyandi subunit protein yang membentuk enzim yang disebut lucferase (berasal dari lux ferre latin, yang berarti "pembawa cahaya") luciferase adalah enzim yang sama yang memungkinkan untuk menghasilkan cahaya kunang-kunang. gen lux telah diklon dan digunakan untuk mempelajari epression gen dalam beberapa cara yang unik. misalnya, dengan cioning gen lux dalam plasmid, plasmid lux dapat digunakan untuk menghasilkan protein fusi. Juga, gen lux dapat berfungsi gen reporter yang berharga. jika dimasukkan ke dalam sel hewan atau tumbuhan, yang luciferase dikodekan oleh plasmid lux menyebabkan sel-sel ini untuk berpendar.

C. Menggunakan mikroba untuk berbagai aplikasi sehari-hari1. Produk Makanan

Mikroba digunakan untuk membuat berbagai jenis makanan, seperti roti, yogurt, keju, dan asinan kubis. serta minuman seperti bir, anggur, sampanye, dan minuman keras. Untuk beberapa jenis keju, strain tertentu dari bakteri yang disebut bakteri asam laktat (Lactococcus lactis, L. acidophilus) digunakan untuk koagulasi. bakteri ini mendegradasi casien dan menggunakan enzim yang disebut laktase untuk memecah gula dalam susu yang pada akhirnya digunakan oleh bakteri untuk fermentasi2. Fermentasi Mikroba

Fermentasi adalah proses mikroba penting yang menghasilkan banyak produk makanan dan minuman termasuk berbagai roti, bir, anggur, sampanye dan yogurt dan keju.Sel hewan dan tumbuhan dan mikroba lain mendapatkan ebergi dari karbohidrad seperti glokusa dengan menggunakan elektron dari gula ini untuk membuat molekul yang disebut adenosin trifosfat.

Bakteri asam laktat fermentasi digunakan untuk memproduksi keju, krim asam, dan yogurt. Produksi Yogurt biasanya melibatkan campuran bakteri, yang sering terlibat adalah strain asam-fermentasi laktat mikroba anaerobik seperti streptococcus thermophilus, sebauah strain yang disebut Lactobacillus. Bakteri asam laktat lain, Lactubacillus Sakei, ditemukan secara alami pada daging segar dan ikan. berfungsi sebagai bioreservative alami dalam produk daging seperti sosis, di mana ia wards off pertumbuhan mikroba yang tidak dharapkan yang akan merusak makanan atau menyebabkan sakit

3. Protein Terapeutik Memproduksi insulin rekombinan pada bakteriInsulin adalah sebuah hormone yang di produksi oleh sell dalam pangkreas yang disebut Beta Cells. ketika insulin disekresi ke dalam aliran darah oleh pankreas, ia memainkan peran penting dalam metabolisme karbohidrat. Salah satu fungsi utamanya adalah untuk mensumulasi penyerapan glukosa ke dalam sel-sel tubuh seperti sel otot, di mana glukosa dapat dipecah untuk menghasilkan ATP sebagai sumber energi. Pada proses pembuatan insulin ini, langkah pertama adalah mengisolasi plasmid dari E. coli. Plasmid adalah salah satu bahan genetik bakteri yang berupa untaian DNA berbentuk lingkaran kecil. Selain plasmid, bakteri juga memiliki kromosom. Keunikan plasmid ini adalah: ia bisa keluar-masuk tubuh bakteri, dan bahkan sering dipertukarkan antar bakteri. Pada langkah kedua ini plasmid yang telah diisolir dipotong pada segmen tertentu menggunakan enzim restriksi endonuklease. Sementara itu DNA yang di isolasi dari sel pankreas dipotong pada suatu segmen untuk mengambil segmen pengkode insulin. Pemotongan dilakukan dengan enzim yang sama. DNA kode insulin tersebut disambungkan pada plasmid menggunakan bantuan enzim DNA ligase. Hasilnya adalah kombinasi DNA kode insulin dengan plasmid bakteri yang disebut DNA rekombinan. DNA rekombinan yang terbentuk disisipkan kembali ke sel bakteri. Bila bakteri E. coli berbiak, maka akan dihasilkan koloni bakteri yang memiliki DNA rekombinan.

Menggunakan Mikroba Untuk Melawan Mikroba LainnyaAntibiotik adalah zat yang dihasilkan oleh mikroba yang menghambat pertumbuhan mikroba lainnya. penicilin adalah antibiotik pertama yang digunakan secara luas pada manusia, dan penemuannya adalah contoh yang sangat baik tentang bagaimana beberapa mikroba melindungi diri dari orang lain dengan membuat zat mikroba. Antibiotik dan obat antimikroba lainnya mempengaruhi sel-sel bakteri. Sebagian besar zat ini bertindak dalam peran penting. biasanya mereka mencegah bakteri mereplikasi atau membunuh mikroba secara langsung, yang tentu saja juga mencegah sel-sel yang terkena dampak dari replikasi. antibiotik dapat merusak dinding sel atau mencegah sintesis, memblokir sintesis protein, menghambat replikasi DNA atau menghambat sintesis atau aktivitas enzim penting yang dibutuhkan untuk matabolism sel bakteri. D. Vaksin

Vaksinberasal dari bahasa latin vacca(sapi) danvaccinia(cacar sapi). Beberapa vaksin digunakan secara individu di daerah dengan resiko penyakit seperti rabies danplague, tetapi tidak pernah digunakan secara sistematis dalam skala global.Antara lain pada vaksin BCG pada tanggal 24 April 1927, dokterAlbert Calmettedan seorang peneliti bernamaCamille Guerinberhasil menemukan vaksin untuk mengobati penyakit TBC, yang dinamakan vaksinbacillus calmette guerin(BCG).Vaksinadalah bahan antigenik yang digunakan untuk menghasilkan kekebalan aktif terhadap suatu penyakit sehingga dapat mencegah atau mengurangi pengaruh infeksi oleh organisme alami atau liar. Vaksin dapat berupa galur virus atau bakteri yang telah dilemahkan sehingga tidak menimbulkan penyakit.Vaksin dapat juga berupa organisme mati atau hasil-hasil pemurniannya (protein, peptida, partikel serupa virus, dsb.). Vaksin akan mempersiapkan sistem kekebalan manusia atau hewan untuk bertahan terhadap serangan patogen tertentu, terutama bakteri, virus, atau toksin. Vaksin juga bisa membantu sistem kekebalan untuk melawan sel-sel degeneratif (kanker).Pemberian vaksin diberikan untuk merangsang sistem imunologi tubuh untuk membentuk antibodi spesifik sehingga dapat melindungi tubuh dari serangan penyakit yang dapat dicegah dengan vaksin.Ada beberapa jenis vaksin. Namun, apa pun jenisnya tujuannya sama, yaitu menstimulasi reaksi kekebalan tanpa menimbulkan penyakit. Ketika seorang individu divaksinasi terhadap penyakit atau infeksi, mengatakan difterinya sistem kekebalan tubuh siap untuk melawan infeksi.Setelah divaksinasi ketika orang terkena bakteri yang menyebabkan tubuh persneling untuk melawan infeksi. Vaksin memanfaatkan kemampuan alami tubuh untuk belajar bagaimana untuk menghilangkan hampir semua penyebab penyakit kuman, atau mikroba, yang menyerang itu.Setelah divaksinasi tubuh "mengingat" bagaimana melindungi diri dari mikrobayang dialami sebelumnya.Di dalam tubuh manusia, antibodi dihasilkan oleh organ limfoidsentral yang terdiri atas sumsum tulang dan kelenjar timus, terutamaoleh sel-sel limfosit. Ada dua macam sel limfosit, yaitu sel limfosit Bdan sel limfosit T. Kedua sel ini bekerja sama untuk menghasilkanantibodi dalam tubuh.Baik antibodi maupun antigen keduanyamempunyai hubungan spesifi k yang sangat khas.Keadaan ini terlihat sewaktu antigen masuk kedalam tubuh. Saat itu, dengan seketika sel limfositT mendeteksi karakteristik dan jenis antigen. Kemudiansel limfosit T bereaksi cepat dengan caramengikat antigen tersebut melalui permukaanreseptornya. Setelah itu, sel limfosit T membelahdan membentuk klon. Sementara pada permukaanmembrannya menghasilkan immunoglobulinmonomerik.

Berikutnya, molekul antigen dan molekul antibodisaling berikat an dan ikatan kedua molekulini ditempatkan pada makrofaga. Secara berurutan,makrofaga menghadirkan antigen pada sellimfosit B. Lantas, sel limfosit B berpoliferasi danmenjadi dewasa, sehingga mampu membentukantibodi untuk masing-masing antigen.

Gambar 2.2.Reaksi antigen dan antibody

Sementara itu, pembuangan antigen setelah diikat antibodi dapatmenggunakan berbagai cara, yakni netralisasi, aglutinasi, presipitasi, danfiksasi komplemen.

Gambar 2.3.Mekanisme pelenyapan antigen

Netralisasi merupakan carayang digunakan antibodi untuk berikatan dengan antigen supaya aktivitasnyaterhambat. Sebagai contoh, antibodi melekat pada molekul yang akandigunakan virus untuk menginfeksi inangnya. Pada proses ini, antibodi danantigen dapat mengalami proses opsonisasi, yakni proses pelenyapan bakteriyang diikat antibodi oleh makrofaga melalui fagositosis. Cara pelenyapan antigen berikutnya adalah aglutinasi. Aglutinasi ataupenggumpalan merupakan proses pengikatan antibodi terhadap bakteriatau virus sehingga mudah dinetralkan dan diopsonisasi. Misalnya, IgGyang berikatan dengan dua sel bakteri atau virus secara bersama-sama.Mekanisme yang sama juga terjadi pada cara berikutnya yaknipresipitasi. Presipitasi atau pengendapan merupakan pengikatan silangmolekul-molekul antigen yang terlarut dalam cairan tubuh. Setelah diendapkan,antigen tersebut dikeluarkan dan dibuang melalui fagositosis.Selain berbagai cara tersebut, pembuangan antigen dapat melaluifiksasi komplemen. Fiksasi komplemen merupakan pengaktifanrentetan molekul protein komplemen karena adanya infeksi. Prosesnyamenyebabkan virus dan sel-sel patogen yang menginfeksi bagian tubuhmenjadi lisis

Vaksin adalah bagian dari patogen yang bisa diberikan pada manusia atau hewan melalui mulut atu melalui suntikan menstimulasi sistem imun untuk melawan infeksi karena patogen tersebut. Empat cara utamayang digunakan untuk menghasilakn respon imun dengan pengguanaan vaksin adalah sebagai berikut :

a. Vaksin Subunit

Dihasilkan dari memasukan bagian struktur virus atau bakteri, biasaya bagian protein atau lemak dari virus tersebut. Yang menimbulkan respon imun.contonya vaksin hepatitis B, vaksin antraks, dan vaksin.Vaksin diformulasikan hanya dengan beberapa komponen yang dimurnikan dari virus (tanpa memasukkan seluruh bagian virus) disebut dengan vaksin subunit.Komponen virus yang diambil adalah protein virus yang dikenali oleh antibodi.Pada banyak kasus, protein yang digunakan adalah protein struktural virus, khususnya protein yang ditemukan pada permukaan virion, yang merupakan target utama dari respons imunb. Vaksin yang dilemahkan

Menggunakan bakteri hidup atau virus yang telah dilemahkan atau dengan mengubah kondisi pertumbuhan mereka untuk mencegah proses replikasi setelah mereka dimasukan kedalam resiepin (penerima). Contohnya vaksin MRR, Vaksin TBC, Vaksin kolera dan vaksin cacar air.

Proses Pelemahan Virus (Atenuasi Virus) : Virus virulen dapat dibuat menjadi kurang virulen (attenuated) dengan cara menumbuhkan virus tersebut pada sel inang yang berbeda dari sel inang normal atau dengan cara mengembang-biakkan virus tersebut pada suhu non fisiologis. Mutan yang mampu berkembang biak lebih baik dibanding virus tipe liar (wild type) pada kondisi selektif tersebut akan meningkat selama replikasi virus. Jika mutan tersebut diisolasi, dimurnikan, dan diuji patogenisitas pada model yang tepat, beberapa tipe mutan dapat memiliki sifat patogen yang lebih rendah dibandingkan induknya. Mutant tersebut merupakan kandidat yang baik sebagai vaksin karena mereka tidak lagi berkembang dengan baik pada inang alaminya tetapi memiliki kemampuan bereplikasi yang cukup tinggi sehingga dapat menstimulasi respons imun, tetapi tidak menimbulkan penyakitc. Vaksin Inaktif

Dihasilkan dari membunuh patogen dan menggunakan mikroba yang mati atau inaktif sebagai vaksin. Contohnya vaksin rabies yang disuntikan pada anjing, kucing, dan manusia, vaksin DPT dan Influenza. Vaksin flu juga bisa dimasukan dalam penyemprotan pada lubang hidung. Pada metoda ini, virus yang secara alami bersifat patogen diproduksi dalam jumlah besar dan diinaktifkan dengan menggunakan bahan kimia atau prosedur fisik yang dirancang untuk menghilangkan sifat infektif dari virus tanpa kehilangan sifat antigenisitasnya (yaitu kemampuan untuk memicu respons imun yang diinginkan).Teknik yang umum digunakan adalah dengan cara perlakuan dengan formalin atau beta propriolactine atau ekstraksi dari partikel envelope virus dengan detergen nonionik seperti Triton X-100. Jenis vaksin ini relatif tidak memerlukan proses pembuatan yang rumit dan berbiaya murah. Contoh Vaksin virus inaktif : Vaksin Influenza, Poliovirus (Salk Vaccine), Rabies , vaksin untuk hewan (veterinary).d. Vaksin berdasarkan DNA

Vaksin ini telah diujicoba tapi sejauh ini belum bisa dibuktikan secar luas keefektifannya. Vaksin ini terdiri dari plasmid yang berisi gen untuk enzim manusia (tirosinase). dengan vaksin DNA, pasien tidak disuntik dengan antigen tetapi dengan DNA yang mengkode suatu antigen.DNA digabungkan dalam suatu plasmid yang mengandung :

Sekuens DNA yang mengkode 1 atau lebih antigen protein, seringkali berupa epitope yang sederhana atau antigen lengkap.

Sekuens DNA bergabung dalam suatu promoter yang akan memungkinkan DNA ini ditranskripsi secara efisien pada sel manusia.

Seringkali sekuens DNA mengkodekan : Costimulatory molecules, juga mengandung sekuens yang mentarget protein yang diekspresikan pada lokasi intraselular spesifik (seperti retikulum endoplasma).

DNA vaksin dapat diinjeksikan ke otot seperti vaksin konvensional, atau dapat juga diberikan menggunakan

Vaksinn berfungsi membantu tubuh mempersiapkan diri untuk melawan penyakit. Pada dasarnya, vaksin memberi tubuh semacam bocoran karakteristik bakteri, virus, atau racun tertentu sehingga memungkinakan tubuh untuk belajar bagaiaman cara mempertahankan diri. E. Genom MikrobaGenom (Ing. genome), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut. Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).

Pada tahun 1994, sebagai tindak lanjut dari proyek genom manusia departemen energi amerika serikat memulai program genom mikroba. Tujuan dari MGP adalah untuk mengurutkan seluruh genom mikroorganisme yang memiliki potensi aplikasi dalam biologi lingkungan, penelitian, industri, dan kesehatan seperti bakteri yang menyebabkan tuberkulosis, gonorhea, dan kolera, serta genom patogen protozoa seperti organisme (plasmodium) yang menyebabkan malaria. Dengan mengurutkan genom mikroba, para ilmuwan akan dapat mengidentifikasi banyak rahasia bakteri, dari gen yang terlibat dalam metabolisme sel bakteri dan pembelahan sel dengan gen yang menyebabkan penyakit manusia dan hewan. Selain itu, peneliti akan menemukan gen bakteri yang dapat memungkinkan para ilmuwan untuk mengembangkan strain baru mikroba yang dapat digunakan dalam bioremediasi dan untuk mengurangi karbon dioksida atmosfer dan gas rumah kaca lainnya, untuk mendeteksi senjata biologi, untuk mensintesis plastik, untuk membuat produk makanan yang lebih baik , dan untuk menghasilkan bakteri diubah secara genetik sebagai biosensor untuk mendeteksi zat berbahaya, dan lain sebagainya.Kemampuan kita untuk urutan genom mikroba juga diperkirakan akan menyebabkan metode diagnostik baru dan cepat dan cara untuk mengobati penyakit menular. Misalnya, jika gen penyandi protein ilmuwan permukaan sel yang melapisi bakteri patogen tertentu, mereka mungkin dapat menggunakan protein ini untuk menghasilkan produk baru dengan cara diagnostik, vaksin, dan agen antimikroba.Genom bakteri yang telah menerima perhatian yang besar adalah dari mikroba yang bertanggung jawab untuk penyakit serius dan penyakit pada manusia. Berikut beberapa contoh mikroba yang telah selesai pembacaan genomnya, dan prospek yang diharapkan saat ini dan di masa datang. Pseudomonas aeruginosa. Ini adalah patogen utama pada manusia yang menyebabkan infeksi saluran kemih, sejumlah infeksi kulit, dan infeksi paru-paru yang terus-menerus yang merupakan penyebab signifikan kematian pada pasien cystic fibrosis. P. aeruginosa adalah bakteri bahaya karena resisten terhadap banyak antibiotik dan desinfektan yang biasa digunakan untuk mengobati mikroba lainnya. Belajar lebih banyak tentang gen yang terlibat dalam metabolisme, replikasi, dan pemecahan senyawa (seperti antibiotik) di. P. aeruginosa akan sangat terbantu dengan pemahaman genom. Cholerae VibrioCholerae Vibrio yang biasanya ditemukan di perairan tercemar di wilayah di dunia dengan praktek-praktek sanitasi yang buruk. Bakteri ini menyebabkan penyakit kolera, yang ditandai dengan diare berat dan muntah, yang menyebabkan kehilangan cairan dalam jumlah besar, yang dapat menyebabkan shock dan bahkan kematian. Clostridium acetobutylicum

adalah bakteri yang dapat mengubah zat pati menjadi pelarut organik aseton dan butanol yang sangat bermanfaat untuk industri. Pembacaan genom bakteri ini selesai pada tahun 1999. Dari informasi genomnya para ilmuwan berharap dapat memahami biokimia dari bakteri ini, sekaligus meneliti kemungkinan menggantikan proses produksi pelarut organik dengan menggunakan enzim rekombinasi dari bakteri ini dalam skala industri. Saat ini proses produksi aseton dan butanol bersandar pada pemakaian minyak dan gas. Beberapa spesies lain dari genus bakteri ini seperti Clostridium tetani dan Clostridium botulinumi bersifat patogen, yaitu menyebabkan infeksi tetanus dan memproduksi racun botulism. Karena itu, perbandingan genom berbagai spesies bakteri ini akan memperdalam tentang apa yang membuat bakteri patogen ini menjadi berbahaya bagi manusia.

Deinococcus radioduran

adalah mikroba yang dapat bertahan di lingkungan radio aktif berdosis tinggi yang membunuh hampir semua makhluk hidup lain. Bakteri ini dapat bertahan hidup pada tingkat radiasi 1,7 juta rad yang membuat bakteri E coli, kecoak (dan manusia) tak mungkin bertahan hidup (Nature, 2000). Informasi genom bakteri ini sangat potensial untuk proses bioremediasi seperti pembersihan lingkungan dari limbah radioaktif, logam berat, atau senyawa kimia organik. Saat ini para peneliti di Amerika Serikat sedang mengeksplorasi kapabilitas bakteri D radioduran dengan menambah gen dari organisme lain. Tambahan gen ini mengkodekan protein yang bisa mengubah logam berat menjadi biomassa yang lebih netral dan menguraikan zat organik berbahaya seperti toluene. Diharapkan pula dengan mempelajari genom mikroba, manusia dapat lebih memahami proses terjadinya sel kanker yang diakibatkan oleh kerusakan DNA, sekaligus menemukan obat atau cara pengobatan kanker baru. Soalnya mikroba ini sanggup memperbaiki DNA-nya sendiri yang rusak karena pengaruh radiasi.

Archaea Methanococcus jannaschii

adalah mikroba yang dapat menghasilkan gas metan. Mikroba ini ditemukan di lingkungan berasap hydrothermal, tanpa cahaya, tanpa oksigen, tanpa sumber zat karbon. Sifat yang sangat tidak biasa yang dimiliki oleh mikroba ini membawa pada kesimpulan bahwa domain makhluk hidup tidak hanya prokaryotes dan eukrayotes, tetapi ada domain baru yang terdiri dari mikroba yang berpenampilan prokaryotes, tetapi tak memiliki sifat prokaryotes sama sekali. Para ilmuwan mengelompokkan mikroba seperti ini dalam domain baru yaitu Archaea. Klasifikasi makhluk hidup menjadi tiga domain adalah suatu revolusi penting dalam ilmu biologi.

Nitrosomonas europaea, Prochlorococcus marinu, Rhodopseudomonas palustris adalah organisme yang menjadikan karbon dioksida sebagai satu-satunya sumber nutrisi zat karbonnya. Mikroba-mikroba ini diduga mempunyai peranan penting dalam perubahan iklim. Dengan demikian informasi yang didapat dari genom mikroba-mikroba ini diharapkan mampu berperan mengatasi pemanasan global (global warming) dengan menstabilkan jumlah karbon dioksida di atmosfer.

Lactococcus lactisPara ilmuwan telah mempelajari genetika bakteri asam laktat selama sekitar 35 tahun membantu upaya untuk memahami bagaimana bakteri ini berkontribusi pada rasa dan tekstur keju, susu, dan produk lainnya yang kita bahas sebelumnya. Proyek genom telah selesai untuk bakteri asam laktat beberapa lusin susu terkait. Sebagai contoh, baru-baru ini ilmuwan mensequen genom untuk Lactococcus lactis, strain yang penting untuk membuat keju. Proyek-proyek tersebut telah membantu para ilmuwan menemukan makanan yang lebih baik menggunakan strain yang berbeda untuk membuat keju khusus dengan karakteristik rasa ditingkatkan dan untuk memperbaiki kondisi tekstur untuk memaksimalkan kemampuan pertumbuhan mikroba yang berbeda.Metagenomika adalah suatu ilmu yang mempelajari metagenom yaitu seluruh DNA dari suatu ekosistem secara lengkap (bukan hanya dari satu organisme saja), misalnya segenggam tanah, sepuluh mililiter air laut, atau isi perut manusia. Dengan membaca seluruh cetak biru genetik dari seluruh spesies organisme yang ada pada suatu ekosistem, dapat diketahui jenis-jenis organisme (mikroba) apa saja yang terdapat dalam ekosistem mikro tersebut, serta interaksi yang terjadi di dalamnya. Informasi cetak biru genetik yang dihasilkan akan membantu ilmuwan dalam memperkirakan nutrisi apa saja yang diperlukan oleh organisme sumber DNA tersebut untuk bertahan hidup. Sebagai hasilnya, mikroba yang sebelumnya tidak berhasil dibiakkan, dapat dibiakkan untuk selanjutnya diisolasi dan diperbanyak dalam laboratorium. Ketika seluruh gen dalam suatu organisme yang berhasil dibiakkan telah diketahui, maka dengan teknologi DNA/gen chips akan mudah diketahui gen mana yang aktif atau tidak ketika diberikan stres pada lingkungan yang berbeda.

Mikrobioma adalah semua mikroba dan komunitasnya yang berasosiasi dengan tubuh manusia, hewan, tumbuhan, tanah, air, dan sebagainya. Pada manusia, terdapat 10 triliun sel penyusun tubuh, belum termasuk sel rambut. Sedangkan jumlah mikrobiota di manusia adalah 100 triliun, dengan 50% diantaranya terdapat di usus besar dan feses. Manusia mendapatkan mikroba sejak lahir. Pada mulanya, bayi lahir dalam kondisi steril, bebas dari bakteri. Tetapi ketika bayi tersebut lahir dan keluar melalui vagina, bayi tersebut seperti terinokulasi oleh bakteri yang berasal dari saluran vagina ibu nya. Bakteri ini adalah Lactobacillus johnsonii, yang membantu mencerna ASI. Akan tetapi, pada bayi yang lahir secara caesar, bayi tidak akan mendapatkan mikroba yang sama dengan bayi yang lahir normal, melainkan ia mendapatkan mikroba dari sarung tangan dokter dan rumah sakit. Selain itu, pada saat melakukan operasi caesar, sang ibu akan diberikan antibiotik agar tidak terjadi infeksi, yang akan menyebabkan kematian bagi semua mikroba baik. Bayi normal mikrobioma nya mirip dengan vaginal mikrobiome, tetapi bayi yang lahir secara caesar memiliki mikrobioma yang mirip dengan mikrobioma kulit. Seperti hal tersebut, bayi yang diberikan ASI langsung dari puting ibunya akan memiliki mikrobioma yang mirip dengan mikrobioma kulit, sedangkan yang lewat botol memiliki mikrobioma seperti mikrobioma pastik.penelitian yang lain adalah tentang virus. Hal ini berlaku karena banyak virus mematikan bermutasi cepat dalam menanggapi vaksin dan pengobatan antivirus. Obat antivirus dirancang untuk bekerja dalam beberapa cara. Beberapa obat antivirus memblokir virus dari mengikat permukaan sel dan sel menginfeksi; blok replikasi virus lainnya setelah virus telah menginfeksi sel-sel tubuh. Penelitian tentang genom virus membantu para ilmuwan mempelajari bagaimana virus penyebab penyakit dan mengarah pada pengembangan obat antivirus baru dan efektif. Teknik molekuler untuk mengidentifikasi bakteri meliputi analisis RFLP, Analisis PCR, dan sequencing DNA.F. Mikroba untuk membuat biofuelProduksi biofuel memiliki potensi untuk menyediakan sumber energi alternatif dan mengurangi pemanasan global yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil. Untuk menghasilkan etanol, mikroba memfermentasi alkohol mengubah glukosa dan gula lain dalam biji-bijian untuk etanol, tetapi proses ini tidak efektif atau efisien. Dibutuhkan banyak biji jagung untuk menghasilkan jumlah yang relatif kecil dari etanol. Meskipun, seperti yang Anda akan melihat, biomassa selulosa seperti batang jagung merupakan sumber tersedia dan berlimpah gula untuk membuat ethanol. Caranya adalah dengan memecah selulosa menjadi molekul glukosa individu, yang kemudian dapat digunakan untuk membuat etanol dengan proses fermentasi.Teknologi DNA rekombinan digunakan untuk menghasilkan E.coli dengan peningkatan kemampuan untuk memproduksi etanol, serta bakteri dengan peningkatan kemampuan untuk fermentasi gula menjadi etanol melalui fermentasi alkohol. Selain itu, upaya bioprospecting besar sedang berlangsung di seluruh dunia untuk mengidentifikasi bakteri dan ganggang yang meng hasilkan enzim yang berguna, enzim yang dapat membantu untuk memproses biomassa menjadi bahan bakar. Kemudian, kita akan membahas secara singkat bagaimana pendekatan bioremediasi sedang menyelidiki penggunaan mikroba untuk mendegradasi komponen dalam sendiments sebagai cara untuk menghasilkan energi. Meskipun potensi masa depan biofuel tidak jelas, maka diharapkan penelitian selama beberapa tahun ke depan akan menghasilkan perbaikan yang signifikan dalam produksi biofuelG. Diagnostik mikrobaTeknik molekuler seperti RFLP analisis fragmen restriksi, PCR, dan sequencing DNA, dapat digunakan untuk identifikasi bakteri. Jika genom patogen besar dan menghasilkan terlalu banyak fragmen enzim restriksi, yang mencegah visualisasi pita DNA individu pada gel agarosa. DNA dapat dikenakan analisis Southern blot. Banyak database RFLPs, pola PCR, dan urutan DNA bakteri yang tersedia untuk perbandingan sampel klinis. Sebagai contoh, jika seorang dokter mencurigai infeksi bakteri atau virus, sampel termasuk darah, air liur, tinja, dan cairan serebrospinal dari pasien dapat digunakan untuk mengisolasi bakteri dan virus patogen. DNA dari tersangka s daripada terisolasi dan mengalami teknik molekuler seperti PCR. PCR adalah alat penting untuk pengujian diagnostik di laboratorium mikrobiologi klinik dan banyak digunakan untuk mendiagnosis infeksi yang disebabkan oleh mikroba seperti virus hepatitis (A, B, dan C), Clamydia trachomatis, dan Neiseria gonorrhoeae, HIV-1, dan banyak bakteri lain dan virus.Ilmuwan juga menggunakan teknik biologi molekuler untuk melacak pola mikroba penyebab penyakit dan penyakit dan wabah penyakit yang mereka dapat menyebabkan. Setelah berhasil menanggapi 1993 wabah daging yang terkontaminasi dengan E.coli, Centers penyakit kontrol dan pencegahan (CDC) dan Departemen Pertanian AS menciptakan sebuah jaringan laboratorium DNA-mendeteksi memperluas cakupan dan meningkatkan waktu respon. Jaringan ini, disebut Pulsnet, memungkinkan ahli biologi, dengan menggunakan pendekatan fingerprinting DNA, untuk secara cepat mengidentifikasi mikroba yang terlibat dalam kondisi kesehatan masyarakat. Hasil dapat dibandingkan dengan database untuk mengidentifikasi wabah mikroba dalam makanan yang terkontaminasi dan untuk memutuskan bagaimana merespon sehingga jumlah minimal orang yang terpengaruh.

Microarray telah menciptakan pendekatan baru untuk mendeteksi dan mengidentifikasi patogen dan untuk memeriksa respon host terhadap penyakit menular. Microarray juga digunakan untuk mempelajari perubahan ekspresi gen yang terjadi ketika sebuah organisme terinfeksi patogen, memberikan tanda tangan untuk infeksi oleh organisme tertentu. Dengan chip ini, pola gen yang merangsang atau dihambat oleh patogen dapat dianalisis sebagai tanda tangan lorong-tanda yang unik dengan patogen tertentu. Perhatikan bagaimana tiga patogen yang digunakan untuk merangsang set yang berbeda dari gen pada tikus.H. Memerangi bioterorismeBioterorisme secara luas didefinisikan sebagai penggunaan bahan biologis sebagai senjata untuk menyakiti manusia atau hewan dan tumbuhan kita bergantung pada makanan. Bioterorisme telah menjadi perhatian yang sah selama berabad-abad. Pada abad keempat belas, tubuh korban wabah pes yang digunakan untuk menyebarkan bakteri Yersinia pestis, yang menyebabkan penyakit pes selama perang di Rusia dan negara-negara lain.Strain baru patogen menular dan berpotensi mematikan yang berkembang setiap hari di seluruh dunia. Ancaman ini mikroorganisme penyebab penyakit, yang dapat digunakan sebagai senjata biologis, mungkin menyulap gambar novel fiksi ilmiah; Namun, potensi serangan bioterorisme adalah nyata dan perhatian yang signifikan.

Meskipun ribuan organisme yang berbeda yang menginfeksi manusia adalah pilihan yang potensial sebagai senjata biologis, kebanyakan ahli percaya bahwa hanya selusin organisme feasibly bisa berbudaya, halus, dan digunakan dalam bioterorisme. Kemungkinan ini bahwa organisme yang tidak diketahui dapat digunakan sebagai bio-senjata ini meresahkan karena mereka mungkin akan sangat sulit untuk memberikan sebagai senjata biologis. Sebagai senjata biologis, cacar, yang merupakan penyakit yang disebabkan oleh virus variola, menjadi perhatian karena beberapa alasan. Hampir semua manusia rentan terhadap infeksi cacar karena vaksinasi meluas berhenti lebih dari 20 tahun yang lalu.Teknik analisis microarray digunakan untuk mendeteksi patogen dari senjata biologis. DNA microarray adalah sebuah metode yang digunakan untuk menganalisa fungsi dan ekspresi gen dalam jumalah yang banyak secara simultan dan dalam satu kali percobaansaja. Teknologi ini menggunakan chip yang berukuran sangat kecil. Melalui prosesparalelisasi, miniaturisasi, multiplexing, dan otomatisasi, para peneliti dapat mempelajarikarakteristik fisik suatu genom dan memanfaatkannya untuk pengembangan obat, diagnosis,hingga terapi yang mengarah pada tailor-made treatment dimana obat diberikan kepadapasien sesuai dengan profil genetiknya.DNA microarray dikenal juga dengan sebutan Chip-DNA. Hal ini karena teknologi inimenggunakan lempengan kecil (chip) yang terbuat dari kaca yang diatasnya ditata secarateratur ribuan jenis gen dalam bentuk fragmen. DNA dari ribuan jenis gen tersebut digunakanuntuk menganalisis ekspresi gen dari suatu jenis sel dengan metode hibridisasi. Array sendiri merupakan suatu susunan teratur sampel data gen yang telah ditemukan melaluiHuman Genome project. Adapun untuk penjelasan microarray sendiri adalah sebagaiberikut:

1. Pembuatan microarray Fragmen DNA yang diperkuat dengan menggunakan teknik PCR diletakkan pada slide kaca. Setelah itu, dilapisi dengan polylysine sebelum proses spotting. Prosespersiapan slide dicapai dengan memblok polylysine tidak terfiksasi pada DNA untukmenghindari binding target. Sebelum hibridisasi, DNA didenaturasi untuk memperolehuntai tunggal DNA pada microarray, ini akan memungkinkan probe untuk mengikatuntai komplementer dari target.2. Persiapan target RNA diekstraksi dari 2 kultur berbeda dimana kita ingin membandingkan tingkatekspresinya. mRNA ditansformasi menjadi cDNA dengan reverse transcription. Padatahap ini, DNA dari kultur pertama diberi label dengan pewarnaan hijau, sedangkanDNA dari kultur 2 diberi label dengan pewarna merah.3. HibridisasiCDNA berlabel hijau dan merah dicampur bersama-sama (hal ini disebut target)kemudian diletakkan pada matriks untai tunggal DNA (hal ini disebut probe). Chip inikemudian diinkubasi satu malam pada suhu 600. Pada suhu ini, strand DNA bertemudengan untai komplementer dan cocok bersama untuk menciptakan untai ganda DNA.DNA fluorescent akan terhibridisasi.4. Scanning slideLaser akan tertarik pada setiap titik. Emisi fluorescent akan bergabung melalui photo-multiplicator (PMT) untuk bersatu dengan mikroskop konfocal. Disini terlihat 2 imagedimana skala abu-abu memperlihatkan intensitas fluorescent. Jika kita mengganti warnaabu-abu dengan warna hijau untuk image yang pertama dan warna merah untuk imageyang kedua. Dengan menempatkan kedua image ini, ada satu image pada titik hijau(dimana hanya DNA dari kondisi pertama terfiksasi) berubah menjadi merah (dimanaDNA dari kondisi kedua yang terfiksasi) melewati warna kuning (dimana merupakanDNA dari 2 kondisi terfiksasi dnegan jumlah yang sama)

5. Analisa dataKita mempunyai 2 image microarray dimana kita harus menghitung jumlah molekulDNA pada setiap kondisi. Kita mengukur jumlah sinyal pada panjang gelombang emisi warna hijau dan jumlah sinyal pada emisi panjang gelombang warna merah . Kemudiankita normalkan jumlah ini sesuai dengan parameternya ( jumlah ragi pada percobaan inidalam setiap kondisi kultur). Kita menganggap bahwa jumlah DNA fluorescent yang terfiksasi sebanding dengan jumlah mRNA yang hadir di setiap sel. Setelah itu, kitamenghitung rasio merah / hijau fluoresensi. Jika rasio ini lebih besar dari image 1(telihat merah pada gambar), maka ekspresi gen lebih besar dalam kondisi percobaankedua. Jika rasio ini lebih kecil dari 1 ( terlihat hijau pada gambar), ekspresi gen yanglebih besar pada kondisi pertama.BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Sel mikroba sebagai contoh umumnya adalah sel Bakteri. Struktur tubuh bacteri terdiri dari selaput luar, sitoplasma dan materi inti (DNA).2. mikroorganisme baik alami maupun bentuk rekayasa genetika telah menjabat sebagai alat yang berguna dalam berbagai cara untuk menghasilakan enzim dan protein seperti melalui transformasi, Elektroprasi, cloning, dan ekspresi gen3. Penggunaan mikroba untuk berbagai aplikasi sehari-hari seperti fermentasi mikroba, Protein terapeutik, dan pembuatan Vaksin4. Vaksin merupakan suatu teknik pemamfaatan mikroba maupun virus untuk memuicu kekebalan tubuh paada manusia

5. Dengan mengurutkan genom mikroba, para ilmuwan akan dapat mengidentifikasi banyak rahasia bakteri, dari gen yang terlibat dalam metabolisme sel bakteri dan pembelahan sel dengan gen yang menyebabkan penyakit manusia dan hewan.

6. Teknologi DNA rekombinan digunakan untuk menghasilkan E.coli dengan peningkatan kemampuan untuk memproduksi etanol, serta bakteri dengan peningkatan kemampuan untuk fermentasi gula menjadi etanol melalui fermentasi alkohol7. Microarray telah menciptakan pendekatan baru untuk mendeteksi dan mengidentifikasi patogen dan untuk memeriksa respon host terhadap penyakit menular.8. DNA microarray dapat digunakan untuk mendeteksi adanya wabah penyakit yang disebabkan oleh bioterorisme adalah sebuah metode yang digunakan untuk menganalisa fungsi dan ekspresi gen dalam jumalah yang banyak secara simultan dan dalam satu kali percobaansajaB. Saran

Dalam pembuatan makalah ini masih banyak kekurangan sehingga diharapkan mencari sumber yang lebih banyak demi tercapainya penguasaan konsep mengenai bioteknologi mikroba.

Daftar RujukanSuwandi, Usman. 1990. Perkembangan Pembuatan Vaksin. Jakarta: Pusat Penelitian dan

Pengembangan PT Kalbe FarmaThieman w.j & Palladino, M. 2004. Itroduction to Biotechnology. USA : pearsen education,inc

(Handout kuliah biosintesis senyawa obat dan vaksin.2014.ITB) http://download.fa.itb.ac.id/filenya/Handout%20Kuliah/Biosintesis%20Senyawa%20Obat/VAKSIN.pdfhttp://4.bp.blogspot.com/-Ah04MXpQmiQ/UNMW7RPewLI/AAAAAAAAF7c/2C3s7X-yJc0/s1600/Reaksi-antigen-dan-antibodi.jpgRochmah, S. N., Sri Widayati, Mizrikhatul Miah. 2009. Bioteknologi Modern. (Online)

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2012/11/bioteknologi-modern.htmlSukara, Endang dan Imran SL Tobing. 2008. Industri Berbasis Keanekaragaman Hayati Masa Depan Indonesia. Vis Vitalis,1 (2). Fakultas Biologi Universitas Nasional, Jakarta

Gambar 2.1. teknik pembuatan insulin

Gambar 2.4. teknik analisis micro array

6