perakitanmikroba

5/17/2018 PerakitanMikroba - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/perakitanmikroba-55b07ed099a2c 1/44

PERAKITAN MIKROBA

REKOMBINAN

Irfan D. Prijambada

Fak. Pertanian UGM



Mikroba untuk Kegiatan Industri

Mengisolasi dari alam Rekayasa genetik untuk mengubah sifat

mikroba yang sudah umum digunakan

sehingga dapat memproduksi bahan baru



Mengisolasi Mikroba dari Alam

untuk Kegiatan Industri

Hanya sedikit yang dapat ditumbuhkan

dalam media pertumbuhan buatan.

Kegiatan mencari mikroba yangberpotensi untuk kegiatan industri

disebut ―Bioprospecting‖.

Lingkungan ekstrem menarik. Pengembangan teknik penumbuhan

yang efektif terhadap beaya.



Rekayasa Genetik Mikroba Tak

Terarah untuk Kegiatan Industri Dapat dilakukan melalui mutasi menggunakan agensia

mutagenik atau radiasi UV Contoh: Pengembangan Penicillium penghasil penicillin yang

tinggi

Dapat dilakukan melalui fusi protoplas antar jasad yangsecara filogenetik berjauhan hubungannya; seringdigunakan pada rekayasa genetik khamir (yeasts) danjamur

Rekayasa genetik alami

Menumbuhkan mikroba dalam keadaan marginal (―stressful‖)dan menapis (selecting) galur mikroba baru dengankemampuan tumbuh yang lebih baik pada keadaan tersebut.

Muncul karena mutasi spontan.



Melalui penyisipan potongan DNA yang

mengandung gen menggunakan teknologi

rekombinasi DNA untuk menghasilkan

produk protein tertentu.

DNA hasil rekombinasi dapat dipindahkan

ke dalam jasad yang lain untuk

menghasilkan sifat yang dikehendaki dijasad tersebut.

Gen harus bisa diekspresikan.

Rekayasa Genetik Mikroba Terarah

untuk Kegiatan Industri



Melalui modifikasi pada daerah pengaturtranskripsi (transcriptional regulation),

memfusikan protein, dan menghilangkan

daerah pengatur umpan balik (feedback

regulation controls) Cara ini merupakan bagian dari pengendalian

jalur metabolisme untuk mengendalikan atau

meningkatkan produksi suatu bahan.

Pengendalian Ekspresi Gen



Vektor Ekspresi

Vektor yang memiliki promoter untuk dapat melakukan transkripsi suatu gen

dalam suatu spesies yang dikehendaki.



Sifat-Sifat Inang yang Dikehendaki(untuk memproduksi protein rekombinan)

Tumbuh cepat

Nutrisi murah

Tidak banyak persyaratan

Bukan patogen/tidak menghasilkan toksin



Bakteri Inang untuk Ekspresi Protein

E. coli Informasi genetiknya sudah sangat dipahami

Kemampuannya dalam fermentasi telah sangatdipahami

Tumbuh cepat dan tidak banyak persyaratan

Dapat menerima berbagai vektor, mudahditransformasi,

Protein intraseluler, Produksi protein rendah



Bacillus Informasi genetiknya sudah sangat dipahami

Kemampuannya dalam fermentasi telah sangatdipahami

Tumbuh sangat cepat dan tidak banyak persyaratan

Produksi protein tinggi

Sulit ditransformasi Protein intraseluler

Pilihan vektor terbatas




Streptomyces Kemampuannya dalam fermentasi telah sangat

dipahami

Informasi genetiknya sudah dipahami Tidak banyak persyaratan untuk tumbuh


Protein ektraseluler

Tumbuh lambat Sulit ditransformasi





Saccharomyces Kemampuannya dalam fermentasi telah

sangat dipahami

Informasi genetiknya sudah dipahami

Tidak banyak persyaratan untuk tumbuh

Tumbuh cepat


Protein ektraseluler Sulit ditransformasi


Khamir Inang untuk Ekspresi Protein



Trichoderma Tidak banyak persyaratan untuk tumbuh


Protein ektraseluler Kemampuannya dalam fermentasi belum

banyak dipahami

Sulit ditransformasi

Tumbuh lambat


Jamur Inang untuk Ekspresi Protein



DNA Rekombinan

Kombinasi DNA yang berasal dari dua

organisme yang berbeda

Bakteri dan manusia

Bakteri dan tanaman

Virus dan manusia



Penggunaan Mikroba Rekombinan

control

http://d/My%20class/PengBiotekPert/Kuliah/Recombinant%20Technology.ppt






Produksi protein untuk penelitian

Analisis hubungan fungsi protein alamidan mutannya.

Analisis struktur protein.


(1A)



Produksi protein komersial

Enzim untuk kegiatan industri Amilase, amiloglukosidase dan ksilosa isomerase

untuk industri terkait pati

Protease, selulase dan lipase untuk industri detergen

Protease untuk industri keju

Penicillin acylase untuk industri farmasi


(1B)




Industri Keju:

Industri keju memerlukan rennet, enzim protease yang

diperoleh dari lambung anak sapi yang masihmenyusu dan belum makan rumput.

Pada tahun 1960 FAO memprediksi akan adanyakekurangan rennet karena kebutuhan daging duniamendorong peternak untuk memelihara sapinyahingga dewasa. Usaha untuk mencari enzim protease

pengganti rennet dimulai.

Chymosin (rennet hasil rekayasa genetika) dihasilkan pada awal tahun 1980an dari mikroba (Escherichia coli, Kluyveromyces lactis dan Aspergillus niger) yangdirekayasa.

Chymosin telah mengalami pengujian yang ketatuntuk menjamin keamanan penggunaannya.



Industri Keju:

Chymosin memiliki sifat dan fungsi yang sama

dengan rennet yang diperoleh dari anak sapi. Enzimini dapat digunakan untuk menghasilkan keju yangkualitasnya sama dengan keju yang dihasilkanmenggunakan rennet dari anak sapi yang lebih baik

daripada jika menggunakan rennet dari jamur atauhewan selain sapi.

Chymosin pertama kali digunakan untuk pembuatankeju pada tahun 1988. Pada saat ini hampir 90%rennet dihasilkan dari khamir terekayasa.

Penggunaan Chymosin didukung oleh kelompok vegetarian dan kelompok agama yang menolak konsumsi bagian tubuh sapi.



Produksi protein komersial

Protein pengobatan

Insulin untuk pengobatan diabetes Interferon-gamma untuk pengobatan kanker

Faktor VIII untuk pengobatan hemofili

Erythropoetin untuk pencairan gumpalan

darah


(1C)





Example : Production of recombinant

human insulin in E. coli Pasien diabetes perlu menyuntikkan

insulin untuk mengontrol kandungan

glukosa dalam darah mereka

Lilly



• Prepronsulin diproduksi oleh se-sel dalam

kelenjar pankreas.

• Preproinsulin adalah polipeptida tunggal.

• Preproinsulin diproses oleh enzim proteolitik

menjadi Insulin.• Pada Insulin, rangkaian polipeptida A dan B

dihubungkan oleh ikatan disulfida.

A chain

B chain

N

C

C chain

Produksi rekombinan insulin manusia

dalam E. coli (1)



http://members.tripod.com/diabetics_world/lillys_rdna_insulin.htm

Pada Insulin sintetis, polipeptida A

dan B diklon secara terpisah ke dalam

vektor ekspresi berbasis lac- promoter

Produksi rekombinan insulin

manusia dalam E. coli (2)



Promoter lac, ekspresi diinduksi

Purifikasi dan penghilangan b-

gal dari polipeptida insulin

Polipeptida A dan B yang telah

dimurnikan dicampur

Kondisi campuran dibuatoksidatif agar terbentuk ikatan

disulfida

Humulin

Produksi rekombinan insulin

manusia dalam E. coli (3)




Meningkatkan kemampuan mikroba

Meningkatkan kemampuan penambatannitrogen

Meningkatkan kemampuan melarutkan fosfat

Meningkatkan kemampuan menggunakansubstrat kompleks seperti selulosa ksilosa, dan

amilum Ketahanan terhadap kekeringan, logam berat &

senyawa beracun lainnya


(2)



legume

rhizobia

Nitrogen tertambat(amonia)

Karbon tertambat(malat, sukrosa)



Penambatan Nitrogen Biologis:

N2 + 8 flavodoxin- + 8H+ + 16 MgATP2- + 18 H2O

+ 2OH- + 8 flavodoxin + 16 MgADP- + 16H2PO4- + H2

nitrogenase

2NH4+

1. Secara stoichiometri jarang terjadi.

2. Sangat menghabiskan energi karena stabilitas N2 yang

berikatan rangkap tiga

3. Menghasilkan N tertambat (amonium) yang langsungdiasimilasi menjadi biomolekul yang mengandung N (asam

amino glutamat)



Gen yang Terlibat dalam

Penambatan N2



Pengaruh overekspresi nifH terhadap

penambatan nitrogen fixation dan

pertumbuhan tanaman

Pertumbuhan P. vulgaris 45 hari setelah inokulasi menggunakan R. etli .

1, Tidak diinokulasi tidak dipupuk; 2, diinokulasi menggunakan CFN42 (wt); 3,

diinokulasi menggunakan HP55 (nifHcDK ); 4, tidak diinokulasi tetapi dipupuk 10

mM KNO3 – 2 mMNH4NO3.



Untuk penanganan lingkungan tercemar

Mikroba ―pemakan‖ minyak – Prince William

Sound – Alaska

Degradasi raksa di lingkungan – untuk membersihkan lingkungan tercemar


(3)



Penggunaan Mikroba untuk

Rekayasa Genetika Tanaman



Agrobacterium tumefaciens dan

Rekayasa Genetika di Alam



Watak Mikrobanya

A. tumefaciens adalah bakteri Gram-

negative, non-sporing, motile, rod-shaped,

Berkerabat sangat dekat dengan Rhizobium

yang dapat membentuk bintil penambat

nitrogen pada tanaman legume.

Memiliki plasmid yang berukuran besar,

disebut Ti.



Agrobacterium tumefaciens

Tertarik kepada luka atau bagian terbuka dari dindingsel tanaman

Menghasilkan asetosiringon yang diinjeksikan ke

dalam tanaman yang memungkinkan masuknya

plasmid Ti ke dalam tanaman

Plasmid Ti plasmid masuk ke dalam tanaman dan

diintegrasikan secara acak dalam kromosom tanaman

Plasmid Ti menyandi opin dan nopalin, dua produk gen yang memacu tumbuhnya tumor pada tanaman

terinfeksi



Ti plasmid

Agrobacterium tumefaciens



Gen-Gen dalam Plasmid Ti

tra region — mengendalikan pemindahan

plasmid dari bakteri ke sel tanaman

vir – menginduksi pembelahan tak

terkendali dari sel tanaman inang

t region (tDNA) – kumpulan gen yang

mengendalikan pemindahan tDNA ke

dalam kromosom sel tanaman inang



Dari Ti plasmid mengkonstruksi

Plasmid Integrasi



Vektor Integrasi

Plasmid

Chromosome



Rekayasa Genetika Tanaman dan

Plasmid Ti




See you ….

http://www.photos.com/en/search/close-up?oid=2642290&a=&pt=&k_mode=all&k_exc=&cid=811G&date=&ct_search=&k_var=abstract&bl=%2Fen%2Fsearch%2Findex%3Ff_h%3D1%26f_i%3D1%26f_o%3D1%26f_v%3D1%26f_b%3D1%26f_c%3D1%26k_var%3Dabstract%26k_mode%3Dall%26big%3D1%26cid%3D811G%26ppage%3D12%26srch%3DSearching...%26first%3D133%26&ofirst=&srch=Y&hoid=e204d92bae18e9e3fa00b0115b52b408

perakitanmikroba

Documents