BAKTERIOLOGI KEDOKTERAN

1.    Definisi Bakteri

Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik bersel satu yang memperbanyak diri dengan divisi sel dan secara khas memiliki dinding sel.¹

2.    Morfologi Bakteri

·         Kokus merupakan bekteri berbentuk bulat dapat tersusun sebagai berikut:

- mikrokokus adalah kokus tersendiri (single)

- diplokokus adalah kokus berpasangan dua-dua

- pneumokokus adalah diplokkus yang berbentuk lanset

- gonokokus adalah diplokokus yang berbentuk seperti biji kopi

- tetrade adalah kokus yang tersusun rapi dalam kelompok empat sel

- sarsina adalah kokus dalam kelompok delapan sel yang tersusun rapi dan berbentuk

seperti  kubus

- streptokokus adalah kokus yang tersusun seperti rantai

- stafilokokus adalah kokus bergerombol tak teratur seperti untaian buah anggur

·         Basilus merupakan bakteri berbentuk batang dengan panjang variasi dua sampai sepuluh kali diameter bakteri tersebut.

- kokobasilus adalah basil yang sangat pendek menyerupai kokus

- fusiformis adalah basil dengan kedua ujung batang meruncing

- streptobasilus adalah sel-sel bergandeng membentuk suatu filamen

·         Spiral:

-          vibrio, berbentuk batang bengkok

-          spirilum berbentuk spiral kasar dan kaku, tidak fleksibel dan dapat bergerak dengan flagel

-          spirokhaeta berbentuk spiral halus, elastik dan fleksibel dapat bergerak dengan aksial filamen. Contoh:

1. borrelia, berbentuk gelombang

2. treponema, berbentuk spiral halus dan teratur

3. leptospira, berbentuk spiral dengan kaitan satu atau kedua ujungnya¹

Gambar 1: morfologi bakteri⁷

3.    STRUKTUR DASAR SEL BAKTERI

Gambar 2: struktur sel⁴

Ø Kapsul.

o  Kapsul adalah polimer yang membentuk selubung padat yang menyelimuti sel.

o  Kapsul berperan dalam tingkat keinvasifan bakteri patogenik (sel yang berkapsul terlindung dari fagositosis kecuali jika mereka diselubungi oleh antibodi antikapsular).

Ø Dinding sel.

o  Adalah lapisan selubung sel yang terletak di antara membran sitoplasma dan kapsul.

o  bakteri gram positif, dinding sel tersusun atas peptidoglikan dan asam teikoat. Sedangkan pada bakteri gram negatif, dinding sel tersusun atas peptidoglikan dan membran luar.

o  Dinding sel berperan dalam proteksi terhadap osmotik & pembelahan sel.

o  Komponen pada dinding sel:

a)    Bakteri gram positif.

-      Peptidoglikan, terdapat 40 lembar lapisan peptidoglikan.

-      Asam teikoat & asam teikuronat, merupakan polimer yang larut dalam air. Asam teikoat membentuk antigen permukaan utama karena terletak di permukaan luar dari lapisan peptidoglikan.

-      Polisakarida

b)   Bakteri gram negatif.

-      Peptidoglikan, hanya terdapat satu atau dua lembar lapisan peptidoglikan.

-      Membran luar, merupakan struktur berlapis ganda.

-      Lipoprotein, berperan dalam menstabilkan membran luar dan merekatkannya ke lapisan peptidoglikan.

Ø Membran Plasma/Sitoplasma.

·  Berperan dalam permeabilitas selektif & transport zat terlarut, transpor elektron & fosforilasi oksidatif pada spesies aerobik.

·  50% membran plasma harus dalam keadaan semifluid (setengah cair) agar pertumbuhan sel dapat terus berjalan.

Ø Nukleoid.

o  Padanan nucleus pada eukariot, berupa rantai tunggal berbentuk melingkar.

o  Beberapa bakteri memiliki tambahan DNA melingkar lain yang lebih kecil yang disebut plasmid.

Ø Sitoplasma

o  Adalah cairan sel.

Ø Ribosom.

o  Berperan dalam sintesis protein.

o  Tersebar dalam sitoplasma.

Ø Mesosom.

o  Adalah invaginasi membran sitoplasma yang bergelung-gelung membentuk struktur khusus.

o  Ada 2 tipe mesosom:

a)    Mesosom septal, yang berfungsi membentuk dinding penyebrangan selama pembelahan sel.

b)   Mesosom lateral

Ø Flagella.

o  Adalah alat tambahan seperti benang yang seluruhnya tersusun atas protein.

o  Diameternya sekitar 12 – 30 nm.

o  Flagella adalah organ pergerakan pada bakteri.

o  Terbentuk dari ribuan molekul suatu subunit protein yang disebut flagellin.

o  Ada 4 bentuk flagella:

a)    Monotrik (flagella yang hanya terdapat pada satu ujung)

b)   Lofotrik (flagel yang terdapat banyak pada satu ujung)

c)    Amfitrik (flagel yang terdapat di kedua ujungnya)

d)   Peritrik (flagel yang terdapat pada seluruh permukaan sel)

Gambar 3: bentuk flagel⁴

 

Ø Pili

o  Pili (dari bahasa latin yang artinya “rambut”) atau fimbria (latin “rumbai”).

o  Organ ini lebih pendek dan lebih halus daripada flagel.

o  Tersusun atas subunit protein struktural yang disebut pilin.

o  Protein minor, yang terletak pada ujung pili, menyebabkan bakteri dapat melekat pada sel lain.

o  Pili dibagi dalam 2 kelas, yaitu:

a)    Pili biasa, berperan dalam bakteri pathogen ke sel pejamu.

b)   Pili seksual, berperan dalam perlekatan bakteri pada proses konjugasi.

Ø Spora.

o  Pada kondisi kekurangan nutria, tiap sel membentuk spora internal tunggal yang dilepaskan saat sel induk mengalami otolisis.

o  Spora adalah sel yang sedang beristirahat yang sangat resisten terhadap kekeringan, panas dan bahan-bahan kimia.

o  Proses pembentukan spora dimulai ketika kondisi nutrisi kurang menguntungkan.

o  Dinding spora relatif tidak permeabel, namun zat warna bias menembusnya dengan cara memanaskan preparat. Spora diwarnai dengan malakit hijau atau karbolfuhsin.

o  Sifat endospora :

a)    Inti, merupakan potoplas suatu spora. Inti mengandung sebuah nukleus sempurna (kromosom).

b)   Dinding spora, merupakan lapisan paling dalam yang mengelilingi membran dalam spora.

c)    Korteks, merupakan lapisan paling tebal dari selubung spora. Peptidoglikan korteks sangat sensitif terhadap lisozim, dan sifat autolisisnya berperan dalam pertumbuhan (germinasi) spora.

d)   Selubung (coat), tersusun atas protein yang mirip keratin. Bersifat tidak permeable sehingga spora cenderung resisten terhadap bahan kimia antibakteri.

e)    Eksosporium, merupakan membran lipoprotein yang mengandung sejumlah karbohidrat.²

Gambar 4: spora⁴

                           

4.    Klasifikasi Bakteri

·    Berdasarkan biokimia

setiap bakteri dapat dibedakan karakterisasi kimia dalam DNA bakteri menunjukkan kisaran komposisi basa nukleotida yang luas sehingga terdapat kesamaan genetik meliputi tingkat genetik berdasarkan

-       komposisi basa DNA

-       homologi sekuens DNA dan rRNA

-       pola-pola metabolisme stabil yang dikontrol oleh gen

-       polimer-polimer pada sel

-       struktur organel dan pola regulasinya

·    Berdasarkan morfologi

Setiap bakteri dapat dibedakan menurut bentuknya dan ukuran. Dibedakan menjadi 3, yaitu:

-       Cocus

-       Bacillus (batang)

-       Spiral

·    Berdasarkan sel

Dibedakan menjadi 2 yaitu, eubakteria terdiri dari berbagai bakteri yang lebih umum atau bakteri sejati dan archaebakteria (bakteri purba) yang tidak menghasilkan peptidoglikan yang membedakan dengan eubakteria. Terdapat empat utama dibedakan atas karakteristik dinding sel, yaitu:

Ø Eubakteria Gram Negatif yang mempunyai dinding sel

Bakteri ini merupakan kelompok bakteri heterogen yang mempunyai selubung sel kompleks (jenis gram negatif) yang terdiri dari membran luar, lapisan peptidoglikan tipis di bagian dalam dan membran sitoplasma. Sel berbentuk oval, batang lurus atau melengkung, heliks, beberapa bentuk tersebut depan berselubung atau berkapsul. Anggota bakteri ini mungkin berupa bakteri fototrofik atau nonfototrofik. Pergerakan jika ada, terjadi melalui flagel atau pergelinciran.

Ø Eubakteria Gram positif berdinding sel

Kelompok bakteri ini mempunyai profil dinding sel jenis Gram positif. Sel-sel biasanya memberi pewarnaan gram positif tetapi tidak selalu. Sel-sel  dapat berbentuk sferis, batang atau filament. Organisme tersebut secara umum bersifat heterotrof kemosintetikdan meliputi spesies aerob, anaerob, dan fakultatif anaerob. Kelompok dalam kategori ini mencakup bakteri asporogenus sederhana dan sporogenus.

Ø Eubakteria yang tidak memiliki dinding sel

Bakteri ini adalah mikroorganisme yang tidak memiliki dinding sel (sering disebut sebagai mikoplasma dan terdiri dari kelas mollicutes) dan tidak menyintesis prekursor peptidoglikan. Bakteri tersebut diselubungi oleh suatu membran unit, yaitu membran plasma. Bakteri tersbut menyerupai bentuk L. Mikoplasma adalah organisme yang sangat pleomorfik dan ukurannya sangat kecil, bentuk dapat difiltrasi.

Ø Arkhaebakteria

Organisme prokariot ini terutama ditemukan dalam lingkungan berair atau haitat terrestrial yang ekstrem (tinggi garam, temperatur tinggi, anaerob) beberapa diantaranya adalah simbion dalam saluran cerna hewan. Terdiri dari organisme fakultatif anaerob, anaob, dan aerob yang bersifat kemolitotrof, heterototrof atau heterotrof fakultatif. Arkhaebakteria tidak memiliki dinding sel peptidoglikan, memiliki isoprenoid diter atau lipid digliserol tetraeter. Sel-sel berbentuk sferis, spiral, dan lempeng atau batang juga ada bentuk unisellular dan multisellular.

• Berdasarkan genom²

5.    Taksonomi

¨      Taksonomi bakteri

Untuk membatasi  kelompok organisme dalam suatu bakteri yang dapat membagi kelompok menjadi biotipe dan mengelompokkan spesies berdasarkan genus. Pengelompokkan yang lebih luas seperti famili. Urutan formal dalam taksonomi bakteri  diuraikan sebagai berikut:

Kerajaan, divisi, kelas, ordo, famili, genus, spesies. Untuk tujuan praktis, hanya susunan famili, genus, dan spesies yang sering digunakan.

¨      Taksonomi numerik

Menggambarkan persamaan, kemiripan dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coefficient (Sj) menyatakan sifat-sifat yang positif saja. Sedangkan simple matching coefficient (Ssm) menyatakan sifat-sifat yang positif dan negatif. Koefisien-koefisien menggambarkan sifat-sifat yang sama diantara organisme-organisme.²

6.    Fisiologi Bakteri

Faktor-faktor yang harus diatur selama pertumbuhan mikroorganisme adalah zat makanan, pH, temperatur, konsentrasi garam, dan kekuatan ionik.

1.      Temperatur (suhu)

Tiap-tiap bakteri mampunyai temperatur optimum, agar bakteri dapat tumbuh dengan baik. Terutama untuk pembelahan sel, karena sangat peka pada pengaruh temperatur tinggi. Terdapat batas-batas suhu pertumbuhan bakteri, yaitu:

a.       Psikhrofilik: -5^oC – 30^oC dengan optimum 10^o – 20^oC

b.      Mesofilik: 10^o – 45^oC dengan suhu optimum 20^o – 45^o C

c.       Termofilik: 25^o – 80^o C dengan suhu optimum 50^o – 60^oC ¹

Sebagian besar organisme adalah mesofilik, dengan 30^oC merupakan suhu optimal beberapa mikroba yang hidup bebas, dan temperatur pejamu adalah suhu optimal untuk simbiosis hewan berdarah panas.

Mikroorganisme memiliki respon syok panas dan dingin. Respon syok panas berupa sintesis sesaat seperangkat “protein syok panas”, bila terkena suhu yang tiba-tiba meningkat di atas suhu optimum pertumbuhan. Protein-protein tersebut sangat tahan terhadap panas dan dapat menstabilkan protein sel yang sensitif panas. Sedangkan syok dingin ialah pembunuhan sel akibat pendinginan yang cepat. Namun sejumlah senyawa dapat melindungi sel dari pembekuan atau syok dingin, yaitu dengan gliserol dan dimetil sulfoksida paling sering digunakan.²

2.      pH

sebagian besar bakteri patogen memiliki pH optimum 7,2 – 7,6.¹

berbagai rentang pH pada organisme:

a.       neutralofil tumbuh pada pH 6,0 – 8,0, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 7,5 pada pH eksternal 5,5 – 8,5.

b.      Asidofil memiliki pH optimum 3,0, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 6,5 pada pH eksternal 1,0 – 5,0.

c.       Alkalifil memiliki pH optimum 10,5, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 9,5 pada pH eksternal 9,0 – 11,0.

pH internal diatur oleh sistem transport proton dalam membran sitoplasma, termasuk sistem transport primer.

3.      Nutrisi (zat makanan)

a.       Karbon

Karbon organik diperlukan oleh bakteri heterotrof untuk pertmbuhan. Selain itu karbon dioksida diperlukan untuk beberapa reaksi biosintetik.

b.      Nitrogen

Nitrogen adalah komponen utama dari protein dan asam nukleat. Banyak mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi nitrogen menjadi bentuk paling tereduksi yaitu ion amonium. Kemampuan mengasimilasi nitrogen secara reduktif melalui NH₃ disebut fiksasi nitrogen, adalah suatu sifat unik pada prokariot, dan relatif sedikit bakteri yang memiliki kapasitas metabolik ini.

c.       Sulfur

Sulfur adalah komponen dari banyak substansi sel organik. Sulfur membentuk sebagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan pada rantai samping protein. Beberapa bakteri autotrofik dapat mngoksidasinya menjadi sulfat, untuk digunakan sebagai sumber sulfur yang mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida yang bersifat toksik bagi organisme lain.

d.      Fosfor

Fosfor diperlukan untuk komponen ATP, asam nukleat, dan koenzim seperti NAD, NADP, dan flavin.

e.       Mineral

Mineral diperlukan untuk fungsi enzim. Ion magnesium dan kalium penting untuk fungsi dan integritas ribosom. Ca²⁺ untuk komponen dinding sel gram positif.

4.      kekuatan ionik dan tekanan osmotik

faktor-faktor seperti tekanan osmotik dan konsentrasi garam perlu diperhatikan. Terdapat bakteri yang yang memrlukan kadar garam yang tinggi, disebut halofilik. Selain itu terdapat bakteri yang memerlukan tekanan osmotik yang tinggi disebut osmofilik.¹

Sebagian besar bakteri mampu menoleransi tekanan osmotik dan kekuatan ionik eksternal yang sangat bervariasi karena kemampuannya untuk mengatur osmolalitas dan konsentrasi ion internal. Osmolaritas ionik diatur oleh transpor aktif ionik K⁺ ke dalam sel, kekuatan ionik internal dipertahnakn konsentan dengan kompensasi ekskresi puteresin (poliamin organik bermuatan positif).²

7.    Pertumbuhan Bakteri

Ø  Definisi

Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah semua komponen organisme secara teratur.

Ø  Syarat pertumbuhan

Syarat pertumbuhan adalah:

a.       Adanya sel hidup

b.      Ada sumber energi

c.       Ada nutrisi dan faktor pertumbuhan

d.      Tidak ada inhibitor¹

Ø  Perkembangbiakkan dapat berlangsung secara seksual dan aseksual²

ü pertumbuhan secara aseksual, yaitu:

a.       Pembelahan biner

umumnya bakteri berkembang biak secara amitosis dengan membelah menjadi 2 bagian (binary division). Waktu diantara 2 pembelahan disebut generation time dan ini berlainan untuk setiap jenis kuman, bervariasi antara 20 menit sampai 15 jam, contohnya Mycobacterium yang mempunyai generation time 15 jam

b.      Pembelahan tunas/cabang

pertumbuhan dengan cara ini akan didahului dengan pembentukkan tunas yang kemudian menjadi cabang dan akhirnya cabang tersebut memisahkan diri dan membentuk bakteri yang baru. Contoh bakteri yang memakai cara ini adalah bakteri dari famili Streptomycetacea.

c.       Pembentukkan filamen

Pada pembentukkan filamen, sel akan mengeluarkan serabut panjang, filamen tidak bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filamen. Lalu filamen terputus-putus menjadi beberapa bagian dan setiap bagian tersebut membentuk bakteri yang baru.

ü Perkembangbiakkan secara seksual

Pembelahan bakteri disini didahului oleh peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri. Akibatnya timbul sel-sel bakteri dengan sifat yang berasal dari kedua sel induknya. Pembelahan semacam ini hanya terjadi pada famili Enterobacteriaceae, antara Escherichia coli, antara Salmonella typhosa. Jika bakteri ditanam pada waktu-waktu tertentu dan ditinjau berdasarkan jumlah bakteri yang hidup, maka dibagi menjadi 4 fase, yaitu:

1.      fase penyesuaian (lag phase)

fase penyesuaian menggambarkan suatu periode dimana sel-sel yang kekurangan metabolit dan enzim akibat adanya kondisi yang tak menguntungkan pada akhir riwayat biakan sebelumnya, beradaptasi dengan lingkungan baru. Fase ini berlangsung selama 2 jam. Bakteri belum berkembang biak tapi aktivitas metabolitnya tinggi.

2.      Fase pembelahan (logarhytmik phase/exponential phase)

Bakteri mulai berkembang biak dengan berlipat 2, jumlah bakteri akan meningkat secara eksponensial. Pada pertengahan fase ini, pertumbuhan bakteri sangat ideal, terjadi secara teratur, dan semua bahan dalam sel berada dalam keadaan seimbang. Fase ini berlangsung selama 18 - 24 jam.

3.      Fase stasioner

Dengan meningkatnya jumlah bakteri dari fase sebelumnya, meningkat pula jumlah hasil metabolisme yang toksis. Akibatnya, mulai ada yang mati dan pembelahan terhambat. Pada suatu saat, jumlah bakteri yang hidup sama dengan jumlah yang mati.

4.      Fase kemunduran/penurunan (period of decline)

Pada fase ini, jumlah bakteri yang hidup berkurang. Beberapa jenis bakteri timbul bentuk-bentuk abnormal (bentuk involusi).

Gambar 5: fase pada perkembangbiakkan seksual

5.         Pengukuran pertumbuhan¹

1.    Pengukuran diukur melalui biomassa sel

Pada prinsipnya, biomassa dapat diukur dengan menentukan berat kering biakkan mikroba setelah dicuci dengan air suling. Perhitungan konstanta kecepatan (k) pertumbuhan dapat menentukkan jumlah pertumbuhan yang terjadi pada perode waktu tertentu maupun menentukkan waktu yang diperlukan selama pertumbuhan.

Rumus :

log₁₀   B₁ = k(t₁-t₀)

           B₀      2,3

k  = ln 2

                    t_d

                     keterangan:

1.      K=kecepatan pertumbuhan

2.      B₁=biomassa pada waktu 1(t1)

3.      B₀=biomassa pada waktu nol(t0)

4.      t₁-t₀=perbedaan waktu

5.      t_d=waktu penggandaan (waktu generasi)

Tabel 1: data waktu generasi pada beberapa bakteri³

Nama Bakteri	Waktu generasi (menit)
Escherichia coli	17
Bacillus megaterium	25
Rhizobium japonicum	344 – 461
Mycobacterium tuberculosis	792 – 932
Treponema pallidum	1980

2.  Pengukuran diukur melalui konsentrasi sel (jumlah sel yang dapat hidup per unit volume biakan).

Jumlah sel yang hidup biasanya dianggap sebagai konsentrasi sel. Dalam menggunakan ukuran rubidimetrik, terdapat korelasi antara tingkat kekeruhan dengan jumlah sel yang hidup. Di dalam perhitungannya, pengukuran kecepatan sel diukur melalui konsentrasi sel hampir sama dengan pengukuran kecepatan sel diukur melalui biomassa, dimana dengan mengganti B, konsentrasi biomassa, dengan N, konsentrasi sel.

Rumus:

t₁ - t_o = 2,3 log10 (N₁/N₂)

                    k

keterangan :

1.      K = kecepatan pertumbuhan

2.      N₁ = konsentrasisel pada waktu 1(t1)

3.      N₀ = konsentrasi sel pada waktu nol(t0)

4.      t₁ - t₀ = perbedaan waktu

8.    Metabolisme Kuman¹

Metabolisme adalah seluruh proses pengolahan setelah bahan makanan masuk ke dalam sel. Enzim-enzim yang berperan penting dalam metabolisme:

1.      Dehidrogenase (melancarkan reaksi reduksi oksidasi metabolit)

2.      Flavoprotein (transport zat H dalam proses respirasi)

3.      Sitokrom (proses respirasi pada kuman aerob untuk transport H ke O₂)

Metabolisme dibagi dua:

1.      Anabolisme/asimilasi: meliputi proses sintesa (pembangunan)

2.      Katabolisme/desimilasi: meliputi proses degradasi (perombakan)

a.       Fermentasi

·      Fermentasi dengan pembentukan asam campuran khusus untuk famili Enterobacteriaceae.

·      Fermentasi dengan pembentukan asam butirat dilakukan oleh kebanyakan Clostridium.

b.      Respirasi

ü  Aerob: Glikolisis diteruskan hingga piruvat terpecah menjadi CO₂ dan H₂O sehingga menghasilkan ATP dan O₂ sebagai reseptor H. Urutan enzim yang dipakai dalam transport zat H ke O₂ dalam rantai respirasi ini adalah flavoprotein, sitokrom b, sitokrom c, sitokrom a dan O₂

ü  Anaerob: Zat organik seperti  nitrat atau sulfat dan bukan O₂ yang berfungsi sebagai reseptor.

c.       Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat dipecah menjadi triosa dalam bentuk fosfat dan piruvat. Enzim yang berperan dari golongan glikosidase dan fosforilase. Dimana menghasilkan piruvat, 2 NADH dan ATP dengan cara:

·       melalui pentose fosfat

cara ini dipakai untuk kuman yang tidak mempunyai enzim aldolase dan triosa PO₄ isomerase yang diperlukan EMP.

·      menurut Entner –Doudoroff

Melalui pembentukan deoksiglukonat. Cara ini dipakai pada beberapa Pseudomonas dan Escherichia coli.

d.      Metabolisme zat lemak

Permulaan reaksi diperlukan pengaktifan asam lemak dengan CoA dan sebagai hasil adalah gliserol dan asetil CoA

e.       Metabolisme protein

Sintesa protein memerlukan nitrosa yang biasanya diambil dari medium dalam bentuk NH₃ atau NO_{3 .} Sintesa protein mengikuti DNA gen memberikan pola yang menentukan pada sintesa DNA sendiri dan RNA. RNA sebagai pembawa berita dari DNA yang menentukan sintesa protein.

Fermentasi  asam amino dilakukan oleh beberapa  Clostridium seperti:

Alanin + 2 glisin +2 H₂O + 2H₂O → 3 as.asetat + 3 NH₃ + CO₂

Cara penularan bakteri

Berdasarkan habitat alam bakteri:

1.      Tanah

Kebanyakan mikroorganisme di tanah bersifat patogen bagi manusia. Bakteri pathogen yang terdapat di tanah antara lain:

-        Clostridium tetani (agen penyebab penyakit tetanus)

-        Bacillus anthracis

2.      Air

Kebanyakan air tawar dan laut mengandung mikroorganisme. Namun, bakteri patogen umumnnya tidak terdapat kecuali di air yang secara langsung tercemar oleh urin dan feses manusia dan binatang. Mikroorganisme patogen di air misalnya: Vibrio cholerae (agen penyebab penyakit kolera).

3.      Udara

Walaupun bakteri sering ditemukan di udara, mereka sebenarnya tidak berkembang biak disana. Udara luar jarang mengandung kuman patogen, karena efek pengeringan, ozon, dan radiasi UV. Udara dalam ruangan mengandung bakteri patogen yang berasal dari kulit, tangan, pakaian, dan terutama dari saluran pernapasan manusia.¹

contohnya: Mycobacterium tuberculosis (dapat menyebabkan penyakit TBC) melalui saluran pernapasan.

4.      Makanan⁵

Terjadi melalui pangan atau makanan /minuman yang tercemar bakteri.

Contoh : - Shigella (penyebab disentri)

-   Staphilococcus aures (paling banyak menyebabkan keracunan makanan biasanya terdapat di pangan yang mengandung protein misalnya daging ikan susu, serta produk yang dikonsumsi dingin seperti salad dan pudding  dengan gejala muntah)

9.    Pewarnaan Kuman¹

Pewarnaan pada kuman dilakukan untuk mempelajari morfologi, struktur, sifat-sifat kuman. Faktor-faktor untuk memperoleh pewarnaan yang baik adalah:

Ø  Gelas alas bersih dan bebas lemak.

Ø  Umur biakan: 18-24 jam, karena kuman yang umur biakannya lebih dari 24 jam akan mengalami perubahan dalam morfologi dan strukturnya.

Ø  Kualitas zat warna.

Ø  Tebal tipisnya sediaan. Bila sediaan terlalu tebal atau tidak rata, maka penetrasi zat warna akan berbeda-beda.

Jenis-jenis pewarnaan kuman:

Ø  Pewarnaan negatif

Ø  Pewarnaan sederhana

Ø  Pewarnaan khusus

Ø  Pewarnaan diferensial

1)      Pewarnaan negatif:

Suspensi kuman dibuat dalam zat warna negrosin atau tinta bak disebar-ratakan dengan gelas alas lain. Kuman tidak diwarnai dan tampak sebagai benda-benda terang dengan latar belakang hitam. Pewarnaan ini dipakai untuk kuman yang sukar diwarnai, misalnya: spirochaeta (Treponema, Leptospira, dan Borrelia)

Gambar 6: pewarnaan negatif⁴

2)      Pewarnaan sederhana:

Pewarnaan yang dilakukan hanya dengan 1 warna, misalnya biru metilen, air fukhsin, atau ungu kristal selama 1-2 menit. Zat warna anilin mudah diserap oleh kuman.

3)      Pewarnaan khusus:

Pewarnaan ini dilakukan untuk mewarnai bagian-bagian kuman yang sukar diwarnai dengan warna biasa. Misalnya:

a)    Flagel dengan pewarnaan gray

b)   Simpai dengan Pewarnaan Muir, Hiss, Gins Burri

c)    Spora dengan pewarnaan Klein

d)   Inti dengan pewarnaan Feulgen

e)    Difteri dengan pewarnaan Neiser untuk melihat granula Babes-Ernest

f)    Spirokhaeta dengan pewarnaan Becker-Krantz dan pewarnaan Fontana Tribondeau.

4)      Pewarnaan Diferensial

Pewarnaan diferensial adalah pewarnaan yang menggunakan lebih dari satu zat warna. Pewarnaan ini dibagi menjadi 2:

1.      Pewarnaan Gram adalah pewarnaan diferensial yang sangat penting yang membantu determinasi suatu kuman. Pewarnaan ini ditemukan oleh Christian Gram pada tahun 1884. Dan dibutuhkan untuk membedakan kuman yang Gram (+) atau Gram (-).

2. Pewarnaan tahan asam (acid fast staining). Misalkan pewarnaan Ziehl Neelsen dan Kinyoun-Gabbet untuk membedakan kuman-kuman yang tahan asam dari yang tidak tahan asam.

Pewarnaan Gram

Cara pewarnaan:

1. Sediaan yang sudah direkat diwarnai dengan karbol kristal ungu selama 5 menit.
2. Zat warna dibuang dan diganti dengan larutan lugol (larutan I₂ + KI) dibiarkan selama 45-60  detik.
3. Larutan lugol dibuang dan sediaan dicuci dengan alkohol 96% selama 30 detik.
4. Sediaan dicuci dengan air dan diwarnai dengan air fukhsin selama 1-2 menit. Sediaan dicuci, dikeringkan, kemudian diamati di mikroskop.

Keterangan:

1. Setelah diberi karbol ungu kristal semua kuman akan berwarna ungu, zat warna akan diserap dalam dinding sel dan protoplasma.
2. Pemberian lugol menyebabkan terbentuknya komplek ungu kristal-iodium yang berwarna ungu tengguli kotor.
3. pencucian dengan alkohol akan menyebabkan terjadinya diferensiasi:

a.    Kuman tetap berwarna ungu.

b.    Kuman tidak berwarna, sebab zat warna akan dilarutkan oleh alkohol.

4. Fukhsin sebagai pewarna kontras (counterstain) mewarnai kuman yang tidak berwarna menjadi merah.

Hasil yang dapat dibaca dari pewarnaan Gram adalah sebagai berikut:

-          Kuman Gram positif akan berwarna ungu

-          Kuman Gram negatif akan berwarna merah

Teori Permeabilitas dinding sel, teori ini berdasakan tebal tipisnya lapisan peptidoglikan dalam dinding sel. Kuman Gram positif memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal yaitu 30 lapisan serta dinding sel yang kompak, sehingga permeabilitas dinding selnya kurang dan kompleks kristal ungu-iodium tidak dapat keluar atau dipertahankan. Kuman Gram negatif mempunyai lapisan peptidoglikan yang tipis, hanya 1-2 lapisan dan susunan dinding sel yang kurang kompak. Sehingga permeabilitas dinding selnya kuat yang akan memungkinkan terlepasnya kristal ungu-iodium keluar sel.

Pewarnaan tahan asam

-       Pewarnaan Ziehl-Neelsen

Cara pewarnaan:

1.    Sediaan kuman diwarnai dengan larutan fukhsin karbol dan dipanaskan dengan api kecil selama 5 menit.

2.    Sediaan dicuci dengan air dan dimasukkan dalam larutan H₂SO₄ 5% selama 2 detik.

3.    Kemudian dicuci dengan alkohol 60% sehingga tidak ada warna merah mengalir.

4.    Sediaan dicuci dengan air kemudian diwarnai dengan pewarnaan biru metilen selama 1-2 menit, dicuci dengan air, lalu keringkan.

Hasil yang dapat dibaca dari pewarnaan Ziehl-Neelsen adalah:

-   Kuman tahan asam berwarna merah

-   Kuman tak tahan asam berwarna biru

Sesudah diberi alkohol, kuman yang tahan asam akan berwarna merah dan mempertahankannya dikarenakan lapisan dinding sel kuman ini terdapat asam mikolat. Sedangkan kuman yang tidak tahan asam akan melepaskan warna merahnya.

-       Pewarnaan Kinyoun-Gabbet

Cara pewarnaan:

1.    Sediaan kuman diwarnai dengan larutan kinyoun selama 3 menit dan dicuci dengan air.

2.    Sediaan diwarnai dengan larutan Gabbet selama 1 menit, dicuci dengan air kemudian dikeringkan.

Ditemukannya kuman tahan asam dalam sputum penderita seringkali dihubungkan dengan penyakit tuberkulosis. Sebenernya hasil ini hanya menunjukkan adanya kuman tahan asam dan kuman yang ditemukan mungkin juga bukan kuman tuberkulosis.¹

Gambar 7: pewarnaan Gram⁴

Gambar 8: pewarnaan tahan asam⁴

10.    Flora Normal

·      Flora normal: sekumpulan mikroorganisme yang hidup pada kulit dan selaput lendir (mukosa) pada manusia normal dan sehat. ²

·       Flora normal pada kulit manusia²

-   Flora tetap (resident flora): terdiri dari mikroorganisme tertentu pada bagian tubuh tertentu dan jika berubah akan kembali seperti semula.

-   Flora tidak tetap (transient flora): terdiri dari mikroorganisme nonpatogen atau potensial patogen yang tinggal di kulit atau mukosa selama beberapa jam, hari, atau minggu yang berasal dari lingkungan, tidak menimbulkan penyakit dan tidak hidup menetap. Jika flora tetap berubah, maka flora sementara akan melakukan kolonisasi, berkembang biak, dan menyebabkan penyakit.

·       Flora normal pada mulut dan saluran pernapasan¹

Bagian yang mengandung mikroorganisme adalah mulut, nasofaring, orofaring, tonsil. Bagian yang steril laring, trakea, bronkus, bronkiolus, alveolus. Mikroorganisme pada mulut: Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Enterococcus. Mikroorganisme pada faring: Neisseria. Infeksi pada mulut dan saluran nafas bagian atas meliputi bakteri anaerob.

·       Flora normal pada saluran pencernaan²

pH asam lambung melindungi lambung dari infeksi patogen usus seperti cholerae. Mikroorganisme pada usus bagian atas adalah laktobasili dan enterokokki. Mikroorganisme di kolon: Eubacteria, Clostridium, Streptococcus. Bakteri usus berperan dalam sintesis vitamin K, penyerapan zat makanan, dan perlawanan terhadap mikroorganisme patogen.

·       Flora normal saluran urogenitalis¹

Mikroorganisme dapat ditemukan di genitalia eksterna, uretra anterior, dan vagina. Dalam flora normal vagina ditemukan Streptokokus hemilitikus grub B, peptostreptokokus. Pada pubertas terdapat flora yang menetap selama masa dewasa, yaitu: Lactobasillus, Micrococcus, Staphylococcus epidermidis. Pada wanita hamil terdapat Streptococcus algalactica.

11.    Sistem Imun

A)  Perlawanan imunologik terhadap mikroorganisme di luar sel

1)      Fagositosis

Fagositosis adalah merupakan mekanisme tubuh untuk melawan benda asing yang masuk ke dalam tubuh dan pelakunya adalah:

- monosit, yang di dalam jaringan menjadi makrofag

- leukosit polimorfonukleas (PMN)

Kedua jenis tersebut berasal dari sel primitif sumsum tulang di mana sel tersebut umumnya telah dewasa. Lalu masuk ke sirkulasi darah yang pada PMN bertahan selama 6-7 jam dan kemudian masuk ke dalam jaringan di mana sel tersebut bertahan 4-5 hari, sedangkan monosit bertahan dalam sirkulasi selama 1-3 hari sebelum masuk ke dalam jaringan, baik monosit dan PMN setelah dilepas dari sumsum tulang, umumnya tidak lagi mengalami mitosis (pembelahan diri). Sehingga kebutuhan yang meningkat akan fagosit dalam perlawanan terhadap infeksi diperoleh dari pelepasan yang lebih banyak fagosit dari persediaan yang ada dalam sumsum tulang. Kedua sel tersebut diatur oleh mekanisme saraf dan faktor-faktor dalam serum, dan ini terjadi pada infeksi kuman atau virus.

2)      Kemotaksis

Peranan utama sistem kekebalan bagi fagositosis ialah menarik PMN dan monosit ke tempat terjadinya interaksi antara antibodi atau limfosit kebal dengan mikroorganisme, faktor kemotaksis yang dibebaskan limfosit-T yang mengalami mitosis setelah terikat dengan antigen atau terbentuk akibat komplek antigen-antibodi.

3)      Perlekatan

Langkah pertama dalam fagositosis, ialah melekatkan mikroorganisme pada fagosit. Banyak kuman atau patogen yang mampu menghindar (resisten) pada perlekatan itu, sehingga resistensi merupakan faktor yang memperbesar virulensinya. Dalam hal ini diperlukan opsonisasi (siap dimakan), perlekatan ini terjadi melalui:

-       ikatan Fe

Monosit dan leukosir polimorf mempunyai reseptor untuk fragmen Fe dari subklas IgG tertentu yang terikat pada antigen, jenis IgG tersebut, yang spesifik terhadap antigen mikroorganisme dapat mengikat mikroorganisme tersebut dengan fragmen Fe melekat pada fagosit. Dengan demikian terjadi perlekatan pada fagosit.

-   Ikatan C3

Monosit dan leukosit polimorf mempunyai reseptor untuk C3b yang aktif, sehingga adanya komplemen, kompleks mikroorganisme dengan antibodi pengikat  menimbulkan opsonisasi (siap untuk dimakan). Biasanya ini terjadi pada tubuh yang belum memiliki kekebalan spesifik.

-   Proses immune adherence

Opsonisasi melalui pengikatan C3 dapat dihalangi oleh inaktifator C3b yang didapat di dalam serum. Kompleks mikroorganisme antibodi yang terikat dengan C3 yg aktif dapat juga melekat pada eritrosit karena eritrosit terdapat dalam jumlah yang besar. Ternyata mekanisme ini penting terhadap kuman Gram negatif dalam sirkulasi.

-   Antibodi spesifik terhadap makrofag

Antibodi sitofilik yang tidak terikat dengan antigen dapat menempel pada monosit atau makrofag (fagosit ini mempunyai reseptor atau Fe tertentu), bila antibodi bersangkutan homolog dengan antigen mikroorganisme maka perlekatan mikroorganisme tersebut akan terjadi.

-   Hambatan aktifitas blokade oleh produk kuman

Dengan adanya antibodi spesifik terhadap protein A stafilokokus, maka kuman bebas dari hambatan opsonisasi, baik dengan IgG maupun oleh C3.

4)      Pencaplokan dan penghancuran mikroorganisme (ingesti dan destruksi)

Setelah mikroorganisme melekat pada fagosit, maka pseudopodia direntangkan mengurung mikroorganisme tersebut dengan membentuk suatu vesikel di dalam sel (fagosom), fagosom ini kemudian bergabung dengan lisosom dalam sitoplasma menjadi fagolisosom, di dalam fagolisosom mikroorganisme mati dan dihancurkan melalui mekanisme yang tergantung pada oksigen dan mekanisme yang tidak tergantung pada oksigen.

- dalam mekanisme yang tidak tergantung pada oksigen, termasuk pH rendah dalam vakuola, lisosim, protein kationik granuler, proteasa, lipasa dan glikolipasa. Lisosom sendiri bersifat meosis berapa jenis mikroorganisme, tetapi juga dapat memperbesar efek pada mikrobasid mekanisme lain.

- mekanisme yang tergantung oksigen terjadi oleh adanya peroksidase intra seluler. Peroksida secara langsung mempunyai efek mikrobasid yang diperoleh melalui pembentukan gugus-gugus yang reaktif, seperti hidroksil reaktif, dan oksigen tunggal reaktif, dan anion superoksida.¹

12.    Bacillus anthracis

Definisi

Bakteri yang menyebabkan penyakit anthrax pada hewan herbivora, contoh kambing, domba, lembu, kuda, sapi, dan lain-lain. Hewan lainnya (misalnya tikus) relatif resisten terhadap infeksi bakteri ini. Terkadang manusia dapat terinfeksi jika kontak dengan hewan yang terinfeksi.²

Morfologis:

☺Batang dengan ukuran 1 x 3-4 m, dapat tersusun seperti bambu. Spora sentral. Gerak negatif. Gram positif, aerob, membentuk rantai.

☺Pada kultur tampak koloni putih abu-abu, tepi seperti rambut, tidak ada hemolisis pada agar darah.

☺Termasuk organisme saprofit yang lazim terdapat dalam tanah, air, udara dan tumbuh-tumbuhan.¹

Gambar 9: struktur antrax⁸

Gambar 10: B. anthracis pada agar darah⁹

Taksonomi⁷

-          Kingdom: bacteria

-          Phylum: firmicutes

-          Class: bacilli

-          Orde: bacillales

-          Family: bacillaceae

-          Genus: bacillus

-          Species: B. anthracis

Fisiologis

a.       pH: 6,5 di dalam tanah (dalam keadaan spora)

b.      suhu: tinggi ataupun rendah (dalam keadaan spora) dalam waktu yang cukup lama dan dapat bertahan selama bertahun-tahun pada tanah yang kering.

c.       lingkungan: sporanya resisten terhadap perubahan lingkungan

d.      nutrisi: basil saprofit menggunakan sumber nitrogen dan karbon sederhana untuk energi dan pertumbuhannya.²

Cara penularan

Pada manusia kuman anthrax dapat menyebabkan:

1.      Infeksi kulit: penularan lewat kulit yang terluka. Kulit yang terinfeksi spora akan mengalami iritasi dan kulitnya menjadi hitam¹

Gambar 11: infeksi kulit¹⁰

2.      Infeksi paru-paru: Wool sorters disease yang terjadi karena inhalasi spora dari bulu domba. Biasanya penyakit ini fatal.

Gambar 12: infeksi paru-paru¹¹

3.      Infeksi pada usus: menyebabkan infeksi pada usus halus yang disertai dengan gangren. Penyebabnya adalah karena makan daging yang terinfeksi anthrax.

Proses masuknya B. anthracis ke dalam tubuh:

1.      B. anthraticus masuk ke dalam tubuh dalam bentuk spora.

2.      Spora kemudian diserang oleh sistem kekebalan tubuh.

3.      Dalam sistem kekebalan tubuh, spora anthrax aktif dan mulai berkembang biak dan mengeluarkan 2 racun, yaitu toksin edema dan toksin lethal. PA berikatan dengan EF membentuk toksin edema. PA dan LF membentuk toksin lethal, yang merupakan faktor virulensi utama dan menyebabkan kematian pada hewan yang terinfeksi.

4.      Racun yang dikeluarkan B. anthracis terdiri dari 3 protein:

-   PA (protective antigen)

-   EF (edema factor)

-   LF (lethal factor)²

13.    ANTIBIOTIK

Definisi

Ø  Zat yang dihasilkan oleh suatu mikroba. Terutama fungi, yang dapat  menghambat/dapat membasmi mikroba jenis lain

Ø  Obat yang digunakan untuk membasmi mikroba penyebab infeksi pada manusia

Penggolongan

Ø  Sifat toksisitas selektif

-          Antimikroba yang bersifat menghambat pertumbuhan mikroba (bakteriostatik)

-          Antimikroba yang bersifat membunuh (bakterisid)

Ø  Kadar minimal

-          Kadar hambat minimal (KHM)

-          Kadar bunuh minimal (KBM)

Jadi antimikroba tertentu aktivitasnya dapat meningkat dari bakteriostatik menjadi bakterisid bila kadar antimikrobanya ditingkatkan melebihi (KHM).

Mekanisme Kerja

1.      Antimikroba yang menghambat metabolisme sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: Sulfonamid,trimetoprim, asam p-aminosalisilat (PAS) dan Sulfon

Mekanisme:

Kuman pathogen mensintesis sendiri asam folat dari asam benzoate (PABA) untuk kebutuhan hidupnya.

-          Sulfonamid (sulfon)

Jika sulfonamide (sulfon) menang terhadap PABA, maka PABA akan bergabung dengan sulfonamide (sulfon) untuk membentuk asam folat dan membentuk analog asam folat yang nonfungsional akibatnya kehidupan mikroba terganggu.

-          Trimetoprim

Efek sulfonamide dapat diatasi oleh mikroba dengan cara meningkatkan kadar PABA, tetapi harus mengubah dihidrofolat menjadi asam tetra hidropolat. Enzim dihidrofolat reduktanse yang berperan dihambat oleh trimetoprim sehingga asam dihidrofolat  tidak dapat direduksi menjadi asam tetrahidrofolat yang fungsional.

-          PAS

Merupakan analog PABA dan bekerja dengan menghambat sintesis asam folat pada M. tuberculosis. Karena sulfonamide tidak efektif terhadap M. Tuberculosis, sebaliknya PAS tidak efektif terhadap bakteri yang sensitive terhadap sulfonamide.

2.      Antimikroba yang menghambat sintesis dinding sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: penisilin, sefalosporin, basitrasin, vankomisin, dan sikloserin

Mekanisme:

Dinding sel bakteri terdiri dari polipeptidoglikan menjadi suatu polimer nukleopeptida (glikopeptida). Sikloserin menghambat reaksi yang paling awal dalam proses sintesis dinding sel diikuti berturut-turut oleh basitrasin, vankomisin dan diakhiri oleh penisilin dan sefalosporin. Akibatnya tekanan osmotik didalam sel kuman lebih besar dari luar maka kerusakan dinding sel kuman akan mengakibatkan terjadinya lisis, yang merupakan dasar efek bakterisidal pada kuman yang peka.

3.      Antimikroba yang mengganggu keutuhan membrane sel mikroba

Efek: bakterisid.

Kelompok antimikroba: polimiksin, golongan polien, berbagai antimikroba kemoterapeutik (antiseptic surface active agent).

Mekanisme:

-          Polimiksin

Polimiksin akan merusak membrane sel setelah bereaksi dengan fosfat pada fosdolipid membrane sel mikroba.

-          Golongan polien

Antibiotic polien bereaksi dengan sterol yang terdapat pada membrane sel fungus yang akan mempengaruhi permeabilitas selektif membrane.

-          Antimikroba kemoterapeutik

Antiseptic surface active agent akan merusak permeabilitas selektif membrane sel mikroba menyebabkan komponen penting dalam sel mikroba yaitu protein, asam nukleat, nukleotida dll akan keluar.

4.      Antimikroba yang menghambat sintesis protein sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: golongan amino glikosid, makrolid, linkomisin, etrasiklin, dan kloramfenikol.

Mekanisme:

Pada bakteri ribosom terdiri dari dua unit berdasarkan konstanta sedimentasinya dinyatakan sebagai ribosom 30s dan 50s. kedua komponen ini akan bersatu pada pangkal rantai mRNA menjadi ribosom 70s

-          Golongan aminoglikosid (streptomisin)

Streptomisin akan berikatan dengan komponen ribosom 30s menyebabkan kode pada mRNA salah dibaca oleh tRNA saat sintesis protein. Akibatnya terbentuk protein yang abnormal dan nonfungsional bagi sel mikroba

-          Golongan aminoglikosid (gentamisin, kanamisin, dan neomisin)

Memiliki mekanisme yang sama namun potensinya berbeda-beda

-          Eritromisin

Eritromisin akan berikatan dengan ribosom 50s dan menghambat translokasi kompleks tRNA peptide dari asam amino ke lokasi peptida menyebabkan rantai polipeptida tidak dapat diperpanjang karena lokasi asam amino tidak dapat menerima kompleks tRNA asam amino yang baru

-          Linkomisin

Linkomisin berikatan dengan ribosom 50s dan akan menghambat sintesis protein

-          Tetrasiklin

Tetrasiklin akan berikatan dengan ribosom 30s dan akan menhalangi masuknya kompleks tRNA-asam amino pada lokasi asam amino

-          Kloramfenikol

Kloramfenikol akan berikatan dengan ribosom 50s dan akan menghambat pengikatan asam amino baru pada rantai polipeptida oleh enzim peptidil tranferase

5.      Antimikroba yang menghambat sintesi asam nukleat sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok mikroba: rifampisin dan golongan kuinolon

Mekanisme:

-          Riamfisin

Salah satu derivat riamfisin berikatan dengan enzim polimerase RNA sehingga menghambat sintesis RNA dan DNA oleh enzim tersebut

-          Golongan kuinolon

Golongan kuinolon menghambat enzim DNA girase pada kuman yang fungsinya menata kromosom yang sangat panjang menjadi bentuk spiral hingga bisa muat dalam sel kuman yang kecil⁶

1.    Definisi Bakteri

Bakteri adalah mikroorganisme prokariotik bersel satu yang memperbanyak diri dengan divisi sel dan secara khas memiliki dinding sel.¹

2.    Morfologi Bakteri

·         Kokus merupakan bekteri berbentuk bulat dapat tersusun sebagai berikut:

- mikrokokus adalah kokus tersendiri (single)

- diplokokus adalah kokus berpasangan dua-dua

- pneumokokus adalah diplokkus yang berbentuk lanset

- gonokokus adalah diplokokus yang berbentuk seperti biji kopi

- tetrade adalah kokus yang tersusun rapi dalam kelompok empat sel

- sarsina adalah kokus dalam kelompok delapan sel yang tersusun rapi dan berbentuk

seperti  kubus

- streptokokus adalah kokus yang tersusun seperti rantai

- stafilokokus adalah kokus bergerombol tak teratur seperti untaian buah anggur

·         Basilus merupakan bakteri berbentuk batang dengan panjang variasi dua sampai sepuluh kali diameter bakteri tersebut.

- kokobasilus adalah basil yang sangat pendek menyerupai kokus

- fusiformis adalah basil dengan kedua ujung batang meruncing

- streptobasilus adalah sel-sel bergandeng membentuk suatu filamen

·         Spiral:

-          vibrio, berbentuk batang bengkok

-          spirilum berbentuk spiral kasar dan kaku, tidak fleksibel dan dapat bergerak dengan flagel

-          spirokhaeta berbentuk spiral halus, elastik dan fleksibel dapat bergerak dengan aksial filamen. Contoh:

1. borrelia, berbentuk gelombang

2. treponema, berbentuk spiral halus dan teratur

3. leptospira, berbentuk spiral dengan kaitan satu atau kedua ujungnya¹

Gambar 1: morfologi bakteri⁷

3.    STRUKTUR DASAR SEL BAKTERI

Gambar 2: struktur sel⁴

Ø Kapsul.

o  Kapsul adalah polimer yang membentuk selubung padat yang menyelimuti sel.

o  Kapsul berperan dalam tingkat keinvasifan bakteri patogenik (sel yang berkapsul terlindung dari fagositosis kecuali jika mereka diselubungi oleh antibodi antikapsular).

Ø Dinding sel.

o  Adalah lapisan selubung sel yang terletak di antara membran sitoplasma dan kapsul.

o  bakteri gram positif, dinding sel tersusun atas peptidoglikan dan asam teikoat. Sedangkan pada bakteri gram negatif, dinding sel tersusun atas peptidoglikan dan membran luar.

o  Dinding sel berperan dalam proteksi terhadap osmotik & pembelahan sel.

o  Komponen pada dinding sel:

a)    Bakteri gram positif.

-      Peptidoglikan, terdapat 40 lembar lapisan peptidoglikan.

-      Asam teikoat & asam teikuronat, merupakan polimer yang larut dalam air. Asam teikoat membentuk antigen permukaan utama karena terletak di permukaan luar dari lapisan peptidoglikan.

-      Polisakarida

b)   Bakteri gram negatif.

-      Peptidoglikan, hanya terdapat satu atau dua lembar lapisan peptidoglikan.

-      Membran luar, merupakan struktur berlapis ganda.

-      Lipoprotein, berperan dalam menstabilkan membran luar dan merekatkannya ke lapisan peptidoglikan.

Ø Membran Plasma/Sitoplasma.

·  Berperan dalam permeabilitas selektif & transport zat terlarut, transpor elektron & fosforilasi oksidatif pada spesies aerobik.

·  50% membran plasma harus dalam keadaan semifluid (setengah cair) agar pertumbuhan sel dapat terus berjalan.

Ø Nukleoid.

o  Padanan nucleus pada eukariot, berupa rantai tunggal berbentuk melingkar.

o  Beberapa bakteri memiliki tambahan DNA melingkar lain yang lebih kecil yang disebut plasmid.

Ø Sitoplasma

o  Adalah cairan sel.

Ø Ribosom.

o  Berperan dalam sintesis protein.

o  Tersebar dalam sitoplasma.

Ø Mesosom.

o  Adalah invaginasi membran sitoplasma yang bergelung-gelung membentuk struktur khusus.

o  Ada 2 tipe mesosom:

a)    Mesosom septal, yang berfungsi membentuk dinding penyebrangan selama pembelahan sel.

b)   Mesosom lateral

Ø Flagella.

o  Adalah alat tambahan seperti benang yang seluruhnya tersusun atas protein.

o  Diameternya sekitar 12 – 30 nm.

o  Flagella adalah organ pergerakan pada bakteri.

o  Terbentuk dari ribuan molekul suatu subunit protein yang disebut flagellin.

o  Ada 4 bentuk flagella:

a)    Monotrik (flagella yang hanya terdapat pada satu ujung)

b)   Lofotrik (flagel yang terdapat banyak pada satu ujung)

c)    Amfitrik (flagel yang terdapat di kedua ujungnya)

d)   Peritrik (flagel yang terdapat pada seluruh permukaan sel)

Gambar 3: bentuk flagel⁴

 

Ø Pili

o  Pili (dari bahasa latin yang artinya “rambut”) atau fimbria (latin “rumbai”).

o  Organ ini lebih pendek dan lebih halus daripada flagel.

o  Tersusun atas subunit protein struktural yang disebut pilin.

o  Protein minor, yang terletak pada ujung pili, menyebabkan bakteri dapat melekat pada sel lain.

o  Pili dibagi dalam 2 kelas, yaitu:

a)    Pili biasa, berperan dalam bakteri pathogen ke sel pejamu.

b)   Pili seksual, berperan dalam perlekatan bakteri pada proses konjugasi.

Ø Spora.

o  Pada kondisi kekurangan nutria, tiap sel membentuk spora internal tunggal yang dilepaskan saat sel induk mengalami otolisis.

o  Spora adalah sel yang sedang beristirahat yang sangat resisten terhadap kekeringan, panas dan bahan-bahan kimia.

o  Proses pembentukan spora dimulai ketika kondisi nutrisi kurang menguntungkan.

o  Dinding spora relatif tidak permeabel, namun zat warna bias menembusnya dengan cara memanaskan preparat. Spora diwarnai dengan malakit hijau atau karbolfuhsin.

o  Sifat endospora :

a)    Inti, merupakan potoplas suatu spora. Inti mengandung sebuah nukleus sempurna (kromosom).

b)   Dinding spora, merupakan lapisan paling dalam yang mengelilingi membran dalam spora.

c)    Korteks, merupakan lapisan paling tebal dari selubung spora. Peptidoglikan korteks sangat sensitif terhadap lisozim, dan sifat autolisisnya berperan dalam pertumbuhan (germinasi) spora.

d)   Selubung (coat), tersusun atas protein yang mirip keratin. Bersifat tidak permeable sehingga spora cenderung resisten terhadap bahan kimia antibakteri.

e)    Eksosporium, merupakan membran lipoprotein yang mengandung sejumlah karbohidrat.²

Gambar 4: spora⁴

                           

4.    Klasifikasi Bakteri

·    Berdasarkan biokimia

setiap bakteri dapat dibedakan karakterisasi kimia dalam DNA bakteri menunjukkan kisaran komposisi basa nukleotida yang luas sehingga terdapat kesamaan genetik meliputi tingkat genetik berdasarkan

-       komposisi basa DNA

-       homologi sekuens DNA dan rRNA

-       pola-pola metabolisme stabil yang dikontrol oleh gen

-       polimer-polimer pada sel

-       struktur organel dan pola regulasinya

·    Berdasarkan morfologi

Setiap bakteri dapat dibedakan menurut bentuknya dan ukuran. Dibedakan menjadi 3, yaitu:

-       Cocus

-       Bacillus (batang)

-       Spiral

·    Berdasarkan sel

Dibedakan menjadi 2 yaitu, eubakteria terdiri dari berbagai bakteri yang lebih umum atau bakteri sejati dan archaebakteria (bakteri purba) yang tidak menghasilkan peptidoglikan yang membedakan dengan eubakteria. Terdapat empat utama dibedakan atas karakteristik dinding sel, yaitu:

Ø Eubakteria Gram Negatif yang mempunyai dinding sel

Bakteri ini merupakan kelompok bakteri heterogen yang mempunyai selubung sel kompleks (jenis gram negatif) yang terdiri dari membran luar, lapisan peptidoglikan tipis di bagian dalam dan membran sitoplasma. Sel berbentuk oval, batang lurus atau melengkung, heliks, beberapa bentuk tersebut depan berselubung atau berkapsul. Anggota bakteri ini mungkin berupa bakteri fototrofik atau nonfototrofik. Pergerakan jika ada, terjadi melalui flagel atau pergelinciran.

Ø Eubakteria Gram positif berdinding sel

Kelompok bakteri ini mempunyai profil dinding sel jenis Gram positif. Sel-sel biasanya memberi pewarnaan gram positif tetapi tidak selalu. Sel-sel  dapat berbentuk sferis, batang atau filament. Organisme tersebut secara umum bersifat heterotrof kemosintetikdan meliputi spesies aerob, anaerob, dan fakultatif anaerob. Kelompok dalam kategori ini mencakup bakteri asporogenus sederhana dan sporogenus.

Ø Eubakteria yang tidak memiliki dinding sel

Bakteri ini adalah mikroorganisme yang tidak memiliki dinding sel (sering disebut sebagai mikoplasma dan terdiri dari kelas mollicutes) dan tidak menyintesis prekursor peptidoglikan. Bakteri tersebut diselubungi oleh suatu membran unit, yaitu membran plasma. Bakteri tersbut menyerupai bentuk L. Mikoplasma adalah organisme yang sangat pleomorfik dan ukurannya sangat kecil, bentuk dapat difiltrasi.

Ø Arkhaebakteria

Organisme prokariot ini terutama ditemukan dalam lingkungan berair atau haitat terrestrial yang ekstrem (tinggi garam, temperatur tinggi, anaerob) beberapa diantaranya adalah simbion dalam saluran cerna hewan. Terdiri dari organisme fakultatif anaerob, anaob, dan aerob yang bersifat kemolitotrof, heterototrof atau heterotrof fakultatif. Arkhaebakteria tidak memiliki dinding sel peptidoglikan, memiliki isoprenoid diter atau lipid digliserol tetraeter. Sel-sel berbentuk sferis, spiral, dan lempeng atau batang juga ada bentuk unisellular dan multisellular.

• Berdasarkan genom²

5.    Taksonomi

¨      Taksonomi bakteri

Untuk membatasi  kelompok organisme dalam suatu bakteri yang dapat membagi kelompok menjadi biotipe dan mengelompokkan spesies berdasarkan genus. Pengelompokkan yang lebih luas seperti famili. Urutan formal dalam taksonomi bakteri  diuraikan sebagai berikut:

Kerajaan, divisi, kelas, ordo, famili, genus, spesies. Untuk tujuan praktis, hanya susunan famili, genus, dan spesies yang sering digunakan.

¨      Taksonomi numerik

Menggambarkan persamaan, kemiripan dan perbedaan karakteristik bakteri. Jaccard similarity coefficient (Sj) menyatakan sifat-sifat yang positif saja. Sedangkan simple matching coefficient (Ssm) menyatakan sifat-sifat yang positif dan negatif. Koefisien-koefisien menggambarkan sifat-sifat yang sama diantara organisme-organisme.²

6.    Fisiologi Bakteri

Faktor-faktor yang harus diatur selama pertumbuhan mikroorganisme adalah zat makanan, pH, temperatur, konsentrasi garam, dan kekuatan ionik.

1.      Temperatur (suhu)

Tiap-tiap bakteri mampunyai temperatur optimum, agar bakteri dapat tumbuh dengan baik. Terutama untuk pembelahan sel, karena sangat peka pada pengaruh temperatur tinggi. Terdapat batas-batas suhu pertumbuhan bakteri, yaitu:

a.       Psikhrofilik: -5^oC – 30^oC dengan optimum 10^o – 20^oC

b.      Mesofilik: 10^o – 45^oC dengan suhu optimum 20^o – 45^o C

c.       Termofilik: 25^o – 80^o C dengan suhu optimum 50^o – 60^oC ¹

Sebagian besar organisme adalah mesofilik, dengan 30^oC merupakan suhu optimal beberapa mikroba yang hidup bebas, dan temperatur pejamu adalah suhu optimal untuk simbiosis hewan berdarah panas.

Mikroorganisme memiliki respon syok panas dan dingin. Respon syok panas berupa sintesis sesaat seperangkat “protein syok panas”, bila terkena suhu yang tiba-tiba meningkat di atas suhu optimum pertumbuhan. Protein-protein tersebut sangat tahan terhadap panas dan dapat menstabilkan protein sel yang sensitif panas. Sedangkan syok dingin ialah pembunuhan sel akibat pendinginan yang cepat. Namun sejumlah senyawa dapat melindungi sel dari pembekuan atau syok dingin, yaitu dengan gliserol dan dimetil sulfoksida paling sering digunakan.²

2.      pH

sebagian besar bakteri patogen memiliki pH optimum 7,2 – 7,6.¹

berbagai rentang pH pada organisme:

a.       neutralofil tumbuh pada pH 6,0 – 8,0, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 7,5 pada pH eksternal 5,5 – 8,5.

b.      Asidofil memiliki pH optimum 3,0, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 6,5 pada pH eksternal 1,0 – 5,0.

c.       Alkalifil memiliki pH optimum 10,5, dan akan mempertahankan pH internal sekitar 9,5 pada pH eksternal 9,0 – 11,0.

pH internal diatur oleh sistem transport proton dalam membran sitoplasma, termasuk sistem transport primer.

3.      Nutrisi (zat makanan)

a.       Karbon

Karbon organik diperlukan oleh bakteri heterotrof untuk pertmbuhan. Selain itu karbon dioksida diperlukan untuk beberapa reaksi biosintetik.

b.      Nitrogen

Nitrogen adalah komponen utama dari protein dan asam nukleat. Banyak mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mengasimilasi nitrogen menjadi bentuk paling tereduksi yaitu ion amonium. Kemampuan mengasimilasi nitrogen secara reduktif melalui NH₃ disebut fiksasi nitrogen, adalah suatu sifat unik pada prokariot, dan relatif sedikit bakteri yang memiliki kapasitas metabolik ini.

c.       Sulfur

Sulfur adalah komponen dari banyak substansi sel organik. Sulfur membentuk sebagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan pada rantai samping protein. Beberapa bakteri autotrofik dapat mngoksidasinya menjadi sulfat, untuk digunakan sebagai sumber sulfur yang mereduksi sulfat menjadi hidrogen sulfida yang bersifat toksik bagi organisme lain.

d.      Fosfor

Fosfor diperlukan untuk komponen ATP, asam nukleat, dan koenzim seperti NAD, NADP, dan flavin.

e.       Mineral

Mineral diperlukan untuk fungsi enzim. Ion magnesium dan kalium penting untuk fungsi dan integritas ribosom. Ca²⁺ untuk komponen dinding sel gram positif.

4.      kekuatan ionik dan tekanan osmotik

faktor-faktor seperti tekanan osmotik dan konsentrasi garam perlu diperhatikan. Terdapat bakteri yang yang memrlukan kadar garam yang tinggi, disebut halofilik. Selain itu terdapat bakteri yang memerlukan tekanan osmotik yang tinggi disebut osmofilik.¹

Sebagian besar bakteri mampu menoleransi tekanan osmotik dan kekuatan ionik eksternal yang sangat bervariasi karena kemampuannya untuk mengatur osmolalitas dan konsentrasi ion internal. Osmolaritas ionik diatur oleh transpor aktif ionik K⁺ ke dalam sel, kekuatan ionik internal dipertahnakn konsentan dengan kompensasi ekskresi puteresin (poliamin organik bermuatan positif).²

7.    Pertumbuhan Bakteri

Ø  Definisi

Pertumbuhan adalah peningkatan jumlah semua komponen organisme secara teratur.

Ø  Syarat pertumbuhan

Syarat pertumbuhan adalah:

a.       Adanya sel hidup

b.      Ada sumber energi

c.       Ada nutrisi dan faktor pertumbuhan

d.      Tidak ada inhibitor¹

Ø  Perkembangbiakkan dapat berlangsung secara seksual dan aseksual²

ü pertumbuhan secara aseksual, yaitu:

a.       Pembelahan biner

umumnya bakteri berkembang biak secara amitosis dengan membelah menjadi 2 bagian (binary division). Waktu diantara 2 pembelahan disebut generation time dan ini berlainan untuk setiap jenis kuman, bervariasi antara 20 menit sampai 15 jam, contohnya Mycobacterium yang mempunyai generation time 15 jam

b.      Pembelahan tunas/cabang

pertumbuhan dengan cara ini akan didahului dengan pembentukkan tunas yang kemudian menjadi cabang dan akhirnya cabang tersebut memisahkan diri dan membentuk bakteri yang baru. Contoh bakteri yang memakai cara ini adalah bakteri dari famili Streptomycetacea.

c.       Pembentukkan filamen

Pada pembentukkan filamen, sel akan mengeluarkan serabut panjang, filamen tidak bercabang. Bahan kromosom kemudian masuk ke dalam filamen. Lalu filamen terputus-putus menjadi beberapa bagian dan setiap bagian tersebut membentuk bakteri yang baru.

ü Perkembangbiakkan secara seksual

Pembelahan bakteri disini didahului oleh peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri. Akibatnya timbul sel-sel bakteri dengan sifat yang berasal dari kedua sel induknya. Pembelahan semacam ini hanya terjadi pada famili Enterobacteriaceae, antara Escherichia coli, antara Salmonella typhosa. Jika bakteri ditanam pada waktu-waktu tertentu dan ditinjau berdasarkan jumlah bakteri yang hidup, maka dibagi menjadi 4 fase, yaitu:

1.      fase penyesuaian (lag phase)

fase penyesuaian menggambarkan suatu periode dimana sel-sel yang kekurangan metabolit dan enzim akibat adanya kondisi yang tak menguntungkan pada akhir riwayat biakan sebelumnya, beradaptasi dengan lingkungan baru. Fase ini berlangsung selama 2 jam. Bakteri belum berkembang biak tapi aktivitas metabolitnya tinggi.

2.      Fase pembelahan (logarhytmik phase/exponential phase)

Bakteri mulai berkembang biak dengan berlipat 2, jumlah bakteri akan meningkat secara eksponensial. Pada pertengahan fase ini, pertumbuhan bakteri sangat ideal, terjadi secara teratur, dan semua bahan dalam sel berada dalam keadaan seimbang. Fase ini berlangsung selama 18 - 24 jam.

3.      Fase stasioner

Dengan meningkatnya jumlah bakteri dari fase sebelumnya, meningkat pula jumlah hasil metabolisme yang toksis. Akibatnya, mulai ada yang mati dan pembelahan terhambat. Pada suatu saat, jumlah bakteri yang hidup sama dengan jumlah yang mati.

4.      Fase kemunduran/penurunan (period of decline)

Pada fase ini, jumlah bakteri yang hidup berkurang. Beberapa jenis bakteri timbul bentuk-bentuk abnormal (bentuk involusi).

Gambar 5: fase pada perkembangbiakkan seksual

5.         Pengukuran pertumbuhan¹

1.    Pengukuran diukur melalui biomassa sel

Pada prinsipnya, biomassa dapat diukur dengan menentukan berat kering biakkan mikroba setelah dicuci dengan air suling. Perhitungan konstanta kecepatan (k) pertumbuhan dapat menentukkan jumlah pertumbuhan yang terjadi pada perode waktu tertentu maupun menentukkan waktu yang diperlukan selama pertumbuhan.

Rumus :

log₁₀   B₁ = k(t₁-t₀)

           B₀      2,3

k  = ln 2

                    t_d

                     keterangan:

1.      K=kecepatan pertumbuhan

2.      B₁=biomassa pada waktu 1(t1)

3.      B₀=biomassa pada waktu nol(t0)

4.      t₁-t₀=perbedaan waktu

5.      t_d=waktu penggandaan (waktu generasi)

Tabel 1: data waktu generasi pada beberapa bakteri³

Nama Bakteri	Waktu generasi (menit)
Escherichia coli	17
Bacillus megaterium	25
Rhizobium japonicum	344 – 461
Mycobacterium tuberculosis	792 – 932
Treponema pallidum	1980

2.  Pengukuran diukur melalui konsentrasi sel (jumlah sel yang dapat hidup per unit volume biakan).

Jumlah sel yang hidup biasanya dianggap sebagai konsentrasi sel. Dalam menggunakan ukuran rubidimetrik, terdapat korelasi antara tingkat kekeruhan dengan jumlah sel yang hidup. Di dalam perhitungannya, pengukuran kecepatan sel diukur melalui konsentrasi sel hampir sama dengan pengukuran kecepatan sel diukur melalui biomassa, dimana dengan mengganti B, konsentrasi biomassa, dengan N, konsentrasi sel.

Rumus:

t₁ - t_o = 2,3 log10 (N₁/N₂)

                    k

keterangan :

1.      K = kecepatan pertumbuhan

2.      N₁ = konsentrasisel pada waktu 1(t1)

3.      N₀ = konsentrasi sel pada waktu nol(t0)

4.      t₁ - t₀ = perbedaan waktu

8.    Metabolisme Kuman¹

Metabolisme adalah seluruh proses pengolahan setelah bahan makanan masuk ke dalam sel. Enzim-enzim yang berperan penting dalam metabolisme:

1.      Dehidrogenase (melancarkan reaksi reduksi oksidasi metabolit)

2.      Flavoprotein (transport zat H dalam proses respirasi)

3.      Sitokrom (proses respirasi pada kuman aerob untuk transport H ke O₂)

Metabolisme dibagi dua:

1.      Anabolisme/asimilasi: meliputi proses sintesa (pembangunan)

2.      Katabolisme/desimilasi: meliputi proses degradasi (perombakan)

a.       Fermentasi

·      Fermentasi dengan pembentukan asam campuran khusus untuk famili Enterobacteriaceae.

·      Fermentasi dengan pembentukan asam butirat dilakukan oleh kebanyakan Clostridium.

b.      Respirasi

ü  Aerob: Glikolisis diteruskan hingga piruvat terpecah menjadi CO₂ dan H₂O sehingga menghasilkan ATP dan O₂ sebagai reseptor H. Urutan enzim yang dipakai dalam transport zat H ke O₂ dalam rantai respirasi ini adalah flavoprotein, sitokrom b, sitokrom c, sitokrom a dan O₂

ü  Anaerob: Zat organik seperti  nitrat atau sulfat dan bukan O₂ yang berfungsi sebagai reseptor.

c.       Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat dipecah menjadi triosa dalam bentuk fosfat dan piruvat. Enzim yang berperan dari golongan glikosidase dan fosforilase. Dimana menghasilkan piruvat, 2 NADH dan ATP dengan cara:

·       melalui pentose fosfat

cara ini dipakai untuk kuman yang tidak mempunyai enzim aldolase dan triosa PO₄ isomerase yang diperlukan EMP.

·      menurut Entner –Doudoroff

Melalui pembentukan deoksiglukonat. Cara ini dipakai pada beberapa Pseudomonas dan Escherichia coli.

d.      Metabolisme zat lemak

Permulaan reaksi diperlukan pengaktifan asam lemak dengan CoA dan sebagai hasil adalah gliserol dan asetil CoA

e.       Metabolisme protein

Sintesa protein memerlukan nitrosa yang biasanya diambil dari medium dalam bentuk NH₃ atau NO_{3 .} Sintesa protein mengikuti DNA gen memberikan pola yang menentukan pada sintesa DNA sendiri dan RNA. RNA sebagai pembawa berita dari DNA yang menentukan sintesa protein.

Fermentasi  asam amino dilakukan oleh beberapa  Clostridium seperti:

Alanin + 2 glisin +2 H₂O + 2H₂O → 3 as.asetat + 3 NH₃ + CO₂

Cara penularan bakteri

Berdasarkan habitat alam bakteri:

1.      Tanah

Kebanyakan mikroorganisme di tanah bersifat patogen bagi manusia. Bakteri pathogen yang terdapat di tanah antara lain:

-        Clostridium tetani (agen penyebab penyakit tetanus)

-        Bacillus anthracis

2.      Air

Kebanyakan air tawar dan laut mengandung mikroorganisme. Namun, bakteri patogen umumnnya tidak terdapat kecuali di air yang secara langsung tercemar oleh urin dan feses manusia dan binatang. Mikroorganisme patogen di air misalnya: Vibrio cholerae (agen penyebab penyakit kolera).

3.      Udara

Walaupun bakteri sering ditemukan di udara, mereka sebenarnya tidak berkembang biak disana. Udara luar jarang mengandung kuman patogen, karena efek pengeringan, ozon, dan radiasi UV. Udara dalam ruangan mengandung bakteri patogen yang berasal dari kulit, tangan, pakaian, dan terutama dari saluran pernapasan manusia.¹

contohnya: Mycobacterium tuberculosis (dapat menyebabkan penyakit TBC) melalui saluran pernapasan.

4.      Makanan⁵

Terjadi melalui pangan atau makanan /minuman yang tercemar bakteri.

Contoh : - Shigella (penyebab disentri)

-   Staphilococcus aures (paling banyak menyebabkan keracunan makanan biasanya terdapat di pangan yang mengandung protein misalnya daging ikan susu, serta produk yang dikonsumsi dingin seperti salad dan pudding  dengan gejala muntah)

9.    Pewarnaan Kuman¹

Pewarnaan pada kuman dilakukan untuk mempelajari morfologi, struktur, sifat-sifat kuman. Faktor-faktor untuk memperoleh pewarnaan yang baik adalah:

Ø  Gelas alas bersih dan bebas lemak.

Ø  Umur biakan: 18-24 jam, karena kuman yang umur biakannya lebih dari 24 jam akan mengalami perubahan dalam morfologi dan strukturnya.

Ø  Kualitas zat warna.

Ø  Tebal tipisnya sediaan. Bila sediaan terlalu tebal atau tidak rata, maka penetrasi zat warna akan berbeda-beda.

Jenis-jenis pewarnaan kuman:

Ø  Pewarnaan negatif

Ø  Pewarnaan sederhana

Ø  Pewarnaan khusus

Ø  Pewarnaan diferensial

1)      Pewarnaan negatif:

Suspensi kuman dibuat dalam zat warna negrosin atau tinta bak disebar-ratakan dengan gelas alas lain. Kuman tidak diwarnai dan tampak sebagai benda-benda terang dengan latar belakang hitam. Pewarnaan ini dipakai untuk kuman yang sukar diwarnai, misalnya: spirochaeta (Treponema, Leptospira, dan Borrelia)

Gambar 6: pewarnaan negatif⁴

2)      Pewarnaan sederhana:

Pewarnaan yang dilakukan hanya dengan 1 warna, misalnya biru metilen, air fukhsin, atau ungu kristal selama 1-2 menit. Zat warna anilin mudah diserap oleh kuman.

3)      Pewarnaan khusus:

Pewarnaan ini dilakukan untuk mewarnai bagian-bagian kuman yang sukar diwarnai dengan warna biasa. Misalnya:

a)    Flagel dengan pewarnaan gray

b)   Simpai dengan Pewarnaan Muir, Hiss, Gins Burri

c)    Spora dengan pewarnaan Klein

d)   Inti dengan pewarnaan Feulgen

e)    Difteri dengan pewarnaan Neiser untuk melihat granula Babes-Ernest

f)    Spirokhaeta dengan pewarnaan Becker-Krantz dan pewarnaan Fontana Tribondeau.

4)      Pewarnaan Diferensial

Pewarnaan diferensial adalah pewarnaan yang menggunakan lebih dari satu zat warna. Pewarnaan ini dibagi menjadi 2:

1.      Pewarnaan Gram adalah pewarnaan diferensial yang sangat penting yang membantu determinasi suatu kuman. Pewarnaan ini ditemukan oleh Christian Gram pada tahun 1884. Dan dibutuhkan untuk membedakan kuman yang Gram (+) atau Gram (-).

2. Pewarnaan tahan asam (acid fast staining). Misalkan pewarnaan Ziehl Neelsen dan Kinyoun-Gabbet untuk membedakan kuman-kuman yang tahan asam dari yang tidak tahan asam.

Pewarnaan Gram

Cara pewarnaan:

1. Sediaan yang sudah direkat diwarnai dengan karbol kristal ungu selama 5 menit.
2. Zat warna dibuang dan diganti dengan larutan lugol (larutan I₂ + KI) dibiarkan selama 45-60  detik.
3. Larutan lugol dibuang dan sediaan dicuci dengan alkohol 96% selama 30 detik.
4. Sediaan dicuci dengan air dan diwarnai dengan air fukhsin selama 1-2 menit. Sediaan dicuci, dikeringkan, kemudian diamati di mikroskop.

Keterangan:

1. Setelah diberi karbol ungu kristal semua kuman akan berwarna ungu, zat warna akan diserap dalam dinding sel dan protoplasma.
2. Pemberian lugol menyebabkan terbentuknya komplek ungu kristal-iodium yang berwarna ungu tengguli kotor.
3. pencucian dengan alkohol akan menyebabkan terjadinya diferensiasi:

a.    Kuman tetap berwarna ungu.

b.    Kuman tidak berwarna, sebab zat warna akan dilarutkan oleh alkohol.

4. Fukhsin sebagai pewarna kontras (counterstain) mewarnai kuman yang tidak berwarna menjadi merah.

Hasil yang dapat dibaca dari pewarnaan Gram adalah sebagai berikut:

-          Kuman Gram positif akan berwarna ungu

-          Kuman Gram negatif akan berwarna merah

Teori Permeabilitas dinding sel, teori ini berdasakan tebal tipisnya lapisan peptidoglikan dalam dinding sel. Kuman Gram positif memiliki lapisan peptidoglikan yang tebal yaitu 30 lapisan serta dinding sel yang kompak, sehingga permeabilitas dinding selnya kurang dan kompleks kristal ungu-iodium tidak dapat keluar atau dipertahankan. Kuman Gram negatif mempunyai lapisan peptidoglikan yang tipis, hanya 1-2 lapisan dan susunan dinding sel yang kurang kompak. Sehingga permeabilitas dinding selnya kuat yang akan memungkinkan terlepasnya kristal ungu-iodium keluar sel.

Pewarnaan tahan asam

-       Pewarnaan Ziehl-Neelsen

Cara pewarnaan:

1.    Sediaan kuman diwarnai dengan larutan fukhsin karbol dan dipanaskan dengan api kecil selama 5 menit.

2.    Sediaan dicuci dengan air dan dimasukkan dalam larutan H₂SO₄ 5% selama 2 detik.

3.    Kemudian dicuci dengan alkohol 60% sehingga tidak ada warna merah mengalir.

4.    Sediaan dicuci dengan air kemudian diwarnai dengan pewarnaan biru metilen selama 1-2 menit, dicuci dengan air, lalu keringkan.

Hasil yang dapat dibaca dari pewarnaan Ziehl-Neelsen adalah:

-   Kuman tahan asam berwarna merah

-   Kuman tak tahan asam berwarna biru

Sesudah diberi alkohol, kuman yang tahan asam akan berwarna merah dan mempertahankannya dikarenakan lapisan dinding sel kuman ini terdapat asam mikolat. Sedangkan kuman yang tidak tahan asam akan melepaskan warna merahnya.

-       Pewarnaan Kinyoun-Gabbet

Cara pewarnaan:

1.    Sediaan kuman diwarnai dengan larutan kinyoun selama 3 menit dan dicuci dengan air.

2.    Sediaan diwarnai dengan larutan Gabbet selama 1 menit, dicuci dengan air kemudian dikeringkan.

Ditemukannya kuman tahan asam dalam sputum penderita seringkali dihubungkan dengan penyakit tuberkulosis. Sebenernya hasil ini hanya menunjukkan adanya kuman tahan asam dan kuman yang ditemukan mungkin juga bukan kuman tuberkulosis.¹

Gambar 7: pewarnaan Gram⁴

Gambar 8: pewarnaan tahan asam⁴

10.    Flora Normal

·      Flora normal: sekumpulan mikroorganisme yang hidup pada kulit dan selaput lendir (mukosa) pada manusia normal dan sehat. ²

·       Flora normal pada kulit manusia²

-   Flora tetap (resident flora): terdiri dari mikroorganisme tertentu pada bagian tubuh tertentu dan jika berubah akan kembali seperti semula.

-   Flora tidak tetap (transient flora): terdiri dari mikroorganisme nonpatogen atau potensial patogen yang tinggal di kulit atau mukosa selama beberapa jam, hari, atau minggu yang berasal dari lingkungan, tidak menimbulkan penyakit dan tidak hidup menetap. Jika flora tetap berubah, maka flora sementara akan melakukan kolonisasi, berkembang biak, dan menyebabkan penyakit.

·       Flora normal pada mulut dan saluran pernapasan¹

Bagian yang mengandung mikroorganisme adalah mulut, nasofaring, orofaring, tonsil. Bagian yang steril laring, trakea, bronkus, bronkiolus, alveolus. Mikroorganisme pada mulut: Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Enterococcus. Mikroorganisme pada faring: Neisseria. Infeksi pada mulut dan saluran nafas bagian atas meliputi bakteri anaerob.

·       Flora normal pada saluran pencernaan²

pH asam lambung melindungi lambung dari infeksi patogen usus seperti cholerae. Mikroorganisme pada usus bagian atas adalah laktobasili dan enterokokki. Mikroorganisme di kolon: Eubacteria, Clostridium, Streptococcus. Bakteri usus berperan dalam sintesis vitamin K, penyerapan zat makanan, dan perlawanan terhadap mikroorganisme patogen.

·       Flora normal saluran urogenitalis¹

Mikroorganisme dapat ditemukan di genitalia eksterna, uretra anterior, dan vagina. Dalam flora normal vagina ditemukan Streptokokus hemilitikus grub B, peptostreptokokus. Pada pubertas terdapat flora yang menetap selama masa dewasa, yaitu: Lactobasillus, Micrococcus, Staphylococcus epidermidis. Pada wanita hamil terdapat Streptococcus algalactica.

11.    Sistem Imun

A)  Perlawanan imunologik terhadap mikroorganisme di luar sel

1)      Fagositosis

Fagositosis adalah merupakan mekanisme tubuh untuk melawan benda asing yang masuk ke dalam tubuh dan pelakunya adalah:

- monosit, yang di dalam jaringan menjadi makrofag

- leukosit polimorfonukleas (PMN)

Kedua jenis tersebut berasal dari sel primitif sumsum tulang di mana sel tersebut umumnya telah dewasa. Lalu masuk ke sirkulasi darah yang pada PMN bertahan selama 6-7 jam dan kemudian masuk ke dalam jaringan di mana sel tersebut bertahan 4-5 hari, sedangkan monosit bertahan dalam sirkulasi selama 1-3 hari sebelum masuk ke dalam jaringan, baik monosit dan PMN setelah dilepas dari sumsum tulang, umumnya tidak lagi mengalami mitosis (pembelahan diri). Sehingga kebutuhan yang meningkat akan fagosit dalam perlawanan terhadap infeksi diperoleh dari pelepasan yang lebih banyak fagosit dari persediaan yang ada dalam sumsum tulang. Kedua sel tersebut diatur oleh mekanisme saraf dan faktor-faktor dalam serum, dan ini terjadi pada infeksi kuman atau virus.

2)      Kemotaksis

Peranan utama sistem kekebalan bagi fagositosis ialah menarik PMN dan monosit ke tempat terjadinya interaksi antara antibodi atau limfosit kebal dengan mikroorganisme, faktor kemotaksis yang dibebaskan limfosit-T yang mengalami mitosis setelah terikat dengan antigen atau terbentuk akibat komplek antigen-antibodi.

3)      Perlekatan

Langkah pertama dalam fagositosis, ialah melekatkan mikroorganisme pada fagosit. Banyak kuman atau patogen yang mampu menghindar (resisten) pada perlekatan itu, sehingga resistensi merupakan faktor yang memperbesar virulensinya. Dalam hal ini diperlukan opsonisasi (siap dimakan), perlekatan ini terjadi melalui:

-       ikatan Fe

Monosit dan leukosir polimorf mempunyai reseptor untuk fragmen Fe dari subklas IgG tertentu yang terikat pada antigen, jenis IgG tersebut, yang spesifik terhadap antigen mikroorganisme dapat mengikat mikroorganisme tersebut dengan fragmen Fe melekat pada fagosit. Dengan demikian terjadi perlekatan pada fagosit.

-   Ikatan C3

Monosit dan leukosit polimorf mempunyai reseptor untuk C3b yang aktif, sehingga adanya komplemen, kompleks mikroorganisme dengan antibodi pengikat  menimbulkan opsonisasi (siap untuk dimakan). Biasanya ini terjadi pada tubuh yang belum memiliki kekebalan spesifik.

-   Proses immune adherence

Opsonisasi melalui pengikatan C3 dapat dihalangi oleh inaktifator C3b yang didapat di dalam serum. Kompleks mikroorganisme antibodi yang terikat dengan C3 yg aktif dapat juga melekat pada eritrosit karena eritrosit terdapat dalam jumlah yang besar. Ternyata mekanisme ini penting terhadap kuman Gram negatif dalam sirkulasi.

-   Antibodi spesifik terhadap makrofag

Antibodi sitofilik yang tidak terikat dengan antigen dapat menempel pada monosit atau makrofag (fagosit ini mempunyai reseptor atau Fe tertentu), bila antibodi bersangkutan homolog dengan antigen mikroorganisme maka perlekatan mikroorganisme tersebut akan terjadi.

-   Hambatan aktifitas blokade oleh produk kuman

Dengan adanya antibodi spesifik terhadap protein A stafilokokus, maka kuman bebas dari hambatan opsonisasi, baik dengan IgG maupun oleh C3.

4)      Pencaplokan dan penghancuran mikroorganisme (ingesti dan destruksi)

Setelah mikroorganisme melekat pada fagosit, maka pseudopodia direntangkan mengurung mikroorganisme tersebut dengan membentuk suatu vesikel di dalam sel (fagosom), fagosom ini kemudian bergabung dengan lisosom dalam sitoplasma menjadi fagolisosom, di dalam fagolisosom mikroorganisme mati dan dihancurkan melalui mekanisme yang tergantung pada oksigen dan mekanisme yang tidak tergantung pada oksigen.

- dalam mekanisme yang tidak tergantung pada oksigen, termasuk pH rendah dalam vakuola, lisosim, protein kationik granuler, proteasa, lipasa dan glikolipasa. Lisosom sendiri bersifat meosis berapa jenis mikroorganisme, tetapi juga dapat memperbesar efek pada mikrobasid mekanisme lain.

- mekanisme yang tergantung oksigen terjadi oleh adanya peroksidase intra seluler. Peroksida secara langsung mempunyai efek mikrobasid yang diperoleh melalui pembentukan gugus-gugus yang reaktif, seperti hidroksil reaktif, dan oksigen tunggal reaktif, dan anion superoksida.¹

12.    Bacillus anthracis

Definisi

Bakteri yang menyebabkan penyakit anthrax pada hewan herbivora, contoh kambing, domba, lembu, kuda, sapi, dan lain-lain. Hewan lainnya (misalnya tikus) relatif resisten terhadap infeksi bakteri ini. Terkadang manusia dapat terinfeksi jika kontak dengan hewan yang terinfeksi.²

Morfologis:

☺Batang dengan ukuran 1 x 3-4 m, dapat tersusun seperti bambu. Spora sentral. Gerak negatif. Gram positif, aerob, membentuk rantai.

☺Pada kultur tampak koloni putih abu-abu, tepi seperti rambut, tidak ada hemolisis pada agar darah.

☺Termasuk organisme saprofit yang lazim terdapat dalam tanah, air, udara dan tumbuh-tumbuhan.¹

Gambar 9: struktur antrax⁸

Gambar 10: B. anthracis pada agar darah⁹

Taksonomi⁷

-          Kingdom: bacteria

-          Phylum: firmicutes

-          Class: bacilli

-          Orde: bacillales

-          Family: bacillaceae

-          Genus: bacillus

-          Species: B. anthracis

Fisiologis

a.       pH: 6,5 di dalam tanah (dalam keadaan spora)

b.      suhu: tinggi ataupun rendah (dalam keadaan spora) dalam waktu yang cukup lama dan dapat bertahan selama bertahun-tahun pada tanah yang kering.

c.       lingkungan: sporanya resisten terhadap perubahan lingkungan

d.      nutrisi: basil saprofit menggunakan sumber nitrogen dan karbon sederhana untuk energi dan pertumbuhannya.²

Cara penularan

Pada manusia kuman anthrax dapat menyebabkan:

1.      Infeksi kulit: penularan lewat kulit yang terluka. Kulit yang terinfeksi spora akan mengalami iritasi dan kulitnya menjadi hitam¹

Gambar 11: infeksi kulit¹⁰

2.      Infeksi paru-paru: Wool sorters disease yang terjadi karena inhalasi spora dari bulu domba. Biasanya penyakit ini fatal.

Gambar 12: infeksi paru-paru¹¹

3.      Infeksi pada usus: menyebabkan infeksi pada usus halus yang disertai dengan gangren. Penyebabnya adalah karena makan daging yang terinfeksi anthrax.

Proses masuknya B. anthracis ke dalam tubuh:

1.      B. anthraticus masuk ke dalam tubuh dalam bentuk spora.

2.      Spora kemudian diserang oleh sistem kekebalan tubuh.

3.      Dalam sistem kekebalan tubuh, spora anthrax aktif dan mulai berkembang biak dan mengeluarkan 2 racun, yaitu toksin edema dan toksin lethal. PA berikatan dengan EF membentuk toksin edema. PA dan LF membentuk toksin lethal, yang merupakan faktor virulensi utama dan menyebabkan kematian pada hewan yang terinfeksi.

4.      Racun yang dikeluarkan B. anthracis terdiri dari 3 protein:

-   PA (protective antigen)

-   EF (edema factor)

-   LF (lethal factor)²

13.    ANTIBIOTIK

Definisi

Ø  Zat yang dihasilkan oleh suatu mikroba. Terutama fungi, yang dapat  menghambat/dapat membasmi mikroba jenis lain

Ø  Obat yang digunakan untuk membasmi mikroba penyebab infeksi pada manusia

Penggolongan

Ø  Sifat toksisitas selektif

-          Antimikroba yang bersifat menghambat pertumbuhan mikroba (bakteriostatik)

-          Antimikroba yang bersifat membunuh (bakterisid)

Ø  Kadar minimal

-          Kadar hambat minimal (KHM)

-          Kadar bunuh minimal (KBM)

Jadi antimikroba tertentu aktivitasnya dapat meningkat dari bakteriostatik menjadi bakterisid bila kadar antimikrobanya ditingkatkan melebihi (KHM).

Mekanisme Kerja

1.      Antimikroba yang menghambat metabolisme sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: Sulfonamid,trimetoprim, asam p-aminosalisilat (PAS) dan Sulfon

Mekanisme:

Kuman pathogen mensintesis sendiri asam folat dari asam benzoate (PABA) untuk kebutuhan hidupnya.

-          Sulfonamid (sulfon)

Jika sulfonamide (sulfon) menang terhadap PABA, maka PABA akan bergabung dengan sulfonamide (sulfon) untuk membentuk asam folat dan membentuk analog asam folat yang nonfungsional akibatnya kehidupan mikroba terganggu.

-          Trimetoprim

Efek sulfonamide dapat diatasi oleh mikroba dengan cara meningkatkan kadar PABA, tetapi harus mengubah dihidrofolat menjadi asam tetra hidropolat. Enzim dihidrofolat reduktanse yang berperan dihambat oleh trimetoprim sehingga asam dihidrofolat  tidak dapat direduksi menjadi asam tetrahidrofolat yang fungsional.

-          PAS

Merupakan analog PABA dan bekerja dengan menghambat sintesis asam folat pada M. tuberculosis. Karena sulfonamide tidak efektif terhadap M. Tuberculosis, sebaliknya PAS tidak efektif terhadap bakteri yang sensitive terhadap sulfonamide.

2.      Antimikroba yang menghambat sintesis dinding sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: penisilin, sefalosporin, basitrasin, vankomisin, dan sikloserin

Mekanisme:

Dinding sel bakteri terdiri dari polipeptidoglikan menjadi suatu polimer nukleopeptida (glikopeptida). Sikloserin menghambat reaksi yang paling awal dalam proses sintesis dinding sel diikuti berturut-turut oleh basitrasin, vankomisin dan diakhiri oleh penisilin dan sefalosporin. Akibatnya tekanan osmotik didalam sel kuman lebih besar dari luar maka kerusakan dinding sel kuman akan mengakibatkan terjadinya lisis, yang merupakan dasar efek bakterisidal pada kuman yang peka.

3.      Antimikroba yang mengganggu keutuhan membrane sel mikroba

Efek: bakterisid.

Kelompok antimikroba: polimiksin, golongan polien, berbagai antimikroba kemoterapeutik (antiseptic surface active agent).

Mekanisme:

-          Polimiksin

Polimiksin akan merusak membrane sel setelah bereaksi dengan fosfat pada fosdolipid membrane sel mikroba.

-          Golongan polien

Antibiotic polien bereaksi dengan sterol yang terdapat pada membrane sel fungus yang akan mempengaruhi permeabilitas selektif membrane.

-          Antimikroba kemoterapeutik

Antiseptic surface active agent akan merusak permeabilitas selektif membrane sel mikroba menyebabkan komponen penting dalam sel mikroba yaitu protein, asam nukleat, nukleotida dll akan keluar.

4.      Antimikroba yang menghambat sintesis protein sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok antimikroba: golongan amino glikosid, makrolid, linkomisin, etrasiklin, dan kloramfenikol.

Mekanisme:

Pada bakteri ribosom terdiri dari dua unit berdasarkan konstanta sedimentasinya dinyatakan sebagai ribosom 30s dan 50s. kedua komponen ini akan bersatu pada pangkal rantai mRNA menjadi ribosom 70s

-          Golongan aminoglikosid (streptomisin)

Streptomisin akan berikatan dengan komponen ribosom 30s menyebabkan kode pada mRNA salah dibaca oleh tRNA saat sintesis protein. Akibatnya terbentuk protein yang abnormal dan nonfungsional bagi sel mikroba

-          Golongan aminoglikosid (gentamisin, kanamisin, dan neomisin)

Memiliki mekanisme yang sama namun potensinya berbeda-beda

-          Eritromisin

Eritromisin akan berikatan dengan ribosom 50s dan menghambat translokasi kompleks tRNA peptide dari asam amino ke lokasi peptida menyebabkan rantai polipeptida tidak dapat diperpanjang karena lokasi asam amino tidak dapat menerima kompleks tRNA asam amino yang baru

-          Linkomisin

Linkomisin berikatan dengan ribosom 50s dan akan menghambat sintesis protein

-          Tetrasiklin

Tetrasiklin akan berikatan dengan ribosom 30s dan akan menhalangi masuknya kompleks tRNA-asam amino pada lokasi asam amino

-          Kloramfenikol

Kloramfenikol akan berikatan dengan ribosom 50s dan akan menghambat pengikatan asam amino baru pada rantai polipeptida oleh enzim peptidil tranferase

5.      Antimikroba yang menghambat sintesi asam nukleat sel mikroba

Efek: bakteriostatik

Kelompok mikroba: rifampisin dan golongan kuinolon

Mekanisme:

-          Riamfisin

Salah satu derivat riamfisin berikatan dengan enzim polimerase RNA sehingga menghambat sintesis RNA dan DNA oleh enzim tersebut

-          Golongan kuinolon

Golongan kuinolon menghambat enzim DNA girase pada kuman yang fungsinya menata kromosom yang sangat panjang menjadi bentuk spiral hingga bisa muat dalam sel kuman yang kecil⁶