fisiologi, metabolisme dan reproduksi

FISIOLOGI KUMAN

IKE IRMAWATI P.A, MSi Med

MIKROBIOLOGI FK UNIV. YARSI

Pertumbuhan: pertambahan jumlah sel bakteri Pertumbuhan: pertambahan jumlah sel bakteri (bertambah jumlah atau massa sel) (bertambah jumlah atau massa sel) adanya : adanya : - pertambahan ukuran - pertambahan ukuran - pembelahan sel - pembelahan sel

Pertumbuhan kuman tjd sintesa khas dan berimbang komponen protoplasma dari nutrien dalam lingkungannya

Nutrien → sumber energi, bhn pembangun sel dan berperan dalam reaksi bioenergetik

Nutrien untuk untuk pertumbuhan bakteri:1. Air2. Sumber karbon3. Nitrogen4. Sumber mineral5. Faktor-faktor pertumbuhan

Air • Merupakan unsur utama sel (70%)• Transpor, pertumbuhan, bagian

sitoplasma

Nutrisi esensial

1.Karbon (C)

Fungsi untuk metabolisme sel energi

Berdasarkan sumbernya :

a. Kuman autotrof (litotrof)

Sumber karbon anorganik (CO2). Dapat merubah CO2 menjadi senyawa organik

b. Kuman heterotrof (organotrof)

Sumber karbon organik. Hidup tergantung organisme lain kuman patogen.

2. Nitrogen

Merupakan unsur penyusun asam amino atau

protein NO3- ==> NO2 ==> NH3 to Amino Acids ==> Proteins

10% berat kering sel

sumber NO3, NO2, NH3, N2, R-NH2

3. Hidrogen

Merupakan elemen makro di semua unsur

anorganik air (H2O), beberapa gas (H2S, CH4,

H2)

4. Oksigen (O2)

Merupakan komponen utama unsur anorganik

Berdasarkan kebutuhannya :

a. Anaerob obligat tdk butuh O2, O2 toksis

karena tdk mempunyai enzim : superoxide dismutase

catalase peroxidase cth: Clostridium, Bacterioidesb. Anaerob aerotoleran tdk mati dgn O2

cth: Streptococcus

c. Anaerob fakultatif tumbuh dgn atau tanpa adanya O2 cth: Staphylococcus, bakteri enterik

d. Aerob obligat butuh O2 jumlah besar cth : Pseudomonas aeruginosa (Gram negatif), Mycobacterium tuberculosis (Acid Fast), & Bacillus (Gram positif).

e. Mikroaerofilik tmbh pd tekanan O2 rendah cth :Campylobacter

f. Kapnofil tmbh pd tekanan CO2 tinggi

Garam Anorganik & Mineral

→ pertahankan keadaan koloidal dan tek.Osmotik sel→ keseimbangan asam-basa→ bagian enzim atau aktivator reaksi enzim

Mineral & garam anorganik

1.Sulfur

Merupakan komponen substansi sel (cth vitamin dan asam amino)

Sumbernya SO4

2.Fosfat (PO4)

Merupakan komponen asam nukleat

3.Mg, Fe, Na, K, Zn & Ca

Faktor lain yang untuk pertumbuhan kuman :

1.Faktor tumbuh

Cth : ekstrak ragi, darah, vitamin B kompleks,

asam amino

2.Potensial oksidasi – reduksi (Eh)

Eh perbenihan + 0.2 – 0.4 V pd pH 7

Eh utk anaerob - 0.2 V

Pertumbuhan aerob & anaerob Eh turun

3.Suhu

Pertumbuhan kuman suhu optimum

Berdasarkan suhu pertumbuhan :

a. Psikrofil -15 – 15o C, opt 0 -15o C

b. Mesofil 10 – 50o C, opt 20 – 40o C

c. Termofil 45 – 80o C, opt 50 - 60o C

4.pH

pH optimum mikroba 6 – 8

pH kuman patogen 7.2 – 7.6

Acidofil hidup pada pH rendah (<6)

Alkalinofil hidup pada pH tinggi (>8)

5.Tekanan osmotik

Osmofil hdp pd tekanan osmotik tinggi

Cth :

- Halofil pd kadar garam tinggi

S. aureus 0 – 20% NaCl

Halobacterium 25% NaCl

METABOLISME KUMAN

Definisi Kegiatan kuman di dlm sel utk pertumbuhan, reproduksi, pembaruan komponen sel, dll. dgn mengolah bahan nutrisi yg msk ke dlm sel

Metabolisme dibagi dalam 2 (dua) jenis :

1.anabolisme/asimilasi proses-proses sintesis

2.katabolisme/desimilasi proses degradasi

• proses metabolisme perlu diaktifkan subunit yg akan dipakai dan energi tinggi (ATP)

• energi utk metabolisme diambil dari proses : fermentasi, respirasi dan fotosintesis

• Senyawa dgn tingkat energi tinggi adalah CoA

• Energi untuk proses fermentasi dan respirasi, energi diperoleh dari proses katabolisme KH

• Metabolisme karbohidrat metabolisme glukosa mjd asam piruvat dipecah melalui proses fermentasi menjadi : alkohol, asam laktat, asam butirat, asam propionat, asetat, CO2 dan H2 dsb. • Metabolisme zat lemak asam lemak+ CoA gliserol + asetil CoA

• Metabolisme protein mengikuti pola oleh DNA dan RNA Dlm DNA tdp semua informasi yg diperlukan utk penyusunan DNA, RNA dan protein

cth: fermentasi as.amino oleh Clostridium

• Perbedaan kemampuan kuman memecah

suatu bahan kimia serta hasil metabolisme

(metabolit) berupa enzim, toksin, asam dan gas

dapat dipakai utk membantu identifikasi kuman

reaksi-reaksi biokimia (langkah ke-tiga)

Metabolit kuman yg penting :1.Toksin dibedakan atas 2 (dua) macam yaitu

endotoksin dan eksotoksin

EndotoksinEndotoksin EksotoksinEksotoksin1.1. berada dalam sel kuman berada dalam sel kuman

(ddg sel),keluar bila sel (ddg sel),keluar bila sel lisislisis

2.2. tda kompleks tda kompleks lipopolisakaridalipopolisakarida

3.3. kuman Gram negatifkuman Gram negatif

4.4. termostabil (relatif)termostabil (relatif) 5.5. tdk antigenic tdk antigenic tdk dpt tdk dpt

dibuat toksoiddibuat toksoid

6.6. toksisitas lemahtoksisitas lemah > 100 > 100 µgµg

7.7. sbk demam pd hospes sbk demam pd hospes

(pirogenik)(pirogenik)

1.1. diekskresi keluar sel diekskresi keluar sel kumankuman

2.2. tda polipeptidatda polipeptida

3.3. p.u. kuman Gram positifp.u. kuman Gram positif

4.4. TermolabilTermolabil

5.5. antigenik antigenik dpt dibuat dpt dibuat toksoidtoksoid

6.6. sangat toksissangat toksis 1 µg 1 µg

7.7. pirogenik (kdg)pirogenik (kdg)

EKSOTOKSIN• MENGHANCURKAN BAGIAN TERTENTU DR SEL HOSPES• MENGHAMBAT FUNGSI METABOLIK TERTENTU• LARUT DALAM CAIRAN TUBUH MUDAH BERDIFUSI DALAM DARAH & MENYEBAR KE SELURUH TUBUH

• DIHASILKAN MAYORITAS OLEH BAKTERI POSITIF GRAM : - Corynebacterium diphteriae - Clostridium tetani - Clostridium botulinum dll food intoksikasi

• BBRP NEGATIF GRAM : - Shigella dysentriae - Vibrio cholerae

• DIKELOMPOKAN MENJADI 3 TIPE : 1. sitotoksin toksin difteri 2. neurotoksin toksin tetanus & botulinum 3. enterotoksin toksin kolera

ENDOTOKSIN

• Dihasilkan oleh bakteri Gram negatif patogen maupun nonpatogen selama masa pertumbuhannya maupun pd saat sel lisis.

• Mrpk bagian dari membran luar bakteri Gram negatif yg tersusun atas lapisan LPS (lipopolisakarida) lipid A sebabkan demam, peradangan, pembekuan darah, hipotensi

• Bakteri yg menghasilkan endotoksin a.l: -Salmonella - Pseudomonas aureginosa -Shigella - E. coli -Brucella -Nesseria -E. coli

2. Enzim enzim dihasilkan kuman dan dapat merugikan hospes, misalnya :

a. hialuronidase merusak asam hialuronat jar. ikat shg membantu penyebaran kuman di dlm hospes dis. Factor penyebaran

kuman (spreading factor)

b. koagulase menggumpalkan plasma hospes shg kuman terlindung dari fagositosis

c. kolagenase merusak jar. kolagen

3. Asam, mis. as. sulfat, as. butirat, as. nitrat, as. propionat, as. laktat, dsb. Asam yg dibtk kuman dpt merubah media dan merubah pH darah/lokasi tempat tinggal kuman tsb (dlm hospes)

cth: asam campuran oleh bakteri Enterobacteriaceae

asam butirat oleh Clostridium

4. Gas, mis. CO2, CH4, N2, H2S, NH3 dll. dapat mengganggu fungsi tubuh hospes

REPRODUKSI BAKTERI

Reproduksi bakteri :ASEKSUAL

A. Pembelahan biner

1.Sel siap membelah

2.Sel memanjang, terjadi replikasi DNA

3.Dinding sel melipat ke dalam dan terbentuk septum

4.Sel terbelah dua

Generation / doubling time :

- interval waktu antara pembelahan atau waktu yang dibutuhkan bakteri untuk membelah menjadi dua sel

Doubling time tiap bakteri berbeda-beda

Cth : E .coli 15 – 20 menit

M. tuberculosis 15 jam

B. Pembentukan tunas / budding

cth : fam. Streptomycetaceae

C. Pembentukan filamen/ fragmentasi

cth: Haemophilus influenzae pd perbenihan basah

Reproduksi Seksual

• Pembelahan bakteri diawali peleburan bahan kromosom dari 2 bakteri terjadi sel-sel bakteri dg sifat dari ke dua sel induknya

• Terjadi antara bakteri–bakteri sejenis dari 1 famili

• Cth : pada Enterobacteriaceae

- E. coli dg Salmonella typhosa

- E.coli dg Shigella dysentriae

Kurva tumbuh bakteri

1. Fase lag / adaptasi

- Populasi bakteri tidak berubah- Bakteri mengalami :

• pertambahan volume atau massa• Sintesa enzim, protein, RNA, dll.• Aktivitas metabolisme meningkat

2. Fase log / exponential

- Semua sel dalam populasi melakukan pembelahan

- Kecepatan pertumbuhan Generation time atau doubling time

- Bakteri rentan terhadap antibiotik

3. Fase stasioner

- Jumlah sel yang mati dan sel baru dari hasil pembelahan sama

- Faktor penyebab:• Jumlah nutrisi• Metabolit penghambat•“biological space” berkurang

4. Fase kematian / death phase

- Jumlah sel mati lebih besar dari jumlah sel baru

- Di dalam medium telah terakumulasi bahan toksis (hasil metabolisme) dan nutrisi telah sangat berkurang

THANK YOU