MIKROBIOLOGI FARMASI

HANDOUT

DISUSUN OLEH :

ISMI RAHMAWATI, M.Si., Apt.

S-1 FARMASI

UNIVERSITAS SETIA BUDI

2012/2013

2

Identifikasi Bakteri

A. Pendahuluan

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang cara-cara identifikasi bakteri menggunakan

cara pengecatan dan uji fisiologis bakteri.

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui zat gizi atau nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk

pertumbuhannya, sehingga akan mudah untuk mengamatinya.

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan nutrisi mikroorganisme.

B. Penyajian

Uraian dan contoh

Untuk mengidentifikasi bakteri menggunakan dua cara yaitu dengan cara melihat

morfologi bakteri (Pengecatan) dilanjutkan dengan melihat reaksi bakteri secara

biokimia (uji fisiologis bakteri).

Pengecatan

Ada dua cara untuk melihat morfologi suatu mikroorganisme yaitu:

1. Pembuatan preparat basah.

Cara ini dapat melihat mikroorganisme dalam keadaan hidup seperti dalam lingkungan

sebenar-nya bergerak/motil tetapi tidak dapat melihat bentuk mikroorganisme secara

pasti.

a. Lekapan Basah (wet mount), dilakukan dengan langsung meneteskan suspensi

mikroorganisme yang akan diamati ke atas kaca objek lalu ditutup dengan

penutup kaca objek yang sebelumnya diberi vaselin untuk menyegel

mikroorganisme yang diamati di atas kaca objek.

b. Tetes gantung (Hanging drop), dilakukan hampir sama dengan lengkapan basah

degan kaca obyek khusus ada cekungannya dan mikroorganisme ditaruh di tutup

kaca objek lalu dibalik sehingga preparat seperti menggantung di tutup kaca

objek.

2. Pembuatan preparat berwarna.

Tujuannya adalah untuk:

3

a. Mempermudah melihat bentuk bakteri

b. Melihat struktur/bagian-bagian dari sel (bagian dalam: spora, granula dan bagian

luar kapsul, flagel)

c. Melihat reaksi bakteri terhadap pewarna yang diberikan sehingga sifat-sifat

bakteri dapat diketahui untuk membantu identifikasi bakteri.

Pada umumnya mikroorganisme bersifat tembus cahaya (transparant), bila diamati

dengan mikroskop cahaya biasa sukar dilihat karena sitoplasma selnya mempunyai indeks

bias yang hampir sama dengan indeks bias lingkungannya yang bersifat cair. Kontras

antara sel dan latar belakangnya dapat dipertajam dengan cara mewarnai sel-sel tersebut

dengan zat-zat warna tertentu.

CAT BIOLOGI

Pewarna yang digunakan dalam pengecatan adalah cat biologi yaitu suatu persenyawaan

organik yang mempunyai gugus kromofor dan gugus auxokrom dimana ke 2 gugus

tersebut terikat pada satu jenis cincin benzen.

Secara kimia, cat biologi dibagi dua:

1. Cat asam

Jika warna terdapat ion bermuatan (-) atau kromofornya adalah anion. Contoh cat:

Bosin, Basic fuchsin, Merah kongo, Na cosinat

2. Cat basa

Warna terdapat ion bermuatan (+) atau kromofornya adalah kation. Contoh cat:

Methylen blue, Saffarin, Kristal violet, Merah netral

FAKTOR YANG PENTING DALAM PEWARNAAN

1. Fiksasi

Suatu usaha yang dilakukan sebelum sel diwarnai.

Tujuannya:

a. Melekatkan bakteri pada kaca obyek (agar tidak hilang pada saat pencucian)

b. Membunuh bakteri tanpa menyebabkan terjadinya perubahan bentuk dan struktur

c. Memperkuat/memperkeras sel-sel

d. Mencegah autolisis sel (proses pecahnya sel akibat enzim yang ada di dalam sel itu

sendiri)

Ada dua cara fiksasi

a. Secara fisika: Dengan pemanasan

4

b. Secara kimia: Ditambah zat kimia formalin, fenol, campuran asam cuka dan asam

pikrat, campuran asam chromat dan asam osmiat.

2. Peluntur Warna

Tujuan: menghilangkan warna sel guna mengetahui/membedakan sel dalam hal

ketahanan zat terhadap peluntur

Contoh peluntur:

a. Peluntur asam: HCl, H2SO4, atau campuran asam-asam tersebut dengan alkohol

b. Peluntur basa: NaOH, KOH, sabun

c. Peluntur lemah: alkohol, aceton, air

d. Peluntur garam dari logam berat: AgNO3, CuSO4, FeSO4

e. Peluntur garam dari logam ringan: Na2SO4, MgSO4, dll.

3. Substrat

Merupakan komposisi utama dari sel. Berdasarkan jenis cat yang digunakan bakteri

dibagi dua:

a. Asinofilik: dapat mengikat cat warna asam

b. Basofilik: dapat mengikat cat warna basa

4. Intensifikasi pewarnaan

Tujuan: mengintensifkan dan mempercepat pewarnaan.

Cara:

a. Mempertinggi kadar

b. Mempertinggi suhu pengecatan (pemanasan 600-900C)

c. Menambah zat kimia yang disebut Mordan (suatu zat kimia yang berfungsi untuk

memperbesar afinitas/daya gabung antara cat dengan bakteri sehingga cat akan

lebih kuat terikat pada sel. Contoh: Asam tanin, asam pikrat, JKJ, FeSO4, kalium

antimonat.

5. Cat Penutup

Merupakan cat yang diberikan pada akhir pewarnaan

Tujuannya untuk memberikan warna kontras pada sel bakteri yang tidak dapat menyerap

cat utama atau yang dapat dilunturkan oleh larutan peluntur. Contoh: Methylen blue,

safranin.

MACAM-MACAM PENGECATAN

1. Pengecatan negatif (yang tercat latar belakangnya)

Caranya:

5

Gambar 3.1 Cara Pengecatan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pengecatan negatif

1. Gelas benda

a. Harus betul-betul bersih dan kering

b. Jika terdapat lemak/debu/air maka penyebaran bakteri tidak dapat merata

2. Jumlah nigrosin

a. Terlalu banyak maka bakteri tidak terlihat (terlalu gelap)

b. Terlalu sedikit maka latar belakang terlalu terang

3. Jumlah bakteri

a. Terlalu banyak maka akan terlihat bertumpuk-tumpuk sehingga bentuknya

tidak jelas terlihat

b. Terlalu sedikit maka sulit menemukan

4. Cara meratakan

Suspensi/campuran (bakteri dan cat) harus diseret di atas gelas benda bukan di

dorong

2. Pengecatan positif (yang tercat bakterinya)

1. Sederhana (tunggal)

a. Hanya menggunakan satu macam cat

b. Pengecatan sederhana memungkinkan dibedakannya bakteri dengan bermacam-

macam tipe morfologi (kokus, basilus, vibrio, spirilum dan sebagainya) dan

dapat diamati struktur-struktur tertentu seperti endospora.

c. Cat yang biasa digunakan: metilen blue, safarin, kristal violet, Basic fuchsin,

Merah netral

2. Bertingkat

Menggunakan lebih dari satu macam cat dan dilakukan secara bertahap

6

2.2.1. Differensial

Digunakan untuk membedakan 2 sifat kelompok bakteri yaitu

a. Pengecatan Gram

Digunakan untuk membedakan kelompok bakteri Gram positip dan Gram Negatif.

Ditemukan pada tahun 1884 oleh Christian Gram (Denmark). Merupakan cara yang

paling banyak dipakai dalam klasifikasi/menentu-kan jenis (=identifikasi bakteri).

Dengan metode ini bakteri dapat dipisahkan secara umum menjadi dua kelompok besar

yaitu:

1) Organisme yang dapat menahan kompleks pewarna primer (cat utama) ungu

kristal iodium sampai pada akhir prosedur (sel-sel tampak biru gelap atau ungu)

disebut gram positif.

2) Organisme yang kehilangan kompleks warna ungu kristal pada waktu pembilasan

dengan alkohol dan kemudian terwarnai dengan cat penutup safari berwarna

merah disebut gram negatif.

Menggunakan 4 macam reagent:

1. Gram A (cat utama = pewarnaan primer = initial stain) berisi cat kristal violet

2. Gram B (larutan Mordan) berisi larutan Iodine berfungsi mengintensifkan cat

utama

3. Gram C (larutan peluntur = larutan pencuci = dekolorisasi) berisi alkohol dan

aceton (perbandingan sama) berfungsi melunturkan cat utama

4. Gram D (cat lawan = cat penutup) berisi cat safranin (berwarna merah)

Hasil pengamatan

Larutan dan urutan

penggunaan Gram Positip Gram Negatif

Cat utama (kristal violet) Sel berwarna ungu

Sel berwarna ungu

Mordan (larutan iodium)

Terbentuk kompleks

kristal violet-iod, sel

tetap berwarna ungu

Terbentuk kompleks

kristal violet-iod, sel

tetap berwarna ungu

Alkohol dan Aceton

Dinding sel

mengalami dehidrasi,

pori-pori menciut,

daya rembes dinding

sel dan membran

Lipid terekstraksi dari

dinding sel, pori-pori

mengembang,

7

menurun kompleks

kristal violet-iod tidak

dapat keluar dari sel,

sel tetap ungu

kompleks kristal violet-

iod keluar dari sel, sel

menjadi tak berwarna

Cat penutup (safarin)

Sel tak terpengaruh,

tetap ungu

Sel menyerap zat warna

safarin menjadi merah

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pengecatan Gram

1. Pelaksanaan fiksasi panas terhadap smear

Smear bakteri yang dipanaskan secara berlebihan akan menyebabkan pecahnya

dinding sel dengan demikian sel-sel gram positif akan melepaskan warna primer dan

menerima warna penutup sehingga gram positif seperti gram negatif.

2. Kerapatan sel pada smear

Smear yang terlalu tebal tidak akan memucat secepat smear dengan kerapatan normal

sehingga bila gram negatip karena terlalu tebal pemucatan tidak terjadi sehingga warna

tetap ungu seperti gram positif.

3. Konsentrasi dan umur reagen-reagen yang digunakan untuk pewarnaan Gram

Bila konsentrasi reagen A terlalu encer warna ungu tidak terlalu terlihat maka Gram

positif akan terlihat seperti Gram negatif karena warna ungu tidak terlihat.

4. Sifat, konsentrasi dan jumlah pemucat yang dipakai

Sebagai pemucat etanol 95% bekerja paling lambat, sedangkan aseton paling cepat

sehingga pemucat yang paling sering digunakan campuran ethanol 95%-aseton (1:1).

5. Sejarah biakan

Sejarah biakan yang dimaksud adalah meliputi umur biakan serta pH medium tempat

bakteri tumbuh. Biakan organisme Gram positif yang berumur tua (terutama yang

autolisis) dan yang ditumbuhkan dalam medium asam seringkali tampak Gram negatip

atau Gram variable (Gram positip & Gram negatip)

Contoh bakteri:

Gram positif Gram negatif

1. Staphylococcus aureus

2. Bacillus subtilis

3. Streptococcus pyogenes

1. Escherchia coli

2. Salmonella typhosa

3. Neisseria gonorrhoe

8

Gambar 3.2 Bakteri Gram positif dan Gram negatif

Pengecatan Tahan Asam

Digunakan untuk membedakan bakteri yang tahan terhadap larutan asam (biasanya genus

mycobacterium) dan yang tidak tahan menggunakan larutan asam. Bakteri-bakteri dari

genus Mycobacterium dan spesies-spesies tertentu dari genus Nocardia mengandung

sejumlah besar zat lipoid (berlemak) di dalam dinding-dinding selnya. Hal ini

menyebabkan dinding sel relatif tidak permeabel terhadap zat-zat warna sehingga sel-sel

bakteri tidak terwarnai oleh metode biasa. Reagen yang digunakan terdiri dari cat utama,

peluntur alkohol asam dan cat lawan/tandingan

Pengecatan tahan asam modifikasi terakhir disebut Pewarnaan Ziehl-Neelsen perlakuan

pemanasan diganti dengan menggunakan pembasah (suatu deterjen untuk mengurangi

tegangan permukaan) untuk menjamin penetrasi, pewarna yang mengandung bahan

pembasah ini disebut pewarna Kinyoun. Sekali sitoplasma terwarnai, maka sel-sel

organisme seperti Mycobacterium menahan zat warna tersebut dengan erat, artinya tidak

terpucatkan sekalipun oleh zat yang bersifat keras seperti asam alkohol ( 3% HCl dalam

ethanol 95%). Pada akhir pewarnaan organisme yang dapat menahan zat warna (tahan

asam) tampak berwarna merah sedangkan bakteri biasa yang dindingnya tidak bersifat

terlampau lipoidal pewarna Carbol fuchsin dengan mudah dipucatkan dan dengan

pewarna tandingan/lawan biru metilen tampak warna biru.

Peneliti Cat utama Peluntur Cat lawan / tandingan

Paul Erlich Anilin oil

Methyl violet HCl

Bismark

Brown Y

Ziehl Fenol HCl Bismark

Brown Y

Neelsen Carbol fuchsin H2SO4 Bismark

Brown Y

Gram positif Gram negatif

9

Hasil pengamatan

Larutan dan urutan penggunaan Bakteri Tahan Asam Bakteri Tidak Tahan

Asam

Cat utama dan pemanasan Merah Merah

Peluntur (alkohol-asam) Merah Tak berwarna

Cat Tandingan/Lawan Merah Biru

Contoh bakteri tahan asam: Mycobacterium Tuberculosis penyebab penyakit tuberkolosis,

Mycobacterium Leprae penyebab penyakit lepra.

Gambar 3.3 Pengecatan tahan asam Mycobacterium Tuberculosis

2.2.2.Struktur khusus

Pengecatan Spora

Jenis-jenis bakteri tertentu membentuk suatu struktur di dalam sel pada tempat-tempat

khas di sebut endospora. Fungsi Endospora adalah untuk mempertahankan

hidup/pertumbuhan sel vegetatifnya terhadap keadaan yang kurang menguntungkan,

contoh: kekurangan makanan, lingkungan (panas, kering, dingin, radiasi, zat-zat kimia,

disinfektan dan lain-lain). Struktur spora lebih kompleks daripada sel vegetatifnya, spora

mempunyai banyak lapisan/membran yaitu:

Letak endospora didalam sel:

10

Proses pembentukan spora pada kondisi tertentu

Ada 8 tahap proses pembentukan spora pada kondisi tertentu

1. Tahap 0 = Tahap sel yaitu tahap sel vegetatif belum terbentuk spora sama sekali

2. Tahap I = Nukleoid menjadi lebih tebal

3. Tahap II = Membran mengalami invaginasi (melekuk ke dalam membentuk sekat

spora)

4. Tahap III a. Sekat Spora tumbuh mengelilingi protoplasma (cairan sel)

5. Eksosporium mulai terentuk

6. Tahap IV = Eksosporium dan cortex mulai tumbuh (mulai tampak)

7. Tahap V = Mulai terbentuk kulit spora (kulit luar)

8. Tahap VI = Terbentuk lapisan cortex

9. Tahap VII = Terjadi lisis dari sel dan spora dikeluarkan (spora bebas)

Gambar 3.4 Proses pembentukan spora dan Proses perkecambahan spora

Proses perkecambahan spora

Jika keadaan menguntungkan maka spora akan berkecambah, mula-mula spora

membengkak (membesar) resisten (tahan terhadap panas) berkurang, kemudian kulit

spora pecah, sel vegetatif muncul menjadi sel dewasa

11

Contoh bakteri yang membentuk spora:

Bacillus subtilis

Clostridium tetani

Clostridium perfrigens

Pengecatan Spora

Metode Schaefler &

Fulton

Bartolomew &

Mittwen

Klein Dorner

Cat Malachit green

Safranin

Malachit green

Safranin

Metylen

blue

Nigrosin

Warna

spora

Hijau Hijau Merah Merah

Warna sel Merah Merah Biru Transparant latar

belakang hitam

Gambar

Gambar 3.5 Beberapa hasil pengecatan bakteri yang memiliki spora

Pengecatan Kapsul

Beberapa jenis bakteri dan algae hijau-biru mengeluarkan bahan-bahan yang amat

berlendir dan lengket pada permukaan selnya, mengelilingi dinding sel. Bila bahan

berlendir tersebut Kaku, kompak dan tampak sebagai suatu bentuk yang pasti (bundar

atau lonjong) maka disebut kapsul, tetapi bila tidak teratur bentuknya dan menempel

pada sel kurang erat, maka disebut lapisan lendir. Kapsul/lapisan lendir tidak esential

bagi hidup bakteri, diduga berfungsi sebagai:

12

1. Makanan cadangan yang mengandung senyawa untuk nutrisi

2. Perlindungan dari dehidrasi (punya kadar air yang tinggi)

3. Melindungi sel terhadap proses fagositosis

4. Menunjukkan virulensi

Kapsul susah teramati dengan mikroskop karena tidak berwarna dan mempunyai indeks

bias yang rendah. Masalah-masalah pengecatan Kapsul:

1. Kapsul bakteri bersifat non-ionik maka pewarnaan sederhana tidak bisa dilakukan

2. Afinitas terhadap cat kecil sehingga waktu pencucian luntur/hilang

3. Kapsul pada olesan bakteri akan rusak bila difiksasi panas tetapi bila tidak di fiksasi

organisme akan meluncur waktu pencucian dan hilang.

Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut dilakukan penggabungan prosedur antara

pengecatan negatif dan sederhana. Dilakukan fiksasi panas secara singkat.

Metode pengecatan kapsul

Metode Cat pencuci Hasil

Metode Buri Nigrosin dan biru

metilen

Air

Sel: biru, Kapsul:

transparant latar

belakang hitam

Metode Hiss Basic Fuchsin CuSO4 5H2O 20%

Sel: merah ungu

Kapsul: biru muda

Metode Welch Karbol Fuchsin NaCl 0,85%

Sel: merah ungu

Kapsul: merah muda

Metode

Anthony

Kristal violet CuSO4 5H2O 20%

Sel: ungu

Kapsul: biru violet

muda

Kemampuan menghasilkan kapsul merupakan sifat genetis dan produksinya dipengaruhi

komposisi medium tempat tumbuh sel. Komposisi kimia kapsul berbeda-beda menurut

organismenya, misalnya:

13

Monomer Polimer Bakteri

Glukosa Dekstran Leuconostoc mesenteroides

Gula amino Asam

hialuronat

Stafilococcus piogenik

Asam glutamate Polipeptida Bacillus anthracis

PENGECATAN FLAGEL

Karena diameter sangat stabil dilakukan pengecatan yang khusus yaitu sebelum di

cat/diwarnai ditambahkan dengan mordan. Fungsi mordan:

a. Pada flagel untuk memperbesar diameter

b. Pada Gram untuk mengintensifkan zat utama

METODE-METODE PENGECATAN FLAGEL:

1. Metode Gray (paling sederhana)

a. Mordan : Asam tanin 20%, KAL (SO4)2 jenuh, HgCl2 jenuh

b. Cat : Basic Fuchsin

c. Hasil : sel dan flagel merah

2. Metode Bailey

a. Mordan I: Asam tanin +FeCl3.6H2O

b. Mordan I: Asam tanin + Basic Fuchsin + Hcl+Formalin

c. Cat: Ziehl Neelsen’s carbol Fuchsin dipanaskan

d. Hasil: sel dan flagel merah

3. Metode Muir

a. Mordan Muir: Asam tanin + HgCl2 jenuh +KAL(SO4) jenuh

b. Cat Muir: KAL(SO4) jenuh + kristal violet dipanaskan

c. Hasil: sel dan flagel ungu.

4. Metode Blender dan Goldberg

a. Mordan (reagen A): Asam tanin +FeCl3 +Formalin 15% + NaOH 1%

+Aquadest

b. Cat (Reagen B): AgNO3 2% +NH4OH → larut, + AgNO3 → endapan

c. Hasil: sel dan flagel hitam

PENGECATAN GRANUL

Metode-metode pengecatan:

1. Metode Neisser

14

a. Cat Neisser A: methylene blue +alkohol+H2SO4+Air

b. Cat Neisser B: Kristal violet+alkohol+air

c. Cat Neisser C: Bismark brown+air

d. Hasil jika granul berwarna biru-violet-hitam sedangkan sel berwarna

coklat/kuning

2. Metode Albert

a. Cat: Albert’s Diphtheria: toluidin blue

b. Mordan: larutan lugol iodine

c. Hasil : jika granul berwarna biru hitam sedangkan sel berwarna hijau.

UJI FISIOLOGIS BAKTERI

Untuk dapat mengidentifikasi suatu bakteri dapat dilakukan dengan pengamatan

morfologi yaitu bentuk koloni dan pengecatan pada bakteri bersangkutan lalu dilakukan

pengujian sifat fisiologisnya berdasarkan reaksi biokimiawi yang terjadi pada suatu media

uji.

Media-media uji biokimia yang dapat digunakan antara lain:

Media Bentuk Keadaan Warna Cara Inokulasi

SIM Semi solid Tegak Kuning muda Tusukan

MR-VP Cair - Kuning muda Sentuhan

Citrat Padat Miring Hijau Tusuk dan gores

KIA Padat Miring Merah Tusuk dan gores

LIA Padat Miring Ungu Tusuk dan gores

Urea Padat Tegak Kuning Tusukan

MPB/PAD Cair - Hijau Sentuhan

LDS Padat Tegak Coklat Tusukan

Gula-gula Cair - Merah Sentuhan

UJI PEMBENTUKAN INDOL

Tujuan :

Untuk mengetahui apakah bakteri dapat membentuk indol (= hasil hidrolisis

tritophan/asam amino yang mengandung cincin indol dengan bantuan enzim

triptophanase. Adanya indol dapat diuji dengan Reagen Kovacs / Erlich yang

mengandung para dimetil amino benzaldehid, uji Positip berwarna merah.

15

Medium yang digunakan :SIM, MIO, Trypton cair

Gambar 3.6 Uji Indol

UJI MERAH METIL

Tujuan : Untuk mendeteksi fermentasi glukosa dan produksi asam dengan pH ≤ 4,5.

Asam berasal dari hasil fermentasi karbohidrat ( gula ) menjadi sukrosa, glukosa, laktosa

dan lain-lain. Asam yang dihasilkan adalah asam Laktat, as. Suksinat dan lain-lain. Cara

pengujian dengan cara medium MR–VP diinokulasi bakteri uji lalu diinkubasi 24 jam lalu

ditetesi indikator merah metil. Bila berwarna merah maka reaksi yang terjadi adalah

asam, bila berwarna kuning reaksi yang terjadi adalah basa. Uji positif bila berwarna

merah, contoh Escherchia coli.

Gambar 3.7 Uji merah metil

N

H

CH2-CH-COOH

NH2 H2O

Tryptophenase

N

H

Indol

merah

As.

piruvat NH3

Para dimetil amino benzaldehid

Positif Negatif

16

UJI VOGES PROSKAUER ( VP )

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah bakteri dapat menghasilkan

acetoin /asetil metil karbonil dari glukosa. Acetoin dibentuk dari fermentasi glukosa,

untuk menguji adanya acetoin dapat digunakan Ragen Barritt yang mengandung naftol.

Adapun reaksi adalah sebagai berikut :

Gambar 3.8 Reaksi Barrit

Cara pengujiannya dapat menggunakan medium MR-VP uji positip akan terbentuk warna

merah. Contoh bakteri positip berwarna merah adalah Klebsiella.

Gambar 3.9 Uji VOGES PROSKAUER

UJI Sitrat

Tujuan dari uji ini adalah untuk mengetahui apakah bakteri dapat menggunakan sitrat

sebagai sumber karbon tunggal. Jika citrat digunakan bakteri sebagai sumber karbon

tunggal maka akan melepaskan basa karena sitrat terurai menghasilkan ion OH- (basa).

Medium yang digunakan: mengandung indikator asam basa biasanya BTB (Bromo

Thymol Blue) yang akan menghasilkan warna hijau bila netral dan biru bila terjadi reaksi

basa. Uji dinyatakan positip bila medium menjadi biru. Medium yang dapat digunakan

Glukosa

Fermentasi Butanediol

CH3-CHOH-CO-CH3

Acetoin

oksidasi basa (40% KOH), dikocok

Diasetil

α Naftol

(reagen Barrit)

Merah

17

adalah Simmon Sitrat, Koser Sitrat dan Chrisbensen Sitrat. Bakteri yang menggunakan

sumber karbon tunggal antara lain: Klebsiella, Serratia, Salmonella.

Catatan ke 4 pengujian diatas disebut dengan uji IMVIC

UJI PEMBENTUKAN H2S

Tujuan :

Untuk mengetahui apakah bakteri dapat membentuk H2S.

H2S berasal dari Reduksi S2O3 dan Peruraian senyawa sulfur.

Cara menguji adanya H2S

a. Dengan menambah suatu logam yang memberikan warna dengan Sulfida

misal : Ca, Ag, Pb, Fe, CO

b. Media ditambah warna yang memberi warna dengan sulfida

misal : Ca, Ag, Fe, CO dll sehingga membentuk warna hitam

Uji Sulfida : uji positip jika pada media terbentuk warna hitam

Medium : SIM

KIA : mengandung Fe

LIA : mengandung S2O3

LDS

Bakteri yang positif : Salmonella, Citrobacter, Proteus

UJI MOTILITAS

Tujuan :

Untuk mengetahui apakah bakteri – bakteri tersebut motil

Medium bersifat : semi solid ( ½ padat )

Uji positip : jika ada pertumbuhan menyebar keseluruh medium

Medium SIM

MIO : MIO jarang dipakai karena warnanya ungu sehingga motilitas sulit dilihat

Contoh bakteri : E. Coli, Proteus, Salmonella

UJI FERMENTASI KARBOHIDRAT

Tujuan :

18

Untuk mengetahui apakah bakteri dapat melakukan fermentasi karbohidrat terutama

dalam bentuk gula. Misal glukosa, laktosa, maltose, sukrosa

Gula jika diurai : Menghasilkan asam atau

Menghasilkan asam dan basa

Misal : phenol red

Media : KIA

Gula – gula ( biasanya pada tabung di + durham untuk melihat gas )

SSI : single sugar iron ( gula hanya satu yaitu glukosa )

DSI : double sugar iron ( KIA )

Glukosa + laktosa

TSI : Triple sugar iron

glukosa + laktosa + sukrosa

Cara pembacaan KIA

1. lereng / slant: jika berwarna merah ditulis K

2. dasar / batt : jika berwarna kuning maka ditulis A

3. gas / tik:

a. Jika media pecah (terangkat) keatas maka ditulis G+

b. Jika media tetap maka ditulis G-

4. hitam:

a. Jika media berwarna hitam maka ditulis S+

b. Jika media tidak terbentuk warna hitam maka ditulis S-

Contoh pembacaan:

a) K/A: Bakteri hanya bisa memfermentasi glukosa

Contoh: bakteri Providentia:

Tidak bisa menguraikan laktosa karena tidak punya enzim laktose sehingga warna

tetap kuning jika glukosa habis kemudian mengurai pepton menghasilkan basa

karena berupa basa aerob maka akan terletak diatas berwarna merah pada media

KIA

b) A/A: Bakteri bisa memfermentasi glukosa dan laktosa

Contoh: bakteri Esherchia Coli:

Bisa menguraikan laktosa karena ada enzim laktose sehingga pH semakin turun

(semakin asam) sehingga warna tetap kuning

19

c) K/K: tidak bisa memfermentasi

UJI UREASE

Tujuan :

Untuk mengetahui apakah bakteri bisa menghasilkan enzim urease yang dapat

menghidrolisis urea.

Medium: Urea agar dengan indikator phenol red (asam = kuning, basa = merah)

Uji positip jika media berwarna merah

Bakteri yang positif : Proteus, Klebsiella, Aerobacter

UJI MV

Tujuan :

Untuk mengetahui apakah bakteri bisa mengalami degradasi malonat dan deaminasi

phenylalanin.

Malonat jika diurai akan menjadi basa/alkali dengan adanya indikator BTB pada media

akan menyebabkan warna biru.

Bakteri tertentu dapat melakukan deaminasi phenylalanin menjadi phenyl piruvat, Uji

PPA (phenil piruvat) media ditambah HCl 0,1N sampai tepat berwarna kuning, lalu

ditambah dengan reagen FeCL3 maka uji positip akan terbentuk warna hijau.

Media: Media MPB/PAD

Jadi pengamatan:

Uji malonat positip jika media berwarna biru

Uji Phenylalanin warna hijau

Phenylalanin

CH2-CH-COOH

NH2

Deaminasi

CH2-CH-COOH

O

FeCl3 Hijau

20

Uji Decarboxylasi Lysin (LDC) dan Deaminasi Lysin (LDA)

Tujuan LDC:

Untuk mengetahui proses dekarboksilasi lysin

Tujuan LDA:

Untuk mengetahui proses deaminasi lysin

Medium:

Medium LDS

Medium LIA

Pengamatan: Hasil uji

Warna Jenis medium

Medium

LDS

Medium

LIA

Ungu LDC: positip

LDA: negatip

H2S: negatip

LDC: +/-

LDA: negatip

H2S: negatip

Merah coklat LDC: negatip

LDA: +/-

H2S: negatip

LDC: negatip

LDA: positip

H2S: negatip

Hitam H2S: positp H2S: positp

Uji Hidrolisis Arginin

Tujuan: untuk meneliti kemampuan kuman menghidrolisis asam amino arginin.

Medium: pepton water

Cara uji: ditambahkan reagen nessler

NH2(CH2)4-CHNH2-COOH NH2(CH2)CH2NH2 NH3

Asam amino kaproat Lysin

Fe

Merah

NH2(CH2)4-CHNH2-COOH NH2(CH2)4CH2NH

2 CO2

Lysin

21

Pada reaksi positip akan terjadi warna merah hingga coklat, menunjukkan adanya amonia

dari arginin. Warna kuning atau tidak berwarna menunjukkan hasil negatip

Uji Hemolisis

Tujuan: untuk mengetahui bakteri dapat melisiskan eritrosit

Medium: agar merah

Hasil pegujian ada 3 tipe:

1. α hemolisis disekitar koloni kehijauan (terjadi metabolisme Hb)

2. β hemolisis disekitar koloni jernih (lisis total)

3. δ disekitar koloni tetap (tidak terjadi lisis)

Uji Reduksi Nitrit

Tujuan untuk meneliti kemampuan suatu kuman mereduksi nitrat menjadi nitrit

Medium: urea agar

Reagen yang digunakan: Sulphanilic acid, α- Naphthylamine

uji positip: berwarna merah

Pembentukan Pigmen

Pigmen adalah senyawa berwarna yang dihasilkan bakteri tertentu

Contoh:

Serratia marcescens berwarna merah

Pseudomonas mluorescens: kuning hijau

Chromobacterium viniacum: ungu

Staphylococcus aureus: kuning

Sarcina luca: jingga

Micrococcus luteus: kuning

Micrococcus roseus : merah muda

Uji Katalase

Untuk mengetahui apakah mikroorganisme mempunyai enzim katalase sehingga dengan

penambahan H2O2 3% akan terurai menjadi H2O dan O2 yang ditandai dengan adanya

gelembung oksigen yang menunjukkan bahwa bakteri tersebut menghasilkan enzim

katalase.

Uji Koagulase

Uji koagulase digunakan untuk mengetahui suatu mikroorganisme apakah dapat

mengkoagulasi plasma. Uji koagulase dilakukan dengan penambahan plasma kelinci yang

22

telah diberi sitrat, diencerkan 1:5 diinkubasi selama 1-4 jam pada suhu 37o C. Uji

dikatakan positif jika terdapat gumpalan putih.

Medium Kultur/medium biakan

A. Pendahuluan

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang peran medium sebagai nutrisi bagi

mikroorganisme, pola nutrisi mikroorganisme dan Isolasi mikroorganisme

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui zat gizi atau nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk

pertumbuhannya, sehingga akan mudah untuk mengamatinya.

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan medium dan isolasi mikroorganisme.

B. Penyajian

Uraian dan contoh

4.1 Peran Nutrien bagi Mikroorganisme

Untuk keperluan hidupnya, semua makhluk hidup memerlukan bahan makanan.

Bahan makanan ini diperlukan untuk sintesis bahan sel dan untuk mendapatkan energi.

Demikian juga dengan mikroorganisme, untuk kehidupannya membutuhkan bahan-bahan

organik dan anorganik dari lingkungannya. Bahan-bahan tersebut disebut dengan nutrien

(zat gizi).

Peran utama nutrien adalah sumber energi, bahan pembangun sel dan sebagai

aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang menghasilkan energi). Oleh

karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air, sumber energi, sumber karbon,

sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor pertumbuhan dan nitrogen.

Makhluk hidup menggunakan sumber-sumber nutrien dapat dalam bentuk padat,

tetapi ada juga yang hanya dapat menggunakan sumber nutrien dalam bentuk cair

(larutan). Bila jasad hidup menggunakan sumber nutrien dalam bentuk padat digolongkan

tipe holozoik, sedangkan yang menggunakan nutrien dalam bentuk cairan tergolong tipe

holofitik. Namun ada yang hidup holofitik dapat juga menggunakan sumber nutrien

dalam bentuk padat, tetapi bahan tersebut dicerna dahulu di luar sel dengan bantuan

enzim ekstraseluler.

23

4.2 Pola Nutrisi Mikroorganisme

Mikroorganisme membutuhkan persyaratan zat gizi yang bersifat khusus.

Penentuan medium biakan harus berdasarkan persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme

yang bersangkutan. Persyaratan nutrisi dalam bentuk zat-zat kimia diperlukan untuk

pertumbuhan dan fungsi normal. Berikut ini persyaratan nutrisi bagi mikroorganisme:

1. Semua organisme hidup membutuhkan sumber energi

Beberapa bentuk kehidupan, seperti tumbuhan hijau dapat menggunakan energi

cahaya, hal tersebut dinamakan fototrof. Sedangkan yang lain seperti hewan

tergantung pada oksidasi senyawa-senyawa kimia untuk memperoleh energinya

disebut kemotrof. Semua organimsme hidup terbagi atas fototrof dan kemotrof.

2. Semua organisme hidup membutuhkan karbon

Sejumlah organisme membutuhkan sejumlah karbon dalam bentuk senyawa karbon

dioksida, tetapi kebanyakan di antaranya juga membutuhkan beberapa senyawa

karbon organik seperti gula dan karbohidrat. Tumbuhan, alga dan beberapa kuman

berklorofil membutuhkan karbon dioksida dan mengubahnya menjadi karbohidrat

melalui proses fotosintesis. Ditinjau dari segi nutrisi, semua organisme seperti yang

disebutkan di atas adalah organisme ototrof. Bila energinya diperoleh dari cahaya

maka disebut dengan organisme fotootorof, danbila energinya diperoleh dengan cara

mengoksidasi senyawa kimia, maka disebut organisme kemoototrof. Organisme yang

membutuhkan senyawa-senyawa organik lain sebagai sumber karbonnya di sebut

organisme heterotrof.

3. Semua organisme hidup membutuhkan nitrogen

Tumbuhan menggunakan nitrogen dalam bentuk garam nitrogen anorganik seperti

kalium nitrat, sedangkan hewan membutuhkan senyawa nitrogen organik, seperti

protein dan produk hasil peruraiannya, yakni peptida dan asam-asam amino tertentu.

Beberapa kuman sangat beragam terhadap kebutuhan nitrogen, beberapa tipe

menggunakan nitrogen atmosferik, beberapa tumbuh pada senyawa nitrogen

anorganik, dan yang lain membutuhkan nitrogen dalam bentuk senyawa nitgrogen

organik.

4. Semua organisme hidup membutuhkan belerang (sulfur) dan fosfor)

Persyaratan sulfur pada hewan secara khas dipenuhi oleh senyawa-senyawa sulfur

organik. Sedangkan persyaratan sulfur pada tumbuhan secara khas dipenuhi melalui

24

senyawa-senyawa anorganik. Fosfor biasanya diberikan sebagai fosfat yaitu garam-

garam fosfat.

5. Semua organisme hidup membutuhkan beberapa unsur logam, natrium, kalium,

magnesium, mangan, besi, seng, tembaga dan kobalt.

Berbagai unsur tersebut digunakan untuk pertumbuhan yang normal, tidak terkecuali

kuman. Jumlah yang dibutuhkan biasanya amat kecil dan diukur dalam satuan ppm

(part per milion = persejuta)

6. Semua organisme hidup membutuhkan vitamin

Vitamin adalah senyawa organik khusus yang penting untuk pertumbuhan.

Kebanyakan vitamin berfungsi membentuk substansi yang mengaktifkan enzim.

Dalam aspek nutrisi akan vitamin, pada bakteri menunjukkan pola yang beragam.

Meskipun bakteri membutuhkan vitamin di dalam proses metaboliknya yang normal,

beberapa mikroba mampu mensintesis seluruh kebutuhan vitaminnya.

7. Semua organisme hidup membutuhkan air

Air pada organisme berfungsi untuk membantu fungsi-fungsi metabolik dan

pertumbuhannya. Untuk mikroorganisme, semua nutrien harus dalam bentuk larutan

sebelum dapat memasuki selnya.

Medium merupakan suatu bahan yang terdiri dari zat-zat kimia organik dan atau

anorganik yang melalui proses pengolahan tertentu dapat digunakan untuk mengkulturkan

atau membiakkan mikroorganisme.

Syarat medium:

1. Mengandung nutrien yang dibutuhkan mikroba

2. Tidak mengandung senyawa penghambat bagi mikroba yang diinginkan tumbuh

3. Harus steril

guna sterilisasi untuk membunuh dan melenyapkan semua mikroba hidup yang

terdapat dalam medium. Bila mikroba tidak dilenyapkan akan tumbuh pada

medium dan menyebabkan kekeruhan medium dan mengganggu pengamatan

karena hasil pengamatan kemungkinan besar disebabkan oleh mikroba pencemar.

4. pH medium

pH medium sangat penting untuk dijaga karena kerja enzim sangat dipengaruhi

oleh pH. Umumnya pH sekitar 7. Media TSB bersifat alkali untuk bakteri patogen

(pH 7,3).

25

Pembiakan mikroba di laboratorium memerlukan medium yang berisi zat hara serta

lingkungan pertumbuhan yang sesuai dengan mikroorganisme. Guna zat hara bagi

mikroorganisme yaitu Pertumbuhan, Sintesa sel, Keperluan energi dalam metabolisme

dan Pergerakan.

Bahan-bahan media pertumbuhan

1. Bahan dasar

a. air (H2O) sebagai pelarut

b. agar (dari rumput laut) yang berfungsi untuk pemadat media. Agar sulit

didegradasi oleh mikroorganisme pada umumnya dan mencair pada suhu 45 oC.

gelatin juga memiliki fungsi yang sama seperti agar. Gelatin adalah polimer asam

amino yang diproduksi dari kolagen. Kekurangannnya adalah lebih banyak jenis

mikroba yang mampu menguraikannya dibanding agar. Silica gel, yaitu bahan

yang mengandung natrium silikat. Fungsinya juga sebagai pemadat media. Silica

gel khusus digunakan untuk memadatkan media bagi mikroorganisme autotrof

obligat.

2. Nutrisi atau zat makanan

Media harus mengandung unsur-unsur yang diperlukan untuk metabolisme sel yaitu

berupa unsur makro seperti C, H, O, N, P; unsur mikro seperti Fe, Mg dan unsur

pelikan/trace element.

a. Sumber karbon dan energi yang dapat diperoleh berupa senyawa organik atau

anorganik esuai dengan sifat mikrobanya. Jasad heterotrof memerlukan sumber

karbon organik antara lain dari karbohidrat, lemak, protein dan asam organik.

b. Sumber nitrogen mencakup asam amino, protein atau senyawa bernitrogen lain.

Sejumlah mikroba dapat menggunakan sumber N anorganik seperti urea.

c. Vitamin-vitamin.

3. Bahan tambahan

Bahan-bahan tambahan yaitu bahan yang ditambahkan ke medium dengan tujuan tertentu,

misalnya phenol red (indikator asam basa) ditambahkan untuk indikator perubahan pH

akibat produksi asam organik hasil metabolisme. Antibiotik ditambahkan untuk

menghambat pertumbuhan mikroba non-target/kontaminan.

4. Bahan yang sering digunakan dalam pembuatan media

a. Agar, agar dapat diperoleh dalam bentuk batangan, granula atau bubuk dan terbuat

dari beberapa jenis rumput laut. Kegunaannya adalah sebagai pemadat (gelling)

26

yang pertama kali digunakan oleh Fraw & Walther Hesse untuk membuat media.

Jika dicampur dengan air dingin, agar tidak akan larut. Untuk melarutkannya

harus diasuk dan dipanasi, pencairan dan pemadatan berkali-kali atau sterilisasi

yang terlalu lama dapat menurunkan kekuatan agar, terutama pada pH yang asam

b. Peptone, peptone adalah produk hidrolisis protein hewani atau nabati seperti otot,

liver, darah, susu, casein, lactalbumin, gelatin dan kedelai. Komposisinya

tergantung pada bahan asalnya dan bagaimana cara memperolehnya.

c. Meat extract. Meat extract mengandung basa organik terbuat dari otak, limpa,

plasenta dan daging sapi.

d. Yeast extract. Yeast extract terbuat dari ragi pengembang roti atau pembuat

alcohol. Yeast extract mengandung asam amino yang lengkap & vitamin (B

complex).

e. Karbohidrat. Karbohidrat ditambahkan untuk memperkaya pembentukan asam

amino dan gas dari karbohidrat. Jenis karbohidrat yang umumnya digunakan

dalam amilum, glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, manitol, dll. Konsentrasi

yang ditambahkan untuk analisis fermentasi adalah 0,5-1%.

Setelah medium biakan disiapkan semua lalu disterilkan sebelum digunakan untuk

membiakkan mikroba. Umumnya di laboratorium sterilisasi medium menggunakan

otoklaf tekanan uap air dengan suhu 121OC dan tekanan 1 atm selama 15 menit. Cairan

yang tidak tahan panas dapat disterilkan dengan menggunakan berbagai macam saringan

misalnya saringan berpori-pori 0.1µm. Contoh bahan yang tidak tahan pemanasan: urea,

Karbohidrat dan serum.

Macam-Macam Media Pertumbuhan

1. Medium berdasarkan sifat fisik

a. Medium padat yaitu media yang mengandung agar 15% sehingga setelah

dingin media menjadi padat..

b. Medium setengah padat yaitu media yang mengandung agar 0,3-0,4%

sehingga menjadi sedikit kenyal, tidak padat, tidak begitu cair. Media semi

solid dibuat dengan tujuan supaya pertumbuhan mikroba dapat menyebar ke

seluruh media tetapi tidak mengalami percampuran sempurna jika tergoyang.

Misalnya bakteri yang tumbuh pada media NfB (Nitrogen free Bromthymol

Blue) semisolid akan membentuk cincin hijau kebiruan di bawah permukaan

media, jika media ini cair maka cincin ini dapat dengan mudah hancur.

27

Semisolid juga bertujuan untuk mencegah/menekan difusi oksigen, misalnya

pada media Nitrate Broth, kondisi anaerob atau sedikit oksigen meningkatkan

metabolisme nitrat tetapi bakteri ini juga diharuskan tumbuh merata diseluruh

media.

c. Medium cair yaitu media yang tidak mengandung agar, contohnya adalah NB

(Nutrient Broth), LB (Lactose Broth).

2. Medium berdasarkan komposisi

a. Medium sintesis yaitu media yang komposisi zat kimianya diketahui jenis dan

takarannya secara pasti, misalnya Glucose Agar, Mac Conkey Agar.

b. Medium semi sintesis yaitu media yang sebagian komposisinya diketahui

secara pasti, misanya PDA (Potato Dextrose Agar) yang mengandung agar,

dekstrosa dan ekstrak kentang. Untuk bahan ekstrak kentang, kita tidak dapat

mengetahui secara detail tentang komposisi senyawa penyusunnya.

c. Medium non sintesis yaitu media yang dibuat dengan komposisi yang tidak

dapat diketahui secara pasti dan biasanya langsung diekstrak dari bahan

dasarnya, misalnya Tomato Juice Agar, Brain Heart Infusion Agar, Pancreatic

Extract.

3. Macam-macam berdasarkan fungsinya

a. Media kaya (Enrichment medium)

Digunakan untuk mendapatkan pertumbuhan bakteri yang tidak dapat

ditumbuhkan pada media sederhana, misalnya Streptococcus pnemonia,

Neisseria dan lain-lain. Media ini disusun dari media basa dengan

menambahkan bahan-bahan organik yang berasal dari makhluk hidup, misalnya

: darah, serum, daging dan lain-lain.

b. Media exclusif

Dengan membuat keadaan sedemikian rupa sehingga hanya bakteri tertentu

saja yang mampu hidup pada media ini. Untuk membuat suasana tersebut,

dapat secara:

1) Membuat pH media sangat alkalis. Contoh media alkali pepton, TCBS:

untuk menumbuhkan golongan bakteri Vibrio.

2) Dengan menambahkan zat tertentu, misalnya menambahkan

Chloramfenikol untuk kultur jamur, Kanamisin untuk kultur bakteri

anaerob.

28

c. Medium differensial (differential Medium).

Medium differensial yaitu medium yang ditambah zat kimia tertentu yang

menyebabkan suatu mikroba membentuk pertumbuhan atau mengadakan

perubahan tertentu misalnya dapat digunakan untuk membedakaan bakteri

hemolitik dan non hemolitik.

d. Media selektif

Media ini mempunyai susunan sedemikian rupa, sehingga bakteri yang dicari

akan tumbuh, dengan gambaran koloni yang khas, sedang bakteri lain tidak

khas. Contoh : Media Mc Conkey, S-S agar, EMB. agar dan lain-lainnya.

e. Media pelarut

Media ini biasanya digunakan pada pemeriksaan mikrobia sebagai bahan

pengencer sampel pada pemeriksaan mikrobiologis terutama pada

penghitungan jumlah bakteri dalam bahan makanan/ minuman. Biasanya

digunakan air pepton 0,1%.

f. Media untuk recovery bakteri terutama Selmonella. Biasanya digunakan

Buffered pepton water.

29

g. Media indikasi

Pada media ini dapat diamati reaksi spesifik kuman terhadap zat tertentu.

Dengan mengamati reaksi biokimia dari suatu, terhadap beberapa bahan, maka

diagnose bakteriologik dapat ditentukan.

Isolasi dan penanaman bakteri

Mikroba di alam terdapat dalam populasi campuran tidak ada yang tunggal sedangkan

untuk keperluan identifikasi dibutuhkan biakan murni (pure culture) untuk itu campuran

harus dipisahkan (isolasi). Biakan murni (pure culture) adalah biakan yang sel-selnya

berasal dari pembelahan satu sel tunggal. Mengapa perlu biakan murni: karena semua

metode mikrobiologis yang digunakan untuk mempelajari dan mengidentifikasi mikroba

(ciri-ciri kultur, morfologi, fisiologi, serologi) membutuhkan populasi yang terdiri dari

satu macam mikroba.

Isolasi ada 4 tahap:

1. isolasi

2. inkubasi

3. inokulasi

4. inkubasi

Isolasi bakteri adalah suatu proses untuk memisahkan/mengucilkan mikroba dari

lingkungan di alam atau dari suatu bahan campuran sebagai biakan murni dalam medium

buatan.

Inokulasi adalah suatu cara memindahkan suatu biakan murni dari suatu medium ke

medium lain

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan

1. Medium (nutrisi) harus mengandung nutrien yang cukup bagi bakteri yang akan

diisolasi kalau perlu ditambah zat penghambat yang selektif

2. Faktor mikroba harus mengetahui sifat-sifat mikroba harus sesuai pH, tekanan,

osmosa

3. Waktu inkubasi waktu yang dibutuhkan untuk memberi kesempatan sel

berkembang biak

Suhu termofil (suhu tinggi), suhu mesofil (suhu sedang), suhu

30

4. Teknik aseptik

Suatu cara yang dilakukan dengan menggunakan segala sesuatu alat/bahan yang

steril dan berdasarkan aturan laboratorium sehingga mendapatkan hasil yang

bebas dari kontaminan.

Tujuan tehnik aseptik

1. Mencegah kontaminasi (=peristiwa terjadinya/masuknya bakteri lain yang tidak

diharapkan ke dalam suatu biakan murni)

2. Melindungi diri dan orang lain dari infeksi

3. Melindungi pencemaran di laboratorium

Cara-cara isolasi bakteri

1. Metode cawan gores (streak plate method)

Suatu cara isolasi bakteri dengan cara menggoreskan sejumlah bahan yang akan

diisolasi pada permukaan suatu medium agar dengan jarum inokulasi di dalam cawan

petri. Keuntungan dari metode ini adalah menghemat bahan dan waktu. Kerugiannya

diperlukan suatu ketrampilan dan pengalaman. Kesalahan yang sering terjadi adalah

tidak memanfaatkan medium dengan baik dan pada saat penipisan tidak tepat karena

cenderung menggunakan inokulum terlalu banyak. Ada beberapa metode goresan

yaitu goresan sinambung, goresan dengan metode T dan goresan cara Kuadran.

2. Metode cawan tabur/tuangan (pour plate method)

Suatu cara isolasi dengan cara mencampur bahan pada medium agar yang sedang

mencair (suhu 50oC) kemudian menuangkan pada petri atau menuangkan bahan pada

petri steril, ditambah medium agar yang telah mencair kemudian dicampur rata.

Keuntungan menggunakan metode ini tidak memerlukan ketrampilan yang terlalu

tinggi dan bisa digunakan untuk menghitung jumlah bakteri suatu sampel. Kerugian

metode ini adalah kepekatan sel tidak diketahui sehingga jika koloninya tidak terpisah

bahan harus diencerkan akhibatnya memboroskan bahan dan waktu.

3. Metode perataan (spread plate method)

Suatu cara isolasi dengan cara menuangkan sampel atau suspensi bakteri pada

permukaan medium agar kemudian diratakan/disebarkan dengan kapas lidi steril atau

spatel drigalski di permukaan medium supaya diperoleh kultur murni. Jarang dipakai

31

untuk isolasi kecuali jika sudah diketaui jumlah mikrob pada sampel sangat sedikit.

Cara ini lebih sering digunakan untuk uji sensitifitas terhadap antibiotik.

Isolasi dianggap berhasil jika mendapatkan koloni yang murni (tunggal). Setelah

melakukan inokulasi dilanjutkan inkubasi. Cara inkubasi adalah untuk memberi

kesempatan sel untuk tumbuh pada waktu tertentu dengan cara sesuai kebutuhan

mikroorganisme baik waktu, suhu, kebutuhan O2. Berdasarkan kebutuhan Oksigen maka

bakteri dibedakan bakteri Aerob dan Anaerob. Bakteri Aerob dibedakan dalam 3

golongan yaitu:

1. Aerob mutlak/aerob obligat yaitu mikroba yang tidak dapat hidup tanpa O2

2. Aerob fakultatif yaitu mikroba aerob yang dapat hidup dalam suasana anaerob

3. Mikroaerofil adalah mikroba yang membutuhkan O2 dalam jumlah sedikit

Sedangkan untuk bakteri Anaerob dibedakan dalam 3 golongan yaitu:

1. An aerob mutlak/obligat/aerofob yaitu mikroba yang tidak dapat hidup jika ada O2

2. Aerotoleran yaitu mikroba anaerob yang dapat hidup jika ada O2

3. Kapnofil yaitu mikroba yang membutuhkan kadar O2 rendah, CO2 tinggi

Berdasarkan golongan tersebut maka cara inkubasi secara aerob dapat dilakukan dengan

cara:

1. Pada agar tegak (agar deep culture) dengan cara: ditusuk sampai dasar karena

permukaan aerob dasar anaerob. Kemudian diinkubasi di dalam inkubator

2. Pada pembiakan agar miring (agar slant culture) dengan cara membuat goresan

pada pangkal ujung. Kemudian diinkubasi di dalam inkubator.

3. Pada biakan cair (broth culture) dimasukkan dengan ose atau kapas lidi steril

keseluruh bagian. Kemudian diinkubasi di dalam inkubator.

Inkubasi secara anaerob ada 2 prinsip:

1. Menghilangkan O2 dari lingkungannya

2. Menambah senyawa pereduksi pada medium.

Ada beberapa cara dalam inkubasi anaerob

1. Menggunakan asam pirogalol dan NaOH

Pirogalol berperan sebagai zat pereduksi yaitu aktif jika ada NaOH. Ada beberapa

cara:

2. Menggunakan tabung wright

32

Sungkup lilin anaerobic jar anaerobic jar

3. Menggunakan kapas dicelup dalam campuran asam pirogalol dan NaOH

4. Menggunakan eksikator jika biakan pada petri

5. Menggunakan natrium thioglycollate

Merupakan zat pereduksi yang ditambahakan pada medium kadang-kadang biru

methylen/resazurin yang akan berwarna bila teroksidasi dan tidak berwarna bila

tereduksi. Medium: thioglycollate cair/ thioglycollate agar

6. Menggunakan parafin cair

7. Menggunakan anaerobic jar

8. Brewer anaerobic culture plate

9. Sungkup lilin

Gambar 4.1 Berbagai cara inkubasi anaerob

PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

MIKROORGANISME

A. Pendahuluan

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang pertumbuhan dan perkembangan

mikroorganisme serta faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme.

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui zat gizi atau nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk

pertumbuhannya, sehingga akan mudah untuk mengamatinya.

33

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan nutrisi mikroorganisme.

B. Penyajian

Uraian dan contoh

5.1 Pertumbuhan Mikroorganisme

5.1.1 Definisi Pertumbuhan

Pertumbuhan secara umum dapat didefinisikan sebagai pertambahan secara teratur

semua komponen di dalam sel hidup. Perbanyakan sel adalah konsekuensi pertumbuhan.

Organisme multiseluler, yang disebut pertumbuhan adalah peningkatan jumlah sel

perorganisme dan perbesaran sel. Organisme uniseluler, pertumbuhan adalah

pertambahan jumlah sel, yang juga berarti pertambahan jumlah organisme yang

membentuk populasi atau suatu biakan. Organisme soenositik (aseluler), selama

pertumbuhan ukuran sel menjadi besar, tetapi tidak terjadi pembelahan sel.

Pertumbuhan makhluk hidup dapat juga ditinjau dari 2 sudut yaitu:

1) Pertumbuhan individu (sel)

2) Pertumbuhan kelompok sebagai satu populasi

Pertumbuhan sel diartikan sebagai adanya penambahan volume sel serta bagian-

bagian sel lainnya, atau sebagai penambahan kuantitas isi dan kandungan di dalam sel.

Sedangkan pertumbuhan populasi merupakan akibat pertumbuhan individu.. Misalnya

dari satu sel menjadi dua, dari dua sel menjadi 4 sel dan seterusnya.

5.1.2 Pengukuran Pertumbuhan

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengukur atau menghitung

jumlah jasad renik, yaitu:

a. Perhitungan Jumlah sel

1) Hitungan mikroskopik

2) Hitungan cawan

3) MPN (Most Probable Number)

b. Perhitungan Massa Sel secara langsung

1) Cara volumetric

2) Cara gravimetric

3) Turbidimetri (kekeruhan)

c. Perhitungan massa sel secara tidak langsung

1) Analisis komponen sel (protein, AND, ATP dsb)

34

2) Analisis produk katabolisme (metabolit primer, metabolit sekunder, panas)

3) Analisis konsumsi nutrien (karbon, nitrogen, oksigen, asam amino, mineral

dsb).

Perhitungan massa sel secara langsung maupun tidak langsung jarang digunakan

dalam menguji jumlah mikroba pada bahan, tetapi sering digunakan untuk mengukur

pertumbuhan sel selama proses fermentasi.

Metode volumetric dan gravimetric, pengukuran volume dan berat sel dilakukan

terlebih dahulu dengan menyaring mikroorganisme tersebut. Oleh karena itu, bila substrat

tempat tumbuhnya banyak mengandung padatan, misalnya bahan pangan, sel

mikroorganisme tidak dapat diukur dengan menggunakan metode volumetric maupun

dengan turbidimetri.

5.1.3 Laju Pertumbuhan

Cara khas bakteri berkembang biak adalah dengan cara pembelahan biner

melintang : satu sel membelah diri, menghasilkan dua sel. Jadi kalau kita mulai dari 1

bakteri tunggal, maka populasi bertambah secara geometric.

1 2 22 2

3 2

4 …2

n.

Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah diri menjadi dua kali

lipat dinamakan waktu generasi (generation time) atau waktu berganda (doubling

time). Tidak semua spesies microbe mempunyai waktu generasi yang sama. Waktu

generasi untuk suatu spesies bakteri tertentu juga tidak sama pada segala kondisi fisik.

Waktu generasi (G) suatu mikroorganisme dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut:

t

G =

3,0 log (b/B)

dimana:

G : waktu generasi

t : selang waktu antara pengukuran jumlah sel di dalam populasi pada suatu saat

dalam fase log B dan kemudian lagi pada suatu titik waktu kemudian (b)

B : populasi awal

b : populasi setelah waktu t

Log : log 10

3,0 : factor konversi log 2 menjadi log 10

35

Contoh:

Sejumlah 1000 sel bakteri setelah 4 jam di dalam suatu medium bertambah

jumlahnya menjadi 100.000 sel. Berapa waktu generasi dari populasi tersebut?

t

G =

3,0 log (b/B)

4

G =

3,0 log (100.000/1.000)

= 4/6,6 = 0,61 jam.

Jadi data yang dibutuhkan untuk menentukan waktu generasi adalah (1) jumlah

bakteri mula-mula, yakni di dalam inokulum), (2) jumlah bakteri yang ada pada akhir

waktu tertentu, (3) interval waktu.

5.1.4 Kurva Pertumbuhan

Adapun kurva pertumbuhan jasad renik dapat dilihat pada gambar.

Gambar 5.1 Kurva Pertumbuhan Jasad Renik

- Fase 1 : fase adaptasi (fase lag)

Bila jasad renik dipindahkan ke dalam suatu medium, mula-mula akan mengalami

fase adaptasi. Fase ini untuk menyesuaikan diri dengan substrat dan kondisi lingkungan di

sekitarnya. Fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim mungkin belum

disintesis. Jumlah sel pada fase ini mungkin tetap. Lamanya fase ini bervariasi, dapat

cepat atau lambat tergantung dari kecepatan penyesuaian dengan lingkungan di

sekitarnya. Lamanya fase adaptasi dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya adalah

sebagai berikut:

a. Medium dan lingkungan pertumbuhan. Sel yang ditempatkan pada medium dan

lingkungan pertumbuhan sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkin

Log jumlah

sel

Waktu sel

1

2

3

4

36

tidak diperlukan waktu adaptasi. Tetapi jika nutrien yang tersedia dan kondisi

lingkungan yang baru sangat berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu

penyesuaian untuk mensintensis enzim-enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme.

b. Jumlah inokulum. Jumlah sel yang semakin tinggi akan mempercepat proses adaptasi.

- Fase 2: Fase pertumbuhan Logaritmik (fase eksponensial atau Fase Pembiakan

Cepat)

Setelah mikroba menyesuaikan diri dengan lingkungan, yakni pada fase adaptasi

dan fase permulaan pembiakan, maka sel jasad renik membelah dengan cepat, dimana

pertambahan jumlahnya mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini kecepatan

pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan

kandungan nutrien, suhu dan kelembaban udara. Pada fase ini sel membutuhkan energi

lebih banyak dibandingkan dengan fase lainnya, selain itu sel paling sensitive terhadap

keadaan lingkungan.

- Fase 3. Fase Pertumbuhan Tetap (Statis)

Pada fase ini pertumbuhan jasad renik diperlambat, karena : (1) zat nutrisi di

dalam medium sudah sangat kurang, (2) adanya zat hasil-hasil metabolisme yang

mungkin beracun atau dapat menghambat pertumbuhan jasad renik. Pada fase ini

pertumbuhan sel tidak stabil, tetapi jumlah populasi masih naik. Hal ini karena jumlah sel

yang masih tumbuh lebih banyak daripada jumlah sel yang mati. Pada fase ini jumlah

populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati.

Ukuran sel pada fase ini lebih kecil karena sel tetap membelah meskipun zat nutrisi sudah

habis. Karena kekurangan zat nutrisi, maka kemungkinan sel tersebut mempunyai

komposisi berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritma.

- Fase 4. Fase menuju kematian dan fase kematian

Pada fase ini sebagian populasi jasad renik mulai mengalami kematian karena, (1)

nutrien di dalam medium sudah habis, (2) energi cadangan di dalam sel habis. Jumlah sel

yang mati semakin lama akan semakin banyak dan kecepatan kematian dipengaruhi

kondisi nutrien, lingkungan dan jenis jasad renik.

6.1.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan jasad renik yang bersifat

heterotrof adalah tersedianya nutrien, air, suhu, pH, oksigen dan potensial oksidasi

reduksi, adanya zat-zat penghambat dan adanya jasad renik yang lain.

A. Nutrien

37

Jasad renik heterotrof membutuhkan nutrien untuk kehidupan dan

pertumbuhannya, yakni sebagai: (1) sumber karbon, (2) sumber nitrogen, (3) sumber

energi, (4) factor pertumbuhan yaitu mineral dan vitamin. Nutrien tersebut dibutuhkan

untuk membentuk energi dan menyusun komponen-komponen sel. Setiap jasad renik

bervariasi dalam kebutuhannya akan zat-zat nutrisi tersebut.

B. Tersedianya air

Pertumbuhan jasad renik di dalam suatu bahan sangat dipengaruhi oleh jumlah air

yang tersedia. Tidak semua air yang tersedia dapat digunakan oleh jasad renik. Beberapa

keadaan di mana air tidak dapat digunakan oleh jasad renik adalah: (1) adanya solut dan

ion yang dapat mengikat air di dalam larutan, misalnya adanya gula dan garam, (2) koloid

hidrofilik (gel), sebanyak 3-4% dapat menghambat pertumbuhan mikroba dalam medium,

(3) air dalam bentuk kristal es (hidrasi) juga tidak dapat digunakan oleh jasad renik.

Air adalah penting untuk pertumbuhan dan metabolisme dari semua sel. Bila air ini

dikurangi atau dihilangkan, aktivitas seluler akan menurun.

Contoh: pengambilan air dari sel dengan cara pengeringan atau mengubah bentuk dari air

tersebut (dari bentuk cair menjadi padat), mengurangi ketersediaan air bagi sel-sel

tersebut (termasuk sel-sel mikroba) untuk aktivitas metabolic.

Terdapat dua jenis bentuk air yaitu air bebas dan air terikat. Air terikat adalah air yang

terdapat dalam jaringan serta bersifat penting bagi seluruh proses fisiologis dalam sel

tersebut. Air bebas adalah air yang terdapat pada dan sekitar jaringan serta dapat

dihilangkan dari sel-sel mempengaruhi secara serius proses-proses penting tersebut.

Air bebas inilah yang penting bagi kelangsungan hidup dan aktivitas mikroba. Oleh

karena itu, melalui pengambilan air bebas, tingkat aktivitas mikrobiawi dapat

dikendalikan.Jumlah air yang tersedia bagi mikroba inilah yang disebut sebagai aktivitas

air (aw).

Air murni memiliki suatu aktivitas air 1,0. Bakteri memerlukan lebih banyak air daripada

khamir, khamir memerlukan air lebih banyak daripada jamur untuk melakukan aktivitas

metabolisnya.

Hampir semua aktivitas mikroba terhambat di bawah aw 0,6. Kebanyakan jamur

terhambat dibawah aw 0,7 sedangkan khamir dibawah aw 0,8 serta kebanyakan bakteri

dibawah aw 0,9.Secara alami terdapat kekecualian serta beberapa spesies dari mikroba

dapat berada aktif di luar kisaran tersebut. Contoh yang dapat menggambarkan aktivitas

air dan aksi mikroba adalah

38

a. Aw 1,0 terdapat pada pangan yang sangat mudah rusak

b. Aw 0,95 Pseudomonas, Bacillus, Clostridium perfringens serta beberapa

khamir terhambat, terdapat pangan dengan sukrosa 40% atau 7% garam.

c. Aw 0,90 Batas rendah untuk pertumbuhan bakteri Salmonella, Vibrio

parahaemolyticus, Clostridium botulinum, Lactobacillus dan beberapa khamir

dan jamur terhambat, pangan dengan 55% sukrosa, 12% garam.

d. Aw 0,80 Batas rendah untuk kebanyakan aktivitas enzim serta pertumbuhan

dari banyak jamur, Staphylococcus aureus terhambat, terdapat pada sirup

buah-buahan.

Aktivitas air dari bahan pangan tersebut dapat diubah dengan cara mengatur jumlah

air bebas yang tersedia. Terdapat beberapa cara untuk mencapainya yaitu pengeringan

untuk mengambil air, pembekuan untuk mengubah keadaan air dari cair menjadi padat,

meningkatkan atau menurunkan konsentrasi zat terlarut (solut) dengan cara penambahan

garam atau gula atau senyawa hidrofilik (garam dan gula merupakan dua zat aditif umum

yang digunakan untuk pengawetan makanan). Penambahan garam dan gula pada suatu

pangan akan mengikat air bebas, akibatnya aw tersebut menurun. Sebaliknya, penurunan

konsentrasi tersebut akan menaikkan jumlah air bebas dan juga aw. Manipulasi dari aw

tersebut dengan cara seperti ini dapat digunakan untuk menopang pertumbuhan mikroba

yang dikehendaki serta menghambat pertumbuhan mikroba pengganggu/perusak.

Pengaruh NaCl terhadap pertumbuhan mikroorganisme

Garam dapur (NaCl) adalah yang paling umum dan banyak digunakan untuk

mengawetkan bahan pangan seperti hasil perikanan daripada jenis-jenis bahan pengawet

tambahan lainnya. NaCl diketahui merupakan bahan pengawet yang paling tua digunakan

sepanjang sejarah. Adapun tujuan utama dari penggaraman adalah memperpanjang daya

tahan dan daya simpan bahan pangan seperti ikan, karena garam dapat menghambat atau

membunuh bakteri penyebab pembusukan pada ikan. Selama proses penggaraman

berlangsung terjadi penetrasi garam ke dalam tubuh ikan dan keluarnya cairan dari tubuh

ikan karena adanya perbedaan konsentrasi. Cairan ini dengan cepat akan melarutkan

kristal garam atau mengencerkan larutan garam. Bersamaan dengan keluarnya cairan

dalam tubuh ikan, partikel garam memasuki tubuh ikan, sampai terjadi keseimbangan

antara konsentrasi garam di dalam tubuh ikan dengan konsentrasi garam di luar tubuh

ikan. Dan pada saat itulah terjadi pengentalan cairan tubuh yang masih tersisa dan

penggumpalan protein (denaturasi) daging ikan dan juga mikroba.

39

Jadi ikan yang telah mengalami proses penggaraman, akan mempunyai daya simpan

yang tinggi karena garam dapat berfungsi menghambat atau mengehentikan sama sekali

reaksi autolisis dan membunuh bakteri yang terdapat dalam tubuh ikan. Cara kerja garam

menjalankan fungsi kedua ini adalah: garam menyerap cairan tubuh ikan sehingga

metabolisme bakteri terganggu karena kekurangan cairan bahkan akhirnya mematikan

bakteri. Selain menyerap cairan tubuh, garam juga menyerap cairan tubuh bakteri

sehingga bakteri akan mengalami kekeringan dan akhirnya mati. Kesimpulannya bahwa

NaCl mempunyai daya pengawet tinggi karena beberapa hal, antara lain:

1. NaCl dapat menyebabkan berkurangnya jumlah air dalam daging sehingga kadar

air dan aktivitas airnya akan rendah.

2. NaCl dapat menyebabkan protein daging dan protein mikrobia terdenaturasi.

3. NaCl dapat menyebabkan sel-sel mikrobia menjadi lisis karena perubahan tekanan

osmosa.

4.Ion klorida yang ada pada garam dapur (NaCl) mempunyai daya toksisitas yang

tinggi pada mikrobia, dapat memblokir system respirasinya.

C. Nilai pH

Nilai pH medium sangat berpengaruh pada jenis mikroba yang tumbuh. Jasad

renik pada umumnya dapat tumbuh pada kisaran pH 3 – 6. kebanyakan bakteri

mempunyai pH optimum, yakni pH dimana pertumbuhannya optimum, sekitar pH 6,5 –

7,5. pada pH di bawah 5 dan di atas 8,5 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik, kecuali

bakteri asam asetat (Acetobacter suboxydans) dan bakteri yang mengoksidasi sulfur.

Sebaliknya khamis menyukai pH 4 – 5 dan dapat tumbuh pada kisaran pH 2,5 – 8,5. Oleh

karena itu, khamir tumbuh pada pH rendah dimana pertumbuhan bakteri terhambat.

Kapang mempunyai pH optimum 5,7, tetapi seperti halnya khamir, kapang masih dapat

hidup pada pH 3,0 – 8,5.

D. Suhu

Masing-masing jasad renik mempunyai suhu optimum, minimum dan maksimum

untuk pertumbuhannya. Hal ini disebabkan di bawah suhu minimum dan di atas suhu

maksimum, aktivitas enzim akan berhenti, bahkan pada suhu yang terlalu akan terjadi

denaturasi enzim.

Jasad renik dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan atas

kemampuannya untuk dapat memulai pertumbuhan pada kisaran suhu tertentu.

Penggolongan tersebut yaitu: a). psikrofil, b). mesofil, c). termofil.

40

Kisaran Suhu untuk Pertumbuhan Jasad Renik

Kelompok

mikroba

Suhu Pertumbuhan (oC)

Minimum Optimum Maksimum

Psikrofil

Mesofil

Termofil

0 –5

10 – 20

25 – 45

5 – 15

20 – 40

45 – 60

15 – 20

40 – 45

60 – 80

Kapang dan khamir pada umumnya tergolong mesofil. Karena itu, dapat tumbuh

dengan baik pada makanan yang disimpan pada suhu kamar, bahkan pada beberapa

mikroba dapat tumbuh pada suhu pendinginan. Makanan yang disimpan dalam lemari es

masih mungkin ditumbuhi oleh jasad renik yang tergolong psikrofil, sedangkan makanan

yang disimpan dalam keadaan panas, mungkin masih dapat ditumbuhi oleh mikroba

termofil.

E. Tersedianya Oksigen

Konsentrasi oksigen di alam mempengaruhi jenis mikroba yang dapat tumbuh.

Jasad renik dapat dibedakan menjadi 4 kelompok berdasarkan kebutuhannya akan

oksigen untuk pertumbuhannya, yaitu jasad renik bersifat aerob, anaerob, anaerob

fakultatif dan mikroaerofil. Kapang dan khamir pada umumnya bersifat aerob, sedangkan

bakteri dapat bersifat aerob atau anaerob.

F. Komponen Antimikroba

Komponen antimikroba dalam suatu bahan dapat menghambat pertumbuhan jasad

renik. Komponen antimikroba biasa terdapat secara alami pada bahan pangan, misalnya

laktenin dan factor antikoliform di dalam susu, dan lisosim dalam putih telur. Beberapa

komponen antimikroba kadang-kadang ditambahkan pada makanan secara sengaja,

misalnya asam benzoat di dalam sari buah, asam propionat dalam roti, asam sorbat dalam

keju.

5.2 Perkembangan (perkembangbiakan, reproduksi)

Perkembang biakan mikroorganisme dapat terjadi secara seksual dan aseksual.

Yang paling banyak terjadi adalah perkemban biakan aseksual. Pembiakan aseksual

terjadi dengan pembelahan biner, yakni satu sel induk membelah menjadi dua sel anak.

Kemudian masing-masing sel anak membentuk dua sel sel anak lagi dan seterusnya.

Selain pembelahan biner (binary fission) ada pembelahan ganda (multiple fission), dan

perkuncupan (budding).

41

Reproduksi bakteri secara pembelahan binner ditentukan oleh waktu generasi.

Pembelahan binner yang terjadi pada bakteri adalah pembelahan binner melintang, yaitu

suatu proses reproduksi aseksual, setelah pembentukan dinding sel melintang, maka satu

sel tunggal membelah menjadi dua sel yang disebut sel anak.

Khamir misalnya Saccharomyces cerevisies tipe pembelahan selnya ada yang

seperti bakteri yakni dengan pembelahan biner tetapi ada juga yang membentuk kuncup,

dimana tiap kuncup akan membesar seperti induknya. Kemudian tumbuh kuncup baru

dan seterusnya. Tipe yang ketiga dari khamir adalah pembelahan tunas, yakni kombinasi

antara pertunasan dan pembelahan. Sedang yang keempat adalah dengan sporulasi atau

pembentukan spora yang dapat dibedakan atas spora seksual dan spora aseksual.

METABOLISME MIKROORGANISME

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang anabolisme dan katabolisme.

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui proses metabolisme pada mikroorganisme.

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan metabolisme mikroorganisme

B. Penyajian

Uraian dan contoh

Setiap makhluk hidup mengadakan pertukaran zat atau metabolisme, yakni

mengambil atau mengasimilasikan zat makanan dan membuang sisa (sampah) yang tidak

diperlukan lagi. Metabolisme juga berarti serentetan reaksi kimia yang terjadi di dalam

sel hidup. Penyusunan atau pengambilan zat makanan atau proses sintesis disebut

anabolisme, sedangkan penggunaan atau pembongkaran zat makanan atau reaksi

penguraian bahan organik kompleks menjadi bahan organik yang sederhana dinamakan

katabolisme. Energi hasil katabolisme sebagian digunakan untuk sintesis makromolekul,

seperti misalnya asam nukleat, lipida atau polisakarida. Sedangkan fungsi energi lainnya

adalah

1. Membangun bagian fisik dari sebuah sel (dinding sel)

2. Untuk memperbaiki kerusakan-kerusakan biologis

3. Untuk memelihara tubuh sel

42

4. Untuk menahan agar zat-zat tertentu tidak masuk dalam tubuh

5. Untuk melakukan gerakan

Anabolisme

Proses ini disebut juga dengan biosintesis, hal ini berbeda dengan nutrisi, karena

di dalam proses biosintesis diperlukan sumber energi. Bahan baku proses anabolisme

adalah zat makanan.

Enzim dan Zat Makanan

Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel. Enzim

berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah

reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim

sebelum dan setelah reaksi adalah tetap. Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas

yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi. Nama

lain dari enzim adalah fermen.

Ada dua tipe enzim yaitu eksoenzim atau enzim ekstraseluler dan endoenzim

atau enzim intraseluler. Fungsi utama dari eksoenzim adalah melangsungkan

perubahan-perubahan pada nutrien disekitarnya sehingga memungkinkan nutrien tersebut

memasuki sel, misalnya enzim amilase. Endoenzim Endoenzim disebut juga enzim

intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Umumnya merupakan enzim yang

digunakan untuk proses sintesis di dalam sel dan untuk pembentukan energi (ATP) yang

berguna untuk proses kehidupan sel, misal dalam proses respirasi, mensintesis bahan

seluler dan menguraikan nutrien untuk menyediakan energi yang dibutuhkan oleh sel.

Adapun sifat-sifat umum dari enzim adalah sebagai berikut:

1. Mengiatkan atau kadang-kadang memulai suatu proses

2. Bekerja secara khusus

3. Merupakan protein dan dalam bentuk koloid

4. Dapat bekerja bolak-balik

5. Tidak tahan terhadap temperatur yang agak tinggi

6. Dipengaruhi oleh pH, konsentrasi, suhu, substrat dan oleh hasil akhir

7. Banyak enzim memerlukan pembantu yang disebut koenzim/kofaktor (zat

anorganik). Bagian proteinnya disebut apoenzim, bila bergabung kedua enzim

tersebut membentuk enzim yang lengkap dinamakan haloenzim dan bersifat aktif.

8. Bersifat tidak stabil

Penamaan dan Klasifikasi Enzim

43

Tatanama enzim telah diresmikan menurut Persetujuan Internasional dengan

bantuan “Comission on Enzymes of Internasional Union Biochemistry”. Untuk

menamakan enzim digunakan akhiran – ase dan ini hanya digunakan untuk enzim tungal.

Berikut ini kelas-kelas utama enzim: Oksidoreduktase, Transferase, Hidrolase, Liase,

Isomerase dan Ligase.

a. Oksidoreduktase

Enzim ini mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron,

hidrogen atau oksigen. Sebagai contoh adalah enzim elektron transfer oksidase dan

hidrogen peroksidase (katalase). Ada beberapa macam enzim elektron transfer oksidase,

yaitu enzim oksidase, oksigenase, hidroksilase dan dehidrogenase.

b. Transferase

Transferase mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul

yang lain. Sebagai contoh adalah beberapa enzim sebagai berikut:

1) Transaminase adalah transferase yang memindahkan gugusan amina.

2) Transfosforilase adalah transferase yang memindahkan gugusan fosfat.

3) Transasilase adalah transferase yang memindahkan gugusan asil.

c. Hidrolase

Enzim ini mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis, dengan contoh enzim adalah:

1) Karboksilesterase adalah hidrolase yang menghidrolisis gugusan ester karboksil.

2) Lipase adalah hidrolase yang menghidrolisis lemak (ester lipida).

3) Peptidase adalah hidrolase yang menghidrolisis protein dan polipeptida.

d. Liase

Enzim ini berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari

suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis, sebagai contoh adalah:

1) L malat hidroliase (fumarase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi pengambilan

air dari malat sehingga dihasilkan fumarat.

2) Dekarboksiliase (dekarboksilase) yaitu enzim yang mengkatalisis reaksi

pengambilan gugus karboksil.

e. Isomerase

Isomerase meliputi enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi

f. Ligase

Enzim ini mengkatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul

pirofosfat dari nukleosida trifosfat.

44

Katabolisme

Katabolisme merupakan reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui

perombakan nutrien, disebut juga dengan reaksi disimilasi atau reaksi peruraian. Sel

merombak ikatan-ikatan kimiawi tertentu selama metabolisme maka energi yang

dilepaskan menjadi tersedia untuk melangsungkan kerja biologis.

Pernapasan (respirasi) merupakan proses disimilasi yang hanya berlangsung di

dalam sel hidup yang menghasilkan energi untuk keperluan organisme tersebut. Oksigen

yang diperlukan dalam proses ini berasal dari udara bebas, maka peristiwa ini dinamakan

pernapasan aerob.

Pernapasan Aerob

Pernapasan aerob, mikroba menggunakan glukosa atau zat organik yan lain sebagai

substrat untuk dioksidasikan menjadi karbohidrat dan air, sedangkan mikrobanya sendiri

memperoleh energi.

Persamaan kimia pernapasan aerob yang sempurna dengan menggunakan glukosa

sebagai substrat adalah sebagai berikut:

C6H12O6 + 6 O2 CO2 + 6H2O + 675 kcal

Glukosa

Jika pengoksidasi substrat tidak sempurna, maka energi yang timbul tidak akan

sebanyak jumlah tersebut di atas. Pada pernapasa aerob yang dilakukan oleh genus

Acetobacter, substrat yang dioksidasi berupa alkohol (etanol), energi yang diperoileh

tidak begitu banyak.

CH3CH2 OH + O2 CH3COOH + H2O + 116 Kcal

Etanol asam cuka

Reaksi di atas pengoksidasian tidak sempurna hasil akhirnya bukan berupa CO2

dan H2O, melainkan air dan suatu asam organik asam cuka. Asam tersebut masih

merupakan timbunan energi. Jika pengoksidasian etanol terjadi sempurna, maka energi

yang terlepas ialah 328 kcal.

Bakteri autrotof memperoleh energi dengan pengoksidasian zat-zat anorganik

senagai substrat. Contohnya adalah sebagai berikut:

H2S + 2 O2 H2SO4 + Energi

4HN3 + 9 O2 4 NO3 + 6 H2O

45

Pernapasan Anaerob

Beberapa mikroba dapat hidup tanpa menggunkan oksigen bebas, bahkan ada

mikroba yang malahan mati jika terkena udara bebas. Ada juga mikroba yang tidak

menggunakan oksigen bebas, meskipun gas ini tersedia baginya, contohnya adalah

Streptoccocus lactis, mikroba ini tidak dapat memanfaatkan oksigen bebas karena tidak

mempunyai enzim untuk mereduksi oksigen tersebut. Louis Pasteur-lah orang

pertamakali mengetahui adanya pernapasan anaerob itu. Pengetahuan ini dia dapatkan

dengan percobaan fermentasi. Pernapasan anaerob dapat terlaksana dengan dua cara

yaitu:

Pernapasan Anaerob Antarmolekul

Pernapasan antarmolekul hampir sama dengan pernapasan aerob, bedanya adalah

bahwa pernapasan antarmolekul itu oksigen yang diperlukan untuk mengoksidasi

substrat tidak diperoleh dari udara bebas, melainkan dari suatu senyawa, sedangkan yang

direduksi bukan oksigen, melainkan suatu senyawa pula. Penerima hidrogen dapat berupa

seperti nitrat, nitrit karbonat atau sulfat. Energi yang ditimbulkan dalam prosese ini tidak

banyak. Misalnya:

2H2O + 5S + 6HNO3 N2 + 5 H2SO4 + Energi

Dalam reksi di atas, S dioksidasi menjadi SO4 , sedangkan HNO3 direduksi menjadi N2.

1. Pernapasan anaerob Intramolekul

Dalam pernapasan intramolekul terjadi pengubahan suatu molekul tanpa

mengalami oksidasi samasekali, bagian dari suatu molekul kehilangan atom-atom H.

Sebagai contoh proses alkoholisasi yang dilakukan oleh sel-sel Sacharomyces dengan

glukosa sebagai substrat.

C6H12O6 2CH3CH2 OH + 2CO2 + 31,2 kcal

Glukosa

Pernapasan intramolekul dikenal juga dengan nama fermentasi. Contoh lain

adalah laktasi yang dilakukan yang dilakukan sel-sel dari genus Lactobacillus. Bakteri

ini mengubah glukosa menjadi asam susu dan energi, menurut rekasi kimia sebagai

berikut:

C6H12O6 2CH3CHOHCOOH + Energi

Glukosa asam susu

46

Sebenarnya ada beberapa species bakteri dapat hidup seara aerob maupun anaerob

tetapi hidup secara aeorob lebih menguntungkan karena menghasilkan energi yang lebih

besar. Kejadian ini dikenal dengan efek Pasteur.

Fermentasi dan Pembusukan

Proses fermentasi sering difinisikan sebagai proses pemecahan karbohidrat dan

asam amino secara anaerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Karbohidrat merupakan

polisakarida terlebih dahulu akan dipecah menjadi unit-unit glukosa. Fermentasi glukosa

pada prinsipnya terdiri dari dua tahap, yaitu:

1. Pemecahan rantai karbon dari glukosa dan pelepasan paling sedikit dua pasang atom

hidrogen, menghasilkan senyawa karbon lainnya yang lebih teroksidasi daripada

glukosa.

2. Senyawa yang teroksidasi tersebut direduksi kembali oleh atom hidrogen yang

dilepaskan dalam tahap pertama, membentuk senyawa-senyawa lain sebagai hasil

fermentasi.

Pada tahap pertama fermentasi glukosa selalu terbentuk asam piruvat. Pada tahap

kedua fermentasi asam piruvat akan diubah menjadi produk-produk akhir yang spesifik.

Pembusukan digunakan untuk penguraian dan lain-lain senyawa yang

mengandung N, sedangkan dalam penguraian itu timbul bau yang sering kali tidak sedap.

Proses pembusukan itu akibat dari aktivitas bakteri, biasanya adalah bakteri anaerob.

Zat-zat yang Dihasilkan Mikroba

Dalam proses metabolisme ada zat-zat yang masuk atau zat-zat yang disusun dan

ada pula zat-zat yang dibongkar dan kemudian dikeluarkan sisa-sisanya. Zat-zat yang

disusun maupun zat-zat yang dihasilkan dalam penguraian disebut dengan metabolit

(hasil metabolisme). Mikroorganisme mempunyai zat-zat tertentu baik untuk mengambil

zat-zat makanan maupun untuk membongkarnya. Zat-zat ini secara umum dinamakan

sekret (hasil sekresi). Enzim-enzim terutama dari golongan hidrolase merupakan sekret

yang banyak dihasilkan bakteri.

Sisa-sisa zat makanan yang dibongkar yang kemudian dikeluarkan oleh bakteri di

sebut ekskret (hasil ekskresi). Ekskret dibuang belaka karena tidak lagi berguna bagi

mikroba, bahkan ekskret dapat mengganggu kehidupannya, jika dibiarkan bertimbun-

timbun.

Selain metabolit, sekret dan ekskret, seringkali ada kedapatan hasil samping

berupa zat-zat yang tidak mempunyai hubungan langsung dengan metabolisme. Misalnya

47

dalam penyusutan nitrat oleh bakteri denitrifikan terlepas nitrit, air dan energi. Energi

diperlukan oleh bakteri tersebut, air dibuang, sedangkan nitrit merupakan hasil samping.

Ekskret yang dihasilkan mikroorganisme dapat berupa gas atau zat-zat organik.

Jenis gas yang dihasilkan oleh suatu species mikrob merupakan ciri khas bagi species itu.

Kuantitas gas yang dikeluarkan olek mikroba dapat diselidiki dengan respirator

Warburg, alat ini mempunyai kepekaan cukup teliti untuk mengetahui volume gas yang

dikeluarkan oleh mikroba atau apabila menyelidiki volume gas seacara kasar dapat

dipergunakan tabung fermentasi buatan Smith. Cara untuk mengetahui apakah suatu

species mikroba menghasilkan gas atau tidak kita dapat mengunakan tabung durham

(tabung reaksi berukuran kecil) yang diletakkan terbalik pada tabung reaksi yang lebih

besar dan kemudian tabung reaksi tersebut diisi dengan medium cair. Mikroba yang kita

tumbuhkan dalam medium tersebut menghasilkan gas, maka gas akan nampak sebagai

gelembung pada dasar tabung Durham.

Zat-zat yang dihasilkan mikroba adalah sebagai berikut:

1. Gas-gas yang dihasilkan mikroba

Gas-gas yang timbul dari atau hasil pembongkaran (fermentasi, respirasi) oleh

mikroba dapat berupa:

- Karbondioksida

Senyawa golongan gula yang paling lekas terurai oleh bakteri dan

menghasilkan CO2 . Terlepas CO2 di udara bermanfaat bagi tanaman untuk

fotosintesis, berguna juga untuk penentuan keasaman tanah.

- Hidrogen

Gas ini biasanya timbul bersama-sama dengan gas CO2 sengai hasil

penguraian karbohidrat atau asam amino.

- Metana

Methanobacterium omelianskii dalam keadaan anaerob menghasilkan gas

metana, dengan menggunakan substrat asam cuka, dengan rekasi sebagai berikut:

CO3COOH CO4 + CO2

Asam cuka metana

- Nitrogen

Gas nitogen sebagai hasil penguraian nitrat dan nitrit (denitrifikasi). Proses

tersebut menguragi kesuburan tanah. Contoh bakterinya adalah Thiobacillus

denitrificans

48

- Hidrogen Sulfida

Gas ini sebagai hasil penguraian protein dan senyawa-senyawa lain yang

mengandung belerang. Bakteri yang banyak menghasilkan hidrogen sulfida adalah

Desulfovibrio desulfuricans.

- Amoniak (NH3)

Hasil penguraian protein dan senyawa-senyawa lain yang mengandung

nitrogen itu dapat berupa amoniak. Dapat denga tiga cara yairu deaminasi, enzim

urease atau dengan mereduksi nitrat. Pereduksian nitrat dilakukan oleh bakteri

denitrifikan, nitrat direduksi menjadi nitrit dan nitrit direduksi lagi sehingga

menjadi amoniak.

Kemampuan mikroba untuk menghasilkan gas-gas tersebut merupakan salah satu

kriteria bagi kita untuk menentukan klasifikasi bakteri.

2. Asam-asam yang dihasilkan mikroba

Asam-asam yang timbul akibat kegiatan bakteri dapat berupa asam organik ataupun

asam anorganik, asam-asam ini ada yang berubah menjadi garam atau digunakan oleh

mikroorganisme lain. Asam-asam tersebut antara lain yaitu:

1. Asam Belerang

Banyak bakteri belerang dapat mengoksidasikan hidrogen sulfida menjadi

unsur S bebas atau menjadi asam belerang (asam anorganik). Contohnya bakteri

Thiobacillus thiooxidans dapat hidup pada pH 2 - 3,5.

2. Asam Nitrat

Asam organik ini terbentuk karena kegitan bakteri nitrifikan. Amonik

dioksidasi menjadi nitrit oleh bakteri Nitrosomonas atau oleh bakteri Nitrosococcus,

kemudian nitrit yang terbentuk dioksidasikan oleh bakteri Nitrosobacter hingga

berbentuk asam nitrat yang menambah kesuburan tanah, karena tanaman tinggi

umumnya mengambil unsur N dalam bentuk nitrat.

3. Asam Cuka

Bial alkohol dibiarkan terpapar diudara akam berubah menjadi asam. Hal ini

disebabkan oleh sam cuka yang timbul dar hasil kegiatan bakteri Acetobacter.

4. Asam Susu

Asam susu termasuk asam organik. Fermentasi karbohidrat terutama gula oleh

bakteri asam susu menghasilkan asam susu. Gula laktosa merupakan substrat yang

49

baik bagi Streptococcus lactis dan Lactobacillus. Asam susu yang timbul dimulut

karena kegiatan bakteri dapat merusak gigi.

5. Asam Lemak

Asam propionat dihasilkan oleh bakteri Propionibacterium. Asam propionat

penting dalam membutan keju Swiss. Asam butirat dihasilkan oleh beberapa species

dari genus Clostridium. Asam ini penting untuk menghasilkan butil alkohol, aseton,

isopropil alkohol.

3. Toksin yang dihasilkan mikroba

Beberapa species mikroba menghasilkan zat yang merupakan racun bagi

kehidupan makhluk hidup di sekitarnya. Racun itu ada yang dikeluarkan dari sel disebut

dengan eksotoksin. Tetapi ada pula racun yang tidak dikeluarkan namun tersimpan di

dalam sel. Racun ini dinamakan endotoksin. Endotoksin ini tidak berbahaya selama

masih berada dalam sel mikroba.

Eksotoksin mudah dipisahkan dengan cara penyaringan. Eksotoksin yang

mengganggu kesehatan manusia ialah bakteri dipteri, bakteri tetanus, bakteri botulinum.

FAKTOR-FAKTOR LINGKUNGAN

YANG MEMPENGARUHI MIKROORGANISME

A. Pendahuluan

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang faktor abiotik, faktor-faktor kimia da faktor-

faktor biotik yang mempengaruhi mikroorganisme.

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi mikroorganisme untuk

pertumbuhannya, sehingga akan mudah untuk mengamati pertumbuhannnya.

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan factor-faktor yang mempengaruhi mikroorganisme.

B. Penyajian

Uraian dan contoh

50

Semua makhluk hidup sangat bergantung pada lingkungan sekitar, demikian juga

mikroba. Adapun faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi mikroba adalah

faktor abiotik (faktor alam), faktor kimia dan faktor biotik (faktor biologi).

8.1 Faktor Abiotik Yang Mempengaruhi Mikroba

Yang termasuk dalam faktor abiotik adalah faktor-faktor alam. Adapun faktor-

faktor alam terdiri dari:

1. Pengaruh Temperatur

Pada umumnya batas daerah temperatur bagi kehidupan mikroba terletak antara

0oC – 90

oC, dan dikenal ada temperatur minimum, optimum dan maksimum. Temperatur

minimum adalah nilai paling rendah dimana kegiatan mikroba masih dapat berlangsung.

Temperatur maksimum adalah temperatur tertinggi yang masih dapat digunakan untuk

aktivitas mikroba. Sedangkan temperatur yang paling baik bagi kegiatan hidup

dinamakan temperatur optimum.

Cara untuk menentukan temperatur maut bagi mikroba, ada beberapa pedoman

seperti berikut ini:

a. Temperatur maut / Titik Kematian Termal (Thermal Death Point) adalah temperatur

serendah-rendahnya yang dapat membunuh mikroba yang berada di medium standar

selama 10 menit pada kondisi tertentu.

b. Laju Kematian Termal (Thermal Death Rate) adalah kecepatan kematian mikroba

akibat pemberian temperatur. Hal ini karena bahwa tidak semua spesies mati bersama-

sama pada suatu temperatur tertentu. Biasanya spesies satu lebih tahan daripada

spesies yang lain terhadap suatu pemanasan, oleh karena itu masing-masing spesies

itu ada angka kematian pada suatu temperatur.

c. Waktu Kematian Termal (Thermal Death Time) merupakan waktu yang diperlukan

untuk membunuh suatu jenis mikroba pada suatu temperatur yang tetap.

Berdasarkan pada daerah aktivitas temperatur, mikroba dapat dibagi menjadi tiga

golongan utama, yaitu:

a. Mikroba psikrofil / karyofil (oligotermik), yaitu golongan mikroba yang dapat

tumbuh pada 0 – 30oC, dengan temperatur optimum 10 – 15

oC. Kebanyakan dari

golongan ini tumbuh di tempat-tempat dingin, baik di daratan maupun di lautan.

b. Mikroba mesofil (mesotermik), adalah golongan mikroba yang dapat hidup

dengan baik temperatur 5 – 60oC, sedang temperatur optimumnya 25 – 40

oC.

Umumnya mikroba mesotermik hidup dalam alat pencernaan.

51

c. Mikroba termofil (politermik), yaitu golongan mikroba yang tumbuh pada

temperatur 40 – 80oC, dan temperatur optimumnya 55 – 65

oC. Golongan mikroba

ini terutama terdapat di sumber-sumber air panas dan tempat-tempat lain yang

bertemperatur tinggi.

2. Pengaruh Kebasahan dan Kekeringan

Mikroba mempunyai nilai kelembaban optimum. Pertumbuhan ragi dan bakteri

memerlukan kelembaban yang tinggi di atas 85%, sedangkan untuk jamur dan

aktinomisetes memerlukan kelembaban yang rendah di bawah 80%.

Jumlah air yang tersedia bagi mikroba inilah yang disebut sebagai aktivitas air

(aw). Kadar air bebas di dalam larutan (aw) ini merupakan nilai perbandingan antara

tekanan uap air larutan dengan tekanan uap air murni, atau 1/100 dari kelembaban relatif.

Nilai aw untuk bakteri pada umunya terletak antara 0,90 – 0,99, sedangkan bakteri

halofilik mendekati 0,75.

Bakteri sebenarnya makhluk yang suka akan keadaan basah, bahkan dapat hidup

di dalam air. Hanya di dalam air yang tertutup tak dapat hidup subur, hal ini disebabkan

karena kurangnya udara. Tanah yang cukup basah baik untuk kehidupan bakteri.

Keadaan kekeringan menyebabkan proses pengeringan protoplasma, yang

berakibat berhentinya kegiatan metabolisme. Pengeringan secara perlahan-lahan

menyebabkan perusakan sel akibat pengaruh tekanan osmosis dan pengaruh lainnya

dengan naiknya kadar zat terlarut. Adapun syarat-syarat yang menentukan matinya

bakteri karena kekeringan antara lain:

1. Pengeringan dalam keadaan terang pengaruhnya lebih buruk daripada dalam gelap.

2. Pengeringan pada suhu tubuh (37oC) atau temperatur kamar (+ 26oC) lebih jelek

daripada pengeringan pada temperatur titik beku.

3. Pengeringan pada udara efeknya lebih buruk daripada di dalam vakum atau di tempat

yang berisi nitrogen.

4. Bakteri yang dalam medium susu, gula, daging kering dapat bertahan lebih lama

daripada gesekan pada kaca obyek.

5. Pengaruh Perubahan nilai Osmotik

Larutan hipertonik menghambat pertumbuhan mikroba karena dapat

menyebabkan plasmolisis. Medium paling cocok bagi kehidupan mikroba adalah medium

yang isotonik terhadap isi sel mikroba. Larutan garam atau larutan gula yang agak pekat

mudah menyebabkan plasmolisis. Sebaliknya mikroba yang ditempatkan di air suling

52

(aquades) akan kemasukan air sehingga dapat menyebabkan pecahnya sel mikroba

tersebut, hal ini dinamakan plasmoptisis. Berdasarkan hal ini, maka pembuatan suspensi

bakteri dengan menggunakan air murni tidak dapat digunakan.

Beberapa mikroba dapat menyesuaikan diri terhadap kadar garam atau kadar gula

yang tinggi, misal ragi yang osmofil (dapat tumbuh pada kadar garam tinggi), bahkan

beberapa mikroba dapat bertahan di dalam substrat dengan kadar garam sampai 30%,

golongan ini bersifat halodurik.

4. Pengaruh pH

Batas pH untuk pertumbuhan jasad renik merupakan suatu gambaran dari batas

pH bagi kegiatan enzim. Setiap jasad renik dikenal nilai pH minimum, pH optimum dan

pH maksimum. Bakteri memerlukan pH antara 6,5 – 7,5, ragi antara 4,0 – 4,5, sedangkan

jamur dan aktinomisetes mempunyai daerah pH yang luas. Atas dasar daerah-daerah pH

bagi kehidupan mikroba dibedakan adanya 3 golongan yang besar:

a. Mikroba asidofilik, yaitu mikroba yang dapat tumbuh pada pH antara 2,0 – 5,0.

b. Mikroba mesofilik (netrofilik), yaitu mikroba dapat tumbuh pada pH antara 5,5 –

8,8.

c. Mikroba alkalifilik, yakni mikroba yang dapat tumbuh pada pH antara 8,4 – 9,5.

Bakteri dikultivasi di dalam suatu medium yang mula-mula disesuaikan pHnya,

misalnya 7, maka mungkin sekali pH ini akan berubah sebagai akibat adanya senyawa-

senyawa asam atau basa yang dihasilkan selama pertumbuhannya. Pergeseran pH ini

dapat sedemikian besar sehingga menghambat pertumbuhan seterusnya organisme itu.

Pergeseran pH dapat dicegah dengan menggunakan larutan penyangga dalam medium.

Larutan penyangga ialah senyawa atau pasangan senyawa yang dapat menahan perubahan

pH. Suatu kombinasi garam-garam fosfat seperti KH2PO4 dan K2HPO4, digunakan secara

luas dalam media bakteriologi untuk tujuan ini.

5. Pengaruh Sinar

Sel mikroorganisme rusak akibat cahaya, terutama pada mikroba yang tidak

mempunyai pigmen fotosintetik. Sinar dengan gelombang pendek akan berpengaruh

buruk terhadap mikroba. Sedangkan sinar dengan gelombang panjang mempunyai daya

fotodinamik dan daya biofisik, misalnya cahaya matahari.

Energi radiasi diabsorbsi oleh sel mikroorganisme akan menyebabkan terjadinya

ionisasi komponen sel. Ionisasi molekul tertentu dari protoplasma dapat menyebabkan

kematian, perubahan genetik atau dapat pula menghambat pertumbuhan.. energi radiasi

53

dari dari sinar X, sinar Y dan terutama sinar ultraviolet banyak digunakan di dalam

praktek sterilisasi, pengawetan bahan makanan dan untuk mendapatkan mutan.

6. Pengaruh Penghancuran secara Mekanik

Pengaruh tekanan udara terhadap kehidupan bakteri sangat kecil. Untuk

menghentikan pembiakan bakteri diperlukan tekanan 600 atm, untuk mematikan

diperlukan tekanan 6000 atm dan untuk membunuh sporanya diperlukan tekanan 12000

atm. Mengguncang-guncangkan bakteri tidak membawa kematian, kecuali kalau bakteri

itu dicampur dengan benda keras, seperti pecahan kaca, tanah radiolaria, tanah

foraminifera dan sebagainya. Untuk memecahkan bakteri diperlukan diperlukan

pengguncangan 9000 kali perdetik. Proses-proses ini sering digunakan untuk melepaskan

enzim-enzim dan endotoksin yang terkandung di dalam bakteri.

Faktor-faktor Kimia

Peristiwa di alam jarang mikroorganisme yang mati akibat terkena zat-zat kimia.

Hanya manusia dalam usahanya untuk membebaskan diri dari kegiatan mikroba meramu

zat-zat yang dapat meracuni mikroorganisme, tetapi tidak meracuni bagi dirinya sendiri

atau meracuni makanan. Zat-zat yang hanya menghambat pembiakan mikroorganisme

dengan tiada membunuhnya dinamakan zat antiseptik (disinfektan). Antiseptik dan

disinfektan dapat merupakan zat yang sama tetapi berbeda dalam cara penggunaannya.

Antiseptik dipakai terhadap jaringan hidup, sedangkan disinfektan dipakai untuk bahan-

bahan tidak bernyawa.

Penggunaan Antiseptik dan Disinfektan

Hingga sekarang semakin banyak zat-zat kima yang dipakai untuk membunuh

atau mengurangi julah mikroorganisme, dan penemuan-penemuan baru terus muncul di

pasaran. Oleh karena itu, tidak ada bahan kimia yang ideal atau yang dapat dipergunakan

untuk segala macam keperluan, maka pilihan jatuh pada bahan kimia yang mampu

membunuh organisme yang ada, dalam waktu yang tersingkat dan tanpa merusak bahan

yang didisinfeksi. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada disinfeksi secara kimia:

1. Rongga yang cukup di antara alat-alat yang didisinfeksi, sehingga seluruh

permukaan alat tersebut dapat berkontak dengan disinfektan.

2. Sebaiknya disinfektan yang dipakai bersifat membunuh (germisida).

3. Lamanya disinfeksi harus tepat, alat-alat yang disinfeksi jangan diangkat

sebelum waktunya.

54

4. Bila untuk membunuh spora kuman biasanya bersifat mudah menguap

sehingga ventilasi ruangan perlu diperhatikan.

5. Pengenceran disinfektan harus sesuai dengan yang dianjurkan, dan setiap kali

harus dibuat pengenceran baru. Disinfektan yang sudah menunjukkan tanda-

tanda pengeruhan atau pengendapan harus diganti dengan yang baru.

6. Sebaiknya menyediakan hand lotion untuk merawat tangan setelah berkontak

dengan disinfektan.

Beberapa disinfektan dan Antiseptik.

a. Logam-logam berat

Logam berat berfungsi sebagai antimikroba oleh karena dapat mempresiptasikan

enzim-enzim atau protein esensial dalam sel. Logam-logam berat yang umum dipakai

adalah Hg, Ag, As, Zn dan Cu. Daya antimikroba dari logam berat, pada konsentrasi yang

kecil saja dapat membunuh mikroba dinamakan daya oligodinamik. Tetapi garam dari

logam berat ini mudah merusak kulit, merusak alat-alat yang terbuat dari logam dan

harganya mahal.

b. Fenol dan senyawa-senyawa sejenis

Fenol (asam karbol) untuk pertama kalinya digunakan Lister di dalam ruang

bedah sebagai germisida, untuk mencegah timbulnya infeksi pasca bedah. Pada

konsentrasi yang rendah (2 – 4%), daya bunuhnya disebabkan karena fenol

mempresipitasikan protein secar aktif dan selain itu juga merusak membran sel dengan

cara menurunkan tegangan permukaannya.

Kresol (kreolin) lebih baik khasiatnya dari fenol. Lisol adalah disinfektan yang

berupa campuran sabun dengan kresol, lisol lebih banyak digunakan dari pada disinfektan

lainnya. Karbol adalah nama lain fenol.

c. Alkohol

Alkohol merupakan zat yang paling efektif dan dapat diandalkan untuk sterilisasi

dan disinfeksi. Alkohol mendenaturasikan protein dengan jalan dehidrasi, dan juga

merupakan pelarut lemak. Oleh karena itu membran sel akan rusak dan enzim-enzim akan

diinaktifkan oleh alkohol. Alkohol 50 – 70% banyak dipergunakan sebagian disinfektan.

d. Aldehid

Cara kerjanya adalah dengan membunuh sel mikroba dengan mendenaturasikan

protein. Larutan formaldehid (CH2O) 20% dalam 65 – 70% alkohol merupakan cairan

55

pensteril yang sangat baik apabila alat-alat direndam selama 18 jam. Akan tetapi karena

meninggalkan residu, maka alat-alat tersebut harus dibilas dulu sebelum dipakai.

e. Yodium

Larutan yodium baik dalam air maupun dalam alkohol bersifat sangat antiseptik

dantelah lama dipakai sebagai antiseptik kulit sebelum proses pembedahan. Yodium juga

efektif terhadap berbagai protozoa seperti amuba yang menyebabkan disentri.

f. Klor dan senyawa klor

Klorin bebas memiliki warna khas (hijau) dan bau yang tajam. Sudah lama klorin

dikenal sebagai deodoran dan disinfektan yang sangat baik. Solusi (larutan) hipoklorit

paling banyak dipakai untuk maksud-maksud disinfeksi dan menghilangkan bau, karena

bersifat relatif tidak membahayakan jaringan manusia, mudah ditangani, tidak berwarna

dan tidak mewarnai, meskipun memudarkan warna. Persenyawaan klor dengan kapur atau

natrium merupakan disinfektan yang banyak dipakai untuk mencuci alat-alat makan dan

minum. Berbagai derivat klorin organik juga dipakai untuk disinfeksi air. Ini terutama

penting bagi pekemah yang kadang-kadang harus mempergunakan air yang

dikhawatirkan tercemar. Senyawa yang sering digunakan adalah halazon (parasulfone

dichloramodobenzoic acid) yang pada konsentrasi 4 – 8 mg/ l dapat mendisinfeksi air

yang mengandung Salmonella typi dalam waktu 30 menit.

g. Perooksida

Peroksida hidrogen (H2O2) merupakan antiseptik yang efektif dan nontoksik.

Terdapat bukti bahwa H2O2 10% bersifat virusida dan sporosida. Larutan H2O2 3%

biasa dipakai untuk mencuci dan mendisinfeksi luka karena kuman-kuman anaerob

terutama sangat peka terhadap oksigen. Pasta Na2O2 dipakai untuk mengobati akne

sedangkan ZnO2 untuk mengobati luka akibat infeksi kulit karena kuman-kuman anaerob

dan mikroaerofilik.

h. Zat warna

Beberapa zat warna dapat menghambat pertumbuhan kuman (bakteriostatik),

misalnya derivat akridin dan zat warna rosanilin. Akriflavin (campuran derivat akridin

dengan senyawa lain) mempunyai spektrum aktivitas yang luas, dan telah lama digunakan

untuk mengobati infeksi traktus urinarius.

i. Deterjen

Sabun biasa tidak banyak khasiatnya sebagai zat pembunuh bakteri (bakterisida),

tetapi kalau dicampur dengan heksalorofen daya bunuhnya menjadi besar sekali. Deterjen

56

tidak hanya bersifat bakteriostatik, melainkan juga merupakan bakterisida, terutama

bakteri yang bersifat Gram positif.

j. Antibiotika

Antibiotika adalah suatu substansi (zat-zat) kimia yang diperoleh dari atau

dibentuk dan dihasilkan oleh mikroorganisme, dan zat-zat itu dalam jumlah yang sedikit

pun mempunyai daya penghambat kegiatan mikroorganisme yang lain. Antibiotika

berbeda dalam susunan kimia dan cara kerjanya. Antibiotika yang kini banyak digunakan,

kebanyakan dari genus Bacillus, Penicilin dan Streptomyces.

Antibiotika ada yang mempunyai spectrum luas artinya antibiotika yang efektif

digunakan bagi banayak spesies bakteri, baik kokus, basil, maupun spiril contohnya

tetrasiklin. Ada juga antibiotika yang berspektrum sempit, artinya hanya efektif

digunakan untuk spesies tertentu seperti penisilin yang hanya efektif memberantas jenis

kokus.

Faktor-faktor Biotik

Mikroba dari berbagai genus maupun dari berbagai spesies hidup berkumpul di

dalam suatu medium yang sama, misalnya di dalam tanah, pada kotoran hewan, di

sampah-sampah dan sebagainya. Tidak mudah meneliti pengaruh atau hubungan hidup

antar spesies, namun pengaruh timbal balik niscaya ada. Hubungan antar spesies,

termasuk pada mikroba dapat dibedakan:

a. Netralisme

Hubungan netralisme merupakan hubungan antar spesies yang saling tidak

mengganggu. Misalnya mikroba yang ada di dalam tanah atau di dalam kotoran hewan

banyak spesies yang dapat hidup bersama dengan saling tidak merugikan tetapi juga tidak

saling menguntungkan. Meskipun dalam medium yang sama, namun masing-masing

spesies memerlukan zat-zat yang tertentu bagi diri masing-masing sehingga tidak perlu

ada perebutan zat makanan.

b. Kompetisi

Kebutuhan akan zat makanan yang sama dapat menyebabkan terjadinya

persaingan antar spesies. Spesies yang dapat menyesuaikan diri paling baik, itulah spesies

yang akan mengalami pertumbuhan subur. Misalnya bila persediaan oksigen dalam suatu

medium berkurang, maka bakteri aerob akan dikalahkan oleh bakteri anaerob faklutatif.

Bila persediaan oksigen habis sama sekali, maka pertumbuhan bakteri anaerob fakultatif

tadi berhenti dan diganti oleh bakteri anaerob.

57

c. Antagonisme

Antagonisme menyatakan hubungan yang berlawanan, dapat juga dikatakan

sebagai hubungan yang asosial. Spesies yang satu menghasilkan sesuatu yang meracuni

spesies yang lain, sehingga pertumbuhan spesies yang terakhir sangat terganggu. Zat yang

dihasilkan oleh spesies yang pertama mungkin berupa suatu ekskret, sisa makanan, dan

yang jelas zat itu menentang kehidupan organisme lain. Zat penentang itu dinamakan

antibiotika.

Beberapa bentuk dari antagonisme misalnya antara Streptococcus lactis dan

Bacillus subtilis atau Proteus vulgaris. Jika ketiga spesies ditumbuhkan pada suatu

medium, maka pertumbuhan Bacillus dan Proteus akan segera tercekik karena adanya

asam susu yang dihasilkan Streptococcus lactis.

d. Komensalisme

Asosiasi jenis ini terjadi bila dua spesies hidup bersama, kemudian spesies yang

satu mendapatkan keuntungan, sedangkan spesies yang lain tidak dirugikan olehnya,

maka hubungan hidup antara kedua spesies itu disebut komensalisme (metabiosis).

Spesies yang beruntung disebut komensal, sedangkan spesies yang memberikan

keuntungan disebut inang (hospes). Hubungan hidup antara Saccharomyces dan

Acetobacter merupakan suatu contoh komensalisme atau metabiosis. Spesies pertama

menghasilkan alkohol yang tidak diperlukan lagi, sedangkan alkohol ini merupakan zat

makanan yang mutlak bagi Acetobacter.

e. Mutualisme

Mutualisme merupakan suatu bentuk simbiosis antara dua spesies, dimana

masing-masing yang bersekutu mendapatkan keuntungan. Jika terpisah, masing-masing

tidak atau kurang dapat bertahan diri. Seringkali simbiosis dipakai untuk menyatakan

bentuk hubungan antara dua spesies yang mutualistik, tetapi sekarang orang lebih banyak

menggunakan istilah mutualisme.

Simbiosis antara genus Rhizobium dan Leguminosae, simbiosis antara jamur dan

ganggang (Lichenes) merupakan hubungan mutualisme. Rhizobium mendapat tempat

hidup dalam akar Leguminosae, sedangkan Leguminosae mendapatkan ersenyawaan

nitrogen yang diberikan oleh Rhizobium.

f. Sinergisme

Sinergisme adalah asosiasi (hubungan hidup) antara kedua spesies, bila

mengadakan kegiatan tidak saling mengganggu, akan tetapi kegiatan masing-masing

58

justru merupakan urut-urutan yang saling menguntungkan. Misalnya, ragi untuk membuat

tape terdiri atas kumpulan spesies Aspergillus, Saccharomyces, Candida, Hansenula dan

Acetobacter. Masing-masing spesies mempunyai kegiatan-kegiatan sendiri, sehingga

amilum berubah menjadi gula, dan gula menjadi bermacam-macam asam arganik, alkohol

dan lain-lain.

g. Parasitisme

Parasitisme merupakan suatu bentuk asosiasi di antara dua spesies, dimana satu

pihak dirugikan dan pihak lain diuntungkan. Spesies pertama disebut inang

(hospes/pejamu/induk semang) sedangkan spesies yang mengambil keuntungan

dinamakan parasit. Hubungan ini misalnya, antara virus (bakteriofage) dengan bakteri.

Virus tidak dapat hidup di luar bakteri atau sel hidup lainnya. Sebaliknya bakteri atau sel

lainnya yang menjadi hospes akan mati karenanya.

h. Predatorisme

hubungan antara Amoeba dengan bakteri disebut predatorisme. Amoeba

merupakan pemangsa (predator), sedangkan bakteri merupakan mangsa. Kematian

mangsa berarti kehidupan pemangsa. Berbeda dengan parasitisme adalah dalam hal

ukuran besar kecilnya saja, parasit lebih kecil daripada hospes, sedangkan predator lebih

besar daripada organisme yang dimangsa. Seperti parasit, tidak dapat hidup tanpa hospes,

maka predator pun tidak dapat hidup tanpa mangsa.

i. Sintropisme

Sintropisme merupakan kegiatan bersama antara berbagai jasad renik terhadap

suatu nutrisi. Proses ini penting untuk peruraian bahan organic tanah dan di dalam proses

pengolahan air buangan. Misalnya, sintropisme antara mikroorganisme A, B, C, D, dan E

di dalam penguraian zat X. Zat ini hanya dapat diuraikan sedikit oleh mikroba A, tetapi

hasil pemecahannya dapat merangsang perkembangan mikroba B, yang selanjutnya

menghasilkan zat yang diperlukan oleh mikroba C dan seterusnya hingga pada akhirnya

mikroba E juga dirangsang dengan menghasilkan senyawa yang sangat merangsang

mikroba A.

ANTIBIOTIK

A. Pendahuluan

Deskripsi singkat

Bab ini akan menguraikan tentang definisi antibiotik, penggolongan antibiotik,

mekanisme kerja antibiotik dan mekanisme resistensi antibiotik.

59

Relevansi

Pembahasan ini akan sangat berhubungan dengan bab selanjutnya. Mahasiswa

akan mengetahui definisi antibiotik, penggolongan antibiotik, mekanisme kerja antibiotik

dan mekanisme resistensi antibiotik sehingga dapat menerapkannya dalam mikrobiologi

terapan dalam bidang kesehatan.

Kompetensi Dasar

Mahasiswa dapat menjelaskan definisi antibiotik, penggolongan antibiotik, mekanisme

kerja antibiotik dan mekanisme resistensi antibiotik.

B. Penyajian

Uraian dan contoh

Antimikroba: suatu zat/obat untuk membasmi jasad renik yang diperoleh dari sintesis

atau yang berasal dari senyawa nonorganik. Antibiotik: bahan-bahan biokimia yang

diproduksi oleh mikroba atau bahan serupa yang diproduksi secara sintetik dan dalam

konsentrasi yang kecil dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen.

Sifat antibiotik untuk terapi harus memiliki toksisitas selektif yaitu harus dapat

menghambat mikroorganisme infektif dan bersifat toksik hanya terhadap patogen

infektif tidak terhadap inangnya.

Berdasarkan sifatnya (daya hancurnya) antibiotik dibagi menjadi dua:

1. Antibiotik yang bersifat bakterisidal, yaitu antibiotik yang bersifat destruktif

terhadap bakteri.

2. Antibiotik yang bersifat bakteriostatik, yaitu antibiotik yang bekerja menghambat

pertumbuhan atau multiplikasi bakteri.

Cara yang ditempuh oleh antibiotik dalam menekan bakteri dapat bermacam-macam,

namun dengan tujuan yang sama yaitu untuk menghambat perkembangan bakteri. Oleh

karena itu mekanisme kerja antibiotik dalam menghambat proses biokimia di dalam

organisme dapat dijadikan dasar untuk mengklasifikasikan antibiotik sebagai berikut:

1. Antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel bakteri. Ada antibiotik yang

merusak dinding sel mikroba dengan menghambat sintesis ensim atau inaktivasi

ensim, sehingga menyebabkan hilangnya viabilitas dan sering menyebabkan sel lisis.

Antibiotik ini menghambat sintesis dinding sel terutama dengan mengganggu sintesis

peptidoglikan. Dinding sel bakteri menentukan bentuk karakteristik dan berfungsi

melindungi bagian dalam sel terhadap perubahan tekanan osmotik dan kondisi

lingkungan lainnya. Di dalam sel terdapat sitoplasma dilapisi dengan membran

60

sitoplasma yang merupakan tempat berlangsungnya proses biokimia sel. Dinding sel

bakteri terdiri dari beberapa lapisan. Pada bakteri Gram positip struktur dinding selnya

relatip sederhana dan Gram negatip relatip lebih komplek. Dinding sel bakteri Gram

positip tersusun atas lapisan peptidoglikan relatip tebal, dikelilingi lapisan teichoic

acid dan ada beberapa species mempunyai lapisan polisakarida. Dinding sel bakteri

Gram negatip mempunyai lapisan peptidoglikan relatip tipis, dikelilingi lapisan

lipoprotein, lipopolisakarida, fosfolipid dan beberapa protein. Peptidoglikan pada

kedua jenis bakteri merupakan komponen yang menentukan rigiditas pada Gram

positip dan berperanan pada integritas Gram negatip. Oleh karena itu gangguan pada

sintesis komponen ini dapat menyebabkan sel lisis dan dapat menyebabkan kematian

sel. Antibiotik yang menyebabkan gangguan sintesis lapisan ini aktivitasnya akan lebih

nyata pada bakteri Gram positip. Aktivitas penghambatan atau membinasakan hanya

dilakukan selama pertumbuhan sel dan aktivitasnya dapat ditiadakan dengan

menaikkan tekanan osmotik media untuk mencegah pecahnya sel. Bakteri tertentu

seperti mikobakteria dan halobakteria mempunyai peptidoglikan relatip sedikit ,

sehingga kurang terpengaruh oleh antibiotik grup ini. Sel selama mensintesis

peptidoglikan memerlukan ensim hidrolase dan sintetase. Untuk menjaga sintesis

supaya normal, kegiatan kedua ensim ini harus seimbang satu sama lain. Biosintesis

peptidoglikan berlangsung dalam beberapa stadium dan antibiotik pengganggu sintesis

peptidoglikan aktip pada stadium yang berlainan. Sikloserin terutama menghambat

ensim racemase dan sintetase yang berperan dalam pembentukan dipeptida.

Vankomisin bekerja pada stadium kedua diikuti oleh basitrasin, ristosetin dan diakhiri

oleh penisilin dan sefalosporin yaitu menghambat transpeptidase. Perbedaan antara sel

mamalia dan bakteri yaitu dinding sel luar bakteri tebal dengan membran sel

menentukan bentuk sel dan memberi ketahanan terhadap tekanan osmotik. Karena

struktur dinding sel mamalia tidak sama dengan dinding sel bakteri, maka antibiotik

yang mempunyai aktivitas mengganggu sintesis dinding sel mempunyai toksisitas

selektip sangat tinggi. Oleh karena itu antibiotik tipe ini merupakan antibiotik yang

sangat berharga.Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah Beta-laktam, Penicillin,

Polypeptida, Cephalosporin, Ampicillin, Oxasilin, sikloserin, vankomisin, ristosetin

dan basitrasin.

Mekanisme masing-masing:

61

a. Beta-laktam menghambat pertumbuhan bakteri dengan cara berikatan pada enzim

DD-transpeptidase yang memperantarai dinding peptidoglikan bakteri, sehingga

dengan demikian akan melemahkan dinding sel bakteri Hal ini mengakibatkan

sitolisis karena ketidakseimbangan tekanan osmotis, serta pengaktifan hidrolase dan

autolysins yang mencerna dinding peptidoglikan yang sudah terbentuk sebelumnya.

Namun Beta-laktam (dan Penicillin) hanya efektif terhadap bakteri Gram positif,

sebab keberadaan membran terluar (outer membran) yang terdapat pada bakteri Gram

negatif membuatnya tak mampu menembus dinding peptidoglikan.

b. Penicillin meliputi natural Penicillin, Penicillin G dan Penicillin V, merupakan

antibiotik bakterisidal yang menghambat sintesis dinding sel dan digunakan untuk

penyakit-penyakit seperti sifilis, listeria, atau alergi bakteri Gram

positif/Staphilococcus/Streptococcus.

c. Polypeptida meliputi Bacitracin, Polymixin B dan Vancomycin. Ketiganya bersifat

bakterisidal. Bacitracin dan Vancomycin sama-sama menghambat sintesis dinding sel.

Bacitracin digunakan untuk bakteri gram positif, sedangkan Vancomycin digunakan

untuk bakteri Staphilococcus dan Streptococcus. Adapun Polymixin B digunakan

untuk bakteri gram negatif.

d. Cephalosporin (masih segolongan dengan Beta-laktam) memiliki mekanisme kerja

yang hampir sama yaitu dengan menghambat sintesis peptidoglikan dinding sel

bakteri. Normalnya sintesis dinding sel ini diperantarai oleh PBP (Penicillin Binding

Protein) yang akan berikatan dengan D-alanin-D-alanin, terutama untuk membentuk

jembatan peptidoglikan. Namun keberadaan antibiotik akan membuat PBP berikatan

dengannya sehingga sintesis dinding peptidoglikan menjadi terhambat.

e. Ampicillin memiliki mekanisme yang sama dalam penghancuran dinding

peptidoglikan, hanya saja Ampicillin mampu berpenetrasi kepada bakteri gram positif

dan gram negatif. Hal ini disebabkan keberadaan gugus amino pada Ampicillin,

sehingga membuatnya mampu menembus membran terluar (outer membran) pada

bakteri gram negatif.

f. Penicillin jenis lain, seperti Methicillin dan Oxacillin, merupakan antibiotik

bakterisidal yang digunakan untuk menghambat sintesis dinding sel bakteri.

Penggunaan Methicillin dan Oxacillin biasanya untuk bakteri gram positif yang telah

membentuk kekebalan (resistansi) terhadap antibiotik dari golongan Beta-laktam.

62

g. Antibiotik jenis inhibitor sintesis dinding sel lain memiliki spektrum sasaran yang

lebih luas, yaitu Carbapenems, Imipenem, Meropenem. Ketiganya bersifat

bakterisidal.

2. Antibiotik yang menghambat transkripsi dan replikasi. Untuk pertumbuhannya,

kebanyakan sel tergantung pada sintesis DNA, sedang RNA diperlukan untuk

transkripsi dan menentukan informasi sintesis protein dan ensim. Ada beberapa jenis

RNA yaitu t-RNA, r-RNA, m-RNA, masing-masing mempunyai peranan pada sintesis

protein. Begitu pentingnya asam nukleat bagi sel, maka gangguan sintesis DNA atau

RNA dapat memblokir pertumbuhan sel. Namun antimikroba yang mempunyai

mekanisme kegiatan seperti ini pada umumnya kurang selektip dalam membedakan sel

bakteri dan sel mamalia. Antimikroba ini umumnya bersifat sitotoksik terhadap sel

mamalia. Sehingga penggunaan antimikroba jenis ini harus hati-hati dan selektip yaitu

yang sifat sitotoksiknya masih dapat diterima. Seperti asam nalidiksat dan rifampisin,

karena aktivitasnya sangat kuat dalam menghambatpertumbuhan, maka antimikroba

dengan mekanisme seperti ini sering digunakan sebagai anti-tumor. Antimikroba yang

mempengaruhi sintesis asam nukleat dan protein mempunyai mekanisme kegiatan

pada tempat yang berbeda, antara lain

a. Antimikroba mempengaruhi replikasi DNA, seperti bleomisin, phleomisin,

mitomisin, edeine, porfiromisin.

b. Antimikroba mempengaruhi transkripsi, seperti aktinomisin, krrmomisin,

ekonomisin, rifamisin, korisepin, streptolidigin.

c. Antimikroba mempengaruhi pembentukan aminoacyl-tRNA, seperti borrelidin.

d. Antimikroba mempengaruhi translasi, antara lain kloramphenikol, streptomisin,

neomisin, kanamisin, karbomisin, crytromisin, linkomisin, fluidic acid,

tetrasiklin. Antimikroba yang mempengaruhi sintesis protein dan asam nukleat,

mayoritas aktif pada bagian translasi dan di antara mereka banyak yang berguna

dalam terapi. Karena mekanisme translasi antara sel bakteri dan sel eukariot

berbeda, maka mungkin mereka memperlihatkan toksisitas selektip.Yang

termasuk ke dalam golongan ini adalah Quinolone, Rifampicin, Actinomycin D,

Nalidixic acid, Lincosamides, Metronidazole.

Mekanisme masing-masing Antibiotik:

63

a. Quinolone merupakan antibiotik bakterisidal yang menghambat pertumbuhan bakteri

dengan cara masuk melalui porins dan menyerang DNA girase dan topoisomerase

sehingga dengan demikian akan menghambat replikasi dan transkripsi DNA.

Quinolone lazim digunakan untuk infeksi traktus urinarius.

b. Rifampicin (Rifampin) merupakan antibiotik bakterisidal yang bekerja dengan cara

berikatan dengan β-subunit dari RNA polymerase sehingga menghambat transkripsi

RNA dan pada akhirnya sintesis protein. Rifampicin umumnya menyerang bakteri

spesies Mycobacterum.

c. Nalidixic acid merupakan antibiotik bakterisidal yang memiliki mekanisme kerja

yang sama dengan Quinolone, namun Nalidixic acid banyak digunakan untuk

penyakit demam tipus.

d. Lincosamides merupakan antibiotik yang berikatan pada subunit 50S dan banyak

digunakan untuk bakteri gram positif, anaeroba Pseudomemranous colitis. Contoh

dari golongan Lincosamides adalah Clindamycin.

e. Metronidazole merupakan antibiotik bakterisidal diaktifkan oleh anaeroba dan

berefek menghambat sintesis DNA.

3. Antibiotik yang menghambat sintesis protein. Penghambatan sintesis protein dapat

berlangsung di dalam ribosom. Berdasarkan koefisien sedimentasinya, ribosom

dikelompokkan dalam 3 grup yaitu:

a. Ribosom 80s, terdapat pada sel eukariot. Partikel ini terdiri dari subunit 60s dan

40s.

b. 2)Ribosom 70s, didapatkan pada sel prokariot dan eukariot. Partikel ini terdiri dari

subunit 50s dan 30s.

c. 3)Ribosom 55s, hanya terdapat pada mitokondria mamalia dan menyerupai

ribosom bakteri baik fungsi maupun kepekaannya terhadap antibiotik.

Untuk memelihara kelangsungan hidupnya, sel mikroba perlu mensintesis protein yang

berlangsung di dalam ribosom bekerja sama dengan mRNA dan tRNA; gangguan sintesis

protein akan berakibat sangat fatal dan antimikroba dengan mekanisme kerja seperti ini

mempunyai daya antibakteri sangat kuat. Penghambatan biosintesis protein pada sel

prokariot ini bersifat sitostatik, karena mereka dapat menghentikan pertumbuhan dan

pembelahan sel. Bila sel dipindahkan ke media bebas antibiotik, mereka dapat tumbuh

kembali setelah antibiotik berkurang dari sel kecuali streptomisin yang mempunyai

64

aktivitas bakterisid. Pengaruh zat ini terhadap sel eukariot diperkirakan sitotoksik.

Beberapa penghambat ribosom 80s seperti puromisin dan sikloheksimid sangat toksik

terhadap sel mamalia, oleh karena itu tidak digunakan untuk terapi, sedang tetrasiklin

mempunyai toksisitas relatip kecil bila digunakan oleh orang dewasa. Tetrasiklin

menghambat biosintesis protein yang terdapat pada ribosom 80s dan 70s. Erytromisin

berikatan dengan ribosom 50s. Streptomisin berikatan dengan ribosom 30s dan

menyebabkan kode mRNA salah dibaca oleh tRNA, sehingga terbentuk protein abnormal

dan non fungsionil. Asam nukleat merupakan bagian yang sangat vital bagi

perkembangbiakan sel. Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah Macrolide,

Aminoglycoside, Tetracycline, Chloramphenicol, Kanamycin, Oxytetracycline.

Antibiotik kelompok ini meliputi aminoglikosid, makrolid, linkomisin, tetrasiklin,

kloramphenikol, novobiosin, puromisin.

Mekanisme masing-masing Antibiotik:

a. Macrolide, meliputi Erythromycin dan Azithromycin, menghambat pertumbuhan

bakteri dengan cara berikatan pada subunit 50S ribosom, sehingga dengan demikian

akan menghambat translokasi peptidil tRNA yang diperlukan untuk sintesis protein.

Peristiwa ini bersifat bakteriostatis, namun dalam konsentrasi tinggi hal ini dapat

bersifat bakteriosidal. Macrolide biasanya menumpuk pada leukosit dan akan

dihantarkan ke tempat terjadinya infeksi. Macrolide biasanya digunakan untuk

Diphteria, Legionella mycoplasma, dan Haemophilus.

b. Aminoglycoside meliputi Streptomycin, Neomycin, dan Gentamycin, merupakan

antibiotik bakterisidal yang berikatan dengan subunit 30S/50S sehingga menghambat

sintesis protein. Namun antibiotik jenis ini hanya berpengaruh terhadap bakteri gram

negatif.

c. Tetracycline merupakan antibiotik bakteriostatis yang berikatan dengan subunit

ribosomal 16S-30S dan mencegah pengikatan aminoasil-tRNA dari situs A pada

ribosom, sehingga dengan demikian akan menghambat translasi protein. Namun

antibiotik jenis ini memiliki efek samping yaitu menyebabkan gigi menjadi berwarna

dan dampaknya terhadap ginjal dan hati.

d. Chloramphenicol merupakan antibiotik bakteriostatis yang menghambat sintesis

protein dan biasanya digunakan pada penyakit akibat kuman Salmonella.

65

4. Antibiotik yang menghambat fungsi membran sel. Di bawah dinding sel bakteri

adalah lapisan membran sel lipoprotein yang dapat disamakan dengan membran sel pada

manusia. Membran ini mempunyai sifat permeabilitas selektip dan berfungsi mengontrol

keluar masuknya substansi dari dan ke dalam sel, serta memelihara tekanan osmotik

internal dan ekskresi waste products. Selain itu membran sel juga berkaitan dengan

replikasi DNA dan sintesis dinding sel. Oleh karena itu substansi yang mengganggu

fungsinya akan sangat lethal terhadap sel. Beberapa antibiotik yang dikenal mempunyai

mekanisme kerja mengganggu membran sel yaitu antibiotik peptida (polimiksin,

gramisidin, sirkulin, tirosidin, valinomisin) dan antibiotik polyene (amphoterisin, nistatin,

filipin). Membran sel merupakan lapisan molekul lipoprotein yang dihubungkan dengan

ion Mg. Sehingga agen chelating yang berkompetisi dengan Mg selama pembentukan

membran, dapat meningkatkan permeabilitas sel atau menyebabkan sel lisis. Beberapa

antibiotik bersatu dengan membran dan berfungsi sebagai iondphores.yaitu senyawa yang

memberi jalan masuknya ion abnormal. Proses ini dapat mengganggu biokimia sel,

misalnya gramicidin. Polimiksin dapat merusak membran sel setelah bereaksi dengan

fosfat pada fosfolipid membran sel. Sehingga polimiksin lebih aktip terhadap bakteri

gram negatip daripada gram positip yang mempunyai jumlah fosfor lebih rendah.

Antibiotik polyene hanya bekerja pada fungi tetapi tidak aktip pada bakteri. Dasar

selektivitas ini, karena mereka bekerja berikatan dengan sterol yang ada pada membran

fungi dan organisme yang lebih tinggi lainnya. Secara in vitro polyene dapat

menyebabkan hemolisis, karena diduga membran sel darah merah mengandung sterol

sebagai tempat aktivitas antibiotik sistemik tetapi sering disertai efek samping anemia

hemolitik. Kerusakan membran sel dapat menyebabkan kebocoran sehingga komponen-

komponen penting di dalam sel seperti protein, asam nukleat, nukleotida dan lain-lain

dapat mengalir keluar. Diduga struktur membran ini ada pada mamalia, oleh karena itu

antibiotik ini mempunyai toksisitas selektip relatip kecil dibanding antibiotik yang

bekerja pada dinding sel bakteri, sehinggadalam penggunaan sistemik antibiotik ini

relatip toksik; untuk mengurangi toksisitasnya dapat digunakan secara topikal.Contohnya

antara lain Ionimycin dan Valinomycin. Ionomycin bekerja dengan meningkatkan kadar

kalsium intrasel sehingga mengganggu kesetimbangan osmosis dan menyebabkan

kebocoran sel.

66

5. Antibiotik yang menghambat bersifat antimetabolit. Yang termasuk ke dalam

golongan ini adalah Sulfa atau Sulfonamide, Trimetophrim, Azaserine.

a. Pada bakteri, Sulfonamide bekerja dengan bertindak sebagai inhibitor kompetitif

terhadap enzim dihidropteroate sintetase (DHPS). Dengan dihambatnya enzim DHPS

ini menyebabkan tidak terbentuknya asam tetrahidrofolat bagi bakteri. Tetrahidrofolat

merupakan bentuk aktif asam folat, di mana fungsinya adalah untuk berbagai peran

biologis di antaranya dalam produksi dan pemeliharaan sel serta sintesis DNA dan

protein. Biasanya Sulfonamide digunakan untuk penyakit Neiserria meningitis.

b. Trimetophrim juga menghambat pembentukan DNA dan protein melalui

penghambatan metabolisme, hanya mekanismenya berbeda dari Sulfonamide.

Trimetophrim akan menghambat enzim dihidrofolate reduktase yang seyogyanya

dibutuhkan untuk mengubah dihidrofolat (DHF) menjadi tetrahidrofolat (THF).

c. Azaserine (O-diazo-asetyl-I-serine) merupakan antibiotik yang dikenal sebagai purin-

antagonis dan analog-glutamin. Azaserin mengganggu jalannya metabolisme bakteri

dengan cara berikatan dengan situs yang berhubungan sintesis glutamin, sehingga

mengganggu pembentukan glutamin yang merupakan salah satu asam amino dalam

protein.

Gambar 9.1 Mekanisme Kerja Antibiotik

67

Pemberian antibiotik adalah dosis serta jenis antibiotik yang diberikan haruslah tepat.

Antibiotik diberikan dalam jenis yang kurang efektif atau dosis yang tanggung maka yang

terjadi adalah bakteri tidak akan mati melainkan mengalami mutasi atau membentuk

kekebalan terhadap antibiotik tersebut.

Penentuan kesensitifan mikroorganisme terhadap antibiotik

1. Metode cakram Kirby-Bauer (metode difusi)

2. Metode KHM/MIC (metode dilusi)

Metode Cakram Kirby-Bauer (Metode Difusi)

Prinsip:

Semakin sensitif bakteri terhadap antibiotik akan semakin besar diameter hambatan yang

dihasilkan

Cara kerja:

1. Bakteri yang diambil dari biakan murni atau dari darah manusia sakit, diinokulasikan

di media agar secara merata.

2. Cakram yang telah mengandung antibiotik diletakkan di permukaan pelat agar yang

mengandung organisme yang diuji.

3. Pada jarak tertentu antibiotik akan berdifusi pada pelat agar. Sampai pada jarak

tersebut antibiotik tidak akan lagi menghambat mikroorganisme

4. Efektifitas antibiotik ditunjukkan oleh zona hambatan (area jernih/bersih yang

mengelilingi cakram yang menunjukkan aktivitas antibiotik terdifusi)

68

5. Diameter zona dihitung dengan penggaris. Yang paling besar diameternya adalah

yang paling efektif.

Kesimpulan: Erythromycin adalah antibiotik yang paling efektif

digunakan untuk pengobatan

69

Faktor-faktor yang mempengaruhi zona hambatan:

1. Kepadatan atau viskositas dari media biakan. Supaya kepekatan biakan sesuai

yang diinginkan gunakan alat spektrofotometri atau dengan standar brown II

2. Kecepatan difusi antibiotik

3. Konsentrasi antibiotik pada cakram

4. Sensitivitas organisme terhadap antibiotik

5. Interaksi antibiotik dengan media.

KHM (Metode Dilusi)

Konsentrasi hambatan minimum adalah konsentrasi antibiotik terendah yang masih

dapat meng-hambat pertumbuhan organisme tertentu. KHM dapat ditentukan dengan

prosedur tabung dilusi. Prosedur ini digunakan untuk menentukan konsentrasi antibiotik

yang masih efektif untuk mencegah pertumbuhan patogen dan mengindikasikan dosis

antibiotik yang efektif dalam mengontrol infeksi pada pasien.

Inokulum mikroorganisme yang telah distandarisasi (dengan Standar Brown II atau

dengan spektro-fotometri) ditambahkan di dalam tabung yang mengandung seri dilusi

dari suatu antibiotik dan pertumbuhan mikroorganisme akan termonitor dengan

perubahan kekeruhan.

Untuk KHM secara invitro batas keamanan pemberian antibiotik adalah 10xKHM.

Dengan begitu KHM dapat menentukan dosis yang tepat untuk mengobati penyakit

infeksi.

RESISTENSI

Pada awalnya, problema resistensi bakteri terhadap antibiotik telah dapat

dipecahkan dengan adanya penemuan golongan baru dari antibiotik, seperti

aminoglikosida, makrolida, dan glikopeptida, juga dengan modifikasi kimiawi dari

antibiotik yang sudah ada. Namun, tidak ada jaminan bahwa pengembangan antibiotik

baru dapat mencegah kemampuan bakteri patogen untuk menjadi resisten. Berdasarkan

hasil studi tentang mekanisme dan epidemiologi dari resistensi antibiotik telah nyata

bahwa bakteri memiliki seperangkat cara untuk beradaptasi terhadap lingkungan yang

mengandung antibiotik.

Mengukur Resistensi Bakteri Terhadap Antibiotik

70

Mengukur tingkat resistensi bakteri terhadap antibiotika, adalah satu hal yang bisa

dilakukan untuk mengatasinya. Ada dua cara yang bisa dilakukan, uji laboratorium dan

surveliens.

Uji laboratorium

Uji Iaboratorium resistensi kuman terhadap antibiotik, umumnya dikerjakan dengan

pengujian fenotip. Pengujian fenotip dilakukan dengan dasar adanya hambatan

pertumbuhan kuman, karena adanya antibiotik. Cara ini dipakai pada mikroorganisme

yang dapat dibiakkan pada media buatan, dan virus pada biakan jaringan.

Untuk kuman, difusi cakram atau metode dilusi kaldu atau agar, digunakan untuk

menentukan KHM. Acuan batasan kepekaan antibiotika untuk kuman patogen, diberikan

oleh NCCLS (National Committee for Clinical Laboratory Standards, Amerika Serikat).

a. Kuman yang resisten adalah kuman yang tidak bisa dihambat oleh antibiotik, dalam

kadar yang biasanya cukup untuk menghambat kuman tersebut.

b. Resisten sedang (intermediate) adalah kuman dengan KHM antibiotik yang kadarnya

kurang lebih sama, dengan kadar dalam darah atau jaringan. Angka responsnya

mungkin lebih rendah dari isolat kuman yang peka.

c. Kuman yang peka (susceptible) adalah kuman patogen di mana infeksinya dapat

diatasi dengan dosis antibiotika yang biasa.

Surveilens

Dengan mengukur dan melacak resistensi pada masyarakat, surveilens merupakan

komponen penting untuk memahami dan mencegah resistensi. Secara klasik, surveilens

bisa bersifat aktif atau pasif. Pada surveilens aktif, tim surveilens membuat program

untuk mendapatkan data. Sedangkan surveilens pasif, para klinisi atau laboratorium

melaporkan data kepada tim. Surveilens penting dilakukan di setiap rumah sakit, untuk

mendapatkan data pola kuman patogen dan kepekaannya terhadap antibiotik. Data ini

secara berkala disampaikan pada para klinisi untuk umpan balik. Dari data-data tersebut

diperoleh informasi masalah penggunaan antibiotika di rumah sakit tersebut, dan

dipilih/ditentukan strategi yang tepat untuk melakukan intervensi.

Penggunaan antibiotik bertujuan untuk melawan atau membunuh mikroorganisme

penyebab penyakit infeksi. Dalam penggunaannya antibiotik harus memperhatikan tepat

diagnosa, tepat dosis, tepat pilihan obat, tepat penilaian kondisi pasien dan tepat

penggunaan. Kondisi saat ini banyaknya bakteri yang resisten terhadap antibiotik.

71

Permasalahan ini merupakan permasalahan global dan bukan hanya terletak pada

Apoteker, atau dokter melainkan masalah semua orang.

Ada banyak mekanisme yang menjelaskan kenapa mikroorganisme resisten terhadap

obat tertentu :

1. Mikroorganisme memproduksi enzim yang menghancurkan obat aktif tersebut.

Contohnya Staphylococci resisten terhadap penisilin G karena memproduksi β-

lactamases yang menghancurkan obat. Contoh lain adalah Gram negative dapat

juga resisten terhadap chloramphenicol jika dia memproduksi chloramphenicol

acetyltransferase.

2. Mikroorganisme mengubah permeabilitasnya terhadap obat. Contoh :

streptococci memiliki barier permeabilitas yang alami terhadap aminoglicosides.

3. Mikroorganisme mengembangkan sistem yang mampu mengubah secara

struktural tempat target obat di mikroorganisme tersebut. Contohnya resistensi

kromosomal terhadap aminoglycosides diasosiasikan dengan kehilangan atau

hilangnya protein spesifik dalam subunit 30S dari ribosom bakteri. Organism

yang resisten terhadap erythromycin pun juga mengubah reseptor subunit 50S

pada ribosomnya, sebagai hasil dari methylation dari RNA ribosom 23S.

4. Mikroorganisme mengembangkan pathway metabolit yang berubah yang secara

bypasses seharusnya dihambat oleh obat. Contohnya beberapa bakteri yang

resisten terhadap sulfonamide tidak membutuhkan PABA ekstraseluler, tapi

seperti sel mammalian yang lain, bisa menggunakan asam folat preformed

5. Mikroorganisme mengembangkan fungsi enzim yang berubah sehingga masih

bisa menjalankan performanya dalam fungsi metabolit tapi agak resisten

terhadap pengaruh obat.

Timbulnya resistensi pada suatu strain mikroba terhadap suatu antibiotika terjadi

berdasarkan salah satu atau lebih dari mekanisme berikut :

1. Mikroba mensintesis suatu emzim inaktivator atau penghancur antibiotika

2. Mikroba mensintesis enzimbaru untuk menggantikan enzim

inaktivator/penghancur antibiotika yang dihambat kerjanya

3. Mikroba meningkatkan sintesis metabolit yang bersifat antagonis-kompetitif

terhadap antibiotika

4. Mikroba membentuk jalan metabolisme baru

72

5. Permeabilitas dinding atau membran sel mikroba menurun untuk antibiotika

6. Perubahan struktur atau komposisi ribosom sel mikroba

Gambar 9.2 Mikroba mekanisme resistensi mikroba terhadap antibiotika

Bakteri untuk mencapai resistensi dengan tiga cara yaitu :

1. Mutasi spontan.

DNA bakteri dapat merubah secara. Ini terjadi pada bakteri tuberkulosis

2. Trasnformasi

Suatu bakteri bisa mendapatkan DNA dari bakteri lain. Salah satu adalah hasil

transformasi adalah gonorrhea yang telah resisten terhadap penisilin

3. Plasmid

Cara inilah yang paling menakutkan karena resisten yang didapat dari lingkaran kecil

DNA. Plasmid dapat melintas antara satu bakteri ke bakteri lain walupun berbeda tipe

dan plasmid ini membawa resistensi ganda.

Perkembangan dan penyebaran bakteri yang resisten dapat terjadi melalui beberapa rute

antara lain :

1. Tekanan pilihan.

Jika antibiotik digunakan untuk melawan bakteri campuran antara jenis sensitive dan

resisten maka jenis sensitive akan dibersihkan dan jenis resisten untuk berkembang.

2. Transfer faktor resistensi bakteri campuran

Transfer ini biasanya disebabkan oleh agen antibakteri tertentu dan transfer gen

plasmid lebih mudah antara bakteri dari spesies yang sama.

3. Penyebaran bakteri yang resistensi di antara pasien di rumah sakit.Hal ini disebabkan

oleh rendahnya aplikasi pengontrolan infeksi.

73

Kebanyakan obat resistensi yang terjadi pada obat karena perubahan genetic yang terjadi

di dalam organism tersebut. Ada juga karena pengaruh non-genetik, tapi jarang dapat

kasus resistensi yang terjadi.

Perubahan genetic yang terjadi diakibatkan oleh :

1. Chromosome-mediated resistance

2. Plasmid-mediated resistance

3. Transposon-mediated resistance

Mekanisme spesifik Resistensi masing-masing Antibiotik

Penicillin and Cephalosporins.

Ada beberapa mekanisme yang terkait dengan resistensi jenis ini. Pemutusan oleh β-

lactamase menjadi sangat penting dalam mekanisme ini. Β-lactamase akan

menginaktivasi kinerja penicillin dan cephalosporin terhadap bakteri.

Vancomycin.

Resistensi terhadap vancomysin disebabkan oleh perubahan pada komponen peptide

peptidoglycan di D-alanyl-D-alaine, yang normalnya merupakan tempat vancomycin

berikatan.

Aminoglycosides.

Resisten terhadap aminoglycosides terjadi karena 3 mekanisme:

(1) modifikasi obat oleh plasmid-encoded phosphorylating,adenylylating, dan acetylating

enzyme(merupakan mekanisme yang paling penting),

(2) mutasi kromosomal, contohnya mutasi dalam gen yang mengkode protein target

dalam subunit 30s pada ribosom bakteri,

(3) permeabilitas yang berkurang dari bakteri terhadap obat.

Tetracycline.

Resisten terhadap tetracycline sebagai hasil gagalnya obat mencapai konsentrasi inhibitori

dalam bacteria. Ini karena proses plasmid-encoded yang mereduksi pengambilan obat

juga meningkatkan transport obat ke luar sel.

Chloramphenicol.

Resistensi terhadap chloramphenicol karena plasmid-encoded acetyltranferase yang

mengacetilkan obat, jadi menginaktivasikannya.

Erythromycin.

74

Resisten terhadap erythromycin utamanya karena enzim plasmid-encoded yang

memetilkan 23s RNA, sehingga memblok tempat berikatannya obat. Pompa efflux yang

mereduksi konsentrasi erythromycin dalam bakteri menyebabkan efek intermediate

terhadap erythromycin.

Sulfonamides.

Resisten terhadap sulfonamides dimediasi oleh dua hal utama

(1) sistem transport plasmid-encoded yang secara aktif mengekspor obat keluar dari sel.

(2) mutasi kromosomal dalam gen yang mengkode enzim target dihydropteroate

synthetase, yang mereduksi kekuatan afinitas obat.

Trimethoprim.

Resistensi terhadap trimethroprim utamanya karena mutasi dalam gen kromosom yang

mengkode dihydrofolate reductase, enzim yang mereduksi dihydrofolate menjadi

tetrahydrofolate.

Quinolone.

Resisten terhadap quinolone karena utamanya mutasi kromosomal yang memodifikasi

bacterial DNA gyrase. Resisten juga bisa disebabkan oleh perubahan dalam protein outer-

membrane yang hasilnya akan mereduksi pengambilan obat ke dalam bacteria.

Rifampin.

Resisten terhadap rifampin karena mutasi kromosomal dalam gen pada β subunit RNA

polymerase bacterial, hasilnya ketidakefektifan obat untuk berikatan.

Isoniazid.

Resistensi mycobacterium tuberculosis terhadap isoniazid karena adanya mutasi dalam

gen catalase-peroxidase organism. Aktivitas Enzim Catalase atau peroxidase sangat

dibutuhkan untuk mensintesis metabolit isoniazid yang sebenarnya menginhibisi

pertumbuhan mycobacterium tuberculosis.

Ethambutol.

Resistensi M.tuberculosis terhadap ethambutol karena mutasi dalam gen yang mengkode

arabinogalactan transferase, enzim yang mensintesis arabinogalactan di dalam dinding sel

organism.

Pyrazinamide.

Resistensi M. Tuberculosis terhadap pyrazinamide(PZA) karena mutasi dalam gen yang

mengkode bacterial amidase, enzim yang mengkonversi PZA menjadi bentuk aktif obat,

pyrazinoic acid.