FARMASI – UHAMKA2013

Priyo Wahyudi

Kuliah 10 – 11 PENGENDALIAN MIKROBA

PENGENDALIAN MIKROBA

a. Pengendalian Fisikb. Pengendalian kimiawic. Disinfektan & Antiseptik

Pengendalian Fisik

Pengendalian secara Fisik1. Penggunaan panas. Panas merupakan pengendalian fisik yang paling banyak

digunakan. Penggunaan panas selalu merupakan kombinasi antara waktu dan suhu. Sterilisasi (perebusan, autoklaf, oven udara panas) membunuh semua mikroorganisme dengan panas; umumnya digunakan pada pengalengan, kemasan botol atau prosedur pengepakan steril lainnya. Pasteurisasi menggunakan temperatur yang rendah, untuk mengurangi jumlah sel mikroorganisme (seperti: Staphylococci, Streptococci, Brucella abortus and Mycobacterium tuberculosis) dalam produk makanan. Pasteurisasi susu dilakukan pada suhu 63oC/30 menit (metode batch) atau suhu 71oC/15 detik (metode cepat).

2. Pengeringan (Drying = penghilangan air): umumnya mikroorganisme tidak bisa tumbuh pada Aw < 0.90. Penghilangan air dapat dilakukan dengan cara pemanasan, evaporasi, freeze-drying atau penambahan garam atau gula.

3. Pendinginan . Penggunaan suhu rendah menghambat pertumbuhan mikroba (refrigerate, freeze, deep freeze)

4. Irradiasi (microwave, UV, x-ray): aplikasi pengendalian fisik yang tidak merubah kondisi bahan

5. Filtrasi : Penyaringan menggunakan filter atau membran

Pasteurisasi

STERILISASI

• Sterilisasi adalah proses membebaskan alat dan bahan (padat maupun cair) dari segala macam bentuk kehidupan terutama mikroorganisme yang tidak kita inginkan.

• Sterililisasi dapat dilakukan secara: fisik dan kimia

Metode Sterilisasi1. Pemanasan : Pemanasan langsung dengan api atau temperatur

tinggi merupakan cara sterilisasi yang paling umum2. Insinerasi : Pemanasan dengan temperatur sangat tinggi >

200oC dalam suatu insinerator (furnace)3. Perebusan : Pada suhu 100oC selama 30 menit dapat

membunuh sel mikroorganisme, namun tidak endospora4. Autoklaf (uap panas bertekanan): Pada 121oC selama 15 menit.

Cara sterilisasi yang paling banyak digunakan terhadap bahan yang tidak bersifat termo-labil.

5. Pemanasan kering (panas kering) : pemanasan pada suhu 160oC/2 jam atau 170oC/1jam

6. Irradiasi : penyinaran sinar X, UV atau gamma7. Filtrasi : penggunaan filter untuk bahan yang rusak bila

dipanaskan8. Gas bahan kimia : penggunaan gas kimia (formaldehyde,

glutaraldehyde, ethylene oxide)

Insinerator

Perebusan

Autoklaf

Pemanasan Kering (OVEN)

Irradiasi

FiltrasiFi

ltras

i Mem

bran

Penghilangan bakteri lebih mudah dibanding VIRUS

Penghilangan bakteri bukan berarti sebanding dengan STERIL

HE

PA F

ilter

unt

uk U

dara

Fumigasi

Pemanasan Basah• Otoklaf: suhu 1210C , 1 atm 10-15 menit, dapat mematikan

spora• Merebus (boiling): waktu desinfeksi 15 menit setelah air

mendidih sel-sel vegetatif akan mati tidak dengan spora dan virus

• Pasteurisasi: digunakan mensterilkan susu (kuman TBC, Staphylococcus, Salmonella, Shigella) suhu 650C, 30 menit

AUTOKLAF: Sterilisasi Lembab bertekanan

• Prinsip adalah dengan tekanan 15 psi, suhu 121’c, selama 15 menit

• Thermal death point (TDP): temperatur terendah yang menyebabkan sel mati dalam 10 menit.

• Thermal death time (TDT): Twaktu yang diperlukan untuk membunuh seluruh sel dalam kultur

• Decimal reduction time (DRT): menit saat 90% populasi sel mati pada suatu temperatur tertentu yang dicobakan

Pemanasan Kering• Pembakaran (incineration): efektif hanya untuk alat penanam

mikroorganisme, (ose dan jarum tanam tajam) , efektif juga untuk bangkai hewan percobaan

• Oven: 160-180 0C 1-2 jam sterilisasi aliran udara kering untuk alat-alat gelas pipet, petri, tabung reaksi

RADIASI• Tiga tipe radiasi untuk sterilisasi

1. Radiasi ionisasi (ionizing radiation) : sinar gama, sinar X,

2. Radiasi non ionisasi (non ionizing radiation) : UV3. Radiasi gelombang mikro (microwave radiation)

1. Radiasi ionisasi (Ionizing Radiation)

• Mencakup: sinar Gamma, sinar X, sinar pelepasan elektron

• Panjang gelombang pendek kurang dari 1 nanometer • Terjadi akibat eksitasi elektron yang membentuk ion• Menyebabkan mutasi DNA dan menghasilkan peroksida• Digunakan untuk sterilisasi bahan farmasi dan

disposable medical supplies, serta industri makanan• Kerugian: penetrasi jaringan manusia, menyebabkan

mutasi genetik

Instalasi sinar Gamma

2. Radiasi Non ionisasi (Non Ionizing Radiation)

• Penggunaan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 220 - 290 nm dengan radiasi efektif 253,7 nm

• Menyebabkan kerusakan DNA dengan dihasilkannya dimer-dimer Timin yang menyebabkan mutasi

• Digunakan untuk desinfeksi ruang operasi, nursery, cafetaria, pengepakan, LAF

• Kerugian: menyebabkan kerusakan kulit, mata. Namun UV tidak mampu penetrasi pada kertas, gelas dan kain.

• Orang-orang yang bekerja harus mengunakan peralatan pelindung guna melindungi kornea terhadap iritasi atau kerusakan yang permanen.

3. Radiasi Gelombang mikro (Microwave Radiation)

• Panjang gelombang antara 1 milimeter – 1 meter• Panas akan diabbsorbsi oleh molekul air• Sel vegetatif mikroba dapat mati (karena mengandung

air)• Endospora bakteri yang tidak mengandung air tidak

rusak oleh microwave

Filtrasi

Pengendalian Kimiawi

Pengendalian secara Kimia

• Senyawa kimia yang mengendalikan mikroorganisme dengan membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme disebut senyawa antimikroba

• Senyawa antimikroba meliputi bahan kimia pengawet dan antiseptik, juga obat-obatan untuk penyakit pada hewan atau tumbuhan

• Senyawa antimikroba dapat berupa bahan alam murni atau bahan kimia sintetis

• Senyawa antimikroba :1. Antiseptik2. Disinfektan3. Preservatif4. Antibiotik

Antiseptik

Desinfektan

Sterilisasi Secara Kimia

• Dalam kehidupan sehari-hari agen kimia digunakan untuk mengendalikan mikroorganisme. Agen kimia ini digunakan dalam kedokteran, pengawetan makanan, dan laboratorium mikrobiologi

Beberapa istilah yang mendasar: • Antiseptik: substansi kimia yang dipakai untuk kulit atau

selaput lendir untuk mencegah atau membunuh pertumbuhan mikroorganisme.

• Disinfektan: subtansi kimia yang dipakai pada benda-benda mati untuk menghambat pertumbuhan mikrorganisme.

• Sanitizer agen kimia yang dapat mengurangi jumlah bakteri sampai taraf aman menurut ketentuan kesehatan masyarakat

Senyawa Kimia antimikroba

1. Antiseptik: senyawa antimikroba yang tidak berbahaya untuk kulit dan membran mukosa dan namun tidak dapat di intake dalam tubuh. Contoh : mercuri,perak nitrat, iodine, alcohols, detergents.

2. Disinfektan : senyawa yang membunuh mikroba (namun tidak membunuh spora), tidak aman untuk aplikasi pada mahluk hidup/jaringan dan hanya digunakan aman untuk benda-benda mati/perkakas seperti meja, bangku, lantai dll. Contoh: chlorine, hypochlorites, chlorine compounds, copper sulfate, ammonium compounds.

Catt: Kadang disinfektan and antiseptics merupakan bahan yang sama hanya berbeda kadarnya saja. Contoh: sodium hypochlorite (chlorine) yang ditambahkan pada air minum bersifat aman untuk diminum karena ditambahkan dalam kadar yang kecil, namun sebagai "chlorox" (5% hypochlorite) dia menjadi disinfektan yang kuat dan berbahaya untuk diminum.

Mekanisme Kerja Agen Kimia

• Faktor utama yang menentukan efektif atau tidak agen kimia dapat mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme antara lain: kadar disinfektan, waktu, suhu, jenis disinfektan, jumlah, dan tipe mikroorganisme

• Mekanisme penghambatan meliputi: mempengaruhi beberapa bagian sel mikrooganisme seperti pada membran sel, enzim tertentu dan protein struktural seperti yang terdapat pada dinding sel hidup

Senyawa Kimia antimikroba

3. Preservatif (bahan pengawet): merupakan senyawa yang bersifat statik yang akan menghambat pertumbuhan mikroba, umumnya pada produk makanan dan minuman. Contoh: calcium propionate, sodium benzoate, formaldehyde, nitrate, sulfur dioxide.

4. Antibiotik: senyawa antimikroba yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroba patogen.

Senyawa Kimia Antimikroba1. Fenol dan Fenolik: Fenol

Pertama kali digunakan oleh Lister sebagai desinfektan Saat ini jarang digunakan karena menyebabkan iritasi kulit dan bau yang

menyengat Digunakan pada penyemprot mulut dan lozenges. Berlaku sebagai anestetik lokal

Fenolik (turunan dari Fenol) Kresol: turunan dari tar batubara (Lysol). Bifenol (pHisoHex): efektif mengendalikan Gram-positive staphylococci dan

streptococci. Menghancurkan membran plasma dan denaturasi protein pada bakteri. Bahaya: sifatnya stabil, persisten dalam waktu lama, tetap aktif dalam

senyawa organik.

Senyawa Kimia Antimikroba2. Halogen: (efektif senyawa tunggal atau campuran)A. Iodine: Tincture of iodine (larutan alcohol) digunakan sebagai antiseptik

pertama Akan berikatan dengan asam amino tirosin dan mendenaturasi

protein Memberikan warna pada kulit dan kain, kadang menyebabkan

iritasi Iodophors: senyawa dengan iodine bersifat slow release,

membutuhkan beberapa menit untuk beraksi. Digunakan untuk antiseptik kulit pada pembedahan. Tidak efektif untuk endospora Betadine Isodine

Senyawa Kimia Antimikroba2. Halogens:B. Chlorine: saat dicampur dengan air membentuk asam hipoklorit:

Cl2 + H2O ------> H+ + Cl- + HOCl asam hipoklorit digunakan untuk desinfektan air minum, kolam renang dan

pengolahan air limbah Chlorine mudah diinaktivasi oleh senyawa organik Sodium hypochlorite (NaOCl): merupakan senyawa aktif pada

bleach (pemutih) Chloramine: mengandung chlorine dan ammonia. Kurang efektif

sebagai germisida

Senyawa Kimia Antimikroba 3. Alkohol: Membunuh bakteri, fungi, namun tidak membunuh

endospora dan virus Merusak (denaturing) protein dan merusak membran sel Menguap dan tidak meninggalkan residu Digunakan untuk menghilangkan mikroba pada permukaan

kulit sebelum injeksi atau pengambilan darah Tidak baik untuk luka terbuka, karena menyebabkan koagulasi

protein Ethanol: (drinking alcohol) konsentrasi optimal 70%. Isopropanol: Rubbing alcohol. lebih murah..

Senyawa Kimia Antimikroba

4. Heavy Metals (Logam berat): memberikan efek Oligodynamic (efektif meski dalam konsentrasi yang

sangat rendah)A. Perak: 1% perak nitrat digunakan untuk melindungi bayi dari infeksi.B. Mercury : Senyawa organik mercury seperti merthiolate dan

mercurochrome digunakan untuk desinfektan kulit luka.C. Tembaga : Copper sulfate digunakan untuk membunuh alga di kolam

renang dan kolam ikan

D. Selenium : Membunuh fungi dan sporanya, digunakan untuk infeksi jamur dan dalam formula shampoo anti ketombe

E. Zinc : ZnCl digunakan untuk obat kumur , Zinc oxide digunakan sebagai antifungi pada cat

Senyawa Kimia Antimikroba 5. Quaternary Ammonium Compounds (Quats): Digunakan secara luas untuk sterilisasi permukaan Merupakan kationik deterjen Efektif terhadap bakteri Gram-positif, namun tidak pada Gram-

negatif Menghancurkan fungi, amoeba dan enveloped virus. Pseudomonas merupakan bakteri yang resisten terhadap Quats

menjadi masalah besar di Rumah Sakit Keuntungan: merupakan antimikroba kuat, tidak berwarna, tidak

berasa, stabil dan non toksik Kerugian: membentuk buih (busa), adanya senyawa organik akan

mempengaruhi efektifitasnya, dan dinetralkan oleh sabun dan deterjen anionik

Senyawa Kimia Antimikroba6. Aldehid: Merupakan salah satu bahan antimikroba yang sangat efektif Menginkativasi protein dengan membentuk ikatan kovalen

silang dengan beberapa gugus fungsional lainA. Gas Formaldehid : Merupakan desinfektan yang paling baik Umumnya dikenal sebagai formalin (37% aqueous solution) Formalin digunakan untuk mengawetkan spesimen biologi,

menginaktifkan virus dan bakteri pada vaksin Menyebabkan iritasi membran mukosa dan mempunyai bau

yang tajam Juga digunakan untuk pembalseman mayat

Senyawa Kimia Antimikroba 6. Aldehid: B. Glutaraldehid: Tidak iritatif namun lebih efektif dibanding formaldehid Merupakan salah satu desinfektan yang digunakan sebagai

senyawa pensterilisasi (sterilizing agent) Larutan 2% solution glutaraldehid (Cidex):

Bactericidal, tuberculocidal, dan viricidal dalam 10 menit. Sporicidal dalam 3 - 10 jam.

Umum digunakan sebagai desinfektan peralatan Juga digunakan apada pembalseman mayat

Senyawa Kimia Antimikroba 7. Gaseous Sterilizers: Senyawa kimia yang digunakan dalam suatu ruangan untuk

mensterilisasi sesuatu (barang) (merupakan suatu chamber). Akan mendenaturasi protein, dengan mengganti gugus fungsionalnya

dengan gugus alkilA. Ethylen Oksida: Membunuh mikroba dan endospora dalam 4 – 18 jam Bersifat toksik dan eksplosif dalam bentuk murninya Highly penetrating. Rumah Sakit biasanya mempunyai ruangan (ethylene oxide chamber)

untuk mensterilisasi karpet atau peralatan yang berukuran besar

Senyawa Kimia Antimikroba 8. Peroxygen (Oxidizing Agents): Akan mengoksidasi komponen selular dari mikroba yang

dikendalikan Menghancurkan membran sel dan proteinA. Ozone: Digunakan bersama dengan chlorine dalam pengolahan air bersih /

air minum Membantu menetralkan rasa dan bau yang tidak sedap Lebih efektif membunuh dibanding chlorine, namun kurang stabil

dan mahal Merupakan suatu bentuk reaktif dari oksigen, yang dihasilkan dari

oksigen yang terekspos dengan arus listrik atau sinar UV

Senyawa Kimia Antimikroba 8. Peroxygen (Oxidizing Agents): B. Hydrogen Peroxide: Digunakan sebagai suatu antiseptik Tidak baik untuk luka terbuka karena segera dihancurkan oleh

enzim katalase Bersifat efektif sebagai desinfektan untuk peralatan Bersifat Sporicidal pada suhu tinggi Digunakan pada industri makanan dan desinfektan untuk

contact lenses.C. Benzoyl Peroxide: Digunakan pada obat jerawat.

Senyawa Kimia Antimikroba 8. Peroxygen (Oxidizing Agents): D. Peracetic Acid: merupakan salah satu bahan sporosida yang sangat efektif Sterilant :

Kills bacteria and fungi in less than 5 minutes. Kills endospores and viruses within 30 minutes.

Digunakan secara luas untuk desinfeksi peralatan makan dan peralatan medis, karena tidak meninggalkan residu serta non toksik

Efisiensi senyawa Antimikroba

Agen Kimia

AGEN RUMUS BANGUN MEKANISME KERJA KEGUNAAN

Kalium permanganat KMnO4 Oksidasi Kerja antibakteri pada permukaan jaringan

Oksida etilen H2C CH2 O

Agen Pengalkali Sterilisasi bahan yang labil terhadap panasEfektif terhadap spora bakteri vegetatif dan virus

Beta propiolakton CH2 CH2

O O O

Agen pengakilasi Sterilisasi tulang, tulang rawan, cangkokan arteri, dan media biakan, membunuh Virus hepatitis

Zat warna :1. Violet kristal

Derivat amino trifenilmetan

Merusak membran Menghambat bakteri gram positifAktidin- mengobati luka

AGEN RUMUS BANGUN MEKANISME KERJA KEGUNAAN

Asam HCL, H2SO4, HNO3 Menggumpalkan protein Jarang digunakan

Alkali (Basa) KOH, NaOH,NH4OH Hidrolisis, menggumpalkan Protein

Jarang digunakan

Fenol Aktif merusak membran, inaktivasi enzim

Aktif terhadap sel vegetatif, pengawet,

Alkohol Etil-C2H5OH, Isopropil-CH3CHOH-CH3

Mendenatur protein Etil: antiseptik kulitBenzil pengawet

Halogen:1.Klor2.Yodium

HCLO (asam hipoclor) NaCLO (Natrium hipoklorit)

Oksidasi, Berkombinasi dengan protein membentuk halida protein

Klor:disinfeksi airHipoklorit: sanitasi peralatanIodium:aktif pada spora

Garam Logam Berat:1.Klorida air raksa2.Nitrat perak

HgCl2

AgNO3

OksidasiBerkombinasi dengan protein, beracun

Klorida air raksa, PengawetNitrat perak, tes air mata

Detergen Merusak membran selInaktivasi enzimMendenatur protein

Disinfeksi alat di rumah, rumah sakit, rumah makan, tidak ada efek terhadap spora

Formaldehida HCHO Agen Pengalkali Mematikan M. tuberculosis dalam ludah, pengawetspesimen

Peroksida Hidrogen H2O2 Oksidasi Pembersih luka

Antiseptik & Disinfektan

Bahan kimia Action Penggunaan

Ethanol (50-70%) Denatures proteins and solubilizes lipids Antiseptic used on skin

Isopropanol (50-70%) Denatures proteins and solubilizes lipids Antiseptic used on skin

Formaldehyde (8%) Reacts with NH2, SH and COOH groups Disinfectant, kills endospores

Tincture of Iodine (2% I2 in 70% alcohol) Inactivates proteins Antiseptic used on skin

Chlorine (Cl2) gasForms hypochlorous acid (HClO), a strong oxidizing agent

Disinfect drinking water; general disinfectant

Silver nitrate (AgNO3) Precipitates proteins General antiseptic and used in the eyes of newborns

Mercuric chloride Inactivates proteins by reacting with sulfide groups

Disinfectant, although occasionally used as an antiseptic on skin

Detergents (e.g. quaternary ammonium compounds) Disrupts cell membranes Skin antiseptics and disinfectants

Phenolic compounds(e.g. carboloic acid, lysol, hexylresorcinol, hexachlorophene)

Denature proteins and disrupt cell membranes

Antiseptics at low concentrations; disinfectants at high concentrations

Ethylene oxide gas Alkylating agentDisinfectant used to sterilize heat-sensitive objects such as rubber and plastics

Preservatif

Preservative Effective Concentration Uses

Propionic acid and propionates 0.32% Antifungal agent in breads, cake, Swiss cheeses

Sorbic acid and sorbates 0.2% Antifungal agent in cheeses, jellies, syrups, cakes

Benzoic acid and benzoates 0.1% Antifungal agent in margarine, cider, relishes, soft

drinks

Sodium diacetate 0.32% Antifungal agent in breads

Lactic acid ? Antimicrobial agent in cheeses, buttermilk, yogurt and pickled foods

Sulfur dioxide, sulfites 200-300 ppm Antimicrobial agent in dried fruits, grapes, molasses

Sodium nitrite 200 ppm Antibacterial agent in cured meats, fish

Sodium chloride ? Prevents microbial spoilage of meats, fish, etc.

Sugar ? Prevents microbial spoilage of preserves, jams, syrups, jellies, etc.

Wood smoke NA Prevents microbial spoilage of meats, fish, etc.

Antibiotik

• Antibiotik adalah obat yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan bakteri

• Antibiotik adalah salah satu bahan antimikroba (suatu kelompok besar yang termasuk di dalamnya anti-viral, anti-fungal, dan anti-parasit) yang tidak berbahaya terhadap manusia (host) sehingga aman untuk digunakan untuk pengobatan infeksi.

• Awalnya istilah antibiotik (mnrt Selman Waksman) hanya diberikan pada obat yang berasal dari organisme hidup, sementara obat yang dihasilkan secara sintesis kimia disebut "chemotherapeutic agents",

• Namun sekarang istilah antibiotik dipakai baik obat yang disintesis kimiawi (cnt: sulfa) maupun yang berasal dari organisme hidup (penisilin)

Antibiotik• Kisaran efektivitas antibiotik terhadap bakteri patogen disebut

dengan Spektrum aksi antibiotik. Berdasarkan spektrum aksi nya antibiotik dikelompokkan menjadi:

1. Spektrum Lebar/Luas: Antibiotik yang efektif terhadap bakteri Gram positif maupun Gram negatif

2. Spektrum Sempit: Antibiotik yang efektif hanya terhadap bakteri Gram positif atau Gram negatif saja

3. Spektrum Terbatas: Antibiotik yang efektif hanya terhadap satu jenis bakteri patogen saja.

Mekanisme Kerja Antibiotik

1. Menghambat sintesis asam nukleat (cont: Rifampicin; Chloroquine)

2. Menhambat sintesis protein (cont: Tetracyclines; Chloramphenicol)

3. Merusak membran sel (cont: Polyenes; Polymyxin)

4. Mengganggu sistem enzim (cont: Sulphamethoxazole)

5. Merusak dinding sel (cont: Penicillin; Vancomycin)

Modes of Antimicrobial Action

Mekanisme Antibiotik

Penggolongan Antibiotik•aminoglycosides

– amikacin – dibekacin – gentamicin – kanamycin – neomycin – netilmicin – paromomycin – sisomycin – streptomycin – tobramycin

• beta-lactam ring antibiotics – carbapenems – ertapenem – imipenem – meropenem – cephalosporins and

cephamycins– cephalexin – cefuroxime – cefadroxil – ceftazidime – monocyclic beta-lactams – penicillins • glycopeptide antibiotics

– vancomycin – teicoplanin – ramoplanin – decaplanin

• glycopeptide antibiotics– vancomycin – teicoplanin – ramoplanin – decaplanin

• macrolides – erythromycin – azithromycin – clarithromycin – roxithromycin

• ketolides – Telithromycin– oxazolidinones – linezolid

• polymyxins – polymyxin B – colistin

• streptogramins • sulfonamides • tetracyclines

– doxycycline – oxytetracycline – chlortetracycline

• other important antibiotics: – chloramphenicol – clindamycin – fusidic acid

Penggolongan Antibiotik

Agen KemoterapeutikNO SPEKTRUM SASARAN

1. Bersaing dengan PABASulfonamidaAsam- Para –aminosalisilat (PAS)Trimetroprim

Infeksi saluran urineM. TuberculosisAktivitas berspektrum luas

2, Menghambat sintesis peptidoglikan dinding sel PenisilinSevalosporinBasitrasinVankomisinRistosetin

Pada bakteri gram positifBakteri gram positif Bakteri gram positifBakteri gram positifBakteri gram positif

3. Menghambat sintesis protein dengan terikat pada subunit ribosom 50SKloramfenikolEritromisinKarbomisinLinkomisin

Spektrum luasPada bakteri gram positif

Agen Kemoterapeutik

NO SPEKTRUM SASARAN4. Menghambat sintesis protein dengan terikat pada

subunit ribosom 30STetrasiklinStreptomisinGolongan aminoglikosida: gentamisin, Kanamisin Amikasin, Netilmisin, Neomisin, Sisomisin

Aktivitas spektrum luasPada Gram negatifBakteri Gram negatif

5, Menghambat sintesis membran selPolimiksinAntibiotika polienaNistatinAmfoterisin

Bakteri gram negatifPada fungi

6. Menghambat sintesis DNANovobiosinGriseofulvin

Pada bakteri gram positiffungi

60

1. Inhibitor sintesis dinding sel

• Dinding sel bakteri terbangun atas peptidoglikan• Penisilin & sephalosporin memblok sintesis

peptidoglikan, sehingga menyebabkan lisis dinding sel

• Penisilin tidak dapat menembus membran luar bakteri Gram-negatif, sehingga tidak efektif terhadap bakteri Gram-negatif

61

Sintesis Peptidoglikan

1. Monomer peptidoglican disintesis di Sitosol tempat mereka menempel dengan suatu molekul carrier membran yang disebut BACTOPRENOL.

2. Enzim AUTOLYSIN memutus ikatan glikosidik di kanan dan kiri pada titik pertumbuhan di sepanjang peptidoglikan yang ada. Ikatan peptida silang yang menjembatani antar lapisan PG juga akan diputus.

3. Bactoprenol dan ensim TRANSGLIKOSIDASE akan menginsersikan (memasukkan) monomer PG pada ikatan PG yang terputus tadi. Transglikosidase menkatalisis pemebentukan ikatan glikosida baru antara NAM dan NAG dari monomer PG yang diinsersikan dengan NAG dan NAM dari existing peptidoglikan.

4. Ensim TRANSPEPTIDASE akan membentuk kembali ikatan peptida silang yang menjembatani dan memperkuat struktur lapisan PG.

Penghambatan Sintesis Peptidoglikan oleh Antibiotik Penicillin (Beta Lactam)

1. Pada petumbuhan bakteri yang normal, enzim AUTOLYSIN berfungsi memutus ikatan PG untuk menginsersikan monomer PG baru.

2. Penyambungan monomer PG baru dikatalisis oleh enzim TRANSGLIKOSIDASE.3. Akhirnya enzim TRANSPEPTIDASE akan menyambungkan lapisan PG satu dengan lainnya dengan

suatu jembatan peptida silang. 4. Antibiotik Penicillin dan Cephalosporin akan berikatan dengan enzim TRANSPEPTIDASE dan

menghambat pembentukan ikatan peptida silang. Hal ini menyebabkan lemahnya dinding sel, sehingga mudah terjadi plasmolisis sel bakteri.

Role of Penicillins in Blocking Transpeptidase Enzymesfrom Assembling the Peptide Cross-Links in Peptidoglycan

Penghambatan Sintesis Peptidoglikan oleh Antibiotik Vancomycin (Glikosida)

Antibiotik Vancomycins akan berikatan dengan peptida dari monomer PG dan menghambat pembentukan ikatan glikosidik maupun ikatan peptida silang antar lapisan PG Hal ini menyebabkan lemahnya dinding sel, sehingga mudah terjadi plasmolisis sel bakteri.

Role of Vancomycin in Blocking Transpeptidase Enzymesfrom Assembling the Peptide Cross-Links in Peptidoglycan

Penghambatan Sintesis Peptidoglikan oleh Antibiotik Bacitracin

Bacitracin memcegah monomer PG bersintesis di SITOSOL. Bacitracin akan menghalangi di BACTOPRENOL sehingga PG tidak dapat dilewatkan oleh membran sitoplasma dan sintesis peptidoglikan tidak dapat terjadi

66

2. Inhibitor sintesis asam nukleat

• Menghambat pada proses replikasi atau transkripsi

• Sulfonamid & trimethoprim memblok sintesis enzim yang diperlukan untuk sintesis tetrahydrofolate yang dibutuhkan pada sintesis DNA & RNA

p-aminobenzoic acid + Pteridine

Dihydropteroic acid

Dihydrofolic acid

Tetrahydrofolic acid

Pteridine synthetase

Dihydrofolate synthetase

Dihydrofolate reductase

ThymidinePurines

Methionine

Trimethoprim

Sulfonamides

68

69

3. Inhibitor sintesis protein

• Menghambat kerja ribosom dalam translasi • Antibiotik aminoglikosida (streptomycin,

gentamicin) akan masuk pada situs subunit ribosom 30S sehingga menyebabkan misreading pada mRNA.

• Tetrasiklin memblok penempelan tRNA pada situs A dari ribosom sehingga sintesis protein terhenti

• Makrolida (erythromycin, clarithromycin, azithromycin, spiramycin) menghambat translokasi

Microbe Library

American Society for Microbiology

www.microbelibrary.org

Microbe Library

American Society for Microbiology

www.microbelibrary.org

Review of Initiation of Protein Synthesis

30S 1 32 GTP

1 2 3 GTPInitiation Factors

mRNA

3

12 GTP

30S Initiation Complex

f-met-tRNA

Spectinomycin

Aminoglycosides

12

GDP + Pi 50S

70S Initiation Complex

AP

Review of Elongation of Protein Synthesis

GTP

AP

Tu GTP Tu GDP

Ts

TsTu

+

GDPTs

Pi

P ATetracycline

AP

Erythromycin

Fusidic Acid

Chloramphenicol

G GTPG GDP + Pi

G

GDP

AP

+GTP

74

75

4. Merusak fungsi membran sel

• Kerusakan pada membran sel akan menyebabkan lisis

• Antibiotik mempunyai spesifitas terhadap kelompok bakteri berdasar perbedaan tipe lemak pada membran sitoplasma

• Polimixin berinteraksi dengan fosfolipid dan menyebabkan lubang, pada bakteri Gram-negatif

• Amphotericin B & nistatin membentuk kompleks dengan sterol pada membran sel fungi yang menyebabkan bocornya membran

76

Perusakan membran sel

Resistensi Antibiotik

Mekanisme Resistensi Antibiotik secara:• Enzimatik• Modifikasi target molekul• Transporter

79

Mekanisme resistensi antibiotik

1. Enzim menghancurkan atau menonaktifkan antibiotik

• Enzim beta-lactamase dihasilkan oleh bakteri, akan menghancurkan cincin beta laktam dari antibiotik, sehingga aktivitas antibiotik hilang

• Untuk mengatasinya maka antibiotik beta laktam (amoxicillin, ticarcillin, imipenem, atau ampicillin) dikombinasi dengan inhibitor beta-laktamase seperti clavulanate, tazobactam, atau sulbactam.

• Bakteri juga dapat resisten terhadap aminoglycosides (streptomycin, neomycin, netilmicin, tobramycin, gentamicin, amikacin, etc.) secara enzimatis menambahkan suatu gugus kimia yang menyebabkan aktivitas antibiotiknya hilang.

2. Perubahan target: situs reseptor dari bakteri diubah sehingga antibiotik tidak dapat berikatan

• Bakteri menjadi resisten terhadap makrolida (eritromisin, azitromisin, clarithromisin, dirithromisin, dll) dengan mengubah reseptor pada ribosom 50S sehingga tidak dapat berikatan dengan antibiotik lagi

• Bakteri menjadi resisten terhadap beta laktam (penisilin, monobaktem, carbapenem & sephalosporin) dengan mengubah situs aktif enzim transpeptidase (penicillin-binding protein)

• Bakteri resisten terhadap vankomisin dengan mengubah ikatan silang peptida pada peptidoglikan sehingga antibiotik tidak bisa berikatan lagi

• Bakteri resisten terhadap fluoroquinolon (norfloxacin, lomefloxacin, fleroxacin, ciprofloxacin, enoxacin, dll) dengan mengubah DNA gyrase atau topoisomerase

3. Perubahan permeabilitas membran: transpor protein berubah, antibiotik tidak dapat masuk, setiap obat yang berhasil masuk dipompakan keluar

• Mengubah porin pada membran luar bakteri Gram negatif atau mengubah protein carier (transporter) pada membran sitoplasma bakteri, sehingga antibiotik tidak dapat masuk ke dalam sel.

3. Perubahan permeabilitas membran: transpor protein berubah, antibiotik tidak dapat masuk, setiap obat yang berhasil masuk dipompakan keluar

• Mengubah porin pada membran luar bakteri Gram negatif atau mengubah protein carier (transporter) pada membran sitoplasma bakteri, sehingga antibiotik tidak dapat masuk ke dalam sel.

3. Perubahan permeabilitas membran: transpor protein berubah, antibiotik tidak dapat masuk, setiap obat yang berhasil masuk dipompakan keluar

• Sebagai tambahan, bakteri akan menghasilkan molekul transporter pada membran sitoplasma yang mampu mengeluarkan (memompa keluar) antibiotik dari dalam sel

• Efflux Pumps• Hydrolysis• Reduced Uptake• Sequestering• Enzymatic Modification

The Science Creative Quarterly 2: Jan-March 2007.

Mekanisme resistensi antibiotik

Mekanisme resistensi antibiotik

Mekanisme transmisi / penyebaran resistensi antibiotik

Bakteri mendapatkan kemampuan resistensi antibiotik melalui pertukaran plasmid R yang mengandung gen resisten antibiotik

Perolehan dan transmisi kemampuan resistensi antibiotik

Transposons dapat memindahkan elemen DNA pendek termasuk gen resisten antibiotik ke kromosom bakteri dan/atau bakteriofaga

Perolehan dan transmisi kemampuan resistensi antibiotik

Plasmid R menyebar dengan mudah dari satu bakteri ke bakteri yang lain melalui proses konjugasi

Perolehan dan transmisi kemampuan resistensi antibiotik