Fisiologi, Metabolisme Dan Reproduksi

download Fisiologi, Metabolisme Dan Reproduksi

of 46

Transcript of Fisiologi, Metabolisme Dan Reproduksi

  • FISIOLOGI KUMANIKE IRMAWATI P.A, MSi Med

    MIKROBIOLOGI FK UNIV. YARSI

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

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

    Nutrien sumber energi, bhn pembangun sel dan berperan dalam reaksi bioenergetikNutrien untuk untuk pertumbuhan bakteri:AirSumber karbonNitrogenSumber mineralFaktor-faktor pertumbuhan

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

  • Nutrisi esensialKarbon (C)Fungsi untuk metabolisme sel energiBerdasarkan sumbernya :a. Kuman autotrof (litotrof)b. Kuman heterotrof (organotrof)

  • Most bacteria of medical importance are heterotrophic bacteria

  • 2. Nitrogen Merupakan unsur penyusun asam amino atau protein NO3- ==> NO2 ==> NH3 to Amino Acids ==> Proteins 5% berat kering sel sumber NO3, NO2, NH3, N2, R-NH23. Hidrogen Merupakan elemen makro di semua unsur anorganik air (H2O), beberapa gas (H2S, CH4, H2)

  • 4. OKSIGEN

  • Produk samping alami metabolisme aerobik adl senyawa reaktif : hydrogen peroxide and superoxide anion.

    Pada obligate aerobes & facultative anaerobes: Enzim Catalase & peroxidase degrade hydrogen peroxide. Enzim Superoxide dismutase degrades superoxide anion.

    BUT

    Pada obligate anaerobes: Tidak memiliki enzim enzim diatas jadi adanya O2 efek toksik

  • Kebanyakan bakteri membutuhkan CO2 dengan konsentrasi kecil

    Tetapi beberapa bakteri membutuhkan konsentrasi CO2 yang lebih tinggi bakteri Capnophilic

    Contoh: Neisseria 5-10% CO2

    Carbon dioxide

  • Garam Anorganik & Mineral

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

  • Mineral & garam anorganikSulfurMerupakan komponen substansi sel organik (cth koenzim dan asam amino)Sumbernya SO4 (sulfat)Fosfat (PO4)Merupakan komponen asam nukleat, ATP & koenzim spt : NAD, NADPMg, Fe, Na, K, Zn & Ca diperlukan untuk fungsi enzim

  • Faktor lain yang untuk pertumbuhan kuman : Faktor tumbuh Cth : ekstrak ragi, darah, vitamin kompleks, asam aminoPotensial oksidasi reduksi (Eh)Eh perbenihan + 0.2 0.4 V pd pH 7Eh utk anaerob - 0.2 VPertumbuhan aerob & anaerob Eh turun

  • SuhuPertumbuhan kuman suhu optimumBerdasarkan suhu pertumbuhan :a. Psikrofil -15 15o C, opt 15 -20o Cb. Mesofil 10 50o C, opt 30 37o Cc. Termofil 45 80o C, opt 50 - 60o C d. Hipertermofilik > titik didih air

  • Most bacteria of medical importance are mesophilic bacteria

  • pHpH optimum mikroba 6 8pH kuman patogen 7.2 7.6Acidofil hidup pada pH rendah (8)

    Contoh: Vibrio cholera needs alkaline pH Lactobacilli need acidic pH

  • Tekanan osmotikOsmofil hdp pd tekanan osmotik tinggiCth :- Halofil pd kadar garam tinggi Staphylococcus aureus 0 20% NaCl Halobacterium 25% NaCl

  • METABOLISME KUMAN

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

  • Microbial metabolisme1. Catabolism (Dissimilation)- Jalur yang memecah substrat organik (carbohydrates, lipids, & proteins) energi metabolik utk pertumbuhan & pemeliharaan sel

    2. Anabolism (Assimilation)- Jalur asimilasi utk pembentukan produk intermediet penting menghasilkan produk akhir (komponen selular).

    Intermediary metabolism - Integrate two processes

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

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

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

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

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

    cth: fermentasi as.amino oleh Clostridium

  • Perbedaan kemampuan kuman memecah suatu bahan kimia serta hasil metabolisme (metabolit) berupa enzim, toksin, asam dan gas dapat dipakai utk membantu identifikasi kuman reaksi-reaksi biokimia (langkah ke-tiga)

  • Metabolit kuman yg penting :Toksin dibedakan atas 2 (dua) macam yaitu endotoksin dan eksotoksin

    EndotoksinEksotoksinberada dalam sel kuman (ddg sel),keluar bila sel lisistda kompleks lipopolisakaridakuman Gram negatif termostabil (relatif) tdk antigenic tdk dpt dibuat toksoidtoksisitas lemah > 100 gsbk demam pd hospes (pirogenik) diekskresi keluar sel kuman

    tda polipeptidap.u. kuman Gram positif

    Termolabilantigenik dpt dibuat toksoidsangat toksis 1 gpirogenik (kdg)

  • EKSOTOKSIN

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

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

    BBRP NEGATIF GRAM : - Shigella dysentriae - Vibrio cholerae

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

  • ENDOTOKSIN

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

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

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

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

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

    b. koagulase menggumpalkan plasma hospes shg kuman terlindung dari fagositosis

    c. kolagenase merusak jar. kolagen

  • 3. Asam, mis. as. sulfat, as. butirat, as. nitrat, as. propionat, as. laktat, dsb. Asam yg dibtk kuman dpt merubah media dan merubah pH darah/lokasi tempat tinggal kuman tsb (dlm hospes) cth: asam campuran oleh bakteri Enterobacteriaceae asam butirat oleh Clostridium

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

  • REPRODUKSI BAKTERI

  • Reproduksi bakteri :ASEKSUALA. Pembelahan binerSel siap membelahSel memanjang, terjadi replikasi DNADinding sel melipat ke dalam dan terbentuk septumSel terbelah dua

  • Generation / doubling time : - interval waktu antara pembelahan atau waktu yang dibutuhkan bakteri untuk membelah menjadi dua sel

    Doubling time tiap bakteri berbeda-bedaCth : E .coli 15 20 menitM. tuberculosis 15 jam

  • B. Pembentukan tunas / budding cth : fam. StreptomycetaceaeC. Pembentukan filamen/ fragmentasi cth: Haemophilus influenzae pd perbenihan basah

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

    Terjadi antara bakteribakteri sejenis dari 1 familiCth : pada Enterobacteriaceae - E. coli dg Salmonella typhosa - E.coli dg Shigella dysentriae

  • Kurva tumbuh bakteri

  • 1. Fase lag / adaptasi- Populasi bakteri tidak berubah- Bakteri mengalami :pertambahan volume atau massaSintesa enzim, protein, RNA, dll.Aktivitas metabolisme meningkat

  • 2. Fase log / exponential

    - Semua sel dalam populasi melakukan pembelahan

    - Kecepatan pertumbuhan Generation time atau doubling time

    - Bakteri rentan terhadap antibiotik

  • 3. Fase stasioner

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

    - Faktor penyebab: Jumlah nutrisi Metabolit penghambatbiological space berkurang

  • 4. Fase kematian / death phase Jumlah sel mati lebih besar dari jumlah sel baru

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

  • pustakaBaley & Scotts. 2007. Diagnostic Microbiology. Twelfth edition. Mosby Elsevier.Mims C et al. 2004. Medical Microbiology. Third Edition. Mosby Elsevier.Todar online textbook.

  • THANK YOU

    Aerob obligat : cth lain Pseudomonas aureugenosa (Gram negatif)

    Anaerob aerotoleran : cth lain adl Peptococcus anaerobius py enzim NADH oksidase

    NADH+ H+ + O2 NAD+ +H2O **Figure: 06-25a-e

    Caption:Aerobic, anaerobic, facultative, microaerophilic, and aerotolerant anaerobe growth, as revealed by the position of microbial colonies (depicted here as black dots) within tubes of thioglycolate broth culture medium. A small amount of agar has been added to keep the liquid from becoming disturbed and the redox dye, resazurin, which is pink when oxidized and colorless when reduced, is added as a redox indicator. (a) Oxygen penetrates only a short distance into the tube, so obligate aerobes grow only at the surface. (b) Anaerobes, being sensitive to oxygen, grow only away from the surface. (c) Facultative aerobes are able to grow in either the presence or the absence of oxygen and thus grow throughout the tube. However, better growth occurs near the surface because these organisms can respire. (d) Microaerophiles grow away from the most oxic zone. (e) Aerotolerant anaerobes grow throughout the tube. However, growth is no better near the surface because these organisms can only ferment.

    *Figure: 06-17

    Caption:Relation of temperature to growth rates of a typical psychrophile, a typical mesophile, a typical thermophile, and two different hyperthermophiles. The temperature optima of the example organisms are shown on the graph.

    Metabolism is usually visualized as as a series of biochemical reactions mediated by enzymes, referred to as a metabolic pathway. Catabolic pathways lead to end products, which are "waste products" and result in the generation of energy which is temporarily conserved as adenosine triphosphate (ATP). In heterotrophs, the most common catabolic pathways are the Emden-Meyerhof pathway for degradation of sugars as energy sources (glycolysis and the tricarboxylic acid cycle (TCA cycle), which can be linked to the further degradation of almost any organic compound and further leads to the synthesis of ATP. Model of a catabolic pathway. Each reaction in the pathway is mediated by a specific enzyme. s x y z sugar--------> X--------> Y--------> Z--------> Intermediate + ATP Anabolic pathways utilize ATP to provide energy for the synthesis of the monomeric compounds that are required for the manufacture of the small molecules needed in cells, i.e., carbohydrates, lipids, amino acids, nucleotides, vitamins, etc. Model of an anabolic pathway. Each reaction in the pathway is mediated by a specific enzyme. a b c d Intermediate + ATP--------> A--------> B--------> C--------> Final product*- Fueling : pnggunaan nutrien dr lingkungan**Hialuronidase dihasilkan oleh Sta.aur, Strep. Pneumoniae, Clostridium perfringens

    Bacterial hyaluronidases, enzymes capable of breaking down hyaluronate, are produced by a number of pathogenic Gram-positive bacteria that initiate infections at the skin or mucosal surfaces.

    Coagulase Converts fibrinogen to fibrin which causes clotting Sta aureus

    Colagenase Dissolves collagen framework of muscles Clostridium***