Mikrobiologi Kedokteran Dasar
Prof. Dr. Mochammad Hatta, PhD, SpMK (K)Bagian Mikrobiologi, Fakultas Kedokteran,
Universitas Hasanuddin, Makassar
Konsep dasar mikrobiologi untuk memecahkan masalah :
Problem awal mula kehidupan (the origin of life)
Pembusukan material organik yang mati (putrefaction of dead materials)
Perubahan-perubahan yang dapat menular pada tubuh manusia dan hewan yang hidup (communicable change in the bodies of live men and animals).
SEJARAH MIKROBIOLOGI
Invisible Creatures (makhluk tak terlihat) di rekam oleh Varro pada abad II B.C. (Sebelum Masehi) -- dikenali oleh penulis-penulis bangsa Yunani, bangsa Romawi dan bangsa Arab. Roger Bacon, di abad XIII – seribu tahun kemudian mempostulasikan Invisible Creatures sebagai penyebab penyakit
Fracastorius (venesia), di tahun 1546, menulis berdasarkan pengetahuan tentang syphilis bahwa Communicable Disease (penyakit menular) ditransmisikan oleh Living germs (benih atau bibit hidup) seminaria morbid melalui kontak langsung – dikenal sebagai The germ theory of disease
Prinsip atau dasar penjangkitan
Teleskop diciptakan oleh Galileo di tahun 1608, disusul oleh mikroskop di abad yang sama
Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723) Delf, Holland.– Penemu mikroskop -- melukiskan/ menguraikan banyak “animalcules” (microscopic animals) termasuk tiga bentuk utama dari bakteri (bacillus, coccus, spiral), berbagai kehidupan bebas dan protozoa parasitik dari feses manusia dan hewan, jamur, dan menemukan protozoa
Observasi Pertama terhadap Bakteri
Galileo Galilei was a Italian physicist, mathematician, astronomer, and philosopher who played a major role in the Scientific Revolution. His achievements include improvements to the telescope and consequent astronomical observations.
Microscopic section through one-year-old ash tree (Fraxinus) wood, drawing made by Van Leeuwenhoek
The Father of Microbiologist
Robert Hooke, 1678 , UK, yang membuat mikroskop berlensa majemuk, mengkonfirmasikan penemuan Leeuwenhoek tersebut. kemudian, mikroba kadang- kadang dipelajari oleh orang-orang yang terutama tertarik dalam pengklasifikasian berbagai bentuk kehidupan yang dapat diobservasi dengan mikroskop.
Mikroskop-mikroskop yang baik, pada umumnya baru tersedia di tahun 1800-an sebagai konsekuensi revolusi industrial yang memungkinkan kemajuan- kemajuan teknologi yang cepat
Observasi Pertama terhadap Bakteri
Cell structure of cork by Hook
Robert Hooke microscope
Kontroversi (perdebatan) mengenai kemampuan manusia untuk menciptakan kehidupan bersumber dari mitologi (mythology, ilmu cerita purbakala) bangsa Yunani.
Aristotle (384 – 322 BC) berpendapat bahwa hewan dapat berasal dari tanah
Samson, dan kemudian Virgil, kira-kira di tahun 40 BC, menguraikan resep untuk membuat lebah dari madu.
Selama berabad-abad terdapat kepercayaan bahwa ulat-ulat dapat dibuat dengan jalan memaparkan daging ke suasana hanya di dalam udara. Hal ini tidak mendapat sanggahan untuk sekian lamanya
Generation Spontanea (Abiogenesis)
Aristoteles (bahasa Yunani: ‘Aριστοτέλης Aristotélēs), (384 SM – 322 SM) adalah seorang filsuf Yunani, murid dari Plato dan guru dari Alexander yang Agung.Ia menulis tentang berbagai subyek yang berbeda, termasuk fisika, metafisika, puisi, logika, retorika, politik, pemerintahan, etnis, biologi dan zoologi. Bersama dengan Socrates dan Plato, ia dianggap menjadi seorang di antara tiga orang filsuf yang paling berpengaruh di pemikiran BaratMahluk hidup bersal dari tanah
Samson dan Virgil (40 SM), mendukung teorinya dengan memaparkan temuannya membuat lebah dari madu
Timbul doktrin generasi spontan yang menyatakan bahwa ulat merupakan penjelmaan daging
Doktrin ini bertahan hingga abad ke 17
Tahun 1813 dibuktikan jamur tertentu dapat menyebabkan penyakit pada gandum
Berkeley (1845) penyakit kentang di Irlandia membawa malapetaka
1836, Agustino Bassi de Lodi, jamur mempengaruhi penyakit khusus serangga. Penyakit ulat sutera disebabkan oleh jamur Beauveria bassiana
Sconlein memaparkan penyakit kulit manusia akibat infeksi jamur
Penemuan Peran Mikrobia sebagai Penyebab Penyakit
Frencesca Redi (1626– 1697) membuktikan bahwa gauze (rem kawat) yang diletakkan di atas sebuah stoples (jar), yang mengandung daging, mencegah pembentukan ulat- ulat (maggots) dari daging tersebut
Redi juga mengamati bahwa lalat, yang tertarik oleh bau daging melalui rem kawat tersebut, bukan dari daging
Dengan percobaan Redi ini, maka kepercayaan terhadap teori/konsep generatio spontances/ abiogenesis tersebut sudah memudar
Namun hal ini bangkit kembali ketika mikroba ditemukan dalam keterkaitannya dengan pembusukan (putrefaction) dan fermentasi
Sanggahan teori generatio spontaneous/abiogenesis
Francesco Redi (1626 – 1697) was an Italian physician, naturalist, and poet.
He was the first scientists to challenge the theory of spontaneous generation by demonstrating that maggots come from eggs of flies.
He was also the first to recognise and correctly describe details of many important parasites, and for this reason, as many historians and scientists claim, he may rightly be called the father of modern parasitology, and also regarded as the founder of experimental biology
John Needham (salah seorang propenent atau penganut teori generatio spontanea) di tahun 1749, mengamati timbulnya mikroorganisme pada daging yang membusuk dan menginterpretasikannya sebagai generatio spontanea atau abiogenesis
Spallanzani (salah seorang penantang teori generatio spontanea) memasak kaldu daging selama 1 jam, menutup mulut kontainer kaldu daging tersebut, dan mengamati tidak adanya pembentukan mikroba pada kaldu daging tersebut
John Needham, dan 100 tahun kemudian, Pouchet (1859) menyangga hasil percobaan Spallanzani tersebut dengan alasan udara berlebihan adalah dibutuhkan untuk generatio spontanea dari makhluk hidup mikroskopik
Sanggahan teori generatio spontaneous/abiogenesis
John Needham English microscopist who performed experiments on spontaneous generation in mutton broth and hay infusions.
To see if organisms came from outside or were generated in the fluid, he heated flasks of broth and corked them tightly. After a short time, he again found microorganisms.
This result was, however, an indication that he had not boiled his solutions for long enough, rather than a proof of spontaneous generation.
Spallanzani refuted Needham's results in more careful experiments.
Lazzaro Spallanzani, also an Italian scientist, reviewed both Redi's and Needham's data and experimental design and concluded that perhaps Needham's heating of the bottle did not kill everything inside
Spallanzani membuka jalan untuk penelitian oleh Louis Pasteur, yang mengalahkan teori generasi spontan hampir satu abad kemudian.
Franz Schulze (1815 – 1873) dan Theodor Schwan (1810 – 1882): dengan menggunakan satu set alat percobaan, Franz melewatkan udara melalui larutan asam kuat dan kemudian di dalam air kaldu daging steril (sesudah dimasak selama 1 jam), sedang Theodor melewatkan udara melalui tube panas dan melihat tak ada pertumbuhan.
Kalau udara tidak diperlakukan seperti tersebut di atas, maka terjadi nampak adanya pertumbuhan dalam kaldu daging tersebut.
Kedua mereka ini berkesimpulan bahwa mikroorganisme berada di udara dan bukan berasal dari kaldu daging tersebut.
Akan tetapi, proponen (extremist) teori generatio spontanea masih belum puas, dan mereka yakin bahwa asam kuat dan flaming tersebut telah merubah udara sehingga menghambat tumbuhnya mikroorganisme.
Sanggahan teori generatio spontaneous/abiogenesis
Percobaan dari Franz Schulze (1815 – 1873) dan Theodor Schwan (1810 – 1882)
von Dusch & Schroeder (1850) melakukan percobaan untuk membuktikan bahwa mikroorganisme terdapat di udara dengan jalan melewatkan udara melalui saringan kapas dan kemudian masuk ke dalam kaldu daging yang steril (telah dimasak sebelumnya).
Hasil percobaan menunjukkan tidak ada pertumbuhan dalam kaldu daging tersebut. mereka berkesimpulan bahwa mikroorganisme berada di udara dan kapas itu menahannya masuk ke dalam kaldu daging itu.
Sanggahan teori generatio spontaneous/abiogenesis
Percobaan von Dusch & Schroeder (1850)
Louis Pasteur sanggup menyaring mikroorganismedari udara dan berkesimpulan bahwa inilah sumber konstaminasi. Dia menggambarkan suatu teknik aseptik, dengan menggunakan panas (heat), agar dapat mentransfer dan mengerjakan mikrobanya, dan pada akhirnya,
Tahun 1859, di dalam perdebatan umum dengan Peuchet, dia memasak kaldu daging di dalam beberapa flask dengan tube panjang dan sempit yang berbentuk leher angsa, yang terbuka terhadap udara. Udara dapat liwat secara bebas tanpa dihalang-halangi, tetapi mikroorganisme mengendap pada bagian tube yang berbentuk leher angsa, dan tidak ada pertumbuhan terjadi di dalam flask-flask tersebut.
Dengan percobaan Pasteur ini berakhirlah sudah teori generatio spontanea atau abiogenesis.
Sanggahan teori generatio spontaneous/abiogenesis
1. Kontaminant tertinggal
2. Steril broth
Percobaan Louis Pasteur(1822 – 1895) was a French chemist and microbiologist who was one of the most important founders of medical microbiology.
John Tyndall (1820 – 1893) seorang ahli fisika bangsa Inggris membuktikan bahwa partikel-partikel debulah yang membawa bibit/ benih (germs) tersebut.
Tyndall juga menemukan bahwa spora bakteri dapat dibunuh dengan cara pemanasan berturut-turut dengan interval waktu tertentu, suatu proses yang sekarang dikenal sebagai tyndallization.
Akhir dari teori generatio spontaneous/abiogenesis
1. Tabung pengenalan debu2. Tabung melingkar terbuka ke udara3. Cahaya untuk mengamati debu 4. Broth steril
Percobaan John Tyndall(1820 – 1893) was a prominent 19th century
physicist and chemistrist.
a. Observasi empiris Dasar yang kuat bagi sifat kausal daripada
penyakit infeksius baru bisa ditentukan pada akhir pertengahan abad XIX. Salah satu dari bukti-bukti pertama datang dari Agostino Bassi, yang di awal tahun 1800-an, membuktikan bahwa suatu fungus atau jamur (yang kemudian dinamai Batrytis bassiana) menyebabkan penyakit ulat sutra (silkworm) yang disebut “muserdine” di Prancis dan “mal segno” di Italia
Teori Bibit Penyakit (The Germ Theory of Disease)
Agostino Bassi, sometimes called de Lodi (1773 -1856, in Lodi), was an Italian entomologist.
He preceded Louis Pasteur in the discovery that microorganisms can be the cause of disease (the germ theory of disease) “Father of Insect Pathology”,
founder silk worm disease
Di tahun 1840-an, Oliver Wendell Holmes (dokter penyakit bangsa Amerika) menulis tentang “The Contagiousness of Puerpural Fever”, dimana dia menyarankan bahwa penyakit itu disebabkan oleh benih atau bibit (germs) yang di bawah dari suatu ibu yang baru ke ibu yang lain
Di tahun 1861, Ignaz Senmelweis, yang secara drastis menurunkan jumlah kematian persalinan dengan teknik-teknik dan praktek antiseptik, mempublikasikan tulisan yang sangat penting, yaitu “The Cause, Concept and Prophylaxis of Childbed Fever”. Akan tetapi, pentingnya antiseptika dalam mengurangi penyakit menular belum disadari benar hingga akhir tahun 1870-an, ketikan Joseph Lister mendemonstrasikan nilai penyemprotan kamar-kamar operasi dengan larutan fenol
b. Pelajaran Yang Didapat dari Fermentasi Pengungkapan lebih lanjut terhadap aktivitas mikroba adalah melalui
pekerjaan/kegiatan Louis Pasteur dari tahun 1850-an sampai 1880-an. Di dalam studi mengenai penyakit anggur, Pasteur mendemonstrasikan bahwa fermentasi alkoholik daripada anggur, buah-buahan dan biji-bijian adalah disebabkan oleh mikroba, yang kemudian disebut “ferment”.
Dalam kelompok atau partai anggur yang baik maka jenis-jenis “ferment” yang jelek dari perahan air buah segar dengan jalan memanaskan pada suhu 63°C 1 ½ jam, kemudian didinginkan dan diinokluasi kembali dengan biakan dari yang baik.
Kesuksesan Pasteur dalam mengatasi problem industri anggur menyebabkan pemerintah Prancis. Pasteur menggeluti problem ini selama beberapa tahun sebelum dua dapat mengisolasi organisme kausatif dan menunjukkan bahwa para petani dapat mengeliminasi/mengatasi problem ini dengan jalan menggunakan breeding stock yang sehat dan tidak terinfeksi.
Teori Bibit Penyakit (The Germ Theory of Disease)
c. Observasi dan Eksperimen Dengan Hewan Percobaan Di tahun 1850, Rayer dan Davaine mengamati mikroorganisme
yang berbentuk batang (bacillus) pada daerah hewan-hewan yang mati karena penyakit anthrax. Rayer mengulangi kembali eksperimen-eksperimen di tahun 1825 oleh Barthelemy yang telah menunjukkan bahwa anthrax dapat ditransmisikan dengan inokulasi berseri pada domba-domba,
Pada tahun 1863 Davaine mentransmisikan hasil-hasil anthrax tetapi penyakit anthrax tidak terjadi dengan darah normal.
Di tahun 1872, Obermeir menemukan hubungan spirillum dengan relapsing fever dan mendemonstrasikan untuk pertama kalinya adanya mikroorganisme patogenik di dalam darah manusia.
Teori Bibit Penyakit (The Germ Theory of Disease)
d. Teknik Biakan Murni Teknik kultur yang pertama dikembangkan oleh Joseph Lister di tahun 1878. Lister
menggunakan semprit untuk membuat pengenceran-pengenceran serial di dalam medium cair guna memperoleh kultur-kultur murni daripada tipe organisme yang simpel yang dia namakan Bacterium (Lactobacillus) Lactis. Sementara itu,
Koch, seorang mahasiswa dari Henle yang berpegang teguh pada pembuktian bahwa organisme menyebabkan penyakit, juga mengembangkan dan menyempurnakan teknik- teknik untuk pengasingan kultur murni. Dari hasil pekerjaan orang-orang lain, teristimewa Ehrlich, Koch menggunakan substansi cair yang steril dari mata hewan-hewan sebagai medium pertumbuhan. Karena medium ini banyak kendalanya, maka Koch beralih di pengembangan medium ini banyak kendalanya, maka Koch beralih ke pengembangan medium pertumbuhan yang padat yang transparan, dengan jalan mencampurkan gelatin dengan larutan Pepton Loffler. Campuran gelatin tersebut mencair pada pemanasan, dapat disterilisasi panas dan tuang ke dalam plate (misalnya lempeng petri), dan terhadap pendinginan, medium memadat (menjadi padat).
Mikroorganisme yang ditanam pada permukaannya bertumbuh menjadi koloni- koloni makroskopik dimana mereka itu dideposit sebagai hasil pertumbuhan dari sel tunggal yang tak terlihat (single invisible cell) karena medium gelatin ini mencair relatif pada suhu rendah (26°C), maka Koch kemudian beralih ke agar yang memadat pada suhu di bawah 43°C
Teori Bibit Penyakit (The Germ Theory of Disease)
1. Organisme harus selalu ditemukan di tubuh hewan yang sakit tetapi tidak di dalam tubuh hewan yang sehat.
2. Organisme tersebut harus dapat diisolasi dari hewan yang sakit itu dan ditumbuhkan dalam biakan murni.
3. Organisme yang diasingkan dalam biakan murni itu harus bisa menimbulkan penyakit bila diinokulasi kan kembali ke dalam hewan- hewan yang susceptible.
4. Organisme tersebut hendaknya bisa diisolasi lagi dari hewan-hewan yang dinfeksi secara eksperimental.
Koch’s postulate (Pustulat Koch) yang terdiri dari empat kriteria
Postulat Koch itu memberikan dorongan dan jalan untuk pembuktian The germ theory
of disease.
Periode 20 tahun sesudah upaya Koch (Germany) tersebut adalah merupakan tahun Golden Age of Bacteriology (masa/periode emas) dari bakteriologi. Sampai pada tahun 1900 hampir semua organisme- organisme dari penyakit bacterial yang penting telah diuraikan, termasuk anthrax (Bacillus anthracis), diphtheria (Corynebacterium diphtheriae), typhoid fever (Salmonella typhi), gonorrhea (Neisseria gonorrhoeae), gasgangrene (Clostridium perfringens), tetanus atau lockjaw (Clostridium tetani), dysentery (Shigella dysenteriae), syphilis (Treponema pallidum), dan lain-lain
STRUKTUR DAN MORFOLOGI
BAKTERI
Mochammad Hatta@2013
Struktur Bakteri
FLAGELLA
FIMBRIAE
CAPSULE
CELL WALL
PLASMA MEMBRANE
CYTOPLASMA
NUCLEAR BODYCONTAINING DNA
Mochammad Hatta@2013
NUCLEAR BODIES • STAINING AND UNSTAINING - SAME BY USUAL METHODS• REACT POSITIVE TO “FEULGEN TEST” FOR DNA• GENETIC FUNCTIONS -- GENE EXPRESSIONS
CYTOPLASMA• NUMEROUS SMALL GRANULES CALLED “RIBOSOMES’• DIAMETER OF RIBOSOMES IS 10 - 30 uM• SOME BACTERIA CONTAINING INCLUSION GRANULES• CELL METABOLISM FUNCTIONS ---- NUTRIENT RESERVE ---- UNDER CONDITIONS OF ENERGY-SOURCE STARVATION• VOLUTIN GRANULES (SYN. METACHROMATIC OR BABES ERNEST GRANULES) -- CORYNEBACTERIUM DIPHTERIAE• SPECIAL METHODS FOR STAINING -- “NEISSER” STAINING
Mochammad Hatta@2013
CYTOPLASMIC MEMBRANE• CONSIST MAINLY LIPO-PROTEIN --- 5- 10 uM THICK• EXAMINED BY ELECTRON MICROSCOPE -ULTRATHIN SECTION• CONTAIN RESPIRATORY ENZYMES & PIGMENTS (CYTOCHROME SYSTEM) • ENZYME OF TRICARBOCYLIC CYCLE & POLYMERASE ENZYME
CELL WALL• 10 - 25 uM THICK --- 1 um DIAMETER --- < 10.000 MOLECULAR WEIGHT• LYSIS BACTERIA --- LETHAL DISINTEGRATION & DISSOLUTION• PLAYS AN IMPORTANT PART IN BACTERIAL DIVISION• BASAL COMPONENTS ; MUCOPEPTIDE, TEICHOIC ACID, LPS (ENDOTOXIN)
Mochammad Hatta@2013
CAPSULES• SOLID MATERIAL : POLYSACCHARIDE, POLYPEPTIDE, PROTEIN• DEMONTRATION BY “NEGATIVE STAINING” --- INDIA INK• ENTEROBACTERIACEAE : CAPSULAR ANTIGEN (K ANTIGEN)• FUNCTION : PROTECTIVE AGAINST BACTERIOPHAGES, COLICINES, LYSOZYME, LYTIC ENZYMES
FLAGELLA • ACT AS ORGAN LOCOMOTION (MOTILITY)• 0.02 uM THICK --- 1- 20 FLAGELLA/ BACTERIA -- PERITRICHOUS, LATERAL, POLAR• FLAGELLINE ANTIGEN (SALMONELLA TYPHI) -- Vi ANTIGEN
FIMBRIAE• CERTAIN GRAM NEGATIIVE BACILLI --- ENTEROBCTERIACEAE• FUNCTION AS ORGANS OF ADHESION
Schematic Representation of Bacterial Cell Walls
Mochammad Hatta@2013
Mochammad Hatta@2013
LOG OF COUNT
TIME
TOTAL BACTERIA
VIABLE BACTERIA
GROWTH OF BACTERIA
LAG PHASE
LOG PHASE
STATIONER PHASE
DECLINE PHASE
Mochammad Hatta@2013
BIOLOGICAL CLASSIFICATION • CLASS SCHIZOMYCETES :
1. ORDER PSEUDOMONADALES : FAMILY PSEUDOMONADACEAE --- GENERA PSEUDOMONAS -- SPECIES P.AERUGINOSA
2. ORDER EUBACTERIALES : FAMILY ENTEROBACTERIACEAE --- GENERA SALMONELLA -- SPECIES S. TYPHII
3. ORDER ACTINOMYCETALES : FAMILY MYCOBACTERIACEAE --- GENERA MYCOBACTERIUM -- SPECIES M. TUBERCULOSIS 4. ORDER SPIROCHAETALES : FAMILY SPIROCHAETES --- GENERA LEPTOSPIRA --- SPECIES L. ICTEROHAEMORRHAGIAE
5. ORDER MYCOPLASMATALES : FAMILY MYCOPLASMATALES --- GENERA MYCOPLASMA --- SPECIES M. MYCOIDES
Mochammad Hatta@2013
• CLASS MICROTATOBIOTES
1. ORDER RICKETTSIALES : FAMILY RICKETTSIALES --- GENERA RICKETTSIA -- SPECIES R. PROWAZEKII
2. ORDER VIRALES
Mochammad Hatta@2013
BACTERIAL NUTRITIONn THE CARBON SOURCE FOR GROWTH -- CHEMO-SYNTHETIC AUTOTROPS OR PHOTOSYNTHETIC AUTOTROPSn THE NITROGEN SOURCE OF GROWTH -- AMINO ACIDS AND NUCLEOTIDES
n THE REQUIREMENTS FOR GROWTH FACTORS -- THIAMINE, RIBOFLAVIN, NICOTINIC ACID, PYRIDOXINE, FOLIC ACID, BIOTIN, ETC
) INORGANIC SALTS FOR GROWTH -- POTASSIUM, MAGNESIUM, SODIUM, IRON AND CALCIUM
Mochammad Hatta@2013
NUTRITIONAL EVOLUTION
• ESCHERICHIA COLI CAN GROW ON A ‘ SIMPLE SYNTHETIC
MEDIUM’ WHICH CONTAINS ONLY GLUCOSE ( CARBON AND
ENERGY SOURCE ), AMMONIUM SULPHATE ( NITROGEN AND
SULPHUR SOURCE ) PHOSPHATE BUFFER, POTASSIUM CHLORIDE,
MAGNESIUM CHLORIDE AND TRACES OF OTHER INORGANIC
SALTS.
THE PHYSICAL CONDITIONS REQUIRED FOR GROWTH • THE INFLUENCE OF OXYGEN AND REDOX POTENTIAL
THE MAJORITY OF BACTERIA ARE DESCRIBED AS
FACULTATIVE ANAEROBS.
Mochammad Hatta@2013
• THE INFLUENCE OF CARBON DIOXIDE
SOME BACTERIA, HOWEVER, REQUIRED A MUCH HIGGER CONCENTRATION OF CARBON DIOXIDE ( 5 - 10 % ).
• THE INFLUENCE OF TEMPERATURE 1. ON GROWTH --- THESE, AND MANY SAPROPHYTES OF SOIL AND WATER , WHICH GROW BEST AT BETWEEN 25 o AND 40 o CELCIUS. 2. ON VIABILITY --- THE THERMAL DEATH POINT OF A PARTICULAR ORGANISM MAY BE DEFINED AS THE LOWEST TEMPERATURE THAT KILL IT UNDER STANDARD CONDITIONS, WITHIN A GIVEN TIME, e.g. TEN MINUTES. ( e.g. ABOUT 105 o C . FOR CL. TETANI AND 115 o C. FOR CL. BOTULINUM )
Mochammad Hatta@2013
Effect Neurotoxin of clostrodium tetani
Mochammad Hatta@2013
THE INFLUENCE OF MOISTURE AND OF DESICCATION FOUR-FIFTHS BY WEIGHT OF THE BACTERIAL CELL CONSISTS OF WATER AND AS, IN THE CASE OF OTHER ORGANISM, MOSITURE IS ABSOLUTELY NECESSARY FOR GROWTH
THE INFLUENCE OF HIDROGEN -ION CONCENTRATION THE MAJORITY OF COMMENSAL AND PATHOGENIC BACTERIA GROW BEST AT A NEUTRAL OR VERY SLIGHTLY ALKALINE REACTION ( PH 7.2 TO 7.6 ) THE INFLUENCE OF LIGHT AND OTHER RADIATIONS ULTRA VIOLET RAYS RAPIDLY BACTERICIDAL, e.g. DIRECT SUNLIGHT OR RADIATION FROM A MERCURY VAPOUR LAMP THE INFLUENCE OF OSMOTIC PRESSURE FOR MOST SPECIES THE UPPER LIMIT OF SODIUM CHLORIDE CONCENTRATION PERMITTING GROWTH LIES BETWEEN 5 - 15 %, HALOPHILIC (OSMOPHILIC)
Mochammad Hatta@2013
METABOLIC FUNCTIONS OF THE VITAMIN B GROUP
B VITAMIN ORGANISM REQUIRING
• THIAMINE STAPH. AUREUS• NICOTINIC ACID L. ARABINOSUS• RIBOFLAVIN L. CASEI• PYRIDOXAL CL. WELCHII• PANTHOTHENIC ACID BRUCELLA ABORTUS• P AMINOBENZOIC ACID CL. ACETOBULYTICUM• FOLIC ACID CL. TETANI• BIOTIN CL. TETANI• VITAMIN B 12 L. LACTIS
Mochammad Hatta@2013
1. Fermentasi asam homolaktat (beberapa streptococcus dan lactobacillus
NADH NAD asam piruvat asam laktat2. Fermentasi beralkohol (khamir) NADH NAD Asam piruvat asetildehide etil
alkohol CO2
3. Fermentasi asam campuran (E.coli dan beberapa bakteri saluran pencernaan yang lain
NADH NAD Asam piruvat Asam laktat CO2
Asetil oksalat Asetil-CoA + Asam format NADH NADH NAD NAD Asam suksinat Etil alkohol Asam asetat
H2 + CO2
Mochammad Hatta@2013
4. Fermentasi glikol-butelin (Enterobacter, Bacillus, Pseudomonas) Fermentasi ini menghasilkan sejumlah kecil produk akhir yang sama dengan fermentasi campuran asam, tetapi sebagai tambahan, sebagian besar asam piruvat diubah menjadi 2,3-glikol butilen seperti terlihat di bawah.
2CH2COCOOH CH2COHCOOH + CO2
Asam piruvat C O CH3
Asam asetolaktat NAD NADH CO2
CH3CHOHCHOHCH3 CH3CHOHCOCH3 2,3-Glikol butilen Asetoin
Mochammad Hatta@2013
5. Fermentasi asam propionat (Propionibacterium dan Veillonella
3-Asam piruvat Asam asetat +CO2
2-Asam oksaloasetat
2CO2 (terikat enzim) 2- Asam suksinat
2-Propionil-CoA CoA
2-Asam propionat 2-Suksinil-CoA 2- Metil malonil-CoA
Mochammad Hatta@2013
6. Asam butirat, butanol, fermentasi aseton (Clostridium) 4CO2
4-Asam piruvat 4-Asetil-CoA Asam asetat NADH CO2 NAD Aseton 2-Asetoasetil-CoA Etil alkohol NADH NAD Isopropil alkohol 2-Krotonil-CoA NADH NAD 2-Butiril-CoA NADH NAD Asam butirat Butanol
Mochammad Hatta@2013
Klasifikasi berdasarkan energi dan sumber karbon
KELOMPOK SUMBER ENERGI SUMBER KARBON
Kemoheterotrof Oksidasi senyawa organik Organik
Kemoautotrof
Oksidasi senyawa anorganik : seperti Amoniak, sulfida dan seyawa besi
CO2
Fotoheterotrof Cahaya Organik
Fotoautotrof Cahaya CO2
Mochammad Hatta@2013
Transport elektron dan fosforilasi oksidatif berdasarkan model kemiosmosis Mitchell.
Membran bakteri NADH + H+
NADH dehidrogenase H
H + H+
CoQ e H + CoQ-H CoQ-H H+
H + CoQ-H2 H+
FeS sit c O2 + H+
e sit a a3 H2O ADP ATPase 2H+ + Pi ATP
Flavoprotein
FeS
Saluran protein
Sit.b
Mochammad Hatta@2013
Fotosintesis tumbuhan hijau
NADP Freedoksin NADPH
Sitokrom bADP
ATP Sitokrom f e- Sitokrom e- Quinom
ADP H2O 2e- + H+ +1/2O2 ATP Cahaya Klorofil Cahaya Klorofil Fotosistem I Fotosistem II
e-
e
Mochammad Hatta@2013
Pembentukan ATP dan NADH ole Nitrosomonas yang autotrof
2NH4+ + 3O2 2NO2 - + 2H2O + 4H+ + 4e-
ATP ADP ATP ADP 2e + Cyt a1 Cit C Cit b Flavoprotein ATP Cyt a3 NADP + H+ ADP ADP ATP H2O NADPH Menghasilkan Memerlukan energi energi
Mochammad Hatta@2013
Jalur Embden-Meyerhof untuk disimilasi glukosa Glukosa (enam karbon) ATP ADP
Glukosa 6-fosfat
Fruktosa 6-fosfat ATP ADP
Fruktosa 1,6-difosfat Dihidroksiaseton Gliserildehide 3-fosfat (tiga karbon) fosfat 2NAD penerima H terkahir 2NADH (2) 1,3-Asam difosfogliserin
2 ADP 2 ATP
(2) 3-Asam fosfogliserin
(2) 2-Asam fosfogliserin H2O
(2) Asam fosfoenolpiruvat 2 ADP 2 ATP
(2) Asam piruvat
Produk akhir
Mochammad Hatta@2013
Ikatan Peptida mengkaitkan asam amino menjadi satu untuk membentuk protein besar
CH3CHCOOH + CH2 CH COOH
NH2 OH NH2 Alanin serin
CH3CHCOOH + H2O
NH ikatan peptida
C O
CH NH2
CH2OH Dipeptida
alanin dan serin
Mochammad Hatta@2013
CH2 OOC4H7
CH OOC4H7 + 3H2O
CH2 OOC4H7
CH2OH
CHOH + 3CH3(CH2) 2COOH
CH2OH asam butirat
Gliserol yang dibebeskan kemudian dapat dimetabolisme melalui jalur Embden- Meyerhof, dan asam lemaknya dapat diuraiakan memlaui asetat pada daur asam citrat.
lipase
tributrin
Mochammad Hatta@2013
Thiobacillus (oksidasi belerang) 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4
Nitrosomonas (oksidasi amoniak) 2NH4Cl + 3O2 2HNO2 + 2HCl + 2H2O
Nitrobacter (oksidasi nitrit) 2NaNO3 + O2 2NaNO3
Berbagai marga (oksidasi hidrogen) 2H2 + O2 2H2O
Siderocapsa (oksidasi senyawa-senyawa besi) 4FeCO3 + O2 + 6H2O 4Fe(OH) 3 + 4CO2
Mochammad Hatta@2013
Daur asam sitrat
CH3 CoA CH3Metabolisme karbohisrat C O C O + CO2 CH3 S CoA
Asam piruvat Asetil CoA
COOH COOHCOOH CH2 CH2C O HO C COOH C COOHCH2 CH2 CHCOOH COOH COOHAsam oksaloasetat Asam sitrat Asam cis-akonitat
NADH + H2O NAD COOH COOHHCOH CH2 CH2 HC COOH COOH HOCH
COOHAsam malat Asam isositrat
Mochammad Hatta@2013
Asam Malat Asam isositratNAD
CO2NADH
ADP ATP COOH
COOH COOH COOHFADH2 FAD GTP GDP CoA CH2CH CH2 CH2 CH2CH CH2 CH2 CO2 CoA NADH NAD C 0
COOH COOH CO SCoA COOHAsam fumarat Asam suksinat Suksinil-CoA Asam -keto-
glutamat
Mochammad Hatta@2013
MICROBIAL VIRULENCE• LOSS OF VIRULENCE : WHEN KEPT IN ARTIFICIAL MEDIUM
--- MEASUREMENT OF VIRULENCE CONSISTS OF TESTING FOR
ABILITY TO INFECT, WITH OBSERVABLE CONSEQUENCES,
“NORMAL” ANIMALS SUCH AS A STANDARD STRAIN MICE
• THE ED50 : THE POINT ON DOSE SCALE AT WHICH THIS LINE
INTERSECT THE 50 PERCENT POINT IN THE CUMULATIVE EFFECT
IN HALF THE ANIMALS INOCULATED WITH BACTERIA.
• TEST VIRULENCE : TO KNOW TOXIN EFFECT FROM INFECTION
OF CORYBACTERIUM DIPTHERIAE
Mochammad Hatta@2013
Tes virulensi Untuk mengetahui strain toxigenik
(menghasilkan toksin) dan non-toxigenik (tidak menghasilkan toksin).
Tes ELEK (invitro) : - Kertas saring direndam antitoksin dalam agar --- Diatas ditanam basil difteri – inkubasi 24 jam. - Hasil : (+) hasilkan toksin : tampak garis
presipitasi. (-) tidak hasilkan toksin : tidak
ada garis presipitasi.
Mochammad Hatta@2013
•Tes in-vivo
250 ug antitoksin (s.c.)
2 jam
Marmot
Basil difteri pasien (s.c.)
4 hari
4 hari
Tetap hidup
Mati
Kesimpulan :
Basil difteri penderita mengandung toksin
Mochammad Hatta@2013
• Tissue culture (Biakan jaringan)
Jaringan dalam medium
RPMI 1640 + HBSS + PBS
( Complete medium)
Biakan
18 jamLihat dibawah mikroskop
* jaringan mati :
basil menghasilkan
toksin
* jaringan hidup :
Basil tidak menghasil
kan toksinMasukkan basil difteri pasien
Mochammad Hatta@2013
Gram positive (blue) and Gram negative (red) cocci
Mochammad Hatta@2013
Staphylococcus epidermidis (novobiocin susceptible, upper)
Staphylococcus saprophyticus (novobiocin resistant, lower)
Mochammad Hatta@2013
Staphylococcus aureus culture on blood agar
Mochammad Hatta@2013
Streptococcus pyogenes (group A) shows β-hemolysis on blood agar (upper left)
Streptococcus pneumoniae shows α-hemolysis (right)
Enterococcus not produce hemolysin (lower left)
Mochammad Hatta@2013
Enteric bacteria on MacConkey agar
Lactose-positive bacteria show pink colonies (upper left)
Lactose-negative bacteria have colorless colonies (lower right)
Mochammad Hatta@2013
Biochemical reactions for identification of a fresh enteric bacterial isolate by the API 20E procedure
Mochammad Hatta@2013
Black colonies of Salmonella after growth on bismuth sulfite agar
Mochammad Hatta@2013
Clostridium perfringens
Shows double zones of hemolysis surrounding colonies after incubation anaerobically on blood agar
Mochammad Hatta@2013
Respiratory syncytial infection of cells in nasopharyngeal aspirate is revealed by immunoflourescence
Mochammad Hatta@2013
Powassan virus antigen surrounding infected cells of mouse brain is revealed by immunoperoxidase staining
Mochammad Hatta@2013
Contagious Pustular Dermatitis (ORF)
a. ORF lesion on forefinger
b. Electron micrograph of ORF virion
Mochammad Hatta@2013
Microsporum canis colony on Sabouraud’s agar
Mochammad Hatta@2013
Microsporum canis macroconidia (spore)
Mochammad Hatta@2013
Dermatophyte hyphae in KOH preparation of skin scraping
Mochammad Hatta@2013
Microsporium gypseum macroconidia (spore)
Mochammad Hatta@2013
Histoplasma capsulatum
macroconidia
Mochammad Hatta@2013
Trichopyton rubrum colony on Sabouraud’s agar
Mochammad Hatta@2013
Coccidioides immitis. Arthrospores after culture
Mochammad Hatta@2013
Coccidioidomycosis. Lung section shows sporangiospore
Mochammad Hatta@2013
Aspergillus fumigatus colony on Sabouraud’s agar
Mochammad Hatta@2013
Cryptococcus neoformans. Budding yeast surrounded by the large mucoid capsule is demonstrated by negative staining with nigrosin
Mochammad Hatta@2013
Aspergillus fumigatus conidiosphores
Mochammad Hatta@2013
Ziehl Neelsen staining from sputa before decontamination
Mochammad Hatta@2013
Ziehl Neelsen staining from sputa after decontamination
Top Related