Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

BUKU

AJAR

tvilKP0BI0t00l

I(TD()I(TTPAN

EDISI REVISI

BUKU

AJAR.

ililKP0BI0L00l

KID()KTIPAN

STAF PENGAJAR

BAGIAN

MIKROBIOLOGI

FAKULTAS

KEDOKTERAN

UNIVERSITAS INDONESIA

^1$3-u

ilfrg

-*,,.vJ:*L"

BINARUPA

AKSARA

Publisher

Judul:

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Editor: Staf Pengajar Bagian Mikrobiologi

Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia Koordinator Penerbitan: Dr. Lyndon Saputra Layout: Manina Susilowati

ISBN 929-583-424-X

@ Hak Terbit BINARUPA AKSARA Publisher Hak Cipta Dilindungi Undang-undang

Dilarang memperbanyak, mencetak, ataupun menerbitkan sebagian maupun seluruh isi buku ini

tanpaizin tenulis dari penerbit.

BINARUPA AKSARA Publisher,

(Kelompok KARISMA Publishing)

Gedung Karisma, Jl. Moh. Toha No. 2 Pondok Cabe

Cjputat _- Tangerang 15418. E-Mail: info@karismabookstore.com

PENYUSUN

BUKU

Agus Syahrurachman

Aidilfiet

Chatim Amin Soebandrio

\7.K.

Anis Karuniawati A.U.S. Santoso B.M. Flasrul Harun Budiman Bela Fera Soemarsono H. Abdul Rahim H. Karsinah Lina Isjah

Lucky Hartati Moehario Mardiastuti H.

\7.

Mathilda Lintong Miriam Triyatni R

N.

Asmono

Pritiwi

Sudarmono Retno I. Sastrosoewignjo Robert

Utji

R. Sardjito Suharno _Josodiwondo Suharto Suhud Sumaatmadja Sujudi Susiana Assani Tertia Hutabarat T. Mirawati Sudiro IJsman Chatib'Warsa

KATAPENGANTAR

Buku

Penuntun

Kuliah Mikrobiologi

Kedokteran

ini

merupakan perbaikan

diktat Kumpulan Kuliah

Mikrobiologi

Kedokteran yang selama

ini

digunakan

secara intern di Bagian Mikrobiologi FKUI. Buku yang terutama ditujukan bagi

para mahasiswa kedokteran

ini,

diharapkan juga dapat dimanfaatkan oleh para mahasiswa di bidang kesehatan lainnya dan para klinisi.

Mikrobiologi berkembangamat pesat dalam beberapa dekade terakhir, untuk itu kami berusaha menyesuaikan isi buku dengan perkemban gar_yangmutakhir.

Namun sebagai akibatnya penerbitan buku menjadi tertunda-tunda. -Walaupun demikian kamipun menyadari bahwa sementara buku ini dicetak, perkembangan

ilmu masih tetap berlangsung: sehingga untuk melengkapi kekurangan tersebut diharapkan para mahasiswa berusaha membaca berbagai tulisan ilmiah.

Jakarta

I

o

't>

il

SAMBUTAN

S1'ukur alhamdulillah, keinginan

untuk

menerbitkan

buku

penuntun kuliah bidang mikrobiologi kedokteran akhirnya dapat terkabul. Dengan diterbitkan-nya buku

ini,

semoga mahasiswa serta staf pengajar

di

bidang kedokteran dan

bidang lain yang terkait dapat memanfaatkannya.

Mikrobiologi, seperti halnya cabang ilmu lainnya, mengalami perkembangan

yangamat pesat. Karena itu, tak dapat dipungkiri bahwa buku ini hanyalah satu

titik

kecil

dalam usaha mengembangkan penerapan

ilmu

mikrobiologi

di

Indonesia.

Bagaimana pun juga, kita sambut baik lahirnya buku

ini

dan dengan harapan

buku

ini

akan dapat secara berkala direvisi

untuk

dapat terus berpacu dengan

perkembangan mikrobiologi.

Jakarta

.

Prof. Dr.

H.

Sujudi

DAFTAR

ISI

BAGIANI:

BAKTERIOLOGI

DASAR""

"""15

BAB1

SEJARAHMIKROBIOLOGI

'"'17

Suiudi

BAB2

KLASIFIKASI DANTAKSONOMI

KUMAN

...21

Aidilfiet Chatim

BAB

3

ULTRASTRUKTUR, MORFOLOGI DAN PEWARNAAN

KUMAN

.'''

.''24

Susiana Assani

BAB4

FISIOLOGI

PERTUMBUHANKUMAN

...33

Suharto dan Aidilfiet Chatim

BAB5

METABOLISMEKUMAN

...38

Pratiwi Sudarmono dan Aidilfiet Chatim

BAB6

FLORA NORMAL SERTA HUBUNGAN KUMAN DENGAN HOSPES

DAN

LINGKUNGANNYA

.''' .'

42

Suharto

BAB

7

GENETIKA DAN

RESISTENSI

.

. .49

Pratiwi Sudarmono

BABS

STERILISASI

DANDESINFEKSI

...55

Aidilfiet Chatim dan Suharto

BAB

9

DASAR PEMERIKSAAN KUMAN-KUMAN AEROB,

MIKROAEROFILIK DAN

ANAEROB

.70

10

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

BAB1O

INFEKSI

NOSOKOMIAL....

'''

,.75

Suharto dan Robert Utji

BAGIAN

ll

:IMUNOLOGI

"

'...'77

BAB

11

PENGANTAR

IMUNOLOGI

,''79

Sujudi

BAB12 ANTIGEN

..''''82

Sujudi, Suharto, dan A. Soebandrio

BAB13

ANTTBoDT

(TMUNOGLOBULTN)

.

....84

Sujudi, Suharto, dan A. Soebandrio

BAB14 SISTEMKOMPLEMEN.,..

....88

Sujudi, Suharto, dan A. Soebandrio

BAB15 PROSESKEKEBALAN

...92

Sujudi dan Tertia Hutabarat

BAB16 REAKSIANTIGENDENGANANTIBODI

..,...107

Sujudi, Suharto, dan A. Soebandrio

BAB17 HIPERSENSITIVITAS

...,116

Sujudi, Suharto, dan A. Soebandrio

BAGlANlll:

BAKTERIOLOGI

MEDIK

"'....123

BAB,I8 KOKUSPOSITIFGRAM

...125

IJsman Chatib Warsa

BAB

19

BATANG POSITIF

GRAM

. .

.

151

Abdul Rahim, Mathilda Lintong, Suharto, dan Suharno Josodiwondo

BAB2O KOKUSNEGATIFGRAM

...172

Suharno Josodiwondo

BAB

21

BATANG NEGATIF

GRAM

. . . . ,185

Daftar

Isi

11

BAB22

KUMAN TAHAN

ASAM

...",'227

Robert Utji dan Hasrul Harun

BAB

23

NOCARDIA

. . .239

Robert Utjidan Hasrul Harun

BAB

24

SPIROCHAETALES

' . .243 Suharno Josodiwondo

BAB25 RICKETTSIA

"'...263

Suharno Josod.iwondo BAB

26

CHLAMYDIA

' ' '272 Suharno Josodiwondo

BAB27 MYCOPLASMA''

'''282

Suharno Josodiwondo

BAGIANIV:

VIROLOGIDASAR

""'285

BAB

28

VIROLOGI

DASAR

' . '287

Agus Syahrurachman

BAB29 STRUKTURDANSTABILITASVIRUS

...291

Agus Syahrurachman

BAB

30

PENGGOLONGAN

VIRUS

. . . .297

Agus Syahrurachman

BAB31 REPRODUKSIVIRUS

...306

Agus Syahrurachman

BAB32 PATOGENESISVIRUS

..

....3,I8

. Agus Syahrurachman

BAB

33

PENCEGAHAN DAN PENGOBATAN PENYAKIT

VIRUS

.

.

.328

12

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

BAGIANV:

VIROLOGIMEDIK

..'...337

BAB

34

SINDROM KLINIK UMUM INFEKSI

VIRUS

.

.

339

R. Sardjito

BAB35 ADENOVIRIDAE

.,.354

R. Sardjito

8A836

HERPESVIRIDAE

.

...357

R. Sardjito

BAB37 POXYVIRIDAE.".

..381 R. Sardjito

BAB38 PICORNAVIRIDAE'

.'386

R. Sardjifo

BAB39 ORTHOMYXOVIRIDAE

...

395 R. Sardjito

BAB4O PARAMYXOVIRIDAE

....'

.'398

R. Sardjito

BAB4,I CORONAVIRIDAE.

..'401

Karsinah

BAB42 RE0VIR|DAE....

....403

Karsinah

BAB43 RHABDOVIRIDAE.

...405

t

'

Karsinah

BAB44 F|LOV|R|DAE'...

...413

T. MirawatiSudlro

BAB45 FLAV|V|R|DAE"'.

...416

Agus Sjahrurachman

8A846 TOGAVIR|DAE...

....440

T. MirawatiSudiro

Daftar

Isi

13

BAB

47

VIRUS

HEPATITIS

"

'

'

451

Retno lswariSasfrosoewignjo dan Miriam Triyatni (HCV)

BAB

48

HUMAN TMMUNODEFTCTENCY V|RUS (HrV)

.

. . . .465

R. Sardjito

BAB

49

VIRUS

TUMORIGENIK

. . . 483

Agus Syahrurachman

SEJARAH

MIKROBIOLOGI

Mikrobiologi adalah suatu ilmu yang

mempela-jari makhluk hidup yang sangar kecil (diameter kurang dari 0,1 mm) yang

tidak

dapat dilihat

dengan mata biasa _{tanpa bantuan suatu peralatan}

khusus.

Makhluk

ini,

yang disebut jasad

_renik

_atau

mikroorganisme, terdapat

di

mana-mana.

Di

an-taranya adayangbermanfaat bagi kehidupan

ma-nusia, tetapi banyak pula yang merugikan seperri

misalnya yang menimbulkan berbagai penyakit.

Mikrobiologi meliputi berbagai disiplin

ilmu

seperti bakteriologi, imunologi, virologi,

miko-logi

dan parasitologi.

Ilmu-ilmu

ini

telah

ber-kembang dengan pesarnya dari tahun ke tahun, sehingga merupakan disiplin-disiplin yang

ter-pisah dan berdiri sendiri-sendiri.

Dalam

mikrobiologi

kedokteran, dipelajari mikroorganisme yang ada kaitannya dengan

pe-nyakit (infeksi); dan dicari jalanbagaimana cara pencegahan, penanggulangan serta

pemberantas-annya.Ilmu ini terus berkembang tanpa hentinya karena mikroorganisme sebagai makhluk hidup mampu menyesuaikan diri terhadap

lingkungan-nya yafig baru, sehingga hal

ini

akan tetap

meru-pakan rantangan bagi

ilmu

kedokteran. Sebagai

Sujudi

contoh, dengan ditemukann ya : i ::. I i. i::,: t, :. :,.,: ..,, ;,,,.,.

:,:,,t"t;i yang merupakan suatu kemenangan besar

bagi ilmu kedokteran _{dalam memerangi} kuman-kuman penyebab _{infeksi, tidaklah berarti bahwa}

kuman-kuman tersebut telah terkalahkan, karena

kenyataannya mereka tetap mampu

menimbul-kan

infeksi. Ditemukannya _{jenis-jenis kuman}

baru, sifat-sifat yang baru dari kuman dan jenis

infeksi yang "keras _{kepala" atav yangtidak mau}

sembuh semuanya

ini

merupakan

btrkti

bahwa

kuman-kuman

tadi

mampu mengadaptasikan

diri terhadap _{lingkungannya yang baru.}

Penyakit infeksi sebenarnya sudah dikenal

sejak zaman dulu. Manusia purba menganggap

bahwa penyakit infeksi merupakan suatu kutukan

para dewa atas dosa-dosa manusia sehingga untuk

menyembuhkan

penyakit

tersebut dilakukan pengorbanan-pengorbanan. Kemudian muncul Hipocrates dengan anggapannya bahwa

penye-bab infeksi

terdiri

dari dua faktor, yaitu faktor

intrinsik

yang terdapat dalam tubuh penderita

dan faktor ekstrinsik yang terdapat di luar yaitu

yang _{berhubungan dengan udara yang karena}

sesuatu hal yang tidak diketahui berubah men_

jadi _{buruk/rusak (malaria).} t7

18

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Muncul selanjutnya teori .r.r:t'i ;i'i,i:r : "'':1 r,' ;,.,,''-,, "

yang mengatakan bahwa makhluk hidup dapat

timbul dari benda-benda mati. Teori ini bertahan

untuk beberapa lama. Teori ini kemudian

diting-galkan karena terdapat penemuan-penemuan

baruyangdiawali dengan berhasilnya Anton van

Leeuwenhoek melihat makhluk-makhluk kecil

dalam berbagai cairan dengan

memperguna-kan "mikroskop"-nya (Gambar 1.1).

Makhluk-makhluk kecil inilah yang sekarang

kita

kenal

sebagai kuman dengan bentuk-bentuk kokus, basil dan spirilum (Gambar 1.2). Louis Pasteur

Gambar 1.1. Bagan mikroskop Leeuwenhoek: a. Lensa; b. farum untuk meletakkan sediaan; c dan d.

Alat pengatur fokus. _{Qinsser Microbiologt}

edisi 19, bal. 2) h

;ftf

'***m

^#r'a$i""''l

*&'sx

t4 ,zrftcti {$, 146

w{

^ e#

n{h, te**P

vv#

Gambar 1.2. Gambar bakteri asal mulut yang dibuat oleh Leeuwenhoek. (Zinsser Microbiology edisi

19,hal.2)

(1860) memanfaatkan penemuan Leeuwenhoek

tadi

untuk

membuktikan ketidakbenaran teori generatio spontaned^

Ia

melakukan percobaan dengan memanaskan kaldu di dalam suatu labu balon dengan tujuan mematikan jasad-jasad _renik y ang ter dapat

di

dalam ny a. T ernyata setelah

di-diamkan selama beberapa waktuo kaldu tersebut

menjadi keruh. Percobaannyayang berikut

ada-lah serupa dengan percobaanny^y^ng terdahulu tetapi dengan mempergunakan labu balon

berle-her panjang yang bagian tengahnya berbentuk

huruf

U

yang terisi cairan, sehingga udara luar tidak dapat berhubungan dengan kaldu yang ter-dapat

di

dalam labu. Dengan percobaannya

ini

terbukti

bahwa kaldu dalam labu tetap jernih,

tetapi akan menjadi keruh apabila cairan di dalam leher U tadi dibuang yang memungkinkan udara

luar langsung masuk ke dalam labu. Kesimpulan percobaan

ini

adalah bahwa kekeruhan kaldu

tersebut terjadi akibat pertumbuhan mikroba

yang terdapat di dalam udara (Gambar 1.3).

Mikroba-mikroba dalam ,adara

_intlah

_yang

menjadi penyebab pembusukan sampah,

ma-kanan

dan

minuman.

Ia

mengatakan bahwa mikroba-mikroba

ini

mungkin membahayakan

manusia.

Kebenaran teori Pasteur

ini

dibuktikan oleh Lister, seorang ahli bedah yang telah melakukan tindakan-tindakan aseptik pada waktu

pembe-dahan

dengan

mempergunakan desinfektan

yang dapat mematikan mikroba-mikroba yang terdapat

di

dalam udara. Dengan tindakannya

ini

angka

kematian karena

infeksi

sesudah

operasi ternyata sangat menurun.

Sejarah Mikrobiologi 19

Bersamaan waktunya dengan Pasteur, seorang

dokter _Jerman Robert Koch (1876) mengadakan

penelitian terhadap kuman-kum an anthrax yang menyerang ternak. Dalam penelitiannya

ini

ia

berhasil mengasingkan kuman a,nthrax dalam

bentuk biakan murni (pwre cubwre)dengan

mem-pergunakan perbenihan kuman (medium), dan

membuktikan bahwa kuman-kuman yang

di

asingkan

ini

mampu menimbulkan penyakit

yang sama

bila

dimasukkan

ke

dalam rubuh binatang percobaan yang peka.

Berdasarkan penemuan ini Koch

memformu-lasikan

kriteria

mengenai kuman-kuman

ini

yang kita kenal sebagai Postulat Koch, yaitu:

1,.

Kuman

harus selalu dapat ditemukan di

dalam tubuh binatang yang sakit, tetapi tidak

dalam binatang yang sehat.

2.

Kuman tersebut harus dapat diasingkan dan

dibiakkan dalam bentuk biakan

murni

di luar tubuh binatang tadi.

3.

Biakan murni kuman tersebut harus mampu menimbulkan penyakit yang sama pada bina-tang percobaan.

4.

Kuman tersebut dapat diasingkan kembali dari binatang percobaan tadi.

Pada tahun 1,900, semua jenis kuman

penye-bab berbagai penyakit penting telah dapat

dike-t ahui sepert i B ac il I u s antlt r ac i s, C o r7 n eb acteriwm

diptherim, Salmonelk typbosa, Neisseria gononlneae,

Closaidium

pffingms,

Clostridium reani, Shigella

d,y s entriae, Tr ep o ne ma p allidum dan lainlain.

Dengan majunyateknologi dan semakin

20

Buku Ajar Mikrobiologi Kedolcteran

jasad

_renik

_{yang lebih kecil dari kuman yang}

mampu menembus saringan kuman yaitu yang disebut virus. Beberapa contoh misalnya virus

mosaik tembakau yang ditemukan oleh

Iwanow-sky (1892) dan Beyerinck (1S99), virus penyebab

';i4;:.:!,.;i:|i- _{i':;:t.::.i!l: :j.;.r'.';:.,t' pada ternak (Loffler}

_&

Frosch, 1898),

virus

demam kuning pada

ma-nusia flWalter Reed dkk, 1900), virus kuman atau

bakteriofaga (Twort

&

d'Herelle t9I5).

Melihat

kenyataan bahwa seseorang yang

sembuh dari suatu penyakit tidak mudah untuk

mendapatkan penyakit yangsama untuk kedua

kalinya, telah mendorong para penyelidik untuk

melakukan penelitian tentang kekebalan.

Edward Jenner (1749-1823) melihat bahwa pemerah susu sapi yang mendapatkan infeksi

cacar sapi (cowpox) ternyata kebal terhadap

pe-nyakit

cacar (i:r:,,,::!:.:t:.. atav ,-:t;i:i:|J. Ia kemudian menyusun suatu konsep tentang vaksinasi dan berhasil membangkitkan atau menimbulkan

keke-balan pada orang-orang terhadap cacar i, tt't,;"i ! i, i,;:i

dengan jalan _{memvaksinasinya memakai cacar sapi}

(cowpox). EdwardJenner ini kemudian dicontoh

oleh Pasteur

untuk

membuat vaksin terhadap

penyakit :.; i:t it : i.: t,,'. : i : i t i t :. a, a it : !.; i" ts:: dan ::r j.tr _r,.

Selain bidang kekebalan juga telah

dilaku-kan

percobaan-percobaan dengan bahan-bahan

kimia

untuk

mengobati

suatu infeksi.

Per-kembangan kemoterapi

ini

dimulai tahun 1935

ketika Domagk menemukan bahwa prontosil

(sul-fanilamida) sangat bermanfaat terhadap infeksi oleh streptokokus.

Penemuan penisilin oleh Alexander Fleming

(1929) dilanjutkan oleh Florey 8c Chain (1940)

untuk

mempergun akannya dalam pengobatan,

y^ng

ternyata hasilnya sangar menakjubkan.

Penemuan penisilin

ini

kemudian disusul oleh penemuan-penemuan antibiotika lainnya yang jumlahnya sangat banyak.

Ternyata kemoterapi

ini

selain bermanfaat,

juga

menimbulkan persoalan-persoalan baru, seperti misalnya kuman yang semula peka

ter-hadap

sesuatu

antibiotik,

berubah

menjadi

resisten, juga timbulnya reaksi-reaksi alergi serta

gangguan-gangguan pada normal ecologic _flora

pada tubuh manusia.

Tidak dapat disangkal lagi bahwa mikrobiologi telah mengubah pandangan manusia mengenai

timbulnya penyakit-penyakit dan

menyingkir-kan

pendapat atau

kepercayaan terhadap

qt: i; trai i t; s _fltt i;.; ;ar;.:it serta menempatkan proses

pembusukan atau fenomena-fenomena lain yang

senrpa pada tempat yang sebenarnya dalam

tr

FIKASI

DAN

OMI

KUMAN

Aidiffiet

Chatim

Untuk

klasifikasi dan determinasi kuman

dipa-kai

buku

Bergqt's

Manual

of

Determinatiae

Bacteriologlt

yang

menggambarkan sifat-sifat

kuman secara terperinci.

Bakteri'

dan bakteri

hijau

diklasifikasikan

sebagai tanaman

primitif

karena:

-

mempunyai dinding sel seperti tanaman

-

beberapa jenis _bakteri dan semua bakteri hijau

bersifat fotosintetik

Dalam BergE bakteri dan bakteri hijau

dima-sukkan dalam satu golongan tersendiri yang

di-sebut proca _ry otae (prokariota). Prokariota

mem-punyai inti

primitif

dan berkembang biak secara

amitosis menjadi dua bagian.

Inti

terdiri

dari

DNA

yang terbuka dan tidak terbungkus dalam suatu selaput atau membran. Eubacteria (bakteri

sejati)

dan

Archaebacteria

_ftakteri

purba) termasuk procaryotae. Yang parogen terhadap manusia, termasuk dalam Eubacteria. Sedangkan

eukariota mempunyai

inti

yang sebenarnya dan

mengalami mitosis.

Prokariota

bersel tunggal (uniseluler) dan

klasifikasiny a adalah sebagai berikut:

KLASI

TAKSON

-

Kingdom : Procaryotae

-

Divisio : Cyanobacteria

-

Divisio II: Bacteria

Bakteria dibagi dalam

tiga

kelas dan pem-bagian selanjutnya adalah

-

Ordo yang

berakhiran -

ales

-

Familia yang

berakhiran

-

ace e

-

Tribus yang

berakhiran

-

eiae

-

Genus

-

Spesies

Contoh

: Ordo Familia Genus Spesies

Nomenklatur

(pemberian

nama)

Sepeni halnya t^naman, kuman juga mengguna-kan dua nam4 yaitu nama binomial _Binnnial name),

yang diajukan

oleh

Linnaeus

untuk

ranaman

pada

tahun

1753. _{Jadi nama kuman selalu}

ter-diri

dari nama genus dan epitbeton specifi.cum.

Nama genus dimulai dengan

huruf

besar dan

epitheton specificum

ditulis

dengan

huruf

kecil. Actinomycetales

Mycobacteriaceae

Mycobacterium

fuIy c o bacteriu m t ub erc ul o s is

22

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Misalnya Staplrylococctts d'ureus.

Nama

genus

sedapatnya memberikan keterangan mengenai

genus tersebut.

Nama kuman dapat beras

al

dari kata baru

yang disesuaikan dalam bahasa latin atau nama

seseorang (penyelidik) yang dilatinkan'

Spesies adalah suatu jenis mikroorganisme yang

sudah tertentu. Spesies bakteri ditentukan oleh:

t.

Sifat-sifat struktural yang

terdiri

dari

ben-tuk,

besar, cara pergerakan, reaksi terhadap

pewarnaan

Gram

sefta pertumbuhan

ma-kroskopik (sifat-sifat koloni).

2.

Sifat-sifat

biokimia dan

kebutuhan akan

nutrisi, produk-produk akhir metabolisme, susunan

biokimiavri

komponen

sel

dan

metabolit-metabolitnya.

3.

Sifat-sifat fisiologisnya terhadap oksigen,

temperatur, pH dan respons terhadap zat-z

t

antibakteri.

4.

Sifat ekologi.

5.

Komposisi basa

DNA,

homologi dan

sifat-sifat genetik.

Strain adalah biakan murni kuman tersusun dari keiompok kuman yang merupakan keturunan kuman dari satu isolat. Misalnya: Stapbylococcus

aureus strain Oxford, merupakan kuman standar

untuk macam-macam kepeduan di laboratorium.

Spesies bakteri men gandrng strain-strain

(galur-galur) mikroorganisme yang sifat-sif.atny a secara

garis besar sama

tetapi

memiliki

perbedaan-perbedaan. Biovar _ft iotip) merupakan s tr ain y ang

dipilih sebagai strain y angterbaik untuk mewakili suatu spesies. \Taiaupun demikian strain-strain biovar (biotip) tidak dapat memperlihatkan semua

slfat strain-strain dalam suatu spesies, sehingga

untuk menentukan bentuk-bentuk tertentu pada

variasi

strain

digunakan penentuan subspesies

seperti serotip (serovar),

pathotip

(pathovar), mo,rphotip (morphovar), fagatip (phagovar).

Contoh:

Bacillus Clostridium Micrococcus Erwinia Pasteurella Salmonella Salmonella typhi Salmonella pullorwm Brucella Brucella abortus Hemopbilws influenzae Clostridium raelchii Nama-nama di atas ad

name). Sedangkan seh

dipakai adalah: gonococcus-go sifilis Hansen Koch, tbc Pneumococcus batang

spindle, pintalan yang

halus

butir kecil dari nama Erwin

dart nama Pasteur

dari nama Salmon

typhi

merupakan

penyebab

tifoid

ditemukan padaayam dari nama Bruce

: penyebab abortus pada

ternak.

: pertama kali diasingkan

dari penderita influenza

dan disangka sebagai

pe-nyebab influenza ditemukan oleh \7elch

alah nama il miah (s c ient ifi' c

ari-hari yang lebih banyak

Neisseria gonorrboeae

Treponema pallidurn.

Mycobacteriwm leprae

fuIy c obacterium tub erculo s is

Klasifikasi

bakteri

patogen

Berbeda dengan nomenklatur, tidak ada klasifi-kasi bakteri yang resmi. Bergey's Manual

of

Sys-.tematic Bacteriologlt edisi ke-8 tidak

mengguna-kan lagi taksa yang lebih tinggi karena

ketidak-jelasan _{hubungan genetika. Bergey\ Manual yang}

terakhir

membagi

prokariota

dalam

empar

divisio utama:

I.

Gracilicutes

: bakteri negatif Gram

II. Firmicutes

: bakteri positif Gram

III. Tenericutes

: bakteri tanpa dinding sel

IV. Archaeb acteria

I,

II

dan

III

termasuk dalam Eubacteria.

Taksonomi

numerik

Menggambarkan persamaan, kemiripan dan per-bedaan karakteristik bakteri. _Jaccard similarity

coefficient (S1) menyatakan sifat-sifat yang positif

saja. Sedangkan Simple matchingcofficient (S sttt)

menyatakan sifat-sifat yang positif dan negatif. Koefisien-koefisien rersebur menggambarkan

persentase

sifat-sifat

yang

sama

di

^nt^r^

organisme-organisme.

Klasifikasi dan Taksonomi Kuman 23

2

=

jumlah sifat-sifat yangadapadakedua strain

!

=

jumlah _{sifat-sifat yang ada pada strain}

per-tama saja

6

=

jumlah sifat*ifat yang ada pada strain kedua

saja

i

=

jumlah sifat-sifat yang

tidak

ada pada kedua

strain

Klasif

ikasi berdasarkan genetika

Perkembangan-perkembangan dalam biologi mo-lekuler memungkinkan diperolehnya informasi

mengenai

kekerabatan organisme-organisme

pada tingkat genetik berdasarkan:

-

komposisi basa

DNA

-

homologi sekuens

DNA

dan

rRNA

(RNA

ribosomal)

-

pola-pola metabolisme stabil yang dikontrol

oleh gen

-

polimer-polimer pada sel

-

struktur organel dan pola regulasinya.

Kekerabatan berdasarkan

homologi

asam

nukleat (homologi sekuens

DNA):

,ii

6

= guanin C = sitosin

A = adenin

U

LTRASTRU

KTU

R,

MORFOLOG

I

DAN

PEWARNAAN KUMAN

Susiana Assani

Struktur

bakteri

Bakteri termasuk dalam golongan prokariota,

yang strukturnya lebih sederhana dari eukariota, kecuali bahwa

struktur

dinding sel prokariota lebih kompleks dari eukariota.

lnti atau

nukleus

Dengan pev/arnaan Feulgen,

inti

sel prokariota

dapat dilihat dengan hanyamenggunakan

mikro-skop cahaya biasa. Pewarnaan Feulgen

sebetul-nya mewarnai molekul

DNA.

Dengan mikroskop elektron tampak bahwa

badan

inti

tidak mempunyai dinding

intilmem-bran

inti. Di

dalamnya terdapat benang

DNA

(DNA fibril) yang bila diekstraksi, berupa

mole-kul

tunggal dan

utuh

dari

DNA

dengan berat

molekul

2-3

x

10e. Benang

DNA

ini

disebut

kromosom yang panjangnya

kira-kira

1. mm.

Ekstraksi

DNA

dilakukan dengan melisiskan dinding sel secara hati-hati, kemudian dilakukan sentrifugasi; maka benang

DNA

akan terpisah dari materi sel lainnya, dan dapat dimurnikan.

Struktur

sitoplasma

Sel prokariota tidak mempunyai mitokondria atau

kloroplas; sehingga enzim-enz:tm untuk transpor

elektron tidak bekerja di membran sel; tetapi pada

lamelae yangberada di bawah membran sel.

Bakteri menyimpan pula makanan

cadangan-nya dalam bentuk granula sitoplasma. Granula

ini

bekerja sebagai sumber karbon, tetapi bila

sumber

protein

berkurang,

karbon

dalam

granula

ini

dapat dikonversi menjadi sumber nitrogen.

Granula

sitoplasma pada beberapa jenis

bakteri menyimpan pula sulfur, fosfat inorganik

(= granula volutin) dan granula pada jenis kuman korine-bakteria disebut granula meta- kromarik,

karena granula tersebut bila diwarnai dengan zat

warna

biru

tua tidak

berwarna

biru,

tetapi berwarna merah. Pada sitoplasma pro- kariota

tidak didapatkan struktur mikrotubulus sepeni yang ada pada eukariota.

Membran sitoplasma

A.

Struktur

Membran sitoplasma disebut juga _{membran sel;}

yang komposisinya

terdiri

dari fosfolipid dan

protein.

Membran

sel

dari

semua

jenis

pro-kariota tidak mengandung sterol, kecuali Genus

Mycoplasma.

Di tempat-tempat tertentu pada membran

sito-plasma terdapat cekungan/lekukan

ke

dalam

(convoluted inoagination) yang disebut mesosom.

Ada dua jenis mesosom:

L

Septal mesosom: berfungsi dalam pembe-lahan sel.

2.

Lateralmesosom.

Kromosom

bakteri (DNA)

melekat pada

septal mesosom.

B. Fungsi

Fungsi utama membran sitoplasma adalah:

l.

Menjadi tempat transpor bahan makanan

secara selektif

2.

Pada spesies kuman aerob merupakan tempat transpor elektron dan oksidasi-fosforilasi.

3.

Tempat ekspresi bagi eksoenzim yang

hi-drolitik.

4.

Mengandung enzim dan molekul-molekul yang berfungsi pada biosintesa

DNA,

poli

merisasi dinding sel dan

lipid

membran = fungsi biosintetik.

5.

Mengandung reseptor dan

protein

untuk

sistem kemotaktik.

C. Zat

antibakteri

yang

bekerja

pada

dinding

sel

a.

Deterjen: yang mengandung gugus

lipofilik

dan

hidrofilik

akan merusak membran

sito-plasma dan membunuh sel.

b.

Antibiotika

yang

secara spesifik

mempe-ngaruhi

fungsi

biosintetik

dari

membran sitoplasma

^nt^ra

lain: polimiksin,

asam

nalidiksat, fenetilalkohol dan novobiosin.

Ultrasnuhur Morfologi dan Pewarnaan Kuman 25

Dinding

sel

Tekanan osmotik di dalam bakteri berkisar

an-tara 5-20 atmosfer, karena adanya transpor aktif

yang menyebabkan tingginya konsentrasi larutan

di dalam sel. Karena adanya dinding sel kuman

yang relatif sangat kuat, maka meskipun tekanan

osmodknya tinggr, sel kuman tidak pecah. Dinding

sel

ini terdiri

dari lapisan peptidoglikan, yang

disebut juga sebagai lapisan murein atau muko-peptida (semua nama

ini

adalah sinonim).

Bakteri dibagi atas bakteri yang positif Gram dan negatif Gram tergantung pada responsnya

bila diwarnai dengan pewarnaan kuman

menu-rut

GRAM. Sel kuman mula-mula diwarnai

de-ngan zat warna kristal ungu dan Iodium lalu

di-cuci dengan alkohol atau aseron. Kuman negatif

Gram

akan

kehilangan

zat

warna ungunya

setelah dicuci dengan alkohol, sedangkan kuman

positif Gram tetap

mempertahankan 'warna

ungu meskipun telah dicuci dengan alkohol. Fungsi

lain

dari dinding sel selain menjaga

tekanan osmotik adalah:

1.

Dinding sel memegang peranan penring dalam

proses pembelahan sel.

2.

Dinding sel melaksanakan sendiri biosintesa

untuk membentuk dinding sel.

3.

Berbagai lapisan tertenru pada dinding sel

merupakan determinan dari antigen

permu-kaan kuman.

4.

Pada kuman negatif Gram, salah satu lapisan

dinding sel mempunyai aktivitas endotoksin yang

tidak

spesifik,

yaitu

lipopolisakarida

(LPS). LPS

ini

pada beberapa binatang

26

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Enzimlisosim dan beberapa obat yang meng-ganggu biosintesis peptidoglikan dapat

menye-babkan sel kuman kehilangan struktur dinding

sel. Bila cairandi sekitarnya memproteksi tekan-an osmotik dalam sel maka terjadilah sel tanpa

dinding

yang disebut protoplas pada kuman

positif Gram dan sferoplas pada kuman negatif Gram.

Bila

sel protoplas dan sferoplas

ini

masih

mampu berkembang biak, maka disebut sebagai

kuman

Lform.

Kapsul

Banyak spesies bakteri mensintesa polimer

eks-trasel (pada umumnya polisakarida) yang

ber-kondensasi dan membentuk lapisan di sekeliling

sel dan disebut kapsul.

Pada medium agar, koloni kuman berkapsul

tarnpak sebagai

koloni

berlendir. IJmumnya

kuman

berkapsul

lebih

tahan terhadap efek

fagositosis dari daya pertahanan badan. Sejenis

kapsul pada Streptococcus tnutans misalnya, dapat

melekat erat pada permukaan gigi, membentuk

lapisan plaque pada gigi dan mengeluarkan pro-duk asam yang menyebabkan karies gigi.

Flagel

Flagel adalah bagian kuman yang berbentuk seperti benang, yang umumnya terdiri dari pro-tein dengan diameter 12-30 nanometer.

Flagel adalah alat pergerakan.

Ada tiga jenis flagel:

1.

Monotrikh: flagel tunggal dan terdapat di

bagian ujung kuman.

2.

Lofotrikh: lebih dari satu flagel di satu bagian

polar kuman

3.

Amfitrikh:

flagel terdapar saru atau lebih di

kedua polar dari kuman

4.

Peritrikh: flagel tersebar merata di sekeliling

badan kuman.

Protein dari flagel disebut _flagellin.

Bila suspensi kuman berflagel kita kocok

kuat-kuat, maka flagel akan rontok, tetapi flagel

ter-sebut dapat tumbuh lagi sempurna dalam 3-6 menit.

Pili =

fimbriae

Beberapa kuman negatif Gram memiliki rambur

pendek dan keras yang disebut

pili.

Pili

terdiri

dari subunit-subunit protein. Ada dua jenis Pili:

1,.

Pili

yang memegang peranan dalam adhesi

kuman dengan sel tubuh hospes.

2.

Seks Pili yang berfungsi dalam konjugasi dua

kuman.

Virulensi dari berbagai jenis kuman patogen

tidak

hanya tergantung pada

toksin

kuman,

tetapi jug^

tergantung pada

Colonization Antigen, yangterryata adalah

_pili

biasa.

Protein

M

pada Streptococcus adalah juga

lapisan

fimbrial

yang merupakan antigen

per-mukaan, dan lipoteicholic acid yang ada di

dalam-nya bertanggung jawab pada perlekaran Strep-tococcus group A pada sel epitel.

Endospora

Beberapa genus bakteri dapat membentuk endo-spora. Yang paling sering membentuk spora

ada-lah kuman batang

positif

Gram Bacillus gents dan Clostridium. Kuman-kuman

ini

mengada-kan diferensiasi membentuk spora bila keadaan

lingkungannya menjadi jelek, misalnya bila

me-dium di sekitarnya kekurangan nutrisi.

Masing-masing sel akan membentuk spora, sedangkan

sel induknya akan mengalami otolisis. Spora

adalah kuman dalam bentuk istirahat. Spora

ber-sifat sangat resisten terhadap panas, kekeringan

dan zat kimiawi. Bila kondisi lingkungan telah

baik kembali spora dapat kembali melakukan

germinasi dan memproduksi sel vegetatif.

Secara morfologis, proses sporulasi terjadi

de-ngan

c

ra isolasi badan

inti

yang

diikuti

dengan

melipatnya membran sel ke arah dalam. Spora terdiri dari:

a.

Core: adalahsitoplasma dari spora. Di

dalam-nya terkandung semua unsur

untuk

kehi-dupan kuman seperti kromosom yang

leng-kap,

komponen-komponen

untuk

sintesis

protein dan lain sebagainya.

b.

Dinding

spora: lapisan paling dalam dari

spora, terdiri dari dinding peptidoglikan dan akan menjadi dinding sel bila spora kembali ke bentuk vegetatif.

c.

Korteks: adalah lapisan yang tebal dari spora

envelope. _Juga terdiri dari lapisan peptidogli-kan tetapi dalam bentuk yang istimewa.

d.

Coat:

terdiri

dari zat semacam keratin, dan

keratin

inilah yang

menyebabkan spora

relatif tahan terhadap pengaruh luar.

e.

Eksosporium: adalah lipoprotein membran

y ang t erdapat paling luar.

Ultrastruktur, Morfologi dan Pewarnaan Kuman 27

Pada waktu germinasi dimana spora kembali

menjadi sel vegetatif terjadi beberapa peristiwa

sebagai berikut:

1.

Aktivasi:

meskipun lingkungan membaik,

spora

tidak

akan

melakukan

germinasi sampai

terjadi

aktivasi yang

diawali

oleh

adanya suatu zat yang merusak coat dart spora

seperti panas, asam komponen sulfhidril dan

lain sebagainya.

2.

Inisiasi: setelah teraktivasi maka spora akan

melakukan germinasi dengan menggunakan

sumber makanan

dari

media/lingkungan-

nya-3.

Outgrowth: kemudian terjadi degradasi dari

korteks dan sel vegetarif baru keluar dan

hidup seperti semula.

-Morfologi

_kuman

Morfologi kuman dapat dibagi dalam tiga

ben-tuk utama, yaitu: kokus, batang dan spiral.

Kokus: kuman berbentuk

bulat

dapat

ter-susun sebagai berikut:

-

Mikrokokus, tersendiri (single)

-

Diplokokus, berpasangan dua-dua

-

Pneumokokus adalah diplokokus yang

ber-bentuk lanset, gonokokus adalah diplokokus yang berbentuk

biji

kopi.

-

Tetrade, tersusun rapi dalam kelompok empat

sel.

-

Sarsina, kelompok delapan sel yang tersusun

rapi dalam bentuk kubus.

-

Streptokokus, tersusun seperti rantar

-

Stafilokokus, bergerombol tak reratur seperri

28

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Basilus: kuman berbentuk batang dengan

pan-jang bervariasi

dari

2-10

kali

diameter kuman

tersebut:

-

Kokobasilus, batang yang sangar pendek

me-nyerupai kokus

-

Fusiformis, dengan kedua ujung batang

me-runcing

-

Streptobasilus, sel-sel bergandengan

memben-tuk suatu filamen.

Spiral:

-

Vibrio, berbentuk batang bengkok

-

Spirilum, berbentuk spiral kasar dan kaku, tidak fleksibel dan dapat bergerak dengan flagel.

-

Spirokhaeta, berbentuk spiral halus, elastik dan fleksibel, dapat bergerak dengan aksial

filamen. contoh :

-

borrelia, berbentuk gelombang

-

treponema, berbentuk spiral halus dan ter-atuf

-

leptospira, berbentuk spiral dengan kaitan

pada satu atau kedua ujungnya.

Pewarnaan kuman

Untuk

mempelajari morfologi, srruktur,

sifat-sifat kuman

untuk

membantu identifikasinya kuman perlu diwarnai.

Agar memperoleh hasil pewarnaan yang baik diperhatikan faktor-faktor berikut:

-

Gelas alas bersih dan bebas lemak

-

lJmur biakan: 1.8-24 jam,kecuali kuman rahan

asam M.tuberculosis yang tumbuhnya sangat

lambat. Kuman mengalami perubahan dalam

morfologi dan strukturnya, sehingga hasil yang

diperoleh kurang repat,

bila

dipakai biakan berumur lebih dari 24 jam.

-

Kualitas z atwarna. Ada zatwarna yang harus

dibuat sesaat sebelum dipakai dan ada yang

hanya dapat disimpan

selama beberapa

'waktu.

-

Tebal tipisnya sediaan. Bila sediaan terlalu tebal

atau tidak rata, makapenetrasi zat w arna akan

berbeda-beda.

Cara

membuat

sediaan

Suspensi kuman, yaitu satu tetes air garamfaal di

atas gelas alas ditambah biakan kuman, disebar

setipis mungkin sehingga membentuk lingkaran

dengan diameter kira-kira 1 cm. Sediaan

dibiar-kan mengering

di

rdara

atau dapat dipercepat pengeringannya dengan menghangatkan

di

atas

api,

kemudian direkat/difiksasi dengan

mele-watkan

di

atas

api

ttga

kali

dan siap untuk

diwarnai.

Jenis-jenis pewarnaan kuman yang dikenal

adalah:

1.

pewarnaan negatif (back ground staining)

2.

pewarnaan sederhana

3.

pewarnaan diferensial

4.

pewarnaan khusus.

Pewarnaan

_.negatif

Suspensi _{kuman dibuat dalam zat warna}

negro-sin/tinta bak dan disebar'ratakan dengan gelas

alas

lain

(sediaan hapus).

Di

sini kuman tidak

diwarnai

dan

tampak

sebagai benda-benda

ini

dipakai untuk kuman yang sukar diwarnai,

misalkan Sp ir o ch aet a, (frep o ne m a, Lept o sp ira dan Borrelia).

Pewarnaan sederhana

Pewarnaan ini hanya menggunakan satu macam

z

t

warn

.

Misalnya

biru

metilen,

air

fukhsin atau ungu kristal selama

l-2

menrt. Zat warna anilin mudah diserap oleh kuman

Pewarnaan

diferensial

Pewarnaan diferensial menggunakan lebih dari

satu macam zat warfla

a.

Pewarnaan

Gram

adalah pewarnaan dife-rensial yang sangat penting. Ditemukan oleh Christian Gram pada tahun 1884.

b.

Pewarnaan tahan asam (acid _fast staining).

Misalkan

pewarnaan

Ziehl

Neelsen dan

Kinyoun-Gabbett untuk membedakan

kuman-kuman

yang

ahan

asam

dari

yang tidak

tahan asam.

Pewarnaan Gram

Cara pewarnaan:

1..

Sediaan yang sudah direkat diwarnai dengan

kristal ungu selama 5 menit.

2.

Zatwarnadtbuang dan diganti dengan larutan lugol (!,,,, :,:,"r:, !

;

r

F" il dibiarkan selama 45-60

detik.

3.

Larutan

lugol

dibuang dan sediaan dicuci dengan alkohol 960/o selama 30

detik

atau

digoyang-goyangkan sampai

ridak

ada zat

warna yang mengalir lagi.

Ultrastruktur; Morfologi dan Pewarnaan Kuman 29

4.

Sediaan

dicuci

dengan

air

dan

diwarnai

dengan

air

fukhsin

selama

I-2

menit.

Sediaan dicuci, dikeringkan dan diperiksa di

bawah mikroskop.

Keterangan:

t.

Setelah

diberi karbol ungu

kristal

semua

kuman

menjadi

:ulgv,

zat

warna diserap dalam dinding sel dan protoplasma.

2.

Pemberian

lugol

menyebabkan terbentuk-nya kompleks ungu kristal-iodium yang

ber-warna ungu tengguli kotor.

3.

Pencucian dengan

alkohol

menyebabkan

terjadinya

diferensiasi

dari dua

macam

kuman:

a. Kuman tetap berwarna ungu

b. Kuman tidak berwarna, sebab zat

warra

dilarutkan oleh alkohol dan keluar dari sel

kuman.

4.

Fukhsin sebagai pewarna kontras

(counter-stain)mewarnai kuman yang tidak berwarna menjadi merah.

Hasil dapat dibaca sebagai berikut:

-Kuman

positif Gram berwarna ungu

-Kuman

negatif Gram berwarna merah.

Sifat kuman terhadap pewarnaan Gram

meru-pakan sifat penting

untuk

membantu

determi-nasi suatu kuman.

Beberapa perbedaan sifat yang dapat dijum-pai antan kuman positif Gram dan kuman

30

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Kuman

positif

Kuman negatif

Gram

Gram

Dinding gel:

-Iapisan peptidoglikan lebih

tebal

lebih tipis -kadar

lipid

14%

l1)2% -Resistensi

terhadap

tidak

larut

larut

alkali (1% KOH)

-Kepekaan

terhadap

lebih

peka

kurang peka Iodium

-Toksin yang dibentuk -Resistensi terhadap

tellurit

eksotoksin

endotoksin

lebih

tahan

lebih peka

-Sifat tahan

asam

"*l#*,"n"r

tidakuada yanB

Kepekaan

terhadap

lebih

peka

kurang peka

penisilin

Kepekaan

terhadap

tidak

peka

peka

streptomisin

Sebagai pegangan dapat dicatat bahwa:

-

Kuman berbentuk kokus yang patogen

ter-hadap manusia bersifat positif Gram, kecuali kokus dari famili Neisseriaceae.

-

Kuman berbentuk batang dan spiral yang

pa-togen bagi manusia umumnya bersifat negadf Gram, kecuali batangdari genus berikut:

fuIyco-bacterium, Corynebacterium, Listeria, Bacillus

dan Clostridium.

Ada berbagai teori tentang dasar perbedaaflyang

menyebabkan kelainan kedua golongan tersebut.

-

Teori Salton. Teori ini berdasarkan kadar

lipid

yang tinggi _Q)"D di dalam dinding sel kuman negatif Gram.

Zatlipid ini

larut selama

pen-cucian dengan alkohol.

Poripori

pada din-ding sel membesar, sehingga zat warna yang

sudah diserap mudah dilepaskan dan kuman menjadi tidak berwarna.

Kuman

positif

Gram mengalami denaturasi

protein pada dinding selnya oleh pencucian

dengan alkohol. Protein menjadi keras dan

beku, pori-pori mengecil, sehingga kompleks

ungu

kristal-Iodium dipertahankan dan sel

kuman tetap berwarna ungu.

Bila

dinding

sel dilarutkan dengan lisosim

(enzim), maka terbentuklah protoplas. Sel

melepaskan kompleks

ungu

kristal-Iodium

setelah dicuci dengan alkohol. _Jadi dinding sel

menahan keluarnya zat warna ungu.

-

Permeabilitas dinding sel.

Teori

ini

berdasar-kan tebal tipisnya lapisan peptodiglikan dalam

dinding sel.

Kuman

positif

Gram

mempunyai susunan

dinding sel yang kompak dengan lapisan

pep-tidoglikan yang

terdiri

dari 30 lapisan.

Per-meabilitas kurang dan kompleks ungu kristal Iodium tidak dapat keluar.

Kuman negatif Gram mempunyai lapisan

pep-tidoglikan yang

tipis,

hanya 1-2 lapisan dan

susunan dinding sel

tidak

kompak.

Permea-bilitas dinding sel lebih besar, sehingga masih

memungkinkan terlepasnya kompleks ungu kristal-Iodium.

Pewarnaan

tahan

asam

-

Pewarnaan Ziehl-Neelsen

Cara pewarnaan:

l.

Sediaan kuman diwarnai dengan larutan fukhsin karbol dan dipanaskan dengan api

kecil sehingga keluar asap, biarkan selama 5 menit.

2.

Sediaan dicuci dengan air dandimasukkan dalam larutan H2SOa 5olo selama 2 detik.

Untuk kuman M. leprae digunakan larutan H2SOa 1%.

3.

Kemudian

dicuci

dengan

alkohol

60olo

sehingga tidak ada warna merah mengalir.

4.

Sediaan dicuci dengan

air

dan diwarnai dengan larutan

biru

metilen selama L-2

menit, dicuci dengan air dandikeringkan. Hasil dapat dibaca sebagai berikut:

-

Kuman tahan asam berwarna merah

-

Bukan kuman tahan asam berwarna biru.

Sesudah pencucian dengan asam-alkohol kuman

tahan asam mempertahankan warna merahnya,

sedangkan kuman bukan tahan asam

melepas-kan warna

ini

dan menjadi tidak berwarna.

Sifat tahan asam ini disebabkan karena terda-patnya asam mikoiaty^ngterikat dalam dinding

sel. Dinding sel kuman tahan asam

terdiri

dari peptidoglikan, arabinogalaktan dan lipid,

sedang-kan 50o/o dari lipid

ini

adalah asam mikolat.

-

Pewarnaan

Kinyoun-Gabbett

atau

Tan Thiam

Hok

Cara pewarnaan:

1.

Sediaan kuman diwarnai dengan larutan Kinyoun selama 3 menit dan dicuci dengan

air.

2.

Sediaan diwarnai dengan larutan Gabbett

selama L menit, dicuci dengan air dan di keringkan.

Ditemukannya kuman tahan asam dalam sputum penderita seringkali dihubungkan dengan

pe-Ultrastruhur, Mo{ologi dan Pewarnaan Kuman 31

nyakit tuberkulosis. Sebenarnya hasil

ini

hanya

menunjukkan adanya kuman tahan asam dan

kuman yang ditemukan ini mungkin juga bukan kuman tuberkulosis.

Pewarnaan

khusus (special

staining)

Pewarnaan

ini

dipakai untuk mewarnai

bagian-bagian sel kuman atau kuman

tertentu

yang sukar diwarnai dengan pewarnaan biasa.

Misalkan:

-

Flagel dengan:

Pewarnaan Gray.

Di

sini diperlukan

peman-tek

(mordant)

yang

meningkatkan afinitas flagel terhadap zat warna dan memperbesar

diameter flagel. Suspensi koloidal garam asam

tanat menyebabkan ter _ladiny a presipitat pada

dinding sel dan flagel. Badan kuman dan flagel

membesar sehingga mudah

terlihat

dengan

mikroskop biasa setelah diwarnai dengan kar-bol fukhsin

Pewarnaan Novel

Pewarnaan Zettnow

Pewarnaan Fontana-Tribondeau

Ketiga pewarnaan tersebut di atas

mengguna-kan impregnasi dengan Ag.

-

Simpai dengan:

Pewarnaan

Muir;

simpai berwarna biru dan badan kuman berwarna merah.

Pewarnaan

Hiss; simpai

berwarna ungu muda dan badan kuman ungu tua.

Pewarnaan

Gins

Burri;

adalah suatu kom-binasi pewarnaan negatif dengan pewarnaan sederhana, misalkan karbol fukhsin. Simpai

32

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

'

tidak

diwarnai dan

terlihat

sebagai

bulatan-

Dinding spora yang tebal memerlukan

pema-bulatan terang dengan latar belakang

gelap,

nasan,agarpori-porimembesardanzatwarna

sedangkan badan kuman berwarna

merah.

dapat masuk.

Simpai kuman mudah ditembus

zat

warfla,

-

Inti

dengan pewarnaan Feulgen

tetapisukarmengikat

zatw^rna'

-Difteri

dengan pewarnaan Neisser untuk

-

Spora

dengan:

melihat granula Babes-Ernst

Pewarnaan

Klein;

spora kuman berwarn

a

-Spirokhaeta

d.rg*

pewarnaan Becker-Krantz

FrsroLoGr

PERTUMBUHAN KUMAN

Suharto dan

Aidilfiet

Chatim

Pada pertumbuhan kuman terjadt sintesa yang

khas dan berimbang dari komponen-komponen protoplasma dari bahan-bahan gizi (nutrien) yang

terdapat dalam lingkungannya.

Ini

merupakan

proses yang terus berubah menurut waktu dan

merupakan sifat utama makhluk hidup.

Kuman-kuman merupakan kelompok organisme yang

sangat

omnivor

(memakan segalanya). Mereka

mampu

melaksanakan proses-proses

metabo-lisme dengan memanfaatkan segala macam

sum-ber bahan makanan, mulai substrat anorganik sampai bahan organik yang sangat kompleks. Agaknya tidak ada satu pun persenyawaan or-ganik yang tak dapat dimanfaatkan oleh kuman.

Ini

merupakan

bukti

akan kemampuan kuman

untuk mengadaptasikan dirinya dan

mencermin-kan kemamp u^nnyauntuk menanggapi rangsangan

yang sebelumnya adalah asing baginya. Meski-pun

di

ant;;r^ bermacam-macam spesies kuman terdapat perbedaan-perbedaan dalam

keperluan-ny a akan b ah an gizi, tetapi ada b ah an- b ahan gizr

yangagaknya diperlukan oleh setiap jenis _kuman.

Substansi

yang

umum diperlukan

Air:

Kuman memerlukan air dalam konsentrasi

tinggi

(cukup)

di

sekitarnya karena diperlukan

bagi pertumbuhan dan perkembangbiakan.

Air

merupakan pengantar semua bahan

gizi

yang diperlukan sel dan untuk membuang semua

zat-z

tyangtak

diperlukan ke luar sel. Selain untuk

melancarkan reaksi-reaksi metabolik,

air

juga

merupakan bagian terbesar dari protoplasma.

Garam-garam

anorganik:

Diperlukan untuk

mempertahankan keadaan koloidal dan tekanan osmotik di dalam sel; untuk memelihara keseim-bangan asam-basa; dan berfungsi sebagai bagian

enzim atau sebagai aktivator reaksi enzim. Mineral: Selain karbon dan nitrogen, sel-sel hidup memerlukan sejumlah mineral-mineral fainnya

untuk pertumbuhannya.

-

Belerang (sulfur) : seperti halnya dengan

nitro-gen, sulfur juga merupakan komponen

sub-stansi sel. Sebagian besar sulfur sebagai r ,.

tetapi kebanyakan mengambilnya dalam

ben-tuk

.'ri.

:,

_Gulfat).

-

Fosfor-fosfat ij,:i-i.l : diperlukan sebagai

kom-ponen asam-asam nukleat dan berupa koenzim.

-Aktivator

enzim: Sejumlah mineral

diperlu-kan sebagai aktivator enzim seperti ii:iri

jug

r" _dani.-'.,:"

34

Buku Ajar Mikrobiologi Kedokteran

Sumber nitrogen: Banyak isi sel, temrama prorein,

mengandung nitro gen. Pada kuman, nitro gen

men-capai 1.0o/o berat kering sel kuman. Nitrogen yang

dipakai oleh kuman, diambil dalam bentuk:

NO:,

NOz,

NH:,

Nz dan R-NHz (R-radikal organik). Kebanyakan mikroorganisme dapat

mengguna-kan

NHr

sebagai satu-satunya sumber nitrogen.

COz:

diperlukan dalam proses-proses sintesa

dengan timbulnya asimilasi COz

di

dalam sel.

Berdasarkan jenis sumber

C

yang diperlukan, kuman dibagi dalam dua golongan:

Kuman

autotrof (litotrof):

adalah kuman yang hanyamemerlukan atr, garaminorganik dan COz

sebagai sumber

C

bagi pertumbuhannya,

men-sintesa sebagian besar metabolik organiknya dari

COz. Energi yang diperlukan diperoleh dari

ca-haya atau oksidasi bahan-bahan kimia. Kuman autotrof fotosintetik (fotolitotrof), memperoleh

energi dari cahaya. Kuman autotrof kemosintetik (kemolitotrof), memperoleh energi dari oksidasi substrat inorganik, seperti Fe, S, NH3, NO2.

Kuman

heterotrof

(organotrof): memerlukan C dalam bentuk senyawaan organik, karbohidrat,

untuk

pertumbuhannya. Dalam golongan

ini

termasuk semua jenis kuman yang patogen bagi

manusia. Dalam laboratorium biasanya dipakai

glukosa sebagai sumber C. Energi yang

diperlu-kan diperoleh

dari

cahaya atau oksidasi

senya-waan organik. Kuman heterotrof fotosintetik

(fotoorganotrof) memperoleh energi dari cahay a.

Kuman

heterotrof kemosintetik

(kemoorga-notrof) memperoleh energi dari oksidasi

senya-waan organik.

Faktor pertumbuhan: Banyak kuman heterotrof

tidak

dapat tumbuh kecuali diberikan

faktor-faktor pertumbuhan. Substansi

ini

dimasukkan dalam perbenihan dalam benruk ekstrak ragi, darah, vitamin B kompleks, asam amino, purin

dan

pirimidin. Vitamin

B

kompleks terurama

berperan sebagai katalisator pada reaksi-reaksi di

dalam sel.

Oz:

Berdasarkan

keperluan

akan

oksigen,

kuman dibagi dalam lima golongan:

a.

Kuman

anaerob

obligat,

hidup

anpa

C2,

02 toksis terhadap golongan kuman ini.

b.

Kuman

anaerob aerotoleran,

tidak

mati

dengan adanya C2.

c.

Kuman anaerob fakultatif, mampu tumbuh baik dalam suasana dengan

atil)tanpao2.

d.

Kuman

aerob

obligat,

tumbuh subur biia

ada oksigen dalam jumlah besar.

e.

Kuman

mikroaerofilik,

hanya

tumbuh

baik dalam tekanan C2yangrendah.

Potensial oksidasi-reduksi

(Eh)

Eh

suatu perbenihan merupakan

faktor

yang

menentukan apakah suaru kumanyang

dibiak-kan

dapat tumbuh atau tidak" Eh kebanyakan perbenihan bila berkontak dengan tdara adalah

kurang lebih + 0,2

_-

0,4 volt pada

pH

Z. Kuman-kuman anaerob tidak mungkin tumbuh kecuali

apabila Eh perbenihan mencapai _{-0,2 volt.}

Pem-bentukan suasana anaerob di dalam perbenihan dapat diperoleh dengan jalan _{mengisap oksigen} atau dengan jalan memasukkan persenyawaan mengandung sulfihidril seperti Na-tioglikolat ke

dalam perbenihan tersebut. Pertumbuhan

ber-sama kuman anaerob dan aerob juga

menurun-kan

Eh

lingkungannya. Keadaan

ini

sangat

penting dalam

klinik

pada lukaJuka infeksi di mana populasi campuran kuman-kuman aerob

dan anaerob memungkinkan terjadinya infeksi yang dtawali dengan suasana aerob.

Temperatur

(suhu)

Tiap-tiap kuman mempunyai temperatur

opti-mum

yaitu

di

mana kuman tersebut tumbuh sebaik-baiknya, dan batas-batas temperatur di mana pertumbuhan dapat terjadi. Pembelahan

sel terutama sangat peka terhadap pengaruh merusak dari temperatur tinggi. Bentuk-bentuk

besar dan garyil (bizarre

₌

aneh) sering dijumpai

pada biakan-biakan pada suhu yang lebih tinggi

daripada suhu optimum.

Berdasarkan batas-batas suhu pertumbuhan, kuman dibagi atas golongan-golongan:

-psikrofilik :

-':, sampai

,"

:1.1

"

i-. dengan

optimum il.]

.

:'.: f _i.-'

-

mesofilik

: :.-.

,r _:: - :. _{, dengan} optimum

-

termofilik

: t... dengan optimum

Temperatur optimum biasanya merupakan refleksi dari lingkungan normal organisme

ter-sebut. Oleh karena kuman-kuman yang patogen

bagi manusiabiasanyatumbuh dengan baik pada

374 C. Salah satu contoh yang baik adalah pada

pembiakan ktman My cobacterium leprae. Setelah

bertahun-tahun mengalami kegagalan, kuman

Fisiologi Pertumbuhan Kuman 35

tersebut baru dapat dibiakkan pada telapak kaki

mencit yang mempunyai suhu badan rendah.

Hasil

ini

diperoleh dari kenyataan bahwa pada

manusia, kelainan-kelainan penyakit lepra

biasa-ny a terdapat pada

kulit,

sedangkan organ-organ dalam tidak terkena.

pH

PH perbenihan juga mempengaruhi pertumbuhan kuman. Kebanyakan kuman yang parogen

mem-punyai

pH

optimumZ,2

_-

7,6. Meskipun suaru

perbenihan pada permulaannya baik bagi suatu

kuman,

tetapi

pertumbuhan selanjutnya juga

akan

terbatas karena

produk

metabolisme

kuman-kuman

itu

sendiri.

Hal

itu

terutama dijumpai pada kuman-kuman yang bersif at

fer-mentatif yang

menghasilkan sejumlah besar

asam-asam organik yang bersifat menghambat.

Kekuatan

ion

dan tekanan

osmotik

Faktor-faktor seperti tekanan osmotik dan

kon-sentrasi gar am juga perlu diperhatikan. Bagi keb a-nyakan kuman sifat-sifat yang dimiliki perbenihan yang biasa dipergunakan sudah memuaskan, rerap

bagi kuman-kuman yang berasal dari air laut dan

kuman-kum

^n y angdiadaptasikan terhadap

per-tumbuhan dalam larutan gula berkadar tinggi faktor-faktor tersebut perlu diperhatikan.

Kuman-kuman yang memerlukan kadar garam tinggi disebut

halofilik,

sedangkan yang memerlukan tekanan osmotik yang tinggi disebut osmofilik. REPRODUKSI KUMAN

Reproduksi

kuman

dapat berlangsung secara aseksual maupun secafa seksual. Termasuk dalam

36

Buku Aiar Mikrobiologi Kedokteran

reproduksi secara aseksual adalah pembelahan,

pembentukan tunas/ cabang dan pembentukan [ilamen.

Pembelahan

IJmumnya kuman berkembang biak secara

ami-tosis

dengan membelah meniadi

dua

bagian (binary dir:ision).Waktu di antara dua pembelahan

disebut generation time dan

ini

berlainan untuk

setiap jenis kuman, bervariasi antara 20 menit sampai 15 jam. Sebagai contoh, Mycobacterium

twberculosis mempunyai generation time L5 1am,

tumbuhnya lambat.

Pembentukan

tu nas/cabang

Kuman membentuk tunas, tunas akan

melepas-kan diri dan membentuk kuman baru. Reproduksi dengan pembentukan cabang didahului dengan pembentukan tunas yangtumbuh menjadi cabang

dan akhirnya melepaskan

diri.

Dapat dijumpai

pada kuman dari famili Streptomycetaceae.

Pembentukan

filamen

Pada pembentukan filamen, sel mengeluarkan

sera-but panjang, filamen yang tidak bercabang. Bahan

kromosom kemudian masuk ke dalam filamen. Filamen terputus-putus menjadi beberapa bagian.

Setiap bagian membentuk kuman baru.

Dijum-pai terutama dalam keadaan abnormal, misalkan

bila

kuman Haemophilus inJluenzae dibiakkan

dalam perbenihan yang basah.

Reproduksi

secara seksual

Pembelahan kuman di sini didahului oleh

pela-buran bahan kromosom dari dua kuman.

Akibat-nya adalah

timbul

sel-sel kuman dengan

sifat-sifat yang

berasal

dari

kedua

sel

induknya. Reproduksi semacam

ini

hanya

terjadi

antara

kuman-kuman sejenis dari suatu famili, misalnya

Enterobacte riaceae, antara Escherichia coli dengan

Sbigella dysenteriae, antara Escbericbia coli dengan

Salmonella typhosa.

Bila kuman ditanam dalam perbenihan yang

sesuai dan pada waktu-waktu tertentu ditinjau

jumlah kuman yang hidup, maka dapat dilihat suatu

grafik yang dapat dibagi dalam empat fase, yaitu:

L

Fase penyesuaian diri (agphase)

\(aktu

penyesuaian

ini

umumnya

berlang-sung selama

2

jam. Kuman belum

berkem-bang biak dalam fase ini, tetapi aktivitas

meta-bolismenya sangat tinggi. Fase

ini

merupa-kan persiapan untuk fase berikutnya.

2.

Fase pembelahan (ogarlrytmik

phase/expo-nential pbase)

Kuman berkembang

biak

dengan berlipat

dua, jumlah kuman meningkat secara

ekspo-nensial.

Untuk

kebanyakan kuman fase

ini

berlangsung 1,8-24 jam. Pada pertengahan fase

ini

pertumbuhan kuman sangat ideal,

pembelahan

terjadi

secara

teratur,

semua

bahan dalam sel berada dalam keadaan

seim-b ang p al an c e d gr oruth).

3.

Fase stasion er (stationary pbase)

Dengan meningkatnya jumlah kuman,

me-ningkat juga jumlah hasil metabolisme yang toksis. Kuman mulai ada yang mati,

pem-belahan terhambat. Pada suatu saat terjadi jumlah kuman yang hidup tetap sama.

log kuman/cc

10

30 waktu sesudah penanaman _fiam) Gambar2'. Kurva perkembangbiakan

a-b

log phase (2 jam): kuman menyesuaikan diri

terhadap keadaan sekitamya

t*c

log phase (etponential phase): krmanberkembang biak secara logaritmik sampai jam ke-10

c4:

stationary phase: jtmlah kumaq relatif konstan

d-e: period of decline: jumlah kuman yang mati lebih

banyak

4.

Fase kemundu r an/ penurunan (period of dccline)

Jumlah kuman hidup berkurang dan

menu-run. Keadaan lingkungan menjadi sangat jelak.

Pada beberapa jenis kuman

timbul

bentuk-bentuk abnormal (bentuk-bentuk involusi)

Variabilitas

Von Nageli berpendapat bahwa kuman-kuman

b erasal hany a dari b eb e rap a spesies saja y ang dap at

berubah-ubah bentuknya (teori pleornorfisme).

Hal ini mungkin disebabkan karena pada waktu

itu

belum ditemukan cara-car^ yang sempurna dalam mengasingkan dan membiakkan kuman.

Cohn dan Koch berhasil memperoleh suatu

biakan

murni

kuman, dan mengatakan bahwa

kuman-kuman selalu

tetap

bentuknya (teori

Fisiologi Pertumbuhan Kuman 37

monomorfi.sme). Ternyata bahwa suatu spesies

kuman dapat mengalami perubahan-perubahan,

baik dalam bentuk maupun dalam sifat-sifat

lain-nya tergantung pada keadaan sekitarnya. Jadi

terdapat suatu modifikasi dari monomorfisme. Kuman tidak berubah dari kokus menjadi

basi-lus atau mengadakan mutasi dari genus ke genus

lainnya, tetapi suatu spesies dapat mengalami perubahan dalam aktivitas biologis, antigenitas

serta virulensinya.

Mutasi:

adalah perubahan yangada

hubungan-nya dengan gen, bersifat tetap dan dapat

diturun-kan pada keturunannya.

Fluktuasi: adalah perubahan yang bersifat

semen-tara dalam morfologi dan fisiolo g L y angbiasanya

disebabkan karena keadaan sekitarnya, misalnya kuman yang berpigmen untuk sementara waktu

dapat kehilang

n

kemampuannya

untuk

mem-bentuk pigmen.

lnvolusi

(degenerasi): Perubahan yang disertai

dengan kemunduran sifat-sifat kuman, terdapat pada kuman-kuman yang sudah

terlalu

lama

disimpan/dipelihara pada perbenihan artifisial.

Adaptasi: Kuman-kuman berbeda-beda dalam

penyesuaian dirinya terhadap keadaan

sekitar-nyay^ngbaru. Kuman yang patogen dapat

kehi-langan patogenitasnya apabila ditanam pada

per-benihan, akan tetapi dapat memperoleh

patoge-nitasnya

kembali

apabila

dibiakkan

melalui

binatang. Contohnya adalahperubahan koloni S

METABOLISME KUMAN

Pratiwi

Sudarmono dan

Aidilfiet

Chatim

Sel kuman mengadakan kegiatan

di

daiam sel

untuk pertumbuhan, pembelahan sel, pembaha-ruan komponen sel, dan lain-lain. Seluruh proses

pengolahan setelah bahan makanan masuk ke dalam sel disebut metabolisme.

Metabolisme dapat dibagi dalam dua bagian:

Anaboiisme/Asimilasi

meliputi

proses

sin-tesa (pembangunan ₎

Katabolisme/Desimilasi meliputi proses

deg-radasi (perombakan)

Sebelum proses diperlukan pengaktifan

sub-unit yang akan dipakai dan energi tinggi (energy-r ich) y ai:,;u ATP (Adenosin _{Triphosphate). Energi}

untuk _{metabolisme diambil dari} proses

fermen-tasi, respirasi dan fotosintesa. Hasil reduksi

oksi

dasi pada semua proses selalu dibentuk ATP,

di-mana energi yang dibebaskan tersimpan untuk

proses selanjutnya. Senyawa dengan tingkat energi

tinggi

adalah

CoA

yang sering dipakai

sebagai penyalur energi. Pada fermentasi dar.r

respirasi energi diperoleh

dari

proses

katabo-lisme karbohidrat.

Kuman heterotrof, termasuk kuman patogen, menggunakanzat _{organtksebagai sumber C untuk}

mendapatkan energi. I.(uman autotrof

membu-tuhkan C dalam bentuk anorganik. Kuman

auto-trof

kemosintetik mendapatkan energi dengan

oksidasi bahan organik seperri

Fe

dan NH3.

Kuman autotrof fotosintetik

mendapatkan

energi

untuk

proses sintesa

dari

cahaya yang diolah menjadi energi kimia.

Enzim yang

memegang peranan penring

dalam metabolisme adalah:

-

Dehidrogenase (melancarkan reaksi reduksi

oksidasi suatu metabolit)

-

Flavoprotein (transp

or

zat

H

dalam proses

respirasi

-

Sitokrom (proses _{respirasi pada kuman aerob}

untuk transpor

zatHke

C'2)

Metabolisme

Karbohidrat

Karbohidrat dipecah menjadi triosa dalam

ben-tuk fosfat dan piruvat

(CHICOCOOH).

_Enzim

yang _{berperan: dari golongan glikosidase dan}

fosforilase. Metabolisme glukosa menjadi

piru-vat _{menurut Embden-Meyerhof (EMp) sebagai}

berikut:

glukosa-glukosa 6 fosfat-fosfogliseraldehide

-fosfo gliserat-fosfoenolpiruvat-piruvar.

NAD

dan senyawa

fosfor

turut

berperan

dalam proses ini, seperri dalam reaksi berikut:

1.

2.

Gambar 5.1 Skema glikolisis Embden Meyerhof

Parnas _Q,insser Mircrokolog,).

i i !:" '. 4.e

i 1 ll' -j. .' i' i:,tt

Metabolisme kuman den gan caralajn, misalnya:

1.

Cara melalui penrosa {osf'at (Pentosa

Phos-pbate Patbruay)

glukosa-glukosa 5

_fosfat-6

fosfoglukonat-pentosa _fosfat.

Cara

ini

dipakai

untuk

kuman yang tidak mempunyai enzim aldolosa dan triosa PO4

isomerase _{yang diperlukan} pada EMP.

2.

Cara menurut Entner-Doudoroff

(Entner-Doudoroff Pathway), melalui pembentukan deoksiglukonat.

glukosa-6

fosfoglukonat-ketodeoksigluko-nat-piruvat

+

gliseraldehid.

Cara

ini

dipakai pada beberapa

Pseudomo-nas dan Eschericbia coli.

Metabolisme Kuman 39

Gambar 5.2 Entner-Doudoroff (Medical

Micro-biology, edisi ke-19, hal.76)

Melalui proses fermentasi piruvat dapat

di-pecah menjadi alkohol, asam laktat, asam budrat,

asam propionat, asetat, dan sebagainya.

Fermen-tasi dengan pembentukan asam campuran adalah

D-*lub.c l-*iAfpi $-Alt BJClskm+€-PO4 lr

I

qblis*

tr

Aw

r

l'

oot gbkE**.,F*n*l$

l.e

ilAD' Y

$

xoon &-{ts{ogluhon*t

I

l*

t'o

t

I t .a\

_*_/

r--]

$r

Fluvnt

Trh*gtryfa,

[r

xrnx

lr.-

ruao'

f*

noo"

$*

*on*

t'ektd

|

*o'

$*

utt

I I ?

Nr

aDP

r

L

tb

*rP Pir{llst

l3

nr*ox" r

f*

*un' t aktet l-roe l%*1 :atPl pkt vd F*uKoro&f0+_Be---:;*l l?pl lt*aot S-.{r,rldorFl,S-diFOa

oo***

1*

gletraldehl**-POr 'ffircblnsit