Pendahuluan Mikrobiologi

PENDAHULUAN MIKROBIOLOGI

Departemen Mikrobiologi Fakultas Kedokteran

Universitas Sumatera Utara

Tujuan Pembelajaran Khusus

1. Menjelaskan asal usul mikroorganisme

2. Menyebutkan tokoh/perintis dalam bidang mikrobiologi

3. Menyebutkan kaidah mikroba sebagai penyebab penyakit (Postulat Koch)

4. Menjelaskan perbedaan dan perbandingan sifat virus, bakteri, jamur, Chlamydia dan Ricketsia 5. Menjelaskan tantangan terkini di bidang

mikrobiologi

Referensi

▪ Jawetz, Melnick & Adelberg’s Medical

Microbiology, 28^th edition by Stefan Riedel,

Stephen A. Morse, Timothy Mietzner, and Steve Miller. McGraw-Hill, 2019.

▪ Medical Microbiology, A Guide to Microbial

Infections : Pathogenesis, immunity, laboratory investigation and control, 18^th edition by David Greenwood, Mike Barer, Richard Slack and Will Irving. Churchill Livingstone Elsevier, 2012.

Referensi

▪ Lippincott’s Illustrated Reviews Microbiology 4^th edition by Richard A. Harvey, Pamela C. Champe, Bruce D. Fisher, 2019, Lippincott Williams &

Wilkins.

▪ Mikrobiologi Kedokteran, Edisi Revisi, Pengarang Staf Pengajar Mikrobiologi FK UI, Binarupa

Aksara.

▪

‘The study of microorganisms, where the individual cells of the 'microbe' can't be seen by the unaided human eye'

▪

Oleh karena itu, digunakan mikroskop, alat optik khusus pendeteksi mikroorganisme.

▪

Terdapat dua tipe mikroskop :

-

Mikroskop cahaya → perbesaran1000 kali

-

Mikroskop elektron → perbesaran 10⁶ kali

Definisi Mikrobiologi

Ruang Lingkup Mikrobiologi

▪ Bakteriologi

▪ Virologi

▪ Mikologi

▪ Imunologi

Ruang Lingkup Mikrobiologi Klinis

▪ Bakteri (prokariotik)

Staph. sp., Strep. sp., E.coli, Mycoplasma sp.

▪ Fungi (eukariotik)

Candida sp (single celled yeast), Aspergillus sp (multicelled)

▪ Parasit (eukariotik)

Giardia lamblia, Plasmodium sp. (malaria)

▪ Virus

HIV, HBV, HBC, Rubella, Herpes (EBV, VZ, HSV)

Perbandingan antara Sel Prokariotik dengan Eukariotik

Karakteristik Sel Prokariotik Sel Eukariotik

Kromosom Single, sirkular Multiple, linear Nukleus Tanpa membran nuklear

(nucleoli)

Membrane-bound, dijumpai nucleoli

Organella

membrane-bound

Tidak dijumpai Dijumpai (contohnya termasuk mitokondria dan retikulum

endoplasmik) Dinding sel Umunya dijumpai, banyak

mengandung peptidoglikan

Dijumpai pada sel tumbuhan, bukan terdiri dari peptidoglikan Membran plasma Tidak dijumpai karbohidrat

dan sterol (kecuali pada mikoplasma)

Dijumpai karbohidrat dan sterol

Ribosom 70S 80S

Ukuran rata-rata Diameter 0,2-2 µm Diameter 10-100 µm Replikasi Pembelahan biner Bertunas atau mitosis

Sel Prokariotik

▪ Prokariot (bakteri pada umumnya)

▪ Tidak dijumpai nucleus

▪ Umumnya genom DNA berbentuk sirkular

▪ Dinding sel : +/-

▪ Dapat memiliki DNA ekstrasomal

▪ Khromosom haploid

▪ Pembelahan biner

Sel Eukariotik

▪ Eukariote (terdiri dari fungi, protozoa,

helminthes)

▪ Terdapat nukleus

▪ Terdapat organella membran

▪ Kromosom diploid

▪ Pembelahan mitosis &

meiosis

▪ Terdapat intron dan ekson

BAKTERIA

▪ Reproduksi aseksual secara pembelahan transversal biner.

▪ Tidak dijumpai nukleus yang khas dari mikroorganisme eukariotik.

▪ Dinding sel organisme ini kaku (kecuali pada

mikoplasma).

Bakteri Atipikal

Klamidia :

▪ Parasit intraselular obligate yang mampu berkembangbiak pada sel hidup.

▪ Terdapat dua fase, yaitu fase infeksius (partikel non- reproduktif atau elementary bodies ( 0.3 m)) dan fase non infeksius (intrasitoplasmik, bentuk

reproduktif atau inisial atau retikulate bodies ( 1

m)).

Bakteri Atipikal

Riketsia :

▪ Parasit obligat intrasellular

▪ Berbentuk batang coccoid

▪ Bereproduksi dengan pembelahan transversal biner

▪ Diameter sel individu 0.3–1 m

▪ Terdapat dinding sel seperti bakteria

Bakteri Atipikal

Mikoplasma :

• Bakteria tanpa dinding sel yang kaku

• Dijumpai pada bentuk varietas luas, umumnya sel coccoid.

• 0.3–0.8 m

• Bentuknya memanjang menyerupai bentuk benang

Virus

▪ Parasit obligate intrasellular yang tidak memiliki struktur selluler

▪ Hanya terdiri dari satu struktur asam nukleat, baik DNA atau RNA

▪ Tidak dijumpai sistem produksi energi enzimatik

▪ Tidak dijumpai apparatus untuk sintesis protein

▪ Harus menginfeksi sel host untuk mensintesis partikel virus

Sedikit tentang Sejarah Mikrobiologi

▪

Sebelum tahun 1650 para filsuf percaya teori

“SPONTANEOUS GENERATION”

• Aristotle (384-322 BC) → Penemuan signifikan mengubah kepercayaan ini

ANTHONY van LEEUWENHOEK, 1674

▪ Pertengahan abad ke-17 → kemungkinan penemu perdana yang mengobservasi mikroba dengan

pembesaran mikroskop 200 x

▪ Walaupun Robert Hooke adalah orang yang pertama kali mengobservasi mikroba dengan pembesaran mikroskop : mengamati protozoa (amoebae)

Beberapa Penemu Kunci

LOUIS PASTEUR :

▪ Mendemonstrasikan penggunaan media steril membuktikan keberadaan mikroba di udara

▪ Dan udara tidak menciptakan mikroba

▪ Menggunakan media kaldu pada labu dan penelitian perangkap mikroba pada

saluran ‘S’ → membuktikan bahwa teori Spontaneous Generation adalah salah

▪ Fermentasi

▪ Pasteurisasi

LOUIS PASTEUR

• Percobaaan dengan memanaskan kaldu dalam labu, didiamkan selama beberapa waktu kaldu menjadi keruh.

• Percobaan yang sama dengan labu berbentuk leher panjang yang bagian tengahnya bentuk

huruf U dan terisi cairan → udara luar tidak dapat berhubungan→ kaldu tetap jernih.

Joseph LISTER (1860)

• Mengadopsi penggunaan teknik aseptik yang diadopsi secara umum

• Ignaz Semmelweiss 19th dengan penelitian efikasi mencuci tangan untuk menurunkan angka sepsis masa nifas

Joseph LISTER

• Tindakan aseptik sewaktu pembedahan

menggunakan desinfektan untuk mematikan mikroba yang terdapat di udara

• Angka kematian karena infeksi sesudah operasi sangat menurun

ROBERT KOCH (1876)

▪ Membuktikan bahwa penyakit dengan infeksi spesifik disebabkan oleh organisme spesifik

▪ Penelitian pada penyakit sangat mematikan (pada hewan ternak) anthrax

▪ Menemukan Koch bacilli (Mycobacterium tuberculosis) → 1882

Koch and wife 1905-Nobel Prize

POSTULAT KOCH

1. Kuman harus selalu dapat ditemukan di dalam tubuh binatang yang sakit, tetapi tidak di dalam binatang yang sehat.

2. Kuman tersebut harus dapat diasingkan dan dibiakkan dalam bentuk biakan murni di luar tubuh binatang asli.

3. Biakan murni kuman tersebut harus mampu menimbulkan penyakit yang sama pada binatang percobaan.

4. Kuman tersebut dapat diasingkan kembali dari binatang percobaan tadi.

Penemuan Bakteri

• Tahun 1900 bakteri penyebab berbagai penyakit penting telah diketahui seperti Bacillus anthracis, Corynebacterium diphteriae, Salmonella typhosa, Neisseria gonorrhoeae, Clostridium perfringens, Clostridium tetani, Shigella dysentriae, dan

Treponema pallidum

Penemuan Virus

• Penemuan mikroorganisme yang lebih kecil dari bakteri dan dapat menembus saringan kuman → Virus

• Contoh : virus mosaik tembakau (Iwanowsky:1892), virus foot and mouth disease pada ternak (Loeffler dan Frosch:1898), virus demam kuning manusia

(Walter Reed:1900), bakteriofaga (Twort&d Herelle:

1915)

Edward Jenner, 1796

▪ Peneliti pertama yang berhasil dalam vaksinasi

▪ Hubungan antara cowpox dengan smallpox (variola)

▪ Smallpox (virus) : angka kematian 30-40%

▪ Viremia menyebabkan kematian

▪ Kasus alamiah terakhir di Afrika, 1976.

▪ Peranan hingga WHO untuk pemberantasan cacar

▪ Penelitian tentang kemungkinan hanya manusia satu-satunya host untuk penyakit cacar

Penemuan Antibiotik

• Percobaan untuk mengobati penyakit infeksi

• Domagk, 1935 → sufanilamida bermanfaat untuk infeksi Streptokokus

• Alexander Fleming, 1929 : Penicillin, dilanjutkan Florey & Chain, 1940

• Penemuan antibiotik selanjutnya

• Masalah resistensi

• Tahun 1928, Alexander Fleming secara tidak sengaja menemukan antibakteri dari jamur Penicillium notatum

• Tapi masih belum bisa memurnikan komponen aktif nya untuk tujuan terapeutik, sehingga

dilanjutkan oleh Howard Florey dan Chain, 1940 untuk mempergunakannya dalam pengobatan.

Griffith

▪ Tahun 1928 – percobaan untuk menentukan bagian mana dari bakteri Pneumococcus yang menyebabkan penyakit.

▪ 1944 – Bahan genetik adalah DNA, bukan kapsul, bukan sitoplasma. Menjadi dasar fundamental bagi penelitian definitif Avery &McLeod’s, dan Watson &

Crick (1953) → struktur DNA.

Tantangan Saat Ini

• Penemuan DNA ini merupakan revolusi di bidang biologi molekuler yang membuat lompatan besar untuk melakukan diagnosis di bidang

mikrobiologi.

Tantangan Saat Ini

• Penemuan antibiotik juga diikuti dengan masalah baru yaitu adanya mutasi mikroorganisme

terutama bakteri dan virus.

• Mutasi ini menimbulkan masalah dalam hal patogenesis sehingga dapat melewati sistem imun tubuh, mengakibatkan infeksi yang lebih menular dan penyakit yang lebih berat.

Tantangan Saat Ini

• Mutasi ini juga menimbulkan tantangan munculnya MDRO sehingga menimbulkan tantangan dalam

pilihan terapi antibiotik yang bisa dipakai.

• Misalnya ; bakteri MRSA, E. coli dan K. pneumoniae ESBL (+)