Categories
Microbiology

Fisiologi Mikroorganisme

Populasi mikroorganisme di bumi bisa dikatakan tetap karena adanya keseimbangan antara pertumbuhan dan kematiannya. Sekelompok mikroorganisme yang hidup di lingkungan tertentu disebut mikrobiota. Kelangsungan hidup mikrobiota ini tentunya dipengaruhi oleh kompetisi mereka dalam mendapatkan nutrien yang memadai agar bisa bertahan hidup. Nah, untuk memahami kompetisi ini, kita mesti mengetahui bagaimana sebenarnya cara mikroorganisme hidup, tumbuh, dan mati. Ilmu yang mempelajari pertumbuhan, kelangsungan hidup dan kematian suatu makhluk hidup disebut fisiologi. Berikut sedikit catatan tentang fisiologi pada mikroorganisme.

Photo by Karolina Grabowska on Pexels.com

A. Pertumbuhan Mikroorganisme

1. Pertumbuhan dan Kuantifikasi Sel

Pertumbuhan adalah bertambahnya jumlah semua komponen yang menyusun tubuh organisme secara teratur. Komponen utama penyusun suatu organisme adalah sel. Sel suatu bakteri akan semakin banyak dengan membelah diri menjadi dua (biner). Kumpulan sel-sel dari satu asal muasal ini akan membentuk populasi. Populasi dari sel bakteri yang sejenis ini dinamai dengan istilah kultur. Untuk menilai kuantitas atau seberapa banyak sih sel bakteri yang ada pada suatu kultur, maka ada tiga metode yang bisa dipakai, yakni: menghitung sel yang viabel, menilai kekeruhan, dan menilai biomassa.

1.1 Menghitung sel yang viabel

Kuantitas atau banyaknya sel yang viabel/ hidup biasanya dihitung dengan menggunakan ukuran konsentrasi sel. Misalnya dari sebuah suspensi bakteri: (1) diambil volume 1 mL, (2) diencerkan secara serial dengan perbandingan 1:10, lalu (3) diambil alikuotnya sebanyak 0,1 mL dan (4) ditanam di media pelat agar yang sesuai. Nantinya bakteri yang terkandung akan tumbuh menjadi koloni yang terlihat dan dapat dihitung. Pelat yang menghasilkan 30 dan 300 koloni bakteri cukup untuk mendapatkan data konsentrasi sel yang akurat. Konsentrasi sel dihitung dengan rumus: jumlah koloni × pengenceran × 10, satuannya yakni CFU/mL (colony forming unit per mililiters).

1.2 Menilai kekeruhan

Kekeruhan adalah kekaburan cairan yang disebabkan oleh sejumlah besar partikel individu yang umumnya tidak terlihat dengan mata telanjang. Kekeruhan suatu kultur biasanya diukur dengan cara fotolistrik. Hasilnya nanti diterjemahkan dengan kurva standar untuk menilai konsentrasi selnya. Misalnya, suspensi Escherichia coli yang kurang keruh mengandung sekitar 107 sel per mililiter, sementara suspensi yang cukup keruh mengandung sekitar 108 sel per mililiter. Korelasi antara kekeruhan dan hitung sel viabel dapat bervariasi selama pertumbuhan dan kematian suatu kultur; namun sel yang mati tidak akan mengurangi kekeruhan.

1.3 Kepadatan Biomassa

Pada prinsipnya, biomassa dapat diukur secara langsung dengan menentukan berat kering kultur mikroba setelah dicuci dengan air suling. Dalam prakteknya, prosedur ini rumit, dan peneliti biasanya menyiapkan kurva standar yang menghubungkan berat kering dengan hitung sel viabel. Sebagai alternatif, konsentrasi biomassa dapat diperkirakan secara tidak langsung dengan mengukur komponen seluler penting seperti protein atau dengan menentukan volume yang ditempati oleh sel-sel yang telah mengendap dari suspensi.

2. Kurva Pertumbuhan pada Kultur Batch

Kultur batch adalah menyuntikkan satu koloni bakteri ke dalam volume tetap media cair. Kultur batch adalah sistem tertutup dengan kondisi nutrien yang terbatas; ini sangat berbeda dengan lingkungan inang manusia, di mana nutrisi dimetabolisme oleh bakteri dan sel manusia. Dalam sistem ini, pertumbuhan bakteri menunjukkan empat fase—lag, log, stasioner, dan kematian.

2.1 Fase Lag

Fase lag merupakan periode di mana sel-sel baru saja kehabisan metabolit dan enzim dari tempat hidup mereka sebelumnya pada saat mereka harus beradaptasi dengan lingkungan baru. Pada fase ini pertumbuhan sel-sel tersebut jadi lambat, sampai akhirnya mereka bisa berkembang biak lagi secara normal dan sel-selnya mulai terlihat.

2.2 Fase Eksponensial

Setelah sel-sel mampu beradaptasi dan stabil, mereka akan tumbuh secara eksponensial. Fase ini disebut fase eksponensial. Sintesis bahan-bahan sel yang baru sedang berlangsung secara konstan dan akan terus berlanjut sampai salah satu dari dua hal terjadi: nutrien habis, atau produk metabolisme beracun menumpuk dan menghambat pertumbuhan. Nah, sel sebenarnya dapat dipertahankan dalam fase eksponensial ini dengan cara memindahkannya berulang kali ke media baru yang segar dengan komposisi yang sama saat mereka masih tumbuh secara eksponensial. Di laboratorium, biakan dapat dipertahankan menggunakan perangkat biakan kontinu, atau kemostat.

2.3 Fase Stasioner

Ketika nutrisi mulai habis atau produk beracun mulai berakumulasi, tentu laju pertumbuhan akan berhenti sepenuhnya. Fase ini disebut fase stasioner. Sebagian sel akan hilang secara perlahan melalui kematian, meskipun berusaha diimbangi dengan pembentukan sel baru melalui pembelahan. Ketika ini terjadi, jumlah sel total akan tetap perlahan meningkat namun jumlah sel viabel tetap konstan. Fenomena kultur bakteri yang disebut sebagai viable but not culturable (VBNC), dianggap sebagai hasil dari respons genetik yang terpicu akibat kelaparan di fase ini. Sama seperti misalnya beberapa bakteri membentuk spora sebagai mekanisme bertahan hidup dan yang lain dapat menjadi tidak aktif tanpa perubahan morfologi. Ketika kondisi yang sesuai tersedia lagi, (misalnya, masuk ke hewan), mikroba VNBC dapat melanjutkan pertumbuhan mereka.

2.4 Fase Kematian

Setelah beberapa waktu setelah fase stasioner berlangsung, viabilitas sel mulai menurun pada tingkatan tertentu. Ini bervariasi pada berbagai jenis mikroorganisme. Seringkali, setelah sebagian besar sel mati, tingkat kematian menurun drastis, sehingga sejumlah kecil sel dapat bertahan hidup selama berbulan-bulan atau bahkan bertahun-tahun.

3. Pertumbuhan pada Biofilm

Sebagian besar infeksi ternyata tidak disebabkan oleh bakteri yang tumbuh secara individual (planktonik); melainkan, bakteri yang berada di komunitas multiseluler kompleks dan tidak bergerak. Biasanya, komunitas mikroba terbentuk di suatu permukaan benda yang cocok, sehingga disebut “biofilm.” Biofilm dimulai dengan satu bakteri menempel pada permukaan diikuti oleh pembelahan biner dan akhirnya pembentukan komunitas bakteri dalam satu kekerabatan. Komunitas bakteri ini mengelilingi dirinya dengan glikokaliks untuk melindungi diri dalam suatu lingkungan agar komunitas biofilm tetap utuh. Bakteri dalam biofilm menghasilkan molekul kecil, seperti homoserin lakton, yang dikenali oleh bakteri lain yang berdekatan sehingga menjadi semacam sistem “telekomunikasi” koloni. Molekul kecil ini dapat menginformasikan bakteri individu untuk mengaktifkan gen tertentu pada waktu tertentu (quorum sensing). Sinyal-sinyal ini dikenal sebagai quorum sensor.

B. Persyaratan Untuk Pertumbuhan

Untuk bisa tumbuh, bakteri membutuhkan semua elemen dalam bahan organiknya serta ion lengkap yang diperlukan untuk energi dan katalisis. Sebagian besar bahan organik ini berada dalam makromolekul yang dibentuk oleh ikatan anhidrida. Sintesis ikatan anhidrida membutuhkan energi kimia, yang disediakan oleh dua ikatan fosfodiester dalam adenosin trifosfat (ATP). Energi tambahan yang diperlukan untuk mempertahankan komposisi sitoplasma yang relatif konstan selama pertumbuhan di berbagai lingkungan kimia ekstraseluler berasal dari gaya gerak proton. Gaya gerak proton adalah energi potensial yang dapat diperoleh dengan melewatkan proton melintasi membran. Jadi, untuk bisa tumbuh, harus ada sumber energi untuk membentuk gaya gerak proton ini dan energi untuk sintesis makromolekul.

1. Sumber Energi Metabolik

Ada tiga mekanisme utama untuk menghasilkan energi metabolisme bagi mikroorganisme, yaitu: fermentasi, respirasi, dan fotosintesis.

1.1 Fermentasi

Fermentasi dicirikan oleh adanya fosforilasi pada suatu substrat. Fosforilasi adalah suatu proses enzimatik di mana ikatan pirofosfat disumbangkan langsung ke adenosin difosfat (ADP) oleh perantara metabolisme terfosforilasi. Misalnya, fermentasi molekul glukosa (C6H12O6 ) oleh jalur Embden-Meyerhof menghasilkan dua ikatan pirofosfat dalam ATP dan menghasilkan dua molekul asam laktat (C3H6O3).

1.2 Respirasi

Respirasi adalah proses reduksi kimia pada suatu oksidan (akseptor elektron) melalui serangkaian pembawa elektron tertentu dalam membran yang akan membentuk gaya gerak proton saat melintasi membran bakteri. Gas oksigen (O2) adalah oksidan yang paling umum digunakan oleh bakteri aerobik. Oksidan alternatif yang digunakan oleh beberapa organisme antara lain karbon dioksida (CO2), sulfat (SO4 2−), dan nitrat (NO3 ).

1.3 Fotosintesis

Fotosintesis mirip dengan respirasi dimana reduksi suatu oksidan melalui serangkaian pembawa elektron tertentu akan membentuk gaya gerak proton. Perbedaan kedua proses tersebut adalah bahwa dalam fotosintesis, reduktor dan oksidan dibuat secara fotokimia oleh energi cahaya yang diserap oleh pigmen dalam membran; dengan demikian, fotosintesis dapat berlanjut hanya jika ada sumber energi cahaya. Tumbuhan dan beberapa bakteri dapat menginvestasikan sejumlah besar energi cahaya untuk membuat air sebagai reduktor karbon dioksida. Oksigen akan berkembang dalam proses ini, dan bahan organik akan diproduksi.

2. Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Pertumbuhan

2.1 Nutrisi

Nutrisi dalam media tumbuh harus mengandung semua elemen yang diperlukan untuk sintesis biologis organisme baru, yakni: karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, mineral, dan faktor pertumbuhan.

a. Sumber Karbon

Organisme yang tidak memerlukan nutrisi organik untuk pertumbuhan disebut sebagai autotrof. Beberapa mikroorganisme autotrofik dapat menggunakan energi fotosintesis untuk mengurangi karbon dioksida dengan mengorbankan air. Lainnya adalah kemolitotrof, organisme yang menggunakan substrat anorganik seperti hidrogen atau tiosulfat sebagai reduktor dan karbon dioksida sebagai sumber karbon. Sementara itu, heterotrof membutuhkan karbon organik untuk pertumbuhan, dan karbon organik harus dalam bentuk yang dapat diasimilasi, yaitu glukosa dan karbon dioksida.

b. Sumber Nitrogen

Nitrogen adalah komponen utama dari protein, asam nukleat, dan senyawa lainnya. Nitrogen menyumbang sebesar 5% dari berat kering sel bakteri. Kebanyakan mikroorganisme dapat menggunakan amonia (NH3) sebagai satu-satunya sumber nitrogen. Banyak organisme yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan NH3 dari senyawa amina (R-NH2) atau dari asam amino (RCHNH2COOH) secara intraseluler. Produksi NH3 dari deaminasi asam amino disebut amonifikasi.

c. Sumber Sulfur

Sulfur adalah komponen dari banyak zat sel organik yang membentuk bagian dari struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping sisteinil dan metionil protein. Sulfur dalam bentuk unsurnya, tidak dapat digunakan oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri autotrofik dapat mengoksidasi sulfur menjadi sulfat (SO42−). Sebagian besar mikroorganisme dapat menggunakan sulfat sebagai sumber sulfur dan mereduksi sulfat ke tingkat hidrogen sulfida (H2S).

d. Sumber Fosfor

Fosfat (PO43−) diperlukan sebagai komponen ATP, asam nukleat, dan koenzim seperti NAD, NADP, dan flavin. Selain itu, fosfat juga diperlukan untuk menyusun banyak metabolit, lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (asam teikoat), beberapa polisakarida kapsuler, dan beberapa protein terfosforilasi. Fosfat selalu berasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi).

e. Sumber Mineral

Ion magnesium (Mg2+) dan besi (Fe2+) ditemukan dalam turunan porfirin: magnesium dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan peroksidase. Mg2+ dan K+ keduanya penting untuk fungsi dan integritas ribosom. Ca2+ diperlukan sebagai penyusun dinding sel Gram-positif, meskipun Ca2+ tidak diperlukan untuk bakteri Gram-negatif. Banyak organisme laut membutuhkan konsentrasi Na+ yang tinggi untuk pertumbuhannya.

f. Faktor Pertumbuhan

Faktor pertumbuhan adalah senyawa organik yang harus dimiliki sel untuk tumbuh tetapi tidak dapat disintesis. Organisme kemudian harus memperoleh senyawa itu dari lingkungan. Faktor pertumbuhan yang penting antara lain: asam amino, purin, dan pirimidin, masing-masing sekitar 50 mg/L, dan vitamin, masing-masing 0,1-1 mg/L.

2.2 Konsentrasi Hidrogen-Ion (pH)

Kebanyakan organisme tumbuh paling baik pada pH 6,0-8,0 (neutralofil), meskipun beberapa bentuk memiliki optima serendah pH 3,0 (asidofil), dan yang lain memiliki optima setinggi pH 10,5 (alkalifil).

2.3 Suhu

Suhu optimal yang diperlukan oleh berbagai spesies mikroba sangat bervariasi. Bentuk Psychrophilic tumbuh paling baik pada suhu rendah (–5 hingga 15°C) dan biasanya ditemukan di lingkungan seperti wilayah Arktik dan Antartika. Psychrotrophs memiliki suhu optimum antara 20°C dan 30°C tetapi tumbuh dengan baik pada suhu yang lebih rendah. Bentuk mesophilic tumbuh paling baik pada suhu 30–37°C, dan sebagian besar bentuk thermophilic tumbuh paling baik pada suhu 50–60°C. Beberapa organisme hyperthermophilic dan dapat tumbuh jauh di atas suhu air mendidih, yang ada di bawah tekanan tinggi di kedalaman laut.

2.4 Aerasi/ Kadar Oksigen

Banyak organisme aerob obligat, khususnya membutuhkan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Beberapa anaerob fakultatif, mampu hidup secara aerobik atau anaerobik; beberapa adalah mikroaerofil, yang membutuhkan sejumlah kecil oksigen (2-10%) untuk respirasi aerobik (konsentrasi yang lebih tinggi malah bersifat penghambatan); beberapa adalah anaerob obligat yang membutuhkan zat selain oksigen sebagai akseptor hidrogen dan sensitif terhadap penghambatan oksigen; dan yang lainnya adalah anaerob aerotoleran, yang acuh tak acuh terhadap oksigen. Mereka dapat tumbuh di hadapannya, tetapi mereka tidak menggunakannya sebagai akseptor hidrogen.

2.5 Kekuatan Ionik dan Tekanan Osmotik

Kebanyakan bakteri dapat mentolerir berbagai kekuatan ion eksternal dan tekanan osmotik karena kemampuannya untuk mengatur osmolalitas internal dan konsentrasi ion. Dalam subset kecil dari bakteri yang sangat beradaptasi, faktor-faktor seperti tekanan osmotik dan konsentrasi garam adalah bagian dari lingkungan mereka dan harus dikontrol untuk budidaya in vitro. Misalnya, bakteri laut membutuhkan pertumbuhan dengan adanya konsentrasi garam yang tinggi dan disebut halofil; organisme yang mampu tumbuh dalam konsentrasi gula yang tinggi disebut osmofil.

3. Metode Kultur Kuman

Untuk mempelajari metabolisme mikroba, para saintis perlu menyiapkan media sintetik lengkap dimana setiap karakteristik dan konsentrasi yang tepat dari setiap bahan sudah diketahui. Media pertumbuhan yang sesuai harus mengandung semua nutrisi yang dibutuhkan oleh organisme yang akan dikultur, dan faktor-faktor seperti pH, suhu, dan aerasi harus dikontrol dengan hati-hati. Ada dua masalah praktis yang perlu dipertimbangkan dalam kultur mikroorganisme, yaitu: (1) pemilihan media yang sesuai dan (2) isolasi organisme bakteri dalam kultur murni.

3.1 Medium

Teknik yang digunakan dan jenis media yang dipilih tergantung pada tujuan pemeriksaan. Secara umum tujuan kultur antara lain: (1) Untuk mengamplifikasi klon bakteri tertentu untuk tujuan meningkatkan jumlah produk yang diinginkan (misalnya, asam nukleat atau protein); (2) Untuk menentukan jumlah dan jenis organisme yang ada dalam spesimen tertentu; atau (3) Untuk mengisolasi jenis mikroorganisme tertentu dari sumber alami.

Ketika mencari jenis organisme tertentu yang merupakan bagian dari populasi campuran, media selektif dan diferensial digunakan. Media selektif menghambat pertumbuhan organisme selain yang sedang dicari. Media diferensial mengandung zat yang diubah oleh bakteri tertentu sehingga mereka dapat dikenali. Beberapa media representatif yang digunakan untuk mengkultur bakteri antara lain:

  • Agar darah: Medium kompleks yang digunakan secara rutin di laboratorium klinis. Diferensial karena koloni organisme hemolitik dikelilingi oleh zona pembersihan sel darah merah. Tidak selektif.
  • Agar coklat: Media kompleks yang digunakan untuk membiakkan bakteri yang sulit dikendalikan (fastidious), terutama yang ditemukan dalam spesimen klinis. Tidak selektif atau diferensial.
  • Glukosa-garam: Medium yang didefinisikan secara kimia. Digunakan dalam percobaan laboratorium untuk mempelajari kebutuhan nutrisi bakteri. Tidak selektif atau diferensial.
  • Agar MacConkey: Media kompleks yang digunakan untuk mengisolasi batang Gram-negatif yang biasanya berada di usus. Selektif karena garam empedu dan pewarna menghambat organisme Gram-positif dan kokus Gram-negatif. Diferensial karena indikator pH berubah menjadi merah muda-merah ketika gula dalam medium, laktosa, difermentasi.
  • Agar nutrisi: Media kompleks yang digunakan untuk pekerjaan laboratorium rutin. Mendukung pertumbuhan berbagai bakteri non-fastidious. Tidak selektif atau diferensial.
  • Agar Thayer-Martin: Media kompleks yang digunakan untuk mengisolasi spesies Neisseria, yang fastidious. Selektif karena mengandung antibiotik yang menghambat sebagian besar organisme kecuali spesies Neisseria. Tidak diferensial.

3.2 Isolasi Mikroorganisme dalam Kultur Murni

Untuk mempelajari sifat-sifat organisme tertentu, diperlukan kultur murni yang bebas dari semua jenis organisme lain. Untuk halini, satu sel harus diisolasi dari semua sel lain dan dikultur sedemikian rupa sehingga keturunan kolektifnya juga tetap terisolasi. Beberapa metode tersedia sebagai berikut:

3.2.1 Pelapisan/ plating

Teknik pelat tuang: menggunakan suspensi sel yang diencerkan yang dicampur dengan agar cair pada suhu 50 °C dan dituangkan ke dalam cawan Petri.

Teknik pelat gores: suspensi asli digoreskan pada permukaan pelat agar dengan lingkaran kawat membentuk pola tertentu.

Teknik pelat sebar: sejumlah kecil suspensi mikroba encer yang mengandung kira-kira 30–300 sel dipindahkan ke tengah pelat agar dan disebarkan secara merata di atas permukaan dengan batang kaca bengkok steril.

3.2.2 Pengenceran

Metode pengenceran/ dilusi ini cukup jarang digunakan. Suspensi diencerkan secara serial, dan sampel dari setiap pengenceran dilapisi. Jika hanya beberapa sampel pengenceran tertentu yang menunjukkan pertumbuhan, dianggap bahwa beberapa koloni dimulai dari sel tunggal. Metode ini tidak digunakan kecuali jika pelapisan tidak dapat dilakukan.

C. Kematian Mikroba dan Pengendalian Pertumbuhan

Kematian sel mikroba berarti hilangnya kemampuan sel untuk bereproduksi (tumbuh dan membelah). Sebuah sel juga dianggap mati jika gagal membentuk koloni pada media yang sesuai. Ketika berhadapan dengan mikroorganisme, kita biasanya tidak mengukur kematian sel individu melainkan kematian populasi.

1. Strategi Pengendalian Bakteri di Tingkat Lingkungan

Dalam mikrobiologi medis, pengendalian bakteri yang menginfeksi manusia dengan antibiotik sering dianggap sebagai standar emas dalam mengobati infeksi. Meskipun benar, langkah pertama yang paling penting adalah mencegah paparan agen infeksi. Berbagai istilah dalam pengendalian bakteri antara lain sebagai berikut:

  • Sterilisasi: Suatu proses yang menghancurkan atau menghilangkan semua bentuk kehidupan mikroba dari suatu objek atau lingkungan. Ini termasuk spora bakteri yang sangat resisten.
  • Desinfeksi: Suatu proses yang menghilangkan sebagian besar atau semua mikroorganisme patogen, kecuali spora bakteri, dari suatu objek atau lingkungan.
  • Pasteurisasi: Proses pemberian panas, biasanya pada susu atau keju, untuk jangka waktu tertentu dengan tujuan membunuh atau memperlambat pertumbuhan bakteri patogen.
  • Sanitasi: Proses di mana organisme patogen dikurangi ke tingkat yang aman pada benda mati, sehingga mengurangi kemungkinan infeksi silang.
  • Pembersihan: Penghapusan kotoran yang terlihat (misalnya, bahan organik dan anorganik) dari objek dan permukaan yang biasanya dilakukan secara manual atau mekanis menggunakan air dengan deterjen atau produk enzimatik.
  • Biosida: Agen kimia atau fisik, biasanya berspektrum luas, yang menonaktifkan mikroorganisme.
  • Bakterisida: Istilah khusus yang mengacu pada sifat dimana biosida dapat membunuh bakteri.
  • Bakteriostatik: Sebuah istilah khusus yang mengacu pada sifat dimana biosida menghambat multiplikasi bakteri; setelah penghapusan agen, perkalian dilanjutkan.
  • Septik: Ditandai dengan adanya mikroba patogen dalam jaringan hidup atau cairan terkait.
  • Aseptik: Bebas dari, atau menggunakan metode untuk menjaga bebas dari mikroorganisme.
  • Antiseptik: Suatu zat yang menghancurkan atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme di dalam atau pada jaringan hidup atau cairan biologis.
  • Pengawet: Suatu zat yang ditambahkan ke produk makanan atau larutan organik untuk mencegah perubahan kimia atau aksi bakteri.
  • Antibiotik: Zat alami atau semi-sintetis yang membunuh (bakterisida) atau menghambat pertumbuhan bakteri (bakteriostatik).

2. Efek Umum Biosida

Mekanisme umum biosida dalam aktivitas antimikroba yaitu dapat menyebabkan:

  1. Gangguan membran atau dinding sel: zat yang terkonsentrasi pada permukaan sel dapat mengubah sifat fisik dan kimia membran, mencegah fungsi normalnya dan karena itu membunuh atau menghambat sel.
  2. Denaturasi protein: gangguan struktur tersier protein mikroba.
  3. Gangguan gugus sulfhidril bebas: ada banyak enzim yang mengandung sulfhidril di dalam sel, jadi zat pengoksidasi dan logam berat menyebabkan kerusakan luas.
  4. Kerusakan DNA: sejumlah agen fisik dan kimia bertindak dengan merusak DNA; ini termasuk radiasi pengion, sinar ultraviolet, dan bahan kimia DNA-reaktif.
  5. Antagonisme kimia: interferensi oleh agen kimia dengan reaksi normal antara enzim tertentu dan substratnya dikenal sebagai antagonisme kimia.

3. Efek Spesifik Biosida

Beberapa biosida spesifik seperti agen fisik dan kimia penting dapat meyebabkan kematian sel dengan cara sebagai berikut:

3.1 Metode Fisik

  • Panas: Suhu 100 °C akan membunuh semua kecuali spora eubacteria dalam waktu 2-3 menit dalam kultur skala laboratorium; suhu 121°C selama 15 menit digunakan untuk membunuh spora.
  • Radiasi:
    • Radiasi ultraviolet (UV) yang memiliki panjang gelombang sekitar 260 nm menyebabkan dimer timidin sehingga DNA bakteri tidak dapat direplikasi. Ini umumnya bakterisida tetapi mungkin tidak sporisidal.
    • Radiasi pengion 1 nm atau kurang (gamma atau sinar-x) menyebabkan pembentukan radikal bebas yang merusak protein, DNA, dan lipid. Perawatan ini bersifat bakterisida dan sporisidal.

3.2 Agen Kimia

  • Alkohol: Agen ini secara efektif menghilangkan air dari sistem biologis. Aktivitas akan optimal ketika diencerkan dengan air mencapai konsentrasi 60-90%. Strategi ini umumnya dianggap bakterisida tetapi tidak sporisidal.
  • Aldehida: Senyawa seperti glutaraldehida atau formaldehida digunakan untuk desinfeksi suhu rendah dan sterilisasi instrumen, endoskopi, dan peralatan bedah. Aldehid biasanya digunakan sebagai larutan 2% untuk mencapai aktivitas sporisidal. Senyawa ini umumnya bersifat bakterisida dan sporisidal.
  • Biguanida: Klorheksidin banyak digunakan dalam mencuci tangan dan produk oral dan sebagai desinfektan dan pengawet. Senyawa ini bersifat bakterisida tetapi tidak bersifat sporisidal.
  • Bisphenols: banyak digunakan dalam sabun antiseptik dan bilasan tangan. Secara umum, zat ini memiliki aktivitas mikrobisida spektrum luas tetapi memiliki sedikit aktivitas terhadap P. aeruginosa dan jamur. Triclosan dan hexachlorophene bersifat bakterisida dan sporostatik.
  • Agen Pelepas Halogen: natrium hipoklorit, klorin dioksida, dan natrium dikloroisosianurat, yang merupakan agen pengoksidasi yang menghancurkan aktivitas seluler protein. Asam hipoklorit adalah senyawa aktif yang bertanggung jawab atas efek bakterisida dari senyawa ini. Pada konsentrasi yang lebih tinggi, kelompok ini bersifat sporisidal.
  • Turunan Logam Berat: Perak (Ag+ ) sulfadiazin, kombinasi dua agen antibakteri, Ag+ dan sulfadiazin, memiliki spektrum aktivitas yang luas. Mengikat komponen sel seperti DNA pada prinsipnya bertanggung jawab atas sifat penghambatannya. Senyawa ini tidak bersifat sporisidal.
  • Asam organik: digunakan sebagai pengawet dalam industri farmasi dan makanan. Asam benzoat bersifat fungistatik, sedangkan asam propionat bersifat bakteriostatik dan fungistatik. Tidak juga bersifat sporisidal.
  • Peroksigen: Hidrogen peroksida (H2 O2) memiliki aktivitas spektrum luas terhadap virus, bakteri, ragi, dan spora bakteri. Aktivitas sporisidal membutuhkan konsentrasi H2O2 yang lebih tinggi (10-30%) dan waktu kontak yang lebih lama.
  • Fenol: Fenol dan banyak senyawa fenolik memiliki sifat antiseptik, desinfektan, atau pengawet. Secara umum, ini tidak sporicidal.

Referensi:

  • Jawetz, Melnick & Alderberg’s. 2019. Medical Microbiology 28th Edition. Mc Graw Hill.

Give a comment

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s