Jasa Bakteri Penghasil Antibiotik – Bakteri (dari kata Latin bacterium; jamak: bacteria) adalah kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam domain prokariota dan berukuran sangat kecil (mikroskopik), serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit, sedangkan kelompok lainnya dapat memberikan manfaat dibidang pangan, pengobatan, dan industri. Struktur sel bakteri relatif sederhana: tanpa nukleus/inti sel, kerangka sel, dan organel-organel lain seperti mitokondria dan kloroplas. Hal inilah yang menjadi dasar perbedaan antara sel prokariot dengan sel eukariot yang lebih kompleks.
Peranan bakteri bermacam-macam pada berbagai bidang diantaranya pada bidang lingkungan, pangan dan kesehatan. Peranan dalam bidang lingkungan, keanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri memiliki peranan yang besar bagi lingkungan. Sebagai contoh, bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang telah mati dan sisa-sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut menguraikan protein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO2, gas amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana. Contoh bakteri saprofit antara lain Proteus dan Clostridium. Tidak hanya berperan sebagai pengurai senyawa organik, beberapa kelompok bakteri saprofit juga merupakan patogen oportunis. Pada bidang pangan, terdapat beberapa kelompok bakteri yang mampu melakukan proses fermentasi dan hal ini telah banyak diterapkan pada pengolahan berbagi jenis makanan. Bahan pangan yang telah difermentasi pada umumnya akan memiliki masa simpan yang lebih lama, juga dapat meningkatkan atau bahkan memberikan cita rasa baru dan unik pada makanan tersebut.
Peranan bakteri dalam bidang industri kesehatan adalah dalam pembuatan antibiotik. Sejarah antibiotik dimulai ketika ditemukannya obat antibiotik pertama oleh Alexander Flemming yaitu Penicillin-G. Flemming berhasil mengisolasi senyawa tersebut dari Penicillium chrysogenum syn. P. notatum. Dengan penemuan antibiotik ini membuka sejarah baru dalam bidang kesehatan karena dapat meningkatkan angka kesembuhan yang sangat bermakna. Kemudian terjadilah penggunaan besar-besaran antibiotik pada saat perang dunia untuk pengobatan berbagai macam penyakit.
Baca Juga : Teknik Isolasi Mikroba
Kata antibiotik berasal dari bahasa yunani yaitu -anti (melawan) dan –biotikos (cocok untuk kehidupan). Istilah ini diciptakan oleh Selman tahun 1942 untuk menggambarkan semua senyawa yang diproduksi oleh mikroorganisme yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Antibiotika adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Penggunaan antibiotika khususnya berkaitan dengan pengobatan penyakit infeksi, meskipun dalam bioteknologi dan rekayasa genetika juga digunakan sebagai alat seleksi terhadap mutan atau transforman. Antibiotika bekerja seperti pestisida dengan menekan atau memutus satu mata rantai metabolisme, hanya saja targetnya adalah bakteri. Antibiotika berbeda dengan desinfektan karena cara kerjanya. Desifektan membunuh kuman dengan menciptakan lingkungan yang tidak wajar bagi kuman untuk hidup. Tidak seperti perawatan infeksi sebelumnya, yang menggunakan racun seperti strychnine, antibiotika dijuluki “peluru ajaib”: obat yang membidik penyakit tanpa melukai tuannya. Antibiotik tidak efektif menangani infeksi akibat virus, jamur, atau nonbakteri lainnya, dan setiap antibiotik sangat beragam keefektifannya dalam melawan berbagai jenis bakteri. Ada antibiotika yang membidik bakteri gram negatif atau gram positif, ada pula yang spektrumnya lebih luas. Keefektifannya juga bergantung pada lokasi infeksi dan kemampuan antibiotik mencapai lokasi tersebut.
Baca Juga Penjelasan Lengkap Genetika Bakteri
Antibiotik merupakan zat yang dihasilkan oleh mikroorganisme dan mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain dan senyawa ini banyak digunakan dalam menyembuhkan suatu penyakit. Mikroorganisme yang dihambat oleh antibiotik khusunya adalah bakteri. Beberapa bakteri yang menghasilkan antibiotik adalah:
• Streptomyces griseus, menghasilkan antibiotik streptomycin
• Streptomyces aureofaciens, menghasilkan antibiotik tetracycline
• Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotik chloramphenicol
• Penicillium, menghasilkan antibiotik penisilin
• Bacillus polymyxa, menghasilkan antibiotik polymixin.
• Bacillus brevis, menghasilkan antibiotik kerotrisin
• Bacullus subtilis, menghasilkan antibiotik basitrasin
Penggunaan antibotik biasanya bekerja sangat spesifik pada suatu proses, mutasi yang mungkin terjadi pada bakteri memungkinkan munculnya strain bakteri yang ‘kebal’ terhadap antibiotika. Itulah sebabnya, pemberian antibiotika biasanya diberikan dalam dosis yang menyebabkan bakteri segera mati dan dalam jangka waktu yang agak panjang agar mutasi tidak terjadi. Penggunaan antibiotika yang ‘tanggung’ hanya membuka peluang munculnya tipe bakteri yang kebal. Berdasarkan luasnya aktivitas, antibiotik dibagi menjadi antibiotik spectrum luas dan spektum sempit. Istilah luas mengandung arti bahwa antibiotik ini dapat membunuh banyak jenis bakteri sedangkan sebaliknya, istilah sempit hanya digunakan untuk membunuh bakteri yang spesifik yang telah diketahui secara pasti. Penggunaan spektrum luas digunakan apabila identifikasi kuman penyebab susah dilakukan namun kerugiaanya dapat menghambat pula bakteri flora normal dalam tubuh.
Mekanisme kerja antibiotik:
Antibiotik adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik, yang mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi oleh bakteri. Literatur lain mendefinisikan antibiotik sebagai substansi yang bahkan di dalam konsentrasi rendah dapat menghambat pertumbuhan dan reproduksi bakteri dan fungi. Berdasarkan sifatnya (daya hancurnya) antibiotik dibagi menjadi dua:
- Antibiotik yang bersifat bakterisidal, yaitu antibiotik yang bersifat destruktif terhadap bakteri.
- Antibiotik yang bersifat bakteriostatik, yaitu antibiotik yang bekerja menghambat pertumbuhan atau multiplikasi bakteri dan dapat memanfaatkan system imun.
Bedasarkan mekanisme kerja, antibiotik dibagi menjadi 5 jenis, yaitu :
A. Penghambatan sintetis dinding bakteri
B. Penghambat membran sel
C. Penghambatan sintetis protein di ribosom
D. Penghambatan sintetis asam nukleat
E. Penghambatan metabolik (antagonis folat).
Cara yang ditempuh oleh antibiotik dalam menekan bakteri dapat bermacam-macam, namun dengan tujuan yang sama yaitu untuk menghambat perkembangan bakteri. Oleh karena itu mekanisme kerja antibiotik dalam menghambat proses biokimia di dalam organisme dapat dijadikan dasar untuk mengklasifikasikan antibiotik sebagai berikut:
1. Antibiotik yang menghambat sintesis dinding sel bakteri. Yang termasuk ke dalam golongan ini adalah Beta-laktam, Penicillin, Polypeptida, Cephalosporin, Ampicillin, Oxasilin.
a) Beta-laktam menghambat pertumbuhan bakteri dengan cara berikatan pada enzim DD-transpeptidase yang memperantarai dinding peptidoglikan bakteri, sehingga dengan demikian akan melemahkan dinding sel bakteri Hal ini mengakibatkan sitolisis karena ketidakseimbangan tekanan osmotis, serta pengaktifan hidrolase dan autolysins yang mencerna dinding peptidoglikan yang sudah terbentuk sebelumnya. Namun Beta-laktam (dan Penicillin) hanya efektif terhadap bakteri gram positif, sebab keberadaan membran terluar (outer membran) yang terdapat pada bakteri gram negatif membuatnya tak mampu menembus dinding peptidoglikan.
Baca Juga : Aktivitas Enzimatis Mikroorganisme
b) Penicillin meliputi natural Penicillin, Penicillin G dan Penicillin V, merupakan antibiotik bakterisidal yang menghambat sintesis dinding sel dan digunakan untuk penyakit-penyakit seperti sifilis, listeria, atau alergi bakteri gram positif/ Staphilococcus/Streptococcus. Namun karena Penicillin merupakan jenis antibiotik pertama sehingga paling lama digunakan telah membawa dampak resistansi bakteri terhadap antibiotik ini. Namun demikian Penicillin tetap digunakan selain karena harganya yang murah juga produksinya yang mudah.
c) Polypeptida meliputi Bacitracin, Polymixin B dan Vancomycin. Ketiganya bersifat bakterisidal. Bacitracin dan Vancomycin sama-sama menghambat sintesis dinding sel. Bacitracin digunakan untuk bakteri gram positif, sedangkan Vancomycin digunakan untuk bakteri Staphilococcus dan Streptococcus. Adapun Polymixin B digunakan untuk bakteri gram negatif.
d) Cephalosporin (masih segolongan dengan Beta-laktam) memiliki mekanisme kerja yang hampir sama yaitu dengan menghambat sintesis peptidoglikan dinding sel bakteri. Normalnya sintesis dinding sel ini diperantarai oleh PBP (Penicillin Binding Protein) yang akan berikatan dengan D-alanin-D-alanin, terutama untuk membentuk jembatan peptidoglikan. Namun keberadaan antibiotik akan membuat PBP berikatan dengannya sehingga sintesis dinding peptidoglikan menjadi terhambat.
e) Ampicillin memiliki mekanisme yang sama dalam penghancuran dinding peptidoglikan, hanya saja Ampicillin mampu berpenetrasi kepada bakteri gram positif dan gram negatif. Hal ini disebabkan keberadaan gugus amino pada Ampicillin, sehingga membuatnya mampu menembus membran terluar (outer membran) pada bakteri gram negatif.
f) Penicillin jenis lain, seperti Methicillin dan Oxacillin, merupakan antibiotik bakterisidal yang digunakan untuk menghambat sintesis dinding sel bakteri. Penggunaan Methicillin dan Oxacillin biasanya untuk bakteri gram positif yang telah membentuk kekebalan (resistansi) terhadap antibiotik dari golongan Beta-laktam.
g) Antibiotik jenis inhibitor sintesis dinding sel lain memiliki spektrum sasaran yang lebih luas, yaitu Carbapenems, Imipenem, Meropenem. Ketiganya bersifat bakterisidal.
Telah dilakukan fermentasi antibiotik menggunakan jamur Penicillium chrisogenum pada media susu skim. Proses dilakukan secara batch dalam fermentor dengan volume kerja 1 liter, suhu 30oC, pH 7 dan aerasi 0,5 vvm dengan variasi inokulum 5%-10% dan pengadukan 150-300 rpm selama 7 hari. Aktivitas antimikroba dilakukan terhadap bakteri patogen dan jamur patogen yaitu: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bachilus subtilis dan Salmonella thypii sebagai bakteri uji, Candida albican, Aspergillus niger, Mycrosporum gypseum dan Tricophyton sp. sebagai jamur uji.
Untuk lebih lengkap Anda bIsa Baca di : Jenis Antibiotik Dan Cara Kerjanya
METODE
Bahan :
Mikroorganisme
Penicillium chrysogenum digunakan sebagai strain penghasil antibiotika.
Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Bachilus subtilis dan Salmonella thypii sebagai bakteri uji, Candida albican, Aspergillus niger, Mycrosporum gypseum dan Tricophyton sp. sebagai jamur uji.
Media peliharaan
Strain Penicillium chrysogenum dipelihara dalam media potato dextrose agar (PDA). Media PDA dipanaskan sampai homogen, kemudian dimasukkan dalam tabung-tabung reaksi lalu disterilisasi pada 120oC, 20 menit. Tabung dimiringkan dan setelah dingin diinokulasikan dengan biakan kapang lalu diinkubasi pada 30oC selama 5 malam.
Media sporulasi
Penicillium chrysogenum dari media PDA diinokulasikan ke dalam media sporulasi yang mengandung (g/L) glukosa 20; pepton 4; NaCl 4; KH2PO4 0,1; MgSO47H2O 0,05; kemudian diinkubasi dalam shaker inkubator pada 30oC dengan pengadukan 150 rpm selama 48 jam.
Media fermentasi
Penicillium Chrysogenum dari media sporulasi sebanyak 5-10% diinokulassikan ke dalam media fermentasi yang mengandung susu skim 20 g/L. Media kemudian difermentasi dalam fermentor volume 1 liter pada 30oC, dengan pengadukan 150-300 rpm dan aerasi 0,5 vvm selama 7 hari. Sampling dilakukan setiap hari untuk pengukuran terhadap pH media, kadar glukosa, kadar protein dan aktivitas antimikroba.
Untuk Lebih Jelasnya Tentang pembuatan Media silahkan baca Pembuatan Media Pertumbuhan Mikrobiologi.
Ekstraksi
Sebelum diekstraksi sampel disentrifuse menggunakan alat sentrifuse 5804R dengan kecepatan 10.000 rpm selama 5 menit untuk memisahkan antara supernatan dan biomassanya. Setelah itu supernatannya diekstraksi berturut-turut dengan dengan heksane, etil asetat dan butanol masing-masing sebanyak volume supernatannya. Biomassa sebelum diekstraksi disonifikasi dulu untuk memecah selnya. Dari hasil ekstraksi diperoleh beberapa macam ekstrak dari supernatan dan biomassa yang mungkin mengandung antibiotik yaitu ekstrak air (supernatan fase air), ekstrak heksane (supernatan fase heksane), ekstrak etil asetat (supernatan fase etil asetat), ekstrak butanol (supernatan fase butanol), ekstrak air (biomassa fase air), ekstrak heksane (biomassa fase heksane), ekstrak etil asetat (biomassa fase etil asetat), ekstrak butanol (biomassa fase butanol).
Uji aktivitas antimikroba
Uji aktivitas antibakteri dan antijamur mengindikasikan adanya biosintesis antibiotika oleh Penicillium chrysogenum dengan cara menanamkan bakteri uji dan jamur uji secara merata dalam plat agar bersamaan dengan menanamkan cairan hasil fermentasi ke secara difusi agar dalam sumur-sumur yang berdiameter 6 mm dalam plat agar, lalu inkubasi pada 37oC untuk bakteri uji selama 1 hari dan 30oC untuk jamur uji selama 3-5 hari, kemudian dilihat adanya daerah bening disekitar sumur-sumur.
Resistensi Obat Antibiotik
Resistensi obat antibiotik oleh mikroba dapat dibagai menjadi berikut:
1. Mikroba menghasilkan enzim yang merusak aktivitas obat.
Misal : Stapilokokus yang resisten terhadap penicillin menghasilkan β-lactamase yang merusak obat-obat β-lactam.
2. Mikroba merngubah permeabilitas terhadap obat.
3. Mikroba mengembangkan suatu perubahan terhadap struktur sasaran bagi obat
Misal : Berubahnya strukutr protein reseptor pada ribosom 30S menyebabkan mikroba resisten terhadap golongan aminoglikan.
4. Mikroba mengembangkan perubahan jalur metabolitk yang dihambat
Misal : Bakteri yang resisten Sulfonamides tidak memerlukan PAB ekstraseluler dimana awalnya bakteri ini sangat membutuhkannya.
5. Mikroba mengembangkan perubahan enzim yang tetap dapat melakukan fungsi metaboliknya tetapi lebih sedikit dipengaruhi oleh obat.
Asal resistensi-resistensi di atas dapat bersifat genetik maupun non genetik. Yang non genetik dapat berasal dari berubahnya bentuk suatu mikroba menjadi inaktif sehingga resisten terhadap obat-obat yang kerjanya pada proses replikasi bakteri. Sedangkan genetik dapat diturunkan dari mikroba satu ke keturunannya melalui mutasi kromosom atau dari satu mikroba ke mikroba lain melalui plasmid.
Resistensi silang saja terjadi dari satu jenis antibiotik ke jenis lain. Misal suatu mikroba resisten terhadap suatu jenis antibiotik dapat resisten terhadap jenis yang lain. Reaksi silang ini dapat terjadi pada jenis-jenis yang berhubungan sacara kimia maupun tidak.
Anonim, (2008), Antibiotic, Wikipedia, diambil tanggal 15 November 2011, dari http://en.wikipedia.org/wiki/Antibiotic
Bhat, V., (2008), Classification of Antibiotik, Mediacal Notebook, diambil tanggal 15 November 2011, dari http://pre-pg.blogspot.com/2007/03/classification-ofantibiotics.html.
Darmansjah, I., Nelwan, R., (1994) Antibiotic guideline : Farmacological, medical journal of university of Indonesia. diambil tanggal 15 November 2011, dari http://www.iwandarmansjah.web.id/attachment/at_antibiotic %20guidelines.pdf.
Katzung, E.G, (1997), Obat-Obat Kemoterapeutika, dalam Farmakologi Dasar & Klinik, EGC : Jakarta.
Rosen, E.J., Quinn, F.B., (2000), Microbiology, infections, and antibiotic therapy,
diambil tanggal 15 November2011, dari http://www.utmb.edu/ otoref/grnds/Infect-0003/Infect 0003.pdf