Mikrobiologi: latihan soal dengan penjelasan

1Dunia mikroorganisme

Mikrobiologi adalah ilmu tentang organisme yang terlalu kecil untuk dilihat tanpa mikroskop. Sebagian besar tidak berbahaya atau berguna: bakteri di usus Anda membantu mencerna makanan dan mencegah mikroba berbahaya.

Mikroba yang menyebabkan penyakit adalah patogen. Kelompok utamanya berbeda dalam struktur, dan strukturnya menentukan cara menanganinya:

• Bakteri adalah sel tunggal tanpa inti (prokariota), panjangnya sekitar 1–5 mikrometer. Bakteri memiliki ribosom sendiri dan biasanya dinding sel, sehingga antibiotik dapat menyasarnya.
• Virus bukan sel. Virus berupa DNA atau RNA di dalam selubung protein (kapsid), sekitar 20–300 nanometer, dan hanya dapat berkembang biak di dalam sel inang. Antibiotik tidak bekerja pada virus.
• Jamur memiliki inti (eukariota). Jamur mencakup ragi seperti Candida, yang menyebabkan sariawan jamur, dan kapang.
• Parasit mencakup protozoa, seperti Plasmodium, yang menyebabkan malaria, dan helminth (cacing), seperti cacing pita dan cacing gelang.
• Prion adalah protein yang salah lipatan tanpa DNA atau RNA sama sekali. Prion menyebabkan penyakit otak yang langka seperti penyakit Creutzfeldt–Jakob.

2Bakteri: bentuk, pewarnaan, dan kelangsungan hidup

Bakteri pertama-tama dijelaskan menurut bentuk: kokus berbentuk bulat, basil berbentuk batang, dan spirilum berbentuk spiral. Kokus berkelompok khas untuk stafilokokus; kokus berantai khas untuk streptokokus.

Pewarnaan Gram mengelompokkan bakteri menurut dinding selnya:

• Bakteri Gram-positif memiliki dinding peptidoglikan tebal yang menahan zat warna kristal violet. Bakteri ini berwarna ungu.
• Bakteri Gram-negatif memiliki dinding tipis dan membran luar. Bakteri ini kehilangan zat warna dan menyerap pewarna tandingan merah muda. Membran luar mengandung endotoksin (lipopolisakarida) dan menghalangi banyak antibiotik.
• Mycobacterium tuberculosis memiliki dinding berlilin dan sulit diwarnai dengan Gram. Bakteri ini diperlihatkan dengan pewarnaan tahan asam (Ziehl–Neelsen).

Bakteri juga berbeda dalam kebutuhan oksigen. Aerob obligat memerlukannya, anaerob obligat mati karenanya (misalnya Clostridium), dan anaerob fakultatif tumbuh dengan atau tanpanya.

Bakteri berkembang biak melalui pembelahan biner: satu sel terbelah menjadi dua. Beberapa, seperti Clostridium dan Bacillus, membentuk endospora: bentuk istirahat yang tangguh dan bertahan terhadap panas, pengeringan, dan alkohol.

Banyak bakteri melepaskan eksotoksin, protein dengan efek tertentu. Toksin tetanus menyebabkan kejang otot; toksin kolera menyebabkan diare encer.

Bakteri dapat melawan antibiotik, misalnya dengan membuat enzim yang menghancurkan obat (beta-laktamase), memompanya keluar (pompa efluks), atau mengubah targetnya. Gen resistensi dapat berpindah antarbakteri.

3Bagaimana infeksi menyebar dan bagaimana kita menghentikannya

Infeksi memerlukan rantai infeksi. Memutus mata rantai mana pun menghentikannya:

1. Agen: patogen itu sendiri.
2. Reservoir: tempat ia hidup, seperti manusia, hewan, air, atau tanah.
3. Pintu keluar, seperti batuk, darah, atau tinja.
4. Cara penularan: kontak (tangan), percikan, partikel di udara, makanan dan air (fekal–oral), atau vektor seperti nyamuk.
5. Pintu masuk, seperti mulut, luka, atau kateter urine.
6. Inang yang rentan, misalnya orang tanpa kekebalan.

Masa inkubasi adalah waktu dari infeksi sampai gejala pertama. Penyakit yang menular dari hewan ke manusia adalah zoonosis. Bilangan reproduksi dasar R0 adalah rata-rata jumlah orang yang ditulari oleh satu kasus dalam populasi yang sepenuhnya rentan.

Kebersihan tangan adalah satu-satunya tindakan paling efektif melawan penyebaran di rumah sakit. Alkohol gosok tidak membunuh spora, jadi setelah kontak dengan Clostridioides difficile Anda mencuci dengan sabun dan air.

Sterilisasi membunuh semua mikroorganisme termasuk spora, misalnya dalam autoklaf dengan uap bertekanan pada sekitar 121 °C. Disinfeksi mengurangi mikroorganisme pada benda tetapi mungkin menyisakan spora. Antisepsis melakukan hal yang sama pada kulit atau jaringan.

Vaksin melatih sistem kekebalan adaptif. Vaksin dapat berisi mikroba hidup yang dilemahkan (MMR), mikroba yang dimatikan atau bagian-bagiannya, atau mRNA yang membuat sel menghasilkan satu protein virus.

4Cara memikirkan soal mikrobiologi

Sebagian besar soal menggambarkan suatu organisme atau pasien. Kerjakan dari struktur ke akibat:

1. Tentukan kelompoknya: bakteri, virus, jamur, parasit, atau prion.
2. Untuk bakteri, ingat ciri kuncinya: bentuk, hasil Gram, kebutuhan oksigen, spora, toksin.
3. Tanyakan di mana organisme hidup dan bagaimana ia menyebar. Ini memberi tahu Anda cara mencegahnya.
4. Tanyakan bagaimana ia menyebabkan kerusakan: dengan menyerang jaringan, dengan toksin, atau dengan reaksi kekebalan.
5. Biarkan struktur memandu penanganan dan pengendalian. Tanpa dinding sel berarti penisilin tidak dapat bekerja; spora berarti alkohol tidak cukup.

5Contoh soal lengkap

Ikuti penalarannya. Cobalah memprediksi langkah berikutnya sebelum Anda membukanya.

6Kesalahan umum

• Mengobati infeksi virus dengan antibiotik. Antibiotik hanya bekerja pada bakteri.
• Membalik warna Gram. Gram-positif ungu; Gram-negatif merah muda.
• Mencampuradukkan endotoksin (bagian membran luar Gram-negatif) dan eksotoksin (protein yang dilepaskan bakteri).
• Menyebut disinfeksi sebagai sterilisasi. Hanya sterilisasi yang andal membunuh spora.
• Mengandalkan alkohol gosok tangan untuk organisme pembentuk spora seperti C. difficile.
• Mengira seseorang tidak dapat menularkan infeksi selama masa inkubasi. Untuk beberapa infeksi, bisa.

7Seperti apa soal ujiannya

• Mudah (istilah dan fakta kunci): definisi dan organisme klasik. Apa itu patogen atau masa inkubasi, organisme apa yang menyebabkan malaria, warna apa yang diserap bakteri Gram-positif.
• Sedang (menerapkan konsep): mekanisme. Bagaimana resistensi bekerja, mengapa vaksin atau metode sterilisasi berhasil, bagaimana toksin menyebabkan gejala.
• Sulit (kasus dan analisis): pasien atau studi klasik. Anda mengidentifikasi organisme dari riwayat, menjelaskan mengapa suatu uji atau penanganan gagal, atau menafsirkan eksperimen seperti milik Griffith atau John Snow.

Untuk soal sulit, mulailah dari struktur organisme. Dinding, selubung, spora, dan toksin menjelaskan sebagian besar gejala, hasil uji, dan pilihan penanganan.