Mikrobiologi: soalan latihan dengan penerangan

1Dunia mikroorganisma

Mikrobiologi ialah kajian tentang organisma yang terlalu kecil untuk dilihat tanpa mikroskop. Kebanyakannya tidak berbahaya atau berguna: bakteria dalam usus anda membantu mencerna makanan dan menghalang mikrob berbahaya.

Mikrob yang menyebabkan penyakit ialah patogen. Kumpulan utamanya berbeza dari segi struktur, dan strukturlah yang menentukan cara anda merawatnya:

• Bakteria ialah sel tunggal tanpa nukleus (prokariot), panjangnya kira-kira 1–5 mikrometer. Ia mempunyai ribosom sendiri dan biasanya dinding sel, jadi antibiotik boleh menyasarkannya.
• Virus bukan sel. Ia ialah DNA atau RNA di dalam salutan protein (kapsid), kira-kira 20–300 nanometer, dan hanya boleh membiak di dalam sel perumah. Antibiotik tidak berkesan terhadapnya.
• Kulat mempunyai nukleus (eukariot). Ia termasuk yis seperti Candida, yang menyebabkan sariawan, dan kulapuk.
• Parasit termasuk protozoa, seperti Plasmodium, yang menyebabkan malaria, dan helmin (cacing), seperti cacing pita dan cacing gelang.
• Prion ialah protein yang terlipat secara salah tanpa DNA atau RNA langsung. Ia menyebabkan penyakit otak yang jarang berlaku seperti penyakit Creutzfeldt–Jakob.

2Bakteria: bentuk, pewarnaan dan kemandirian

Bakteria mula-mula diperihalkan mengikut bentuk: kokus berbentuk bulat, basilus berbentuk batang dan spirilum berbentuk lingkaran. Kokus dalam kelompok lazim bagi stafilokokus; kokus dalam rantai lazim bagi streptokokus.

Pewarnaan Gram mengelaskan bakteria mengikut dinding selnya:

• Bakteria Gram-positif mempunyai dinding peptidoglikan yang tebal yang mengekalkan pewarna kristal violet. Ia diwarnakan ungu.
• Bakteria Gram-negatif mempunyai dinding yang nipis dan membran luar. Ia kehilangan pewarna dan menyerap pewarna lawan berwarna merah jambu. Membran luar mengandungi endotoksin (lipopolisakarida) dan menghalang banyak antibiotik.
• Mycobacterium tuberculosis mempunyai dinding berlilin dan diwarnakan dengan buruk oleh Gram. Ia ditunjukkan dengan pewarnaan tahan asid (Ziehl–Neelsen).

Bakteria juga berbeza dalam keperluan oksigen. Aerob wajib memerlukannya, anaerob wajib dibunuh olehnya (contohnya Clostridium), dan anaerob fakultatif tumbuh dengan atau tanpanya.

Bakteria membiak melalui belahan dedua: satu sel berpecah kepada dua. Sesetengahnya, seperti Clostridium dan Bacillus, membentuk endospora: bentuk rehat yang kuat yang bertahan terhadap haba, pengeringan dan alkohol.

Banyak bakteria merembeskan eksotoksin, protein dengan kesan tertentu. Toksin tetanus menyebabkan kekejangan otot; toksin kolera menyebabkan cirit-birit berair.

Bakteria boleh merintangi antibiotik, contohnya dengan menghasilkan enzim yang memusnahkan ubat itu (beta-laktamase), mengepamnya keluar (pam efluks) atau mengubah sasarannya. Gen rintangan boleh berpindah antara bakteria.

3Bagaimana jangkitan merebak dan bagaimana kita menghentikannya

Sesuatu jangkitan memerlukan rantai jangkitan. Memutuskan mana-mana mata rantai akan menghentikannya:

1. Agen: patogen itu sendiri.
2. Reservoir: tempat ia hidup, seperti manusia, haiwan, air atau tanah.
3. Pintu keluar, seperti batuk, darah atau najis.
4. Cara penularan: sentuhan (tangan), titisan, zarah bawaan udara, makanan dan air (najis–mulut) atau vektor seperti nyamuk.
5. Pintu masuk, seperti mulut, luka atau kateter kencing.
6. Perumah yang rentan, contohnya orang yang tidak mempunyai imuniti.

Tempoh pengeraman ialah masa dari jangkitan hingga gejala pertama. Penyakit yang berpindah daripada haiwan kepada manusia ialah zoonosis. Nombor pembiakan asas R0 ialah purata bilangan orang yang dijangkiti oleh satu kes dalam populasi yang sepenuhnya rentan.

Kebersihan tangan ialah langkah tunggal yang paling berkesan terhadap penyebaran di hospital. Sapuan alkohol tidak membunuh spora, jadi selepas bersentuhan dengan Clostridioides difficile anda mencuci dengan sabun dan air.

Pensterilan membunuh semua mikroorganisma termasuk spora, contohnya dalam autoklaf dengan stim bertekanan pada kira-kira 121 °C. Pembasmian kuman mengurangkan mikroorganisma pada objek tetapi mungkin meninggalkan spora. Antisepsis melakukan perkara yang sama pada kulit atau tisu.

Vaksin melatih sistem imun adaptif. Ia boleh mengandungi mikrob hidup yang dilemahkan (MMR), mikrob yang dimatikan atau bahagiannya, atau mRNA yang menyebabkan sel menghasilkan satu protein virus.

4Cara berfikir tentang soalan mikrobiologi

Kebanyakan soalan menerangkan sesuatu organisma atau seorang pesakit. Bekerjalah dari struktur kepada akibat:

1. Tentukan kumpulannya: bakteria, virus, kulat, parasit atau prion.
2. Bagi bakteria, ingat semula ciri utama: bentuk, keputusan Gram, keperluan oksigen, spora, toksin.
3. Tanya di mana organisma itu hidup dan bagaimana ia merebak. Ini memberitahu anda cara mencegahnya.
4. Tanya bagaimana ia menyebabkan kemudaratan: dengan menyerang tisu, dengan toksin, atau dengan tindak balas imun.
5. Biarkan struktur membimbing rawatan dan kawalan. Tiada dinding sel bermakna penisilin tidak boleh berkesan; spora bermakna alkohol tidak mencukupi.

5Contoh terselesai

Ikuti penaakulan itu. Cuba ramalkan langkah seterusnya sebelum anda membukanya.

6Kesilapan lazim

• Merawat jangkitan virus dengan antibiotik. Antibiotik hanya bertindak ke atas bakteria.
• Menterbalikkan warna Gram. Gram-positif ialah ungu; Gram-negatif ialah merah jambu.
• Mencampuradukkan endotoksin (sebahagian daripada membran luar Gram-negatif) dan eksotoksin (protein yang dirembeskan oleh bakteria).
• Menyebut pembasmian kuman sebagai pensterilan. Hanya pensterilan yang membunuh spora dengan pasti.
• Bergantung pada sapuan tangan alkohol untuk organisma pembentuk spora seperti C. difficile.
• Menyangka seseorang tidak boleh menyebarkan jangkitan semasa tempoh pengeraman. Bagi sesetengah jangkitan, mereka boleh.

7Rupa soalan peperiksaan

• Mudah (istilah utama dan fakta): takrifan dan organisma klasik. Apakah patogen atau tempoh pengeraman, organisma apa yang menyebabkan malaria, apakah warna yang diambil oleh bakteria Gram-positif.
• Sederhana (mengaplikasikan konsep): mekanisme. Bagaimana rintangan berfungsi, mengapa vaksin atau kaedah pensterilan berkesan, bagaimana toksin menyebabkan gejala.
• Sukar (kes dan analisis): seorang pesakit atau kajian klasik. Anda mengenal pasti organisma daripada sejarah, menerangkan mengapa ujian atau rawatan gagal, atau mentafsir eksperimen seperti eksperimen Griffith atau John Snow.

Bagi soalan yang sukar, mulakan daripada struktur organisma. Dinding, sampul, spora dan toksin menerangkan kebanyakan gejala, keputusan ujian dan pilihan rawatan.