BiofilmDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasLangsung ke: navigasi, cariBiofilm Staphylococcus aureus di dala...
   5.1.1 Karies gigi                     5.1.2 Fibrosis sistik                     5.1.3 Biofilm pada peralatan medis  ...
Struktur kimia xanthan gum, EPS yang dihasilkan Xanthomonas campestris untukmembentuk biofilmKomposisi biofilm terdiri dar...
PembentukanPembentukan biofilm yang meliputi 5 tahapKomunikasi antarsel penting bagi perkembangan dan pemeliharaan biofilm...
molekul sinyal yang berperan dalam quorum sensing untuk membentuk biofilm danDiagram quorum sensing. Pada densitas sel ren...
Pelekatan pada relungDengan menggunakan biofilm, bakteri dapat melekat pada permukaan yang kaya akan nutrisiseperti jaring...
biofilm adalah matriks ekstraseluler (di luar sel) berupa β-1,3 glukan yang pembentukkannyadikodekan oleh gen (susunan DNA...
menunjukkan hasil yang baik karena peralatan medis yang terkena cairan tubuh akan menjaditempat yang baik bagi bakteri unt...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Biofilm

1,612

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
1,612
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
61
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Biofilm

  1. 1. BiofilmDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebasLangsung ke: navigasi, cariBiofilm Staphylococcus aureus di dalam selang kateter.Biofilm adalah kumpulan sel mikroorganisme, khususnya bakteri, yang melekat di suatupermukaan dan diselimuti oleh pelekat karbohidrat yang dikeluarkan oleh bakteri.[1] Biofilmterbentuk karena mikroorganisme cenderung menciptakan lingkungan mikro dan relung(niche) mereka sendiri.[2] Biofilm memerangkap nutrisi untuk pertumbuhan populasimikroorganisme dan membantu mencegah lepasnya sel-sel dari permukaan pada sistem yangmengalir.[1] Permukaan sendiri adalah habitat yang penting bagi mikroorganisme karenanutrisi dapat terjerap pada permukaan sehingga kandungan nutrisinya dapat lebih tinggidaripada di dalam larutan.[1] Konsekuensinya, jumlah dan aktivitas mikroba pada permukaanbiasanya lebih tinggi daripada di air.[1]Hingga tahun 1980-an, mode pertumbuhan dengan biofilm lebih dianggap sebagai sesuatuyang menarik saja dan bukan sebagai suatu studi ilmiah yang serius.[3] Namun, bukti-buktiyang terkumpul kemudian menunjukkan bahwa pembentukan biofilm lebih disukai olehmikroorganisme, dan hampir semua permukaan yang terkena kontak dengan mikrob dapatmendukung pembentukan biofilm sehingga memengaruhi kehidupan manusia.[3] Atas dasartersebut, studi mengenai biofilm menjadi lebih intensif.[3] Selain bakteri, mikroorganismelainnya seperti alga dan khamir (fungi bersel satu) juga dapat membentuk biofilm, namunbiofilm bakteri adalah yang paling banyak dipelajari dan dirujuk sebagai contoh.[3]Daftar isi 1 Asal-usul 2 Komposisi dan struktur 3 Pembentukan o 3.1 Quorum sensing 4 Fungsi bagi bakteri o 4.1 Pertahanan o 4.2 Pelekatan pada relung o 4.3 Kolonisasi o 4.4 Cara hidup alami bakteri 5 Pengaruh negatif terhadap manusia o 5.1 Penyakit
  2. 2.  5.1.1 Karies gigi  5.1.2 Fibrosis sistik  5.1.3 Biofilm pada peralatan medis 6 Pengaruh positif terhadap manusia o 6.1 Pengolahan limbah 7 Kontrol biofilm 8 Lihat pula 9 Referensi 10 Bacaan lanjut 11 Pranala luarAsal-usulStromatolit di SharkbayAsal-usul biofilm dapat ditelusuri hingga 3,5 milyar tahun yang lalu berdasarkan fosil biofilmyang ditemukan di Afrika bagian selatan dan Australia Barat.[4] Fosil biofilm tersebutberbentuk stromatolit (Bahasa Yunani stroma, "tempat tidur", dan lithos, "batu") yaitu kubahbergaris-garis yang tersusun dari batuan sedimen yang sangat mirip dengan kerak berlapis-lapis, yang sekarang ini terbentuk pada dasar rawa berair asin dan beberapa laguna lauthangat oleh koloni bakteri dan sianobakteri.[4] Biofilm terbentuk karena prakarsa kolonibakteri dan sianobakteri yang melekat pada batuan tersebut.[4] Sampai saat ini, fosil tersebutadalah fosil organisme hidup tertua yang diketahui sehingga biofilm diperkirakan sudah adapada awal mula kehidupan di bumi.[4]Komposisi dan struktur
  3. 3. Struktur kimia xanthan gum, EPS yang dihasilkan Xanthomonas campestris untukmembentuk biofilmKomposisi biofilm terdiri dari sel-sel mikroorganisme, produk ekstraseluler, detritus,polisakarida sebagai bahan pelekat, dan air yang adalah bahan penyusun utama biofilmdengan kandungan hingga 97%.[5][6]Polisakarida (polimer dari monosakarida atau gulasederhana) yang diproduksi oleh mikrob untuk membentuk biofilm termasukeksopolisakarida (EPS) yaitu polisakarida yang dikeluarkan dari dalam sel.[7] EPS yangdisintesis oleh sel mikrob berbeda-beda komposisi dan sifat kimiawi dan fisikanya.[8]Beberapa adalah makromolekul yang bersifat netral, namun mayoritas bermuatan karenakeberadaan asam uronat (Asam D-glukuronat), Asam D-galakturonat, dan Asam D-manuroniat.[8] Ada biofilm yang bersifat kaku karena EPS-nya terdiri dari ikatan ß-1,4 atau ß-1,3 glikosida (ikatan monosakarida monomer penyusun polisakarida) seperti EPS xanthangum yang dihasilkan oleh Xanthomonas campestris tetapi ada juga yang bersifat fleksibelkarena memiliki ikatan α-1,2 atau α-1,6 glikosida yang banyak ditemukan pada dekstran[8]Beberapa contoh EPS selain xanthan gum adalah asam kolanat yang diproduksi olehEscherichia coli, alginat oleh P. aeruginosa, dan galaktoglukan oleh Vibrio cholerae.[9][10][11]Bahan-bahan penyusun biofilm yang lain contohnya adalah protein, lipid, dan lektin.[7]Struktur dari suatu biofilm adalah unik tergantung dari lingkungan tempatnya berada,contohnya adalah kandungan nutrisi dan keadaan fisik.[12][7] Selain itu, di alam, sangat jarangterdapat biofilm yang hanya terdiri dari satu spesies, biasanya biofilm tersusun dari beberapaspesies dalam lapisan-lapisan yang berbeda.[2][8]Biasanya mikroorganisme fotosintetik ada di permukaan paling atas, mikroorganismekemoorganotrof anaerob fakultatif di bagian tengah, sedangkan di bagian dasar adalahmikroorganisme anaerob pereduksi sulfat.[2] Pada bagian atas, cahaya matahari lebih mudahdidapat sehingga dapat digunakan untuk fotosintesis, sedangkan bagian tengah dapat dihunioleh mikrob kemoorganotrof fakultatif anaerob karena dapat mentolerir kandungan udarayang sedikit serta banyak dapat mengakses bahan organik sebagai sumber energinya.[13]Pada bagian dasar, tidak terdapat kandungan udara sehingga mikrob anaerob pereduksi sulfatdapat tumbuh dan energi dengan cara mereduksi sulfat.[13] Pemodelan habitat mikrob-mikrobtersebut dapat diamati menggunakan Kolom Winogradsky.[13] Struktur biofilm yang lebihkompleks dapat berbentuk empat dimensi (x,y,z, dan waktu) dengan agregat sel, pori-pori,dan saluran penghubung.[2] Tergantung dari kondisi lingkungannya, biofilm dapat menjadisangat besar dan tebal sehingga dapat dilihat dengan mata telanjang contohnya padalingkungan air laut dapat terbentuk stromatolit.[2] Struktur dan ukuran biofilm sangatbergantung pada konsentrasi substrat.[14]
  4. 4. PembentukanPembentukan biofilm yang meliputi 5 tahapKomunikasi antarsel penting bagi perkembangan dan pemeliharaan biofilm.[1] Pelekatansuatu sel pada suatu permukaan adalah hasil dari sinyal untuk mengekspresikan gen-genpembentuk biofilm.[1] Gen-gen ini mengkodekan protein-protein untuk mensitensis sinyalkomunikasi antarsel dan memulai pembentukan polisakarida.[1] Pada bakteri gram negatifseperti Pseudomonas aeruginosa, molekul sinyal yang utama adalah komponen yang disebuthomoserin lakton yang berfungsi sebgai agen kemostatik untuk mengumpulkan sel-sel P.aeruginosa yang berdekatan (melalui mekanisme quorum sensing) dan membentuk biofilm.[1]Ada 5 tahap pembentukan biofilm yaitu: 1. Pelekatan awal: mikrob melekat pada permukaan suatu benda dan dapat diperantarai oleh fili (rambut halus sel) contohnya pada P.aeruginosa.[15] 2. Pelekatan permanen: mikrob melekat dengan bantuan eksopolisakarida (EPS).[16] 3. Maturasi I: proses pematangan biofilm tahap awal.[16] 4. Maturasi II: proses pematangan biofilm tahap akhir, mikrob siap untuk menyebar.[16] 5. Dispersi: Sebagian bakteri akan menyebar dan berkolonisasi di tempat lain.[16]Pemicu pembentukkan biofilm salah satunya adalah kondisi lingkungan yang kurangmenguntungkan atau mencekam.[17] Contohnya adalah produksi EPS oleh Escherichia coliberupa asam dan P. aeruginosa saat ketersediaan nutrisi menipis.[17]Quorum sensingSelain keterbatasan nutrisi, faktor lain yang memicu pembentukan biofilm adalah quorumsensing, yaitu mekanisme untuk memastikan jumlah sel mencukupi sebelum suatu spesiesmelakukan respon biologi khusus.[1][18] Jadi, setiap sel mikrob akan menghasilkan molekulsinyal untuk berkomunikasi dengan sel yang lain, bila jumlah sel mikrob tersebut cukupbanyak, maka molekul sinyal terseut juga cukup banyak untuk memicu pembentukkanbiofilm oleh keseluruhan bakteri tersebut.[19] Molekul-molekul sinyal tersebut berbeda untuktiap jenis mikrob dan memiliki peranannya masing-masing.[19] Berikut ini adalah tabel daftar
  5. 5. molekul sinyal yang berperan dalam quorum sensing untuk membentuk biofilm danDiagram quorum sensing. Pada densitas sel rendah (kiri), konsentrasi autoinduser (titik biru)relatif rendah sehingga ekspresi gen (titik merah). Pada densitas sel tinggi (kanan),konsentrasi autoinduser tinggi sehingga ekspresi gen terjadiakibatnya bila molekul sinyal tersebut tidak ada:[19] Dampak tidak adanya molekul sinyal untuk quorum sensing pada mikroorganisme pembentuk biofilm Molekul sinyal yang Mikroorganisme Dampak dihilangkan Candida albicans Farnesol Dispersi biofilm terganggu Pseudomonas AHL Biofilm tak berstruktur aeruginosa Klebsiella pneumoniae AI-2 Perkembangan biofilm terhambat Dampak tergantung kondisi Staphylococcus aureus peptida pertumbuhanFungsi bagi bakteriAlasan bakteri membentuk biofilm adalah karena daya tahan hidup/sintasan (survival)meningkat dan pertumbuhan menjadi lebih baik[1]. Setidaknya ada empat alasan yangmendasari hal tersebut:PertahananBiofilm berfungsi sebagai mekanisme pertahanan bagi bakteri dengan cara meningkatkanresistensi terhadap gaya fisik yang dapat menyapu berssih sel-sel yang tidak menempel,fagositosis oleh sel-sel sistem imun (kekebalan) tubuh, dan penetrasi dari senyawa beracunseperti antibiotik.[1] Bakteri di dalam biofilm lebih resisten 10-1.000 kali dibandingkan bilatidak di dalam biofilm.[16]
  6. 6. Pelekatan pada relungDengan menggunakan biofilm, bakteri dapat melekat pada permukaan yang kaya akan nutrisiseperti jaringan sel hewan, atau permukaan substrat pada sistem yang mengalir contohnyapermukaan batu di dalam aliran air.[1]KolonisasiPembentukan biofilm membantu sel-sel bakteri untuk hidup berdekatan dan membentukkoloni.[1] Contohnya adalah Pseudomonas aeruginosa yang berkoloni dengan biofilmsehingga memfasilitasi komunikasi antar sel dengan molekul sinyal, dan meningkatkanpeluang pertukaran materi genetik.[1]Cara hidup alami bakteriDi alam, biofilm adalah cara hidup alami bagi beberapa bakteri tertentu dengan alasanterbatasnya nutrisi, tidak seperti medium buatan yang kaya akan nutrisi bagi bakteri.[1]Pengaruh negatif terhadap manusiaPenyakitKaries gigiKaries gigi dapat disebabkan oleh biofilm dari matriks glukan yang dibentuk Streptococcusmutans.[20] Biofilm tersebut melapisi enamel sehingga bakteri lain juga dapat melekat padamatriks tersebut dan membentuk plak gigi.[20] Tingkat aktivitas karies gigi dapat ditentukanmenggunakan S. mutans sebagai indikator, caranya adalah menumbuhkan S. mutans darisampel air liur (dari kelenjar saliva di mulut) pada medium buatan lalu dihitung jumlahkoloni yang tumbuh.[21] Bila jumlah S. mutans>106/ml maka tingkat aktivitas karies gigitinggi, sedangkan S. mutans<105/ml maka aktivitas karies gigi termasuk rendah.[21]Fibrosis sistikPenyakit ini disebabkan oleh P. aeruginosa yang membentuk biofilm pada paru-parusehingga menimbulkan gejala pneumonia.[1][22]Biofilm pada peralatan medisPeralatan medis yang diimplantasikan (dimasukkan) ke dalam tubuh manusia seperti selangkateter dan sendi buatan sangat rentan terhadap pembentukan biofilm.[19] Contoh mikrobyang sering ditemui membentuk biofilm pada selang kateter adalah Candida albicans.[19]Mikroorganisme ini adalah khamir patogen yang menyebabkan infeksi dan penyakit yangmembahayakan jiwa pada orang-orang dengan sistem imun yang kurang baik, namun dalamkeadaan sistem imun yang normal, C. albicans adalah mikroflora normal pada manusia yangtinggal di dalam mulut, saluran pencernaan, dan saluran alat kelamin.[23]Biofilm C. albicans merugikan manusia saat terbentuk pada peralatan medis yangdiimplantasikan (dimasukkan) ke dalam tubuh manusia seperti selang kateter, dan sendibuatan yang kemudian dapat menyebabkan infeksi sistemik.[23] Komponen utama penyusun
  7. 7. biofilm adalah matriks ekstraseluler (di luar sel) berupa β-1,3 glukan yang pembentukkannyadikodekan oleh gen (susunan DNA yang menyandikan protein) ZAP1.[23] Penanganan biofilmC. albicans tidak mudah karena resisten terhadap berbagai macam obat antifungi.[23] Berikutini adalah daftar mikroorganisme yang dapatmembentuk biofilm pada selang kateter:[19]Daftar mikroorganisme pembentuk biofilm padaselang kateter BakteriBakteri gram Mikroorganism grampositif e lain negatifCorynebacteriu Acinetobacte Candida spp.m spp. r spp.Enterococcus Escherichia Candidaspp. coli albicans Gambar kateter yang dipasang pada jantungStaphylococcus Pseudomona Candidaaureus s aeruginosa tropicalisStreptococcus Serratia Mycobacteriumpneumoniae marcescens chelonaePengaruh positif terhadap manusiaPengolahan limbahPemanfaatan biofilm untuk mengolah limbah sudah diaplikasikan saat ini contohnya untukmengolah limbah cair.[24] Pada biofilm di fasilitas pengolahan limbah cair, terdapat berbagaimacam mikrob yang dapat menguraikan senyawa-senyawa baik organik maupun inorganikpada limbah[24] Misalnya saja bakteri pengoksidasi sulfur (S) yang berperan untuk mendaurulang sulfur, lalu bakteri pengikat Uranium (U) yaitu Desulfovibrio desulfuricans.[24][25] Alatyang digunakan untuk mengolah limbah dengan biofilm berupa bioreaktor yang memilikibiofilm contohnya sequencing batch biofilm reactor (SBBR).[26]Kontrol biofilmKontrol biofilm adalah bisnis yang besar dengan miliaran dollar digunakan oleh industri-industri di seluruh dunia untuk merawat pipa-pipa dan permukaan-permukaan yang lainsupaya terbebas dari biofilm.[1] Beberapa bahan yang sedang dikembangkan untuk mencegahpembentukan biofilm adalah antibiotik dan obat untuk mengganggu komunikasi antar selyang membentuk biofilm.[1] Salah satu bahan kimia golongan furanon telah menunjukkanhasil positif untuk mencegah biofilm pada permukaan abiotik.[1] Furanon kemungkinan dapatdigunakan sebagai agen antibiofilm pada obat manusia karena sifatnya yang stabil dannontoksik.[1]Pada peralatan medis seperti selang kateter, telah dicoba berbagai cara untuk mencegahpelekatan awal oleh bakteri, contohnya dengan mengubah sifat kimia atau fisika daripermukaan seperti dibuat menjadi hidrofobik (menolak molekul air) sehingga membran selyang hidrofilik (mengikat molekul air) lebih susah menempel.[16] Sayangnya, metode ini tidak
  8. 8. menunjukkan hasil yang baik karena peralatan medis yang terkena cairan tubuh akan menjaditempat yang baik bagi bakteri untuk melekat.[16]Pseudomonas aeruginosa dilihat dengan Biofilm yang dibentuk oleh sianobakteriamikroskop elektron berwarna biru

×