Informasi

6.12.3: Resistensi Relatif Mikroba - Biologi

6.12.3: Resistensi Relatif Mikroba - Biologi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Struktur mikroba yang berbeda dan jenis sel mikroba memiliki tingkat resistensi yang berbeda terhadap agen antimikroba.

TUJUAN PEMBELAJARAN

Kontras resistensi relatif mikroba

Poin Kunci

  • Endospora dianggap sebagai struktur mikroba yang paling tahan. Mereka resisten terhadap sebagian besar agen yang biasanya akan membunuh sel vegetatif tempat mereka terbentuk.
  • Infeksi mikobakteri terkenal sulit diobati. Kista protozoa juga cukup sulit dihilangkan. Spesies gram negatif memiliki tingkat resistensi antibiotik alami yang tinggi. Staphylococcus aureus adalah salah satu patogen manusia yang resisten.
  • Sel jamur serta spora lebih rentan terhadap perawatan. Sel bakteri dan ragi vegetatif adalah beberapa yang paling mudah dihilangkan dengan metode perawatan yang berbeda. Virus, terutama yang berselubung, relatif mudah diobati dengan bahan kimia karena adanya lipid.

Istilah Utama

  • transfer gen horizontal: Pemindahan materi genetik dari satu organisme ke organisme lain yang bukan keturunannya; terutama umum di antara bakteri.
  • endospora: Endospora adalah struktur dorman, keras, dan non-reproduksi yang dihasilkan oleh bakteri tertentu dari filum Firmicute.

Struktur mikroba yang berbeda dan jenis sel mikroba memiliki tingkat resistensi yang berbeda terhadap agen antimikroba yang digunakan untuk menghilangkannya.

Endospora dianggap sebagai struktur mikroba yang paling tahan. Mereka resisten terhadap sebagian besar agen yang biasanya akan membunuh sel-sel vegetatif dari mana mereka terbentuk. Hampir semua produk pembersih rumah tangga, alkohol, senyawa amonium kuaterner dan deterjen memiliki sedikit efek. Namun, agen alkilasi (misalnya etilen oksida), dan pemutih 10% efektif terhadap endospora. Endospora mampu bertahan mendidih pada 100 ° C selama berjam-jam. Paparan radiasi pengion yang berkepanjangan, seperti sinar-x dan sinar gamma, juga akan membunuh sebagian besar endospora.

Spesies bakteri tertentu lebih resisten terhadap pengobatan daripada yang lain. Infeksi mikobakteri terkenal sulit diobati. Organisme ini kuat karena dinding selnya, yang tidak benar-benar Gram negatif atau positif. Selain itu, mereka secara alami resisten terhadap sejumlah antibiotik yang mengganggu biosintesis dinding sel, seperti penisilin. Karena dinding selnya yang unik, mereka dapat bertahan lama terhadap asam, alkali, deterjen, semburan oksidatif, lisis oleh komplemen, dan banyak antibiotik. Kebanyakan mikobakteri rentan terhadap antibiotik klaritromisin dan rifamysin, tetapi strain yang resisten antibiotik telah muncul.

Kista protozoa juga cukup sulit dihilangkan. Sebagai kista, protozoa dapat bertahan hidup dalam kondisi yang keras, seperti paparan suhu ekstrim atau bahan kimia berbahaya, atau dalam waktu lama tanpa akses ke nutrisi, air, atau oksigen untuk jangka waktu tertentu. Menjadi kista memungkinkan spesies parasit untuk bertahan hidup di luar inang, dan memungkinkan penularannya dari satu inang ke inang lainnya. Sel-sel protozoa juga sulit dihilangkan.

Bakteri gram negatif memiliki resistensi alami yang tinggi terhadap beberapa antibiotik. Contohnya termasuk Pseudomonas sp. yang secara alami resisten terhadap penisilin dan sebagian besar antibiotik beta-laktam terkait. Kemampuan untuk berkembang dalam kondisi yang keras ini adalah hasil dari dinding sel mereka yang kuat yang mengandung porin. Resistensi mereka terhadap sebagian besar antibiotik dikaitkan dengan pompa penghabisan, yang memompa beberapa antibiotik sebelum antibiotik dapat bertindak.

Stafilokokus aureus merupakan salah satu patogen resisten utama. Ditemukan pada selaput lendir dan kulit manusia dari sekitar sepertiga populasi, sangat mudah beradaptasi dengan tekanan antibiotik. Itu adalah salah satu bakteri awal di mana resistensi penisilin ditemukan — pada tahun 1947, hanya empat tahun setelah obat mulai diproduksi secara massal. Tahan methicillin Stafilokokus aureus (MRSA) pertama kali terdeteksi di Inggris pada tahun 1961, dan sekarang "cukup umum" di rumah sakit. Sebuah studi baru-baru ini menunjukkan bahwa tingkat transfer gen horizontal antara Stafilokokus jauh lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya—dan mencakup gen dengan fungsi di luar resistensi dan virulensi antibiotik, dan di luar gen yang berada di dalam elemen genetik bergerak.

Sel jamur serta spora lebih rentan terhadap perawatan. Sel bakteri dan ragi vegetatif adalah beberapa yang paling mudah dihilangkan dengan berbagai agen dan metode. Virus, terutama yang berselubung, relatif mudah diobati dengan bahan kimia karena adanya lipid.


Sistem Biologi Interaksi Tumbuhan-Mikrobioma

Di lingkungan alami, tanaman terpapar pada beragam mikrobiota yang berinteraksi dengan mereka dengan cara yang kompleks. Sementara interaksi tanaman-patogen telah dipelajari secara intensif untuk memahami mekanisme pertahanan pada tanaman, banyak mikroba dan komunitas mikroba dapat memiliki efek menguntungkan yang substansial pada inang tanaman mereka. Efek menguntungkan tersebut termasuk peningkatan perolehan nutrisi, percepatan pertumbuhan, ketahanan terhadap patogen, dan peningkatan ketahanan terhadap kondisi stres abiotik seperti panas, kekeringan, dan salinitas. Namun, efek menguntungkan dari strain bakteri atau konsorsium pada inangnya sering kali bersifat kultivar dan spesies tertentu, yang menjadi hambatan untuk aplikasi umum mereka. Hebatnya, banyak sinyal yang memicu respons imun tanaman secara molekuler sangat mirip dan seringkali identik pada mikroba patogen dan menguntungkan. Dengan demikian, tidak jelas apa yang menentukan hasil interaksi mikroba-inang tertentu dan faktor mana yang memungkinkan tanaman membedakan manfaat dari patogen. Untuk mengungkap jaringan kompleks interaksi genetik, mikroba, dan metabolisme, termasuk peristiwa pensinyalan yang memediasi interaksi inang mikroba, pendekatan biologi sistem kuantitatif yang komprehensif akan diperlukan.

Kata kunci: SynComs mikroba-host interaksi komunitas mikroba menanam mikrobioma sistem tanaman biologi.

Hak Cipta © 2019 Penulis. Diterbitkan oleh Elsevier Inc. Semua hak dilindungi undang-undang.


Ilmuwan URI menemukan fungsi mikroba yang hidup di tiram

KINGSTON, RI - 3 Juni 2021 - Ilmuwan dari University of Rhode Island telah mengambil langkah pertama untuk memahami fungsi mikroba yang hidup di dan di tiram Timur, yang mungkin berimplikasi pada kesehatan tiram dan pengelolaan terumbu karang dan akuakultur tiram fasilitas.

"Invertebrata laut seperti tiram, karang, dan spons memiliki mikrobioma yang sangat aktif yang berpotensi memainkan peran dalam fungsi organisme itu sendiri," kata Ying Zhang, profesor biologi sel dan molekuler URI. "Kami hanya tahu sedikit tentang apakah ada mikroba yang menetap di tiram, dan jika ada, apa fungsinya atau bagaimana mereka dapat membantu atau membahayakan tiram."

Zhang dan mahasiswa doktoral Zachary Pimentel mengekstrak DNA mikroba yang hidup di dalam atau di usus, insang, cangkang bagian dalam, mantel, dan jaringan tiram lainnya untuk mengidentifikasi mikroba yang hidup di sana. Mereka kemudian menerapkan teknologi metagenomik untuk merekonstruksi genom mikroba yang paling melimpah untuk lebih memahami sifat mikrobioma tiram dan fungsi beberapa mikroba.

"Ini adalah gambaran pertama tentang mikroba apa yang hidup di bagian tertentu dari tiram Timur," kata Pimentel, penulis utama pada makalah tentang penelitian yang diterbitkan pada bulan Mei oleh American Society for Microbiology. "Pada manusia, kita tahu bahwa mikroba yang hidup di usus versus kulit sangat berbeda. Tapi kita tidak tahu tentang kompartementalisasi mikroba tertentu dalam jaringan tiram tertentu."

Para peneliti mengidentifikasi satu mikroba, bakteri di kelas Mollicutes, yang memperoleh energi dari konsumsi kitin, zat yang ditemukan di seluruh lingkungan laut. Itu paling melimpah di usus tiram dan tampaknya menjadi indikator tiram yang sehat, tetapi ketika ditemukan di jaringan lain, itu mungkin berkorelasi dengan infeksi.

"Ketika mereka berlimpah di usus tiram yang sehat, itu mungkin menunjukkan bahwa tiram senang memilikinya," kata Zhang. "Tetapi ketika mikroba bertambah banyak di jaringan lain, itu mungkin pertanda bahwa tiram tidak bekerja dengan baik, mungkin karena sistem kekebalan tubuh sedang ketakutan."

Mikroba yang sama juga ditemukan mengonsumsi arginin, asam amino yang ditemukan di semua organisme yang digunakan untuk membuat protein.

"Kami sangat tertarik dengan yang satu itu karena memiliki implikasi potensial bagi sistem kekebalan tiram," kata Pimentel. "Tiram mengandalkan arginin untuk respons imunnya. Sebuah patogen telah ditemukan mencuri arginin untuk bersembunyi dari sistem kekebalan tiram, jadi sangat menarik bahwa ada mikroba lain yang menggunakan arginin dan memiliki implikasi potensial untuk kekebalan tiram."

Setelah para peneliti mengidentifikasi fungsi mikroba utama yang bermanfaat, langkah selanjutnya adalah mempelajari kapan dan di mana mikroba diperoleh.

"Satu mikroba ditemukan berlimpah pada tiram dewasa tetapi sangat jarang pada sampel larva," kata Zhang. "Jadi mereka dapat diperoleh di beberapa titik dalam pertumbuhan mereka, tetapi kapan dan bagaimana mereka diperoleh adalah pertanyaan besar. Jika kami tahu mereka penting dan kami dapat mengidentifikasi sumber dari mana mereka berasal, maka mungkin kami dapat membantu melestarikannya. populasi mikroba spesifik ini."

Menurut Zhang dan Pimentel, tiram berperan penting dalam membangun terumbu karang, menyaring air, dan memberikan fungsi ekologis lainnya, selain perannya dalam mendukung industri akuakultur. Penelitian lebih lanjut tentang mikrobioma tiram dapat bermanfaat untuk memahami lebih lanjut tentang kesehatan tiram dan kesehatan ekosistemnya.

"Kami tahu untuk organisme lain bahwa mikrobioma adalah faktor yang sangat penting ketika mempertimbangkan kesehatan dan penyakit, jadi kami meletakkan dasar untuk penelitian masa depan yang mungkin melibatkan mikroba tertentu dalam proses penting yang berkaitan dengan kesehatan dan penyakit," kata Pimentel.

"Semakin kita tahu tentang tiram dan interaksinya dengan mikroba, semakin kita mengerti tentang cara melestarikannya," tambah Zhang.

Penafian: AAAS dan EurekAlert! tidak bertanggung jawab atas keakuratan rilis berita yang diposting ke EurekAlert! oleh lembaga yang berkontribusi atau untuk penggunaan informasi apa pun melalui sistem EurekAlert.


Abstrak

Mikroba bermanfaat dalam mikrobioma akar tanaman meningkatkan kesehatan tanaman. Induced sistemik resistance (ISR) muncul sebagai mekanisme penting dimana bakteri dan jamur pemacu pertumbuhan tanaman terpilih di rizosfer utamakan seluruh tubuh tanaman untuk meningkatkan pertahanan terhadap berbagai patogen dan serangga herbivora. Berbagai macam mutualis terkait akar, termasuk Pseudomonas, Basil, Trichoderma, dan spesies mikoriza membuat sistem kekebalan tanaman peka untuk meningkatkan pertahanan tanpa secara langsung mengaktifkan pertahanan yang mahal. Tinjauan ini berfokus pada proses molekuler pada antarmuka antara akar tanaman dan mutualis yang memunculkan ISR, dan pada kemajuan dalam pemahaman kita tentang pensinyalan ISR dan priming pertahanan sistemik. Peran sentral dari faktor transkripsi spesifik-akar MYB72 dalam permulaan ISR dan peran fitohormon dan protein pengatur pertahanan dalam ekspresi ISR ​​di bagian tanaman di atas tanah disorot. Akhirnya, fungsi ekologis mikroba penginduksi ISR ​​dalam mikrobioma akar dibahas.


Ketahanan Komposisi Mikroba

Bahkan jika komposisi mikroba sensitif terhadap gangguan, komunitas mungkin masih tahan dan cepat kembali ke komposisi sebelum gangguan. Sejumlah fitur mikroorganisme, dan khususnya Bakteri dan Archaea, menunjukkan bahwa ketahanan bisa menjadi umum. Pertama, banyak mikroorganisme memiliki tingkat pertumbuhan yang cepat sehingga, jika kelimpahannya ditekan oleh suatu gangguan, mereka memiliki potensi untuk pulih dengan cepat. Kedua, banyak mikroba memiliki tingkat fleksibilitas fisiologis yang tinggi. Hal ini terkenal dengan kasus bakteri nonsulfur ungu, yang dapat fototrof dalam kondisi anoksik dan heterotrof dalam kondisi aerobik. Jadi, bahkan jika kelimpahan relatif beberapa taksa pada awalnya menurun, taksa ini mungkin secara fisiologis menyesuaikan diri dengan kondisi abiotik baru dari waktu ke waktu dan kembali ke kelimpahan aslinya. Akhirnya, jika adaptasi fisiologis tidak memungkinkan, maka evolusi yang cepat (melalui mutasi atau pertukaran gen horizontal) dapat memungkinkan taksa mikroba untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan baru dan pulih dari gangguan. Semua argumen ini mengasumsikan bahwa kelimpahan berkurang oleh gangguan, tetapi beberapa taksa mikroba dapat mengambil manfaat dari kondisi baru dan meningkatkan kelimpahan. Jadi, agar beberapa taksa pulih dalam kelimpahan, taksa yang merespons secara positif terhadap gangguan juga perlu mengurangi kelimpahan untuk mengembalikan komunitas ke komposisi aslinya.

Beberapa penelitian secara eksplisit berfokus pada perjalanan waktu komposisi mikroba setelah gangguan, sebagian besar hanya berfokus pada sensitivitas komposisi. Akibatnya, kami mencatat lamanya waktu antara penerapan gangguan dan ketika komposisi mikroba dinilai untuk studi di Tabel S1-S4. Jika komposisi sangat ulet, maka kemungkinan kecil untuk mendeteksi perubahan komposisi seiring waktu dari gangguan meningkat.

Kami membandingkan waktu dari gangguan awal untuk studi-studi yang menemukan komposisi sensitif versus resisten. Umumnya, waktu penilaian komposisi sangat bervariasi, dari hanya beberapa jam hingga beberapa dekade. Untuk amandemen C, studi di mana komposisi komunitas mikroba berubah secara signifikan lebih lama daripada studi yang tidak mendeteksi perubahan (Tabel 2). Hasil ini menyiratkan bahwa ada kelambatan dalam respons komunitas mikroba terhadap penambahan C dan tidak mendukung gagasan bahwa komunitas ini tangguh. Untuk CO . yang meningkat2, pemupukan mineral, dan suhu, semua studi memiliki kemungkinan yang sama untuk menemukan pergeseran komposisi komunitas, terlepas dari waktu sejak gangguan. Rata-rata, studi yang ditinjau memeriksa komposisi setelah beberapa tahun penerapan gangguan. Jadi, sebagai batas konservatif, komposisi mikroba seringkali tidak tahan dalam beberapa tahun.

Tentu saja, kekuatan gangguan dan seberapa sering itu diterapkan akan berpengaruh pada ketahanan komposisi mikroba. Sebagian besar penelitian yang kami ulas terus menerapkan gangguan selama penelitian (seperti yang terjadi pada sebagian besar gangguan perubahan global), daripada aplikasi satu kali pada awal percobaan. Misalnya, Enwall dkk. (36) membandingkan petak tanah yang dipupuk dan tidak dipupuk yang telah dipelihara sejak tahun 1956. Komposisi bakteri umum dan bakteri pengoksidasi amonia masih berbeda antara tipe petak. Sebaliknya, Stark dkk. (37) menerapkan bentuk N organik dan anorganik pada sampel tanah dan membandingkan komposisi Actinomycetes, alpha-Proteobacteria, dan Pseudomonas. Setelah 10 hari komposisi berbeda antara perlakuan tanah, tetapi setelah 91 hari komposisi hanya berbeda antara Pseudomonas. Sebaliknya, beberapa penelitian yang tidak menemukan efek gangguan pada komposisi mungkin menemukan efek jika penelitian dilakukan lebih lama.


Penyebab Alami (Biologis)

Tekanan Selektif

Di hadapan antimikroba, mikroba terbunuh atau, jika mereka membawa gen resistensi, bertahan hidup. Para penyintas ini akan bereplikasi, dan keturunan mereka akan dengan cepat menjadi tipe dominan di seluruh populasi mikroba.

Diagram yang menunjukkan perbedaan antara bakteri yang tidak resisten dan bakteri yang resisten terhadap obat. Bakteri non-resisten berkembang biak, dan setelah pengobatan, bakteri mati. Bakteri resisten obat juga berkembang biak, tetapi setelah pengobatan, bakteri terus menyebar.

Mutasi

Sebagian besar mikroba berkembang biak dengan membelah diri setiap beberapa jam, memungkinkan mereka berkembang pesat dan beradaptasi dengan cepat dengan kondisi lingkungan baru. Selama replikasi, mutasi muncul dan beberapa mutasi ini dapat membantu mikroba individu bertahan hidup dari paparan antimikroba.

Diagram menunjukkan bahwa ketika bakteri berkembang biak beberapa akan bermutasi. Beberapa mutasi tersebut dapat membuat bakteri resisten terhadap pengobatan. Di hadapan obat-obatan, hanya bakteri resisten yang bertahan dan kemudian berkembang biak dan berkembang.

Transfer Gen

Mikroba juga bisa mendapatkan gen dari satu sama lain, termasuk gen yang membuat mikroba resisten obat. Bakteri berkembang biak dengan miliaran. Bakteri yang memiliki DNA yang resistan terhadap obat dapat mentransfer salinan gen ini ke bakteri lain. Bakteri yang tidak resisten menerima DNA baru dan menjadi resisten terhadap obat. Di hadapan obat-obatan, hanya bakteri yang resistan terhadap obat yang bertahan. Bakteri yang kebal obat berkembang biak dan berkembang biak.

Diagram yang menunjukkan bagaimana transfer gen memfasilitasi penyebaran resistensi obat. Bakteri berkembang biak dengan miliaran. Bakteri yang memiliki DNA resisten obat dapat mentransfer salinan gen ini ke bakteri lain. Bakteri yang tidak resisten menerima DNA baru dan menjadi resisten terhadap obat. Di hadapan obat-obatan, hanya bakteri yang resistan terhadap obat yang bertahan. Bakteri resisten obat berkembang biak dan berkembang.

Tekanan Sosial

Penggunaan antimikroba, bahkan ketika digunakan dengan tepat, menciptakan tekanan selektif untuk organisme yang resisten. Namun, ada tekanan sosial tambahan yang bertindak untuk mempercepat peningkatan resistensi antimikroba.

Penggunaan yang Tidak Pantas

Pemilihan mikroorganisme yang resisten diperburuk oleh penggunaan antimikroba yang tidak tepat. Kadang-kadang penyedia layanan kesehatan akan meresepkan antimikroba secara tidak tepat, yang ingin menenangkan pasien yang ngotot yang memiliki infeksi virus atau kondisi yang belum terdiagnosis.

Diagnostik Tidak Memadai

Lebih sering, penyedia layanan kesehatan harus menggunakan informasi yang tidak lengkap atau tidak sempurna untuk mendiagnosis infeksi dan dengan demikian meresepkan antimikroba untuk berjaga-jaga atau meresepkan antimikroba spektrum luas ketika antibiotik tertentu mungkin lebih baik. Situasi ini berkontribusi pada tekanan selektif dan mempercepat resistensi antimikroba.

Penggunaan Rumah Sakit

Pasien yang sakit kritis lebih rentan terhadap infeksi dan, dengan demikian, sering membutuhkan bantuan antimikroba. Namun, penggunaan antimikroba yang lebih berat pada pasien ini dapat memperburuk masalah dengan memilih mikroorganisme yang resisten terhadap antimikroba. Penggunaan antimikroba secara ekstensif dan kontak dekat di antara pasien yang sakit menciptakan lingkungan yang subur untuk penyebaran kuman yang resisten terhadap antimikroba.

Penggunaan Pertanian

Para ilmuwan juga percaya bahwa praktik menambahkan antibiotik ke pakan pertanian meningkatkan resistensi obat. Lebih dari setengah antibiotik yang diproduksi di Amerika Serikat digunakan untuk tujuan pertanian. 1, 2 Namun, masih banyak perdebatan tentang apakah mikroba yang resistan terhadap obat pada hewan menimbulkan beban kesehatan masyarakat yang signifikan.


Tonton videonya: Genetika Bakteri. Kuliah Mikrobiologi Part 3 (Agustus 2022).