3. Klasifikasi Bakteri

Klasifikasi BakteriDEFINISI zona bersih yang mengelilingi koloni-koloni yang tumbuh jika ada substrat yang tidak larut (misalnya' zon^-zonaKlasifikasi, tata nama, dan identifikasi adalah tiga area hemolisis pada medium agar yang mengandung sel darahtaksonomi yang terpisah tetapi saling berhrrbungan. merah). Penggunaan antibodi khusus dapat n-renjadiKlasifikasi dapat didefinisikan sebagai susunan or:g:rnisme petunjuk cepat adanya struktur-struktur permukaan y3ngmenjadi kelompok-kelompok taksonomik (taks;r) ber-dasarkan kemiripan atau adanya pertalian. Kl.lsifikasi serupa yang dibawa oleh bakteri-bakteri yang diisolasi secaraorganisme prokariot seperti bakteri memerlukan penge-tahuan yang diperoleh dengan teknik observasi atau bebas. Berbagai macam uji seperti uji oksidase, yangmeiakukan percobaan, karena sifat biokimia, fisiologi,genetika, dan morfologi sering diperlukan untilk deskripsi menggunakan akseptor elektron artifisial, dapat digunakanadekuat suatu tatr<son. Tata nama adalah pen-rberiatt namasuatu organisme dengan aturan internasional berdasarkan untuk membedakan organisme-organisme berdasarkan adanya enzim respirasi, yaitu sitokrom c. Uji biokimiakarakteristiknya. Identifikasi berkenaan dengair penggunaanpraktis suatu skema klasifikasi: (1) untuk mengisolasi dan sederhana dapat memastikan adanya fungsi metabolik yangmembedakan organisme-organisme yan g diin ginkan denganyang lain; (2) untuk menguji keaslian atau sifat khusus suatu khas. Kriteriayang mengarah pada keberhasilan mengelom- pokan beberapa organisme yang terkait, termasuk dian-biakan; atau, untuk kepentingan klinis yaitu (3) untuk taranya adalah ukuran sensitivitasnya terhadap antibiotik.mengisolasi dan mengidentifikasi agen penyebab penyakit.Identifikasi agen penyebab memungkinkan pemilihan terapi Semua sifat-sifat di atas, secara langsung atau tidakfarmakologis yang secara spesifik ditujukan untukeradikasinya (Bab i0). Skema identifikasi berbeda dengan langsung, ditentukan oleh gen dari organisme yang sedangskema klasifikasi, meskipun mungkin dijumpai kemiripanyang superfisial. Skema identifikasi untuk sekelompok diperiksa. Perkembangan biologi molekular saat iniorganisme hanya dapat direncanakan setelah kelompoktersebut diklasifikasikan lebih dulu, yaitu dikenal sebagai memungkinkan dilakukannya investigasi tet-rtang keterkaitanorganisme yang berbeda dari organisme lainnya. antargen, dengan cara membandingkan sekuens gen dari bakteri-bakteri yang berbeda (Bab 7).KRITERIA KLASIFIKASI BAKTERI Nilai kriteria taksonomik bergantung pada l<elompokKriteria yang cocok untuk tujuan klasifikasi bakteri meliputi biologi yang sedang dibandingkan . Ciri (trait) yang dimilikibanyak sifat seperti yang diuraikan pada bab sebelumnya. oleh semua anggota atau ciri yang tidak dimiliki oieh semuaInformasi yang berharga dapat diperoleh melalui anggota kelompok tidak dapat digunakan untuk membedaka-n anggotanya, tetapi dapat digunakan untuk mendefinisikanpemeriksaan mikroskop dengan memeriksa bentuk sel danada tidaknya struktur khusus seperti spora atau flagel. suatu kelompok (misalnya, semua stafilokokus menghasilkanProsedur pewarnaan seperti pewarnaan Gram merupakan enzim katalase). Selain itu, ketidakstabilan genetik dapatprosedur yang terpercaya untuk menilai sifat alami menyebabkan beberapa ciri berubah-ubah dalam suatu kelompok biologi, atau bahkan dalarn satu lini sel. Misalnl'a,permukaan sel. Beberapa bakteri menghasilkan pigmen- gen resistansi antibiotika atau gen yang menyandi enzimpigmen yang khas, dan bakteri lainnya dapat dibedakanberdasarkan komplemen enzim ekstraselnya; aktivitas (pemakaian laktosa, d11.) dapat dibawa oleh plasmid (Babprotein-protein tersebut sering dapat didetel<si sebagai zona- 7), yairu suatu unsur genetik ekstrakromosom yang dapat ditransfer ke bakteri yang tidak terkait, atau ke bakteri yang hilang dari subset strainnyayang identik dalam semua hal lain. Kebanyakan kriteria untuk klasifikasi bergantung pada pertumbuhan mikroorganisme dalam laboratorium (Bab 5)' Organisme seperti treponema yang patogenik (Bab 25) kadang-kadang tidak tumbuh dalam labor:atorium, dan pada keadaan tersebut penggunaan teknik pengukuran hibridisasi asam nukleat atau analisis sekuens DNA untuk menunjukkan keterkaitan antarorganisme mungkin cukup bermanfaat. 43

44 / BAB3IDENTIFIKASI & SISTEM KLASIFIKASI erat antardua organisme menunjukkan bahwa keduanya mempunyai nenek moyang yang sama, dan dari catatan fosilKriteria yang ada teiah dapat ditarik kesimpulan yang reiatif mudah untuk diterapkan bagi sebagian besar wakil hewan danAdanya kriteria akan mengorganisir ciri-ciri bakreri dengan tanaman. Namun, tidak ada catatan semacam itu untuksuaru cara yang memungkinkan identifikasi organisme secara bakteri-bakteri, dan tanpa adanya bukti molekular, sulitefisien. Sistem yang ideal seharusnya mengandung sejumlah untuk melakukan pembedaan antara evolusi konvergen dangambaran yang diperlukan untuk identifikasi yang tepar. divergen pada ciri sifat suatu bakteri.Ke lompok akan dibagi-b.agi menjadi subkelompok yang lebih Sifat genetik bakteri memungkinkan beberapa genkecil berdasarkan ada (+) atau tidak adanya (-) karakter dipertukarkan di antara organisme-organisme yangdiagnostik. Kelanjutan proses identifikasi dengan meng-gunakan berbagai karakter akan menuntun peneliti berhubungan jauh. Lagi pula, multiplikasi bakteri hampirmenemukan subkelompok terkecil yang memuat organisme seluruhnya bersifat vegetatif, dan mekanisme pertukaranyang sedang dianalisis. Pada tahap awal proses tersebut, genetiknya jarang me libatkan rekombinasi di antara sebagianorganisme-organisrne tersebut dapat ditempatkan ke dalam besar genomnya (Bab 7). Oleh karena itu, konsep spesies-subkelompok berdasarkan karakteristik yang tidak unit fundamental filogeni sukaliel-rnsmpunyai arti yangmencerminkan keterkaitan genetik. Misalnya, akan sangat sangat berbeda bila diterapkan pada bakteri. Spesies eukariotberalasan bila suatu bakteri dimasukkan ke dalam kelompok adalah kelompok biologi yang mampu berkembang biakdengan kriteria seperti \"bakteri yang membentuk pigmen menghasilkan keturunan yang dapat hidup. Definisi spesiesmerah\" meskipun kriteria ini akan mencakup bentuk-bentuk mutakhir untuk bakteri bersifat pragmatis, operasional, danyang tidak terkait, sepefti Senatia marcescens (Bab 16) dan dapat dipakai secara universal serta berperan dengan baikbakteri fotosintetik ungu (Bab 6). Dua kelompok bakteri dalam komunitas. Spesies adalah suatu kategori yangtersebut menempati nisia yang berbeda dan bergantung pada membatasi setiap isolat atau strain dalam kelompok yangbentuk-bentuk metabolisme energi yang sangar berbeda. saling bertalian (secara genomik) yang mempunyaiMeskipun dernikian, pengelompokan awalpada sekumpulan kemiripan (tingkat tinggi) dalam berbagai gambaranbakteri tersebut akan bermanfaat,. karena memungkinkan independen, yang dapat dibandingkan pada keadaan denganpara peneliti mengidentifikasi biakan berpigmen merah standar tertentu. Keputusan untuk membatasi kelompokuntuk mempersernpit renrang kemungkinan terhadap organisme dalam suatu spesies bakteri dibuat oleh ahlibeberapa tipe yang relatiflebih sedikit. taksonomi, yang dapat memilih membagi kelompok menjadi biotipe dan mengelompokkan spesies berdasarkan genus.Taksonomi hlr.rmerik Pengelompokan yang lebih iuas seperti famili dapat juga diusulkan.Taksonomi numerik (disebur juga talsonomi komputer,fenetik, ataul taksometrik) telah digunakan secara luas pada urutan formal yang digunakan pada talsonomi bakteritahun 1960-an. Skema klasifikasi numerik menggunakan diuraikan dalam Thbel 3-1. Untuk tujuan praktis, hanyabanyak (sering kali 1 00 atau lebih) karakteristik yang berguna susunan famili, genus, dan spesies yang sering digunakan.untuk memudahkan proses taksonomi. Komputermengelompokkan berbagai strain ke dalam tingkatan Terdapat variasi genetik di antara berbagai bakteri.tertentu; pada tingkatan tersebut seluruh strain memiliki Karakterisasi kimia dalam DNA bakteri menunjukkankesamaan (biasanya >80% pada tingkat spesies) berdasarkan kisaran komposisi basa nukieotida yang luas, ketika DNAfrekuensi kepemilikan ciri sifat tertentu. Selain itu, klasifikasinumerik akan memberikan persentase frekuensi untuk dari berbagai sumber bakteri dibandingkan. Komposisi Gkeadaan karakter yang positif bagi semua strain di dalammasing-masing kelompok. Data tersebut merupakan dasar Tabel 3-1. Urutan Taksonomi.untuk pembuatan matriks frekuensi unruk mengidentifikasistrain-strain yang tidak diketahui berdasarkan talaa yang Kerajaan Prokaryotaetelah ditetapkan. Data dasar secara komputerisasi telah Divisi Gracilicutesdigunakan untuk mengembangkan uji diagnostik yang akan Scotobacteria Ordo Eubacterialesmengidentifikasi isolat yang relevan secara klinis melalui kode Famili Enterobacteri aceaeangka atau sistem probabilitas. Genus Escherichia Spesies coliKlasifikasi Filogenetik: Menuju PemahamanHubungan Evolusioner BakteriKlasifikasi filogenetik adaiah cara pembedaan genetik untukberbagai filum (divisi biologis). Keterkaitan filogenetik yang

KLASIFIKASI BAKTERI I 45(guanin) dan C (sitosin) pada DNA dari satu sumber selalu Pada tahun 1980, International Committee on Systematicsama, demikian juga dengan komposisi A (adenin) dan T Bacteriology menerbitkan daftar nama-nama bakteri yang(timin). Data tersebut merupakan petunjuk penting telah disetujui. Daflar ini berisi sekitar 2500 spesies danberkenaan dengan pemasangan basa dari rantai komplementer menggantikan daftar sebelumnya yang mengembangkandi dalam struktur fisik DNA (Bab 7). Bukti juga lebih dari 30.000 nama; sejak 1 Januari 1980, hanya daftar baru yang dianggap sah.memperlihatkan bahwa kandungan G + C pada bakteri yang Karena adanya informasi yang berkenaan denganberhubungan dekat adalah sama. Keadaan tersebut hubungan filogenetik kemungkinan akan menyebabkanmerupakan petunjuk pertama bahwa sifat kimiawi DNA dari modifikasi lanjutan dari organisasi kelompok bakteri yangorganisme yang berbeda dapat memberikan petunjuk adanya ada dalam Bergeyi Manual, statusnya harus dianggap sebagaiketerkaitan genetik. Dengan penelitian sifat fisik dapatdiperlihatkan bahwa keterkaitan DNA pada organisme yang buku pedoman sem€ntara.serupa dapat diketahui dengan cara mengukur kemampuanDNA kromosomalnya untuk melakukan hibridisasi silang. DESKRIPSI KATEGORI UTAMA &Akhir-akhir ini, kesamaan berbagai parameter DNA , dan PENGELOMPOKAN BAKTERIperbedaan titik tengah denaturasi termal (A{) (bila dapat 3.p.rti dibahas pada Bab 2, terdapat dua kelompokditentukan) merupakan standar penentuan spesies. organisme prokariot yang berbeda; eubakteria dan Pengurutan DNA telah menjadi suatu prosedur arkhaebakteria. Eubakteria terdiri dari berbagai bakteri yanglaboratorium rutin, dan perbandingan sekuens DNA pada lebih umum, yaitu, bakteri yang sangat dikenal oleh sebagiangen-gen yang memisahkan diri dapat mengukur keterkaitan besar orang. Arkhaebakteria tidakmenghasilkan peptidoglikan, yang merupakan perbedaan utama antara arkhaebakteriaantargen tersebut. Berbagai gen dengan fungsi yang berbeda dengan eubakteria tipikal. Arkhaebakteria juga berbedatelah memisahkan diri dengan kecepatan yang berbeda pula, dengan eubakteria dalam hal kemampuannya hidup dalamtetapi secara umum, kecepatan relatif untuk memisahkan lingkungan yang ekstrem (misal, temperatur tinggi, tinggidiri adalah sama. Oleh karena itu, perbedaan sekuens DNA garam, atau pH rendah) dan melakukan reaksi metabolikpada gen-gen yang menyebar dengan cepat dapat digunakanuntuk menentukan jarak genetik dari kelompok-kelompok yang tidak lazim, seperti pembentukan metana. Suatu kriteriabakteri yang berhubungan dekat, dan perbedaan sekuens pada terhadap empat kategori utama bakteri dan kelompok- kelompok bakteri yang memenuhi kriteria tersebut disajikangen-gen yang menyebar secara lambat dapat digunakan untukmengukur keterkaitan pada kelompok-kelompok bakteri pada Tabel 3-2. Empat kategori utama didasarkan pada karakter dinding sel: eubakteria gram negatif yangyang sangar berbeda. mempunyai dinding sel, eubakteria gram positif yang mempunyai dinding sel, eubakteriayang tidak memiliki Ribosom mempunyai peran penting dalam sintesis dinding sel, dan arkhaebakteria.prorein. Gen-gen yang menyandi ribosom RNA dan proteinribosom tidak terganggu selama evolusi dan telah menyebar Eubakteria Gram Negatif yang Mempunyai Dinding Sellebih iambat daripada gen-gen kromosomal iain. Perbandingan Bakteri ini merupakan keiompok bakteri heterogen yangsekuens nukieotida pada ribosom RNA 165 dari berbagai mempunyai selubung sel kompleks (jenis gram negatif) yangsumber biologis memperiihatkan hubungan evolusioner pada terdiri dari membran luar, lapisan peptidoglikan tipis (yang mengandung asam muramat dan ada dalam semua bakteriberbagai organisme yang sangat berbeda dan menyebabkan jenis ini, tetapi sebagian kecil organisme kehilangan bagiantimbulnya kerajaan baru, arc haeb acteria. ini dari selubung selnya) di bagian dalam, dan membran Lebih mutakhir lagi, hibridisasi DNA menjadi susunan sitoplasma. Sel (Gambar 3-l) dapat berbentuk sferis, oval,oligonukleotida berdensitas tinggi telah digunakan untuk batang lurus atau melengkung, heliks, atau filamentosa;identifikasi spesies. beberapa bentuk tersebut dapat berselubung atau berkapsul.Buku Pedoman Bergey Tentang Sistematika Reprodul<si dilakukan dengan cara pembelahan biner, te tapiBakteriologi beberapa kelompok melakukan reproduksi dengan cara budding(perrunasan). Badan berbuah dan milaospora dapatKemungkinan bahwa seseorang menarik kesimpulan dibentuk oleh miksobakteria. Pergerakan, jika ada, terjadimengenai hubungan filogenetik di antara bakteri-bakteri melalui alat flagel atau melalui penggelinciran. Anggotaditunjukkan oleh organisasi pada edisi terakhir Bergey\Manual ofSystematic Bacteri o logy. Pertamakali dipublikasikan kategori ini mungkin berupa bakteri fototrofik ataupada tahun 1923, buku pedoman ini merupakan usaha untukmenggolongkan bakteri yang telah diketahui dan membuat nonfotouofik (Bab 5) dan mencakup spesies aerob, anaerob,informasi tersebut dapat diakses dalam bentuk suatu kunci/ fakultatif anaerob, serta miliroaerofi lik; beberapa anggotakriteria. Buku penyerta ,yailu Bergqt! Manual ofDeterminatiue merupakan parasit obligat intraselular.Bacteriologt, berperan untuk membanru mengidentifikasibakteri-bakteri yang telah diuraikan dan telah dibiakkan.

46 / BAB3Tabel 3-2. Kategori utama dan kelompok bakteri yang menyebabkan penyakit pada manusia yang digunakansebagai suatu skema identifikasi dalam Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 9th ed.'l. Eubakteria gram negatif yang mempunyai dinding sel Treponema Grup 1'. Spirochetes Borrelia Leptospira Grup 2: Bakteri gram negatif aerob/mikroaerofilik, pergerakan heliks/vibroid Campylobacter Helicobacter Grup 3: Bakteri melengkung yang tidak bergerak (atau jarang bergerak) Spirillum Grup 4: Kokus dan batang gram negatif mikroaerofilik/aerob Tidak ada Alcaligenes Grup 5: Batang gram negatif fakultatif anaerob Bordetella Brucella Grup 6: Batang gram negatif, anaerob, lurus, melengkung, dan heliks Francisella Legionella Grup 7: Bakteri pereduksi sulfur atau disimilator sulfat Moraxella Grup 8: Kokus gram negatif anaerob Neisseria Grup 9: Rickettsia dan chlamydia Pseudomonas Grup l0: Bakteri fototrofik anoksigenik Rochalimaea Grup I 1: Bakteri fototrofik oksigenik Ba cte ro i d es (beberapa spesies) Grup 12: Bakteri aerob kemolitotrofik dan organisme sejenis Escherichia (dan bakteri coliform sejenis) Grup 13: Bakteri tambahan atau bakteri bertunas Klebsiella Proteus Grup 14: Bakteri berselubung Providencia Grup 15: Bakteri menggelincir yang tidak berbuah, nonfotosintetik Salmonella Grup 16: Bakteri menggelincir yang berbuah: myxobacteria Shigella Yersiniall. Bakteri gram positif yang mempunyai dinding sel Vibrio Haemophilus Grup 17: Kokus gram positif Pasteurella Bacteriodes Grup 18: Kokus dan batang gram positif pembentuk endospora Fusobacterium . Prevotella Tidak ada Grup 19: Batang gram positiftidak berspora, beraturan Tidak ada Rickettsia Grup 20: Batang gram positif tidak berspora, tidak beraturan Coxiella Chlamydia Grup 21: Mycobacteria Tidak ada Grup 22-29: Acti no mycetes Tidak ada Tidak ada Tidak ada Tidak ada Capnocytophaga Tidak ada Enterococcus Peptostreptococcus Staphylococcus Streptococcus Bacillus Clostridium Erysepelothrix Listeria Actinomyces Corynebacterium Mobiluncus Mycobacterium Nocardia Streptomyces Rhodococcus (berlanjut)

KLASIFIKASI BAKTERI / 47Tabel 3-2. Kategori utama dan kelompok bakteri yang menyebabkan penyakit pada manusia yang digunakansebagai suatu skema identifikasi dalam Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, 9lh ed. (Lanjutan)lll. Eubacteria tidak berdinding sel'. mycoplasma atau mollicuta Mycoplasma Ureaplasma 'Grup 30: Mycoplasma Tidak adalY. Archaebacteria Tidak ada Tidak ada Grup 31: Metanogen Tidak ada Grup 32: Peredukii archaeal sulfate Tidak ada Grup 33: Archaebacteria sangat halofilik Grup 34: Archaebacteria tidak berdinding sel Grup 35: Metabolizer sulfur yang sangat termofilik dan hipertermofilikEubakteria Gram Positif yang Mempunyai peptidoglikan. Bakteri tersebut diselubungi oleh suatuDinding Sel membran unit, yaitu membran plasma (Gambar 3-2). BakteriKelompok bakteri ini mempunyai profil dinding sel jenis tersebut menyerupai bentuk L (Bab 26) yang dapargram positif; sel-sel biasanya, tetapi tidak selalu, memberipewarnaan gram positif. Sei-sel dapat berbentuk sferis, dihasilkan pada banyak spesies bakteri (khususnya eubakteria gram positif); namun, tidak seperti bentuk L, mikoplasmabatang, atau filamen (Gambar 3- 1); batang dan filamen dapat tidak pernah kembali menjadi keadaan berdinding, dan tidaktidak bercabang, atau dapat memperlihatkan percabangan ada hubungan antigenik antara mikoplasma dan eubakteriasejati. Reproduksi umumnya dengan cara pembelahan biner. bentuk L.Beberapa bakteri pada kategori ini menghasilkan spora Enam genus telah ditunjuk sebagai mikopiasma (Bab 26)sebagai bentuk istirahat (endospora). Organisme-organisme berdasarkan habitatnya dan kebutuhan akan kolesterol;tersebut secara umum bersifat heterotrof kemosintetik (Bab5) dan meliputi spesies aerob, anaerob, dan fakultatif anaerob. namunr hanya dua genus yang merupakan patogen hewan.Kelompok dalam kategori ini mencakup bakteri asporogenus Mikoplasma adalah organisme yang sangat pleomorfik dansederhana dan sporogenus serta actinomyceteJ yang ukurannya berkisar dari bentuk seperti vesikel sampai ukuranstrukturnya kompleks dan keluarganya. yang sangat kecil (0,2 ;rm), bentuk yang dapat difiltrasi.Eubakteria yang Tidak Memiliki Dinding Sel Reproduksi rnungkir.r nlelalui budding (pertunasan), lragmentasi, atau pembelahan biner (salah satunya atauBakteri ini adalah mikroorganisme yang tidak memiliki kombinasi). Sebagian besar spesies memerlukan medium yangdinding sel (sering disebut sebagai mikoplasma dan terdiri kompleks untuk pertumbuhan, dan cenderung membentuk koloni \"telur goreng\" yang khas pada medium padat. Ciridari kelas Mollicute) dan tidak menyintesis prekursor I<has mollicute yang unik adalah terdapaq beberapa genus yang memerlukan kolesterol untuk pertumbuhan; kolesterol yangl{'.r.r '' $raltil:lii!4:.I';;:;;.'.:.;.;.Gambar 3-1. Bentuk sel yang terjadi pada bakteri-bakteri uniselular sejati. (A) Kokus. (B) Batang. (C) Spiral. (Fasekontras, 1500 x). (Direproduksi dengan izln darl Stanier RY Doudoroff M,Adelberg EA The MicrobiaiWoil/3rd ed. Hak Cipta @ 1970. Denganizin dari Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ.)

48 / BAB3 multiselular pada filamen-filamen atau agregat, Perkem- bangbiakan terjadi dengan cara pembelahan biner, budding, konstriksi, fragmentasi, atau dengan mekanisme yang tidak dike tahui.Gamhar 3-2. Mikrograf elektron dari sel anggota PENENTUAN SUBTIPE & APLIKASINYAkelompok mycoplasma, agen bronkopneumonia pada Dalam keadaan tertentu (seperti epidemik). penting untuktikus (1 960 X). (Direproduksi dengan izin dari Klieneberger-Nobel E, membedakan strain-strain dari spesies tertentu ataupunCuckow FW: A study of organisms of the pleuropneumonia group by mengidentifikasi strain tertentu. Tindakan itu disebutelectron microscopy. J Gen Microbiol 1955;12:99.) subtyping (penentuan subtipe) ; tindakan tersebut dilakukantidak teresterifikasi adalah suatu komponen membran yang dengan cara memeriksa karakteristik isolat bakteri yangunik, baikpadaspesies yangmemerlukan sterol maupun yang memungkinkan diskriminasi di bawah tingkat spesies. Agartidak memerlukan sterol jika tersedia dalam medium. sistem subryping efekrif, bedakan isolat kasus dengan isolatArkhaebakteria b ukan kasus. S ecara ldasi k, s u b r1,p ing telah di len gkapi den ganOrganisme prokariot ini terutama ditemukan dalam b iotyp ing, serotyp ing, uji kerentanan antimikroba, penentuan jenis bakteriofag, dan penentuan jenis bakteriosin. Misainya,lingkungan berair atau habitat terestrial yang ekstrem (tinggi lebih dari 130 serogrup Wbrio cholerar telah diidentifikasigaram, temperatur tinggi, anaerob); beberapa di antaranya berdasarkan perbedaan antigenik pada polisakarida O LPS;adalah simbion dalam saluran cerna hewan. Arkhaebakteriaterdiri dari organisme fakultatifanaerob, anaerob, dan aerob narnun, hanya serogrup O1 dan Ol39 yang berhubunganyang bersifat kemolitotrof, heterotrof, atau heterotrof dengan epidemi dan pandemi kolera. Dalam serogrupfakultatif (Bab 5). Beberapa spesies adaiah mesofil,sedangkan spesies yang lain mampu tumbuh pada temperatur tersebut, hanya strain-strain yang menghasilkan toksin koleradi atas 100 0C. Arkhaebakteria yang hipertermofilik tersebut yang virulen dan menyebabkan penyakit kolera; strain O1secara unik beradaptasi untuk tumbuh dan berkembang biak dari V cholerar yang nontoksigenik, yang tidak berhubunganpada temperatur tinggi. Dengan sedikit pengecualian, enzim- dengan epidemi kolera, telah diisolasi dari spesimenenzim yang diisolasi dari organisme tersebut secara intrinsik lingkungan, dari makanan, dan dari pasien dengan diarebersifat iebih termostabil daripada enzim yang sama dariorganisme mesofilik. Beberapa enzim yang rermostabil ini, sporadik.seperti DNA polimerase dari Thermus aquaticus (Taq Klonalitas yang berkenaan dengan isolat mikroorganisme dari sumber wabah yang umum merupakan konsep pentingpolimerase), merupakan komponen penting dalam metode dalam epidemiologi penyakit infeksi. Pajanan terhadap sumber agen penyebab yang umum telah dikaitkan denganamplifikasi DNA seperti reaksi rantai polimerase (PCR). sejumlah wabah infeksi. Secara umum, mikroorganismeArkhaebakteria dapat dibedakan dengan eubakteria sebagian infeksius tersebut adalah klonal; dengan kata lain,karena Arkhaebakteria tidak memiliki dinding sel mikroorganisme tersebut adalah progeni satu sel sehingga, demi praktisnya, identik secara genetik. Oleh karena iru,peptidoglikan, memiliki isoprenoid dieter atau lipid digliserol sub typ ing mempunyai peran pentin g dalam mengidentifi kasi mikroorganisme tertentu rersebut. Kemajuan mutakhirtetraeter, dan sekuens RNA ribosomal yang khas. dalam bioteknologi secara dramatis telah memperbaikiArkhaebakteria juga memiliki beberapa gambaran molekular kemampuan kita untuk menentukan subtipe mikro-yang sama dengan eukariot (Tabel 3-3). Sel-sel mungkin organisme. Teknologi hibridoma telah menyebabkanmemiliki keragaman bentuk, termasuk bentuk sferis, spiral, perkembangan antibodi monoklonal terhadap antigendan lempeng atau batang; juga ada bentuk uniselular dan permukaan sel, yang telah digunakan untuk menciptakan sistem penentuan subtipe berdasarkan antibodi dengan standardisasi tinggi. Elektroforesis enzim multilokus (MLEE), yang telah menjadi metode standar untuk meneliti populasi genetik pada eukariot, juga telah digunakan untuk mempelajari keragaman genetik dan struktur klonal mikroorganisme patogen. MLEE melibatkan penentuan mobilitas suatu set enzim yang dapat larut (biasanya 15 sampai 25 enzim) dengan elektroforesis gel tepung. Karena kecepatan migrasi suatu protein selama elektroforesis dan muatan elektrostatiknya ditentukan berdasarkan sekuens asarn aminonya, varian mobilitas (disebut sebagai elektromorf atau alozim) suatu

KLASIFIKASI BAKTERI / 49Tabel 3-3. Beberapa karakteristik yang sama pada sel- pada studi epiderniologi, dan secara teknis paling mudahsel arkhaebakteria dan eukariot yang tidak ada pada dilakukan. Plasmid, yang merupakan unsur genetik ekstrakromosom, diisolasi dari setiap isolat kemudianeubakteria. dipisahkan dengan elektroforesis gel agarosa untuk menentukan jumlah dan ukurannya. Namun, pada banyakFaktor elongasi-2 (EF-2) Tidak bakteri dapat dijumpai plasmid-plasmid dengan ukuran yang mengandung asam amino diftamida sehingga, identik tetapi sekuens atau fungsinya sangat berbeda. Oleh dapat beribosilasi ADP karena itu, digesti plasmid dengan endonuklease restrilai dan dengan toksin difteri kemudian membandingkan jumlah dan ukuran fragmen- fragmen hasil restriksi tersebut, sering memberikan informasilnisiator metionil tRNA Tidak Ya tambahan yang bermanfaat. Analisis plasmid telah terbukti Tidak Ya paling berguna untuk memeriksa wabah yang waktu dan tidak diformilasikan Ya tempatnya terbatas (misal, wabah di rumah sakit) dan bilaBeberapa gen IRNA ya digabungkan dengan metode penentuan subtipe lainnya. mengandung intron Penggunaan endonul<Iease restriksi untuk memotong DNA menjadi fragmen-fragmen yang berbeda adalah salahSintesis protein dihambat Tidak satu prosedur paling dasar dalam biologi molekular. Endonuklease restriksi mengenali sekuens DNA pendek oleh anisomisin tetapi tidak oleh kloramfenikol (sekuens restriksi) dan memotong DNA beruntai ganda yang ada di dalam atau yang saling berdekatan dengan sekuensRNA polimerase bergantung Tidak ini. Panjang sekuens restriksi berkisar anrara4 sampai lebih DNA adalah enzim multi- dari 12 basa dan terjadi di seluruh kromosom bakteri. komponen yang tidak sensitif terhadap antibiotik Sekuens restriksi pendek timbui lebih sering daripada sekuens rifampin dan streptolidigin restriksi yang lebih panjang. Oleh karena itu, enzim-enzim yang m€ngenaii empat pasangan basa sekuens restril<si (yangenzim disebabkan oleh substisusi asam amino pada sekuens lebih sering terjadi), akan menghasilkan lebih banyakpolipeptida, yang mencerminkan perubahan pada sekuens fragmen daripada enzim yang mengenaii delapan Pasangan basa sekuens restrii<si (yan g jarang terj adi). Beberapa metodeDNA yang menyandi polipeptida. Gen-gen strukturalpenyandi enzim pada Escherichia coli memperlihatkan penentuan subtipe menggunakan endonuklease restriksi- pemotong DNA. Metode dasar yang melibatkan Pemotongankeragaman genedkyang luas; namun, dengan menggunakan DNA dengan suatu enzim yang mengenali tempat restriksi yang sering terjadi dan memisahkan ratusan fragmen, yangMLEE, peneliti di Centers for Disease Control (Pusar panjangnya berkisar dari sekitar 0,J kb sampai 50 kb, denganPengendalian Penyakit) malnpu memastikan bahwa strain menggunakan elektroforesis gel agarosa dan dilanjutkanE coli serotipe OI57:H7, suatu patogen yang baru-baru ini dengan visualisasi di bawah sinar ultraviolet setelah diwarnaidikenal berkaitan dengan wabah kolitis hemoragik dansindrom uremik hemolitik (Bab 16), diturunkan dari suatu dengan etidium bromida. Salah satu keterbatasan utamaklon yang tersebar luas di Amerika Utara. teknik tersebut adalah kesulitan menginterpretasikan profil kompleks yang terdiri dari ratusan pita yang mungkin tidak Karakterisasi atau identifikasi isolat telah mengalami terputus dan bertumpang tindih. Pen ggunaan endonuk-leasekemajuan dengan adanya penggunaan metode fisik terhadap restriksi yang memotong di tempat restriksi yang jarangsel-sel prokariot, seperti spektroskopi inframerah transformasi terjadi akan menghindarkan masilah tersebut. Digesti DNAFourier (FTIR, fourier transformed injiared ), spektrometrimassa-pirolisis, dan desorpsi/ionisasi laser-dibantu matriks oleh enzim-enzim tersebut secara umum menghasilkan 5dengan jam terbang (Maldi/Tof), atau spektromerri massa sampai 20 fragmen yang panjangnya berkisar antara 10 kb sampai 800 kb. Pemisahan fragmen DNA yang cukup besarionisasi semprotan. Perkembangan isolasi asam nukleat, amplifikasi, dan ini dilengkapi dengan teknik yang disebut elektroforesis gelpengurutan DNA sejak tahun 1975 teiah menyebabkan medan getar (PFGE, pulsed /ield gel electrophoresis),perkembangan sistem penentuan subtipe berbasiskan asam memerlukan peralatan khusus. Secara teoretis, semua isolatnukleat. Sistem ini mencakup analisis profil plasmid, analisis bakteri dapat ditentukan jenisnya dengan metode ini' Manfaatnya adalah profil restriksi terdiri dari beberapa pitaendonuklease restriksi, ri b otyp ing, elektroforesis gel medan yang mudah terputus yang menampilkan keseluruhangetar, amplifikasi PCR dan digesti endonuklease restriksi kromosom bakteri dalam satu gei.pada gen-gen spesifik, PCR utama yang berubah-ubah, dan Analisis Southern blot, drberi nama dari peneliti yang mengembangkan teknik tersebut, telah digunakan sebagaianalisis sekuens asam nukleat. Analisis profil plasmid metode subtyping untuk mengidentifikasi isolat yangmerupakan teknik berbasis DNA pertama yang digunakan

50 / BAB3menyebabkan wabah. Setelah elektroforesis gel agarosa, anthrach pada musim gugur tahun 2001 . Forensik mikrobafragmen restriksi yang terpisah ditransfer ke membran adalah bagian dari investigasi kriminal, dan melibatkannitroselulosa atau nilon. Penggunaan fragmen DNA yang penggunaan banyak teknik yang dijelaskan di atas untukdiberi label sebagai probe (penandanya), memungkinkan kita mengidentifikasi strain dan substrain mikroorganisme secarauntuk mengidentifikasi fragmen-fragmen restriksi yang tepat yang digunakan dalam biokriminal untuk men$iden-mengandung sekuens (lokus) yang homolo gterhadap probe.Variasi jumlah dan ukuran fragmen-fragmen tersebut disebut tifikasi sumber yang berarti secara forensik-pelaku serangan.sebagai polimorfisme panjang fragmen restriksi (RFLB METODE NONBIAKAN UNTUKrestrictiln fagment length p o lymory h isms) dan mencerminkanvariasi jumlah lokus yang homolog terhadap probe danlokasi IDENTIFIKASI MIKROORGAN ISMEtempat restriksi yang berada di dalam atau mengapit lokus-lokus tersebut. Ribotyping adalah suatu metode yang PATOGENmenggunakan analisis Southern blot untuk mendeteksipolimorfisme pada gen-gen rRNA, yang terdapat pada semua Usaha untuk memperkirakan jumlah total bakteri, arkhae-bakteri. Karena sekuens ribosom sangat dipertahankan, bakteria, dan virus membuat frustrasi karena adanya ber-sekuens ini dapat dideteksi denganpro bebiasayang disiapkan bagai kesulitan seperti deteksi dan pengambilan daridari rRNA 165 dan 23S dari E coli. Banyakorganisme yangmemiliki banyak salinan (lima sampai tujuh) gen ini, dan lingkungan, pengetahuan kami yang tidak lengkapmembentuk pola dengan jumlah pita yang cukup untukmemungkinkan daya pisah yang baik; namun, riboryping mengenai kelompok mikroba obligat, dan masalah konsep spesies dalam kelompok tersebut. Namun demikian,memberikan manfaat yang terbatas untuk beberapa menurut taksiran didapatkan kesan bahwa jumlah taksamikroorganisme seperti mikobakterit yang hanya mempunyai mikroba yang tidak dibiakkan jauh melebihi taksa organisme yang dibiakkan (Tabel 3-4). Sampai saat ini,salinan tunggal gen tersebut. identifikasi mikroba memerlukan isolasi biakan murni (atau pada beberapa keadaan kokultur yang jelas) yang PCR terbukti berguna untuk deteksi dan identifikasi diikuti dengan berbagai uji ciri biokimia dan fisiologi. Klinisi telah lama mengetahui adanya penyakit manusiaagen-agen infelaius tanpa perlu dibiakan (lihat bawah). PCRjuga telah digunakan dalam beberapa metode sub4tping. yang disebabkan oleh mikroorganism€ yang dapat dilihat tetapi tidak dapat dibiakkan. Para ilmuwan saat ini meng-Penggunaan PCR secaia langsung meiibatkan amplifikasi gunakan pendekatan dengan bantuan PCR yanggen spesifik, digesti produk amplifikasi selanjutnya dilakukan menggunakan rRNA untuk mengidentifikasi mikro-oleh endonuklease restriksi, dan analisis fragmen-fiagmen organisme patoge nik in situ. Fase perrama dalam pendekatan ini melibatkan ekstraksi DNA dari spesimenyang dihasilkan dari elektroforesis. Suatu contoh cara yang sesuai, penggunaan berbagai teknik moiekularpenggunaan metode ini: pola fragmen restriksi dari genprotein utama membran luar (MOMB major outer membrane standar untuk memperoleh perpustakaan klon, pencarianprotein) pada Chlamydia trachomatis dapat dikorelasikan informasi sekuens rDNA, dan analisis perbandingan daridengan hasil dari suatu sistem serotypingberbasiskan MOMP sekuens yang dicari. Tindakan ini menghasilkan informasiOleh karena iw, C nachomatis, suatr patogen intraselular tentang identitas atau keterkaitan antarsekuens yang akanobligat, secara cepat dapat ditentukan tipenya untuk tujuan dibandingkan dengan data dasar yang ada. Pada faseepidemiologi atau lain-lain secara langsung dari spesimenklinis tanpa perlu dibiakkan. kedua, untuk membuktikan bahwa sekuens ini berasal dari sel-sel yang ada di spesimen arnal diperoleh dengan . Lapangan forensik mikroba dikembangkan saat cara hibridisasi in situ dengan menggunakan probekhususbangkitnya serangan bioteroris dengan spora-spora Bacillus untuk sekuens. Pendekatan ini telah digunakan dalamTabel 3-4. iumlah spesies biologi yang diketahui dan diperkirakanlVirus 5.000 130.000 4%Bakteri 4.160 40.000 12%Fung i 69.000 r.500.000 5o/oAlga 40.000 50.000 67 o/oProtozoa 30.800 100.000 31o/oI Dimodifikasi dari BullAT et al: Biodiversity as a source of innovation in biotechnology. Ann Rev Microbiol 1992;46:219.

IKLASIFIKASI BAKTERI 51identifikasi mikroorganisme patogenik. Misainya, ..,:r,r,r..{,A) M: -. e.i6f i I (D) Termof ilactinomycetes yang sebelumnya tidak digolongkan telah (E) Kemolitotrof ,.ii:'irl,{B) ,,r,rr:,?j.ikrof ildiidentifikasi sebagai bakteri berbentuk batang penyebab INN$i*ffiffipenyakit Vhipple sehingga diusulkan agar bakteri tersebut 1:,1..{c):,.,,,..l,|l ?,]oJ ldiberi nama Tiopheryma whipplei. Pendekatan rRNA juga i l,telah digunakan untuk mengidentifikasi agen penyebabangiomatosis basilar yaitu Bartonel/a henselae, dan untuk $l'iia,b na :,:'',memperlihatkan bahwa patogen oportunistik Pneumoqtstis ;';,t;:,;;:;111;1;:'':jiroueci adalah suatu anggbta fungi. .lrl::,.' :C., ri i ii l: i.iliir:rri.. i. \",rrr.,.: 2rr.:rr, D.,. -r :ti)ri:::,,_r:rt::. t..:. 3,riirE., . .,.-,.a,,:::.:a-:-','-1; Fubakteria yahgltidak memiliki din4ing 9ef .-.!ah KEPUSTAKAAN tidak meny!n!91i1 :p1eku15o1r. pep!!doslikrnldf$!1rtt (A) Spirochetes Buku ,. :iil tr;ffiiii; Balows A et al (editors): The Proharyotes, A Handbooh on the Bi,ology of2;, Arkhaebakteria'depat dibedakah:dari Bacteria: Ecophysiology, I solcLtion, Identification, Applications, 2nd ed. Springer, 1991.karena tidak memiliki : Goodfellow M, O'Donnell AG (editors): Handbooh of New Bacterial.',: 1.1[),.:,Kapiul :'::::\" ;.:' Sy stematics. Academic Press, 1993. .:': :',,: Holt JG et al (editors): Bergey's Manual of Determinatiue Bacteriology,',{C),,,r,.,':r (B) '. Ffagelq.r \":..,1,,., 9th ed. WilLiams & Wilkins, 1994.',ri Riboeom ' r:,.: Keim P (editor): Microbial Forensics: A Scientific Assessrnent. American:'.,,:,(D) '- Pgptidoglikan-,r, r . Society for Microbiology, 2003.'',.',,, (E)..., 'RNA'transfer, i ,.,, Krieg NR (editor): BergeJ's Manual of Systematic Bncteriology. Vol 1.3.,,:'5gqiih g. pen deiita kisrik,f i b rosii,beiusij,r,li o..!b h q n : Williams & Wilkins, 1984.',.-: ''6i1u* t. O' rumah sakit: Biak6n sp-uiurn mengha'iilkan Persing DH et al (editors): Diagnostic Molecular Microbiology. Principles and Applications. American Society for Microbiology, 1993.:,: ;81tykho lde'iia.:'cep;acia.'Setelah,,itu;,rr-ter:depat, dua,,,ip'asien:,'lain.dengan bakteremia B' cepacia;:::'dan Sneatlr PHA et al (editors): Bergey's Manual of Systematic Bacteriology:, . organismd dibiakkan dari !putum empat pasien lain. Vol 2. Williams & Wilkins. 1986.,ili r,,,.\"5e1ama:wabah nosokomiaI oleh Bu rkhoIderiacepacia, 50 lingkungan dan tujuh isolat pasien Staley JT et al (edrtors): Bergey's Manual of Systenatic Bacteriology. Yolr ditentukan subtipelnya untuk mengidentifikasi 3. Williams & Wilkins, 1989.: sumber:. wabah. Teknik mAnakah yang palingI 'i. ,,. r,berguna Uqtqk,Usaha ini?' . Williams ST et al (editors): Bergel's Manual of Systematic Bacteriology. .t ..,.:, ... Vol 4. Williams & Wilkins. 1989..,. .'.. 't:(A) Biakdn..r ir:.: :'.\" \"\"'l '..,:r.r'. . ..::. ... .::. '.::::'' Artihel & Tinjauan(B) Ribotyping :. .'' -.:.\"a Amann RI, Ludwig W, Schleiffer K-H; Phylogenetic identification and in(C)rri':.\" PengUr:utan (sequenaing): f RNA.1 65i,r:,:ii:f i situ detection of individual microbial cells without cultivation.': {D) :,U--ii.ke1entanan.antt-mikrobar,.r:\"'',',;,,,;,;;;t;,:;.:,\".; Microbiol Rev 1995;59: 143.:]'''.'....(E).l'''Pgngurutan',asam-ukleat]..:..:..,,.:.........::..:::.::..::..:..::.:.:.. Bull AT et al: Biodiversity as a source of innovation in biotechnology. Ann Rev Microbiol 7992;46:219.4, Mikroorganisme gram positif yang tidak dapat,, . diliakkqn lqmpqk, pada spesimenl jaqingan.,yang Edman JC et al; Ribosornal RNA sequence shows Pneumocystic cariniito',rr'rl .:'':':dsipbeIra-le-hyaldtiadraikpda!kseietanhduei.nTgeaknn'-ikpmenanyaakkaih! yang be a member ofthe fungi. Nature (London) 1988;334:519. yang Fredricks DN, Relman DA: Sequence-based identifrcation of microbial,.;, palinlj beiguna, untuk mengidentifikasi organisme pathogens: A reconsideration of Koch's postulates. Clin Microbiol Rev 1996;9:18. in i? Giirtler V, Mayall BC: Genomic approaches to typing, taxonomy and (A) Serologi evolution ofbacterial isolates. Int J Syst Evol Microbiol 2001;51:3(B)1.,,,.,,, Amplifikasi PCR dan'pengurutanlrDNA. . Maslow JN, Mulligan ME, Arbeit RD: Moiecular epidemiology: Application,,,,,,,.,,,,, (C),,,:Elekiioforesitrren?imrmultilokui:r\"':,,,1,:.,,,;'11::':: ofconternporary techniques to the typing ofmicroorganisms Clin Infect Dis 1993;17;153.i '''.r::ir (D)'rrr Eiekiiofof eSir,gel,Sp5:poliakrilam id.,.a.',t\":' Mayer LW: Use of plasmid profrles in epidemiologic suneillance of disease 'i (E) Pl!;ed field'gel e/qqfrophorelil.'.11.1, ,,., ,11r,1, \" outbreaks intracingthe transmission of antibiotic resistance Clin Microbiol Rev 1988;l :228.:i.i. . oruA potimeiiise aari rne rmus aquaiicus merup'akan', komponen penting dalam metode amplifikbsi DNA r Rosell6-Mora R, Amann R: The species concept for prokaryotes FEMS Microbiol Rev 2001;25:39.,',,. , sepe-rti reakti ranla! polimerase. .Organisme tefiebut Stringer JR et al: A new name @neumocystis jtroueci) for pneumocybtis,',.,,,\"dOqrpgqat,ntuiim6eb-uyahn, gp:deadpqa{te,tmurpyrebruahtutp\" addiaar,J.ate5qr p1\"0q0l,g0tCu'l r, from humans. Emerg Infect Dis 2002;89:891 tersebut disebut sebagai