Informasi

Apakah bakteri Gram negatif diklasifikasikan seperti itu karena potensi membran negatifnya?

Apakah bakteri Gram negatif diklasifikasikan seperti itu karena potensi membran negatifnya?


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.

Apakah potensial membran biasanya dikutip untuk bakteri Gram negatif (misalnya, E. coli) mengacu pada potensial melintasi kedua membran? - Jika ya, maka apakah potensial lebih jatuh di atas membran dalam atau luar? Apakah ada penelitian yang memperkirakan/mengukur fraksi relatif untuk setiap membran?

Saya berasumsi bahwa pengukuran potensial biasanya dilakukan dengan memasukkan elektroda di dalam sel dan mengukur perbedaannya dengan di luar, ini akan membuat jawaban untuk pertanyaan pertama ya.


Jawaban singkat
Perbedaan antara Gram positif (Gram+) dan bakteri negatif (Gram-) benar-benar memiliki Tidak ada apa-apa hubungannya dengan potensial membran; ini semua tentang pewarnaan gram prosedur.

Latar belakang
Pewarnaan Gram dinamai ahli bakteriologi Denmark Hans Christian Gram, yang awalnya merancangnya pada tahun 1882 (Gram, 1884). Pewarnaan Gram adalah teknik umum yang digunakan untuk membedakan dua kelompok besar bakteri berdasarkan konstituen dinding selnya yang berbeda. Prosedur pewarnaan Gram membedakan antara Gram+ dan Gram- kelompok dengan mewarnai sel-sel ini ungu atau merah, masing-masing (Gbr. 1).

Gram+ bakteri menodai violet karena adanya lapisan tebal peptidoglikan di mereka dinding sel, yang mempertahankan kristal violet yang diwarnai dengan sel-sel ini. Gram-, di sisi lain berwarna merah, yang dikaitkan dengan dinding peptidoglikan yang lebih tipis, yang tidak mempertahankan kristal violet selama proses penghilangan warna.

Prosedur pewarnaan gram
Prosedur ini melibatkan pewarnaan sel dengan pewarna kristal violet. Selanjutnya, larutan yodium (yodium dan kalium iodida) ditambahkan untuk membentuk kompleks antara kristal violet dan yodium, yang tidak larut dalam air. Kemudian, penghilang warna, seperti etil alkohol, ditambahkan ke sampel, yang mengeringkan lapisan peptidoglikan, menyusut dan mengencangkannya. Kompleks kristal violet-iodin tidak mampu menembus lapisan peptidoglikan yang mengencang ini, dan dengan demikian terperangkap dalam sel di Gram.+ bakteri. Dalam Gram- bakteri, bagaimanapun, lapisan peptidoglikan yang lebih tipis tidak mempertahankan kompleks kristal violet-iodin dan warnanya hilang. Terakhir, pewarna tandingan, seperti safranin yang sedikit larut dalam air, ditambahkan ke sampel, sehingga membuatnya berwarna merah. Karena safranin lebih terang warnanya daripada kristal violet, safranin tidak mengganggu warna ungu pada Gram+ sel, tetapi itu menodai Gram yang tidak berwarna- sel merah.


Gambar 1. Gram+ bakteri (kiri) dan Gram- di kanan. sumber: Tes Lab Online

Referensi
- Gram, Fortschritte der Medizin (1884)


Berikut ini bukan jawaban untuk pertanyaan awal: "Apakah bakteri Gram negatif diklasifikasikan seperti itu karena potensi membran negatifnya?" tetapi untuk pertanyaan-pertanyaan nanti dalam teks.


Biasanya potensial membran diberikan untuk bagian sitosol bagian dalam dan ruang ekstraseluler, untuk E. Coli sekitar -120 mV; lihat juga artikel ini.

Karena ukuran E. Coli yang kecil, sangat sulit untuk mengukur potensial membran secara andal dan akurat.

Untuk periplasma hanya potensi Donnan yang dilaporkan, berkisar antara 5 dan 100 mV, biasanya sekitar 25 mV.

Saya tidak tahu tentang laporan apa pun yang mengukur kontribusi relatif, tetapi saya kira bagian dalam merupakan sebagian besar dari total potensi.


Bab 27 - Prokariota

  • Jika manusia menghilang dari planet besok, kehidupan di Bumi akan terus berlanjut untuk sebagian besar spesies lainnya.
  • Tetapi prokariota sangat penting bagi biosfer sehingga jika mereka menghilang, prospek kehidupan lain yang bertahan akan redup.

Prokariota adalah mata rantai yang sangat diperlukan dalam daur ulang unsur-unsur kimia dalam ekosistem.

  • Atom-atom yang membentuk molekul organik pada semua makhluk hidup pada suatu waktu merupakan bagian dari senyawa anorganik di dalam tanah, udara, dan air.
  • Kehidupan tergantung pada daur ulang unsur-unsur kimia antara komponen biologis dan kimia ekosistem.
    • Prokariota memainkan peran penting dalam proses ini.
    • Prokariota kemoheterotrofik berfungsi sebagai pengurai, memecah mayat, vegetasi mati, dan produk limbah dan membuka pasokan karbon, nitrogen, dan elemen lain yang penting bagi kehidupan.
    • Prokariota juga memediasi kembalinya unsur-unsur dari komponen lingkungan yang tidak hidup ke kumpulan senyawa organik.
    • Prokariota autotrofik menggunakan karbon dioksida untuk membuat senyawa organik, yang kemudian dilewatkan melalui rantai makanan.
    • Mereka adalah satu-satunya organisme yang mampu memetabolisme molekul anorganik yang mengandung unsur-unsur seperti besi, belerang, nitrogen, dan hidrogen.
    • Cyanobacteria tidak hanya mensintesis makanan dan mengembalikan oksigen ke atmosfer, tetapi mereka juga memperbaiki nitrogen.
      • Ini menyimpan tanah dan air dengan senyawa nitrogen yang dapat digunakan organisme lain untuk membuat protein.

      Banyak prokariota bersimbiosis.

      • Prokariota sering berinteraksi dengan spesies lain dari prokariota atau eukariota dengan metabolisme komplementer.
      • Hubungan ekologis antara organisme yang bersentuhan langsung disebut simbiosis.
        • Jika salah satu organisme simbiosis lebih besar dari yang lain, itu disebut inang, dan yang lebih kecil dikenal sebagai simbion.
        • Banyak dari spesies ini adalah mutualis, mencerna makanan yang usus kita sendiri tidak bisa.
        • Genom mencakup sejumlah besar gen yang terlibat dalam sintesis karbohidrat, vitamin, dan nutrisi lain yang dibutuhkan oleh manusia.
        • Sinyal dari bakteri mengaktifkan gen manusia yang membangun jaringan pembuluh darah usus yang diperlukan untuk menyerap makanan.
        • Sinyal lain menginduksi sel manusia untuk menghasilkan senyawa antimikroba yang B. thetaiotaomicron tidak rentan, melindungi bakteri dari pesaingnya.

        Konsep 27.5 Prokariota memiliki dampak yang merugikan dan menguntungkan bagi manusia

        • Prokariota patogen hanya mewakili sebagian kecil spesies prokariotik.
          • Prokariota lain berfungsi sebagai alat penting dalam pertanian dan industri.
          • Jika tidak diobati, penyakit Lyme dapat menyebabkan arthritis yang melemahkan, penyakit jantung, dan gangguan saraf.
          • Eksotoksin yang dihasilkan oleh Vibrio cholerae menyebabkan kolera, penyakit serius yang ditandai dengan diare parah.
            • Eksotoksin merangsang sel-sel usus untuk melepaskan ion klorida (Cl?) ke dalam air usus diikuti oleh osmosis.
            • Bakteri penghasil endotoksin dalam genus Salmonella biasanya tidak ada pada hewan sehat.
            • Salmonella typhi menyebabkan demam tifoid.
            • Spesies Salmonella lainnya, termasuk beberapa yang umum pada unggas, menyebabkan keracunan makanan.
            • E. coli biasanya merupakan simbion yang tidak berbahaya dalam usus manusia.
            • Strain patogen yang menyebabkan diare berdarah telah muncul.
              • Salah satu strain yang paling berbahaya disebut O157:H7.
              • Hari ini, itu adalah ancaman global, dengan 75.000 kasus setiap tahun di Amerika Serikat saja.
              • Pada tahun 2001, tim ilmuwan internasional mengurutkan genom O157:H7 dan membandingkannya dengan genom strain E. coli yang tidak berbahaya.
              • 1.387 dari 5.416 gen dalam O157:H7 tidak memiliki pasangan dalam galur yang tidak berbahaya.
              • 1.387 gen ini pasti telah dimasukkan ke dalam genom O157:H7 melalui transfer gen horizontal, kemungkinan besar melalui aksi bakteriofag.
              • Banyak gen yang diimpor dikaitkan dengan invasi patogen ke inangnya.
              • Misalnya, beberapa gen mengkode eksotoksin yang memungkinkan O157:H7 menempel pada dinding usus dan mengekstrak nutrisi.

              Manusia menggunakan prokariota dalam penelitian dan teknologi.

              • Manusia telah belajar untuk memanfaatkan beragam kemampuan metabolisme prokariota untuk penelitian ilmiah dan untuk tujuan praktis.
                • Banyak dari apa yang kita ketahui tentang metabolisme dan biologi molekuler telah dipelajari menggunakan prokariota, terutama E. coli, sebagai sistem model sederhana.
                • Semakin, prokariota digunakan untuk memecahkan masalah lingkungan.
                • Contoh yang paling dikenal adalah penggunaan pengurai prokariota untuk mengolah kotoran manusia.
                • Bakteri anaerob menguraikan bahan organik menjadi lumpur (bahan padat dalam limbah), sedangkan mikroba aerobik melakukan hal yang sama untuk limbah cair.
                • Aplikasi bioremediasi lainnya termasuk penguraian limbah radioaktif dan pembersihan tumpahan minyak.
                • Prokariota lain dapat mengekstraksi emas dari bijih.

                ecture Outline for Campbell/Reece Biology, Edisi ke-7, © Pearson Education, Inc. 27-1


                Abstrak

                Bagaimana, kapan dan mengapa transisi antara selubung sel dengan satu membran (Gram-positif atau monoderm) dan dua (Gram-negatif atau diderms) terjadi pada Bakteri adalah pertanyaan kunci yang belum terjawab dalam biologi evolusioner. Hipotesis yang berbeda telah diajukan, menunjukkan bahwa fenotipe monoderm atau diderm adalah nenek moyang. Keberadaan anggota diderm dalam Firmicutes monoderm klasik menantang pembagian Gram-positif/Gram-negatif dan memberikan peluang besar untuk mengatasi masalah tersebut. Dalam ulasan ini, kami menyajikan pengetahuan terkini tentang keragaman selubung sel bakteri, termasuk Firmicutes atipikal ini. Kami membahas bagaimana analisis filogenomik mendukung hipotesis bahwa arsitektur selubung sel diderm adalah karakter leluhur dalam Firmicutes, dan bahwa fenotipe monoderm dalam filum ini muncul beberapa kali secara independen dengan hilangnya membran luar. Mengingat distribusi fenotipe diderm yang luar biasa sehubungan dengan yang monoderm, skenario ini kemungkinan meluas ke nenek moyang semua bakteri. Akhirnya, kami membahas perkembangan terbaru alat genetik untuk Veillonella parvula, anggota Firmicute diderm dari mikrobioma manusia, yang menunjukkannya sebagai model eksperimental baru yang muncul untuk menyelidiki aspek mendasar dari transisi diderm/monoderm.


                Isi

                Banyak organisme dalam filum Spirochaetes menyebabkan penyakit yang lazim. Anggota patogen dari filum ini meliputi:

                • Leptospira spesies, yang menyebabkan leptospirosis[9]
                • Borrelia burgdorferi, B. garinii, dan B. afzelii, yang menyebabkan penyakit Lyme
                • Borrelia berulang, yang menyebabkan demam kambuhan[10]
                • Treponema pallidum subspesies yang menyebabkan treponematosis seperti sifilis dan frambusia.
                • Brachyspira pilosicoli dan Brachyspira aalborgi, yang menyebabkan spirochaetosis usus [11]

                Spirochaeta juga dapat menyebabkan demensia dan mungkin terlibat dalam patogenesis penyakit Alzheimer. [12] Salvarsan, obat antimikroba sintetis sebagian organik pertama dalam sejarah medis, efektif melawan spirochaeta dan terutama digunakan untuk menyembuhkan sifilis. Selain itu, spirochaeta oral diketahui memainkan peran penting dalam perkembangan penyakit periodontal manusia. [13]

                Kelas saat ini terdiri dari 14 genera bernama sah di 4 ordo dan 5 famili. [14] [15] [16] Perintah Brachyspirales, Brevinematales dan Leptospirales masing-masing berisi satu keluarga, Brachyspiraceae, Brevinemataceae dan Leptospiraceae, masing-masing. NS Spirochaetales pesanan pelabuhan dua keluarga, Spirochaetaceae dan Borreliaceae. Penanda molekuler dalam bentuk conserved signature indels (CSIs) dan CSPs telah ditemukan spesifik untuk masing-masing ordo, dengan pengecualian Brevinimetales, yang menyediakan sarana yang dapat diandalkan untuk membatasi clades ini dari satu sama lain dalam filum yang beragam. [15] CSI tambahan telah ditemukan secara eksklusif dibagikan oleh setiap keluarga dalam Spirochaetales. Penanda molekuler ini sesuai dengan percabangan pohon filogenetik yang diamati dari dua clades monofiletik dalam Spirochaetales memesan. [15] CSI juga telah ditemukan yang membedakan lebih lanjut kelompok taksonomi dalam Borreliaceae keluarga yang lebih menggambarkan hubungan evolusioner yang sesuai dengan karakteristik fisik seperti patogenisitas (mis. Borrelia memperbaiki. Borreliella gen. November). [17] Namun, penelitian ini telah dikritik, dan penelitian lain yang menggunakan pendekatan berbeda tidak mendukung pemisahan yang diusulkan. [18] Sistem penamaan baru untuk Lyme dan demam kambuh Borrelia belum diadopsi oleh literatur ilmiah. [18]

                CSI juga ditemukan secara eksklusif dimiliki oleh semua spesies Spirochaetes. [15] CSI ini adalah sisipan 3 asam amino dalam protein batang tubuh basal flagellar FlgC yang merupakan bagian penting dari struktur endoflagellar unik yang dimiliki oleh spesies Spirochaetes. [19] Mengingat bahwa CSI secara eksklusif dimiliki oleh anggota dalam filum ini, telah didalilkan bahwa itu mungkin terkait dengan sifat-sifat flagela karakteristik yang diamati di antara spesies Spirochaetes. [15] [19]

                Secara historis, semua keluarga yang termasuk dalam filum Spirochaetes ditugaskan ke satu ordo, yaitu Spirochaetales. [7] [8] Namun, pandangan taksonomi saat ini lebih konotatif dari hubungan evolusioner yang akurat. Distribusi CSI menunjukkan nenek moyang bersama dalam clade yang spesifik. Dengan demikian berfungsi sebagai karakteristik sinapomorfik, sehingga distribusi CSI yang berbeda menyediakan sarana untuk mengidentifikasi ordo dan famili yang berbeda dalam filum dan dengan demikian membenarkan divisi filogenetik. [15]

                Filogeni didasarkan pada rilis LTP berbasis 16S rRNA 132 oleh The All-Species Living Tree Project. [20]


                Biologi II Bab 27 - 2

                Organisme yang membutuhkan hanya senyawa anorganik seperti CO2 sebagai sumber karbon.

                Fotoautotrof (Sumber energi: Cahaya) dan Kemoautotrof (Sumber energi: Bahan kimia anorganik) termasuk dalam kategori autotrof.

                Organisme yang membutuhkan setidaknya satu nutrisi organik, seperti glukosa, untuk membuat senyawa organik lainnya.

                Kedua sumber karbon: Molekul organik

                Fotoheterotrof (Sumber energi: Cahaya) dan kemoheterotrof (Sumber energi: Senyawa organik) termasuk dalam kategori ini.

                Keduanya membutuhkan lampu sebagai Sumber Energi mereka.

                • Sumber karbon fotoautotrof : CO2
                • Prokariota fotosintesis, tumbuhan dan protista tertentu termasuk dalam kategori ini.
                • Sumber karbon fotoheterotrof : Senyawa organik
                • Prokariota tertentu seperti Rhodobacter dan Chloroflexus termasuk dalam kategori ini.

                Kemoautotrof membutuhkan bahan kimia anorganik sebagai sumber energinya sedangkan kemoheterotrof membutuhkan senyawa organik.

                Sumber karbon kemoautotrof: CO2

                Sumber karbon kemoheterotrof: Senyawa organik

                Organisme fotosintesis yang menangkap energi cahaya dan menggunakannya untuk mendorong sintesis senyawa organik dari CO2 atau senyawa karbon anorganik lainnya.

                Cyanobacteria dan banyak kelompok prokariota lainnya adalah fotoautotrof, seperti juga tanaman dan ganggang.

                Hanya membutuhkan senyawa anorganik seperti CO2 sebagai sumber karbon. Namun, alih-alih menggunakan cahaya sebagai sumber energi, mereka mengoksidasi zat anorganik seperti hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3) atau ion besi (Fe2+).

                Mode nutrisi ini unik untuk prokariota tertentu.

                Organisme yang memanfaatkan energi dari cahaya tetapi harus memperoleh karbon dalam bentuk organik.

                Mode ini unik untuk prokariota laut dan halofilik (suka garam) tertentu.

                Organisme yang harus mengkonsumsi molekul organik untuk mendapatkan energi dan karbon.

                Mode nutrisi ini tersebar luas di antara prokariota.

                Konversi nitrogen atmosfer (N2) menjadi amonia (NH3). Fiksasi nitrogen biologis dilakukan oleh prokariota tertentu, beberapa di antaranya memiliki hubungan mutualistik dengan tanaman.

                Nitrogen kemudian dapat diubah menjadi asam amino dan molekul organik lainnya.

                Sebuah sel khusus yang terlibat dalam fiksasi nitrogen di beberapa cyanobacteria berserabut secara resmi disebut heterocyst.

                Hal ini memungkinkan untuk kerjasama metabolisme.

                Koloni pelapis permukaan dari satu atau lebih spesies prokariota yang terlibat dalam kerja sama metabolisme.

                Sel-sel dalam biofilm mengeluarkan molekul sinyal yang merekrut sel-sel di dekatnya, menyebabkan koloni tumbuh. Sel juga menghasilkan protein yang menempelkan sel ke substrat dan satu sama lain.

                Saluran dalam biofilm memungkinkan nutrisi mencapai sel-sel di bagian dalam dan limbah dikeluarkan.

                Fototrof memperoleh energinya dari cahaya, sedangkan kemotrof mendapatkan energinya dari sumber kimia

                Autotrof mendapatkan karbonnya dari sumber anorganik (seringkali CO2) sedangkan heterotrof mendapatkan karbonnya dari sumber organik.

                Dengan demikian, ada empat mode nutrisi: fotoautotrofik, fotoheterotrofik (unik pada prokariota), kemoautorofik (unik pada prokariota) dan kemoheterotrofik.

                Bakteri harus bergantung pada sumber energi kimia karena tidak terkena cahaya, dan harus heterotrof jika membutuhkan sumber karbon organik daripada CO2 (atau sumber anorganik lain, seperti bikarbonat)

                Sebuah prokariota dalam domain Archaea yang hidup di lingkungan yang sangat ekstrim sehingga beberapa organisme lain dapat bertahan hidup di sana. Ini termasuk halofil ekstrim (suka garam) dan termofil ekstrim (suka panas).

                "pecinta" kondisi ekstrim (filosofi, kekasih)

                • (lingkaran cahaya, garam)
                • Sebuah prokariota di domain Archaea yang hidup di lingkungan yang sangat asin seperti Great Salt Lake, Laut Mati, dan Danau Owens.

                Misalnya, protein dan dinding sel dari Halobakteri memiliki fitur yang tidak biasa yang meningkatkan fungsi di lingkungan yang sangat asin tetapi membuat organisme ini tidak mampu bertahan hidup jika salinitas turun di bawah 9%.

                Namun, ini semua relatif.

                Sekelompok archaea dinamai cara unik mereka mendapatkan energi. Mereka menggunakan CO2 untuk mengoksidasi H2, melepaskan metana sebagai produk limbah. Di antara anaerob yang paling ketat, metanogen diracuni oleh O2.

                "Gas rawa" yang ditemukan di beberapa rawa dan rawa-rawa dihasilkan oleh archaea ini. Beberapa spesies metanogen lain hidup di dalam usus sapi, rayap, dan herbivora lainnya. Mereka juga dapat digunakan sebagai pengurai di fasilitas pengolahan limbah.

                Prokariota kemoheterotrofik berfungsi sebagai pengurai. Mereka menggunakan molekul organik sebagai sumber energi dan sumber karbon.

                Pengurai adalah salah satu jamur saprobik dan prokariota yang menyerap nutrisi dari bahan organik yang tidak hidup seperti mayat, bahan tanaman yang jatuh, dan limbah organisme hidup dan mengubahnya menjadi bentuk anorganik. Mereka adalah detritivora.

                Tanpa tindakan prokariota dan pengurai lain seperti jamur, semua kehidupan akan berhenti.

                Parasit yang hanya dapat bertahan hidup di dalam sel hewan, bergantung pada inangnya untuk sumber daya dasar seperti ATP.

                Dinding gram negatif klamidia tidak biasa karena tidak memiliki peptidoglikan. (Mirip dengan Archaea kemudian.)

                Heterotrof heliks yang berputar melalui lingkungannya dengan cara memutar, filamen internal, seperti flagel.

                Banyak yang hidup bebas tetapi yang lain adalah parasit patogen yang terkenal jahat.

                Fotoautotrof yaitu mereka hanya prokariota dengan fotosintesis penghasil oksigen seperti tumbuhan.

                Kloroplas kemungkinan berevolusi dari cyanobacterium endosimbiotik.

                Baik cyanobacteria soliter dan kolonial berlimpah di mana pun ini adalah air, menyediakan sejumlah besar makanan untuk ekosistem air tawar dan laut.

                Bakteri gram positif menyaingi proteobakteri dalam keragaman. Ini termasuk actinomycetes, beberapa di antaranya adalah spesies yang hidup bebas yang membantu menguraikan bahan organik di tanah.

                Juga termasuk spesies soliter seperti Bacillus anthracis, yang menyebabkan antraks dan Clostridium botulinum, yang menyebabkan botulisme.

                Ini adalah clade besar dan beragam bakteri gram negatif yang mencakup fotoautotrof, kemoautotrof, dan heterotrof.

                Beberapa proteobacteria bersifat anaerobik, sementara yang lain aerobik.

                Ini dikategorikan ke dalam 5 kategori dari alpha ke epsilon.

                Prokariota ini mengubah senyawa anorganik menjadi bentuk yang dapat diambil oleh organisme lain, seperti penggunaan CO2 untuk membuat senyawa organik.

                Juga, cyanobacteria menghasilkan O2 atmosfer dan berbagai prokariota memperbaiki nitrogen atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan organisme lain untuk membuat blok bangunan protein dan asam nukleat.

                Hubungan ekologis antara organisme dari dua spesies berbeda yang hidup bersama dalam kontak langsung dan intim.

                Organisme yang lebih besar disebut inang dan yang lebih kecil disebut simbion.

                Misalnya, usus manusia adalah rumah bagi sekitar 500 hingga 1.000 jenis dari bakteri.

                Komponen lipopolisakarida dari membran luar bakteri gram negatif.

                Berbeda dengan eksotoksin, endotoksin dilepaskan hanya ketika bakteri mati dan dinding selnya rusak.

                • Proteobakteri
                • Klamidia
                • Spirochetes
                • Cyanobacteria
                • Bakteri gram positif

                Proteobacteria adalah clade besar dan berbeda dari

                a.bakteri gram positif
                b.bakteri gram negatif

                Bakteri gram positif termasuk dalam kelompoknya sendiri.

                Klad bakteri gram negatif yang besar dan beragam ini termasuk fotoautotrof, kemoautotrof, dan heterotrof.

                Beberapa proteobacteria bersifat anaerobik, sementara yang lain aerobik. Pohon filogenetik di bawah ini menunjukkan hubungan berdasarkan data molekuler.

                Spesies dalam satu subkelompok, actinomycetes, membentuk koloni yang mengandung rantai sel bercabang. Dua spesies actinomycetes menyebabkan tuberkulosis dan kusta.

                Namun, sebagian besar actinomycetes adalah spesies yang hidup bebas yang membantu menguraikan bahan organik di tanah, sekresi mereka sebagian bertanggung jawab atas tatanan "tanah" yang kaya.

                Dinding gram negatif klamidia tidak biasa karena kekurangan peptidoglikan.

                Baik cyanobacteria soliter dan kolonial berlimpah di mana pun ada air, menyediakan sejumlah besar makanan untuk ekosistem air tawar dan laut.

                Variasi genetik dalam populasi bakteri tidak dapat dihasilkan dari

                a) transduksi
                b) transformasi
                c) konjugasi
                d) mutasi
                e) meiosis

                A) cahaya sebagai sumber energi dan CO2 sebagai sumber karbon
                B) cahaya sebagai sumber energi dan metana sebagai sumber karbon
                C) N2 sebagai sumber energi dan CO2 sebagai sumber karbon
                D) CO2 sebagai sumber energi dan sumber karbon
                E) H2S sebagai sumber energi dan CO2 sebagai sumber karbon

                Bakteri gram positif terdiri dari spesies yang hidup bebas yang membantu menguraikan bahan organik di dalam tanah.

                Fotosintesis mirip tumbuhan yang melepaskan O2 terjadi di

                A. sianobakteri
                B) actinomycetes
                C. bakteri kemoautotrof
                D) klamidia
                E) archaea


                Metode

                Strain dan kultur bakteri

                Semua bakteri dibeli dari Korean Collection for Type Culture (KCTC, Korea). E. coli DH5α, E. coli K12, E. coli (KCTC 2571), S. sonnei, K. pneumonia, S. epidermidis dan S. pasteuri dibudidayakan pada suhu 37 ° C dalam media LB, S. marcescens, S. ficaria, S. minuman keras, E. mori, E. aerogenes, E. kloaka, B. megatrium, dan B. atrophaeus ditanam pada suhu 30 ° C dalam media NB, P. putida, P. pictorum, dan S. insulae ditanam pada suhu 25 ° C dalam media LB, E. thailandicus, S. termofilus, L. cypricasei, dan L. sama ditumbuhkan pada suhu 37 ° C dalam kaldu Lactobacillus MRS, dan L. abu-abu pada suhu 37 °C dalam medium BHI. Semua bakteri ini dikultur dalam kondisi aerobik hingga OD600 0,4, dilanjutkan dengan sentrifugasi (10.000 rpm) selama 10 menit pada suhu 4 °C, dan dicuci dua kali dengan buffer Tris-HCl (50 mM Tris, pH 7,4, 1 mM MgCl2, 5 mM KCl, 100 mM NaCl). Bakteri yang telah dicuci disuspensikan kembali dalam buffer pengikat (50 mM Tris, pH 7,4, 5 mM MgCl2, 5 mM KCl, 100 mM NaCl, 1 mg/mL BSA, 0,1 mg/mL DNA sperma salmon, 0,1 mg/mL tRNA ragi).

                Bakteri Gram negatif Toggle-Cell SELEX

                Semua oligonukleotida dibeli dari teknologi DNA Terpadu (Coralville, USA). Pustaka DNA untai tunggal yang dimurnikan PAGE terdiri dari N40 wilayah acak diapit oleh dua wilayah pengikatan primer 18-nt untuk PCR (5′-ATA CCA GCT TAT TCA ATT-N40-AGA TAG TAA GTG CAA TCT-3′). Primer maju berikut (5′-ATA CCA GCT TAT TCA ATT-3) dan primer terbalik (5′-AGA TTG CAC TTA CTA TCT-3′) digunakan untuk PCR kuantitatif waktu nyata. Primer terbalik yang dimodifikasi dengan overhang ekor poli-A (5′-AAA AAA AAAAAAAAAAAA AA/iSp9//iSp9/AGA TTG CAC TTA CTA TCT-3′) digunakan untuk PCR dalam proses SELEX. Pada putaran pertama SELEX, kumpulan perpustakaan ssDNA (2500 pmol) didenaturasi dalam buffer pengikat selama 5 menit pada 95 ° C dan didinginkan di atas es selama 5 menit. Itu dicampur dengan 108 nomor E. coli Sel DH5α dalam buffer pengikat dengan pengocokan konstan pada RT selama 15 menit. ssDNA terikat pada E. coli DH5α dikumpulkan pada 6.000 rpm selama 5 menit pada suhu 4 °C. ssDNA yang terikat dipisahkan dari sel bakteri dengan elusi dalam buffer Tris-EDTA (50 mM Tris, pH 8,0, 10 mM EDTA, 1 mM MgCl2, 5 mM KCl, 100 mM NaCl) pada 95 °C selama 5 menit dan didinginkan di atas es selama 5 menit. SsDNA setelah elusi dikumpulkan pada 13.000 rpm, 4 °C selama 5 menit, dimurnikan menggunakan larutan PCI (Sigma Aldrich, USA), dan diendapkan dalam etanol termasuk 5 v/v% amonium asetat dan 1,5 v/v% glikogen. Campuran PCR dibuat dengan template ssDNA (

                20 ng), 0,4 M primer maju dan mundur poli-A, buffer MyTaq Reaction, dan 0,25 U My Taq DNA polimerase (Bioline, UK). Setelah PCR, produk reaksi dipisahkan dengan gel PAGE 10% dalam 1X TBE (Tris-borate-EDTA). Untuk memisahkan ssDNA yang tertarik, pemurnian gel dalam gel UREA-PAGE dilakukan menggunakan primer terbalik berekor poli-A asimetris. Produk dsDNA PCR yang dipisahkan oleh primer maju dalam gel UREA dipisahkan, dipanaskan pada suhu 65 °C selama 30 menit dalam buffer elusi (10 mM Tris, pH 7,4, 1 mM EDTA, 750 mM NH4OAc, 0,1% SDS) dan dikumpulkan dalam 0,3 M natrium asetat dan 0,25 g/μL glikogen (pH 5,2). Selanjutnya, 2,5 volume etanol 100% ditambahkan dan diinkubasi pada suhu -80 °C selama 12 jam, diikuti dengan sentrifugasi pada 13.000 rpm, 4 °C selama 30 menit. Pelet DNA dilarutkan dalam air dan dikuantifikasi menggunakan BioSpecNano Spectrophotometer (SHIMADZU, Jepang). Untuk seleksi putaran berikutnya, 100 pmol ssDNA dari putaran pertama dicampur dengan 108 sel E. coli K12. Prosedur berikut ini sama seperti di atas. Selanjutnya, ssDNA diisolasi terhadap S. marcescens dan prosedur yang sama diulang empat kali (total 12 putaran). Setelah putaran final, kumpulan ssDNA yang diisolasi diamplifikasi oleh kit vektor kloning T&A RBC (Real Biotech, Taiwan). kandidat aptamer ssDNA diubah menjadi kompeten E. coli DH5α dan kemudian DNA plasmid dimurnikan menggunakan QIAprep Spin Miniprep Kit (Qiagen Inc., Jerman). Struktur sekunder diprediksi secara komputasi menggunakan algoritma M-fold (http://mfold.rit.albany.edu) pada RT, [Na + ] = 100 mM, dan [Mg 2+ ] = 5 mM.

                Uji pengayaan pengikatan menggunakan PCR waktu-nyata kuantitatif

                Kontrol standar dibuat dengan pengenceran serial sampel. Setiap sampel ssDNA dicampur dengan 0,2 M primer 18-nt maju, mundur dan SYBR® Premix Ex Taq TM (TliRNaseH Plus, Takara Bio Inc, Jepang), diikuti dengan analisis kuantifikasi relatif menggunakan StepOne TM Real-Time PCR System (Biosistem Terapan ®, USA) sesuai dengan protokol pabrikan.

                Uji pengikatan berbasis fluoresensi untuk aptamers

                Afinitas dan kapasitas pengikatan terhadap bakteri diukur dengan mengikat aptamer berlabel 3′-FAM ke sel bakteri. Untuk mengukur konstanta disosiasi, 108 sel spesies bakteri terikat pada konsentrasi aptamer yang berbeda pada RT selama 15 menit. Untuk menentukan apakah aptamers menunjukkan pengikatan non-spesifik pada bakteri, konsentrasi kontrol negatif yang sama dengan perpustakaan N40 berlabel 3′-FAM diinkubasi dalam bakteri yang sama yang digunakan di atas. Setelah inkubasi, sampel dicuci tiga kali dalam buffer Tris untuk menghilangkan ssDNA yang tidak terikat, pada 10.000 rpm, 4 ° C selama 10 menit. Sampel disuspensikan kembali dalam air, dan intensitas fluoresensinya diukur menggunakan VICTOR X2 Multilabel Plate Reader (PerkinElmer, USA). Konstanta disosiasi diukur dengan model fit regresi non-linear dari SigmaPlot12.0. Efisiensi pengikatan atau kapasitas dari dua aptamers yang dipilih pada konsentrasi 250 nM diukur dengan menginkubasi 108 dan 105 sel bakteri. Itu juga dibandingkan dengan ssDNA acak N40 berlabel 3′-FAM pada inkubasi dengan 108 dan 105 sel bakteri.

                Isolasi dan karakterisasi OMVs

                Kultur bakteri yang ditumbuhkan semalaman di media dipelet pada 10.000 rpm selama 30 menit. Fraksi supernatan disaring melalui jarum suntik 0,45 m (Merck Millipore, USA) untuk menghilangkan sisa-sisa sel, dan dipekatkan 50 kali lipat dengan ultrafiltrasi menggunakan perangkat 100 kDa Amicon® Ultra-0,5 (Merck Millipore). Satu lagi penyaringan dilakukan dengan menggunakan filter spuit 0,22 m (Merck Millipore). Selanjutnya, OMV diisolasi dengan ultrasentrifugasi (Optima MAX-XP, Beckman Coulter, Inc., USA) pada 150.000 rpm selama 3 jam pada suhu 4 °C, disuspensikan kembali dalam PBS dan disimpan pada suhu -80 °C. Konsentrasi protein diukur menggunakan uji mikro BCA (Thermo Scientific, USA). Untuk memperkirakan distribusi ukuran OMV yang terisolasi, hamburan cahaya dinamis (DLS) dilakukan menggunakan Zetasizer Nano ZS90 (Malvern, UK). Sampel diencerkan 1:1000 dalam PBS dan diproses pada 25 °C di bawah pengaturan standar (Indeks Bias Dispersan = 1,331, viskositas (cP) = 0,89). Untuk memvisualisasikan ikatan antara GN6 dan E. coli DH5α OMVs, 200 g manik-manik magnetik berlapis streptavidin (Dynabeads™ M-280 Streptavidin, Thermo Scientific, USA) dan 50 pmol GN6 aptamer dicampur selama 30 menit dalam pengocokan ringan. Setelah dicuci sekali, 10 g/mL OMV ditambahkan dan diinkubasi selama 15 menit, diikuti dengan pencucian beberapa kali untuk menghilangkan OMV yang tidak terikat. Sampel-sampel ini difiksasi dalam larutan paraformaldehyde 2% selama 2 jam dan diencerkan dalam air suling, diikuti dengan imobilisasi pada chip silikon bersih dalam kondisi pengeringan. Untuk membuat permukaan konduktif, paduan Au-Pd diaplikasikan dengan sputtering sebelum pencitraan. SEM menggunakan JSM-7100F dilakukan pada energi sinar 2 atau 5 kV.

                Deteksi OMV langsung berbasis Aptamer

                Untuk GN6 ELAA menggunakan OMV bakteri, pelat padat Nunc-Immuno 96 MicroWell (Thermo Scientific, USA) digunakan untuk melumpuhkan OMV bakteri dalam buffer Tris. Setelah menginkubasi OMV pada berbagai konsentrasi di piring semalaman pada suhu 4 ° C, piring dicuci dua kali dan diblokir menggunakan buffer BSA-Tris 2% selama 2 jam. Setelah pemblokiran, 20 pmol aptamer GN6 dan kontrol N40 ditambahkan secara terpisah dan diinkubasi selama 1 jam. Setelah dicuci 4 kali, streptavidin-Poly HRP konjugat (Pierce, USA) ditambahkan dan diinkubasi selama 30 menit. Setelah dicuci 5 kali dalam buffer Tris dengan 0,05% Tween-20, ditambahkan reagen Ultra TMB-ELISA (Thermo Scientific, USA). Setelah 15 menit, ditambahkan asam sulfat 1 M sebagai stop solution. Absorbansi pada 450 nm diukur menggunakan fotometer mikroplat Multiskan (Thermo Scientific, USA). Nilai-nilai yang diukur dianalisis dengan menggunakan model fit regresi non-linier dari SigmaPlot 12.0.


                Infeksi Bakteri

                Dokter mengklasifikasikan infeksi bakteri berdasarkan berbagai cara mereka mengklasifikasikan bakteri. Misalnya, infeksi dapat diklasifikasikan sebagai disebabkan oleh bakteri gram negatif atau gram positif. Perbedaan ini penting karena pengobatan kedua jenis ini mungkin memerlukan jenis antibiotik yang berbeda.

                Infeksi gram negatif termasuk berikut ini:

                Infeksi gram positif termasuk berikut ini:

                Beberapa infeksi diklasifikasikan berdasarkan bentuk bakteri. Misalnya, infeksi yang disebabkan oleh spirochetes (bakteri berbentuk spiral) diklasifikasikan sebagai infeksi spirochete.

                Infeksi spirochete termasuk berikut ini:

                Infeksi lain dapat diklasifikasikan berdasarkan apakah bakteri yang menyebabkannya membutuhkan oksigen atau berkembang di lingkungan bebas oksigen. Bakteri yang membutuhkan oksigen untuk hidup dan tumbuh disebut aerob. Bakteri yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidup dan tumbuh disebut anaerob.

                Infeksi anaerob termasuk berikut ini:

                Banyak antibiotik berbeda tersedia untuk mengobati infeksi bakteri. Namun, resistensi bakteri terhadap antibiotik menjadi perhatian besar.


                Endospora

                Sel bakteri umumnya diamati sebagai sel vegetatif, tetapi beberapa genera bakteri memiliki kemampuan untuk membentuk endospora, struktur yang pada dasarnya melindungi genom bakteri dalam keadaan tidak aktif ketika kondisi lingkungan tidak menguntungkan. Endospora (jangan bingung dengan spora reproduksi yang dibentuk oleh jamur) memungkinkan beberapa sel bakteri bertahan hidup dalam waktu lama tanpa makanan atau air, serta paparan bahan kimia, suhu ekstrem, dan bahkan radiasi. Tabel (PageIndex<1>) membandingkan karakteristik sel vegetatif dan endospora.

                Tabel (PageIndex<1>): Karakteristik Sel Vegetatif versus Endospora
                Sel Vegetatif Endospora
                Peka terhadap suhu ekstrim dan radiasi Tahan terhadap suhu ekstrim dan radiasi
                Gram-positive Do not absorb Gram stain, only special endospore stains (see Staining Microscopic Specimens)
                Normal water content and enzymatic activity Dehydrated no metabolic activity
                Capable of active growth and metabolism Dormant no growth or metabolic activity

                The process by which vegetative cells transform into endospores is called sporulation, and it generally begins when nutrients become depleted or environmental conditions become otherwise unfavorable (Figure (PageIndex<9>)). The process begins with the formation of a septum in the vegetative bacterial cell. The septum divides the cell asymmetrically, separating a DNA forespore from the mother cell. The forespore, which will form the core of the endospore, is essentially a copy of the cell&rsquos chromosomes, and is separated from the mother cell by a second membrane. A cortex gradually forms around the forespore by laying down layers of calcium and dipicolinic acid between membranes. A protein spore coat then forms around the cortex while the DNA of the mother cell disintegrates. Further maturation of the endospore occurs with the formation of an outermost exosporium. The endospore is released upon disintegration of the mother cell, completing sporulation.

                Figure (PageIndex<9>): (a) Sporulation begins following asymmetric cell division. The forespore becomes surrounded by a double layer of membrane, a cortex, and a protein spore coat, before being released as a mature endospore upon disintegration of the mother cell. (b) An electron micrograph of a Carboxydothermus hydrogenoformans endospore. (c) These Bacillus spp. cells are undergoing sporulation. The endospores have been visualized using Malachite Green spore stain. (credit b: modification of work by Jonathan Eisen)

                Endospores of certain species have been shown to persist in a dormant state for extended periods of time, up to thousands of years. 2 However, when living conditions improve, endospores undergo germination, reentering a vegetative state. After germination, the cell becomes metabolically active again and is able to carry out all of its normal functions, including growth and cell division.

                The ability to form endospores is restricted to a few genera of Gram-positive bacteria however, there are a number of clinically significant endospore-forming gram-positive bacteria of the genera Basil dan Klostridium. Ini termasuk B. anthracis, the causative agent of anthrax, which produces endospores capable of survive for many decades 3 C. tetani (causes tetanus) C. sulit (causes pseudomembranous colitis) C. perfringens (causes gas gangrene) and C. botulinum (causes botulism). Pathogens such as these are particularly difficult to combat because their endospores are so hard to kill. Special sterilization methods for endospore-forming bacteria are discussed in Control of Microbial Growth.


                Options for antimicrobial therapy

                The line of depressing susceptibility findings should not discourage the intensivist from pursuing antibiotic therapy. One merely needs to get a little creative.

                Dosing to MIC

                Just because the lab reports an "R" does not immediately mean that the agent is going to have zero in-vivo activity. For instance, the microbe may be "R" to gentamicin, but gentamicin will be excreted in the urine, where it will reach a concentration hundreds of times in excess of MIC, thereby retaining good activity. This means that in vitro sensitivity profiles may not always be reflected in the clinical response to antibiotics, particularly where the infection is in a particularly susceptible environment. Another example of such an environment is the CSF (where you might like to give the antibiotics directly into the EVD).

                The other natural implication of this is that increasing the dose of the drug will defeat the resistance. This may well be true. Pea et al (2017) used meropenem to treat carbapenemase-producing ESBLs successfully by simply using much more meropenem. Whereas a 2g tds (6g/day) dose already seems excessive in most normal circumstances, the authors threw caution to the wind and gave their patients humongous doses up to 13.2g/day, as continuous infusions (using meropenem levels as a guide) with a median treatment length of 14 days. In case anybody ever wonders how much meropenem is a safe amount, this study gives a good answer. The authors did not report as to whether the patients were growing meropenem crystals in their urine.

                Exotic agents of antimicrobial therapy

                The laboratory does not routinely test for all antimicrobial drugs. There are some which the infectious diseases pharmacist keeps at the back of the antimicrobial pantry, for just these sorts of situations. The following list was compiled after trawling through numerous articles, and should not be viewed as a firm recommendation - this is merely the spectrum of infrequently used agents which might still have activity. The best single reference for novel antibiotics (ones which are on their way towards the market) is probably Zilahi et al (2016).

                • Monobactams
                  • Aztreonam
                  • Temocillin
                  • Mecillinam or pivmecillinam (oral)
                  • Ceftazidime-avibactam
                  • Ceftolozane-tazobactam
                  • Meropenem-vaborbactam
                  • Tebipenem (oral)
                  • Faropenem (oral)
                  • Tigecycline
                  • Eravacycline
                  • Colistin (polymyxin E)
                  • Polymyxin B, whichis more toxic
                  • Amikacin
                  • Plazomicin
                  • Streptomycin
                  • Spectinomycin
                  • Fosfomycin

                  Antibiotic synergy for extremely resistant Gram-negatives

                  An excellent article by Kalan & Wright (2011) describes some of the possible synergies between antibiotics. The article was not specifically discussing resistant Gram-negatives, but the salient features applicable to them have been summarised below. The college in their answer mention that "recommendation is combination antimicrobial therapy" but do not specify whose recommendation that is. Presumably they were not referring to Hawkey et al (2018), as that statement came out approximately two weeks before the written paper. The authors admit that "most of the current evidence for the advantage of combination therapy . derives from observational studies and reports". It is not totally clear that combination therapy is better than monotherapy, and studies tend to come up with wildly different contradictory conclusion, thereby generating some very confused systematic reviews (eg. Paul et al, 2014)

                  Recommended combinations include the following cocktails:

                  • For KPC strains, colistin + meropenem + tigecyline or ceftazidime/avibactam
                  • For OXA strains, aztreonam atau ceftazidime/avibactam as monotherapy
                  • For metallo-&beta-carbapenemase producers, colistin + fosfomycin, +/- tigecycline

                  Add colistin to anything. The polymyxin will interfere with the bacteral membrane, making it more permeable to the second agent. This is partiocularly effective if the main reason for drug failure is the presence of efficient efflux pumps or a decreased affinity of the drug for the mutant target. Colistin, trimethoprim and sulfonamides (Simmons, 1970) seems to be a winning combination. Similarly, colistin, tigecycline and a carbapenem (even if there is carbapenemase) works well, at least on the level of case series.

                  Add gentamicin to anything - occasionally, the AAC(60)-Ib enzyme mutation which confers resistance to amikacin spares gentamicin (Gonzalez-Padilla et al, 2014)

                  Use two drugs from the same class. Combination of carbapenems (eg. ertapenem and doripenem together) seems to work for highly resistant carbapenemase producers. Cecarelli et al (2013) found that ertapenem is such a high-affinity substrate for carbapenemase that it could act as a decoy, distracting the enzyme and allowing another carbapenem to do its work.

                  Exotic approaches

                  These are well described by Nigam et al (2014), and because the strategies are highly experimental nobody should mention them in an actual exam answer. They are included here mainly for interest and completeness.

                  Monoclonal antibodies: for example, anti-PcrV: a monoclonal Fab fragment against the type-III secretion system of Pseudomonas, (Milla et al, 2014). This blocks the secretion of bacterial toxin.

                  Pilicides: for example, ZFH04269, which inhibits FimH the type 1 fimbria adhesin, thereby interefering with ability of E.coli to colonise anything (Totiska et al, 2013)

                  Bacteriophage therapy is coming back in vogue (Matsuzaki et al, 2005) the bheaviour of the virus and its "predator-prey" killing knetics tend to favour the use of this therapy for decontamination of biofilms with a low colonisation count (i.e. you would not rely on it to treat a raging sepsis).

                  Bakteriosin are peptides secreted by bacteria to inhibit the growth of other species in the normal course of dog-eat-dog competition which characterises the poor, nasty, brutish lifestyle of microorganisms. Cleveland et al (2001) describes their use in food preservation. Their disadvantages include the potential for resistance (after all it's just another antibiotic) and the fact that as peptides, they are rapidly degraded by peptidases.

                  Killing factors are also secreted by bacteria, but this time to kill neighbouring members of their own species during a time of colony starvation, in effect a form of bacterial cannibalism. So far their use has been largely experimental and theoretical (Liu et al, 2010)

                  Antibiotic effects of non-antibiotic drugs is something to consider- many substances have antibiotic effects in addition to their other "proper" effects. For example, barbiturates, NSAIDs, PPIs, diuretics and beta-blockers all have some antimicrobial effects (Cederlund & Mårdh, 1993). Specific mentions could be made for example amiloride seems to have some good effect on Gram-positive organisms, propanolol kills S.aureus, aspirin kills Klebsiella and phenothiazine antipsychotics seem to possess broad-spectrum activity against both Gram-positie and Gram-negative organisms. At present no published data exists on on the clinical microbicidal effects of tricyclic antidepressants at above-MIC concentrations (apparently, 150mg/L for amitryptiline), as the management of those patients generally tends to focus on rescuing them from near-lethal tricyclic toxicity.


                  Spirochaetes

                  Spirochaetes are characterized by the presence of a double-membrane and long, spiral-shaped cells that are chemoheterotrophic.

                  Tujuan pembelajaran

                  Outline the characteristics associated with spirochaetes and the associated diseases

                  Takeaways Kunci

                  Poin Kunci

                  • Spirochaetes are chemoheterotrophic in nature and capable of thriving in anaerobic conditions.
                  • The spirochaetes are categorized by the presence of axial filaments which run lengthwise between the inner and outer membranes in periplasmic space.
                  • Spirochaetes are capable of causing diseases including leptospirosis, Lyme disease, relapsing fever and syphilis.

                  Istilah Utama

                  The spirochaetes belong to a phylum of distinctive double-membrane bacteria that are characterized by their long, spiral-shaped cells. The spirochaetes are chemoheterotrophic in nature, free-living and capable of thriving in anaerobic environments. They are often distinguished from other bacterial phyla by the location of their flagella. The flagella, in spirochaetes, runs lengthwise between the inner and outer membranes in the periplasmic space. Often referred to as axial filaments, there is a twisting motion that occurs which allows the spirochaete to move. During reproduction, the spirochaete is capable of undergoing asexual reproduction via binary fission. The binary fission allows for production of two separate spirochaetes.

                  The spirochaetes can be divided into three families which include: Brachyspiraceae, Leptospiraceae, dan Spirochaetaceae. These families are all categorized under a single order, Spirochaetales. There are specific species of spirochaetes that are considered to be pathogenic. Some of the pathogenic species include: