Mikrobiologi Medis I: Patogen dan Mikrobioma Manusia

Oleh Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen dan Rogers Nilstrem

Ada beberapa jalur di mana patogen dapat menyerang inang. Jalur utama memiliki kerangka waktu episodik yang berbeda, tetapi tanah memiliki potensi terpanjang atau paling persisten untuk menyimpan patogen. Penyakit pada manusia yang disebabkan oleh agen infeksi dikenal sebagai penyakit patogen. Mikrobioma manusia adalah agregat dari semua microbiota yang berada di atau di dalam jaringan manusia dan biofluida bersama dengan situs anatomi yang sesuai di mana mereka tinggal, termasuk kulit, kelenjar susu, plasenta, cairan mani, uterus, folikel ovarium, paru-paru, saliva, mukosa mulut, konjungtiva, saluran empedu, dan saluran pencernaan. Isi buku ini: Patogen, Prion, Virus, Bakteri patogen, Jamur, Jamur patogen, Parasit manusia, Protozoa, Cacing parasit, Daftar parasit manusia, mikrobiologi klinikal, Interaksi patogen-host, Penyakit menular, Daftar penyakit menular, Infeksi, Infeksi terkait dengan penyakit, Human microbiome, Human Microbiome Project, Hipotesis keanekaragaman hayati kesehatan, Akuisisi awal microbiota, Human virome, Human gastrointestinal microbiota, Sumbu otak, Psikobiotik, Ketahanan kolonisasi, flora kulit, flora vagina, flora vagina pada kehamilan, daftar bakteri vaginosis microbiota, mikrobioma plasenta, mikrobioma ASI manusia, ekologi oral, mikrobioma saliva, paru-paru microbiota, daftar manusia microbiota, Probiotik, Probiotik pada anak-anak, Psikobiotik, Bacillus clausii clausii, Postbiotik, Proteobiotik, Sinbiotik, Bacillus coagulans, Bakteri vaginosis, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, faktor transkripsi Gal4, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen, Rogers Nilstrem

• Bahasa: Bahasa indonesia
• Penerbit: Cambridge Stanford Books
• Tanggal rilis: 24 Sep 2020
• ISBN: 9781005568672

Pratinjau buku

Mikrobiologi medis

Mikrobiologi medis, sebagian besar mikrobiologi yang diterapkan pada kedokteran, adalah cabang ilmu kedokteran yang berkaitan dengan pencegahan, diagnosis, dan pengobatan penyakit menular. Selanjutnya bidang ilmu ini mempelajari berbagai aplikasi klinis mikroba untuk peningkatan kesehatan. Ada empat jenis mikroorganisme penyebab penyakit infeksi: bakteri, jamur, parasit dan virus, dan satu jenis protein infeksius yang disebut prion.

Seorang ahli mikrobiologi medis mempelajari karakteristik patogen, cara penularannya, mekanisme infeksi dan pertumbuhannya. Dengan menggunakan informasi ini, perawatan dapat dibuat. Ahli mikrobiologi medis sering bertindak sebagai konsultan bagi dokter, memberikan identifikasi patogen dan menyarankan pilihan pengobatan. Tugas lain mungkin termasuk mengidentifikasi potensi risiko kesehatan bagi komunitas atau memantau evolusi strain mikroba yang berpotensi mematikan atau resisten, mendidik komunitas dan membantu dalam desain praktik kesehatan. Mereka juga dapat membantu mencegah atau mengendalikan epidemi dan wabah penyakit. Tidak semua ahli mikrobiologi medis mempelajari patologi mikroba; beberapa studi umum, spesies non-patogen untuk menentukan apakah sifat mereka dapat digunakan untuk mengembangkan antibiotik atau metode pengobatan lain.

Epidemiologi, studi tentang pola, penyebab, dan efek kesehatan dan semua kondisi dalam populasi, merupakan bagian penting dari mikrobiologi medis, terlepas dari ciri klinis lapangan secara fundamental berfokus pada keberadaan dan pertumbuhan infeksi mikroba pada individu, pengaruhnya pada tubuh manusia, dan metode pengobatan infeksi tersebut. Dalam konteks ini seluruh bidang, sebagai ilmu terapan, secara konseptual dapat dibagi lagi menjadi sub-spesialisasi akademis dan klinis, meskipun pada kenyataannya terdapat kontinum yang cair antara mikrobiologi kesehatan masyarakat dan mikrobiologi medis diagnostik, sama seperti yang mutakhir. di laboratorium klinis bergantung pada peningkatan berkelanjutan dalam kedokteran akademis dan laboratorium penelitian.

Penyakit menular yang biasa diobati

Bakteri

Faringitis streptokokus

Chlamydia

Demam tifoid

Tuberkulosis

Virus

Rotavirus

Hepatitis C.

Manusia papillomavirus ( HPV)

Parasitik

Malaria

Giardia lamblia

Toxoplasma gondii

Jamur

Candida

Histoplasmosis

Penyebab dan penularan penyakit menular

Infeksi dapat disebabkan oleh bakteri, es, jamur, dan parasit. Patogen yang menyebabkan penyakit mungkin bersifat eksogen (didapat dari sumber luar; lingkungan, hewan atau orang lain, misalnya Influenza) atau endogen (dari tumbuhan normal misalnya Kandidiasis).

Situs tempat mikroba memasuki tubuh disebut sebagai portal masuk. Ini termasuk saluran pernapasan, saluran gastrointestinal, saluran genitourinari, kulit, dan selaput lendir. Portal masuk untuk mikroba tertentu terutama bergantung pada bagaimana ia berpindah dari habitat aslinya ke inang.

Ada berbagai cara penularan penyakit antar individu. Ini termasuk:

Kontak langsung - Menyentuh inang yang terinfeksi, termasuk kontak seksual

Kontak tidak langsung - Menyentuh permukaan yang terkontaminasi

Kontak tetesan - Batuk atau bersin

Rute tinja-oral - Menelan makanan atau sumber air yang terkontaminasi

Penularan melalui udara - Spora pembawa patogen

Penularan vektor - Organisme yang tidak menyebabkan penyakit itu sendiri tetapi menularkan infeksi dengan menyebarkan patogen dari satu host ke host lain

Transmisi Fomite - Benda atau zat mati yang mampu membawa kuman atau parasit menular

Lingkungan - Infeksi yang didapat di rumah sakit (Infeksi nosokomial)

Seperti patogen lain, kita menggunakan metode penularan ini untuk memasuki tubuh, tetapi berbeda karena mereka juga harus masuk ke dalam sel tubuh yang sebenarnya. Setelah memperoleh akses ke sel inang, 'materi genetik (RNA atau DNA) harus dimasukkan ke dalam sel. Replikasi di antara keduanya sangat bervariasi dan bergantung pada jenis gen yang terlibat di dalamnya. Kebanyakan DNA berkumpul di nukleus, sebaliknya kebanyakan RNA berkembang hanya di sitoplasma.

Mekanisme infeksi, proliferasi, dan persistensi a dalam sel inang sangat penting untuk kelangsungan hidupnya. Seperti, beberapa penyakit seperti campak menggunakan strategi yang harus menyebar ke berbagai inang. Dalam bentuk infeksi virus ini, penyakit ini sering diobati oleh respon imun tubuh sendiri, dan oleh karena itu perlu menyebar ke host baru sebelum dihancurkan oleh resistensi imunologis atau host death. Sedangkan, beberapa agen infeksi seperti Feline leukemia, mampu menahan respon imun dan mampu mencapai tempat tinggal jangka panjang dalam inang individu, sementara juga mempertahankan kemampuan untuk menyebar ke inang berturut-turut.

Tes diagnostik

Identifikasi agen infeksi untuk penyakit ringan bisa sesederhana presentasi klinis; misalnya penyakit gastrointestinal dan infeksi kulit. Untuk membuat perkiraan yang cerdas tentang mikroba mana yang dapat menyebabkan penyakit, faktor epidemiologi perlu dipertimbangkan; misalnya kemungkinan pasien terpapar organisme yang dicurigai dan keberadaan serta prevalensi strain mikroba dalam suatu komunitas.

Diagnosis penyakit menular hampir selalu dimulai dengan berkonsultasi dengan riwayat kesehatan pasien dan melakukan pemeriksaan fisik. Teknik identifikasi yang lebih rinci melibatkan tanaman mikroba, mikroskop, uji biokimia dan genotipe. Teknik lain yang kurang umum (seperti sinar-X, pemindaian CAT, pemindaian PET, atau NMR) digunakan untuk menghasilkan gambar kelainan internal yang dihasilkan dari pertumbuhan agen infeksi.

Tanaman mikroba

Tanaman mikrobiologi adalah operasi utama yang digunakan untuk mengisolasi penyakit menular untuk dipelajari di laboratorium. Sampel jaringan atau cairan diuji untuk mengetahui keberadaan patogen tertentu, yang ditentukan oleh pertumbuhan dalam media selektif atau diferensial.

Tiga jenis media utama yang digunakan untuk pengujian adalah:

Tanaman padat: Permukaan padat dibuat menggunakan campuran nutrisi, garam dan agar. Satu mikroba pada cawan agar kemudian dapat tumbuh menjadi koloni (klon di mana sel-selnya identik satu sama lain) yang mengandung ribuan sel. Ini pada dasarnya digunakan untuk menanam bakteri dan jamur.

Tanaman cair: Sel ditanam di dalam media cair. Pertumbuhan mikroba ditentukan oleh waktu yang dibutuhkan cairan untuk membentuk suspensi koloid. Teknik ini digunakan untuk mendiagnosis parasit dan mendeteksi mycobacteria .

Tanaman sel: Tanaman sel manusia atau hewan terinfeksi mikroba yang diinginkan. Tanaman ini kemudian diamati untuk mengetahui pengaruh mikroba pada sel. Teknik ini digunakan untuk mengidentifikasi.

Mikroskopi

Teknik tanaman akan sering menggunakan pemeriksaan mikroskopis untuk membantu dalam identifikasi mikroba. Instrumen seperti mikroskop cahaya majemuk dapat digunakan untuk menilai aspek kritis dari organisme. Ini dapat dilakukan segera setelah sampel diambil dari pasien dan digunakan bersama dengan teknik pewarnaan biokimia, memungkinkan resolusi fitur seluler. Mikroskop elektron dan mikroskop fluoresensi juga digunakan untuk mengamati mikroba secara lebih rinci untuk penelitian.

Tes biokimia

Tes biokimia yang cepat dan relatif sederhana dapat digunakan untuk menemukan agen infeksius. Untuk identifikasi bakteri, penggunaan karakteristik metabolik atau enzimatik umum dilakukan karena kemampuannya dalam memfermentasi karbohidrat dalam pola karakteristik genus dan spesiesnya. Asam, alkohol, dan gas biasanya terdeteksi dalam pengujian ini saat bakteri tumbuh di media cair atau padat selektif, seperti yang disebutkan di atas. Untuk melakukan pengujian ini secara massal, mesin otomatis digunakan. Mesin ini melakukan beberapa uji biokimia secara bersamaan, menggunakan kartu dengan beberapa sumur yang mengandung bahan kimia dehidrasi yang berbeda. Mikroba yang diinginkan akan bereaksi dengan setiap bahan kimia dalam proses tertentu, membantu dalam identifikasi.

Metode serologis adalah tes laboratorium yang sangat sensitif, spesifik dan seringkali sangat cepat digunakan untuk menemukan jenis mikroorganisme yang berbeda. Tes ini didasarkan pada kemampuan suatu antibodi untuk mengikat khususnya pada antigen. Antigen (biasanya protein atau karbohidrat yang dibuat oleh agen penular) diikat oleh antibodi, memungkinkan jenis tes ini digunakan untuk organisme selain bakteri. Pengikatan ini kemudian memicu rangkaian peristiwa yang dapat diamati dengan mudah dan pasti, bergantung pada pengujiannya. Lebih complex teknik serologi dikenal sebagai immunoassay. Dengan menggunakan dasar yang sama seperti yang dijelaskan di atas, immunoassay dapat mengungkapkan atau mengukur antigen baik dari agen infeksi atau protein yang dihasilkan oleh host yang terinfeksi sebagai respons terhadap infeksi.

Reaksi berantai polimerase

Tes reaksi berantai polimerase( PCR) adalah teknik molekuler yang paling sering digunakan untuk mengungkap dan mempelajari mikroba. Dibandingkan dengan metode lain, pengurutan dan pemeriksaan pasti, andal, akurat, dan cepat. Saat ini, kuantitatif PCR adalah teknik utama yang digunakan, karena operasi ini menyediakan data yang lebih cepat dibandingkan dengan uji standar PCR. Seperti, teknik tradisional PCR memerlukan penggunaan gel electrophoresis untuk memvisualisasikan molekul DNA yang diperkuat setelah reaksi selesai. Kuantitatif PCR tidak memerlukan ini, karena urutan yang ditetapkan deteksi menggunakan fluoresensi dan probe untuk mengungkapkan DNA molekul saat mereka diperkuat. Selain itu, PCR kuantitatif juga menghilangkan risiko kontaminasi yang dapat terjadi selama prosedur standar PCR (membawa produk PCR ke PCR berikutnya). Keuntungan lain menggunakan PCR untuk mengungkap dan mempelajari mikroba adalah rangkaian DNA dari mikroba atau galur infeksius yang baru ditemukan dapat dibandingkan dengan yang sudah terdaftar dalam database, yang pada gilirannya membantu meningkatkan pemahaman tentang organisme mana yang menyebabkan infeksius. dan akibatnya metode pengobatan apa yang mungkin dapat digunakan. Teknik ini adalah standar terkini untuk mendeteksi infeksi virus misalnya AIDS dan hepatitis.

Perawatan

Setelah infeksi didiagnosis dan diidentifikasi, pilihan pengobatan yang sesuai harus dinilai oleh dokter dan berkonsultasi dengan ahli mikrobiologi medis. Beberapa infeksi dapat diatasi dengan sistem kekebalan tubuh yang sudah mapan, tetapi infeksi yang lebih serius dapat diobati dengan obat antimikroba. Infeksi bakteri diobati dengan antibakteri (sering disebut antibiotik), sedangkan infeksi jamur dan virus masing-masing diobati dengan antijamur dan antivirus. Kelas obat yang luas yang dikenal sebagai antiparasit digunakan untuk mengobati penyakit parasit.

Ahli mikrobiologi medis sering membuat rekomendasi pengobatan kepada dokter pasien berdasarkan strain mikroba dan resistensi antibiotiknya, lokasi infeksi, potensi toksisitas obat antimikroba dan alergi obat yang dimiliki pasien.

Selain obat yang dikhususkan untuk organisme jenis tertentu (bakteri, jamur, dll.), Beberapa obat dikhususkan untuk genus atau spesies organisme tertentu, dan tidak akan bekerja pada organisme lain. Atas dasar kekhususan ini, ahli mikrobiologi medis harus mempertimbangkan efektivitas obat antimikroba tertentu ketika membuat rekomendasi. Selain itu, galur suatu organisme mungkin resisten terhadap obat atau golongan obat tertentu, bahkan bila obat tersebut umumnya efektif melawan spesies tersebut. Strain ini, disebut strain resisten, menghadirkan masalah kesehatan masyarakat yang serius yang semakin penting bagi industri medis karena penyebaran resistensi antibiotik memburuk. Resistensi antimikroba adalah masalah yang semakin bermasalah yang menyebabkan jutaan kematian setiap tahun.

Sementara resistensi obat umumnya melibatkan mikroba yang secara kimiawi menonaktifkan obat antimikroba atau sel yang secara mekanis menghentikan penyerapan obat, bentuk lain dari resistensi obat dapat muncul dari pembentukan biofilm. Beberapa bakteri dapat membentuk biofilm dengan menempel pada permukaan perangkat implan seperti kateter dan prostesis dan membuat matriks ekstraseluler untuk ditempelkan oleh sel lain. Ini memberi mereka lingkungan yang stabil dari mana bakteri dapat menyebar dan menginfeksi bagian lain dari inang. Selain itu, matriks ekstraseluler dan lapisan luar sel bakteri yang padat dapat melindungi sel bakteri bagian dalam dari obat antimikroba.

Mikrobiologi medis tidak hanya berkaitan dengan diagnosa dan pengobatan suatu penyakit, tetapi juga studi tentang mikroba yang bermanfaat. Mikroba telah terbukti membantu dalam memerangi penyakit menular dan meningkatkan kesehatan. Pengobatan dapat dikembangkan dari mikroba, seperti yang ditunjukkan oleh penemuan penisilin oleh Alexander Fleming sebagai tambahan dari perkembangan antibiotik baru dari genus bakteri Streptomyces di antara banyak lainnya. Tidak hanya mikroorganisme yang menjadi sumber antibiotik tetapi beberapa juga dapat bertindak sebagai probiotics untuk memberikan manfaat kesehatan bagi inang, misalnya memberikan kesehatan gastrointestinal yang lebih baik atau patogen penghambat.

Patogen

Dalam biologi, patogen dalam arti yang paling tua dan luas, adalah segala sesuatu yang dapat menyebabkan penyakit. Patogen juga dapat disebut sebagai agen infeksi, atau hanya kuman.

Istilah patogen mulai digunakan pada tahun 1880-an. Umumnya, istilah ini digunakan untuk menggambarkan mikroorganisme atau agen infeksius, misalnya a, bakteri, protozoa, viroid, atau jamur. Hewan kecil, misalnya cacing dan larva serangga tertentu, juga dapat menimbulkan penyakit. Meskipun demikian, hewan ini biasanya, dalam bahasa umum, disebut sebagai parasit sebagai pengganti patogen. Studi ilmiah tentang organisme mikroskopis, termasuk organisme patogen mikroskopis, disebut mikrobiologi, sedangkan studi tentang penyakit yang mungkin termasuk patogen ini disebut patologi. Parasitologi, sementara itu, adalah studi ilmiah tentang parasit dan organisme yang menjadi inangnya.

Ada beberapa jalur di mana patogen dapat menyerang inang. Jalur utama memiliki kerangka waktu episodik yang berbeda, tetapi tanah memiliki potensi terpanjang atau paling persisten untuk menyimpan patogen. Penyakit pada manusia yang disebabkan oleh agen infeksi dikenal sebagai penyakit patogen, padahal tidak semua penyakit disebabkan oleh patogen. Beberapa penyakit, misalnya penyakit Huntington, disebabkan oleh pewarisan gen abnormal.

Patogenisitas

Patogenisitas adalah potensi patogen penyebab penyakit. Patogenisitas terkait dengan arti virulensi, tetapi beberapa otoritas telah mengungkapnya sebagai istilah kualitatif, sedangkan yang terakhir bersifat kuantitatif. Dengan standar ini, suatu organisme dapat dikatakan patogenik atau non-patogen dalam konteks tertentu, tetapi tidak lebih patogenik daripada yang lain. Perbandingan tersebut dijelaskan sebagai pengganti dalam istilah virulensi relatif. Patogenisitas juga tidak sama dari penularan, yang mengukur risiko infeksi.

Patogen dapat digambarkan dalam hal kemampuannya untuk menghasilkan racun, memasuki jaringan, menjajah, membajak nutrisi, dan kemampuannya untuk menekan tubuh inang.

Patogenisitas yang bergantung pada konteks

Adalah umum untuk berbicara tentang seluruh spesies bakteri sebagai patogen jika diidentifikasi sebagai penyebab suatu penyakit (lih. Postulat Koch). Meskipun demikian, pandangan modern menyatakan bahwa patogenisitas bergantung pada ekosistem mikroba secara keseluruhan. Bakteri dapat berpartisipasi dalam infeksi oportunistik pada pejamu yang immunocompromised, memperoleh faktor virulensi oleh infeksi plasmid, menjadi berpindah ke tempat yang berbeda di dalam inang, atau merespon perubahan pada jumlah utama dari bakteri lain yang ada. Seperti, infeksi kelenjar getah bening mesenterika pada tikus dengan Yersinia dapat membersihkan proses untuk melanjutkan infeksi pada situs ini dengan Lactobacillus, kemungkinan melalui mekanisme jaringan parut imunologis.

Konsep terkait

Keracunan

Virulensi (kecenderungan patogen untuk mengurangi kebugaran inang) berkembang ketika patogen dapat menyebar dari inang yang sakit, meskipun inang menjadi lemah. Transmisi horizontal terjadi antara inang dari spesies yang sama, sedangkan transmisi vertikal, yang cenderung berkembang ke arah simbiosis (setelah periode morbiditas dan mortalitas yang tinggi dalam populasi) dengan menghubungkan keberhasilan evolusi patogen dengan keberhasilan evolusi organisme inang. Biologi evolusioner mengusulkan bahwa banyak patogen mengembangkan virulensi optimal di mana kesesuaian yang diperoleh dengan peningkatan tingkat replikasi diimbangi dengan trade-off dalam penurunan transmisi, tetapi mekanisme pasti yang mendasari hubungan ini tetap kontroversial.

Penularan

Penularan patogen terjadi melalui banyak jalur yang berbeda, termasuk melalui udara, kontak langsung atau tidak langsung, kontak seksual, melalui darah, ASI, atau cairan tubuh lainnya, dan melalui jalur tinja-oral.

Jenis patogen

Prion

Prion adalah protein yang salah lipatannya yang dapat mentransfer keadaannya yang salah lipatan ke protein lain yang sebagian besar terlipat dari jenis yang sama. Mereka tidak mengandung DNA atau RNA dan tidak dapat mereplikasi selain untuk mengubah protein normal yang sudah ada ke keadaan gagal lipatan. Protein yang terlipat tidak normal ini ditemukan dengan pasti pada beberapa penyakit seperti scrapie, bovine spongiform encephalopathy (penyakit sapi gila) dan penyakit Creutzfeldt-Jakob.

Virus

Virus adalah partikel kecil, biasanya antara 20 dan 300 nanometer panjangnya, mengandung RNA atau DNA .es membutuhkan sel inang untuk bereplikasi. Beberapa penyakit yang disebabkan oleh virus patogen antara lain cacar, influenza, gondongan, campak, cacar air, ebola, HIV, dan rubella.

Patogenik secara ketat berasal dari famili: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae, dan Togaviridae. HIV adalah anggota keluarga penting Retroviridae yang memengaruhi 37,9 juta orang di seluruh dunia pada tahun 2018.

Bacteria

Sebagian besar bakteri, yang panjangnya berkisar antara 0,15 dan 700 μM, tidak berbahaya atau bermanfaat bagi manusia. Meskipun demikian, daftar penyebab penyakit menular relatif kecil. Ada beberapa cara yang dapat menyebabkan penyakit. Mereka dapat secara langsung mempengaruhi sel inangnya, menghasilkan endotoksin yang merusak sel inangnya, atau menyebabkan respons imun yang cukup kuat sehingga sel inang rusak.

Salah satu penyakit bakteri dengan beban penyakit tertinggi adalah tuberkulosis yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis yang membunuh 1,5 juta orang pada tahun 2013, biasanya di sub-Sahara Afrika. Berkontribusi pada penyakit lain yang signifikan secara global, misalnya pneumonia, yang dapat disebabkan oleh bakteri misalnya Streptococcus dan Pseudomonas, serta penyakit bawaan makanan, yang dapat disebabkan oleh bakteri misalnya Shigella, Campylobacter, dan Salmonella. Juga menyebabkan infeksi seperti tetanus, demam tifoid, difteri, sifilis, dan kusta.

Jamur

Jamur adalah organisme eukariotik yang dapat berfungsi sebagai patogen. Ada sekitar 300 jamur yang diketahui patogen bagi manusia termasuk Candida albicans, yang merupakan penyebab tersering sariawan, dan Cryptococcus neoformans, yang dapat menyebabkan bentuk meningitis yang parah. Ukuran spora jamur yang khas adalah <4,7 μm, tetapi beberapa spora mungkin lebih besar.

Alga

Alga adalah tumbuhan bersel tunggal yang jelas non-patogen meskipun varietas patogen memang ada. Protothecosis adalah penyakit yang ditemukan pada anjing, kucing, sapi, dan manusia yang disebabkan oleh sejenis ganggang hijau yang dikenal sebagai prototheca yang tidak memiliki klorofil.

Parasit lainnya

Beberapa organisme eukariotik, termasuk sejumlah protozoa dan cacing.

Inang patogen

Bacteria

Meskipun bakteri sendiri dapat menjadi patogen, mereka juga dapat terinfeksi oleh patogen. Arees, juga dikenal sebagai fag, yang menginfeksi bakteri yang sering menyebabkan death dari bakteri yang terinfeksi. Umum termasuk fag T7 dan Lamda. Ada yang menginfeksi setiap jenis bakteri baik gram negatif maupun gram positif. Bahkan yang menginfeksi spesies lain, termasuk manusia, bisa saja tertular fag.

Tanaman

Tanaman dapat menjadi inang bagi berbagai jenis patogen termasuk bakteri, jamur, nematoda, dan bahkan tanaman lain. Tanaman terkenal termasuk pot pepaya yang telah menyebabkan kerugian jutaan dolar bagi petani di Hawaii dan Asia Tenggara, dan mosaik Tembakau yang menyebabkan ilmuwan Martinus Beijerinck menciptakan istilah virus pada tahun 1898. Patogen tanaman bakteri juga merupakan penyakit yang serius. masalah penyebab bercak daun, hawar, dan pembusukan pada banyak spesies tanaman. Dua bakteri patogen teratas untuk tanaman adalah P. Syringae dan R. Solanacearum yang menyebabkan daun kecoklatan dan masalah lain pada kentang, tomat, dan pisang.

Jamur adalah jenis patogen utama lainnya untuk tumbuhan. Mereka dapat menyebabkan berbagai macam masalah seperti tinggi tanaman yang lebih pendek, pertumbuhan atau lubang pada batang pohon, busuk akar atau biji, dan bercak daun. Jamur tanaman yang umum dan serius termasuk jamur peledakan beras, penyakit elm belanda, penyakit hawar kastanye, dan penyakit busuk coklat pada ceri, plum, dan persik. Diperkirakan bahwa hal itu saja menyebabkan penurunan hasil panen hingga 65%.

Secara keseluruhan, tumbuhan memiliki beragam patogen dan diperkirakan hanya 3% dari penyakit yang disebabkan oleh patogen tumbuhan yang dapat dikelola.

Hewan

Hewan sering terinfeksi dengan banyak patogen yang sama atau mirip dengan manusia termasuk, es, bakteri, dan jamur. Sebaliknya hewan liar seringkali terserang penyakit, bahaya yang lebih besar bagi hewan ternak. Diperkirakan bahwa di pedesaan, 90% atau lebih kematian ternak dapat dikaitkan dengan patogen. Ensefalopati ail bovine spongiform, biasanya dikenal sebagai penyakit sapi gila, adalah salah satu dari sedikit penyakit yang menyerang hewan. Penyakit hewan lainnya termasuk berbagai gangguan imunodefisiensi yang disebabkan oleh hal-hal yang berhubungan dengan Human immunodeficiency ( HIV) termasuk BIV dan FIV .

Manusia

Manusia dapat tertular berbagai jenis patogen termasuk, bakteri, dan fungi.es dan bakteri yang menginfeksi manusia dapat menimbulkan gejala seperti bersin, batuk, demam, muntah, bahkan berujung death. Beberapa gejala ini disebabkan oleh dirinya sendiri, di sisi lain disebabkan oleh sistem kekebalan tubuh orang yang terinfeksi.

Pengobatan

Prion

Meskipun telah dilakukan banyak upaya, hingga saat ini belum ada terapi yang terbukti dapat menghentikan perkembangan penyakit.

Virus

Berbagai pilihan pencegahan dan pengobatan tersedia untuk beberapa patogen virus. Vaksin adalah salah satu tindakan pencegahan yang umum dan efektif melawan berbagai patogen virus. Vaksin memprioritaskan urutan kekebalan yang ditetapkan dari inang, sehingga ketika inang potensial bertemu dengan alam liar, tatanan yang dibentuk kekebalan dapat bertahan melawan infeksi dengan cepat. Vaksin yang ada misalnya campak, gondok, rubella, dan influenza. Beberapa seperti HIV HIV, demam berdarah, dan chikungunya tidak memiliki vaksin.

Pengobatan infeksi virus sering kali melibatkan pengobatan gejala infeksi sebagai pengganti daripada memberikan obat apa pun yang mempengaruhi patogen virus itu sendiri. Mengobati gejala infeksi virus memberi tuan rumah kekebalan yang ditetapkan waktu untuk mengembangkan antibodi melawan patogen virus yang kemudian akan membersihkan infeksi. Dalam beberapa kasus, perawatan terhadapnya diperlukan. Salah satu contohnya adalah HIV di mana terapi antiretroviral, juga dikenal sebagai ART atau HAART, diperlukan untuk mencegah hilangnya sel kekebalan dan perkembangan menjadi AIDS .

Bacteria

Sama seperti patogen virus, infeksi oleh bakteri patogen tertentu dapat dicegah melalui vaksin. Vaksin melawan bakteri patogen termasuk vaksin anthrax dan vaksin pneumokokus. Banyak patogen bakteri lain yang kekurangan vaksin sebagai tindakan pencegahan, tetapi infeksi oleh bakteri ini seringkali dapat diobati atau dicegah dengan antibiotik. Antibiotik umum termasuk amoksisilin, ciprofloxacin, dan doksisiklin. Setiap antibiotik memiliki bakteri berbeda yang efektif melawan dan memiliki mekanisme berbeda untuk membunuh bakteri tersebut. Seperti, doksisiklin menghambat sintesis protein baru pada bakteri gram negatif dan gram positif yang mengarah ke death dari bakteri yang terkena.

Karena resep antibiotik berlebihan dalam keadaan di mana mereka tidak diperlukan, beberapa patogen bakteri telah mengembangkan resistensi antibiotik dan menjadi sulit diobati dengan antibiotik klasik. Strain yang secara genetik tidak setara disebut MRSA adalah salah satu contoh patogen bakteri yang sulit diobati dengan antibiotik umum. Sebuah laporan yang dirilis pada tahun 2013 oleh Center for ail Control( CDC) memperkirakan bahwa setiap tahun di Amerika Serikat, setidaknya 2 juta orang terkena infeksi bakteri yang kebal antibiotik, dan setidaknya 23.000 orang meninggal akibat infeksi tersebut.

Jamur

Infeksi jamur patogen diobati dengan obat antijamur. Infeksi jamur seperti kutu air, gatal di selangkangan, dan kurap adalah infeksi pada kulit dan dapat diobati dengan obat antijamur topikal seperti Clotrimazole. Infeksi jamur umum lainnya termasuk infeksi oleh strain jamur Candida albicans. Candida dapat menyebabkan infeksi pada mulut atau tenggorokan, biasanya disebut sariawan, atau dapat menyebabkan infeksi vagina. Infeksi internal ini dapat diobati dengan krim antijamur atau dengan obat oral. Obat antijamur yang umum untuk infeksi internal termasuk golongan obat Echinocandin dan Fluconazole .

Alga

Alga biasanya tidak dianggap sebagai patogen, tetapi genus Prototheca diketahui menyebabkan penyakit pada manusia. Pengobatan untuk jenis infeksi ini saat ini sedang diselidiki dan tidak ada konsistensi dalam pengobatan klinis.

Interaksi seksual

Banyak patogen yang mampu melakukan interaksi seksual. Diantaranya, interaksi seksual terjadi antara sel dari spesies yang sama melalui aksi transformasi genetik alami. Transformasi melibatkan transfer DNA dari sel donor ke sel penerima dan integrasi DNA donor ke dalam genom penerima melalui rekombinasi. Contoh bakteri patogen yang mampu berubah secara alami adalah Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae dan Streptococcus pneumoniae .

Patogen eukariotik seringkali mampu melakukan interaksi seksual melalui tindakan yang melibatkan meiosis dan syngamy. Meiosis melibatkan pasangan dekat kromosom homologous dan rekombinasi di antara mereka. Contoh patogen eukariotik yang mampu berhubungan seks termasuk parasit protozoa Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis, dan jamur Aspergillus fumigatus, Candida albicans dan Cryptococcus neoformans.

Virus juga dapat mengalami interaksi seksual ketika dua atau lebih genom virus memasuki sel inang yang sama. Tindakan ini melibatkan pemasangan genom homologous dan rekombinasi di antara mereka dengan tindakan yang disebut reaktivasi multiplisitas. Contoh yang menjalani tindakan ini adalah herpes simpleks, human immunodeficiency, dan vacinia.

Proses seksual pada bakteri, mikroba eukariota, andes semuanya melibatkan rekombinasi antara genom homologous yang tampaknya memfasilitasi perbaikan kerusakan genom yang ditimbulkan pada genom patogen dengan pertahanan host target masing-masing.

Prion

Prion adalah protein yang salah lipatannya dengan kemampuan untuk mentransmisikan bentuknya yang salah lipatan ke varian normal dari protein yang sama. Mereka mencirikan beberapa penyakit neurodegeneratif yang fatal dan menular pada manusia dan banyak hewan lainnya. Tidak diketahui apa yang menyebabkan protein normal salah lipatan, tetapi struktur tiga dimensi yang abnormal diduga memberikan sifat infeksi, sehingga molekul protein di dekatnya runtuh menjadi bentuk yang sama. Kata ini berasal dari partikel infeksius berprotein. Peran yang dihipotesiskan dari protein sebagai agen infeksi berdiri sedangkan untuk semua agen infeksius lain yang dikenal seperti, bakteri, jamur dan parasit, yang semuanya mengandung asam nukleat (DNA, RNA atau keduanya).

Varian prion protein( PrP), yang layanan spesifiknya tidak pasti, dihipotesiskan sebagai penyebab transmissible spongiform encephalopathies (TSEs), termasuk scrapie pada domba, penyakit wasting kronis( CWD) pada rusa, bovine spongiform encephalopathy( BSE) pada sapi (umumnya dikenal sebagai "penyakit sapi gila) dan Creutzfeldt – Jakob ail( CJD) pada manusia. Semua penyakit yang diketahui pada mamalia memengaruhi struktur otak atau jaringan saraf lainnya; semuanya progresif, tidak memiliki pengobatan efektif yang diketahui dan selalu berakibat fatal. Hingga 2015, semua penyakit mamalia yang diketahui dianggap disebabkan oleh protein( PrP); Namun pada tahun 2015 terjadi beberapa atrofi pesanan( MSA) ditemukan dapat ditularkan dan dihipotesiskan disebabkan oleh bentuk alpha-synuclein.

Prion membentuk agregat abnormal protein yang disebut amiloid, yang menumpuk di jaringan yang terinfeksi dan berhubungan dengan kerusakan jaringan dan sel death. Amiloid juga bertanggung jawab atas beberapa penyakit neurodegeneratif lain seperti penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson. Agregat stabil, dan stabilitas struktural ini berarti tahan terhadap denaturasi oleh agen kimia dan fisik: mereka tidak dapat dihancurkan dengan disinfeksi atau pemasakan biasa. Hal ini membuat pembuangan dan penahanan partikel-partikel ini menjadi sulit.

A ail adalah sejenis proteopati, atau penyakit protein abnormal secara struktural. Pada manusia, s diyakini sebagai penyebab Creutzfeldt-Jakob ail( CJD), variannya( vCJD), sindrom Gerstmann – Sträussler – Scheinker( GSS), insomnia familial yang fatal( FFI) dan kuru. Ada juga bukti yang menunjukkan bahwa mungkin berperan dalam penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan sklerosis lateral amiotrofik( ALS), dan ini disebut penyakit serupa. Beberapa protein ragi juga telah diidentifikasi memiliki sifat yang memiliki sifatogenik. Replikasi tunduk pada epimutasi dan seleksi alam seperti bentuk replikasi lainnya, dan strukturnya sedikit berbeda antar spesies.

Protein prion

Struktur

Protein yang terbuat dari( PrP) ditemukan di seluruh tubuh, bahkan pada orang dan hewan yang sehat. Meskipun demikian, PrP yang ditemukan pada bahan infeksius memiliki struktur yang berbeda dan resisten terhadap protease, enzim dalam tubuh yang terutama dapat memecah protein. Bentuk normal protein disebut PrP C, sedangkan bentuk infeksius disebut PrP Sc- C mengacu pada 'seluler' PrP, sedangkan Sc mengacu pada 'scrapie', penyakit prototipik, terjadi pada domba. Di sisi lain PrP Cterdefinisi dengan baik secara struktural, PrP Scpada dasarnya adalah polidispersi dan didefinisikan pada tingkat yang relatif buruk. PrP dapat diinduksi menjadi fold menjadi isoform lain yang kurang lebih terdefinisi dengan baik secara in vitro, dan hubungannya dengan bentuk yang bersifat patogen in vivo masih belum jelas.

PrP C

PrP C adalah protein normal yang ditemukan pada membran sel. Ia memiliki 209 asam amino (pada manusia), satu ikatan disulfida, massa molekul 35-36 kDa dan struktur alfa-heliks yang ketat. Ada beberapa bentuk topologi; satu bentuk permukaan sel berlabuh melalui glikolipid dan dua bentuk transmembran. Protein normal tidak dapat mengendap; artinya tidak bisa dipisahkan dengan teknik sentrifugasi. Layanannya adalah masalah complex yang terus diselidiki. PrP Cmengikat ion tembaga (II) dengan afinitas tinggi. Arti penting dari temuan ini tidak jelas, tetapi dianggap terkait dengan struktur atau layanan PrP. PrP Cmudah dicerna oleh proteinase K dan dapat dibebaskan dari permukaan sel secara in vitro dengan enzim fosfoinositida phospholipase C (PI-PLC), yang membelah jangkar glikolipid glikofosfatidylinositol( GPI). PrP telah dilaporkan memainkan peran penting dalam adhesi sel-sel dan pensinyalan intraseluler in vivo, dan karenanya dapat terlibat dalam komunikasi sel-sel di otak.

PrP res

Protein seperti PrP Sc yangresisten terhadap protease (PrP res) adalah denominasi yang diberikan untuk setiap isoform PrP cyang secara struktural diubah dan diubah menjadi bentuk resisten K yang salah lipatan proteinase secara in vitro. Untuk memodelkan konversi PrP Cke PrP Scin vitro, Saborio et al. et al. dengan cepat mengubah PrP Cmenjadi resPrP dengan proses yang melibatkan amplifikasi siklik dari misfolding protein. Istilah PrP res telah digunakan untuk mengungkap antara PrP Sc, yang diisolasi dari jaringan infeksius dan terkait dengan agen ensefalopati spongiform menular. Seperti, tidak seperti PrPSc, PrP resbelum tentu menular.

PrP Sc

Isoform infeksius PrP, yang dikenal sebagai PrP Sc, atau sederhananya, mampu mengubah protein PrP Cnormal menjadi isoform infeksius dengan mengubah konformasi, atau bentuknya; ini, pada gilirannya, mengubah proses protein yang saling berhubungan. PrP Scselalu menyebabkan ail. Meskipun struktur 3D yang tepat dari PrP Sc tidak diketahui, ia memiliki proporsi struktur β-sheet yang lebih tinggi daripada struktur α-helix normal. Agregasi isoform abnormal ini membentuk serat amyloid yang sangat terstruktur, yang terakumulasi untuk membentuk plak. Ujung setiap serat bertindak sebagai kerangka di mana molekul protein bebas dapat menempel, memungkinkan serat tumbuh. Dalam kebanyakan situasi, hanya PrP molekul dengan urutan asam amino yang identik dengan PrP Scyang menular dimasukkan ke dalam serat yang tumbuh. Meskipun demikian, penularan lintas spesies yang jarang juga mungkin terjadi.

Layanan normal PrP

Layanan fisiologis protein masih kurang dipahami. Di sisi lain, data dari percobaan in vitro menunjukkan banyak peran yang berbeda, penelitian pada tikus PrP knockout hanya memberikan informasi terbatas dengan alasan bahwa hewan ini hanya menunjukkan kelainan kecil. Dalam penelitian yang dilakukan pada tikus, ditemukan bahwa pembelahan protein PrP pada saraf perifer menyebabkan aktivasi perbaikan myelin pada sel Schwann dan kekurangan protein PrP menyebabkan demielinasi pada sel tersebut.

PrP dan mengatur kematian sel

MAVS, RIP1, dan RIP3 adalah protein serupa yang ditemukan di bagian lain tubuh. Mereka juga berpolimerisasi menjadi serat amyloid berserabut yang memulai sel teregulasi death dalam kasus infeksi virus untuk mencegah penyebaran virion ke sel lain di sekitarnya.

PrP dan memori jangka panjang

Sebuah tinjauan bukti pada tahun 2005 menunjukkan bahwa PrP mungkin memiliki layanan normal dalam pemeliharaan memori jangka panjang. Selain itu, sebuah studi tahun 2004 menemukan bahwa tikus yang kekurangan gen untuk protein PrP seluler normal menunjukkan potensiasi jangka panjang hipokampus yang berubah. Sebuah studi terbaru yang mungkin menjelaskan mengapa hal ini ditemukan bahwa CPEB protein saraf memiliki urutan genetik yang mirip dengan protein ragi. Pembentukan seperti CPEB sangat penting untuk mempertahankan perubahan sinaptik jangka panjang yang terkait dengan pembentukan memori jangka panjang.

PrP dan pembaruan sel induk

Sebuah artikel tahun 2006 dari Whitehead Institute for Biomedical Research menunjukkan bahwa mode PrP atau cara ekspresi pada sel induk diperlukan untuk pembaruan sumsum tulang organisme. Studi tersebut menunjukkan bahwa semua sel induk hematopoietik jangka panjang mengekspresikan PrP pada membran sel mereka dan bahwa jaringan hematopoietik dengan sel induk PrP-null menunjukkan peningkatan kepekaan terhadap penipisan sel.

PrP dan kekebalan bawaan

Ada beberapa bukti bahwa PrP mungkin memainkan peran dalam imunitas bawaan, karena cara atau cara ekspresi PRNP, gen PrP, diregulasi pada banyak infeksi virus dan PrP memiliki sifat antivirus terhadap banyak orang, termasuk HIV .

Replikasi prion

Hipotesis pertama yang mencoba menjelaskan cara bereplikasi dengan cara hanya protein adalah model heterodimer. Model ini mengasumsikan bahwa satu molekul PrP Scberikatan dengan satu molekul PrP Cdan mengkatalisis konversinya menjadi PrP Sc. Kedua PrP Scmolekul kemudian datang terpisah dan dapat pergi untuk mengkonversi lebih PrP C. Meskipun demikian, model replikasi harus menjelaskan cara penyebaran, dan mengapa kemunculan spontan mereka sangat jarang. Manfred Eigen menunjukkan bahwa model heterodimer membutuhkan PrP Scmenjadi katalis yang sangat efektif, meningkatkan laju reaksi konversi dengan faktor sekitar 10 ¹⁵. Masalah ini tidak muncul jika PrP Schanya ada dalam bentuk agregat misalnya amyloid, di mana kerja sama dapat bertindak sebagai penghalang untuk konversi spontan. Terlebih lagi, meskipun upaya yang cukup besar, monomerik infeksius PrP Sctidak pernah diisolasi.

Model alternatif mengasumsikan bahwa PrP Schanya ada sebagai fibril, dan ujung fibril mengikat PrP Cdan mengubahnya menjadi PrP Sc. Jika ini semua, maka jumlah dari akan meningkat secara linier, membentuk fibril yang semakin panjang. Tetapi pertumbuhan eksponensial dari PrP Sc dan jumlah partikel infeksius diamati selama sakit. Hal ini dapat dijelaskan dengan memperhitungkan kerusakan fibril. Sebuah solusi matematis untuk laju pertumbuhan eksponensial yang dihasilkan dari kombinasi pertumbuhan fibril dan kerusakan fibril telah ditemukan. Tingkat pertumbuhan eksponensial sangat bergantung pada akar kuadrat dari PrP Ckonsentrasi. Masa inkubasi ditentukan oleh laju pertumbuhan eksponensial, dan data in vivo penyakit pada mencit transgenik cocok dengan prediksi ini. Ketergantungan akar kuadrat yang sama juga terlihat secara in vitro dalam percobaan dengan berbagai protein amyloid yang berbeda .

Mekanisme replikasi berimplikasi pada perancangan obat. Karena masa inkubasi penyakit sangat lama, obat yang efektif tidak perlu menghilangkan semuanya, tetapi hanya perlu memperlambat laju pertumbuhan eksponensial. Model memprediksi bahwa proses yang paling efektif untuk mencapai hal ini, menggunakan obat dengan dosis serendah mungkin, adalah menemukan obat yang mengikat ujung fibril dan memblokirnya agar tidak tumbuh lagi.

Penyakit

Penyakit yang disebabkan oleh

Hewan yang terkena dampak

bersakit

Domba, Kambing (Hewan yang terserang)

bersakit

Scrapie

Sapi (Hewan yang terkena)

bersakit

Penyakit sapi gila

Unta (Hewan yang terkena)

bersakit

Ensefalopati spongiform unta( CSE)

Mink (Hewan yang terpengaruh)

bersakit

Ensefalopati cerpelai menular( TME)

Rusa berekor putih, rusa, rusa bagal, rusa besar (Hewan yang terkena)

bersakit

Penyakit wasting kronis( CWD)

Kucing (Hewan yang terpengaruh)

bersakit

Ensefalopati spongiform kucing( FSE)

Nyala, Oryx, Greater Kudu (Hewan yang terpengaruh)

bersakit

Ensefalopati ungulata eksotis (EUE)

Burung unta (Hewan yang terpengaruh)

bersakit

Ensefalopati spongiform (Belum terbukti dapat menular.)

Manusia (Hewan yang terpengaruh)

bersakit

Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)

Iatrogenic Creutzfeldt – Jakob ail (iCJD)

Varian Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)

Keluarga Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)

Creutzfeldt-Jakob ail sporadis (sCJD)

Sindrom Gerstmann – Sträussler – Scheinker( GSS)

Insomnia keluarga yang fatal( FFI)

Kuru

Ensefalopati spongiform familial

Variabel protease-sensitiveopathy (VPSPr)

Prion menyebabkan penyakit neurodegeneratif dengan menggabungkan secara ekstraseluler di dalam susunan saraf pusat yang dibentuk untuk membentuk plak yang dikenal sebagai amyloid, yang mengganggu struktur jaringan normal. Gangguan ini ditandai dengan adanya lubang pada jaringan dengan arsitektur spons yang dihasilkan karena terbentuknya vakuola di neuron. Perubahan histologis lainnya termasuk astrogliosis dan tidak adanya reaksi inflamasi. Di sisi lain, masa inkubasi penyakit relatif lama (5 sampai 20 tahun), begitu gejala muncul, penyakit berkembang pesat, menyebabkan kerusakan otak dan death. Gejala neurodegeneratif dapat mencakup kejang, demensia, ataksia (disfungsi keseimbangan dan koordinasi), dan perubahan perilaku atau kepribadian.

Semua penyakit yang diketahui tidak dapat diobati dan berakibat fatal. Meskipun demikian, vaksin yang dikembangkan pada tikus dapat memberikan wawasan tentang penyediaan vaksin untuk melawan infeksi pada manusia. Selain itu, pada tahun 2006 para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka memiliki ternak yang direkayasa secara genetik yang kekurangan gen yang diperlukan untuk produksi - akibatnya secara teoritis membuat mereka kebal terhadap BSE, berdasarkan penelitian yang menunjukkan bahwa tikus yang kekurangan protein terutama resisten terhadap infeksi oleh protein scrapie. Pada tahun 2013, sebuah penelitian mengungkapkan bahwa 1 dari 2.000 orang di Inggris Raya mungkin menyimpan protein yang menyebabkan infeksi vCJD .

Banyak spesies mamalia yang berbeda dapat dipengaruhi oleh penyakit, karena protein( PrP) sangat mirip pada semua mamalia. Karena perbedaan kecil dalam PrP antara spesies yang berbeda, tidak biasa bagi ail untuk berpindah dari satu spesies ke spesies lainnya. Namun, jenis penyakit manusia Creutzfeldt-Jakob ail, diperkirakan disebabkan oleh penyakit yang umumnya menginfeksi sapi, menyebabkan ensefalopati spongiform sapi dan ditularkan melalui daging yang terinfeksi.

Sampai 2015 semua penyakit mamalia yang diketahui dianggap disebabkan oleh protein, PrP ; pada tahun 2015 beberapa atrofi orde mapan ditemukan dapat ditularkan dan dihipotesiskan disebabkan oleh protein baru yang salah lipatan yang disebut alpha-synuclein. Bentuk protein endogen yang terlipat dengan benar dilambangkan dengan PrP C(untuk Umum atau Seluler), sebaliknya bentuk yang terkait penyakit dan salah lipatan dilambangkan dengan PrP Sc (untuk Scrapie), setelah salah satu penyakit pertama kali dikaitkan dengan dan degenerasi saraf. Struktur persisnya tidak diketahui, meski bisa dibentuk dengan menggabungkan PrP C, asam polyadenylic, dan lipid dalam reaksi protein misfolding cyclic amplification (PMCA). Operasi ini juga merupakan bukti bahwa replikasi tidak bergantung pada asam nukleat.

Penularan

Telah diketahui bahwa penyakit dapat muncul dalam tiga cara yang berbeda: didapat, familial, atau sporadis. Seringkali diasumsikan bahwa bentuk penyakit berinteraksi langsung dengan bentuk normal untuk mengatur ulang strukturnya. Satu gagasan, hipotesis Protein X, adalah bahwa protein seluler yang belum teridentifikasi (Protein X) memungkinkan konversi PrP Cmenjadi PrP Scdengan membawa molekul dari masing-masing keduanya bersama-sama menjadi complex .

Operasi utama infeksi pada hewan adalah melalui konsumsi. Diperkirakan bahwa zat tersebut dapat disimpan di lingkungan melalui sisa-sisa hewan yang mati dan melalui urin, air liur, dan cairan tubuh lainnya. Mereka kemudian dapat bertahan di dalam tanah dengan mengikat tanah liat dan mineral lainnya.

Tim peneliti University of California telah memberikan bukti teori bahwa infeksi dapat terjadi dari kotoran. Dan, karena pupuk kandang terdapat di banyak daerah sekitar penampungan air, selain digunakan di banyak ladang tanaman, hal ini meningkatkan kemungkinan penularan secara luas. Dilaporkan pada Januari 2011 bahwa para peneliti telah menemukan penyebaran melalui transmisi udara pada partikel aerosol, dalam percobaan pengujian hewan sehubungan dengan infeksi scrapie pada tikus laboratorium. Bukti awal yang mendukung gagasan bahwa hal itu dapat ditularkan melalui penggunaan gonadotropin menopause manusia yang diturunkan dari urin, yang diberikan untuk pengobatan infertilitas, diterbitkan pada tahun 2011.

Prion pada tumbuhan

Pada 2015, para peneliti di The University of Texas Health Science Center di Houston menemukan bahwa tanaman dapat menjadi pembawa vektor. Ketika peneliti memberi makan rumput hamster yang tumbuh di tanah di mana rusa yang mati dengan penyakit wasting kronis( CWD) dikuburkan, hamster menjadi sakit dengan CWD, menunjukkan bahwa itu bisa mengikat tanaman, yang kemudian membawanya ke daun dan struktur batang, di mana mereka dapat dimakan oleh herbivora, sebagai akibatnya menyelesaikan siklusnya. Akibatnya mungkin saja ada jumlah yang semakin menumpuk di lingkungan.

Sterilisasi

Partikel-partikel infeksius yang memiliki asam nukleat bergantung padanya untuk mengarahkan replikasi lanjutannya. Meskipun demikian, dapat menular melalui efeknya pada versi normal protein. Oleh karena itu, sterilisasi memerlukan denaturasi protein ke keadaan di mana molekul tidak lagi dapat menginduksi lipatan abnormal protein normal. Umumnya s cukup tahan terhadap protease, panas, radiasi pengion, dan pengobatan formaldehida, meskipun infektivitasnya dapat dikurangi dengan pengobatan tersebut. Dekontaminasi yang efektif bergantung pada hidrolisis protein atau pengurangan atau penghancuran struktur tersier protein. Contohnya termasuk natrium hipoklorit, natrium hidroksida, dan deterjen asam kuat misalnya LpH. 134 ° C (273 ° F) selama 18 menit dalam autoklaf uap bertekanan ditemukan agak efektif dalam menonaktifkan zat penyakit. Sterilisasi ozon saat ini sedang dipelajari sebagai operasi potensial untuk denaturasi dan deaktivasi. Renaturasi dari perubahan sifat sepenuhnya menjadi status infeksius masih belum tercapai; meskipun demikian, denaturasi sebagian dapat diubah menjadi status infektif dalam kondisi buatan tertentu.

Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan salah satu dari tiga prosedur berikut untuk sterilisasi semua instrumen bedah tahan panas untuk memastikan tidak terkontaminasi:

Rendam dalam natrium hidroksida 1N dan tempatkan dalam autoklaf perpindahan gravitasi pada 121 ° C selama 30 menit; bersih; bilas dengan air; dan kemudian lakukan proses sterilisasi rutin.

Rendam dalam natrium hipoklorit 1N (20.000 bagian per juta klorin yang tersedia) selama 1 jam; instrumen transfer ke air; panas dalam autoclave perpindahan gravitasi pada 121 ° C selama 1 jam; bersih; dan kemudian lakukan proses sterilisasi rutin.

Rendam dalam natrium hidroksida 1N atau natrium hipoklorit (20.000 bagian per juta klorin yang tersedia) selama 1 jam; angkat dan bilas dalam air, kemudian pindahkan ke panci terbuka dan panaskan dalam perpindahan gravitasi (121 ° C) atau dalam autoclave beban berpori (134 ° C) selama 1 jam; bersih; dan kemudian lakukan proses sterilisasi rutin.

Resistensi degradasi di alam

Bukti yang melimpah menunjukkan bahwa bakteri tahan terhadap degradasi dan bertahan di lingkungan selama bertahun-tahun, dan protease tidak mendegradasinya. Bukti eksperimental menunjukkan bahwa pelepasan ikatan menurun seiring waktu, di sisi lain batas tanah tetap pada tingkat yang stabil atau meningkat, menunjukkan bahwa kemungkinan terakumulasi di lingkungan.

Jamur

Protein menunjukkan perilaku tipe juga ditemukan di beberapa jamur, yang telah berguna dalam membantu memahami mamalia. Jamur tampaknya tidak menyebabkan penyakit pada inangnya. Dalam ragi, protein yang membentuk kembali strukturnya dibantu oleh protein pendamping seperti Hsp104. Semua yang diketahui menginduksi pembentukan amyloid fold, di mana protein berpolimerisasi menjadi agregat yang terdiri dari lembaran beta yang padat. Agregat amiloid adalah fibril, tumbuh di ujungnya, dan bereplikasi ketika kerusakan menyebabkan dua ujung tumbuh menjadi empat ujung tumbuh. Masa inkubasi penyakit ditentukan oleh tingkat pertumbuhan eksponensial yang terkait dengan replikasi, yang merupakan keseimbangan antara pertumbuhan linier dan kerusakan agregat.

Protein jamur yang menunjukkan perubahan konformasi templated ditemukan dalam ragi Saccharomyces cerevisiae oleh Reed Wickner pada awal 1990-an. Karena kemiripan mekanistiknya dengan mamalia, mereka disebut ragi. Selanjutnya, a juga telah ditemukan pada jamur Podospora anserina. Ini berperilaku selain PrP, tetapi, biasanya, tidak beracun bagi host mereka. Kelompok Susan Lindquist di Whitehead Institute berpendapat beberapa jamur tidak terkait dengan kondisi penyakit apa pun, tetapi mungkin memiliki peran yang berguna; meskipun demikian, para peneliti di NIH juga telah memberikan argumen yang menunjukkan bahwa jamur dapat dianggap sebagai penyakit. Ada bukti bahwa protein jamur telah mengembangkan fungsi spesifik yang bermanfaat bagi mikroorganisme yang meningkatkan kemampuannya untuk beradaptasi dengan lingkungan yang beragam.

Penelitian terhadap jamur telah memberikan dukungan yang kuat pada konsep protein-only, karena protein yang dimurnikan yang diekstraksi dari sel dengan keadaan telah dibuktikan dapat mengubah bentuk normal dari protein menjadi bentuk yang salah lipatan secara in vitro, dan dalam aksinya, melestarikan informasi yang sesuai. untuk membedakan ketegangan negara. Ini juga menjelaskan beberapa domain, yang merupakan daerah dalam protein yang mempromosikan konversi menjadi. Jamur telah membantu menyarankan mekanisme konversi yang mungkin berlaku untuk semua, meskipun jamur tampak tidak sama dari mamalia yang menular karena kurangnya kofaktor yang diperlukan untuk perbanyakan. Domain karakteristik dapat bervariasi antar spesies - misalnya, domain karakteristik jamur tidak ditemukan pada mamalia.

Prion jamur

Protein

Tuan rumah alami

Fungsi normal

Negara bagian prion

Fenotipe prion

Tahun diidentifikasi

Inang alami - Ure2p (Protein)

Saccharomyces cerevisiae

Fungsi normal - Ure2p (Protein)

Penekan katabolit nitrogen

Status prion - Ure2p (Protein)

(URE3)

Fenotipe prion - Ure2p (Protein)

Pertumbuhan pada sumber nitrogen yang buruk

Tahun diidentifikasi - Ure2p (Protein)

1994

Tuan rumah alami - Sup35p (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Sup35p (Protein)

Faktor penghentian terjemahan

Status prion - Sup35p (Protein)

(PSI +)

Fenotipe prion - Sup35p (Protein)

Meningkatnya penindasan yang tidak masuk akal

Tahun diidentifikasi - Sup35p (Protein)

1994

Tuan rumah alami - HET-S (Protein)

Podospora anserina

Fungsi normal - HET-S (Protein)

Mengatur ketidakcocokan heterokaryon

Status prion - HET-S (Protein)

(Het-s)

Fenotipe prion - HET-S (Protein)

Pembentukan heterokarion antara strain yang tidak kompatibel

Tahun diidentifikasi - HET-S (Protein)

Tidak ada

Inang alami - Rnq1p (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Rnq1p (Protein)

Faktor templat protein

Status prion - Rnq1p (Protein)

(RNQ +), (PIN +)

Fenotipe prion - Rnq1p (Protein)

Mempromosikan agregasi orang lain

Tahun diidentifikasi - Rnq1p (Protein)

Tidak ada

Tuan rumah alami - Swi1 (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Swi1 (Protein)

Renovasi kromatin

Status prion - Swi1 (Protein)

(SWI +)

Fenotipe prion - Swi1 (Protein)

Pertumbuhan yang buruk di beberapa sumber karbon

Tahun diidentifikasi - Swi1 (Protein)

2008

Tuan rumah alami - Cyc8 (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Cyc8 (Protein)

Penekan transkripsi

Status prion - Cyc8 (Protein)

(OCT +)

Fenotipe prion - Cyc8 (Protein)

Derepresi transkripsi dari beberapa gen

Tahun diidentifikasi - Cyc8 (Protein)

2009

Tuan rumah alami - Mot3 (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Mot3 (Protein)

Faktor penyalinan nuklir

Status prion - Mot3 (Protein)

(MOT3 +)

Fenotipe prion - Mot3 (Protein)

Derepresi transkripsi dari gen anaerobik

Tahun teridentifikasi - Mot3 (Protein)

2009

Tuan rumah alami - Sfp1 (Protein)

S. Cerevisiae

Fungsi normal - Sfp1 (Protein)

Faktor penyalinan yang diduga

Status prion - Sfp1 (Protein)

(ISP +)

Fenotipe prion - Sfp1 (Protein)

Antisupresi

Tahun diidentifikasi - Sfp1 (Protein)

2010

Perawatan

Tidak ada pengobatan yang efektif untuk penyakit. Uji klinis pada manusia belum berhasil dan terhambat oleh kelangkaan penyakit. Meskipun beberapa pengobatan potensial telah menjanjikan di laboratorium, tidak ada yang efektif setelah penyakitnya muncul.

Dalam penyakit lain

Domain mirip prion telah ditemukan di berbagai protein mamalia lainnya. Beberapa dari protein ini telah terlibat dalam ontogeni gangguan neurodegeneratif terkait usia seperti amyotrophic lateral sclerosis( ALS) ail motor neuron, degenerasi lobar frontotemporal dengan inklusi ubiquitin-positive (FTLD-U), penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan penyakit Huntington. Mereka juga terlibat dalam beberapa bentuk amiloidosis sistemik termasuk amiloidosis AA yang berkembang pada manusia dan hewan dengan penyakit inflamasi dan infeksi seperti tuberkulosis, penyakit Crohn, rheumatoid arthritis, dan HIV AIDS. AA amiloidosis, seperti penyakit lainnya, dapat menular. Hal ini telah memunculkan 'paradigma prion', di mana jika tidak, protein yang tidak berbahaya dapat diubah menjadi bentuk patogenik dengan sejumlah kecil protein nukleasi yang salah lipatan.

Definisi domain sejenis muncul dari studi tentang jamur. Dalam ragi, protein ogenik memiliki domain portabel yang diperlukan dan cukup untuk pembuatan template sendiri dan agregasi protein. Ini telah ditunjukkan dengan melampirkan domain ke protein reporter, yang kemudian dikumpulkan seperti yang diketahui. Selain itu, menghilangkan domain dari inhibitsogenesis protein jamur. Pandangan modular tentang perilaku ini telah menghasilkan hipotesis bahwa domain serupa terdapat dalam protein hewani, selanjutnya PrP. Domain jamur ini memiliki beberapa ciri sekuens yang khas. Mereka umumnya diperkaya dengan residu asparagin, glutamin, tirosin, dan glisin, dengan bias asparagin yang secara khusus kondusif untuk properti agregat. Secara historis, ogenesis telah dilihat sebagai urutan independen dan hanya bergantung pada konten residu relatif. Meskipun demikian, ini telah terbukti salah, dengan jarak prolin dan residu bermuatan telah terbukti kritis dalam formasi amyloid .

Layar bioinformatis telah memperkirakan bahwa lebih dari 250 protein manusia mengandung domain serupa (PrLD). Domain-domain ini dihipotesiskan memiliki sifat amiloidogenik yang dapat ditularkan yang sama dari PrP dan protein jamur yang diketahui. Seperti pada ragi, protein yang terlibat dalam mode gen atau cara ekspresi dan pengikatan RNA tampaknya diperkaya secara khusus dalam PrLD, dibandingkan dengan kelas protein lain. Khusus, 29 dari yang dikenal 210 protein dengan RNA pengakuan motif juga memiliki domain diduga. Sementara itu, beberapa protein pengikat RNA ini telah secara independen diidentifikasi sebagai patogen pada kasus ALS ALS, FTLD-U, penyakit Alzheimer, dan penyakit Huntington.

Berperan dalam penyakit neurodegeneratif

Patogenisitas dan protein dengan domain serupa dihipotesiskan muncul dari kemampuan penyusunan diri mereka dan pertumbuhan eksponensial fibril amyloid. Kehadiran fibril amyloid pada pasien dengan penyakit degeneratif telah didokumentasikan dengan baik. Ini amyloid fibril dilihat sebagai hasil dari protein patogen yang self-propagate dan membentuk sangat stabil, agregat non-fungsional. Di sisi lain, hal ini tidak selalu menyiratkan hubungan kausal antara amyloid dan penyakit degeneratif, toksisitas dari bentuk amyloid tertentu dan produksi berlebih amyloid dalam kasus keluarga gangguan degeneratif mendukung gagasan bahwa amyloid formasi jelas beracun.

Secara khusus, agregasi TDP-43, protein pengikat RNA, telah ditemukan pada pasien ALS / MND, dan mutasi pada gen yang mengkode protein ini telah diidentifikasi dalam kasus familial ALS / MND. Mutasi ini meningkatkan kesalahan lipatan protein menjadi konformasi mirip. Bentuk TDP-43 yang gagal melipat membentuk inklusi sitoplasma di neuron yang terkena, dan ditemukan habis di nukleus. Selanjutnya ke ALS / MND dan FTLD-U, patologi TDP-43 adalah aspek dari banyak kasus penyakit Alzheimer, penyakit Parkinson, dan penyakit Huntington. Misfolding TDP-43 secara populer diarahkan oleh domain sejenisnya. Domain ini secara inheren rentan terhadap kesalahan lipatan, di sisi lain mutasi patologis di TDP-43 telah ditemukan untuk meningkatkan kecenderungan ini untuk salah lipatan, menjelaskan adanya mutasi ini dalam kasus keluarga ALS / MND. Seperti pada ragi, domain seperti TDP-43 telah terbukti diperlukan dan cukup untuk misfolding dan agregasi protein.

Demikian pula, mutasi patogen telah diidentifikasi dalam domain mirip riboprotein nukleus heterogen hnRNPA2B1 dan hnRNPA1 dalam kasus keluarga degenerasi neuron otot, otak, tulang dan motorik. Bentuk tipe liar dari semua protein ini menunjukkan kecenderungan untuk berkumpul sendiri menjadi fibril amyloid, di sisi lain mutasi patogen memperburuk perilaku ini dan menyebabkan akumulasi berlebih.

Etimologi dan pengucapan

Kata, yang diciptakan pada tahun 1982 oleh Stanley B. Prusiner, adalah portmanteau yang berasal dari protein dan infeksi, tak terelakkan lagi, dan kependekan dari proteinaceous infectious particle, mengacu pada kemampuannya untuk memperbanyak diri dan mengirimkan konformasi ke protein lain. Pengucapan utamanya adalah / ˈpriːɒn / (dengarkan), meskipun / ˈpraɪɒn /, sebagaimana denominasi homografik burung tersebut diucapkan, juga terdengar. Dalam makalah tahun 1982 yang memperkenalkan istilah tersebut, Prusiner menetapkan bahwa itu menjadi diucapkan pree-on.

Virus

Virus adalah agen infeksius submikroskopi yang hanya bereplikasi di dalam sel hidup suatu organisme.es dapat menginfeksi semua jenis makhluk hidup, dari hewan dan tumbuhan hingga mikroorganisme, termasuk bakteri dan archaea. Sejak artikel tahun 1892 Dmitri Ivanovsky menjelaskan tentang patogen non-bakteri menginfeksi tanaman tembakau, dan penemuan mosaik tembakau oleh Martinus Beijerinck pada tahun 1898, lebih dari 6.000 spesies telah dijelaskan secara rinci, dari jutaan jenis di lingkungan. ditemukan di hampir setiap ekosistem di Bumi dan merupakan jenis entitas biologis yang paling banyak. Ilmu yang dipelajari dikenal sebagai virologi, subspesialisasi mikrobiologi.

Saat terinfeksi, sel inang dipaksa untuk dengan cepat menghasilkan ribuan salinan identik aslinya. Ketika tidak berada di dalam sel yang terinfeksi atau dalam tindakan menginfeksi sel, ia ada dalam bentuk partikel independen, atau virion, yang terdiri dari: (i) materi genetik, yaitu molekul panjang DNA atau RNA yang menyandikan struktur protein yang digunakan untuk bertindak; (ii) selubung protein, kapsid, yang mengelilingi dan melindungi materi genetik; dan dalam beberapa kasus (iii) selubung luar dari lipid. Bentuk partikel-partikel ini berkisar dari bentuk heliks dan ikosahedral sederhana hingga lebih banyak struktur complex. Kebanyakan spesies memiliki virion yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mikroskop optik karena ukurannya seperseratus dari kebanyakan bakteri.

Asal muasal dalam sejarah evolusi kehidupan tidak jelas: beberapa mungkin telah berevolusi dari plasmid — potongan DNA yang dapat berpindah antar sel — sementara yang lain mungkin telah berevolusi dari bakteri. Dalam evolusi, es adalah alat penting untuk transfer gen horizontal, yang meningkatkan keragaman genetik dalam proses yang dianalogikan dengan reproduksi seksual. E dianggap oleh beberapa ahli biologi sebagai bentuk kehidupan, dengan alasan bahwa mereka membawa materi genetik, bereproduksi, dan berevolusi Melalui seleksi alam, meskipun mereka tidak memiliki karakteristik utama (seperti struktur sel) yang jelas dianggap perlu untuk dihitung sebagai kehidupan. Atas dasar bahwa mereka memiliki beberapa tetapi tidak semua kualitas seperti itu, es telah digambarkan sebagai organisme di tepi kehidupan, dan sebagai pengganda.

Virus menyebar dengan berbagai cara. Salah satu jalur penularan adalah melalui organisme pembawa penyakit yang dikenal sebagai vektor: misalnya, sering ditularkan dari tumbuhan ke tumbuhan oleh serangga yang memakan getah tumbuhan, misalnya kutu daun; andes pada hewan dapat dibawa oleh serangga penghisap darah. Influenza menyebar melalui batuk dan bersin. Norovirus dan rotavirus, penyebab umum gastroenteritis viral, ditularkan melalui jalur fekal-oral, melalui kontak dan memasuki tubuh melalui makanan atau air. HIV adalah satu dari beberapa yang ditularkan melalui hubungan seksual dan melalui paparan darah yang terinfeksi. Variasi sel inang yang dapat menginfeksi disebut kisaran inang. Ini bisa sempit, artinya a mampu menginfeksi beberapa spesies, atau luas, artinya mampu menginfeksi banyak spesies.

Infeksi virus pada hewan memicu respons kekebalan yang biasanya menghilangkan penularan. Respons kekebalan juga dapat dihasilkan oleh vaksin, yang memberikan kekebalan yang didapat secara artifisial terhadap infeksi virus tertentu. Beberapa, termasuk yang menyebabkan infeksi AIDS, HPV, dan virus hepatitis, menghindari respons imun ini dan mengakibatkan infeksi kronis. Beberapa obat antivirus telah dikembangkan.

Etimologi

Kata bakteria adalah jamak dari New Latin bacterium, yang merupakan latinisasi dari bahasa Yunani βακτήριον (bakterion), bentuk kecil dari βακτηρία (bakteria), yang berarti tongkat, tongkat, dengan alasan bahwa yang pertama adalah ditemukan berbentuk batang.

Asal dan evolusi awal

Nenek moyang bakteri modern adalah mikroorganisme uniseluler yang merupakan bentuk kehidupan pertama yang muncul di Bumi, sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Selama 3 miliar tahun, kebanyakan organisme adalah mikroskopis, dan bakteri serta archaea adalah bentuk kehidupan yang dominan. Meskipun terdapat fosil bakteri, misalnya stromatolites, kurangnya morfologi yang khas mencegah mereka digunakan untuk memeriksa sejarah evolusi bakteri, atau untuk mengetahui waktu asal mula spesies bakteri tertentu. Meskipun demikian, urutan gen dapat digunakan untuk merekonstruksi filogeni bakteri, dan penelitian ini menunjukkan bahwa bakteri pertama kali menyimpang dari garis keturunan archaea / eukariotik. Nenek moyang terbaru dari bakteri dan archaea mungkin adalah hipertermofil yang hidup sekitar 2,5 miliar-3,2 miliar tahun yang lalu. Kehidupan paling awal di darat mungkin adalah bakteri sekitar 3,22 miliar tahun yang lalu.

Bacteria juga terlibat dalam divergensi evolusioner besar kedua, yaitu archaea dan eukariota. Di sini, eukariota dihasilkan dari masuknya bakteri purba ke dalam asosiasi endosimbiotik dengan nenek moyang sel eukariotik, yang mungkin terkait dengan Archaea. Ini melibatkan penelanan oleh sel-sel proto-eukariotik dari simbion alphaproteobacterial untuk membentuk baik mitokondria atau hidrogenosom, yang belum ditemukan di semua Eukarya yang diketahui (kadang-kadang dalam bentuk yang sangat berkurang, misalnya dalam protozoa amitokondria kuno). Belakangan, beberapa eukariota yang sudah mengandung mitokondria juga menelan organisme mirip cyanobacteria, yang mengarah pada pembentukan kloroplas dan tumbuhan. Ini dikenal sebagai endosimbiosis primer.

Morfologi

Bacteria menampilkan keragaman bentuk dan ukuran yang luas, yang disebut morfologi. Sel bakteri berhubungan dengan sepersepuluh ukuran sel eukariotik dan biasanya berukuran panjang 0,5–5,0 mikrometer. Meskipun demikian, beberapa spesies terlihat dengan mata telanjang — misalnya, panjang Thiomargarita namibiensis hingga setengah milimeter dan Epulopiscium fishelsoni mencapai 0,7 mm. Di antara bakteri terkecil adalah anggota genus Mycoplasma, yang berukuran hanya 0,3 mikrometer, sekecil yang terbesar. Beberapa bakteri bahkan mungkin lebih kecil, tetapi ultramikroba ini tidak dipelajari dengan baik.

Sebagian besar spesies bakteri berbentuk bulat, yang disebut cocci (coccus tunggal, dari bahasa Yunani kókkos, grain, seed), atau berbentuk batang, disebut basil (sing. Bacillus, dari bahasa Latin baculus, stick). Beberapa bakteri, yang disebut vibrio, berbentuk seperti batang yang agak melengkung atau berbentuk koma; lainnya bisa berbentuk spiral, disebut spirilla, atau melingkar rapat, disebut spirochaetes. Sejumlah kecil bentuk lain yang tidak biasa telah dijelaskan, misalnya bakteri berbentuk bintang. Bentuk yang sangat beragam ini ditentukan oleh dinding sel bakteri dan sitoskeleton, dan penting karena dapat mempengaruhi kemampuan bakteri untuk memperoleh nutrisi, menempel pada permukaan, berenang melalui cairan, dan melarikan diri dari predator.

Banyak spesies bakteri ada hanya sebagai sel tunggal, yang lain berasosiasi dalam pola karakteristik: Neisseria bentuk diploid (berpasangan), Streptococcus membentuk rantai, dan kelompok Staphylococcus bersama-sama dalam kelompok sekumpulan anggur. Bacteria dapat juga kelompok untuk membentuk struktur multiseluler yang lebih besar, misalnya filamen memanjang dari Actinobacteria, agregat dari myxobacteria, dan complex hifa Streptomyces. Struktur multiseluler ini seringkali hanya terlihat pada kondisi tertentu. Seperti, ketika kekurangan asam amino, Myxobacteria mengungkapkan sel-sel di sekitarnya dalam tindakan yang dikenal sebagai quorum sensing, bermigrasi satu sama lain, dan berkumpul untuk membentuk tubuh buah hingga panjang 500 mikrometer dan mengandung sekitar 100.000 sel bakteri. Dalam tubuh buah ini, bakteri melakukan tugas terpisah; seperti, berhubungan dengan satu dari sepuluh sel bermigrasi ke bagian atas tubuh buah dan berdiferensiasi menjadi keadaan tidak aktif khusus yang disebut myxospore, yang lebih tahan terhadap pengeringan dan kondisi lingkungan yang merugikan lainnya.

Bacteria sering menempel pada permukaan dan membentuk agregasi padat yang disebut biofilm, dan formasi yang lebih besar dikenal sebagai lapisan mikroba. Biofilm dan tikar ini dapat berkisar dari ketebalan beberapa mikrometer hingga kedalaman setengah meter, dan mungkin mengandung banyak spesies bakteri, protista dan archaea. Bacteria hidup dalam biofilm menampilkan complex pengaturan sel dan komponen ekstraseluler, membentuk struktur sekunder, misalnya mikrokoloni, yang melaluinya terdapat jaringan saluran untuk memungkinkan difusi nutrisi yang lebih baik. Dalam lingkungan alami, misalnya tanah atau permukaan tumbuhan, sebagian besar bakteri terikat pada permukaan dalam biofilm. Biofilm juga penting dalam pengobatan, karena struktur ini sering muncul selama infeksi bakteri kronis atau pada infeksi perangkat medis yang ditanamkan, dan bakteri yang dilindungi dalam biofilm jauh lebih sulit untuk dibunuh daripada bakteri terisolasi individu.

Struktur seluler

Struktur intraseluler

Sel bakteri dikelilingi oleh membran sel, yang pada dasarnya terbuat dari fosfolipid. Membran ini membungkus isi sel dan bertindak sebagai penghalang untuk menahan nutrisi, protein, dan komponen penting lain dari sitoplasma di dalam sel. Tidak seperti sel eukariotik, bakteri umumnya kekurangan struktur besar yang terikat membran dalam sitoplasma mereka misalnya nukleus, mitokondria, kloroplas, dan organel lain yang ada dalam sel eukariotik. Meskipun demikian, beberapa bakteri memiliki organel yang terikat protein di dalam sitoplasma yang mengkotak-kotakkan aspek metabolisme bakteri, misalnya karboksisom. Selain itu, bakteri memiliki sitoskeleton multi komponen untuk mengontrol lokalisasi protein dan asam nukleat di dalam sel, dan untuk mengatur aksi pembelahan sel.

Banyak reaksi biokimia penting, misalnya pembangkitan energi, terjadi karena gradien konsentrasi melintasi membran, menciptakan perbedaan potensial yang serupa dengan baterai. Kurangnya membran internal pada bakteri berarti reaksi ini, misalnya transpor elektron, terjadi melintasi membran sel antara sitoplasma dan bagian luar sel atau periplasma. Meskipun demikian, pada banyak bakteri fotosintetik membran plasma terlipat tinggi dan mengisi sebagian besar sel dengan lapisan membran pengumpul cahaya. Kompleks pengumpul cahaya ini bahkan dapat membentuk struktur tertutup lipid yang disebut klorosom pada bakteri sulfur hijau.

Bacteria tidak memiliki inti yang terikat membran, dan materi genetiknya biasanya berupa kromosom bakteri melingkar tunggal DNA yang terletak di sitoplasma dalam tubuh berbentuk tidak teratur yang disebut nukleoid. Nukleoid mengandung kromosom dengan protein terkait dan RNA. Seperti semua organisme lain, bakteri mengandung ribosom untuk produksi protein, tetapi struktur ribosom bakteri berbeda dari eukariota dan Archaea .

Beberapa bakteri menghasilkan butiran penyimpanan nutrisi intraseluler, misalnya glikogen, polifosfat, sulfur atau polihidroksialkanoat. Bacteria misalnya cyanobacteria fotosintetik, menghasilkan vakuola gas internal, yang mereka gunakan untuk mengatur daya apung, memungkinkan mereka untuk bergerak naik atau turun ke lapisan air dengan intensitas cahaya dan tingkat nutrisi yang berbeda.

Struktur ekstraseluler

Di sekitar bagian luar membran sel adalah dinding sel. Dinding sel bakteri terbuat dari peptidoglikan (juga disebut murein), yang terbuat dari rantai polisakarida yang dihubungkan silang oleh peptida yang mengandung asam amino-D. Dinding sel bakteri berbeda dari dinding sel tumbuhan dan jamur, yang masing-masing terbuat dari selulosa dan kitin. Dinding sel bakteri juga tidak sama dengan Archaea, yang tidak mengandung peptidoglikan. Dinding sel penting untuk kelangsungan hidup banyak bakteri, dan antibiotik penisilin (diproduksi oleh jamur yang disebut Penicillium) mampu membunuh bakteri dengan menghambat satu langkah dalam sintesis peptidoglikan.

Secara umum ada dua jenis dinding sel yang berbeda pada bakteri, yang mengklasifikasikan bakteri menjadi bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif. Nama-nama tersebut berasal dari reaksi sel terhadap pewarnaan Gram, sebuah tes lama untuk klasifikasi spesies bakteri.

Bakteri gram positif memiliki dinding sel tebal yang mengandung banyak lapisan asam peptidoglikan dan teichoic. Sedangkan bakteri Gram