Pastilah teman- teman tidak asing
dengan istilah “Plak” terutama pada gigi, nah taukah teman- teman bahwa plak
tersebut dibentuk bakteri dan merupakan salah satu contoh dari Biofilm yang
akan kita bahas kali ini. Oke mari langsung aja ke poinya tidak usah banyak
basa- basi!!!
Biofilm adalah kumpulan dari sel-sel
mikroorganisme atau mikrobial khususnya bakteri yang melekat pada suatu
permukaan dan diselimuti oleh pelekat polisakarida yang diekskresikan oleh
sel-sel bakteri(Eksopolisakarida/EPS). Pelekatan ini disertai penumpukan
bahan-bahan organik yang diselubungi oleh matrik polimer ekstraseluler yang
dihasilkan oleh bakteri tersebut. Matrik ini berupa struktur benang-benang
bersilang sebagai alat pelekat dari biofilm. Biofilm tersebut dapat terbentuk
dari berbagai macam spesies mikroorganisme yang membentuk suatu konsorsium.
Matriks biofilm bereperan sebagai
sistem cerna luar, melindungi dari enzim yang dapat merusak metabolisme sel dan
sebagai alat metabolisme senyawa- senyawa terlarut, koloid serta biopolymer
padat. Biofilm juga lebih resisten dibandingkan dengan sel planktonik terhadap
agen anti bacteria. Adanya aktifitas fisiologi dari mikroorganisme dalam
biofilm, gradien kimia yang berkembang akan menciptakan mikro-habitat yang berbeda
yang dapat mendukung keanekaragaman. Biofilm terbentuk karena adanya kondisi
lingkungan yang kurang menguntungkan.
Perlekatan sel ke permukaan yang
mengandung pelikel akan memicu reseptor pada permukaan sel, sehingga akan
merangsang ekspresi gen tertentu untuk sintesa eksopolisakarida. Adanya
ekspresi gen tersebut akan mempengaruhi fenotipnya dan resistensi
mikroorganisme. Resistensi biofilm terhadap gen antimikrobialia akan
berhubungan dengan umur dan struktur biofilm serta sifat-sifat kimia dari agen
antimikrobialia tersebut. Biofilm dapat berfungsi sebagai antimikrobialia
karena matriks ekstraseluler dapat saling berikatan dan menutupi akses dari
antimikrobialia, terutama melalui interaksi ionic dengan suatu molekul yang
bersifat seperti penyaring. Eksopolisakarida yang disekresikan akan berikatan
dengan enzim ekstraseluler, misalnya Lactamase yang dapat mendegradasi atau
menginaktifasi beberapa agen antimikrobialia (Socha et al, 2009). Biofilm dapat
terjadi pada tempat dan waktu yang salah (perspektif manusia) sehingga dapat
merugikan kepentingan manusia.
Biofilm terdiri dari kumnpulan
sel-sel mikroorganisme, produk ekstraseluler berupa polisakarida sebagai bahan
pelekat, dan air sebagai penyusun utama biofilm dengan kandungan hingga 97%.
Polisakarida yang diproduksi oleh mikrobial untuk membentuk biofilm adalah EPS
yakni polisakarida yang dikeluarkan dari dalam sel. EPS yang disintesis oleh
sel mikrobial berbeda-beda komposisi, sifat kimiawi dan fisiknya. Beberapa
adalah makromolekul yang bersifat netral, namun mayoritas bermuatan karena
keberadaan asam uronat (Asam D-glukuronat), Asam D-galakturonat, dan Asam D-
manuroniat. Ada biofilm yang bersifat kaku karena EPS-nya terdiri dari ikatan
ß-1,4 atau ß-1,3 glikosida (ikatan monosakarida monomer penyusun polisakarida)
seperti EPS xanthan gum yang dihasilkan oleh Xanthomonas campestris tetapi
ada juga yang bersifat fleksibel karena memiliki ikatan α-1,2 atau α -1,6
glikosida yang banyak ditemukan pada dekstran. Beberapa contoh EPS selain
xanthan gum adalah asam kolanat yang diproduksi oleh Escherichia coli
, alginat oleh P. aeruginosa, dan galaktoglukan oleh Vibrio cholera.
Bahan-bahan penyusun biofilm yang
lain contohnya adalah protein, lipid, dan lektin. Struktur dari suatu biofilm
adalah unik tergantung dari lingkungan tempatnya berada, contohnya adalah
kandungan nutrisi dan keadaan fisik. Selain itu, di alam, sangat jarang
terdapat biofilm yang hanya terdiri dari satu spesies, biasanya biofilm
tersusun dari beberapa spesies dalam lapisan-lapisan yang berbeda.
Mikroorganisme fotosintetik ada di permukaan paling atas, mikroorganisme
kemoorganotrof anaerob fakultatif di bagian tengah, sedangkan
dibagian dasar adalah mikroorganisme anaerob pereduksi sulfat.
Pada bagian atas, cahaya matahari lebih mudah didapat sehingga dapat digunakan
untuk fotosintesis, sedangkan bagian tengah dapat dihuni oleh mikrobial
kemoorganotrof fakultatif anaerob karena dapat mentolerir kandungan udara
yang sedikit serta banyak dapat mengakses bahan organik sebagai
sumber energinya. Pada bagian dasar, tidak terdapat kandungan udara sehingga
mikrobial anaerob pereduksi sulfat dapat tumbuh dan mendapatkan energi dengan
cara mereduksi sulfat. Tergantung dari kondisi lingkunganya, biofilm dapat
terlihat tebal dan besar (tergantung kosentrasi substrat) sehingga bisa dilihat
langsung dengan mata telanjang, contohnya pada lingkungan air laut
(stromatolit).
Transpor substrat dalam biofilm
terjadi melalui cairan yang menuju biofilm, bergerak melalui matriks dan
akhirnya dikonsumsi mikroorganisme yang hidup didalamnya. Pada dasarnya cara
mendapatkan makanan yang terjadi dalam biofilm adalah secara konsorsium. Biofim
tumbuh dan berkembang memodifikasi struktur internalnya tergantung dari kondisi
lingkungan. Beberapa data penelitian menyebutkan bahwa struktur fisik dari
biofilm dipengaruhi oleh hidrodinamiks dan komposisi cairan eksternal (Peyton
1996; Hermanowicz, 1999; Wijeyekoon et al, 2004).
Tahap pembentukanya:
- 1. Pelekatan awal: mikrobial melekat pada permukaan suatu benda dan dapat diperantarai oleh fili (rambut halus sel) contohnya pada P.aeruginosa.
- 2. Pelekatan permanen: mikrobial melekat dengan bantuan eksopolisakarida (EPS).
- 3. Maturasi I: proses pematangan biofilm tahap awal.
- 4. Maturasi II: proses pematangan biofilm tahap akhir, mikrobial siap untuk menyebar.
- 5. Dispersi: Sebagian bakteri akan menyebar dan berkolonisasi di tempat lain
0 Komentar
Penulisan markup di komentar