Sejarah penemuan dan visualisasi
Istilah ini berasal dari kata Yunani phagos — yang memakan. Penghancuran spontan (lisis) bakteri penyebab antraks pertama kali diamati oleh ilmuwan Rusia N.F. Gamaleya pada tahun 1898. Kemudian, pada tahun 1915, seorang ilmuwan Inggris F. Twort mendeskripsikan kemampuan filtrat untuk melarutkan kultur stafilokokus.
Kontribusi kunci diberikan oleh ilmuwan Prancis F. d'Herelle (1917): ia mengisolasi agen litik dari feses pasien disenteri, membuktikan sifat virusnya, dan mengusulkan istilah "bakteriofag".
Secara makroskopis, aksi fag terlihat sangat khas:
- Dalam media cair: kultur bakteri yang keruh menjadi jernih sepenuhnya.
- Pada media padat: ketika fag diinokulasikan pada "lapiasan" bakteri yang padat, terbentuklah bintik-bintik steril bulat — yang disebut koloni negatif atau "plak".
Morfologi dan struktur fag kompleks
Berdasarkan bentuknya, fag dibagi menjadi bentuk kubik kecil, berfilamen, dan seperti spermatozoon. Fag besar berbentuk spermatozoon adalah yang paling banyak dipelajari (misalnya, coliphage seri T). Strukturnya mencakup tiga bagian utama:
- Kepala. Memiliki jenis simetri ikosahedral (kubik), berukuran 65–100 nm. Terdiri dari kapsid protein, di dalamnya terdapat molekul asam nukleat yang dikemas secara padat (paling sering DNA sirkular beruntai ganda). Untuk superkoiling DNA, terdapat protein mirip histon di tempat yang sama.
- Ekor. Panjangnya lebih dari 100 nm. Di bagian dalamnya terdapat batang berongga silindris, dan di bagian luar dikelilingi oleh selubung yang mampu berkontraksi (mengandung ATP dan ion kalsium).
- Aparatus basal. Bagian distal dengan lempeng heksagonal, duri, dan serabut panjang yang menjulur (fibril) — semuanya esensial untuk pelekatan pada bakteri. Di sini juga terdapat enzim lisozim untuk melarutkan dinding sel secara lokal.
Siklus hidup bakteriofag virulen
Fag virulen menyebabkan infeksi produktif yang pasti berakhir dengan kematian bakteri. Proses yang memakan waktu 20–40 menit ini dibagi menjadi beberapa tahap:
- Adsorpsi. Fag melekat melalui fibril ke reseptor sel spesifik (lipopolisakarida, asam teikoat, pili).
- Injeksi (penetrasi). Selubung ekor berkontraksi, lisozim melarutkan area dinding sel, dan batang berongga menembus membran. Melalui batang ini, genom fag disuntikkan ke dalam sitoplasma. Sementara itu, "bayangan" protein fag (kapsid) tetap berada di luar.
- Reproduksi. DNA atau RNA yang disuntikkan memblokir sintesis zat sel itu sendiri. Bakteri mulai memproduksi komponen virus.
- Perakitan (self-assembly). Kepala yang kosong diisi dengan asam nukleat, kemudian bagian ekor melekat padanya.
- Pelepasan. Akibat perubahan tekanan osmotik dan kerja lisozim fag, cangkang bakteri hancur, dan 200–300 virion baru dilepaskan ke luar.
Spesifisitas dan aplikasi dalam kedokteran
Interaksi antara fag dan bakteri bersifat sangat spesifik. Berdasarkan sifat ini, dibedakan fag polivalen (menginfeksi spesies yang berkerabat), monovalen (hanya satu spesies), dan tipe (varian terpisah dari satu spesies).
Spesifisitas yang tinggi telah menemukan aplikasi dalam tiga bidang kedokteran:
- Diagnosis (fagotyping): memungkinkan identifikasi akurat terhadap spesies atau tipe patogen berdasarkan kepekaannya terhadap fag diagnostik standar.
- Terapi: penggunaan sediaan secara peroral atau topikal untuk pengobatan infeksi bakteri (misalnya, pada bedah purulen, kolera, disenteri). Evaluasi efektivitas terapi diklasifikasikan sebagai sedang.
- Pencegahan: penggunaan selama wabah epidemik untuk memblokir penyebaran infeksi.
Sediaan fag diproduksi dengan mengkultivasi bakteri dengan fag dan kemudian mengisolasi filtratnya, yang aktivitasnya dititrasi pada kultur yang rentan.
Singkatnya: jawaban atas pertanyaan topik
Apa perbedaan antara siklus hidup bakteriofag virulen dan moderat?
Siklus hidup bakteriofag virulen dan moderat berbeda dalam jalur perkembangan infeksi yang dimungkinkan.
| Karakteristik | Bakteriofag virulen | Bakteriofag moderat |
|---|---|---|
| Jenis infeksi | Hanya siklus produktif (litik) | Produktif atau integratif (siklus lisogenik) |
| Interaksi dengan genom | Tidak berintegrasi | DNA fag berintegrasi ke dalam kromosom bakteri (membentuk profag) |
| Hasil bagi sel | Lisis wajib (kematian) bakteri | Lisis (pada tipe produktif) atau koeksistensi dan pembelahan bersama dengan profag |
Apa jenis asam nukleat yang dapat membentuk genom bakteriofag?
Genom bakteriofag dapat dibentuk oleh berbagai varian molekul DNA dan RNA.
- Mengandung DNA — tipe yang dominan, paling sering mengandung DNA beruntai ganda yang berbentuk sirkular. Bentuk beruntai tunggal juga ditemukan.
- Mengandung RNA — mengandung molekul RNA (misalnya, plus-RNA).
Asam nukleat fag dapat memiliki struktur beruntai tunggal atau beruntai ganda, serta berbentuk linier atau sirkular.
Apa yang dimaksud dengan konversi fag (lisogenik) dan bagaimana pengaruhnya terhadap sifat bakteri?
Konversi fag (lisogenik) adalah perolehan sifat biologis baru oleh sel bakteri di bawah pengaruh genom profag terintegrasi.
Hal ini dapat mengubah:
- sifat morfologis;
- sifat kultural;
- sifat biokimia (enzimatik);
- sifat antigenik.
Sebagai contoh, *Corynebacterium diphtheriae* menghasilkan eksotoksin difteri hanya jika terdapat profag spesifik. Strain *Streptococcus* non-toksigenik dapat memperoleh kemampuan untuk memproduksi toksin eritrogenik ketika gen yang relevan ditransfer oleh bakteriofag spesifik.
Tingkat spesifisitas fag mudah diingat melalui singkatan PMT: Polivalen, Monovalen, Tipe (dari spektrum luas ke yang paling sempit).
Soal-soal dari kelas dan ujian
Apa yang terjadi pada tipe interaksi abortif?
Pada tipe abortif, fag menembus bakteri, tetapi keturunan fag tidak terbentuk karena suatu alasan. Akibatnya, sel bakteri bertahan hidup.
Bagaimana bakteriofag menghancurkan dinding sel saat penetrasi?
Bagian distal ekor mengandung enzim lisozim. Saat kontak, enzim ini melarutkan peptidoglikan dinding sel bakteri secara lokal, memungkinkan batang menembus membran.
Seberapa tahan bakteriofag di lingkungan eksternal?
Mereka jauh lebih resisten daripada sebagian besar virus manusia. Fag sangat tahan terhadap suhu rendah dan pengeringan, tetapi cepat mati akibat perebusan, aksi formalin, asam, dan radiasi.
Topik lain untuk dipelajari
- Mekanisme penetrasi fag kubik kecil dan berfilamen
- Aparatus genetik bakteriofag: varian struktur asam nukleat
- Struktur antigenik fag dan prinsip pembagian ke dalam serotipe
- Karakteristik tipe interaksi integratif (lisogeni)
- Metode titrasi dan penilaian aktivitas sediaan fag
Pelajari topik ini secara lengkap dalam kursus "Mikrobiologi"
Di sini adalah ringkasan. Di dalam kursus — semua yang ditanyakan saat kelas dan ujian.
- Panduan metodologis lengkap tentang topik "Bakteriofag" dan 4.383 halaman materi subjek lainnya
- Tugas dan kuis setelah setiap topik — seperti pada kolokium
- AI-tutor akan menjawab pertanyaan topik kapan saja
- 141 video pembelajaran untuk mata kuliah ini
Topik lain di bagian «Fisiologi Mikroba»
Video pembelajaran gratis: mikrobiologiPelajaran singkat dengan ringkasan — tanpa registrasi.
Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.