Mikroorganisma

Bab ini bertanya mengapa mikroorganisma tidak ditemukan sebelum mikroskop dicipta, apakah kegunaan mikroorganisma berfaedah dalam perubatan, pertanian dan industri, dan mengapa ‘mencegah lebih baik daripada merawat’ m/s 2. COVID-19 yang mula dikesan di Wuhan, China, telah dikategorikan sebagai pandemik oleh Pertubuhan Kesihatan Sedunia (WHO) m/s 3.

1.1 Dunia Mikroorganisma

Mikroorganisma ialah organisma seni yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar, tetapi hanya dengan bantuan mikroskop m/s 4. Flora normal ialah mikroorganisma pada manusia dan haiwan yang tidak menyebabkan penyakit, seperti Staphylococcus sp. dan Corynebacterium sp. pada uretra m/s 4. Staphylococcus sp. dan Corynebacterium sp. hidup pada kulit, manakala Escherichia coli, Lactobacillus sp. dan Streptococcus sp. hidup di dalam usus kecil m/s 5. Flora normal bersaing dengan patogen untuk mendapatkan nutrien, mensintesiskan vitamin B12 dan vitamin K, dan merangsang pembentukan antibodi m/s 5. Mikroorganisma dikelaskan kepada lima kumpulan, iaitu fungi, alga, protozoa, bakteria dan virus m/s 5.

Fungi boleh jadi makroskopik seperti cendawan, atau mikroskopik seperti yis dan mukor yang bersaiz 10 µm hingga 100 µm m/s 6. Yis ialah unisel dan berbentuk sfera kecil, manakala mukor terdiri daripada sporangium berbentuk sfera dan hifa berbentuk filamen m/s 6. Sesetengah fungi ialah saprofit yang mendapat makanan daripada organisma mati dan reput, dan sesetengahnya ialah parasit seperti Trichophyton rubrum m/s 7. Yis membiak secara aseks melalui pertunasan, dan mukor membiak secara aseks melalui pembentukan spora atau secara seks melalui konjugasi m/s 7. Fungi sesuai tumbuh di tempat yang gelap dan lembap dengan bahan reput, tinja, kulit haiwan dan makanan m/s 7.

Alga boleh jadi makroskopik seperti alga laut, atau mikroskopik seperti Chlamydomonas sp. dan Spirogyra sp., dan alga mempunyai kloroplas yang mengandungi klorofil m/s 8. Klorofil membolehkan alga menjalankan fotosintesis, dan alga hidup di dalam air tawar, air masin, tanah lembap dan kulit pokok yang terdedah kepada cahaya matahari m/s 9. Chlamydomonas sp. membiak secara aseks melalui belahan dedua dan secara seks melalui konjugasi, manakala Spirogyra sp. membiak secara seks melalui konjugasi m/s 9.

Kebanyakan protozoa ialah unisel, bersaiz 5 µm hingga 250 µm dan boleh dilihat di bawah kuasa rendah mikroskop cahaya m/s 10. Paramecium sp. berbentuk seperti selipar dan mempunyai silia, manakala Amoeba sp. tidak mempunyai bentuk tetap dan menggunakan pseudopodium untuk bergerak dan mengepung makanan secara fagositosis m/s 10. Euglena sp. menjalankan fotosintesis dan Plasmodium sp. ialah parasit m/s 10. Paramecium sp. dan Amoeba sp. membiak secara aseks melalui belahan dedua, dan Paramecium sp. juga membiak secara seks melalui konjugasi m/s 11.

Bakteria ialah unisel, bersaiz 0.2 µm hingga 10 µm, dan boleh dilihat di bawah kuasa tinggi mikroskop cahaya m/s 12. Bakteria dinamakan mengikut bentuk: sfera (kokus), pilin (spirilum), rod (basilus) dan koma (vibrio) m/s 12. Dinding sel bakteria terdiri daripada asid amino dan polisakarida, bukan selulosa, dan sesetengah bakteria mempunyai kapsul, pili atau flagelum m/s 12. Bakteria membiak secara aseks melalui belahan dedua dan secara seks melalui konjugasi, iaitu plasmid memindahkan bahan genetik m/s 13. Bacillus anthracis membentuk endospora yang mempunyai kulit pelindung yang kuat untuk menahan persekitaran yang ekstrem m/s 13.

Virus ialah mikroorganisma paling kecil, kurang daripada 0.5 µm, dan hanya dapat dilihat di bawah mikroskop elektron m/s 14. Virus terdiri daripada asid nukleik (DNA atau RNA) yang dilindungi oleh lapisan protein yang dipanggil kapsid, dan bentuknya termasuk sfera, heliks, polihedron dan kompleks m/s 14. Virus tidak menunjukkan ciri hidup di luar perumahnya dan hanya membiak dengan menjangkiti sel perumah, seperti bakteriofaj di dalam bakteria m/s 15.

Dalam Eksperimen 1.1, agar-agar nutrien steril dicoret dengan jari yang tidak dibasuh, jari yang dibasuh dengan air sahaja, dan jari yang dibasuh dengan sabun dan air m/s 17. Piring disimpan secara terbalik dalam almari gelap pada suhu bilik selama tiga hari sebelum koloni dikira m/s 18. Keadaan lembap menggalakkan pertumbuhan mikroorganisma, fungi dan bakteria tumbuh lebih baik dalam gelap, dan cahaya ultraungu boleh membunuhnya m/s 19. Suhu optimum ialah 35 °C hingga 40 °C, suhu rendah di dalam peti sejuk membantutkan pertumbuhan, pH 7 adalah optimum bagi kebanyakan mikroorganisma, dan nutrien yang mencukupi meningkatkan kadar pertumbuhan m/s 19. Dalam Eksperimen 1.2, setiap kumpulan menguji satu faktor terhadap Bacillus sp. dengan dawai gelung yang disterilkan dalam nyalaan penunu Bunsen sehingga membara m/s 20. Bagi suhu, piring disimpan pada suhu bilik, di dalam peti sejuk pada 5 °C dan di dalam inkubator pada 70 °C m/s 24.

1.2 Mikroorganisma Berfaedah

Dalam perubatan, insulin dihasilkan menggunakan DNA rekombinan E. coli, penisilin diperoleh daripada Penicillium chrysogenum, dan vaksin dihasilkan daripada rotavirus, Salmonella sp. dan poliovirus m/s 28. Dalam pertanian, Nitrobacter sp. dan Nitrosomonas sp. ialah bakteria penitritan, dan Bifidobacteria sp. membantu pencernaan haiwan m/s 28. Dalam industri, Lactobacillus bulgaricus digunakan dalam minuman, yis dalam makanan, dan Bifidobacteria sp. serta Lactobacillus subtilis dalam barangan kulit m/s 28. Bioteknologi hijau membolehkan mikroorganisma digunakan untuk merawat sisa kumbahan dan menghasilkan ekoenzim melalui penapaian sisa pertanian m/s 29.

Ekoenzim merupakan hasil semula jadi daripada sisa pertanian seperti sisa buah-buahan atau sayur-sayuran yang diolah melalui proses penapaian m/s 30. Enzim dalam ekoenzim menguraikan lemak dan gris kepada molekul lebih kecil yang tidak menyumbat saluran, manakala surfaktan dalam bahan pencuci kimia mengemulsikan gris kepada buih yang menyumbat saluran m/s 30. Ekoenzim tidak perlu disental, kosnya rendah, kurang sisa dan mesra alam m/s 30. Serum bakteria Lactobacillus sp. merawat air sisa dan enapcemar dalam sistem saliran, dan juga menghilangkan bau, membuat kompos, menghasilkan enzim dan meningkatkan industri perikanan m/s 31.

1.3 Pencegahan dan Rawatan Penyakit yang Disebabkan oleh Mikroorganisma

Mikroorganisma berbahaya yang menyebabkan penyakit dipanggil patogen m/s 33. Teknik aseptik ialah prosedur kesihatan untuk menghalang jangkitan patogen atau menyingkirkan patogen yang sedia ada, bertepatan dengan ungkapan ‘mencegah lebih baik daripada merawat’ m/s 33. Teknik aseptik termasuk pensterilan, pendidihan, serta penggunaan antiseptik, disinfektan dan sinaran m/s 33. Pensterilan membunuh atau menyingkirkan mikroorganisma menggunakan haba, bahan kimia, sinaran, tekanan tinggi atau penapis m/s 34. Suhu di dalam autoklaf yang melebihi 130 °C membunuh mikroorganisma dan sporanya, dan penapis mikron menapis zarah bersaiz 0.1 µm hingga 10 µm daripada cecair m/s 34. Air yang dididihkan pada 100 °C membunuh mikroorganisma pada botol susu, jarum suntikan dan peralatan pergigian m/s 34.

Antiseptik disapu pada kulit atau luka untuk mencegah jangkitan, contohnya acriflavine, povidone dan alkohol isopropil 70%, manakala proflavine hanya menghalang pertumbuhan mikroorganisma m/s 35. Disinfektan seperti bahan peluntur, hidrogen peroksida dan cecair klorin digunakan pada benda bukan hidup seperti cadar, tandas dan kolam renang, bukan pada kulit m/s 35. Sinaran mengion seperti sinar ultraungu, sinar-X dan sinar gama membunuh mikroorganisma, dan sinar ultraungu digunakan di dalam dewan bedah m/s 36. Antibiotik merawat jangkitan bakteria tetapi tidak berkesan terhadap jangkitan virus; kerintangan antibiotik berlaku apabila antibiotik hilang keupayaan untuk membunuh bakteria m/s 36. Penggunaan berlebihan, penggunaan yang tidak tepat dan tidak mengambil antibiotik mengikut tempoh yang ditetapkan menyebabkan kerintangan antibiotik, yang menjadikan kita mudah dijangkiti lebih banyak penyakit m/s 36.

Dalam Eksperimen 1.3, ceper kertas turas dengan penisilin berlainan kepekatan diletakkan pada agar-agar dengan Bacillus sp., dan luas kawasan jernih di sekeliling setiap ceper diukur m/s 38. Sir Alexander Fleming mengkaji tindakan fungi Penicillium sp. terhadap pertumbuhan bakteria dan menjadi orang pertama yang menemukan antibiotik m/s 39. Pneumonia yang disebabkan oleh bakteria Streptococcus pneumoniae dirawat dengan antibiotik seperti penisilin m/s 40. Athlete’s foot yang disebabkan oleh fungi Trichophyton rubrum dirawat dengan antifungal seperti clotrimazole, dan kayap yang disebabkan oleh virus Varicella-zoster dirawat dengan antiviral seperti acyclovir m/s 40.