7Metabolisme Mikroba

Oleh Sri Sukadarti

Metabolisme Mikrobia - Konsep dasar metabolisme- Lintasan Glikolisis- Fermentasi- Respirasi- Photosintesis- Chemolitotroph

Definisi Metabolisme : Semua proses kimiawi dan biologi yang

terjadi dalam sel organisme.Metabolit : senyawa hasil metabolisme.Fungsi : sebagai proses produksi energi untuk kehidupan sel.Anabolisme : Pembentukan senyawa yang membutuhkan energi ( reaksi endergenik)Contoh : reaksi fotosintesis , pembentukan C6H12O5 dari CO2

dan H2O

Katabolisme : Penguraian senyawa yang menghasilkan energi (reaksi eksergenik)Contoh : Respirasi penguraian karbohidrat menjadi asam

piruvat dan energi.

Mengapa mikroba memerlukan energi? -Untuk sintesis bagian dari sel seperti dinding sel,

membran sel dan lain-lain- Sintesis Asam nukleat , enzim, polisakharida, phospolipid

dan komponen sel lainnya.- Mempertahankan kondisi sel yang optimal dan

memperbaiki sel yang rusak.- Perbanyakan dan pertumbuhan sel.- Penyerapan hara dan ekskresi senyawa yang tidak

diperlukan atau waste product.- Pergerakan ( mobilitas)

Selama katabolisme , energi diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain sesuai hukum termodinamika pada perubahan bentuk nergi akan terjadi efisiensi . Efisiensi pada proses katabolisme adalah jumlah energi yang disediakan untuk anabolisme dibagi dengan jumlah total energi yang dilepaskan selama reaksi katabolisme.

Molekul komplek molekul sederhanana + ATP + [H]Katabolisme

Anabolisme

Bagaimana Mikrobia memperoleh energi ?Ada dua sumber energi yang digunakan oleh makhluk hidup : 1 Sinar matahari , prosesnya disebut photosyntesis dan

organismenya disebut phototroph2 Oksidasi bahan kimia , prosesnya disebut khemosyntesis

dan organismenya disebut khemotroph. Oksidasi adalah proses pelepasan elektron dan reduksi adalah proses penerimaan elektron. Energi akan dihasilkan dari proses oksidasi. Pada umumnya reaksi oksidasi biologis dikatalisis oleh enzim dehidrogenase. Enzim tersebut mentransfer elektron dan proton kepada aseptor elektron intermedier seperti NAD+ dan NADP+ menjadi NADH dan

NADPH

• Rantai Transport ElektronTerjadi di mitokondria dan berakhir setelah elektronbersama-sama dengan H+ bereaksi dengan O2

sebagai aseptor elektron membentuk H2O.

Terjadi perombakan NADH dan FADH menjadi ATP 1 NADH menjadi 3 ATP 1 FADH menjadi 1 ATPBagaimana mikrobia mendapatkan sumber karbon?- Senyawa an organik ( CO2) Autotroph.

- Senyawa organik ( gula, karbohydrat ) Heterotroph.

GlikolisisGlikolisis adalah salah satu proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir seluruh bentuk organisme. Glikolisis adalah serangkaian reaksi biokimia di mana glukosadioksidasi menjadi molekul asam piruvat.Lintasan glikolisis yang paling umum adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas ( EMP pathway).Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum

dikenal dengan istilahATP dan NADH.

1 mol glukosa (C6H12O6) menjadi Asam piruvat (C3H3O3) ,

4 ATP , 2 NADH ( setara 6 ATP) . Pada awal glikolisis 2 ATP sudah digunakan sehingga hasilnya tinggal 8 ATP yg digunakan sebagai sumber energi oleh sel. Reaksi ini dikatalisis oleh 10 enzim

C6H12O6 + 2ATP + 2NAD+ 2C3H3O3 + 4 ATP + 2NADH

Reaksi ini terjadi di sitoplasma .

NAD : Nicotinamide AdenineDinucleotide

Fermentasi Fermentasi berasal dari kata “fervere” artinya mendidih , pertama dinyatakan oleh Louis Pasteur.Fermentasi adalah perombakan senyawa organik secara anaerob menghasilkan asam-asam organik, alkohol dan gas dan sejumlah kecil energi . Contoh Asam piruvat hasil glikolisis diubah menjadi asam laktat ( Lactobacillus acidophilus) , diubah menjadi alkohol+ CO2

(Saccharomyces cereviceae) , diubah menjadi asam asetat +asam laktat+ asam suksinat+ alkohol + CO2 ( E.Coli)

Fermentasi asam laktat menghasilkan 47 kkal/molFermentasi juga digunakan untuk mengidentifikasi mikrobia secara biokimia .

Fermentasi etanol Fermentasi Asam laktat

RespirasiRespirasi didefinisikan sebagai penggunaan serangkaian transfer elektron menuju aseptor elektron terakhir . Energi diperoleh melalui fosforilasi oksidatif bisa menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir ( respirasi aerob) atau senyawa an organik lain seperti Nitrat, Sulfat,karbonat

( respirasi an aerob).Organisme :- Obligat aerob : hanya mampu melakukan respirasi aerob - Fakultatif aerob : dapat melakukan respirasi aerob atau an

aerob. - Obligat an aerob : tidak mampu menggunakan O2 sebagai

aseptor elektron dan mendapatkan energi dari respirasi an aerob.

Respirasi aerobSenyawa hasil glikolisis dapat dioksidasi secara sempurna menjadi CO2 , H2O dan energi.

C6H12O6 + 6O2+ 38 ADP + 38 Phosphat

CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Energi yang dihasilkan 2880 kJ/molO2 mengoksidasi H+ menjadi H2O

Respirasi anaerobMenggunakan garam2 an organik sebagai aseptor elektron.Bakteri dapat mereduksi garam nitrat menjadi gas N2 atau

NH3 , N2O tergantung jenis bakterinya .

Bakteri Desulfovibrio mampu mereduksi garam2 SO4

Photosyntesis Photosyntesis : proses transformasi energi radiasi matahari menjadi energi kimia .Tanaman berkhlorofil, ganggang dan beberapa jenis bakteri dapat menggunakan sinar matahari sebagai sumber energinya.Photosyntesis ada dua macam : 1. Type Cyanobacteria , terjadi pada tanaman berkhlorofil sinar matahari

CO2 + H2O ( CH2O)n + O2

Sinar matahari yang digunakan : dari ungu-merah ( spektrum 400-700 nm) , infra merah dan ultra ungu tidak Digunakan.

Reaksi terang terjadi di khloroplast dan menghasilkan O2 sedang reaksi gelap terjadi di Stroma dan menghasilkan glukosa.

2. Type noncyanobacteriaDilakukan oleh bakteri dan mikrobia yang tak mampu memfotolisis H2O/tidak menggunakan air sebagai

reduktan sehingga tidak dihasilkan O2. Pada proses ini

diperlukan senyawa organik sebagai donor Hidrogen. sinar matahari CO2 + 2H2A (CH2O)n + H2O + 2A

Photosyntesis ini hanya dapat berlangsung pada kondisi anaerob.