Kimia sel mikroorganisme

I L M U K E L A U TA N

U N I V E R S I TA S R I A U 2 0 1 1

KIMIA SEL MIKROORGANISME

Dari mana sel mikroorganisme yang pertama berasal

Bakteri Fungi Virus Yeast/ragi

3.8 milyar tahun yang lalu struktur proselular

evolusi sel.

Sel bakteri: suatu unit yang mendasar dari kehidupan.

Susunan kimia sel mikroba :a. Penyusun utama sel (C, H, O, N, dan P): 95

% dari berat kering selb. Unsur lain:

- Air - protoplasma, dinding sel, lipida,

polisakarida, polifosfat, protein, asam amino dan

senyawa lain.

1. Ikatan dan Reaksi Kimia

Proses metabolisme

(oksidasi-reduksi)

Kimia sel (metabolisme): semua reaksi kimia yang terjadi dalam

sel hidup + enzim energi sintesis komponen sel ,

kegiatan selular (cth: pergerakan) dan nutrien sederhana (cth: asam

lemak, glukosa, senyawa aromatik).

Reaksi kimia terdiri atas:

a. Disimilasi (katabolik): perombakan nutrien membebaskan

energi

b. Asimilasi (anabolik): energi sintesis/fungsi sel lainnya

Proses oksidasi – reduksi energi

Oksidasi: pelepasan elektronReduksi: penangkapan elektronCth: H2 2e- + 2H+

dikatalisis

Fosforilasi oksidatif: reaksi oksidasi enzim

dehidrogenase transfer eletron + proton yang

dibebaskan aseptor eletron intermedier.Cth: NAD+ , NADP+ NADH, NADPH

Energi terdiri atas:

a. Sinar matahari (mikroba fototropik/fotosintesis)

b. Oksidasi senyawa kimia (mikroba autotropik atau kemosintesis kemotropik)

Fotosintesis terdiri atas:

a. Cyanobacteria

CO2 + 2 H2O sinar matahari H2O+ [CH2O]n + O2

(klorofil)

b. Non Cyanobacteria: anaerob

CO2 + 2H2A sinar matahari H2O + [CH2O]n + 2A (klorofil)

Non Cyanabacteria:

a. Chlorobiceae (green sulfur bacteria)

CO2 + 2H2 sinar matahari CH2O + H2O

CO2 +2H2S sinar matahari CH2O + H2O + 2S

b. Chromatiaceae (purple sulfur bacteria): menggunakan

bakterioklorofil sebagai aseptor eletron. Cth: Amoebobacter,

Chromatium, Lamprobacter, Lamprocystis, Thiocapsa, Thiocystis, Thiodictyon, Thiopedia dan Thiospirillum.

c. Rhodospirillaceae (Rhodospirillum, Rhodopseudomonas) CO2 + 2CH3CHOHCOOH sinar matahari CH2O + H2O +

2CH3COCOOH

Chlorobiaceae Chromatiaceae

Rhodospirillaceae

Autotrofik : CO2 sebagai sumber karbon

a. Oksidasi sulfur (Thiobacillus)

2S +3O2+ 2H2O 2H2SO4

b. Oksidasi amonia (Nitrosomonas)

2NH4Cl + 3O2 2HNO2 + 2HCl +2H2O

c. Oksidasi nitrit (Nitrobacter)

2NaNO2 + O2 2NaNO3

d. Oksidasi hidrogen

2H2 + O2 2H2O

e. Oksidasi senyawa Fe (Siderocapsa)

4FeCO3 + O2 + 6H2O 4Fe(OH)3 + 4CO2

Heterotrofik: Senyawa organik sebagai sumber makanan

Type makanan Sumber energi Sumber karbon

Photo-autotrofik cahaya CO2

Chemo-autotrofik Senyawa anorganik(H2, NH3, NO2, H2S)

CO2

Photo-heterotrofik cahaya Senyawa organik

Chemo-heterotrofik Senyawa organik Senyawa organik

Bakteri obligat aerob: oksigen sebagai reseptor terakhir

Bakteri obligat anaerob: tanpa oksigen bebasBakteri fakultatif : oksigen atau senyawa

anorganik sebagai aseptor elektron

terakhir.Bakteri mikroaetrifilik: sedikit oksigen

Fermentasi:

Kondisi anaerob, elektron dan proton ditransfer dari

senyawa oksidasi menuju senyawa organik

produk fermentasi .

Cth: Gula mikroba asam piruvat

Fermentasi terdiri atas:

a. Asam homolaktat (Streptococcus, Lactobacillus)

Asam piruvat NHDA NAD+ asam laktat

b. Alkohol (yeast)

Asam piruvat CO2 asetaldehid NHDA NAD+ etil alkohol

c. Asam campuran (Escherichia coli)

Asam piruvat NHDA NAD+ asam laktat

Asam suksimat etil alkohol asam asetat + H2 + CO2

d. Butylen glycol (Entherobacter, Pseudomonas, Bacillus)

2 piruvat CO2 asam asetolaktat CO2 asetoin

NHAD NAD+ 2,3 butylen glicol

e. Asam propionat (Propioniacterium, Veillonela)

3 asam piruvat CO2 asam asetat

f. Asam butirat, butanol, aseton (Clostridium)

4 asam piruvat 4CO2 4 asetil CoA asam asetat

Bakteri autotrofik

Thiobacillus Coccolithophores

Bakteri heterotrofik:

Vibrio Aeromonas Pseudomonas Bacillus Nocardia

Corynebacterium Streptomyces

Respirasi:

Tranfor elektron mentransfer elektron aseptor

elektron terakhir

Respirasi aerob: oksigen sebagai aseptor eletron terakhir

Respirasi anaerob: senyawa anorganik yaitu:

a. Reduser sulfat (Desulfovibrio: pembentuk spora)

SO4 2- + 8 e- + 8 H+ S2- + H2O

Senyawa organik sbg sumber karbon: heterotrofik

b. Reduser nitrat (Escherichia, Bacillus, Pseudomonas) 2NO3- + 12 e- + 12H+ N2 + 6H2O

Proses denitrifikasi : hilangnya nitrat dari tanah

(pertanian), baik untuk pengolahan limbah.

c. Bakteri metan : dalam usus hewan ruminansia

CO2 + 8 e- + 8H+ CH4 + 2H4O

Proses metabolisma: enzim yang membantu reaksi kimia

dalam sel hidup (katalisator).

Kerja enzim bergantung pada:

- Suhu

- pH

- Konsentrasi substrat

- Konsentrasi enzim

Proses metabolisme energi dan makro molekul

kegiatan proses lain dalam sel bakteri.

2. Makro molekul

a. Polisakarida

- Polisakarida: polimer beberapa gula sederhana yang

dihubungkan ikatan glikosidik.

Karbohidrat (gula): campuran organik (C, H, O)

perbandingan 1:2:1.

Fungsi: cadangan makanan, bahan struktural.

b. Lemak (lipid): hidrokarbon yang sukar larut dalam air

Fungsi: lapisan pelindung, transpor energi.

Struktur lemak: gliserida.

Lipid: lemak dan minyak sebagai sumber karbon.

Enzim: lipase (triacylglycerol acylhydrolase)

diasilgliserol, monoasilgliserol, gliserol, asam lemak.

Lokasi pemutusan ikatan gliserol pada triasilgliserol:

- Lipase non-spesifik : memutus ikatan gliserol dari

triasilgliserol pada tiga posisi, menghasilkan diasilgliserol, monoasilgliserol atau 3 molekul asam lemak dan gliserol.

- Lipase spesifik : memutus ikatan gliserol dari triasilgliserol pada posisi satu dan tiga, menghasilkan 1,2-diasilgliserol dan 2- monoasilgliserol.

Materi organik didegradasi oleh lipase lipase

disekresi ke lingkungan (sebelum diangkut ke dalam

sel bakteri).

c. Protein

- Protein terdiri atas:

* Protein globuler: partikel bulat, cth: enzim/katalis

*Protein serabut/struktural: berbentuk panjang,

cth: keratin (rambut)

Bakteri proteolitik: pengurai protein

Bakteri lipolitik: pemecah protein

d. Asam amino

Susunan protein: beberapa asam amino yang dihubungkan

dengan ikatan peptida. 15 protein, 10.000 asam amino.

Asam amino: unsur organik yang membentuk protein.

Tugas individu (Dessy):- Makalah, minimal 7 halaman, daftar pustaka.- Dikumpul pada tanggal 25 Oktober 2011 (minggu ke-6).

- Dilarang copy paste dari internet.

Topik, pilih salah satu:

1. Peranan kimia sel mikroorganisme

2. Keuntungan dan kerugian interaksi mikroba dengan

hewan

3. Keuntungan dan kerugian interaksi mikroba dengan

manusia

4. Peranan metabolisme mikroorganisme

5. Genetika mikroorganisme