p 4 Metabolisme Bakteri

METABOLISME BAKTERI

METABOLISME BAKTERI

Rafika Sari

Substansi

• Metabolisme• Jalur metabolisme produksi energi• Metabolisme karbohidrat• Metabolisme lemak dan protein• Identifikasi jenis bakteri berdasatkan sifat

kimia

Seluruh proses pengolahan bahan makanan setelah masuk ke dalam sel

Katogeri metabolisme :

A. katabolisme = bioenergi• Reaksi degradasi senyawa komplex menjadi senyawa sederhana• Reaksi hidrolitik (membutuhkan H20)• Reaksi eksergonik (penghasil energi/ATP)• Nutrien sbg sumber energi• Ex : gula yg terurau menjadi air +CO2B. Anabolisme = biosintesis• Reaksi sintesis senyawa komplek dari senyawa sedehana• Reaksi sintesa dehidrasi (melepaskan H2O)• Reaksi endergonic (membutuhkan energi/ATP• Nutrien sbg bahan baku/ prekusor• Ex: sintesa protein dari AA & asam nukleat dari nukleotida

METABOLISME BAKTERI

JALUR METABOLISME ENERGI (METABOLIC PATHWAY)

• Synthesa bagian sel (dinding sel, membran sel, dan substansi sel lainnya)

• Synthesis Enzim, Asam Nukleat, Polysakarida, Phospholipids, atau komponen sel lainnya

• Mempertahankan kondisi sel (optimal) dan memperbaiki bagian sel yang rusak

• Pertumbuhan dan Perbanyakan

• Penyerapan hara dan ekskresi senyawa yang tidak diperlukan atau waste products

• Pergerakan (Motilitas)

Metabolisme

• proses kimia berenergi tinggi: • Diperoleh dari fermentasi, (katabolisme KBH), respirasi

(katabolisme KBH) & fotosintesis (cahaya/ , u autotrof oksidasi kimia dmn elektron yg dibebaaskana dr oksidasi senyawa anorganik ex belerang & amoniak, disalurkan melalui transpor elektron sehingga menghasilkan ATP).

• Bakteri heterotrof ; sumber karbon dr zat organik• Bakteri autotrof : energi oksidasi berasal dari senyawa anorganik

ex CO2 serta diperlukan energi + koenzim.• Koenzim berperan dlm pembawa elektron seta menerima atom

yg dilepas oleh substrat atau memberikan atom yg diperlukan substrat. Ex: Koenzim NAD+ & NADP+, FAD, dan CoA

ENERGI KIMIA

Adenosin Diphosphate (ADP) dan Adenosine Triphosphate (ATP) yang dibentuk dari Adenosine Monophosphate

ADP adalah AMP ~ P dan ATP adalah AMP ~ P~ P

Energi kimia juga dapat disimpan dalam komponen dengan ikatan thioester seperti Acetyl-S-Coenzym A (Acetyl SCoA)

ATP akan digunakaan kembalai dlm proses anabolisme u membangun komponen2 sel yg dibutuhkan dlm pertumbuhan sel.

ATP mempertahankan kehidupan sel krn menyeimbangkan reaksi anabolisme & katabolisme.

Energi yg dilepas kelingkungan (energi panas)

Molekul : aadenin, ribosaa, 3 gugus pospat (pi)

ATP ADP+Pi+energi

ADP+Pi+energi ATP

METABOLISME KARBOHIDRAT

• 2 jalur produksi glukosa (fermentasi &respirasi

• 3 tahap : glikolisis jalur Embden-Meyerhof)., siklus krebs & rantai transpor elektron

Tahapan glikolisis :1.persiapan (glukosa memerlukan 2 ATP)

2. pembentukan energi (fosforilasi

substrat menghasilkan 4 ATP )

Jalur metabolisme alternatif

Pentosafosfat ( Pentose phosphate pathway Jalur Entner-Doudoroff

glukosa

Glukosa 6 fosfat

6-fosfoglukonat

Pentosa fosfat

glukosa

6-fosfoglukonat

ketodiioksiglukonat• Piruvat• gliseraldehid

Enzim

• Molekul protein yg berfungsi sebagai katalisator biologis dlm rx biokimia

• Ciri:• Sebagian besar tersusun atas protein• Berfx sbg biokatalisator• Spesifik

DEFINISI DAN KARAKTERISTIK KERJA ENZIM

Protein dengan aktivitas katalitik yang mempercepat reaksi kimia tanpa ikut dalam reaksi tersebut

Teori Kunci-Anak kunci

Penurunan energi aktivasi

Ukuran molekul enzim > substrat

Reaksi dipercepat pada suhu alami

KOFAKTOR ENZIM

Ada enzim yang mengandung komponen kimia lain selain protein. Komponen ini disebut kofaktor, suatu komponen yang bukan protein Kofaktor berupa : Molekul anorganik seperti Fe2+, Mn2+, Cu2+, Na+ atau molekul organik kecil yang disebut koenzim misalnya vitamin B, B1, dan B2 Koenzim yang terikat kuat secara kovalen pada protein enzim disebut gugus prostetik. Enzim yang strukturnya sempurna dan aktif mengkatalisis, bersama-sama koenzim atau gugus logamnya disebut holoenzim.

TIPE METABOLISME MIKROBA

• Heterotrof• Ototrof • Fotosintesis

Metabolisme Sumber C Sumber N Sumber energi

Sumber H+

Heterotrof/Kemoorganotrof

Organik OrganikAtauanorganik

Oksidasisenyawa organik

-

Ototrof/kemolitotrof

CO2 anorganik OksidasiSenyawaanorganik

-

Fotosintesis Fotolitotrof Bakteri Sianobakteri Fotoorganotrof Bakteri

CO2

CO2

CO2

AnorganikAnorganik

Anorganik

Cahaya matahariCahaya matahari

Cahaya matahari

H2S atau H2

Fotolisis H2O

Bahanorganik

METABOLISME HETEROTROF

• Jamur dan bakteri tertentu• mendapatkan energi dari oksidasi senyawa

organik. • Senyawa organik mengandung karbon dan

nitrogen yang digunakan secara aerob atau anaerob untuk menghasilkan tenaga pereduksi seperti nicotinamide adenine dinucleotide tereduksi (NADH + H+), dan energi (ATP)

• Bakteri yang tumbuh lambat dengan keberadaan senyawa anorganik (ion mineral) tanpa menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi

• Sumber karbon: CO2 • Sumber N: NH3, NO3

-, atau N2

METABOLISME OTOTROF (kemotrof, kemoototrof,kemolitotrof)

Tipe kemosintetis Oksidasi senyawa anorganik

sebagai sumber energi

Famili, Genus, spesiespewakil

Pengoksidasi NH3

(aerob)NH3 dioksidasi menjadi NO2 Nitrobacteriaceae

(Nitrosomonas,Nitrosococcus, Nitrospira)

Pengoksidasi NO2

(aerob)NO2 dioksidasi menjadi NO3 Nitrobacteriaceae

(Nitrobacter, Nitrococcus)

Pengoksidasi sulfur(aerob) dan besi(aerob)

S2 dioksidasi menjadi SO4, dan Fe2+ dioksidasi menjadi Fe3+.

Thiobacillus thiooxidansThiobacillus ferrooxidansFerrobacillus, Leptothrix

Pengoksidasisenyawa sulfur danpereduski NO3

(denitrifikasi)

S2O3 dioksidasi, NO3 direduksi Thiobacillus denitrificans

Bakteri Ototrof

• Mikroba prokaryotik: bakteri dan sianobakteri (cyanobacteria)

• Memerlukan sinar matahari (foton) dan pigmen

• Fototrof: membuat gula di dalam sel untuk respirasi/energi

• Heterotrof: mengambil gula di luar sel untuk respirasi/energi

METABOLISME FOTOSINTESIS (Fotoototrof, Fotoorganotrof)

Fotosintesis bakteri ungu non belerang

CO2 + 2CH3CHOHCH3 → (CH2O) + H2O + 2CH3COCH3

Fotosintesis bakteri hijau belerang

CO2 + 2H2S → (CH2O) + H2O + 2S

Fotosintesis Anoksigenik: Tidak Menghasilkan O2

Fotosintesis Oksigenik: Menghasilkan O2

Fotosintesis Sianobakteri

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

FermentasiProses metabolisme dari karbohidrat atau molekul organik tanpa O2 atau melalui sistem transpor elektron &

menggunakan molekul organik sbg penerima elektron terakhir.

• Ciri2:• 1. energi dilepaskan dari KBH/mol anorganik ex: AA, asam organik, purin, & pirimidin• 2. tdk memerlukan O2 , dpt juga terjadi dgn adanya O2• 3. menggunakan mol organik sbg akseptor elektron terakhir• 4. Hanya memproduksi ½ ATP dr setiap mol substrat

RESPIRASI SELULER

• Rangkaian proses u memproduksi energi ATP dari siklus krebs dilanjutkan dgn proses rantai

transpor elektron akan dihasilkan jumlah energi ATP > fermentasi

Jenis :• Respirasi aerob• Respirasi anaerob

Respirasi aerob:

• Katabolisme bahan organik dengan akseptor elektron terminal berupa O2; dan donor elektron berupa bahan organik, misalnya katabolisme gula

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energi

• Efisiensi respirasi aerob 55 %

Hasil siklus krebs : ATP, NADH, FADH2

Proses Respirasi aerob menghasilkan 38 ATP dari 1 moleukul glukosa

Respirasi anaerob

• Menggunakan senyawa anorganik selain O2 • Ex :

• 1. berupa NO3 yg direduksi menjadi No2-, N2O atu N2 (Pseudomonas, Escherichia, Rhizobium, Enterobacter, & Bacillus)

• 2. berupa SO4 menjadi H2S (Desulfovibrio), 3.senyawa organik fumarate,

• 4.CO2; dan donor elektron berupa bahan organik, misalnya, bakteri metanogen

4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

METABOLISME LEMAK & PROTEIN

•Mikrorganisme dpt menghasilkan enzim Lipase, protease & peptidase

•AA yg terbntuk akan mengalmi proses Deaminasi, dekarboksilasi ataudehidrogenasi utk dapt memasuki siklus krebs

IDENTIFIKASI JENIS BAKTERI BERDASARKAN SIFAT BIOKIMIA

Setiap spesies dpt menghasilkan jenis enzim yg berbeda

Dpt dilakukan dgn uji fermentasiMenggunakn tabung durham