METABOLISME MIKROBA (PENGADAAN ENERGI)
MAKALAH
Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Mikrobiologi Yang Yang dibimbing oleh Ibu Dr. Endang Suarsini, M.Ked dan Bapak Agung it!oro, S."d., M.Kes
#leh$ Ah%a Mu Mu!ahidin
&'()*+'+('-(
Annisa /a /a0hma
&'()*+'+('++
/ianita Uli1ianti
&'()*+'+('*+
2erl 2erlin inda da Mara Mara Ditt Dittaa
&'() &'()*+ *+'+ '+(' ('3 33 3
Kelompok 45 Offering 67()'( 67()'(
The Learning University
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI
September ()'+
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Latar Belakan Belakan
Mikrobiologi adalah ilmu %ang mempela!ari tentang organisme hidup %ang terlalu terlalu ke0il ke0il untuk untuk diliha dilihatt dengan dengan mata mata telan!a telan!ang. ng. Makhlu Makhluk7m k7makh akhluk luk ke0il ke0il itu disebu disebutt mikroo mikroorg rgani anisme sme,, mikrob mikroba, a, protist protista, a, atau 8at78at 8at78at renik. renik. Mikrob Mikrobiol iologi ogi men0ak men0akup up penget pengetahu ahuan an tentan tentang g 9irus 9irus &vyrology), vyrology), pengetahuan pengetahuan tentang bakteri &bakteriologi), dan dan peng penget etah ahua uan n tent tentan ang g !amu !amurr &mikologi). Mikroorganisme isme mikologi). Mikroorgan meru merupa paka kan n suat suatu u nama nama kelo kelomp mpok ok besar besar dari dari makh makhlu luk7 k7ma makh khlu luk k beru beruku kura ran n mikroskopis, hidup sebagai sel7sel tunggal atau sekelompok sel7sel %ang se!enis. Seperti haln%a mahluk hidup %ang lain, mikroorganisme !uga memerkukan energ% dan komponen bahan sel baru %ang doperlukan untuk kegiatan proses hidup. "roses hidup ini berguna untuk mempertahankan tingkat organisasi %ang komp komplek lekss seba sebab b sebag sebagai ai !asad !asad renik renik bakt bakteri eri buka bukan n meru merupa paka kan n suatu suatu sistm sistm organisme %ang terpisah dengan lingkungann%a, akan tetapi merupakan s%stem terbuka. terbuka. #leh karena itu golongan golongan bakteri akan selalu mendapatkan mendapatkan suplai bahan makanan %ang 0ukup sebagai sumber energi. Dalam kehidupan mahluk hidup memerlukan memerlukan energ% %ang diperoleh diperoleh dari proses metabolism. metabolism. Metabolisme ter!adi pada semua mahluk hidup termasuk kehidupan kehidupan mikroba. Berdas Berdasark arkan an latar latar belaka belakang ng tersebu tersebut, t, maka maka disusu disusun n makala makalah h tentan tentang g metabo metabolism lismee &penga &pengadaa daan n energ energi i pada pada mikrob mikrobia ia &bakte &bakteri ri dan !amur !amur dengan dengan hara harapa pan n dapa dapatt mena menam mbah bah :a:a :a:asa san n kita kita dala dalam m mema memaha hami mi meta metabo boli lism smee mikroorganisme.
B. R!"!#an R!"!#an Ma#ala$ Ma#ala$
Adapun Adapun rumusa rumusan n masalah masalah dari dari penuli penulisan san makala makalah h ini adalah adalah sebaga sebagaii berikut. '. Apakah %ang %ang dimaksud dimaksud dengan dengan metabolisme metabolisme pada mikroba; mikroba; (. Bagaimanakah Bagaimanakah ma0am ma0am metabolism metabolism pada pada mikroba; mikroba; *. Apakah peranan peranan dan ma0am ma0am en8im pada pada mikroba; mikroba;
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Latar Belakan Belakan
Mikrobiologi adalah ilmu %ang mempela!ari tentang organisme hidup %ang terlalu terlalu ke0il ke0il untuk untuk diliha dilihatt dengan dengan mata mata telan!a telan!ang. ng. Makhlu Makhluk7m k7makh akhluk luk ke0il ke0il itu disebu disebutt mikroo mikroorg rgani anisme sme,, mikrob mikroba, a, protist protista, a, atau 8at78at 8at78at renik. renik. Mikrob Mikrobiol iologi ogi men0ak men0akup up penget pengetahu ahuan an tentan tentang g 9irus 9irus &vyrology), vyrology), pengetahuan pengetahuan tentang bakteri &bakteriologi), dan dan peng penget etah ahua uan n tent tentan ang g !amu !amurr &mikologi). Mikroorganisme isme mikologi). Mikroorgan meru merupa paka kan n suat suatu u nama nama kelo kelomp mpok ok besar besar dari dari makh makhlu luk7 k7ma makh khlu luk k beru beruku kura ran n mikroskopis, hidup sebagai sel7sel tunggal atau sekelompok sel7sel %ang se!enis. Seperti haln%a mahluk hidup %ang lain, mikroorganisme !uga memerkukan energ% dan komponen bahan sel baru %ang doperlukan untuk kegiatan proses hidup. "roses hidup ini berguna untuk mempertahankan tingkat organisasi %ang komp komplek lekss seba sebab b sebag sebagai ai !asad !asad renik renik bakt bakteri eri buka bukan n meru merupa paka kan n suatu suatu sistm sistm organisme %ang terpisah dengan lingkungann%a, akan tetapi merupakan s%stem terbuka. terbuka. #leh karena itu golongan golongan bakteri akan selalu mendapatkan mendapatkan suplai bahan makanan %ang 0ukup sebagai sumber energi. Dalam kehidupan mahluk hidup memerlukan memerlukan energ% %ang diperoleh diperoleh dari proses metabolism. metabolism. Metabolisme ter!adi pada semua mahluk hidup termasuk kehidupan kehidupan mikroba. Berdas Berdasark arkan an latar latar belaka belakang ng tersebu tersebut, t, maka maka disusu disusun n makala makalah h tentan tentang g metabo metabolism lismee &penga &pengadaa daan n energ energi i pada pada mikrob mikrobia ia &bakte &bakteri ri dan !amur !amur dengan dengan hara harapa pan n dapa dapatt mena menam mbah bah :a:a :a:asa san n kita kita dala dalam m mema memaha hami mi meta metabo boli lism smee mikroorganisme.
B. R!"!#an R!"!#an Ma#ala$ Ma#ala$
Adapun Adapun rumusa rumusan n masalah masalah dari dari penuli penulisan san makala makalah h ini adalah adalah sebaga sebagaii berikut. '. Apakah %ang %ang dimaksud dimaksud dengan dengan metabolisme metabolisme pada mikroba; mikroba; (. Bagaimanakah Bagaimanakah ma0am ma0am metabolism metabolism pada pada mikroba; mikroba; *. Apakah peranan peranan dan ma0am ma0am en8im pada pada mikroba; mikroba;
+. Baga Bagaim iman anak akah ah prod produk uksi si ener energi gi &bio &bioen ener erge geti tik k se0ara se0ara anaer anaerob ob,, aero aerob, b, dan dan 1otosintetik; <. Bagaimanakah Bagaimanakah proses proses respirasi, 1ermentasi, 1ermentasi, dan 1otosintesis 1otosintesis pada mikroba; mikroba;
%. T! T!&!an &!an
Se!ala Se!alan n dengan dengan rumusa rumusan n masalah masalah di atas, atas, maka maka tu!uan tu!uan dari dari penuli penulisan san makalah ini adalah sebagai berikut. '. men!elaskan men!elaskan tentang tentang pengertian pengertian metabolisme metabolisme pada mikroba. mikroba. (. men!elaskan men!elaskan ma0am ma0am metabolism metabolism pada pada mikroba. mikroba. *. men!elaskan men!elaskan peranan peranan dan ma0am ma0am en8im pada pada mikroba. mikroba. +. men!e men!elas laska kan n prod produk uksi si ener energi gi &bio &bioen ener erge geti tik k se0ar se0araa anaer anaerob ob,, aero aerob, b, dan dan 1otosintetik. <. men!elaskan men!elaskan tentang tentang respirasi, 1ermentasi, 1ermentasi, dan 1otosintesis 1otosintesis pada mikroba. mikroba.
BAB II PEMBAHASAN
A. Penert'an Metal'#"e Pa*a M'kra
Metabolisme ialah semua reaksi %ang men0akup semua proses kimia:i %ang ter!adi di dalam sel %ang menghasilkan energi dan menggunakan energi untuk sintesis komponen7komponen sel dan untuk kegiatan7kegiatan seluller. Seperti untuk pertumbuhan, pembelahan sel, pembaruan komponen sel, dan lain7 lain. Kegiatan kimia:i %ang dilakukan oleh sel amatlah rumit, bergamn%a bahan %ang digunakan sebagai unsur nutrisi oleh sel. Dalam melakukan setiap akti9itas sel dalam tubuh sangatlah berkaitan erat dengan ker!a en8im sebagai substansi %ang ada dalam sel %ang !umlahn%a amat ke0il dan mampu men%ebabkan ter!adin%a perubahan7perubahan %ang berkaitan dengan proses7proses seluller dan kehidupan. Semua akti9itas metabolisme prosesn%a dikatalisis oleh en8im. =adi kehidupan tidak akan ter!adi tanpa adan%a en8im dalam tubuh mahluk hidup &Akarim, ())<. "roses metabolisme akan menghasilkan hasil metabolisme %ang ber1ungsi &' menghasilkan sub satuan makromolekul dari hasil metabolisme %ang berguna sebagai pen%ediaan tahap a:al bagi komponen7komponen sel> dan &( menghasilkan dan men%ediakan energi %ang dihasilkan dari AT" le:at AD" dengan 1os1at. Energi ini sangat penting untuk kegiatan proses lain %ang dalam prosesn%a han%a bisa berlagsung kalau tersedia energi.
B. Ma+a" Metal'#" Pa*a M'kra
=alur metabolisme terbagi men!adi tiga bagian %aitu !alur metabolisme %ang mengkatalisis peme0ahan suatu sen%a:a disebut !alur katabolisme, !alur untuk proses sintesis suatu sen%a:a dalam sel disebut anabolisme dan !alur %ang digunakan untuk proses peme0ahan dan proses sintesis disebut !alur am1ibolisme. =alur metabolisme dan reaksi7reaksi %ang ter!adi di dalam !alur metabolisme, baik pada organisme sederhana seperti bakteri, maupun organisme tingkat tinggi seperti mamalia. ?likolisis !alur utama dalam metabolisme karbohidrat untuk mengahasilkan energi dan berperan sebagai !alur am1ibolik %ang bersama dengan
siklus asam sitrat serta ber1ungsi setiap saat dan tersebar dalam seluruh makhluk hidup. Baik reaksi katabolisme dan anabolisme berbagi beberapa !alur metabolik, seperti siklus krebs. =alur metaboli0 %ang ber1ungsi baik pada anabolisme maupun katabolisme disebut !alur am1ibolik %ang berarti bah:a !alur am1ibolik memiliki dua tu!uan. =alur am1ibolik men!embatani reaksi %ang menu!u peme0ahan sintesis karbohidrat, lipid, protein, dan nukleotida. =alur sema0am ini mampu bereaksi se0ara serempak untuk ter!adi pada tempat dimana produk kerusakan terbentuk pada satu reaksi digunakan pada reaksi %ang lain untuk mensintesis sen%a:a %ang berbeda. Karena intermediet %ang berma0am7ma0am adalah hal %ang biasa untuk reaksi anabolisme dan katabolisme, mekanisme tersebut meregulasi sintesis dan !alur kerusakan dan mengi!inkan reaksi7reaksi tersebut untuk ter!adin%a reaksi bersama. Kerangka 6 asam amino merupakan pembentuk sen%a:a am1ibolik %ang dapat diubah men!adi karbohidrat melalui !alur glukoneogenesis, atau men!adi asam lemak melalui !alur sintesis asam lemak &Tortora, ()').
%. Peranan *an Ma+a" En,'" Pa*a M'kra
En8im adalah katalisator organik &biokatalisator %ang dihasilkan oleh sel. En8im ber1ungsi sebagai katalisator anorganik %aitu untuk memper0epat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung en8im tidak mengalami perubahan !umlah sehingga !umlah en8im sebelum dan setelah reaksi adalah tetap. En8im mempun%ai spesi1itas %ang tinggi terhadap reaktan %ang direaksikan dan !enis reaksi %ang dikatalisis. En8im melakukan berbagai akti1itas 1isiologik seperti pen%usunan bahan organik, pen0ernaan, dan pembongkaran 8at %ang memerlukan akti9ator berupa biokatalisator. '. Si1at Umum En8im %aitu> •
Disusun oleh sen%a:a protein
•
Beker!a se0ara spesi1ik %aitu han%a mengkatalisis satu ma0am reaksi sa!a
•
Akti9itas en8im dipengaruhi suhu, "@, substrat dan inhibitor. Setiap en8im memiliki suhu dan "@ optimum.
•
En8im memiliki si1at alosentrik, %aitu mampu berkaitan dengan inhibitor ataupun akti9ator.
(. Mekanisme Ker!a En8im En8im meningkatkan ke0epatan reaksi dengan 0ara menurunkan energi akti9asi. Energi akti9asi adalah energi %ang diperlukan untuk mengakti1kan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk sen%a:a lain. Energi potensial hasil reaksi men!adi lebih rendah, tetapi en8im tidak mempengaruhi letak keseimbangan reaksi. Saat berlangsungn%a reaksi en8imatik ter!adin%a ikatan, sementara en8im dengan sunbstratn%a reaktan. Ikatan sementara bersi1at labil dan han%a untuk :aktu %ang singkat sa!a. Selan!utn%a ikatan en8im substrat akan pe0ah men!adi en8im dan hasil akhir. En8im %ang terlepas kembali setelah reaksi dapat ber1ungsi lahi sebagai biokatalisator untk reaksi %ang sama. *. Struktur En8im "ada umumn%a en8im tesusun dari protein. "rotein pen%usun en8im dapat berupa protein sederhana atau protein %ang terikat pada gugusan non protein. Ban%ak en8im %ang han%a terdiri dari protein sa!a seperti tripsin. Dialisis en8im dapat memisahkan bagian7bagian protein, %aitu bagian protein %ang disebut apoen8im dan bagian nonprotein %ang berupa koen8im, gugus protetis dan ko1aktor ion loga. Masing7masing bagian tersebuta apabila terpisah akan men!adi tidak akti1. Apoen8im apabila bergabung dengan bagian non protein disebut holoen8im %ang bersi1at akti1 sebagai biokatalisator. Koen8im dan gugus prostetik ber1ungsi sama. Koen8im adalah bagian %ang terikat se0ara lemah pada apoen8im &protein. ?ugus prostetik adalah bagian %ang terikat kuat pada apoen8im. Koen8im ber1ungsi dalam menentukan reaksi kimia %ang dikatalisis en8im. Ion logam merupakan komponen %ang sangatlah penting %ang diperlukan untuk memantapkan struktur protein dengan adan%a interaksi antar muatan &Akarim, ())< +. Klasi1ikasi5 "enggolongan En8im a. "enggolongan En8im Berdasarkan Tempat Beker!an%a '. Endoen8im Endoen8im disebut !uga en8im intraseluller %aitu en8im %ang berker!a di dalam sel. Umumn%a merupakan en8im %ang digunakan untuk proses
sintesis di dalam sel dan untuk pembentukan energi &AT" %ang berguna untuk proses kehidupan sel misaln%a, dalam proses respirasi. (. Eksoen8im Eksoen8im
disebut
berker!an%a
!uga
en8im
ekstraseluller
%aitu
en8im
%ang
di luar sel. Umumn%a ber1ungsi untuk men0ernakan substrat
se0ara hidrolisis untuk di!adikan molekul %ang lebih sederhana dengan berat molekul lebih rendah sehingga dapat masuk mele:ati membrane sel. Energi %ang dibebaskan pada reaksi peme0ahan substrat di luar sel tidak digunakan dalam proses kehidupan sel. b. "enggolongan En8im Berdasarkan Da%a Katalisis '.#ksidoreduktase En8im ini mengkatalisis reaksi oksidasi7reduksi %ang merupakan pemindahan elektron, h%drogen atau oksigen. 6ontoh> en8im ele0tron trans1er oksidase dan hidrogen perioksidase &katalase (. Trans1erase En8im ini mengkatalisis pemindahan gugus molekul dari satu molekul ke molekul lain. 6ontoh> Transaminase, Trans1os1orilase, dan Transasilase *. @idrolase En8im
ini
mengkatalisis
reaksi7reaksi
hidrolisis.
6ontoh>
Karboksilesterase, ipase dan "eptidase. +. iase En8im ini ber1ungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugus dari satu molekul tanpa melalui proses hidrolisis. 6ontoh> Malat hidrolase &umarat, Dekarboksiiase. <. Isomerase Isomerase meliputi en8im7en8im %ang mengkatalisis reaksi isomerisasi %aitu> /asemase, epirerase, 6o7transisomerase, Intramolekul ketolisorerase, dan Murase. 3. igase En8im
ini
mengkatalisis
penggabungan
dua
molekul
dengan
dibebaskann%a molekul pripos1at dari nukleosida tri1os1at. 6ontoh> En8im Asetat
4. En8im ain dengan Tata Cama Berbeda Ada beberapa en8im %ang penamaan%a tidak menurut 0ara diatas misaln%a en8im pepsin, triosin, dan sebagain%a serta en8im %ang termasuk permease. "ermease adalah en8im %ang berperan dalam menentukan si1at selekti1 permeabel dari membran sel &"al08ar, ())-. . 0.
"enggolongan En8im Berdasarkan 6ara Terbentukn%a '. En8im Konstituti1 Kadar en8im dalam sel ber!umlah normal atau tetap pada sel hidup (. En8im Adapti1 En8im %ang pembentukkann%a dirangsang oleh adan%a subtra0t. 6ontoh> En8im Beta galaktosidase %ang dihasilkan oleh bakteri E. 0oli
d. "enggolongan En8im Berdasarkan Substratn%a '. Kerbohidrase, merupakan en8im %ang menguraikan karbohidrat %ang men0akup> Amilase, maltase, aktase, Selulase dan "ektinase. (. Esterase, merupakan en8im %ang meme0ah golongan ester antara lain> ipase dan "os1atase. *. "rotease, merupakan en8im %ang menguraikan golongan protein, 0ontohn%a> "eptidase, ?elatinase, dan /enin. <. aktor71aktor %ang Mempengaruhi /eaksi En8imatik '. Substrat &/eaktan Ke0epatan reaksi en8imatik umumn%a diketahui kadarsubstrat, penambahan kadar substrat sampai !umlah tertentu dengan !umlah en8im %ang tetap, akan memper0epat reaksi en8imatik sampai men0apai maksimum. "enambahan substrat selan!utn%a tidak akan menambah ke0epatan reaksi, ke0epatan reaksi en8imatik !uga dipengaruhi kadar en8im, !umlah en8im %ang terikat substrat dan konstanta. (. Suhu Seperti reaksi kimia pada umumn%a, maka reaksi en8imatik dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan ke0epatan reaksi en8imatik. Kepekaan en8im terhadap suhu pada keadaan suhu melebihi optimum disebabkan ter!adin%a perubahan 1isikokimia protein pen%usun en8im. Umumn%a en8im mengalami enaturasi pada suhu diatas
<)) 6. alaupun demikian ada beberapa en8im %ang tahan terhadap suhu tinggi, misalnn%a Taka7diastase dan Tripsin. *. Keasaman &"@ p@ dapat mempengaruhi akti9itas en8im. Da%a katalisis en8im men!adi rendah pada p@ rendah maupun tinggi, karena ter!adin%a denaturasi en8im. En8im mempun%ai gugus akti1 %ang bermuatan positi1 dan negati1. Akti9itas en8im akan optimum kalau terdapat keseimbangan antara muatann%a. "ada keadaan masam muatann%a 0enderung positi1, dan pada keadaan basis muatann%a 0enderung negati1 sehingga akti9itas en8imn%a men!adi berkurang atau bahkan men!adi tidak akti1. p@ optimum u ntuk masing7masing en8im tidak sealu sama. Sebagai 0ontoh amilase !amur mempun%ai p@ optimum <,) dan Arginase mempun%ai p@ optimum ') &"al08ar, ())-. . +. "enghambat En8im &Inhibitor Inhibitor en8im adalah 8at atau sen%a:a %ang dapat menghambat en8im dengan beberapa 0ara %aitu$ a. "enghambat Bersaing &Kompetiti1 "enghambatan disebabkan oleh sen%a:a tertentu %anng mempun%ai struktur mirip dengan substrat saat reaksi en8imatik akan ter!adi. b. "enghambat Tidak Bersaing &Con7Kompetiti1 2at78at kimia tertentu mempun%ai a1initas %ang tinggi terhadap ion, logam pen%usun en8im. 0. "enghambat Umpan Balik & Feed Back Inhibitor "enghambatan umpan balik disebabkan oleh hasil akhir suatu brangkaian reaksi en8imatik %ang menghambat akti9at en8im pada reaksi pertama. d. "enghambat /epresor Adalah hasil akhir suatu rangkaian reaksii en8imatik %ang dapat mempengaruhi atau mengatur pembentukan en8im7en8im pada reaksi sebelumn%a. e. "enghambat Alosterik
"enghambat %ang dapat mempengaruhi en8im Alosteri. En8im Alosterik adalah en8im %ang mempun%ai dua bagian akti1, %aitu bagian akti1 %ang mengangkat substrat dan bagian %ang menangkap penghambat. <. Akti9ator &"engingat atau Ko1aktor Adalah suatu 8at %ang dapat mengakti9kan en8im %ang semula belum akti1. En8im %ang belum akti1 disebut pre7en8im atau 8%mogen. Ko9aktor dapat berbentuk ion7ion dari unsur @, e, 6u, Mg, Mo, 2n, 6o atau berupa 0o7en8im, 9it8min d8n en8im lain. 3. "enginduksi &Induktor Induktor adalah suatu substrat %ang dapat merangsang pembentukan en8im. Sebagai 0ontoh adalah a0tosa dappat menginduksi pembentukan en8im Beta galaktosidase.
D. Pr*!k#' Ener' (B'eneret'k) Se+ara Anaer- Aer- *an Ft#'ntet'k
Ada tiga ma0am 0ara produksi energi pada mikrobia, %aitu se0ara anaerob, aerob, dan 1otosintetik. '. Aerob Istilah aerobik %ang digunakan dalam proses penanganan se0ara biologis berarti proses di mana terdapat oksigen terlarut &memerlukan oksigen. #ksidasi bahan organik menggunakan molekul oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah proses utama %ang menghasilkan energi kimia untuk mikroorganisme. Mikroba %ang menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah mikroorganisme aerobik, sedangkan sebalikn%a disebut anaerobik. #rganisme aerobik atau aerob adalah organisme %ang melakukan metabolisme dengan bantuan oksigen. Aerob, dalam proses dikenal sebagai respirasi sel, menggunakan oksigen untuk mengoksidasi substrat &sebagai 0ontoh gula dan lemak untuk memperoleh energi. /espirasi aerob adalah respirasi %ang menggunakan oksigen bebas sebagai penerima elektron. @asil dari respirasi aerob ini dapat dioksidasi se0ara sempurna men!adi 6#( dan @(#. @al ini merupakan keuntungan bagi mikroorganisme tersebut, karena ban%akn%a energi %ang tersedia dari proses oksidasi sempurna molekul glukosa lebih besar daripada energi %ang diperoleh
dari 1ermentasi glukosa. @al ini ter!adi karena !alan bertahap setiap pasangan elektron dari CAD@ ke oksigen melalui serangkaian pengakutan sitokrom menghasilkan pembentukan tiga molekul AT". AT" tersebut !ika ditambahkan dengan AT" hasil oksidasi piru9at men!adi asetat, akan memiliki total AT" seban%ak *3 molekul AT". Energi dari AT" tersebut akan digunakan untuk metabolisme sel, dan dihasilkan 6# ( dan @(#. &olk dan heeler $'--. Aerob obligat membutuhkan oksigen untuk melakukan respirasi sel aerobik. Aerob 1akultati1 dapat menggunakan oksigen tetapi dapat !uga menghasilkan energi se0ara anaerobik. 6ontoh %ang dapat diberikan adalah oksidasi glukosa &monosakarida dalam respirasi aerobik . 63@'(#3 3 #( *- AD" *- 1os1at F 3 6#( 3 @(# *- AT" Energi %ang dilepaskan pada reaksi ini sebesar (--) k= per mol, %ang disimpan dalam regenerasi *- AT" dari *- AD" per glukosa. Angka ini ' kali lebih besar daripada %ang dihasilkan reaksi anaerobik. #rganisme eukariotik &semua ke0uali bakteri han%a memperoleh *3 AT" %ang diregenerasi dari AD" dalam proses ini. @al ini disebabkan terdapat membran %ang harus dile:ati oleh transport akti1. (. Anaerob Anaerobik adalah kata teknis %ang se0ara har1iah berarti Gtanpa udaraG &dimana GudaraG biasan%a berarti oksigen. Kata %ang berla:anan dengann%a adalah aerobik . Dalam pengolahan limbah, tidak adan%a oksigen dinamakan sebagai Hanoi0H> sedangkan anaerobik digunakan untuk mengindikasikan tidak adan%a akseptor elektron &nitrat, sul1at atau oksigen. Anaerobik !uga dapat meru!uk pada akti1itas anaerobik, peme0ahan bahan7bahan organis oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen. #rganisme anaerobik atau anaerob adalah setiap organisme %ang tidak memerlukan oksigen untuk tumbuh. Anaerob obligat akan mati bila terpapar pada oksigen dengan kadar atmos1er. Anaerob 1akultati1 dapat menggunakan oksigen !ika tersedia. #rganisme aerotoleran dapat hidup :alaupun terdapat oksigen di sekitarn%a, tetapi mereka tetap anaerobik karena mereka tidak menggunakan oksigen sebagai terminal ele0tron a00eptor &akseptor elektron terminal. Anaerob
obligat dapat menggunakan 1ermentasi atau respirasi anaerobik . =ika terdapat oksigen, anaerob 1akultati1 menggunakan respirasi aerobik > tanpa oksigen beberapa diantaran%a ber1ermentasi, beberapa lagi menggunakan respirasi anaerobik. #rganisme aerotoleran han%a dapat ber1ermentasi. Mikroaero1il melakukan respirasi aerobi0 dan beberapa diantaran%a dapat !uga melakukan respirasi anaerobik. Terdapat beberapa persamaan kimia untuk reaksi 1ermentasi anaerobik. #rganisme anaerobik 1ermentati1 biasan%a menggunakan !alur 1ermentasi asam laktat$ 63@'(#3 ( AD" ( 1os1at F ( asam laktat ( AT" Energi %ang dilepaskan pada persamaan ini sekitar '<) k= per mol, %ang disimpan dalam regenerasi dua AT" dari AD" per glukosa. Ini han%a
0ampuran,
1ermentasi
butanediol,
1ermentasi
Sti0kland,
asetogenesis atau metanogenesis. Beberapa bakteri anaerobik menghasilkan toksin &ra0un seperti toksin tetanus atau botulinum %ang sangat berbaha%a bagi organisme %ang lebih besar, termasuk manusia &Sumarsih$ ())-. /espirasi anaerob ini dibedakan men!adi tiga %aitu$ a. "ereduksi sul1at Merupakan organisme %ang menggunakan sul1at sebagai penerima elektron terakhir, dengan mereduksin%a sampai pada ke tara1 sul1ida. Se0ara men%eluruh reaksin%a dituliskan sebagai berikut. S#+(7 -e -@ 6ontohn%a pembentukan spora. b. "ereduksi nitrat
(7
S
+@(#.
adalah Desulfovibri,
dan Desulfotomaculum
untuk
Keban%akan organisme %ang dapat menggunakan nitrit sebagai penerima elektron terakhir dapat dipandang sebagai anaerob 1akultati1. =adi, organisme ini dapat menggunakan nitrit !ika bahan itu tersedia. =ika tidak tersedia maka organisme tersebut akan melakukan respirasi aerob atau 1ermentasi. Ban%ak diantara organisme %ang mampu mereduksi nitrat langsung men!adi gas nitrogen. /eaksin%a dituliskan sebagai berikut. (C#*7 '(e '(@ "roses
sema0am
C(
ini
3 @(#
dinamakan
denitri1ikasi. 6ontohn%a
adalah
!cherichia, !nterobakter, Basillus, "seudomonas, #ikrococcus, $hi%obium& 0. Bakteri metan Ada
beberapa
marga
bakteri
metan
%ang
dapat
menggunakan
karbondioksida &6#( sebagai penerima elektron, reaksin%a dituliskan sebagai berikut. 6#( -e -@
6@+
(@(#
#rganisme ini ditemukan dalam perut besar he:an memamah biak, pada perut sapi, diperkirakan he:an ini dapat memproduksi metan seban%ak 3) setiap harin%a. Selain itu organisme ini !uga ditemukan di dalam lumpur hitam di kolam maupun danau %ang bahan organikn%a mengalami dekomposisi. 6ontohn%a adalah #ethanobakterium omelianskii& *. otosintetik otosintesis adalah proses pen%usunan atau pembentukan dengan menggunakan energi 0aha%a atau 1oton. Sumber energi 0aha%a alami adalah matahari %ang memiliki spektrum 0aha%a in1ra merah &tidak kelihatan, merah, !ingga, kuning, hi!au, biru, nila, ungu dan ultra ungu &tidak kelihatan &Anonim, ())). Keban%akan bakteria tidak mempun%ai kloro1il, namun ada !uga beberapa spesies %ang mempun%ai pigmen 1otosintesis %ang dinamakan bakteriokloro1il. otosintesis bakteri ter!adi dengan 0ara %ang sama seperti pada tumbuhan hi!au, ke0uali bah:a bakteri tidak mempun%ai 1otosistem II untuk 1otolisis air. Sehinggga air tidak pernah merupakan sumber reduktan dan oksigen tidak pernah terbentuk sebagai produk.
Bakteri 1otosintetik men%ediakan reduktan %ang diperlukan dengan oksidasi kimia donor hidrogen. Se0ara umum reaksi men%eluruh %ang menggambarkan 1otosintetsis sama dengan reaksi pada tumbuhan hi!au ke0uali bah:a air digantikan oleh substrat tereduksi %ang berbeda %ang dapat dituliskan sebagai @(A. "ersamaan reaksi 1otosintesis pada bakteri adalah sebagai berikut$ n 6#( (n @ (A
&6@(#n n @ (# (n A
dimana$ @(AL hidrogen donor &dapat berupa @ (S atau asam7asam organik @(A dalam persamaan reaksi di atas dapat berupa substrat organik atau anorganik sebagai pengganti @(#. Menurut olkheeler &'* berdasarkan pigmen dan tipe reduktan %ang digunakan dalam 1otosintesis &di:akili @ (A bakteri 1otosintetik diklasi1ikasi men!adi tiga suku. a.
6hlorobia0eae Bakteri ini disebut !uga sebagai bakteri bakteri belerang hi!au. #rganisme ini menggunakan beberapa sen%a:a %ang mengandung belerang maupun gas hidrogen sebagai reduktan 1otosintesis. /umus khas unutk 1otosintesis bakteri belerang hi!au adalah salah satu diantara %ang berikut tergantung pada reduktan %ang tersedia &6@ (# me:akili karbohidrat %ang disintesis.
b.
'
6#( (@(S
0aha%a
(
*6#( (S <@(#
*
(6#( Ca(S(#* *@(#
+
6#( (@(#
0aha%a
&6@(# @(# (S 0aha%a
*&6@(# 0aha%a (&6@(# Ca(S#+ @(S#+
&6@( @(#
6hromati0eae Bakteri ini disebut !uga bakteri belerang ungu %ang berbeda dengan bakteri belerang hi!au terutama karena bakteri ini mengandung se!umlah pigmen karotenoid merah dan ungu dalam seln%a. Bakteri ini menggunakan reduktan 1otosintesis %ang sama dengan %ang digunakan bakteri belerang hi!au, sehingga bakteri belerang ungu dapat melakukan reaksi7reaksi %ang sama dengan bakteri belerang hi!au.
0.
/hodospirilla0eae Bakteri ini di sebut !uga sebagai bakteri ungu non belerang. Se0ara mor1ologi bakteri ini memiliki kesamaan dengan 6hromati0eae tetapi tidak
mampu menggunakan sen%a:a belerang sebagai reduktan 1otosintesis. Dua marga suku ini %ang paling ban%ak dipela!ari adalah $hodos'irillum dan $hodo'seudomonas. #rganisme ini dapat menggunakan hidrogen atau berbagai sen%a:a organik sebagai reduktan. Berikut adalah salah satu 0ontohn%a$ 6#( (6@*6@#@6@* 0aha%a &6@(# @(# (6@*6#6@*
Satu si1at penting 1otosintesis bakteri %ang tidak dapat di !umpai pada 1otosintesis tumbuhan hi!au adalah bah:a 1otosintesis bakteri han%a dapat berlangsung dalam keadaan sama sekali tanpa oksigen. Camun beberapa anggota suku /hodospirilla0eae dapat tumbuh tanpa 1otosintesis dalam keadaan ada oksigen !ika di beri medium %ang 0ukup subur untuk tumbuhn%a. Kloro1il bakteri sedikit berbeda dengan kloro1il tumbuhan hi!au, 0aha%a dengan gelombang %ang lebih pan!ang diserap oleh bakteri daripada tumbuhan hi!au.
E. Pr#e# Re#'ra#'- Fer"enta#'- *an Ft#'nte#'# Pa*a M'kra
a. /espirasi pada Mikrobia /.
/espirasi pada bakteri "ada golongan mikroba ter!adi respirasi aerobik dan anaerobik. /espirasi
%ang menggunakan oksigen bebas sebagai penerima elektron disebut sebagai respirasi aerob, sedang %ang menggunakan sen%a:a anorganik sebagai penerima elektron disebut respirasi anaerob atau respirasi anaerobik. "ada
bakteri
%ang
melakukan
respirasi
se0ara
aerob,
biasan%a
menggunakan glukosa atau 8at organik %ang lain sebagai substrat untuk dioksidasikan men!adi karbondioksida dan air sedangkan bakterin%a sendiri akan memperoleh energi. Bakteri genus A0etoba0ter substrat %ang digunakan untuk dioksidasikan adalah alkohol &etanol, karena itu energi %ang diperorehn%a tidak begitu ban%ak. Bakteri %ang melakukan respirasi anaerobik tidak menggunakan oksigen bebas untuk menerima elekrron. Bahkan bakteri %ang seperti ini malahan akan mati !ika terkena oksigen bebas. (tre'tococcus lactis adalah bakteri %ang tidak dapat meman1aat kan oksigen %ang bebas untuk respirasin%a. Sebab bakteri ini
tidak mempun%ai en8im respirasi pada membrann%a %ang dapat digunakan untuk mereduksi oksigen tersebut. Bakteri !enis Desulftvibrio desulfuricans biasan%a menggunakan sul1at sebagai oksidan. Beberapa bakteri denitri1ikasi seperti Ba0illus dan pseudomonas menggunakan nitrat %ang semestin%a merupakan ra0un dengan 0ara proses denitri1ikasi untuk keperluan memperoleh oksigen dalam respirasi. Bakteri ini akan mereduksi nitrat bila tidak terdapat oksigen. Dalam prosesn%a nitrat akan direduksi men!adi nitrogen, amonia atau nitrogen7oksida. @al ini tergantung pada !enis
bakteri
%ang
merakukann%a. #ethanobacterium
omelianskii akan
mereduksikan 6#( men!adi methan bersama oksidasi karbohidrat men!adi asam aserat. Bakteri %ang melakukan respirasi aerob dan anaerob akan dapat dikenali pada biakan 0airn%a. Bakteri aerob akan berada dipermukaan atas karena ia akan mengambil oksigen bebas diudara, bakteri anaerob akan berada didasar !auh dari permukaan, bakreri %ang anaerob fakultatif akan tumbuh tersebar pada medium 0air tersebut, sedang bakteri mikroaero1il akan tumbuh sedikit di ba:ah permukaan. "embentukan AT" "embentukan AT" &adenosin triphosphat adalah proses dihasilkann%a energi. Energi %ang hasilkan dalam bentuk AT". untuk membentuk AT" ini diperlukan energi seban%ak 47- K0al dan penambahan 1os1at. Karena itu pembentukan AT" ini disebut !uga dengan nama fosforilasi. pola umum pembentukan AT" digambarkan sebagai berikut.
"roses 1os1orilasi dari AD" &adenosin di1os1at dapat ter!adi melalui$ a. fosforolasi fotosintetik , dilakukan oleh mikroba %ang dapat melakukan proses 1otosintetik. b. fosforilasi substrat , dilakukan oleh mikroba %ang tidak mempun%ai kemampuan
untuk
melakukan
1otosintetik,
memperoleh energi adalah dari substrat.
sumber
utama
untuk
0. 1os1orilasi oksidati1, dilakukan oleh mikroba %ang tidak dapat melakukan 1otosintesis serta tidak memerlukan substrat sebagai sumber untuk mendapatkan energi. Energi diperoleh se0ara oksidasi. os1orilasi dilakukan untuk memperoreh AT" karena itu perlu adan%a suatu sen%a:a %ang berikatan tinggi dan diperoleh dari hasil akti9asi substrat. Akti9asi ini dibantu oleh adan%a en8im %aitu en8im CAD dan AD. Beberapa bakteri khususn%a golongan heterotro1 didapatkan + 0ara %ang digunakan untuk mengubah glukosa men!adi bentuk penengah atau antara metabolisme %aitu piru9at. 6ara tersebut adalah sebagai berikut$ a. =alur Embdem7Me%erho117"arnas &EM" atau ?likolisis 6ara ini ban%ak ditemukan pada keban%akan 1ungi dan bakteri. @e:an dan manusia !uga biasa menggunakan 0ara ini. ?likolisis merupakan reaksi katabolik %ang mengubah gula men!adi asam piru9at, AT" dan CAD@(. EM" ini ber1ungsi sebagai sumber energi dan sumber 0arbon sebagai kom"onen sel. =adi !alur ini bersi1at am1ibolik.
?ambar '. Bagan !alur Embdem7Me%erho117"arnas &menurut Bibiana .a% dalam Darkuni, ())'.
b. =alur Entner7Doudoro11 &ED 6ara ini han%a ditemukan pada beberapa bakteri. 6iri khas %ang terlihat dalam 0ara ini adalah terbentukn%a bentukan sen%a:a intermediar %ang unik %aitu (7keto7*7dioksi7371os1oglukonat &KD?. Komponen ini akan dipe0ah oleh en8im aldolase men!adi dua triosa %aitu satu molekul piru9at dan satu molekul gliser7aldehida7*71os1at. Sen%a:a terakhir ini dapat men!adi piru9at oleh bantuan en8im %ang sama dengan !alur glikolisis. ED ditemukan pertama kali pada "seudomonas sacharo'hilla.
?ambar (. Bagan !alur Entner7Doudoro11 &menurut Bibiana .a% dalam Darkuni, ())'.
0. =alur @eksosamonophosphat &@M". 6ara ini ditemukan pada beberapa bakteri misaln%a ymomonas mobiris. Dalam proses @M" ini akan dihasilkan pentosa %ang sangat diperlukan untuk sintesis Asam nukieat dan beberapa asam amino aromatik serta 9itamin. Selain itu pentosa !uga diperlukan sebagai sumber CAD" ion hidrogen %ang akan dipergunakan sebagai bahan untuk proses biosintesis.
?ambar *. Bagan !alur @eksosamonophosphat &menurut Bibiana .a% dalam Darkuni, ())'.
d. =alur "hosphoketolase &"K 6ara ini han%a ditemukan pada beberapa bakteri %ang tergolong Lactobacilli heterofermentatif . =alur ini merupakan per0abangan dari heksosamonophosphat. Bakten %ang menggunakan !alur ini untuk proses metabolismen%a
dikarenakan tidak mempun%ai
en8im aldolase %ang
ber1ungsi meme0ah 1ruktosa ',37di1os1at men!adi dua triosa71os1at serta tidak mempun%ai en8im transaldolase dan transketolase %ang penting untuk !alur @M".
?ambar +. @ubungan antara !alur EM, !alur ED, !alur @M, dan !alur K &Doelle, '-' dalam Darkuni, ())'. 0.
/espirasi pada 1ungi /espirasi adalah reaksi oksidasi %ang menggunakan sen%a:a anorganik
sebagai oksidan &penerima elektron dan sen%a:a organik atau bahkan anorganik merupakan reduktan. /espirasi dapat ter!adi karena adan%a en8im oksidase. Karena itu organisme %ang melakukan respirasi sebagai metabolisme untuk memperoleh energi menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron. /espirasi %ang menggunakan oksigen sebagai penerima elektron disebut respirasi aerobik,
sedangkan %ang menggunakan sen%a:a anorganik sebagai penerima elektron disebut respirasi anaerobik. Molekul oksigen %ang diperoreh sebenarn%a merupakan substrat %ang akan direduksi. Bahan oksigen ini sangat melimpah di udara, oleh karena itu organisme %ang melakukan metabolisme dengan 0ara respirasi !auh lebih e1isien dibanding dengan 1ermentasi. Energi %ang dihasilkan dengan 0ara respirasi hampir dua puluh kali lipat lebih ban%ak dari pada energi %ang dihasilkan dengan 0ara proses 1ermentasi. a. /espirasi anaerobik "ada umumn%a respirasi selalu menggunakan oksigen &respirasi aerobik. Akan tetapi beberapa mikroba &bakteri dan 1ungi dapat !uga melakukan sebagai respirasi
dengan tidak
menggunakan
oksigen
bebas
melainkan
dengan
menggunakan bahan anorganik dalam substrat untuk memperoleh oksigen. Bahan anorganik berupa substrat ini berlaku sebagai aseptor elektron. /espirasi seperti ini disebut res'irasi anaerobik . Mikroba %ang melakukan respirasi dengan anaerobik ini kana menghasilkan energi %ang lebih sedikit dibanding dengan mikroba %ang melakukan respirasi dengan aerobik, tetapi umumn%a menghasilkan energi %ang lebih ban%ak dibanding dengan 1ermentasi. Keban%akan golongan 1ungi melakukan respirasi dengan 0ara anaerobik selain dengan 1ermentasi. b.
/espirasi aerobik "ada respirasi aerobik oksigen bertindak sebagai aseptor hidrogen dan bila
respirasi mengadakan reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air. =adi respirasi aerobik adalah reaksi oksidasi substrat men!adi karbondioksida dan air, membentuk energi daram bentuk AT". Transport hidrogen dari substrat ke oksigen berlangsung melalui sikroma. "igmen inilah %ang melakukan reaksi oksidasi7 reduksi. /espirasi aerobik ini !arang ditemukan pada gorongan 1ungi, sebab 1ungi tidak mempun%ai en8im oksidase %ang diperlukan untuk respirasi aerobik ini. b. ermentasi pada Mikrobia '.
ermentasi pada bakteri ermentasi merupakan penguraian bahan organik &karbohidrat, asam
amino, gula asam organik, purin dan pirimidin %ang berlangsung se0ara anaerobik. Sen%a:a7sen%a:a organik %ang diuraikan kelompok !asad renik atau
bekteri merupakan donor elektron dan sekaligus sebagai ekseptor elektron &Darkuni, ())'. ermentasi ada dua kelompok, %aitu$ a. homofermentatif , %aitu beberapa bakteri atau !asad renik lain %ang melakukan 1ermentasi dan menghasilkan satu ma0am hasil akhir. Misaln%a beberapa bakteri %ang mereduksikan asam piru9at men!adi asam laktat sebagai satu7 sahrn%a hasil akhir, dan b. heterofermentatif , %aitu kegiatan 1ermentasi %ang dilakukan oleh sekolompok bakteri atau !asad renik %ang sama dan menghasilkan lebih dari satu ma0am hasil akhir. Misaln%a kegiatan 1ermentasi oleh mikroorganisme %ang menghasilkan asam laktat dan sen%a:a lain seperti asam asetat, asam 1ormat dan alkohol. "roses 1ermentasi tidak han%a ter!adi pada karbohidrat atau gula tetapi dapat !uga ter!adi pada asam amino &han%a oleh beberapa !enis bakteri tertentu, asam organik, basa purin dan basa pirimidin. Beberapa 0ontoh 1ermentasi oleh mikroba dan hasiln%a dapat dilihat berikut ini. Tabel '. "roses ermentasi dan "roduk @asil ermentasi.
Sumber$ Mikrobiologi oleh Bibiana . a%. &'( dalam Darkuni &())'.
(.
ermentasi pada 1ungi
Sebagaimana bakteri, 1ungi !uga mengadakan metabolisme untuk proses kehidupann%a. Energi %ang diperolehn%a digunakan untuk mempertahankan proses7proses hidup, seperti berkembangbiak, mempertahankan komposisi bahan kimia dalam sel, respirasi dan 1ungsi hidup lainn%a. "roses metabolisme ter!adi dengan tahap7tahap tertentu %ang berlangsung se0ara berkesinambungan. Dimulai dengan proses pembongkaran bahan mutrisi &katabolisme,
am1ibolisme
dan
dilan!utkan
dengan
anabolisme.
"roses
katabolisme disertai dengan pembebasan energi, sedang anabolisme atau biosintesis memerlukan energi. Ketiga proses tersebut di atas berlangsung dengan bantuan en8im. Metabolisme %ang ter!adi pada beberapa 1ungi hampir sama dengan %ang ter!adi pada bakteri. =alur %ang digunakan untuk metabolisme pada 1ungi keban%akan adalah glikolisis atau !alur Embden7Me%erho117"arnas &EM". =alur7 !alur lain seperti Entner7Dudoro11 &ED, @eksosamonophosphat &@M", dan os1oketorase &"K sangat !arang dilakukan oleh beberapa 1ungi. "roses metabolisme %ang ban%ak dilakukan oleh 1ungi umumn%a dengan 0ara 1ermentasi dan respirasi aerobik. ungi !enis khamir metabolismen%a dibedakan atas 1ermentati1 dan oksdati1. ermentasi adalah suatu reaksi oksidasi7reduksi %ang menghasilkan energi, dimana donor dan aseptor elektron digunakan sen%a:a organik. Sen%a:a organik %ang biasan%a digunakan adalah karbohidrat dalam bentuk glukosa. Dalam tahap pertama 1ermentasi glukosa selalu terbentuk asam piru9at. "eme0ahan glukosa men!adi asam piru9at dapat dilakukan dengan 0ara EM", ED, @M, dan "K. ermentasi glukosa dilakukan dalam dua tahap, %aitu$ &' ter!adi peme0ahan rantai karbon glukosa dan pelepasan dua pasang atom hidrogen dan menghasilkan sen%a:a karbon lainn%a %ang lebih mudah teroksidasi daripada glukosa> dan &( sen%a:a %ang teroksidasi tersebut direduksi kembali oleh atom hidrogen %ang dilepaskan pada tahap &l, sehingga akan membentuk sen%a:a lain sebagai hasil samping proses 1ermentasi. "roses 1ermentasi sering !uga dide1inisikan sebagai proses peme0ahan karbohidrat dan asam amino se0ara anaerobik, %aitu proses tanpa memerlukan oksigen. ermentasi %ang ban%ak dilakukan oleh 1ungi adalah 1ermentasi
karbohidrat, sedang 1ermentasi asam amino han%a dilakukan oleh beberapa !enis bakteri. ermentasi oksidati1 %ang dilakukan oleh khamir biasan%a tidak dapat menghasilkan alkohol. Karena khamir biasan%a melakukan respirasi aerobik %ang memerlukan oksigen bebas untuk proses pertumbuhann%a, misaln%a spesies *andida dan beberapa 1ungi %ang lainn%a, maka oksigen %ang diperlukann%a sangat melimpah. =umlah oksigen %ang ban%ak ini sebenarn%a merupakan suatu mekanisme aerasi %ang men%ebakan ter!adin%a 1ermentasi oksidasi. Aerasi %ang ter!adi dalam 1ermentasi oksidati1 itu akan berakibat tidak ter!adin%a produk alkohol. Sebab dengan adan%a aerasi ini akti9itas 1ermentasi akan menurun dan sebagian glukosa han%a akan direspirasi &dioksidasi men!adi karbohidrat dan air. enomena ini disebut e1ek "asteur. "roses 1ermentasi okidasi ini ban%ak diterapkan pada pembuatan roti dimana pembuatan ini tidak dikehendaki ter!adin%a pembentukan alkohol.
0. otosintetik pada Mikrobia Keban%akan bakteria tidak mempun%ai kloro1il, namun ada !uga beberapa spesies %ang mempun%ai pigmen 1otosintesis %ang dinamakan bakterioklorofil . Spesies7spesies bakteria %ang mempun%ai bakteriokloro1il adalah Thiorhodaceae dan *hlorobacteriaceae. "roses 1otosintesis pada bakteria analog dengan proses 1otosintesis pada tumbuhan hi!au dan dapat ditulis dengan persamaan reaksi sebagai berikut. n 6#( (n @ (A
&6@(#n n @ (# (n A,
dimana$ @(A L hidrogen donor &dapat berupa @ (S, atau asam7asam organik Bakteri ungu mempun%ai bakteriokloro1il %ang dapat melakukan reaksi 1otokimia pada reaksi pengikatan 6# (, sehingga dihasilkan karbohidrat. /eaksi 1otosistesis ini pada bakteria berbeda dengan reaksi 1otosintesis tumbuhan hi!au, karena 1otosintesis pada bakteria tidak pernah dihasilkan oksigen, sedangkan reaksi 1otosintesis pada tumbuhan hi!au dapat menghasilkan karbohidrat dan oksigen. @ (A dalam persamaan reaksi di atas, dapat berupa substrat organik atau anorganik sebagai pengganti @ (#. Bakteriokloro1il ini !uga ber:arna hi!au, tetapi
dapat ditutupi oleh pigmen7pigmen lain %ang ber:arna merah dan 0oklat %ang terdapat di dalam sel sehingga ber:arna agak biru kelabu. "ersamaan reaksi 1otosintesis pada bakteri belerang %ang menggunakan @ (S sebagai donor hidrogen dapat ditulis sebagai berikut. 0aha%a ( @(S 6#(
@(# ( S &6@ (#
bakteriokloro1il
arna pada bakteri ungu disebabkan pula oleh adan%a berma0am7ma0am pigmen karotenoid %ang ber:arna kuning dan merah. "ada *hlorobacteriaceae, pigmen karotenoidn%a ber:arna kuning, namun :arna ini tidak dapat mengalahkan :arna kloro1il seluruhn%a. "igmen7pigmen karotenoid merupakan pigmen tambahan &accessory 'igments %ang dapat pula digunakan untuk mengabsorbsi 0aha%a dalam 1otosintesis. Si1at ini menguntungkan !asad tersebut karena 0aha%a %ang tidak dapat diserap oleh kloro1il, dapat digunakan untuk 1otosintesis. "ada golongan algae terdapat fikobilin sebagai pigmen 1otosintesis. Kloro1il dan karotenoid terdapat pada semua !asad %ang 1otosintetik, sedangkana 1ikobilin han%a terdapat pada beberapa golongan algae sa!a terutama pada $hodo'hyceae dan *yano'hyceae. Kloro1il pada tumbuhan dapat mengabsorbsi bagian spektrum 0aha%a %ang merah, sedangkan bakteri mengabsorbsi 0aha%a %ang berdekatan dengan in1ra merah. '. otolitotro1 =asad7!asad %ang menggunakan 8at78at anorganik sebagai donor elektron, seperti @(, C@*, atau S dinamakan !asad litotro1. =asad 1otolitotro1 han%a tergantung kepada 0aha%a matahari dan sen%a:a anorganik sebagai donor elektron untuk pertumbuhann%a. "ada bakteri 1otolitotro1, sumber hidrogenn%a bukanlah air, dan oksigen tidak pernah dihasilkan dalam proses 1otosintesis. Bakteri belerang ungu dan bakteri belerang hi!au adalah anggota dari "seudomonadales. Yang pertama, mempun%ai se!umlah bakteriokloro1il %ang ber:arna hi!au, tetapi diselubungi oleh karotenoid merah dan kuning. Bakteri belerang hi!au mempun%ai kloro1il %ang unik berbeda dengan bakteriokloro1il. =uga ber:arna hi!au, tetapi tidak diselubungi oleh karotenoid %ang ber:arna
kuning. Kedua kelompok bakteria tersebut di atas dapat men%esuaikan hidupn%a di dalam lingkungan %ang mengandung sul1ur, misaln%a hidrogen sul1ida &@ (S. "ersen%a:aan
ini
merupakan
sumber
hidrogen,
sehingga
pola
reaksi
1otosintesisn%a dapat dituliskan sebagai berikut. bakteriokloro1il 0aha%a
energi
S
@ (S
@
6#(
karbohidrat
atau n 6#( n @(S
&6@(# n n @ (# (n S
Dalam sintesis ini, #( tidak dihasilkan, akan tetapi sul1ur &S tersimpan dalam sel untuk kemudian dikeluarkan dan @ (S merupakan donor hidrogen. Alam proses 1otosintesis tumbuhan hi!au, energi matahari %ang diserap oleh kloro1il akan menghasilkan energi elektron %ang digunakan untuk menguraikan molekul7 molekul air men!adi ion7ion @ dan #@7. Kemudian diikuti dengan ter!adin%a reaksi pengikatan 6#( sehingga dihasilkan karbohidrat. (. Kemolitotro1 Sumber energi !asad7!asad %ang masuk dalam golongan kemolitotro1 tergantung kepada hasil7hasil oksidasi reduksi, dan dapat menggunakan sen%a:a7 sen%a:a anorganik sebagai donor elektron untuk pertumbuhann%a. 6ontoh$ a.
Bakteri belerang & sulfur bacteria
b.
Bakteri besi &iron bacteria
0.
Bakteri hidrogen &hydrogen bacteria
d.
Bakteri nitri1ikasi &nitrifying bacteria Semua 0ontoh bakteria ini termasuk anggota dari "seudomonadales,
dengan pola umum 1otosintesis sebagai berikut. oksigen sen%a:a organik
anorganik
energi
#
b% produ0t
@ (# @
6#(
karbohidrat
a. Bakteri belerang Bakteri belerang mengabsorbsi @(S dan S( dari lingkungan hidupn%a, sehingga kedua metabolit ini bersen%a:a dengan oksigen. Dengan ringkas dapat ditulis sebagai berikut. @(S
S
atau
oksigen
atau
S(
energi
S#L
Apabila dihasilkan S( sebagai hasil sampingan &by 'roduct , maka unsur ini akan disimpan di dalam atau di luar sel dan apabila %ang dihasilkan S# +, maka ion7ion ini dapat merupakan bagian dari kandungan mineral di dalam sel atau diekskresikan ke luar sel. Beberapa spesies dari bakteri belerang misaln%a Thobacillus !uga memegang peranan penting dalam siklus nitrogen terutama karena kegiatan denitri1ikasin%a. Bekteri belerang dapat mengubah ion7ion nitrat men!adi nitrogen udara. b. Bakteri besi Bakteri besi merupakan !asad %ang berbentuk batang, hidup dalam air ta:ar dan air asin dimana sen%a:a besi berada dalam bentuk larutan. Bakteri ini mengabsorbsi persen%a:aan tersebut dan bereaksi dengan oksigen sehingga terbentuk sen%a:a besi %ang tidak terlarut. Energi diperoleh dari proses$ sen%a:a e
oksigen
sen%a:a e
dalam bentuk
%ang tidak
larutan
berbentuk larutan energi
0. Bakteri hidrogen
Bakteri hidrogen dapat menggunakan molekul7molekul hidrogen sebagai nutrien. Dengan bersen%a:an%a hidrogen dengan oksigen, akan diperoleh energi dan terbentuklah molekul @ (# sebagai hasil sampingan. oksigen @(
@ (# energi
Ada dua ma0am bakteri nitri1ikasi, %aitu bakteri %ang menggunakan amonia sebagai donor elektron serta mengekskresikan ion7ion nitrit, dan bakteri %ang menggunakan nitrat sebagai donor elektron serta mengekskresikan ion7ion nitrat. Kedua tipe bakteri ini dapat mensintesis nutrien khusus dengan oksigen, sehingga diperoleh energi. "roses penghasilan energi ini dapat diringkas sebagai berikut. bakteri nitrit
bakteri nitrat
oksigen
oksigen C#(7
C@*
C#(7
energi
C#*7 energi
Bagi bakterin%a sendiri, produk %ang penting adalah energi, sehingga makanann%a dapat disintesis, tetapi bagi organisme lain %ang penting adalah nitrit dan nitrat %ang turut mengambil bagian dalam siklus nitrogen. *. otoorganotro1 =asad7!asad %ang termasuk 1otoorganotro1 han%a tergantung kepada energi sinar matahari dengan menggunakan sen%a:a7sen%a:a organik sebagai donor elektron untuk pertumbuhann%a. Bakteri ungu merupakan suatu 0ontoh bakteri %ang termasuk golongan 1otoorganotro1 %ang mempun%ai bakteriokloro1il sebagai pigmen 1otosintesis. Seperti pada bakteri belerang, bakteri ungu !uga mempun%ai karotenoid merah dan kuning %ang men%elubungi :arna pigmen hi!au. Bakteri belerang mengabsorb bahan organik dari lingkungan hidupn%a sebagai sumber hidrogen, tetapi metabolit ini tidak dapat digunakan langsung sebagai nutrien. @ ( %ang diperoleh akan bersen%a:a dengan 6# ( sehingga dihasilkan karbohidrat. "ola 1otosintesisn%a digambarkan sebagai berikut.
bakteriokloro1il
0aha%a
energi sen%a:a organik
bahan7bahan organik @(
karbondioksida
karbohidrat
Dalam hal ini, bakteri ungu dapat mensintesis makanann%a han%a dengan adan%a 0aha%a matahari dalam suasana %ang anaerob. +. Kemoorganotro1 =asad7!asad %ang termasuk kemoorganotro1 ini hidupn%a tergantung kepada hasil oksidasi7reduksi dan sen%a:a organik sebagai donor elektron untuk pertumbuhann%a. Tipe nutrisi pada golongan ini berbeda dengan tipe nutrisi %ang sebelumn%a karena nutrisi pada !asad %ang termasuk golongan kemoorganotro1 dapat berlangsung dalam suasana gelap tetapi harus ada oksigen. Dalam hal ini bahan mentah organik diabsorbsi se0ara langsung dan digunakan dalam nutrien &Tarigan, '--.
BAB III PENUTUP A. Ke#'"!lan B. Saran
