MIKROBIOLOGI UMUM
TUGAS KE-2
Oleh:
Nama : Wahyu Erwin Firmansyah
NIM : 125100101111014
Kelas : J
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
Mekanisme Masuknya Nutrisi dalam Sel (Transport Nutrient)
Transport nutrien bervariasi antar mikroba. Sebelum nutrien dapat diolah di dalam sel, nutrien terlebih dahulu harus menerobos lapis batas sel. Lapis batas sel yang bertanggung jawab bagi transport nutrien ke bagian dalam sel yaitu membran sitoplasma. Transport nutrien melintasi membran sitoplasma pada umumnya bersifat spesifik, hanya nutrien yang sesuai dengan sistem transport yang dapat diangkut.
Mekanisme transport zat dapat dibedakan menjadi beberapa proses. Dua diantaranya hanya mengangkut saja, tanpa adanya penimbunan zat di dalam sel. Sebaliknya ada sejumlah proses dengan transport zat secara aktif yang mengakibatkan akumulasi zat di dalam sel. Transport zat ke dalam sel terdiri dari difusi biasa atau difusi pasif, difusi dipermudah, transport aktif, dan translokasi gugus.
Difusi Biasa atau Difusi Pasif
Difusi Pasif yaitu penerobosan spesifik dari zat ke dalam sel. Difusi ini hanya berdasar pada perbedaankonsentrasi. Hanya yang konsentrasi di luar sel lebih besar dibanding di dalam sel. Contohnya CO2, O2, dan lemak terlarut.
Difusi Dipermudah
Pada difusi dipermudah, zat-zat yang terdapat dalam larutan nutrien ditransport ke dalam sel mengikuti gradien konsentrasinya. Proses ini tergantung dari energi metabolisme, kecepatan transport dalam cakupan luas tergantung dari kadar substrat dalam medium. Nutrien tidak dapat ditimbun melawan gradien konsentrasi yang terdapat di dalam sel. Contohnya gula, asam amino, dan ion logam.
Transport Aktif
Transport aktif membutuhkan energi, kalau energi metabolisme tersedia maka zat bersangkutan dapat ditimbun di dalam sel melawan gradien konsentrasi yang ada di dalam sel. Pada transport aktif molekul yang dilepaskan ke dalam sitoplasma sama dengan molekul yang diambil dari larutan nutrien. Hidrolisis ATP yang terjadi di dalam sel akan menghasilkan energi yang akan digunakan untuk memompa H+ keluar sel. Sehingga H+ di luar sel akan mempengaruhi konfigurasi protein karier dan afinitas substrat.
Translokasi Gugus
Enzim IPada translokasi gugus molekul mengalami modifikasi kimia ketika diangkut. Misalnya gula yang diambil sebagai gula dilepaskan di bagian dalam sel sebagai gula fosfat. Glukosa, fruktosa, dan karbohidrat lain diambil oleh sistem fosfotransferase yang tergantung pada fosfoenolpiruvat. Sistem ini terdiri dari satu komponen spesifik dan satu komponen aspesifik. Komponen yang apesifik terdiri atas suatu protein stabil terhadap panas (HPr) yang dalam reaksi yang enzimatik enzim (EI) difosforilasi oleh fosfoenolpiruvat. EI terletak di dalam sitoplasma. Komponen kedua merupakan enzim II yang spesifik untuk masing-masing gula, terletak di dalam membran dan dapat diinduksi. Enzim ini mengkatalisis pemindahan fosfat dari HPr ke gula pada saat penerobosan.
Enzim I
Enzim IIFosfoenolpiruvat + HPr HPr-P + Piruvat
Enzim II
HPr-P + Gula Gula-P + HPr
Reducing Power & ATP
Reducing Power
Reducing power merupakan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis molekul biologis yang kompleks misalnya protein, lemak, dan asam yang merupakan turunan ATP yang dihasilkan dari proses glikolisis dan transport elektron. Tetapi banyak materi partikel terutama lemak dan lipid lainnya yang lebih sedikit dari metabolit yang dihasilkan. Sintesis lemak membutuhkan reduksi dari metabolit yang didapatkan dari proses transfer elektron energi tinggi dan ADPH, serta mengandung gugus fosfat tambahan. Sel NADPH merupakan reducing power yang merupakan energi yang penting dibutuhkan oleh sel. Penggunaan NADPH dapat dilihat dari salah satu reaksi fotosintesis. Dalam reaksi ini sepasang elektron bersama dengan proton ditransfer dari NADPH ke substrat untuk mereduksi sebuah atom karbon.
Oksidasi dari NADPH, NADP terbentuk dari NAD dalam suatu reaksi. Kemudian NADPH dapat dibentuk oleh reduksi NADP+. Seperti NADH, NADPH merupakan energi senyawa yang tinggi karena memiliki potensi perpindahan elektron yang tinggi. Perpindahan energi bebas dalam bentuk elektron menimbulkan lebih banyak akseptor tereduksi. Pemisahan reducing power menjadi dua molekul yang berbeda yaitu NADH dan NADPH, menimbulkan pemisahan metabolik primer. NADH dan NADPH dianggap sebagai koenzim oleh enzim yang berbeda mempunyai peran reduktif pada jalur anabolisme yang memanfaatkan NAD+. Meskipun digunakan secara berbeda, salah satu koenzim dapat mereduksi lainnya. Ketika energi berlimpah, produksi NADPH sangat disukai karena menyediakan pasokan electron yang dibutuhkan untuk biosintesis makromolekul yang baru mati sangat penting untuk pertumbuhan. Ketika sumber energi langka, sebagian besar electron energi tinggi dari NADH diubah untuk ATP, dan hanya cukup NADPH yang dihasilkan untuk memenuhi persyaratan minimal biosintesis sel.
ATP
Secara keseluruhan proses metabolisme glukosa akan menghasilkan produk samping berupa karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). Karbon dioksida dihasilkan dari siklus Asam Sitrat sedangkan air (H2O) dihasilkan dari proses rantai transport elektron. Melalui proses metabolisme, energi kemudian akan dihasilkan dalam bentuk ATP dan kalor panas. Terbentuknya ATP dan kalor panas inilah yang merupakan inti dari proses metabolisme energi. Melalui proses glikolisis, siklus asam sitrat dan proses rantai transpor elektron, sel-sel yang tedapat di dalam tubuh akan mampu untuk mengunakan dan menyimpan energi yang dikandung dalam bahan makanan sebagai energi ATP. Secara umum proses metabolisme secara aerobik akan mampu untuk menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan dengan proses secara anaerobik. Dalam proses metabolisme secara aerobik, ATP akan terbentuk sebanyak 36 buah sedangkan proses anaerobik hanya akan menghasilkan 2 buah ATP. Ikatan yang terdapat dalam molekul ATP ini akan mampu untuk menghasilkan energi sebesar 7.3 kilokalor per molnya.
Fosforilasi atau pembentukan ATP yang melibatkan peristiwa kemiosmosis terjadi pada mitokondria dan kloroplas. Di dalam sel, peristiwa kemiosmosis melibatkan proton motive force (PMF). PMF diawali oleh proses terjadinya pergerakan elektron pada rantai transpor elektron. Elektron pada rantai transpor elektron digerakkan dengan adanya pelepasan elektron. Elektron tersebut dapat berasal dari NADH atau FADH2 yang tereduksi apabila fosforilasi terjadi pada mitokondria sedangkan pada kloroplas, energi cahaya memecah molekul air menjadi ion H+ dan oksigen dan juga melepas elektron. Pergerakan elektron tersebut menimbulkan energi dan energi tersebut digunakan sebagai pemompa proton. Proton bergerak dari dalam membran ke membran antara di dalam sel mitokondria atau kloroplas. Pergerakan proton ke luar membran menyebabkan konsentrasi tinggi pada partikel ion positif, menyebabkan perbedaan konsentrasi antara di dalam dan di luar membran. Perbedaan ini menghasilkan gradien elektrokimia. Gradien tersebut menghasilkan perbedaan tingkat pH dan juga perbedaan tingkat muatan listrik. Kedua perbedaan inilah yang disebut PMF. Maka setelah terjadi PMF bergeraklah proton dari konsentrasi ion H+ yang tinggi ke ion H+ yang rendah atau bisa disebut dengan difusi ion. Maka terjadilah aliran proton. Aliran proton ini hanya dapat masuk ke dalam membran melalui enzim ATP synthase yang membawa cukup energi untuk menggabungkan ADP dan fosfat anorganik maka terbentuklah ATP.
Untuk memenfaatkan mekanisme transport electron untuk sintesis ATP, akseptor electron alternative anorganik seperti nitrat, sulfat, dan karbondioksida, tidak menggunakan oksigen. Organisme yang fakultatif akan menggunakan oksigen untuk respirasi aerobik jika tersedia. Mikroba yang menggunakan nitrat sebagai akseptor elektron mengurai nitrat menjadi nitrit dan ammonia. Energi kimia ATP dapat disimpan dalam komponen dengan ikatan thioester seperti asetil-koA.
ATP sangat dibutuhkan sebagai energi mikroba. Mikroba membutuhkan energi untuk sintesis bagian sel misalnya dinding sel, membrane sel dan substansi lainnya. Selain itu digunakan untuk sintesis enzim, asam nukleat, polisakarida, fosfoloipid, dan komponen lainnya. Tidak hanya itu, energi dibutuhkan mikroba untuk mempertahankan kondisi sel menjadi optimal dan memperbaiki bagian sel yang rusak.
DAFTAR PUSTAKA
Karp, Gerald. 2009. Cell and Molecular Biology : Concepts and Experiments. New York: John Wiley & Sons.
Nicklin, J., et al. 1999. Microbiology. London: Bios Scientific Publisher.
Schlegel, H.G. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Penerjemah: Tedjo Baskoro. Yogyakarta: UGM Press.
Tortora, G.J., et al. 2001. Microbiology an Intoduction Seventh Edition. New York: Addison Wesley Longman, Inc.
