METABOLISME ENERGI DAN NUTRISI MIKROBA
Oleh :
Livia Rhea Avita Avita G851130131
METABOLISME MIKROBA meliputi semua reaksi biokimia yang terjadi di dalam sel mikroba yang berperan sangat penting dalam proses regenerasi energi dan metabolit serta penggunaan energi dalam proses pertumbuhannya seperti dengan menggunakan energi untuk membelah atau memperbanyak diri, yang dimana energi tersebut bersumber dari nutrisi yang telah diubah melalui proses metabolisme.
Katabolisme : proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik) Anabolisme : proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik).
Dalam sistem hayati, energi yang dapat digunakan untuk melakukan kerja tersedia dalam bentuk ATP (adenosine triphosphat). Atau, melalui reduksi koenzim Nikotinamida adenin Dinukleotida (NADP+) menjadi Nikotinamida adenin Dinukleotida Fosfat Hidrogen (NADPH). ATP dan NADPH adalah sumber energi untuk jalur-jalur metabolisme.
Pembentukan ATP ini dilakukan melalui proses fosforilasi, 1. fosforilasi tingkat substrat 2. fosforilasi oksidatif-khemiosmosis, 3. fosforilasi fotosintetik.
Sumber Energi dan Nutrisi Mikroba
Kebutuhan akan nutrien di antara mikroba tidak semuanya sama. Ada yang hanya membutuhkan bahan makanan dalam bentuk anorganik saja, ada juga yang memerlukan nutrien dalam bentuk organik, bahkan ada yang kedua-duanya. Demikian juga dengan jumlah nutrien yang diperlukannya, sangat berbeda antara mikroba satu dengan yang lain.
Secara umum, nutrien yang diperlukan dalam bentuk karbon, nitrogen, sulfur, fosfor, kalium, magnesium, natrium, kalsium, nutrien mikro (besi, mangan, z i n c , kobalt, molibdenum) dan vitamin. Karbon menempati posisi yang unik karena semua organisme hidup memiliki karbon sebagai salah satu senyawa pembangun tubuh
Tipe nutrisi untuk proses metabolisme
Terdapat tiga mekanisme pembentukan energi atau Adenosine triphosphate (ATP) dalam mikroba, yaitu 1. Fermentasi 2. Respirasi 3. Fotosintesis.
1. Fermentasi
Fermentasi dapat juga disebut sebagai mekanisme fosforilasi tingkat substrat, karena pembentukan ATP terjadi pada tahapan katabolisme suatu substrat. Contoh umum dari fermentasi adalah proses glikolisis.
1. Respirasi Respirasi dapat juga disebut oxidative phophorilation, yang berarti fosforilasi yang menyertakan reaksi oksidatif atau memerlukan adanya oksigen atau senyawa lain sebagai aseptor elektron. Proses respirasi ini diawali dengan TCA menghasilkan NADH dan FADH yang nantinya digunakan sebagai donor proton pada tahap selanjutnya yaitu transfer elektron
3. Fotosintesis Fotosintesis mengandung suatu urutan reduksi-oksidasi, yang menunjukkan bahwa karbondioksida tereduksi membentuk karbohidrat dengan menggunakan sejenis donor hidrogen yang teraktivasi oleh cahaya (reaksi terang). Secara umum, reaksi fotosintesis dapat digambarkan dalam persamaan reaksi: 2H2A + CO2
(CH2O)n + H2O + 2A
→
Sifat alami unsur H2 A bervariasi pada berbagai organisme, dan bagian inilah yang membedakan fotosintesis pada mikroba yang melakukan fotosintesis oksigenik dengan anoksigenik
KESIMPULAN 1. Energi dalam sel yang berupa ATP terbentuk dari proses fermentasi, respirasi, dan fotosintesis. 2. Fermentasi disebut juga fosforilasi tingkat substrat, menghasilkan energi dari reaksi reduksi-oksidasi substrat yang melepas fosfat dan digunakan untuk membentuk ATP. 3. Respirasi dibedakan menjadi respirasi aerobik dan respirasi anaerobik, tergantung aseptor elektron akhirnya. Pada proses respirasi, energi terbentuk dari reaksi pompa elektron dan kerja enzim ATP sintase. 4. Selain dua metabolisme pembentukan energi di atas, terdapat beberapa bakteri yang dapat melakukan fotosintesis untuk menghasilkan ATP.
JUMLAH ATP SELAMA RESPIRASI AEROB PADA PROKARIOT DARI 1 MOLEKUL GLUKOSA Sumber
Jumlah ATP (Metode)
Glikolisis 1. Oksidasi glukosa menjadi asam piruvat
2 ATP ( Phosporilasi tingkat-substrat)
2. Produksi 2 NADH
6 ATP (Phosporilasi oksidatif pada rangkaian transfer elektron)
Langkah persiapan pembentukan asetil coa menghasilkan 2 NADH
6 ATP (Phosporilasi oksidatif pada rangkaian transfer elektron)
Siklus Krebs 1. Oksidasi Suksinil KoA menjadi Asam Suksinat
2 GTP ( Sama dengan ATP; Phosporilasi tingkat-substrat)
2. Produksi 6 NADH
18 ATP (Phosporilasi oksidatif pada rangkaian transfer
3. Produksi 2 FADH
elektron) 4 ATP (Phosporilasi oksidatif pada rangkaian transfer elektron) Total : 38 ATP
PERBANDINGAN RESPIRASI AEROB, RESPIRASI ANAEROB DAN FERMENTASI Tipe phosporilasi Proses produksi
Kondisi
Akseptor hidrogen
dalam
Produksi ATP dari
energi
Pertumbuhan
final (elektron)
menghasilkan
1 molekul Glukosa
ATP
Respirasi Aerob Aerob
Molekul Oksigen
Tingkat-Substrat
36 (Eukariot)
(O2)
dan Oksidatif
38 (Prokariot)
Respirasi Anaerob Biasanya senyawa anorganik (seperti Anaerob
NO3-,, SO4 2-, atau
CO3 2-) tetapi
Tingkat-Substrat dan Oksidatif
Berubah-ubah (kurang dari 38 tapi lebih dari 2
bukan molekul O2
Fermentasi
Aerob atau Anaerob
Molekul Organik
Tingkat-Substrat
2
SEKIAN DAN TERIMAKASIH
