p 4 metabolisme bakteri
DESCRIPTION
bahan kuliah mikrobiologi farmasiby : Ibu RafikaTRANSCRIPT
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