Metabolisme Energi. Pertemuan ke-4 Mikrobiologi Dasar. Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau

Metabolisme Energi Pertemuan ke-4 Mikrobiologi Dasar Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau

Sumber Energi Mikroba •

Setiap makhluk hidup butuh energi untuk kelangsungan hidupnya • Fungsi energi untuk mikroba: 1. Mempertahankan kehidupan sel 2. Pertumbuhan dan perkembangbiakan 3. Pergerakan sel (yang bersifat motil)

Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau



Klasifikasi organisme berdasarkan sumber energi • •

Organisme Fototrof = sumber energinya dari sinar matahari Organisme kimotrof = sumber energinya dari senyawa kimia



Reduksi-Oksidasi • Reaksi kimia dalam proses metabolisme === reaksi oksidasi-reduksi (redoks) • Oksidasi = pelepasan elektron dari suatu atom atau molekul (bertindak sebagai donor elektron atau reduktan) • Reduksi = penambahan elektron pada suatu atom atau molekul (bertindak sebagai aseptor elektron = oksidan) Oksidasi: AH2 → A + 2H Reduksi: B + 2 H → BH2 Redoks: AH2 + B

→

BH2 + A

Metabolisme Proses metabolisme dalam sel: 1. Anabolisme (biosintesis): fotosintesis 2. Katabolisme (bioenergi): Respirasi dan fermentasi Semua proses kimia dalam sel organisme memerlukan biokatalisator yang disebut enzim Enzim 1. Endoenzim (enzim intraseluler) 2. Eksoenzim (enzim ekstraseluler)


Fotosintesis • Foto (photo = sinar, syntesis = mengumpulkan) = proses pembuatan gula dari sinar matahari, karbondioksida dan air dengan hasil samping berupa oksigen • Terjadi pada tanaman, alga/ganggang, bakteri • Fotosintesis: Reaksi terang dan Reaksi Gelap Pada tanaman dan ganggang •

6 CO2 + 12 H2O + light → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Carbon Dioxide + Water + Light energy → Glucose + Oxygen + Water

Atau CO2 + H2O + light → (CH2O)n + O2 (CH2O)n = karbohidrat: gula, pati dll

Pada Mikroba: Bakteri sulfur • CO2 + 2 H2S + light → (CH2O)n + 2 S + 6H2O

Carbon Dioxide + hydrogen sulphyda + Light energy → Glucose + sulphur + Water

Rumus umum fotosintesis untuk semua organisme: CO2 + H2A + light → (CH2O)n + 2 A + H2O



Reaksi Terang 2 H2O + 2 NADP+ + 2 light → 2 NADPH + 2 H+ + O2

Reaksi Gelap

6 RuDP + 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H+ → 6 RuDP + Heksosa + 18 Pi + 18 ADP + 12 NADP+

Respirasi •

Respirasi: Serangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam sel organisme yang menggunakan senyawa organik atau anorganik sebagai sebagai donor elektron/H (reduktan) dan senyawa anorganik sebagai penerima elektron/H (oksidan) 1. Respirasi aerobik: jika oksidannya adalah oksigen (Aerobic respiration is the metabolic pathway where glucose is broken down in the presence of oxygen)

2. Respirasi anaerobik: jika oksidannya adalah adalah senyawa anorganik (nitrat, amonia, sulfat) (Anaerobic respiration is the

metabolic pathway where glucose is broken down in the absence of oxygen)

Lihat gambar !



Fermentasi Definisi Fermentasi • Klasik Fermentasi merupakan proses pemecahan senyawa organik kompleks yang melibatkan mikroorganisme menjadi senyawa sederhana dalam keadaan anaerob. • Moderen Fermentasi didefinisikan sebagai pengubahan suatu substrat melibatkan mikroorganisme menghasilkan bahan yang lebih bernilai dalam keadaan terkontrol. Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau

Fermentasi • Fermentasi: Serangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam sel oraganisme yang mengunakan senyawa organik sebagai sebagai donor elektron/H (reduktan) dan sebagai penerima elektron/H (oksidan) • Senyawa yang umum difermentasi adalah karbohidrat dan asam amino • Polisakarida dan oligosakarida terlebih dahulu dihidrolisis menjadi senyawa sederhana (monosakarida) misalnya glukosa

Tahap fermentasi (Karbohidrat) Tahap I: perubahan glukosa menjadi asam piruvat melalui 4 jalur: 1. Jalur EMP (Embden Meyerhoff Parnas) atau glikolisis ditemukan pada fungi, bakteri, hewan dan manusia 2. Jalur Entner-Doudoroff (ED) pada beberapa bakteri 3. Jalur Heksosamonofosfat (HMF) pada berbagai organisme 4. Jalur Fosfoketosa (FK) pada bakteri Lactobacillus heterofermentatif Tahap II: asam piruvat diubah menjadi produk akhir misalnya etanol, asam laktat, asam asetat dll




Fermentasi Asam Amino • Fermentasi asam amino juga terjadi (tapi jarang) dan hanya pada bakteri Clostridium tapi belum diketahui berapa energi yang dihasilkan • Protein dipecah terlebih dahulu menjadi asam amino (AA) • Selanjutnya AA difermentasi menajadi senyawa lain berupa asam organik • Pada fermentasi asam amino, minimal 2 AA yang terlibat; 1 AA berperan sebagai oksidan (aseptor elektron) dan 1 AA lagi sebagai reduktan (donor elektron) Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau

Tahap Fermentasi Asam Amino


Contoh Reaksi Fermentasi Alanin 3 Alanin + 2 H2O → 2 asam propionat + asam asetat + CO2 + 3 NH3


Kondisi Fisik untuk Pertumbuhan Mikroba •

•

• • • •

Suhu - Psikrofil 0 – 30C - Mesofil 25 – 40C - Termofil 50C atau lebih Atmosfer gas - O2 dan CO2 - Terutama oksigen bebas: aerobik, anaerobik, anaerobik/aerobik fakultatif, mikroaerofilik ==== ada yang bersifat obligat! pH - Secara umum pH optimum 4 – 9 - Ada yang tumbuh di bawah dan di atas pH tersebut Cahaya: - Ada yang butuh cahaya: org. fotoautotrofik dan fotoheterotrofik yang melakukan fotosintesis Tekanan osmosis: tekanan yang terhimpun ketika air berdifusi melalui membran sel Garam - Mikroba halofilik tumbuh pada konsentrasi garam tinggi 3.5 – 25% bahkan lebih (di laut, danau air asin, makanan asin dll) - Halofil obligat - Halofil fakultatif


Terima kasih

Metabolisme Energi. Pertemuan ke-4 Mikrobiologi Dasar. Prof. Ir. H. Usman Pato, MSc. PhD. Fakultas Pertanian Universitas Riau

Recommend Documents