NUTRISI MIKROBA Oleh : Siti Umniyatie
MATERI: 1. Makronutrien‐mikronutrien. 2. Transport nutrisi. 3. Type nutrisi pada bakteri 4. Media
NUTRISI y Merupakan aspek yang menyangkut fisiologi yang
disepakati sebagi suplai monomer (bahan dasar monomer)yang dibutuhkan sel untuk tumbuh. tumbuh y Substansi yang diperlukan ini disebut NUTRIEN. y Beda organisme berbeda kebutuhan nutriennya dan jumlah kebutuhannya.
NUTRIEN‐METABOLISME‐PERTUMBUHAN NUTRIEN
TRANSPORT MEMBRAN NUTRIEN A SEL (METABOLISME)
OPERASIONAL SEL : TUMBUH ENERGI : GERAK TRANSPORT SINTESIS GERAK,TRANSPORT,SINTESIS
ENERGI ENTROPI/ TERBUANG
Sumber energi, karbon,donor hidrogen Sumber energi : 1. Cahaya (mikroba fototrof) 2. Zat kimia ( mikroba khemotrof) Sumber Karbon : 1. Zat an organik /CO2 (mikroba Autotrof) 2. Zat organik g ((mikroba heterotrof)) Donor Hidrogen g : 1. Zat organik (mikroba organotrof) 2. Zat an organik/H2,NH3,H2S,S, Fe²⁺(mikroba litotrof).
nutrien y Makronutrien : nutrien yang dibutuhkan dalam
jumlah banyak. y Mikronutrien : nutrien yang dibutuhkan dalam jumlah
sedikit. sedikit
PENGAMBILAN NUTRISI y OSMOTROF (FUNGI, BAKTERI) utk. heterotrof y DIGESTIF (HEWAN,PROTOZOA) y FOTOSINTETIK (TUMBUHAN, ALGA,SEBAGIAN
BAKTERI, PROTOZOA))
MAKRONUTRIEN ELEMEN
KETERSEDIAAN DI LINGKUNGAN
CARBON (C))
CO2, KOMPONEN ORGANIK
HIDROGEN (H) ( )
H2O, KOMPONEN ORGANIK
OKSIGEN (O)
H2,O2, KOMPONEN ORGANIK
NITROGEN (N)
NH3, NO 3⁻,N2, KOMPONEN NITROGEN ORGANIK.
PHOSPHOR (P)
PO4 ₃⁻
SULFUR (S) ( )
H2S, SO4 ²⁻,KOMPONEN SULFUR , 4 , ORGANIK,LOGAM SULFIT (FeS,CuS,,ZnS,NiS dll.
POTASSIUM (K)
K⁺ dalam larutan atau sebagai garam K
MAGNESIUM (Mg) G S U ( g)
Mg ² g ⁺ dalam da a larutan a uta atau sebaga sebagai ga garam a Mg g
SODIUM(Na)
Na⁺ sebagai larutan atau terikat sebagi garam NaCl dan garam lainnya.
CALCIUM (Ca)
Ca dalam larutan atau sebagai CaSO4 atau garam Ca²⁺ lainnya.
BESI (Fe)
Fe²⁺ atau Fe³⁺dlm. Larutan atau FeS,Fe(OH)3 dll.
MAKRONUTRIEN (dibutuhkan dalam jumlah besar) (dibutuhkan dalam jumlah besar) JENIS
PERAN
keterangan
C,H,O,N Phosphor (P)
sintesis
As. nukleat phospholipida
Sulfur(S )
Sintesis asam amino
Sistein, methionin
Komponen vitamin
Thiamin,biotin As. lipoat p
Kalium (K)
Pompa Na
magnesium (Mg)
Stabilisasi
Membran,ribosom As. nukleat, aktivitas enzim
Kalsium(Ca)
stabilitas
Dinding sel Endospora thd. panas
Sodium/Na
pertumbuhan
Bakteri halofilik
Zat besi/Fe
Komponen sitokrom
Pd. Sistem respirasi
Potasium/
Dlm. Sintesis protein
Semua organisme
MIKRONUTRIEN (dibutuhkan dalam jumlah sedikit) y y y y y y y y y y y y y
Mangan Molibdenium Seng Tembaga Kobalt Nikel Vanadium Boron Klor Natrium Selenium Silika Dll.
Mikronutrien dan fungsinya ELEMEN
FUNGSI DLM SEL FUNGSI DLM. SEL
BORON(B)
Antibiotik poliketid
CHROMIUM (Cr) COBALT (Co)
Vitamin B12,transkarboksilase
COPPER (Cu)
respirasi, sitokrom c oksidase,fotosintesis dll
BESI (Fe)
Sitokrom katalase peroksidase protein Fe Sitokrom, katalase,peroksidase,protein Fe‐S S,oksigenase. oksigenase
MANGANASE (Mn)
Aktivator kebanyakan enzim.
MOLIBDENIUM (Mo) Nitrogenase,nitrat reduktase,sulfid oksidase dll. NICKEL (Ni) ( )
Urease,hidrogenase,koenzim hd k metanogen.
SELENIUM (Se)
Format dehidrogenase, hidrogenase.
VANADIUM (V)
Vanadium nitrogenase,bromoperoksidase.
ZINC (Zn)
Alkohol dehidrogenase,RNA dan DNA polimerase.
DONOR‐ASEPTOR ELEKTRON DAN DONOR ASEPTOR ELEKTRON DAN FAKTOR TUMBUH Donor dan aseptor elektron : Berkaitan dg. Proses osidasi‐reduksi dalam mekanisme transport elektron yang pd. Akhirnya dihasilkan l k d Akhi dih ilk energi, ketika donor elektron teroksidasi dan aseptor elektron tereduksi. elektron tereduksi 2. Faktor tumbuh : merupakan senyawa organikyg sangat dibutuhkan mikroba dan tdk. Dapat disintesis g p sendiri.Mis ; purin‐pirimidin,vitamin 1.
NUTRIEN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Air : sel 70‐85% g Sumber energi : sinar matahari atau zat kimia Sumber karbon: organik atau an organik (CO2) Sumber nitrogen: organik atau an organik (N2 udara=gas=70%),Nitrat, Nitrit. Sumber aseptor elektron :O2 atau zat organik Sumber mineral Faktor tumbuh
PENYERAPAN EKSTRASELULER PENYERAPAN EKSTRASELULER (bagi mikroba heterotrof) y Bahan –bahan polimer/makromolokul yang terdapat
dilingkungan dpt. Digunakan oleh mikroba. y Contoh polimer : selulosa, amilum, protein, DNA, C h li l l il i DNA lemak, lignin dll. y Polimer ini akan dihidrolisis menjadi monomer‐ Polimer ini akan dihidrolisis menjadi monomer monomernya oleh enzim ekstraseluler. y Enzim ekstraseluler/enzim hidrolisi : enzim yang berfungsi/bekerja di luar sel.
CONTOH‐CONTOH MAKROMOLOKUL DAN ENZIM YANG MENGHIDROLISIS SENYAWA MAKROMOLOKUL
ENZIM HIDROLISIS
AMILUM (pati)
amilase
SELULOSA S U OS
Selulase Se u ase
LIGNIN
Ligninase
HEMISELULOSA
Hemiselulase
LEMAK
Li Lipase
RNA
RNA se
DNA
DNA se
PROTEIN
proteinase
Fig. 5‐7
(a) and glucose ring structures
Glucose
(b) Starch: 1–4 linkage of glucose monomers
Glucose
(b) Cellulose: 1–4 linkage of glucose monomers
Makromolokul/polisakharida y Amilum : ikatan α ‐1,4
glikosisdik The image part with relationship ID rId2 was not found in the file.
Fig. 5‐2b
HO
1
2
3
4
Hydrolysis adds a water molecule breaking a bond molecule, breaking a bond
HO (b)
1
2
Hydrolysis of a polymer
3
H
H2O
H
HO
H
Hidrolisis makromolokul y Dikatalisis oleh enzim ekstraseluler ; enzim yang
bekerja diluar sel. y Contoh : enzim amilase, protease,lipase, pektinase, selulase, khitinase,keratinase dll. y SETELAH MENJADI MIKROMOLOKUL AKAN DITRANSFER MELALUI MEMBRAN SEL. y Bahan/zat‐zat Bahan/zat zat yang dibutuhkan oleh sel : seluruh nutrien yang dibutuhkan oleh sal dan tidak dapat disintesis sendiri.
TRANSPORT NUTRIEN : bervariasi antar mikroba ‐ bervariasi antar mikroba. ‐ membran sebagi fasilitas transport bersifat selektif permiabel. 1.
Penyerapan pasif : hanya berdasar pd. Perbedaan konsentrasi (hanya zat yg konsentrasi di luar sel lebih besar dibanding di dalam sel).Ex: CO2, O2 danlemak terlarut.
2.
Difusi dipermudah/ dengan fasilitas : dibantu adanya karier protein,untuk molokul polar, masing‐masing mol. Memiliki binding‐site yg khusus binding‐site akan mengalami perubahan konfigurasi sehingga yg khusus, binding site akan mengalami perubahan konfigurasi sehingga menyebabkan terlepasnya molokul yg diangkut. Ex: gula, as. amino berbagai ion logam.
3.
Penyerapan aktif : menggunakan ATP. P k if k ATP hidrolisis ATP yg terjadi di dlm. Sel akan menghasilkan energi yg akan digunakan untuk memompoa H+ keluar sel sehingga H+ di luar sel akan p g g p p mempengaruhi konfigurasi protein karier dan afinitas terhadap substrat.
TRANSPORT NUTRIEN
TRANSPORT AKTIF
Lanjutan............................ 4. Translokasi gugus : molokul mengalami modifikasi selama diangkut mis. Glukosa menjadi glukosa –phosphat Melibatkan 1 komponen spesifik (HPr=protein tahan panas) Melibatkan 1 komponen spesifik (HPr protein tahan panas) dan enzim (E1= terletak di sitoplasma), komponen ke 2 adalah Enzim2 yg spesifik utk. Masing‐masing gula ( l k dl (terletak dlm. Membran) b ) PEP + HPr → HPr-P + piruvat (oleh enzim 1) HPr P + gula → Gula –P HPr-P P + HPr (enzim 2) 5. Transport zat besi : menggunakan sistem siderofor, siderofor merupakan p senyawa y yg diekskresi dlm. Nutrien dan akan mengikat besi (Fe3+) dan dimasukkan kembali sebagai ferikrom(yg memiliki afinitas rendah terhadap Fe2+ sehingga Fe2+akan segera dilepaskan dlm dlm. Sel. Sel
Tipe nutrisi
SEBARAN MIKROBA SESUAI TIPE NUTRISI TYPE NUTRISI
SUMBER ENERGI & SUMBER C
ASEPTOR elektron
CONTOH
KHEMOHETEROTROF,A KHEMOHETEROTROF A NAEROB
ZAT KIMIA ORGANIK
ZAT ORGANIK
E.Coli E C li Streptococcuc.sp (ORGAN PENCERNAAN)
KHEMOHETEROTROF,A NAEROB
ZAT KIMIA ORGANIK
ZAT AN ORGANIK
Clostridium.sp(MAKA NAN KALENG)
KHEMOHETEROTROF,ae KHEMOHETEROTROF ae rob
ZAT KIMIA ORGANIK
O2
Semua hewan Fungi Sebagian bakteri
KHEMO AUTOTROF
CO2 ZAT KIMIA
O2
BAKTERI NITRAT NITRIT NITRAT,NITRIT, SULFAT (TANAH)
FOTO HETEROTROF
SINAR MTHR ZAT ORGANIK
FOTO AUTOTROF
SINAR MTHR ZAT ORGANIK
BAKTHIJAUNon sulfur BAKT.PURPLE,Non Sulfur (PERAAIRAN) AN AEROB – pereduksi H2S
Bakt Sulfur
Media y Konsistensi : padat,cair Konsistensi : padat cair y Susunan : defined media (yang dibuat dengan jumlah yang
tepat), dan complexs media (media yang tdk memperhatikan presisi jumlah yang tepat. Exs: menggunkaan produk hewan casein/protein susu, daging dsb). y Kegunaan/Fungsi : medium selektif, medium diferensial, medium uji, medium utk. Menghitung,medium utk. M Menentukan k tipe i pertumbuhan,medium b h di di k diperkaya.
MEDIA CAIR C
Serratia marcescens pd. Media p Mac Concey agar.
