Slide 1

NUTRISI & METABOLISME MIKROORGANISME

ANNA FITRIANA, S.Si, AptMIKFARDASNUTRISI ATAU NUTRIENFUNGSI NUTRIEN BAGI MOPENGGOLONGAN MO BERDASARKAN ATAS KEBUTUHAN NUTRIENENZIMMETABOLISMEKATABOLISMEBIOSINTESA

POKOK BAHASANMikroorganisme sbg mahluk hidup sama dengan organisme lainx, sangat membutuhkan energi dan bahan-bahan untuk membangun tubuhnya.

NUTRISI & NUTRIENNUTRISI & NUTRIENEnergi & bahan-bahan yg dibutuhkan u/ membangun tubuh moBahan-bahan yg di butuhkan u/ membangun tubuh moNUTRISINUTRIENMETABOLISMEENZIMFUNGSI NUTRIEN BAGI MOKebutuhan nutrien mo pada dasarx sesuai dengan unsur/komponen penyusun selnya (Ex : air, protein, lemak, polisakarida, poliposfat, dll)Bahan MakananPADATCAIRMo tipe HolozoikMo tipe HolofitikDicerna diluar sel o/enzim ekstraselulerBAHAN MAKANAN (NUTRIEN) Air Sumber Energi Sumber Karbon (C) Sumber Nitrogen (N) Sumber mineral-mineral penting Sumber aseptor elektron Sebagai faktor tumbuh

FUNGSI NUTRIEN BAGI MOAIRKomponen utama dalam sel mo & mediumFungsi : sumber oksigen u/ bhn organik sel pd respirasi, sebagai pelarut dan alat transfor dalam proses metabolismeFUNGSI NUTRIEN BAGI MOFUNGSI NUTRIEN BAGI MOSUMBER ENERGIMEKANISME MENGHASILKAN ENERGISENYAWA ORGANIKCAHAYA MATAHARI SENYAWA ANORGANIKFERMENTASIRESPIRASIFOTOSINTESISFERMENTASIRESPIRASIFOTOSINTESISPembentukan ATP (Fosforilasi substrat + proses enzimatik)Ex : Fermentasi glukosa 2 ikatan pirofosfat pd ATP + asam laktat Melibatkan reduktan (elektron donor) & oksidan (penerima elektron Ex : proton) melintasi membran bakteri EnergiReduktan : as. Laktat dan gas hidrogenOksidan : O2, CO2, SO4, NO3Juga melibatkan reduktan dan oksidan, tetapi secara fotokimia o/ energi sinar matahari yang diserap o/ pigmen dalam membran EnergiFUNGSI NUTRIEN BAGI MOSUMBER KARBONSenyawa organik : Karbohidrat, asam2 organik, polialkohol, dllSenyawa anorganik :Karbonat atau CO2 sebagai sumber karbonatFungsi : Sebagai penyusun bahan organik selFUNGSI NUTRIEN BAGI MOSUMBER NITROGENMo dapat memanfaatx Nitrogen dalam bentuk amonium, nitrat, asam2 amino, dan proteinJenis senyawa nitrogen yg digunakan tergantung dari jenis mikroorganismeFUNGSI NUTRIEN BAGI MOSUMBER MINERALMineral merupax bagian dpd sel & unsur utama penyusun selMineral : K,Ca,Mg,Na,S,Cl,Fe,Mn,Cu,Zn,Al, dllFungsi : sbg penyusun sel, pengatur tekanan osmose, kadar ion hidrogen, & permeabilitas.FUNGSI NUTRIEN BAGI MOSUMBER ASEPTOR ELEKTRONAseptor elektron : penangkapan elektron didalam sel yg tdk dpt berada dlm bentuk bebas, oleh agen Aseptor elektron (agen pengoksidasi) (Ex : O2,CO2,SO4,Fe,NO2,NO3)

Fungsi : membantu proses oksidasi biologi yg sering terjadi di dalam selFUNGSI NUTRIEN BAGI MOFAKTOR TUMBUHMo membutuhx faktor tumbuh berupa senyawa organik yg tdk dpt disintesa dr sumber karbon sederhana & hanya dibutuhx dlm jumlah sedikitFungsi : u/ pertumbuhan, sbg prekursor/penyusun bahan selSumber : asam amino (penyusun protein), purin & pirimidin (penyusun as.nukleat), vitamin (bagian aktif dr sel) Berdasarkan sumber karbon: m.o. Autotrof dan m.o. HeterotrofBerdasarkan sumber energi: fotoautotrof, fotoheterotrof, kemoautotrof, dan kemoheterotrofBerdasarkan sumber donor elektron: litotrof dan organotrof

Klasifikasi Mikrorganisme Berdasarkan Atas Kebutuhan NutrienEnzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yg dihasilkan oleh selEnzim berupa protein yg memiliki btk 3 dimensi & memiliki sisi aktis yg berfx sbg katalisEnzim bekerja untuk menaikkan/mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi yang diperlukan Energi aktivasi adalah energi untuk mengaktifkan suatu senyawa agar dapat bereaksi dengan senyawa lain

ENZIM Enzim substrat sementara Enzim Hasil RxTEORI GEMBOK & KUNCI E + S kompleks seperti kunci masuk ke dlm gembok (hanya molekul dngan btk tertentu yg dpt menjadi substrat) TEORI KECOCOKAN YG TERINDUKSI E + S ikatan yang lebih fleksibel/tidak kaku

MEKANISME KERJA ENZIMESESEP Enzim adalah protein Enzim bekerja secara spesifik/khusus Enzim berfungsi sebagai katalis Enzim hanya dibuthx dlm jumlah sedikit Enzim dapat bekerja secara bolak-balikSIFAT-SIFAT ENZIM SEBAGAI BIOKATALISATORBerdasarkan katalisisnya :Oksidoreduktase,tranferase,hidrolase,liase,isomerase & ligaseBerdasarkan tempat kerjanya :Endoenzim (energi yg dihasilkan besar)Eksoenzim (energi yg di hasikan kecil)PENGGOLONGAN ENZIMEnzim pd dasarnya ad/ protein, maka sifat2 yg dipunyai o/ protein juga mempengaruhi enzim. Pengaruh kadar substrat dan kadar enzimKonsentrasi enzimPengaruh pHPengaruh suhuPenghambatan enzimZat pengaktivator/kofaktorZat penginduksi (induktor)

FAKTOR YG MEMPENGARUHI KEGIATAN ENZIMMETABOLISME KATABOLISME ANABOLISMEproses peruraian yang disertai dengan pembebasan energi dalam bentuk ATP

proses sintesis/pembentux (Biosintesa) yang memerlukan energi.

Pembentukan ATPATP dihasilkan dalam sitosol selama glikolisis,ATP dihasilkan di dalam mitokondria melalui reaksi oksidasi substrat ATP dihasilkan di dalam kloroplas melalui fotofosforilasi ATP berperan sebagai alat angkut energi bebas dan proses tersebut dinamakan : fosforilasi, karena terjadi pemasukan gugus fosfat pada molekul atau substrat.

KATABOLISMEProses pembentukan ATP (pembentukan energi melalui fosforilasi) secara umum melalui 3 cara :

- fosforilasi tingkat substrat- fosforilasi oksidatif- fotofosforilasi (fosforilasi fotosintesis)

KATABOLISMEFosforilasi tingkat substrat Fosforilasi tingkat substrat adalah pembentukan ATP dari ADP melalui transfer langsung gugus fosfat berenergi tinggi dari senyawa metabolik intermedietPada proses fermentasi alkohol, ATP terjadi pada waktu terbentuknya 3-fosfogliserat dari gliseraldehida-3-fosfat, dan pada waktu terbentuknya as.piruvat dari 2-fosfogliserat, seperti pada proses glikolisis.Pada mikroba heterotrof, terdapat 3 jalur untuk mengubah glukosa menjadi senyawa kunci metabolisme yaitu asam piruvat :Jalur Embden-Meyerhoff (glikolisis)Jalur Entner-DoudoroffJalur Pentosa Posfat (Heksosa monoposfat)

Fosforilasi oksidatifFosforilasi oksidatif adalah proses pembentukan ATP dengan menggunakan energi oksidasi.Semua oksidasi membebaskan energi, dan banyak mikroba mengembangkan cara penggunaan energi dari oksidasi senyawa kimia untuk menghasilkan energi (ATP).

Fotoposforilasi (Fosforilasi fotosintesis)metabolisme fotoautotrof memperoleh energinya secara langsung dari energi sinar matahari, yang mereka gunakan untuk mendorong pembentukan ATP. Konversi energi cahaya dari matahari menjadi energi kimia dalam pembentukan ATP terjadi melalui proses yang dikenal dengan nama fotofosforilasi. Proses ini diawali bila energi cahaya mengeksitasi molekul fotoreaktif yaitu, suatu pigmen yang mampu menyerap panjang gelombang cahaya matahari. Absorpsi dari energi sinar matahari ini menyebabkan lepasnya suatu elektron dari molekul pigmen fotoreaktif. Elektron ini selanjutnya dipindahkan melalui serangkaian senyawa pembawa terikat membran dinamakan fotosistemSecara umum fotoposforilasi terjadi sebagai berikut :Cahaya dibutuhkan untuk membentuk protonmotive forceProtonmotive force mendorong pembentukanATP

Jalur Embden-Meyerhoff (glikolisis)Mikroba menggunakan jalur glikolisis (juga disebut jalur Embden-Meyerhoff) untuk katabolisme glukosa dan fruktosa. Dapat berlangsung baik dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen) maupun aerobik (dengan oksigen), mikroba aerobik dan anaerobik

Jalur Embden-Meyerhoff (glikolisis)Jalur ini terdiri atas 10 tahap reaksi yang masing-masing dikatalisis oleh enzim-enzim spesifik. Karena ikatan fosfat dalam reaksi ini dipindahkan secara langsung dari satu substrat organik ke ADP, maka pembentukan ATP ini disebut fosforilasi tingkat substrat.

Setelah Piruvat yang terbentuk lalu dimetabolisir dengan adanya oksigen berlanjut ke Siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat (TCA). Jalur ini terjadi pada mikroba yang bersifat aerobik sedangkan pada mikroba anaerobik (fermentatif) tidak terjadi. Hal ini disebabkan tidak adanya rantai transpor elektron terakhir dalam jalur fermentasi.

SIKLUS KREBS

SIKLUS KREBSSiklus Krebs ini merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Siklus Krebs ini menghasilkan sejumlah energi dan senyawa-senyawa tereduksi seperti NADH, FADH dan GTP. Senyawa-senyawa tersebut selanjutnya dibawa ke rantai transpor elektron. Mikroba yang bersifat fermentatif tidak menggunakan jalur metabolisme ini sebagai penghasil energi.

SINTESA MOLEKUL KECIL Ex : Sintesa purin,pirimidin, asam amino SINTESA MOLEKUL BESAR Ex : Sintesa polisakarida, protein & asam nukleatANABOLISME/BIOSINTESA