NUTRISI, KULTUR, DAN METABOLISME MIKORORGANISME

METABOLISME METABOLISME

Salah satu ciri makhluk hidup adalah melakukan metabolisme

Metabolisme adalah :

Total dari semua reaksi kimia yang terjadi di dalam sel.

Metabolisme terbagi dua :

1. Anabolisme

2. Katabolisme

Perbedaan reaksi

1. Katabolisme, yaitu adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim (respirasi)

2. Anabolisme, yaitu lintasan metabolisme yang menyusun beberapa senyawa organik sederhana menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks (Fotosintesis)

Perbedaan reaksi

Reaksi Anabolik Menghasilkan polimer atau makromolekul Membutuhkan energi Energi diperoleh dari reaksi katabolik

Reaksi Katabolik Menghasilka monomer Menghasilkan atau melepas energi Energi disimpan di dalam ATP

Nutrisi Mikroba

Nutrientso Mensupply monomer (atau prekursor) o Dibutuhkan untuk pertumbuhan sel

Makronutrien Elemen yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah besar

Mikronutrien : dibutuhkan dalam jumlah sedikit (trace elements) Elemen anorganik Dibutuhkan dalam jumlah sedikit Biasanya sebagai kofaktor enzim Misal : besi

Macronutrients

Carbon 50% of dry weight of cell Structural organic molecules, energy source Needed for proteins, sugars, lipids to make up cell structures Chemoheterotrophs: get C from sugars, organic acids, lipids,

proteins, or other organic compoundsChemoautotrophs: get C from CO2

Nitrogen 12% of dry weight of cell In amino acids and proteins Needed for proteins, DNA, RNA Most bacteria get nitrogen from decomposing proteins Some use nitrates or ammonium A few bacteria use N2 in nitrogen fixing (nitrogen fixing

organisms)

Other Macronutrients

Sulfur In amino acids, thiamine and biotin Sulfur for proteins (enzymes) and vitamins Most bacteria decompose proteins Some bacteria use sulfate ion (SO4

-2) or hydrogen sulfide (H2S)

Phosphorus Phosphorus for ATP, DNA, RNA, and membranes

Important for phospholipids, nucleic acids, and high energy phosphate bonds

Phosphate ion (PO4-3) is source of phosphorus

Other Macronutrients

Potassium Used in enzymes

Magnesium Used to stabilize ribosomes, membranes, and nucleic acids Important for enzyme activity

Calcium Not required by all

Helps stabilize cell walls in microbes Heat stability of endospores

Sodium (Na)

Required by some microbes (e.g., marine microbes)

A Microbial Periodic Table of the Elements

Figure 5.1

Mikronutrien : Besi (Fe)

Memainkan peranan penting dalam respirasi seluler Komponen kunci dari sitokrom dan protein besi sulfur (Fe-S)

yang digunakan untuk transport elektron Ferrous (Fe2+) bersifat larut kondisi anorganik Ferric (Fe3+) tidak larut kondisi organik

Untuk mendapatkan besi dari berbagai mineral yang tidak larut, sel akan menghasilkan suatau agen yang disebut siderofor yang dapat mengikat besi dan mengangkutnya ke dalam sel. Disebut enterobaktin

Faktor Pertumbuhan

Senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit

Merupakan senyawa kimia yang tidak dapat disintesis oleh mikroorganisme

Senyawa oganik yang dapat diperoleh dari lingkungan

Contoh : Vitamins, asam amino, purin dan pirimidin

Media Kultur

Media kultur adalah :

nutrien yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba di laboratorium

Terbagi 2 golongan besar :– Defined media:

media yang komposisi kimianya diketahui– Complex media:

media yang komposisi kimianya tidak diketahui

Contoh : yeast, meat extracts, Tryptic Soy broth (TSB), TSA

Defined medium – exact makeup is known

Media Kultur

Media Selektif Media yang berisi senyawa-senyawa kimia yang secara

selektif menghambat prtumbuhan beberapa mikroba tetapi tidak mikroba yang lain.

Media Diferensial Media yang berisi senyawa kimia sebagai indikator,

biasanya dapat mendeteksi reaksi kimia yang terjadi selama pertumbuhan mikroba

Media Pertumbuhan Prokariotik

Berisi nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba Sumber Energi Berisi makronutrien yang esensial Berisi mikronutrien yang esensial Faktor pertumbuhan

Sterilisasi Bebas dari mikroba Inokulasi secara aseptik

Media Selektif

Menekan pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan Berisi komponen/kondisi

yang menekan pertumbuhan beberapa prokariot dan membiarkan mikroba yang diinginkan tumbuh

Menghambat pertumbuhan mikoba yang tidak dikehendaki

Digunakan untuk menyeleksi grup mikroba yang spesifik

Misal : media MacConkey menekan pertumbuhan bakteri Gram + dan merangsang pertumbuhan enteric bacteria

Media Diferensial

Memudahkan untuk mengenal koloni dari mikroba yang berbeda Mengadung senyawa kimia

yang dapat mmbedakan secara spesifik jenis prokariotik

Pewarna yang ditambahkan pada media dapat membedakan satu orgnisme dengan organisme yang lain

Contoh : media agar darah digunakan untuk membedakan organisme hemolitik dengan organisme non hemolitik

Pertumbuhan pada media MacConkey AgarSelektif = Gram positif terhambat, hanya gram negatif yang tumbuh

Differential – lactose fermenting

Escherichia coli (E.coli) = gram - Salmonella typhimirium = gram -

KULTUR DI LABORATORIUM

Sel dapat tumbuh di media cair atau padatMikroba ada dimana-mana maka : – Sterilisasi media sangat penting – Teknik aseptik harus diperhatikan (Lihat

Gambar)

Teknik Aseptik

KULTUR DI LABORATORIUM

Teknik kultur murni : –Streak plate (lihat

gambar)–Pour plate –Spread plate

Metode streak mikroba untuk membuat kultur murni

Energetik

EnergetikEnergi = kemampuan untuk bekerja◦ Diukur dalam kilojoules (kJ)

Dalam reaksi kimia lain beberapa energi hilang sebagai panas

•Free energy (G): enargi yang dilepas yang digunakan untuk bekerja

•Perubahan dalam energi bebas selama reaksi ditulis dengan G0′

G0′: dibawah kondisi standard ;1 M, pH 7, 25oC, 1 atm

KATALISIS DAN ENZIM

Katalisis adalah :

Adalah : merupakan proses yang terjadi akibat adanya peran dari katalis.

Katalis merupakan senyawa kimia yang dapat mempercepat reaksi tanpa perubahan bentuk/struktur dari katalis tersebut.

KATALISIS DAN ENZIM

Enzim Adalah : Enzim adalah protein yang dihasilkan mahluk hidup,

melakukan katalis reaksi kimia dengan aktifitas energi yang rendah

Enzym umumnya protein globular dengan karakteristik bentuk tiga dimensi

Enzim sangat efisien, dapat mengoprasikan suatu reaksi pada temperatur rendah, dan berbagai subjek untuk mengontrol bermacam reaksi seluler

Enzim merupakan katalis hayat/biokatalisator

Enzim

Dapat meningkatkan laju reaksi kimia 10 -10²° kali dengan laju spontan

Katalisis enzim (lihat gambar) :

E+S E-S E+P

Katalisis tergantung pada :

• Ikatan substrat

• Posisi relatif substrat mengkatalis asam amino aktif

Siklus katalisis enzim

Enzim

Banyak enzim yang berisi molekul non protein kecil yang berpartisipasi di dalam katalisis tetapi bukan substrat

Koenzim membantu enzim membawa molekul dan melepaskannya ke dalam enzim yang lain. Biasanya vitaminTerikat dengan enzim dengan ikatan yang tidak kuat

Reaksi oksidasi reduksi

Energi adalah conserved di dalam sel dari reaksi oksidasi reduksi (redox) Contoh : ATP

Redox terlibat dalam transfer elektrom dari pendonor elektron (electron donor ) ke penelrima elektron (electron acceptor) Oksidasi

Kehilangan electron (dan proton H+) ELECTRON DONOR

Reduksi Mendapat elektron (dan proton H+) ELECTRON

ACCEPTOR

Contoh : Reaksi Oksidasi Reduksi

Figure 5.9

Respirasi aerob –vs- Fermentasi

Aerobik Glikolisis, Siklus Krebs (siklus asam sitrat) dan rantai

transport elektron Terdiri dari banyak ATP NAD+ diregenerasi

Anaerobik (fermentasi) Menghasilkan 2 ATP Glikolisis Asam laktat atau fermentasi etanol NAD+ diregenerasi

Glikolisis

Glikolisis Langkah pertama di dalam respirasi seluler dan fermentasi Pathway utama pada proses fermentasi dan merupakan

metode metabolisme anaerob Proses anoxic

Hasil glikolisis Melepaskan sedikit energi (ATP) Menghasilkan produk fermentasi

Glikolisis – Stage I: Persiapan reaksi

Tidak ada reaksi oksidasi/ reduksi 2 molecules of ATP are invested

Figure 5.15

Glycolysis – Stage II:Making ATP and Pyruvate

Oxidation-reduction reactions occur; NADH produced4 molecules of ATP are produced; 2 net ATP producedRemember that 2 molecules of G3P are produced so

everything is multiplied by 2Substrate level phosphorylation occursPyruvate is produced

Figure 5.15

Glycolysis – Stage III:Making Fermentation Products

Oxidation-reductions occur by fermentation Yeast ethanol + CO2 Different for different organisms Net energy yield for complete fermentation: 2 ATP NAD+ is regenerated If oxygen is present, pyruvate will be converted into acetyl CoA and enter the

Krebs cycle

Figure 5.15

Produk akhir dari fermentasi tergantung dari organisme

Feedback Inhibition

Reversible◦ If the inhibitor is removed, then the pathway can continue

Active site◦ Where the substrate binds the enzyme

Allosteric site◦ Where inhibitor binds the enzyme◦ Changes the shape of the active site◦ When inhibitor (end product) binds to allosteric

site*enzyme changes shape substrate doesn’t bind

Allostery

Figure 5.30

Terima kasih