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

Transkripsi

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

2 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)

3 Prof. Ir. H. Usman Pato,

4 Prof. Ir. H. Usman Pato,

5 Prof. Ir. H. Usman Pato,

6 Klasifikasi organisme berdasarkan sumber energi Organisme Fototrof = sumber energinya dari sinar matahari Organisme kimotrof = sumber energinya dari senyawa kimia

7

8

9 Prof. Ir. H. Usman Pato,

10 Prof. Ir. H. Usman Pato,

11 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 + 2 H Reduksi: B + 2 H BH2 Redoks: AH2 + B BH2 + A

12 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)

13 Prof. Ir. H. Usman Pato,

14 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 CO 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

15 Prof. Ir. H. Usman Pato,

16 Prof. Ir. H. Usman Pato,

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

18 Reaksi Gelap 6 RuDP + 6 CO ATP + 12 NADPH + 12 H+ 6 RuDP + Heksosa + 18 Pi + 18 ADP + 12 NADP+

19 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!

20 Prof. Ir. H. Usman Pato,

21 Prof. Ir. H. Usman Pato,

22 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,

23 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

24 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

25 Prof. Ir. H. Usman Pato,

26 Prof. Ir. H. Usman Pato,

27 Prof. Ir. H. Usman Pato,

28 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,

29 Tahap Fermentasi Asam Amino Prof. Ir. H. Usman Pato,

30 Contoh Reaksi Fermentasi Alanin 3 Alanin + 2 H2O 2 asam propionat + asam asetat + CO2 + 3 NH3 Prof. Ir. H. Usman Pato,

31 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 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 % bahkan lebih (di laut, danau air asin, makanan asin dll) - Halofil obligat - Halofil fakultatif

32 Prof. Ir. H. Usman Pato,

33 Terima kasih