Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

METABOLISME BAKTERI Dr. Ni’matuzahroh METABOLISME BAKTERI Metabolisme merupakan jumlah keseluruhan reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel makhluk.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "METABOLISME BAKTERI Dr. Ni’matuzahroh METABOLISME BAKTERI Metabolisme merupakan jumlah keseluruhan reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel makhluk."— Transcript presentasi:

1

2 METABOLISME BAKTERI Dr. Ni’matuzahroh

3 METABOLISME BAKTERI Metabolisme merupakan jumlah keseluruhan reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel makhluk hidup (termasuk mikroorganisme) Reaksi tersebut dapat berjalan baik oleh karena ditunjang adanya sistem enzim yang memadai dan kompleks Dalam melakukan proses metabolisme, disamping bakteri memerlukan energi juga menghasilkan energi.

4 Energi yang dihasilkan dari proses metabolisme digunakan untuk : –Biosintesis –Pertumbuhan –Pergerakan –Luminisensi –Keperluan lain

5 Metabolisme mikroba terdiri dari : Proses ANABOLISME (asimilasi/sintesis) disebut juga proses endergonik (dibutuhkan energi) Proses KATABOLISME (disimilasi /pemecahan) disebut juga proses eksorgenik (terjadi pembentukan energi) Proses anabolisme tidak akan terjadi apabila tidak ada proses katabolisme yang menyertainya guna memenuhi kebutuhan energi yang dibutuhkan

6 FIGURE. Schematic diagram of microbial degradation of soil organic matter. Complex polymers Cellulose, hemicellulose, proteins, lipids, waxes, lignin Monomers Sugars, amino acids, fatty acids Electron acceptors: O2, NO3−, Mn4+,Fe3+, SO4 2−, CO2 Products: CO2, H2O, NH4+,Mn2+, Fe2+, S2−,CH4 Detrital matter Enzyme hydrolysis Leaching Uptake Bacterial cell EnergyATP Monomer

7 Extracellular enzymes are generally defi ned as enzymes that have crossed the cytoplasmic membranes of the microbial cell. These enzymes are divided into two groups.  Enzymes released into outside environment and not attached to the producer. These are often referred to as exoenzymes or abiotic enzymes.  Enzymes released that remain associated with producer cells such as within periplasmic space, or attached to the cell membrane or cell wall. These are often referred to as ectoenzymes.

8 FIGURE. Schematic diagram depicting catabolic and anabolic reactions in a microbial cell. Energy sources: Organic, inorganic, light Waste products: Organic, inorganic Carbon sources: Organic, CO2 Nutrients: N, P, K, S, Fe, Mg,... Cell biomass Catabolism Anabolism

9 Perbedaan reaksi katabolisme dan anabolisme PerbedaanKatabolismeAnabolisme ReaksiOksidasi alamiReduksi alami EnergiMenghasilkan energi Membutuhkan energi MateriBerbagai materi awal dengan produk akhir tertentu Materi awal tertentu dengan berbagai produk akhir

10 Secara umum metabolisme biomolekul terjadi pada dua tempat yaitu :  Metabolisme di luar sel Berkaitan dengan pencernaan dan penyerapan biomolekul yang terjadi di luar sel Biomolekul yang berukuran besar sebelumnya harus dihidrolisis atau dihancurkan menjadi molekul kecil agar mudah diserap dan dimanfaatkan oleh sel  Metabolisme di dalam sel Merupakan tahap metabolisme tingkat molekul, termasuk proses pengangkutan dari luar dan ke dalam sel atau sebaliknya

11 Jenis metabolisme Metabolisme primer  Metabolisme utama dalam sel makhluk hidup  Berhubungan dengan katabolisme dan anabolisme biomolekul : protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat Metabolisme sekunder  Metabolisme yang berhubungan dengan pembentukan produk-produk khusus yang diperlukan oleh sel dalam jumlah sedikit seperti: biosintesis koenzim, hormon, nukleotida, pigmen, toksin, antibiotika, alkaloid  Metabolisme sekunder menghasilkan metabolit dalam jumlah sediki, namun metabolit tersebut sangat penting bagi kehidupan organisme (mikro/makro) dengan tujuan biologi spesifik

12 REGULASI METABOLISME Prokariota mampu menghasilkan ribuan reaksi kimia dalam jalur –jalur metabolisme yang saling berkaitan. Semua reaksi dalam metabolisme dikatalisis oleh enzim. Oleh karena itu, terdapat pengaturan (regulasi) enzim pada proses metabolisme Regulasi enzim terdapat dalam 2 bentuk, Regula nonkovalensi non kovalen (noncovalent bonding) Regulasi ko modification)valen (covalent Regulasi non kovalen adalah terikatnya efektor oleh (biasanya) produk pada daerah alosterik (allosteric affector) secara non kovalen  gambar Regulasi modifikasi kovalen adalah menempelnya gugus kimia (misalnya fosfat atau nukleotida) pada enzim

13 REGULASI NON KOVALEN Inhibisi umpan balik Regulasi positif Regulasi enzimatik

14 Enzim adalah suatu protein yang ikut berperan dan mempengaruhi rekasi biokimiawi yang terjadi pada makhluk hidup Enzim berasal dari kata Yunani (en = dalam, dan zyme = bahan adonan roti) yang berarti in yeast atau sesuatu yang terdapat dalam ragi Enzim mempu meningkatkan reaksi kimia tetapi tak diubah oleh reaksi yang dikatalisnya serta tidak mengubah kedudukan normal kesetimbangan kimia Agar enzim dapat bekerja dengan baik, pada beberapa enzim diperlukan bahan-bahan non protein. Misalnya : ion-ion Mg, ion Mn, dan sebagainya yang disebut KOFAKTOR atau AKTIVATOR ENZIM

15 Beberapa enzim seperti pepsin, tripsin, dan ribonuklease merupakan protein sederhana yang hanya tersusun dari rantai asam amino Enzim lain mengandung komponen non-protein yang penting untuk fungsi khusus enzim yang disebut dengan kofaktor Ada 3 jenis kofaktor :  1. gugus prostetik Komponen yang terikat pada enzim dan tidak mudah terlepas dari enzimnya. Misalnya : (falvinadenindinukleotida = FAD)  2. ion anorganik / aktivator ion-ion logam yang dapat terikat atau mudah terlepas dari enzim. Misalnya : K+, Mn ++, Mg ++, Cu++ atau Zn ++)  3. Molekul organik / koenzim Molekul organik kecil, tahan terhadap panas yang mudah terdisosiasi dan dapat dipisahkan dari enzimnya. Misalnya : ATP, NADH, NADPH, dan koenzim A (KoA)

16 Kofaktor + Apoenzim  holoenzim non protein ProteinAktif (tidak aktif)(tidak aktif) Bagian rantai polipeptida dari beberapa enzim mengandung kofaktor yang disebut APOENZIM Kofaktor kecuali apoenzim mempunyai aktivitas enzimatiknya sendiri Sisi katalitik kompleks apoenzim-kofaktor disebut dengan holoenzim

17 Sistem enzim yang berperan dan mempengaruhi jalannya reaksi biokimiawi sangat kompleks dan tiap enzim hanya mempengaruhi satu macam reaksi spesifik Misalnya : enzim yang berperan pada metabolisme protein tidak dapat mempengaruh atau berperan pada metabolisme karbohidrat ataupun lemak.

18 Tiga tahap kerja enzim 1) substrat melekat pada enzim dengan ikatan non kovalen membentuk kolpleks enzim substrat 2) enzim melakukan reaksi kimia pada substrat membentuk kompleks enzim produk 3) produk meninggalkan tapak aktif enzim dan enzim tersebut siap melakukan proses yang sama pada substrat yang baru E + S Kompleks ES EP E + P

19  Sebagian besar enzim, terutama yang berhubungan dengan proses-proses respirasi disebut HOLOENZIM yang terdiri atas APOENZIM dan KOENZIM Bahan dimana enzim bekerja disebut dengan SUBSTRAT Enzim dihasilkan mikroba dan diproduksi dalam jumlah tidak banyak, karena enzim tersebut tidak ikut terproses (tidak rusak dalam reaksi biokimiawi dan dapat dipergunakan berulang-ulang.

20 ENZIM Oleh karena enzim tersusun dari protein, maka enzim sangat peka terhadap pengaruh :  pH  suhu  beberapa agen kimiawi  pengaruh fisik tertentu Enzim berkerja sangat spesifik dan memiliki kondisi optimal untuk dapat bekerja secara optimal

21 SUMBER ENERGI BAKTERI 1.Berdasarkan sumber energi yang digunakan, bakteri digolongkan dalam 1.Bakteri FOTOSINTETIK 1.Bakteri yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi 2.BAKTERI AUTOTROFIK 1.Bakteri yang menggunakan bahan anorganik sebagai sumber energi 3.BAKTERI HETEROTROFIK 1.Bakteri yang menggunakan bahan organik sebagai sumber energi

22 OKSIDASI BIOLOGIS (RESPIRASI) Pada proses oksidasi biologis terjadi pelepasan elektron dari substrat yang dioksidasi. Pelepasan elektron yang terjadi tidak tergantung apakah pada proses oksidasi biologis disertai atau tidak disertai pelepasan ion H + dan juga tidak tergantung ada atau tidaknya oksigen Oksidasi biologis merupakan reaksi bolak-balik, tetapi biasanya hanya berjalan satu arah oleh karena hasil reaksi digunakan untuk reaksi yang lain

23 Umumnya, oksidasi biologis merupakan proses dehidrogenasi yaitu: –Pelepasan ion H+ dari suatu bahan organik sehingga oksidasi biologis lazim disebut hydrogen transfer yang digambarkan sbb: AH 2 + B  A + BH 2 + E AH2 : merupakan substansi yang dioksidasi (donor hidrogen) B : substansi yang direduksi (akseptor hidrogen) E : energi

24 Oksidasi biologis tidak dapat berlangsung spontan, tetapi perlu peran enzim Reaksi aerob : apabila pada oksidasi biologis, akseptor elektronnya adalah molekul oksigen Reaksi anaerob : bila akseptor elektronnya bukan molekul oksigen

25 ENZIM_ENZIM YANG BERPERAN DALAM OKSIDASI BIOLOGIS  DEHIDROGENASE  Enzim yang mengkatalisir transfer elektron dan hidrogen dari substrat kepada akseptornya  FLAVOPROTEIN  Enzim respirasi, mengandung riboflavin atau flavine adenin dinucleotide sebagai koenzim. Mengandung juga atom Fe, Cu dan Mo yang fungsinya mempermudah transfer elektron dari koenzim flavin kepada sistem sitokrom. Derivat riboflavin terdapat pada semua bakteri dan terdapat dengan jumlah besar pada bakteri anaerob

26 ENZIM_ENZIM YANG BERPERAN DALAM OKSIDASI BIOLOGIS  OKSIGENASE  Bekerja berlangsung pada substratnya dan mengkatalisir penggabungan molekul oksigen kepada substratnya serta berperan pada sintesis dan degradasi asan amino, gula-gula, dan lemak.  IRON PORPHYRINE PROTEIN ENZYME  Enzim respirasi yang mengandung senyawa porfirin-Fe sebagai koenzim.  Contoh : enzim katalase, ;peroksidase, dan sitokrom oksidase

27 TRANPOR ELEKTRON  Sumber energi bakteri aerob mutlak diperlukan dari oksidasi substrat secara lengkap dan sebagai akseptor elektron terakhir adalah molekul oksigen (O2)  Untuk bakteri anaerob fakultatif, akseptor elektron terakhir tergantung pada keadaan saat reaksi berlangsung  Untuk bakteri anaerob obligat sebagai akseptor elektronnya adalah suatu bahan antara (intermediate substance)

28 TRANFER ENERGI  Untuk dapat menggunakan energi yang terlepas pada setiap tahapan reaksi oksidasi secara efisien, didapatkan suatu rekasi sampingan yang dapat menangkap energi yang disebut Trapping raction Energy  sebagai contoh  ADP + (energi dan H3PO4) -  ATP  Bila energi diperlukan maka ATP dipecah menjadi ADP + energi dan H3PO4

29 METABOLISME KARBOHIDRAT Pada umumnya organisme heterotrof memerlukan glukosa sebagai sumber energi dan sumber karbon. Karena glukosa merupakan sumber energi dan sumber karbon,maka metabolisme glukosa disebut dengan metabolisme sentral Metabolisme sentral pada organisme baik prokariota dan eukariota adalah glikolisis dan siklus asam sitrat

30 GLIKOLISIS Pada eukarota, glikolisis merupakan proses pemecahan glukosa menjadi pirufat melalui jalur heksosa bisfosfat Pada prokariota selain jalur heksosa bisfosfat, juga terdapat jalur lain pemecahan glukosa menjadi pirufat. Terdapat empat jalur (pathway) glikolisis untuk metabolisme glukosa pada prokariota, yaitu: –1. Jalur Embden Meyerhoff Parnas (EMP) juga disebut jalur heksosa bisfosfat –2. Jalur Heksosa Monofosfat (HMP) juga disebut jalur fosfoketolase –3. Jalur Pentosa fosfat (PP) –4. Jalur Etner Doudoroff (ED), juga disebut jalur ketoglukonat Keempat jalur mempunyai persamaan, yaitu memecah heksosa (glukosa) menjadi triosa, yaitu gliseraldehid 3- fosfat (tetapi melalui jalur berbeda) dan mengoksidasi triosa menjadi asam triosa, yaitu pirufat

31 Sebagian besar prokariota memproses karbohidrat (glukosa) melalui jalur EMP dan hanya beberapa prokariota saja yang tidak melalui jalur EMP Sebagian kecil prokariota mempunyai lebih dari satu jalur metabolisme glukosa (glikolisis) Contoh : –E. coli menggunakan jalur EMP sebagai jalur utama untuk mengkonsumsi glukosa, sedangkan jalur ED dipakai apabila sumber karbon berupa glukonat –Arkhaea Thermoproteus tenax menggunakan jalur EMP dan ED untuk memetabolisme glikogen dan trehalosa

32 JALUR EMP Pada jalur EMP, glukosa dipecah menjadi 2 pirufat Jalur EMP mempunyai tiga tahapan penting metabolisme yaitu –1. fosforilasi ganda heksosa –2. pemecahan heksosa bisfosfat menjadi 2 triosa –3. Defosforilasi triosa bisfosfat menjadi energi dan pirufat

33 SIKLUS ASAM SITRAT Pirufat akan diurai menjadi CO2 dan menghasilkan sejumlah energi melalui respirasi atau fermentasi Jika difermentasi, maka pirufat direduksi menjadi produk akhir fermentasi, seperti asam laktat dan ethanol Jika direspirasi, pirufat dioksidasi menjadi asetil KoA dan akhirnya menjadi CO2

34 Sebelum memasuki siklus asam sitrat, pirufat dioksidasi terlebih dahulu menjadi asetil KoA oleh kompleks pirufat dehidrogenase Kompleks pirufat dehidrogenase terdapat di mitokondria (eukariot) and sitoplasma (prokariot) misal E. coli, yang terdiri dari 3 enzim : –Piruvat dehidrogenase (E1) –Dihidrolipoat transasetilase (E2) –Dihidrolipoat dehidrogenase (E3)

35 METABOLISME LEMAK Sebagian besar prokariota dapat tumbuh pada media yang mengandung lemak Lemak terlebih dahulu diesterifikasi menjadi asam lemak. Asam lemak kemudian siap emngalami oksidasi menjadi asetil KoA. Karena terjadi oksidasi di atom karbon , maka oksidasi tersebut dinamakan  oksidasi. Pada prinsipny,  oksidasi mengurai atau memotong asam lemak menjadi satuan(monomer) asetil KoA

36 Jenis-jenis prokarota yang berperan dalam biosintesis asam lemak tidak jenuh tunggal rantai panjang AnaerobAerob E. coliAlcaligenes faecalis Salmonella thyphimuriumCorynebacterium diphteriae Clorobium limicolaBacillus sp. Lactobacillus plantarumBeggiota sp

37 KATABOLISME ASAM AMINO Asam amino dapat dipakai menjadi sumber energi. Asam amino terlebih dahulu dideaminasi menjadi asam keto Deaminasi dapat terjadi dalam 3 model, yaitu Secara keseluruhan, 20 asam amino didegradasi menjadi 6 senyawa antara yang berada di metabolisme sentral, yaitu pirufat, asetil Ko A, oksaloasetat, fumarat, suksinil KoA, dan  -ketoglutarat.

38 METABOLISME SENYAWA ANORGANIK Senyawa anorganik seperti sulfur, nitrat, dan besi digunakan prokariota untuk berbagai hal (sumber energi dan biosintesis). Pada dasarnya metabolisme senyawa anorganik terdiri atas 3 jalur, yaitu : –Jalur asimilasi (biosintesis) –Jalur disimilasi (sebagai akseptor elektron) –Jalur oksidasi (sebagi donor elektron)

39 CONTOH Pada jalur asimilasi –Senyawa anorganik (sulfur dan nitrogen) diinkorporasi ke senyawa organik,s ehingga menghasilkan senyaw organik bernitrogen atau bersulfur Pada jalur disimilasi –Senyawa anorganik digunakan sebgai akseptor elektron selain oksigen dalam respirasi anaerob Pada jalur oksidatif –Senyawa anorganik dapat langsung dipakai sebagai donor elektron, karena biasanya terdapat dehidrogenase yang langsung dapat menangkap proton dari senyawa anorganik, sehingga dapat dihasilkan energi. Organisme yang menghasilkan energi dengan cara demikian disebut dengan kemolitotrof

40 Sekian Assalamu’alaikum WR. WB.

41 Energi dihasilkan oleh mikroorganisme dari senyawa-senyawa kimia atau dari cahaya Ada banyak lintasan katabolik anaerobik dan aerobik yang menghasilkan energi dari senyawa-senyawa kimia Salah satu yang terpenting diantara diantara lintasan-lintasan ini ialah glikolisis Asam pirufat merupakan produk akhir lintasan ini

42 Dibawah kondisi aerobik,asam pirufat dioksidasi menjadi CO2 dan H2O melalui siklus TCA dan rantai angkutan elektron Baik glikolisis maupun siklus TCA juga penting di dalam katabolisme lipid dan protein Dibawah kondisi anaerobik, asam pirufat dapat difermentasi menjadi banyak produk akhir organik. Disamping itu, glikolisis dan siklus TCA penting untuk mensuplai intermediate karbon bagi biosintesis bahan selular


Download ppt "METABOLISME BAKTERI Dr. Ni’matuzahroh METABOLISME BAKTERI Metabolisme merupakan jumlah keseluruhan reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel makhluk."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google