DASAR REKAYASA BIOPROSES Kuliah I & II DASAR REKAYASA BIOPROSES Dosen : Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc Dr.Ir. Liesbetini Hartoto, MS JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2012

ANALISIS INSTRUKSIONAL Judul Mata Kuliah : DASAR REKAYASA BIOPROSES Kode Mata Kuliah/SKS : TIN 221 / 2(2-0) Semester 4 Deskripsi Singkat : Pada tahap pertama, mata kuliah ini mempelajari : Struktur sel mikroorganisme dan susunan komposisi kimiawi sel. Kebutuhan & sumber energi bagi sel Mikroorganisme, Proses biologis : metabolisme (katabolisme dan anabolisme) dan peran enzim. . Pada tahap kedua, mata kuliah ini mengaitkan kemajuan dalam rekayasa genetika dengan rekayasa bioproses. Tahap ini didahului dengan pemahaman tentang rekayasa genetika untuk membentuk mikroba rekombinan guna menghasilkan produk rekombinan. Kemudian dilanjutkan dengan kajian tentang stoikiometri dan kinetika pertumbuhan serta pembentukan produk

Analisis Instruksional: TIU: Setelah menyelesaikan mata kuliah ini, mahasiswa diharapkan mampu memahami dasar-dasar bioproses dan teknik rekayasa genetika. Pendahuluan Struktur Sel Mikroorganisme Energi Susunan Kimiawi Organisme Anabolisme/Katabolisme Enzim Dasar Rekayasa Bioproses Dasar Rekayasa Genetika Mutasi dan Rekombinasi Sintesa Protein (rekombinan) Stoikiometri dan Kinetika Analisis Instruksional:

JADWAL PERKULIAHAN Pendahuluan Struktyur Sel Mikroorganisme Minggu Pokok Bahasan Pengajar 2 3 I Pendahuluan Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS II Struktyur Sel Mikroorganisme III Susunan Kimiawi Oganisme Dr. Ir. Liesbetini Hartoto MS IV Kebutuhan & Sumber Energi bagi Sel Mikroorganisme V Katabolisme & Anabolisme VI-VII Enzim UTS VIII Dasar–dasar Rekayasa Bioproses Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc IX Dasar-dasar Rekayasa Genetika X Mutasi dan Rekombinasi XI Sintesa Protein (rekombinan) XII-XIII Stoikiometri Pertumbuhan dan Pembentukan Produk XIV-XV Kinetika Pertumbuhan dan Pembentukan Produk XVI UAS

MATERI/BAHAN BACAAN PERKULIAHAN Aiba, S., A.E Humprey dan N. F Millis. 1973. Biochemical Engineering. Academic Press, New York. Chaplin, M. dan C. Bucke, Enzyme Technology. 1990. Cambridge University Press. Cambridge Ratledge, C,dan B. Kristiansen. 2001. Basic Biotechnology, Cambridge University Press, Cambridge Madigan, M.T., J.M. Martinko, P.V. Dunlap dan D.P. Clark. 2009. Biology of Microorganisms. Pearson Benyamin Cummings, San Francisco.

MATERI/BAHAN BACAAN PERKULIAHAN 5. Prave, P., U. Faust, W. Sittg dan D. A. Sukatsch. 1987. Fundamentals of Biotechnology. VCH Verlagsgeselshaft mbH, Weinheim. 6. Pelczar, M.J., E.S.C. Chan dan R. Krieg. 1993. Microbiology: Concepts and Applications. 7. Stanbury, P.F. dan A. Whitaker. 1989. Principles of Fermentation Technology. Pergamon Press. Oxford. + Literatur/referensi dari internet

KRITERIA PENILAIAN Dalam rangka mengetahui pencapaian tujuan pembelajaran, mahasiswa akan mengikuti evaluasi sebanyak 2 kali yaitu ujian tengah semester (ATS) dan ujian akhir semester (UAS). Penilaian juga dilakukan terhadap tugas terstruktur yang diberikan untuk setiap pokok bahasan. Presentase penilaian adalah sebagai berikut : Tugas = 20% Ujian Tengah Semester = 40% Ujian Akhir Semester = 40%

PENDAHULUAN Bioproses  pemanfaatan sel mikroba/tanaman/ hewan atau komponen selnya (enzim dll) Mikroorganisme/mikroba mampu untuk memperbanyak diri dalam waktu yang sangat singkat dengan melangsungkan reaksi-reaksi biokimia yang rumit dalam selnya. Untuk memanfaatkan mikroba  perlu menguasai pengetahuan tentang biokimia sel terutama metabolisme sel, sebagai sistem dasar yang digunakan mikroba untuk melaksanakan aktivitas pertumbuhan dan perkembang-biakannya.  Fisiologi adalah ilmu yang mempelajari perubahan-perubahan kimia yang terjadi di dalam sel dikaitkan dengan perkembangan, pertumbuhan dan siklus hidupnya.

Mikrobiologi menjadi salah satu bidang ilmu yang dengan ilmu-ilmu lain, berpotensi untuk diaplikasikan dalam skala komersial/industri untuk menghasilkan produk (barang dan/atau jasa). Perlu aspek rekayasa bioproses untuk mendapatkan hasil yang optimal dan ekonomis serta layak untuk skala industri Rekayasa Bioproses : penerapan prinsip-prinsip keteknikan (engineering) untuk merancang, membangun dan menganalisa bioproses untuk mendapatkan proses yg efisien, ekonomis dgn produktivitas tinggi

Dibandingkan dengan proses kimiawi, bioproses memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut : Kondisi reaksi bioproses lebih ringan, biasanya berlangsung pada suhu ruang, tekanan atmosfir dan pH media kultivasi netral  peralatan lebih sederhana dan kondisi operasi lebih aman. Dapat digunakan untuk membuat produk yang tidak dapat, sulit atau tidak ekonomis disintesis melalui proses kimia.  Hal ini disebabkan enzim sebagai biokatalis mempunyai spesifitas reaksi yang sangat tinggi dan bekerja pada reaksi kimia tunggal atau reaksi yang pendek. Contoh produksi obat cortison

Reaksi enzimatis bersifat lebih efektif & laju reaksi lebih cepat, sehingga dibutuhkan dosis enzim yang relatif sedikit. Umumnya membutuhkan bahan baku berupa bahan yang dapat diperbarui (biomassa) sebagai sumber karbon, sehingga lebih ramah lingkungan. Pengembangan teknologi DNA rekombinan memberikan peluang yang besar dalam memperoleh mikroba unggulan, sehingga aplikasi bioproses menjadi lebih lebih luas dan efisien.

Di samping kelebihan-kelebihannya, bioproses juga tak luput dari kelemahan : Dihasilkan produk berupa campuran kompleks (sel mikroba, produk, hasil samping serta residu komponen media)  proses hilir menjadi lebih sulit. Cairan fermentasi encer dan produk yang dihasilkan relatif sedikit dan bersifat labil terhadap lingkungan ekstrim  proses hilir menjadi mahal. - Bioproses bersifat rawan kontaminasi, apalagi bila dijalankan dengan cara kultivasi sinambung (sistem terbuka) - Variabilitas bioproses besar, karena sel mikroba cenderung melakukan mutasi bila terjadi perubahan lingkungan yang ekstrim  kemampuan berproduksinya dapat menurun/hilang. Di samping itu enzim sebagai suatu protein bersifat sensitif dan tidak stabil, sehingga dapat menurun/rusak aktivitasnya.

Perlu penelitian dan pengembangan untuk menghasilkan produk (barang dan/atau jasa) dengan : tingkat produktifitas dan efisiensi setinggi mungkin dan dengan biaya yang serendah-rendahnya pada tingkat mutu yang dapat diterima konsumen & memberikan keuntungan yang sebesar-besarnya bagi industri. Untuk mendapatkan hasil yang optimal dan ekonomis serta layak untuk skala industri tersebut maka perlu diterapkan rekayasa bioproses yang tepat Rekayasa Bioproses mempunyai peranan penting dalam pengembangan dan komersialisasi/industrialisasi produk-produk bioproses

KULTIVASI DALAM BIOPROSES Isolat Mikroba Penyiapan/ formulasi media Penyiapan Inokulum Mikroba Sterilisasi Perakitan bioreaktor dan strerilisasi Kultivasi: Pengontrolan suhu Pengontrolan pH Pengontrolan aerasi Pengontrolan agitasi Pengontrolan busa dll Pemanenan (proses hilir) Produk Pengukuran dan analisis parameter (S, X, P)  kinerja bioproses

STRUKTUR & FUNGSI SEL MIKROBA II. SUSUNAN KIMIAWI SEL MIKROBA Kuliah I dan II STRUKTUR & FUNGSI SEL MIKROBA II. SUSUNAN KIMIAWI SEL MIKROBA 2012

Teori Sel : semua makhluk hidup terdiri dari sel-sel STRUKTUR SEL MIKROBA Teori Sel : semua makhluk hidup terdiri dari sel-sel Sel : satuan kehidupan terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup  tempat terselenggaranya fungsi kehidupan Jenis Sel : berdasarkan organisasi struktur selnya (organisasi bahan selulernya) - Prokariot (tanpa membran inti sel ) - Eukariot (mempunyai membran inti sel)

Prokariotik terdapat pada mikroorganisme sel tunggal (bakteri & sianobakteri (akuatik & yg mendapatkan makanan/ energi sendiri melalui fotosintesis) Ciri-ciri sel prokariotik adalah tidak mempunyai inti sel (nukleus) sejati (Prokariot berarti “pra inti) bahan genetik (DNA) tidak terstruktur dalam bentuk nukleus (DNA terdapat pada nukleoid yang tidak diselubungi oleh membran)  tidak mempunyai membran yang memisahkan nukleus dengan sitoplasma pembagian nukleus dengan cara pembelahan (aseksual sederhana) beberapa prokariotik mempunyai flagela.

http://micro.magnet.fsu.edu/cells/bacteriacell.html

Sel prokaryitik biasanya berukuran sel lebih kecil dan lebih sederhana dibandingkan sel eukariotik .   Lebih kecil sel, maka nisbah permukaan sel terhadap volumenya lebih besar . Contoh : sel bulat berdiameter 2 µm mempunyai nisbah permukaan thd volume sekitar 3:1. Sedangkan sel berdiamater 20 µm mempunyai nisbah permukaan thd volume 0.3:1. Lebih besar nisbah permukaan sel thd volumenya (sel prokariotik ), berarti nutrien lebih mudah dan cepat berdifusi mencapai setiap bagian di dalam sel, dibandingkan sel eukariotik  metabolisme dan pertumbuhan sel lebih cepat

Eukariotik (alga, fungi, protozoa, tumbuhan dan hewan) mempunyai inti sel sejati dan sistem membran internal - memiliki inti sel yang amat kompleks dan dikelilingi oleh selubung inti (membran) pembagian nukleus lebih rumit (mitosis) - Sel eukariotik membutuhkan organel internal sel yang lebih bervariasi untuk melangsungkan metabolisme, menghasilkan energi dan mentrasportasikan nutrien ke seluruh bagian selnya

http://people.eku.edu/ritchisong/301notes1.htm

(1969 oleh Robert Whitaker ) : PENGGOLONGAN ORGANISME  Sistem 5 Dunia (Kingdom) (1969 oleh Robert Whitaker ) : Kingdom Prokariota (Monera) : bakteri - Diketahui merupakan sel tertua - Tak memiliki inti sel dan membran pada organelnya Kingdom lain adalah : Eukarota yg memiliki inti sel dan membran, terdiri dari : 2. Kingdom Protista: kebanyakan uniseluler, tak memiliki struktur jaringan dan kebanyakan memiliki flagela Contoh : protozoa, alga bersel tunggal

Sistem 5 Dunia (Kingdom) (lanj.) 3. Kingdom Fungi : dapat uniselular (khamir) atau multiselular (kapang). Banyak yang “saprotrophs”. 4. Kingdom Plantae : multiselular, fotosintetik  alga multiseluler, tumbuhan 5. Kingdom Animalia : Multiseluler, heterotrof  hewan

KARAKTERISTIK MIKROBA  Berguna untuk mengatur metabolisme/pertumbuhan mikroba & identifikasi/klasifikasi mikroba) 1. Karakteristik Kultural - media pertumbuhan (bentuk cair/padat, komponen media dll) - suhu - ketersediaan oksigen (aerob/anaerob/fakultatif) - pH (asam, netral, basa) 2. Karakteristik Morfologis - Visual  pengamatan dgn mata telanjang - Bentuk (panjang, lebar, diameter)  mikroskopis (Pengamatan ukuran, bentuk dan susunan sel, flagela, kapsul atau spora dengan bantuan mikroskop, baik dengan pewarnaan maupun tidak)

3. Karakteristik Metabolisme - Metabolisme (sumber karbohidrat, (gula/pati/hidrokarbon dll), nitrogen (organik, anorganik ) - Produk Metabolisme (metabolit primer/sekunder/campuran) 4. Karakteristik Antigen - Komposisi antigen - Jenis antigen–antibodi 5. Karakteristik Genetik : - Komposisi basa DNA (guanin dan sitosin) - Hibridisasi DNA (pembentukan molekul DNA hibrida yang mengandung untai DNA dari spesies yang berbeda.

BAKTERI Morfologi (Bentuk) Bakteri : - a. cocci (spherical/bulat)  Streptococcus - b. bacilli (rod-like/batang)  E. coli - c. spirilla (spiral)  Leptospira Bentuk bakteri  merupakan karakteristik bakteri tertentu Bentuk sel bervariasi tergantung kondisi pertumbuhan Variasi bentuk & ukuran sel mikroba mempengaruhi proses hilir (pemisahan sel)

Sel mulai membelah diri - Reproduksi Bakteri : umumnya dgn membelah diri (pembelahan biner) - Bakteri lain mampu memproduksi spora reproduktif (e.g. Myxococcus, Streptomyces) Sel mulai membelah diri (Sumber : www.helenhudspith.com/resources/food/rachel_young/bfhPpt2.ppt)

Struktur Sel Bakteri (Bahan Inti Sel)

Fungsi dan Komposisi Kimiawi Sel Bakteri : Bagian Ukuran Komposisi 1. Lendir (Slime) : a. Mikrokapsul 5-10µ -Protein, polisakarida, lipida kompleks. -Bertanggungjawab u/ antigen spesifik. b. Kapsul 0.5-2µ -Polisakarida, kadang- kadang lipid. -Pelindung sel dari suhu tinggi. c. Lendir tak tentu -Polisakarida -Pelindung sel dan pertahanan.

Komposisi Ukuran 2. Dinding Sel a. Gram (+) 10-20µ - Membentuk sel, pelindung plasma, kekakuan sel. - Makromolekul camp. N-acetyl muramic- peptide-teichoic acid dan polisakarida. b. Gram (-) 10-20µ - Fungsi idem Gram (+) - Kompleks protein- polisakarida-lipida dan sedikit polimer

3. Plasma Membran 5-10µ -Tempat lewatnya nutrien -Metabolisme (respirasi) -Semipermeabel -protein, lipida, air 4. Flagela 4-12µ - Protein - Untuk motilitas 5. Pili 0.5-2µ - Protein - Untuk bergerak 6. Bahan Inti Sel ½ sel -DNA - Untuk reproduksi dan pertumbuhan 7. Ribosom 10-30mµ - RNA & protein. - Untuk sintesis protein/enzim

Membran Sitoplasma Sel prokariota (bakteri) mempunyai membran sel yg disebut membran sitoplasma  membentuk struktur luar sel dan memisahkan struktur internal sel dg lingkungan. Membran ini merupakan penghalang selektif, sehingga hanya senyawa/bahan tertentu dapat masuk & keluar sel Terdiri dari 2 lapisan (bilayer) fosfolipida yang mempunyai bagian polar dan non-polar Bagian polar mempunyai kepala yg mengandung fosfat (hidrofilik) di bag luar dan bagian non-polar mempunyai dua ekor yg terdiri dari asam lemak yg hidrofobik di bagian tengah  barier yang relatif impermeabel

Metode penyimpanan nutrien oleh bakteri saat lingkungan buruk : Penyimpanan karbon dalam bentuk polihidroksi alkanoat (PHA : dapat untuk bahan bioplastik) atau glikogen Penyimpanan nutrien yang dapat larut seperti nitrat dalam vakuola Granula sulfur disimpan sebagai deposit secara intra/ ekstraseluler (pada bakteri yang menggunakan H2S sebagai sumber elektron pada metabolismenya)

Endospora : Digunakan untuk adaptasi bakteri terhadap lingkungan yang buruk Tahan terhadap senyawa kimia dan lingkungan ekstrim (suhu tinggi, konsentrasi garam tinggi dll) Diproduksi hanya 1 endopsora/sel  Genus bakteri : bakteri Gram-positif Bacillus & Clostridium. Lokasi endospora di dalam sel spesifik untuk tiap spesies, sehingga digunakan untuk identifikasi bakteri .

Endospora Bacillus subtilis

Importance of Bacteria • Bacteria are vital to maintaining the living world. Bacteria can take on the role of producer or decomposer. • Decomposers - return nutrients to the soil. – Without decomposers nutrients like phosphorous and nitrogen would be locked up in the dead bodies of organisms. • Nitrogen Fixing Bacteria enrich plants. – Nitrogen is a component of protein. – Bacteria transform atmospheric nitrogen into an absorbable form, ammonia. • Human Uses of Bacteria – Used in manufacturing of food. • Yogurt, olives, pickles, sauerkraut … – Biotechnology - used to make drugs such as insulin.

FUNGI (Kapang & Khamir) Karakteristik Fungi Mikroorganisme Eukariotik Uniseluler dan multiseluler (hifa)  lihat foto Saprofit, parasit dan mutualistis Distribusi suhu – 20 s.d 30oC Lebih menyukai pH asam  mencegah kontaminasi bakteri Kebanyakan aerob atau fakultatif (sedikit) Khamir kebanyakan osmotoleran (tahan terhadap kadar gula tinggi) organisme heterotrofik, tak memiliki khlorofil

Khamir Uniseluler

Kapang Berfilamen Pemanenan sel dengan filtrasi

KAPANG mesofilik & lebih menyukai kondisi asam - Lebih tahan kekeringan dibanding khamir atau bakteri, mesofilik & lebih menyukai kondisi asam - Umumnya hanya dapat hidup dengan adanya oksigen (obligat aerob)  perlu aerasi; tebal hamparan terbatas pada kultivasi substrat padat (fermentasi tempe, kecap, asam sitrat dll) - Cara reproduksi : pembelahan sel, pertunasan atau pembentukan spora aseksual (lebih banyak) dan seksual (lebih sedikit & pd waktu tertentu) - Struktur hifa berseptat atau non-septat  perhatikan agitasi pada bioreaktor, sebaiknya pengadukan dg udara (non mekanis) - Multiseluler, pertumbuhan pd ujung hifa  membentuk miselium  pemisahan sel dg filtrasi membran

KHAMIR Uniseluler, beberapa spesies multiseluler dengan adanya pseudo hifa/miselium Bentuk sel : bulat, oval (seperti lemon/pir) atau silindris Ukuran sangat bervariasi, lebih besar dari bakteri Reproduksi aseksual dgn “budding” (pertunasan), pembelahan biner atau sporulasi (askospora) S. cerevisiae  pertunasan Schizosaccharomyces pombe  pembelahan biner pseudo miselium S. cerevisiae Candida albicans

Morfologi Koloni Khamir Pertunasan (Budding) Pembelahan Biner Sumber : Kanya Preechasuth, Course : CMB 508301June 9, 2005 Division of Clinical Microbiology Faculty of Associated Medical Science, CMU

Khamir termasuk kemoorganotrof, menggunakan senyawa organik sbg sumber energi. Sumber karbon utama gula heksosa (glukosa, fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa). Beberapa spesies dapat menggunakan gula pentosa (ribosa), alkohol dan asam organik  bisa untuk identifikasi Biasanya membutuhkan sumber N berupa protein hidrolisat (pepton, yeast extract dll) Aerobik obligat, anaerob fakultatif (S. cerevisiae  ada O2 respirasi  biomassa & bila tdk ada O2 fermentasi  etanol) Tumbuh baik pada pH netral atau sedikit asam

KOMPOSISI SEL MIKROBA & FUNGSINYA Ditentukan oleh laju pertumbuhan dan komposisi media tumbuh. 1). Air 80-90 % b.k sel, sisanya : C (50 %), O2 (20 %), N2 (14 %), H (8 %), P (3 %), S (1 %) dan sekitar 18 unsur (K, Na, Ca, Mg, Cl) dan vitamin (contoh sel bakteri)  Membentuk komponen seluler utama : protein, asam nukleat, polisakarida dan lemak 2). Asam Amino & Protein (40-70 % b.k), Protein tersusun dari asam amino bentuk L (bentuk D sangat jarang dijumpai di alam; banyak terdapat di dinding sel)

Fungsi Biologis Protein : 1). Bagian stuktural struktur sel, contoh glikoprotein (dinding sel) 2). Katalis biologis (enzim) 3). Transport/carrier senyawa agar masuk ke dalam sel 4). Hormon : insulin, hormon pertumbuhan, hormon reproduksi dll 5). Toksin (botulinum dari Clostridium botulinum), difteri 6). Antibodi

3). Lemak (10-15 % d.b) & Steroid Fungsi lemak dalam sel : a. Komponen struktural  membran  menentukan permebilitas sel b. Simpanan energi c. Supply energi yg dpt ditranportasikan d. Pelindung dinding sel Steroid Terbuat dari sterol ;variasi steroid ditentukan berdasarkan gugus fungsionalnya Steroid ditemukan pada a.l sel fungi  Sintesis steroid : dg transformasi mikrobial (stereoselektivitas tinggi & lokasi reaksi enzim selektif) yg dikombinasikan dgn reaksi kimia

Aplikasi Steroid : Turunan progesteron & estrogen untuk kontrasepsi Cortisone untuk anti-inflamatory (rematik dan penyakit kulit) 1-methyl-Δ-androstenolone  anabolic steroid

4). Karbohidrat Sebagai bahan bakar bagi sel, terdapat sbg struktur sel (e.g. dinding sel) & senyawa simpanan glukosa  karbohidrat) Glikogen (contohnya murein) merupakan peptidoglikan dalam dinding sel bakteri, terdiri dari N-acetyl-D-glucosamine + N-acetyl-muramic acid.

5). Asam Nukleat (13-34 % d.b) - berperan utama dlm mekanisme reproduksi - Terbuat dari nukleotida yang juga sbg molekul untuk menyimpan energi, koenzim & agen pereduksi Nukleotida penting : - ATP, GTP (adenosine(guanine)-5-triphosphate)  pembawa energi (ADP, AMP, cAMP) - UDP  pembawa residu gula pada sintesis polisakarida - Coenzyme A  bergab dg acetyl membentuk acetyl CoA (awal Siklus Krebs) - NAD, NADP &d FMN (nicotine-amid-adenine- dinucleotide(phosphate) dan flavin-mononucleotide)  pembawa “reducing power”

TRANSPORTASI MELEWATI MEMBRAN SEL Pengontrolan transportasi ion dan molekul antara sel dan lingkungannya sangat penting untuk menjalankan fungsi normal sel Membran sel mengatur permeabilitas selektif thd beragam komponen media dan konstituen sel Pengaturan proses transpor berguna untuk : a. mempertahankan komposisi intraseluler dan selang pH yg sesuai untuk aktivitas enzim b. mengatur volume sel, mengatur konsentrasi nutrien dan mensekresikan senyawa toksik

Cara Pengambilan Nutrien oleh Mikroba (Uptake of nutrients) 1. Phagocytosis – Protozoa 2. Absorpsi Permeabilitas – kebanyakan m.o Transport Pasif Difusi sederhana Difusi Terfasilitas (Facilitated diffusion) Transpor Aktif Translokasi Group Sumber : 210.36.18.48/gxujingpin/dwwswx/ppt/6.ppt

Difusi Pasif Merupakan proses dimana molekul berpindah melalui membran dari daerah berkonsentrasi tinggi ke konsentrasi lebih rendah. Laju difusi sebanding dg gaya penggerak perbedaan konsentrasi melewati membran Beberapa senyawa seperti O2, CO2 & gliserol dapat melalui membran plasma dengan cara difusi pasif Membran sel Bg dlm sel Bg luar sel S S S S S S S S S S

Difusi Terfasilitas Menggunakan carrier protein  laju difusi melalui membran permeabel selektif dapat ditingkatkan oleh penggunaan “carrier protein” (kadang disebut permease), yang tertanam dalam membran Karena proses ini ditolong oleh “carrier”, maka disebut Difusi Terfasilitas  unt molekul> Laju difusi terfasilitas meningkat oleh gradien konsentrasi Sumber : 210.36.18.48/gxujingpin/dwwswx/ppt/6.ppt

Model Difusi Terfasilitas Carrier membran dapat berubah konformasinya setelah mengikat molekul dari luar sel dan selanjutnya melepaskan molekul pada bagian dalam sel. Carrier selanjutnya kembali ke bentuk semula dan siap mengikat molekul solut lainnya Karena tidak perlu input energi, maka molekul akan terus masuk ke dalam sel selama konsentrasi di bagian luar sel lebih besar Sumber : 210.36.18.48/gxujingpin/dwwswx/ppt/6.ppt

Transpor Aktif ions, glucose, and amino acids Transpor aktif merupakan proses transportasi molekul solut ke daerah berkonsentrasi lebih tinggi atau melawan gradien konsentrasi dengan menggunakan input energi metabolik glukosa, asam amino, laktosa, galaktosa, Na+, K+

Translokasi Group Contoh translokasi group  phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system (PTS), yang mentrasportasi berbagai gula ke dalam sel prokariotik dan secara simultan memfosforilasi menggunakan phosphoenolpyruvate (PEP) sebagai donor fosfat PEP + sugar (outside) pyruvate + sugar-P (inside) contoh : transportasi gula & turunannya  glukosa, fruktosa, manitol

The phosphoenolpyruvate (PEP) :  sugar phosphotransferase system of E. coli. Komponen yang terlibat pada sistem : PEP : phosphoenolpyruvate E I : enzyme 1 HPr : low molecular weight heat-stable protein E II : enzyme II & E III : enzyme III. Sumber : 210.36.18.48/gxujingpin/dwwswx/ppt/6.ppt

Perbandingan Sistem Transpor Aspek Difusi Pasif Terfasilitas Transport Aktif Translokasi Group carrier proteins Tidak Ya transport speed Lambat Cepat Melawant gradien kons. transport molecules No specificity Specificity metabolic energy Tak perlu Perlu Molekul solut Tak berubah Berubah Sumber : 210.36.18.48/gxujingpin/dwwswx/ppt/6.ppt

Senyawa Bakteri Fungi Asam amino Transpor aktif Glukosa Transpor aktif (PTS & permease) Difusi aktif & terfasilitas Laktosa Gliserol Difusi pasif & terfasilitas Difusi pasif & terfasilita Etanol Difusi pasif Asam laktat Difusi pasif & aktif Asam asetat CO2 O2 Air PTS : phosphotransferase system Sumber : Nielsen et al., 1994