METABOLISME PADA MIKROORGANISME

A. KATABOLISME Yaitu reaksi penguraian senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Menghasilkan energi. Contoh : respirasi yaitu proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi seperti penguraian karbohidrat, lemak, dan protein.

KATABOLISME KARBOHIDRAT

Jalur Embden-Meyerhoff-Parnas (EMP)

Jalur Entner-Doudoroff (ED)

Jalur Hexose Monophosphate (HMF)

Jalur Phosphoketolase (FK)

KATABOLISME KARBOHIDRAT

Respirasi Aerobik Menggunakan O2 bebas untuk mendapatkan energi. Secara sederhana dituliskan: C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + 675 kkal Contoh : Glikolisis Siklus Krebs Transport Elektron

a. Glikolisis Aerobik Yaitu peristiwa penguraian satu molekul glukosa menjadi asam piruvat, NADH dan ATP. NADH (nikotinamida adenin dinukleotida hidrogen). Berlangsung di dalam sitoplasma. Hasil akhir: Atom molekul 6C (glukosa) berubah menjadi 3C (piruvat) sebanyak 2 mol, Energi total yang dihasilkan 8 ATP, Dua molekul NADH akan ditrasnfer ke rantai transpor elektron.

b. Siklus Krebs Diambil dari nama Hans Krebs. Berlangsung didalam mitokondria. Mengubah asetil KoA menjadi asam sitrat. Hasil akhir : Piruvat berubah menjadi asetil KoA, menghasilkan 2 mol NADH karena yang terlibat adalah 2 atom piruvat, Dihasilkan 1 FADH2 dan 4 NADH, Dihasilkan 1 ATP dan 3 gas CO2.

c. Transport Elektron Elektron dan H+ dari NADH dan FADH2 dibawa dari substrat satu ke substrat yang lain. Hasil akhir : Dihasilkan 30 ATP dari 10 NADH + 50 Dihasilkan 4 ATP dari 2 FAD + O2

2. Respirasi Anaerobik Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan O2. Terjadi pada: Jaringan yang kekurangan O2, Akar tumbuhan yang terendam air, Biji tebal yang sulit ditembus O2, Sel ragi dan bakteri anaerobik. Persamaan sederhananya: C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 + 21 kkal

Ciri-Ciri Respirasi Anaerobik Tidak memerlukan O2, Menggunakan asam piruvat atau asetaldehida sebagai pengikat H, Menghasilkan asam laktat atau alkohol, Hanya menghasilkan 2 molekul ATP atau energi sebesar 21 kkal, Tahapan reaksi lebih sederhana.

3. Fermentasi Fermentasi berasal dari kata “fervere” artinya mendidih. Pertama kali dicetuskan oleh Louis Pasteur yaitu pada saat Ia mengamati buah anggur yang berubah menjadi anggur (wine). Fermentasi adalah proses perombakan senyawa organik dalam kondisi anaerob menghasilkan produk berupa asam-asam organik, alkohol dan gas. Berperan penting dalam identifikasi mikroba secara biokimia.

Produk Akhir Fermentasi

KATABOLISME LEMAK Rekasi sederhananya: Trigliserida + 3H2O gliserol + 3 asam lemak Degradasi lemak menjadi asam lemak (fatty acid) dan gliserol (glycerol) yang dikatalis oleh enzim lipase. lipase

KATABOLISME LEMAK Bersama-sama karbohidrat dan protein, lemak adalah metabolit primer yang harus tersedia agar mikroba dapat tumbuh, berproliferasi dan beraktivitas. Lipid juga didegradasi untuk mendapatkan energi. Lipid lebih banyak menghasilkan energi daripada glukosa. Total energi yang dihasilkan dari pemcahan asam lemak dapat mencapai 49,3 ATP sedangkan dari glukosa adalah maksimal 41 ATP.

KATABOLISME PROTEIN Protein diuraikan menjadi asam amino. Asam amino diubah menjadi asam piruvat dan asetil KoA. Gugus amino yang dilepas dari asam amino dibawa ke hati untuk diubah menjadi amonia (NH3) dan dibuang lewat urin. Bakteri, ragi (yeast) dan kapang (molds) memerlukan senyawa nitrogen dalam bentuk asam amino, serta asam nukleat purin dan pirimidin. Mikrorba lainnya dapat menggunakan ammonia atau nitrat untuk mensintesis senyawa nitrogen organik.

B. ANABOLISME Adalah reaksi penyusunan zat yang berlangsung di dalam sel. Contoh : Karbohidrat (Fotosintesis, Siklus Calvin, dan Kemosintesis) Lemak Protein

ANABOLISME KARBOHIDRAT 1. Fotosintesis Peristiwa penyusunan zat organik dari zat anorganik dengan pertolongan energi cahaya. Bertujuan memecah gula menjadi CO2, H2O, dan energi. Terjadi di dalam kloroplas. Reaksi sederhananya: 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Cahaya matahari Klorofil

ANABOLISME KARBOHIDRAT 1. Fotosintesis Di dalam kloroplas terkandung bebrapa jenis pigmen, yaitu: Klorofil a Menyerap cahaya merah dan biru-ungu. Berperan dalam reaksi terang. Berwarna hijau karena memantulkan cahaya warna hijau. b) Klorofil b Menyerap cahaya biru dan oranye. Memantulkan cahaya hijau-kuning. c) Karotenoid Menyerap cahaya biru-hijau. Memantulkan cahaya kuning-oranye.

ANABOLISME KARBOHIDRAT 1. Fotosintesis Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: 1. Reaksi terang (karena memerlukan cahaya). 2. Reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

1. Fotosintesis a. Reaksi terang Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH. Reaksi ini memerlukan molekul air. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena. Fotosintesis akan menghasilkan lebih banyak energi pada gelombang cahaya dengan panjang tertentu. Hal ini karena panjang gelombang yang pendek menyimpan lebih banyak energi. Di dalam daun, cahaya akan diserap oleh molekul klorofil untuk dikumpulkan pada pusat-pusat reaksi.

1. Fotosintesis a. Reaksi terang Tumbuhan memiliki dua jenis pigmen yang berfungsi aktif sebagai pusat reaksi atau fotosistem, yaitu fotosistem II dan fotosistem I. Fotosintesis dimulai ketika cahaya mengionisasi molekul klorofil pada fotosistem II, membuatnya melepaskan elektron yang akan ditransfer sepanjang rantai transpor elektron. Energi dari elektron ini digunakan untuk fotofosforilasi yang menghasilkan ATP. Reaksi ini menyebabkan fotosistem II mengalami defisit atau kekurangan elektron yang harus segera diganti. Pada saat yang sama dengan ionisasi fotosistem II, cahaya juga mengionisasi fotosistem I, melepaskan elektron yang ditransfer sepanjang rantai transpor elektron yang akhirnya mereduksi NADP menjadi NADPH.

1. Fotosintesis a. Reaksi gelap ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam proses fotosintesis memicu berbagai proses biokimia. Pada tumbuhan proses biokimia yang terpicu adalah Siklus Calvin yang mengikat karbon dioksida untuk membentuk ribulosa (dan kemudian menjadi gula seperti glukosa). Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak bergantung pada ada tidaknya cahaya sehingga dapat terjadi meskipun dalam keadaan gelap (tanpa cahaya).

Perbedaan Fotosintesis Pada Tumbuhan dan Bakteri

2. Siklus Calvin Ditemukan oleh Melvin Calvin. Merupakan proses penggunaan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula. Fase-fasenya: Pengikatan (fiksasi) CO2 Reduksi Pembentukan RuBP

Gambar. Proses Siklus Calvin

3. Kemosintesis Yaitu penyusunan bahan organik dengan menggunakan energi dari pemecahan senyawa kimia. Energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan menggunakan energi cahaya. Contoh: bakteri Nitrobacter dengan reaksi, Ca(NO2)2 + O2 Ca(NO3)2 + E

ANABOLISME LEMAK Disebut juga lipogenesis, yang terjadi di dalam sitoplasma yang memiliki enzim kompleks, yaitu asam lemak sitetase. Lemak dapat disintesis dari protein dan karbohidrat. Lemak tersusun dari asam lemak dan gliserol. Asam lemak terbentuk dari Asetil KoA. Sintesis lemak berlangsung di retikulum endoplasma.

ANABOLISME PROTEIN Protein tersusun atas senyawa asam amino. Penyusunan gugus amino (-NH2) pada suatu substrat disebut aminasi. Ada 2 cara sintesis protein, yaitu: Reaksi aminasi reduksi, Reaksi transaminasi.

ANABOLISME PROTEIN Reaksi aminasi reduksi, diantaranya: Aminasi dari asam oksaloasetat akan menghasilkan asam aspartat. Aminasi dari asam piruvat akan menghasilkan alanin. Reaksi transaminasi - Reaksi yangmelibatkan satu gugus amino dari sati asam amino ke suatu asam α-ketoglutamat dan asam amino baru.