METABOLISME PADA MIKROORGANISME

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
1. Respirasi Aerobik
Menggunakan O2 bebas untuk mendapatkan
energi.
Secara sederhana dituliskan:
C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 + 675 kkal
Contoh :
a. Glikolisis
b.Siklus Krebs
c. 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
lipase
 Degradasi lemak menjadi asam lemak (fatty acid) dan
gliserol (glycerol) yang dikatalis oleh enzim 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:
Cahaya matahari
6CO2 + 12H2O
Klorofil
C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
ANABOLISME KARBOHIDRAT
1. Fotosintesis
Di dalam kloroplas terkandung bebrapa jenis pigmen, yaitu:
a) 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:
1) Pengikatan (fiksasi) CO2
2) Reduksi
3) 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:
a. Reaksi aminasi reduksi,
b. Reaksi transaminasi.
ANABOLISME PROTEIN
a. Reaksi aminasi reduksi, diantaranya:
- Aminasi dari asam oksaloasetat akan
menghasilkan asam aspartat.
- Aminasi dari asam piruvat akan menghasilkan
alanin.
b. Reaksi transaminasi
- Reaksi yangmelibatkan satu gugus amino dari sati
asam amino ke suatu asam α-ketoglutamat dan
asam amino baru.