Metabolisme mikroorganisme melibatkan proses katabolisme dan anabolisme untuk memproduksi energi dalam bentuk ATP melalui berbagai jalur seperti fermentasi, respirasi aerobik dan anaerobik, serta fotosintesis. ATP selanjutnya digunakan mikroorganisme untuk berbagai aktivitas sel seperti biosintesis dan penyusunan komponen sel.

1. Metabolisme
mikroorganisme

2. KELOMPOK 4
Fa’adhila Zulfa (201510070311058)
Niakhairani Putri Maretta (201510070311061)
Evita Yuniarti Wulandari (201510070311065)
Nazilatul Hidayah (201510070311071)

3. Dalam kehidupan, makhluq hidup memerlukan energy yang diperoleh dari proses metabolisme.
Metabolisme terjadi pada semua makhluq hidup termasuk kehidupan mikroba. Metabolisme
merupakan serentetan reaksi kimia yang terjadi dalam sel hidup. Dalam metabolisme ada dua fase yaitu
katabolisme dan anabolisme. Metabolisme ini selalu terjadi dalam sel hidup karena didalam sel hidup
terdapat enzim yang diperlukan untuk membantu berbagai reaksi kimia yang terjadi.
Proses metabolisme akan menghasilkan hasil metabolisme yang berfungsi menghasilkan sub
satuan makromolekul dari hasil metabolisme yang berguna sebagai penyediaan tahap awal bagi
komponen-komponen sel menghasilkan dan menyediakan energi yang dihasilkan dari ATP lewat ADP
dengan fosfat. Semua lintasan biosintetik memerlukan adenosin tri posfat (ATP). Zat itu merupakan
turunan (derivative) dari adenosin monofosfat (AMP), kepadanya ditambahkan 2 gugus fosfat melalui
pertalian anhidrida. ATP dapat memberikan gugus fosfat kepada sejumlah intemediad metabolic,
dengan demikian gugus fosfat dapat diubah menjadi bentuk yang diaktivasi.
METABOLISME

4. Bioenergi sebagai Proses Produksi ATP
Seperti semua oksidasi, maka oksidasi hayati metabolit organik ialah pemindahan elektron.
Dalam kebanyakan hal, setiap langkah oksidasi suatu metabolit melibatkan pemindahan dua elektron,
maka serentak kehilangan dua proton; hal ini sama dengan pemindahan dua atom hidrogen dan disebut
hidrogenasi. Sebaliknya, reduksi suatu metabolit menyatakan penambahan dua elektron dan dua proton,
jadi dapat dikatakan sebagai hidrogenasi. Pada oksidasi substrat biologik pada umumya serentak
dipindahkan 2 elektron, dengan memisahkan dua proton (H) dari substrat. Bentuk oksidasi substrat
dengan memisahkan 2 atom H, dinamakan dehidrogenasi.
 Dehidrogenase dapat ditulis secara ringkas: CH3-CH2OH+NaH ↔ CH3CHO+NaOH2.
Misalnya, oksidasi asam laktat menjadi asam piruvat dan reduksi asam.
 Piruvat jadi asam laktat dapat ditulis: COOHCOOH 2C = O + 2NADH + 2 H+ 2 H-C-OH + 2NAD+ CH3CH3
asam piruvat.
Asam laktat Asam fumarat, suatu intermediet dalam metabolisme merupakan contoh lain bahan
pongoksidasi. Dalam reaksi asam fumarat menerima atom-atom hidrogen dan tereduksi menjadi asam
suksinat. Dalam setiap reaksi terlibat sepasang substansi misalnya asam laktat dan asam piruvat, asam
suksinat dan asam fumarat. Setiap pasang substansi tersebut disebut sistem oksidasi-reduksi (O/R).

5. Fermentasi sebagai Sumber Utama
Definisi fermentasi sebagai proses metabolik pembangkit-ATP dengan senyawa organik bertindak
sebagai pemberi elektron (menjadi teroksidasi), dan penerima elektron (menjadi tereduksi). Senyawa
yang melangsungkan kedua fungsi ini biasannya adalah dua metabolit berbeda yang berasal dari satu
substrat yang dapat difermentasi (seperti gula). Pada fermentasi, substrat menghasilkan campuran hasil
akhir, beberapa diantaranya lebih teroksidasi dan beberapa lagi lebih tereduksi (yaitu, proses fermentatif
selalu menjaga keseimbangan oksidasi-reduksi yang ketat) tingkat oksidasi rata-rata sama bagi hasil akhir
maupun bagi substratnya; hal ini dengan mudah dapat dilihat pada fermentasi gula menjadi alkohol.
Persyaratan untuk keseimbangan oksidasi yang tepat yaitu membatasi jenis senyawa organik yang
dapat diurai oleh fermentasi: senyawa ini tidak boleh sangat teroksidasi maupun sangat tereduksi.
Karbohidrat adalah substrat utama untuk fermentasi. Diantaranya adalah bakteri, beberapa senyawa yang
termasuk golongan kimia lain dapat juga difermentasi: asam organik, asam amino, purine dan pirimidine.
Fermentasi glukosa alkoholik.
Karbohidrat merupakan subtrat utama yang dipecah dalam proses fermentasi. Polisakarida terlebih
dahulu akan dipecah menjadi gula sederhana sebelum difermentasi, misalnya hidrilisis pati menjadi unit-
unit glukosa. Glukosa kemudian akan dipecah menjadi senyawa-senyawa lain tergantung dari jenis
fermentasinya.

6. fermentasi Asam Amino
Asam amino merupakan senyawa disamping karbohidarat yang dapat difermentasi oleh bakteri,
terutamadalam jenis clostridia. Clostridia adalah bakteri berbentuk batang yang terggolong gram
positif dan dapat membentuk spora. Clostridia mula-mula akan menhidrolisis protein menjadi
asam amino, kemudian sam amino akan difermentasi menghasilkan senyawa-senyawa lain
terutama asam. Asam amino yang difermentasi dapat berupa sepasang asam amino atau satu
asam amino. Dalam fermentasi sepasang asam amino, satu asam amino akan berfungsi sebagai
oksida sedangkan yang lainya berfungsi sebagai reduktan. Sebagai contoh misalnya frementasi
campuran. Asam amino dan glisin menjuadi asam asetat dan CO2 dengan reaksi sebagai berikut :

7. Respirasi sebagai sumber ATP
Selain fermentasi, mikroorganisme juga dapat menghasilkan ATP melalui respirasi. Respirasi
didefinidsikan sebagai proses metabolik pembangkit ATP baik senyawa organik maupun anorganik
bertindak sebagai donor elektron (menjadi teroksidasi) dan senyawa anorganik bertindak sebagai
penerima terakhir (menjadi tereduksi). Biasanya penerima elektron terakhir ialah oksigen molekuler. Akan
tetapi, pada respirasi anaerobik, golongan proses respirasi khusus yang khas bagi beberapa bakteri,
senyawa organik selain oksigen, oksigen-berantai bertindak sebagai penerima elektron terakhir: senyawa
yang dapat berbuat seperti itu ialah sulfat, nitrat, dan karbonat.
Untuk membedakan proses respirasi dari respirasi anaerob, adalah penting untuk menilai yang
terdahulu sebagai respirasi aerobik. Banyak mikroorganisme yang melakukan respirasi aerobik adalah
aerob obligat. Akan tetapi, beberapa merupakan anaerob fakultatif, karena dapat juga membangkit ATP
baik dengan fermentasi (seperti dinyatakan di atas) maupun dengan respirasi anaerobik dan
menggunakan sulfat/karbonat sebagai penerima elektron adalah anaerob obligat; organisme itu tidak
dapat menggunakan respirasi aerobik sebagai cara lain untuk pembangkit ATP. Pada proses pembentukan
ATP melalui proses aerobic terjadi pada organel sel yang disebut Mitokondria. Respirasi aerob dibedakan
menjadi dua yaitu respirasi aerob melalui jalur daur Krebs dan jalur oksidasi langsung atau jalur pentosa
fosfat (Hexose Monophosphat Shunt = HMS) .

8. Respirasi Aerob Melalui Jalur Daur Krebs
Respirasi aerob melalui daur Krebs memiliki empatTahap yaitu glikolisis, pembentukan asetil Co-A, daur
krebs, dan sistem transpor elektron.
A) Glikolisis
Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan hasilAkhirnya berupa senyawa asam piruvat. Selain menghasilkan 2
molekul asam piruvat, dalam glikolisisJuga dihasilkan 2 molekul NADH2 dan 2 ATP . ATP yang
dihasilkanDalam reaksi glikolisis dibentuk melalui reaksiFosforilasi tingkat substrat. Piruvat merupakan hasil
akhir jalur glikolisis. Jika berlangsung respirasi aerobik, piruvat memasuki mitokondria dan segera
mengalami proses lebih lanjut.
(B) Pembentukan Asetil Co-A atau Reaksi Transisi
Reaksi pembentukan asetil Co-A sering disebutreaksi transisi karena menghubungkan glikolisis dengan daur
Krebs. Pembentukan asetil Co-A pada organisme eukariotik berlangsung dalam matriks mitokondria,
sedangkan pada organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol.
(C) Daur Krebs
Daur Krebs terjadi di dalam matriks mitokondria. Daur Krebs menghasilkan senyawa antara yang berfungsi
sebagai penyedia kerangka karbon untuksintesis senyawa lain. Selain sebagai penyedia kerangka karbon,
daur Krebs juga menghasilkan 3 NADH2, 1 FADH2, dan 1 ATP untuk setiap satu asam piruvat. Senyawa
NADH dan FADH2 selanjutnya akan dioksidasi dalam sistem transpor elektron untuk menghasilkan ATP.

9. Transfer Elektron
Pada respirasi aerobik senyawa organik dan anorganik, pada respirasi anaerobik, dan
pada fotosintesis, ATP dibangkit sebagai akibat jalannya elektron dari donor elektron yang utama
melalui rantai transpor elektron ke penerima elektron akhir. Pada respirasi, donor elektron
utama ialah, substrat yang dapat dioksidasi, dan penerima elektron yang akhir ialah senyawa
anorganik, baik O2 (respirasi aerobik) maupun NO3-, SO42- atau CO32- (respirasi anaerobik).
Rantai tansport elektron mempunyai bentuk umum tertentu yaitu komponen rantai ialah
molekul pembawa yang dapat menjalani secara bebas oksidasi dan reduksi yang dapat balik, dan
ATP dibangkit sebagai akibat jalannya elektron melalui rantai. Transfer elektron terjadi di dalam
membran mitokondriaPasangan transport elektron pada respirasi untuk pembentukan ATP.

10. Respirasi Anaerob
Pada respirasi anaerob, golongan proses respirasi khusus yang khas bagi
beberapa bakteri, senyawa anorganik selain oksigen, oksigen berantai bertindak
sebagai penerima elektron terakhir, senyawa yang dapat berbuat seperti itu
ialah sulfat, nitrat, dan karbonat. Banyak mikroorganisme yang melakukan
respirasi aerob adalah aerob obligat. Akan tetapi, beberapa merupakan
anaerob fakultatif, karena dapat juga membangkitkan ATP, baik dengan
fermentasi maupun dengan respirasi anaerobik dengan nitrat sebagai penerima
elektron terakhir. Bakteri yang menjalankan respirasi anaerob dan
menggunakan sulfat atau karbonat sebagai penerima elektron adalah anaerob
obligat, organisme itu tidak dapat menggunakan respirasi aerobik sebagai cara
lain untuk membangkitkan ATP . Tetapi organisme tersebut menggunakan ion-
ion anorganik sebagai penerima elektron terakhir.

11. Oksidasi Biologis
Penggunaan senyawa anorganik sebagai substrat untuk metabolisme respirasi terbatas
pada bakteri, dan khas bagi sejumlah golongan faali khusus, dikenal secara kolektif
sebagai kemoautotrof. Substrat yang dapat bermanfaat sebagai sumber energi adalah
H2, CO, NH3, NO2, Fe2+ dan senyawa sulfur tereduksi (H2S, S, S2O32-). Pada cara
metabolisme respirasi ini, satu-satunya fungsi oksidasi substrat ialah menyediakan
ATPmelalui fosforilasi oksidatif dan menyediakan tenaga pereduksi.
Transfer Energi
Untuk dapat menggunakan energi yang terlepas pada setiap tahapan reraksi oksidasi secara
efisien, didapatkan suatu reaksi sampingan yang dapat menangkap energi tadi yang disebut
sebagai energy trapping reaction. Sebagai contoh :
ADP + (energi dan H3PO4) → ATP. Bila energi diperlukan maka ATP dipecah menjadi ADP + Energi
dan H3PO4.

12. Metobolisme Karbohidrat
Karbohidrat selain merupakan sumber utama karbon bagi bakteri aerob maupun anaerob, juga
merupakan sumber energi. Unsure karbon tersebut oleh bakteri diperlukan untuk sintesis
karbvohidrat, asam amino, lipid, dan purin. Molekul karbohidrat terdiri atas dua atau lebih
monosakarida yang disebut gula kompleks atau polisakharida yang sebenarnyaterbentuk oleh
karena adanya kondensasi antara molekul-molekul heksosa (monosakarida).
Untuk memecah gula kompleks atau polisakharida, terlebih dahulu bakteri harus memecah
ikatan glikosidik antara molekul-molekul mono sakarida yang menyusunnya dengan bantuan
enzim. Kemampuan bakteri yntuk menghidrolisis karbohidrat memiliki arti penting bukan saja
untuk mengambil bahan makanan disekitar bakteri hidup, tetapi juga sangat penting untuk
identifikasi dan klasifikasi bakteri tersebut.

13. Fotosintesis sebagai sumber ATP
Cara ketiga (secara mekanis yang paling rumit) pembangkit ATP adalah fotosintesis, penggunaan
cahaya sebagai sumber energi. Menurut sejarah, istilah fotosintesis dahulu digunakan untuk
memberikan metabolisme keseluruhan pada tumbuhan, dan bakteri hijau-biru, yang
ditunjukkan dengan reaksi berikut :
Istilah (CH2O) mewakili senyawa organik pada tingkat oksidasi rata-rata yang ada di dalam sel.
Reaksi ini tidak melukiskan proses yang membangkitkan ATP, tetapi lebih-lebih pada reaksi
biosintesisnya dimana pengubahan CO2 dengan bantuan cahaya menjadi bahan sel organic.
CO2 + H2O (CH2O) + O2
cahaya

14. Pemanfaatan ATP oleh mikroorganisme
ATP oleh mikrooganisme digunakan untuk berbagai aktivitas sel. Hidrolisis ATP akan menghasilkan energi yang
dapat digunakan untuk mendinamisasi aktivitas sel mikroorganisme, misalnya untuk transpor aktif, motilitas,
sintesis asam amino, sintesis asam organik, energi siklus calvin, dan lain sebagainya.
Biosintesis sebagai Proses Produksi Kompartemen Mikroorganisme
Biosintesis adalah proses penyusunan kompartemen mikroorganisme melalui sintesis molekul sederhana, molekul
kompleks sampai dengan penyusunan organellasel mikroorganisme.
Sintesis Pepridoglikan Dinding Sel
Struktur peptidoglikan diperlihatkan pada Gambar 2 – 19. jalur sitesisnya diperlihatkan dalam bentuk sederhana
dalam gambar 6 – 24. sintesis peptidoglikan berawal dengan sintesis bertahap dalam sitoplasma UDP-N
acetylmuramic acidpentapeptide. N-acetyblucosamine dilekatkanpertama kali pada UDP dan kemudian diubah
menjadi UDP-N-acetylmuramic acid dengan kondensasi dengan osfoenolpiruvat dan reduksi. Asam amino dari
pentapeptida ditambahkan secara berurutan, masing-masing penambahan dikatalis oleh enzim yang berbeda dan
masing-masing melibatkan pemecahan ATP menjadi ADP+Pi. UDP-N acetylmuramic acid-pentapeptida dilekatkan
pada baktoprenol (lemak membrane sel) dan menrima sebuah molekul N-acetylglucosamine dari UDP.

15. KAJIANISLAMI
Surat An-nahl ayat 5
‫ا‬َ‫ه‬‫أ‬‫ن‬ِ‫م‬ َ‫و‬ ُ‫ع‬ِ‫ف‬‫َا‬‫ن‬َ‫م‬ َ‫و‬ ٌ‫ء‬ ‫أ‬‫ِف‬‫د‬ ‫ا‬َ‫ه‬‫ي‬ِ‫ف‬ ‫أ‬‫م‬ُ‫ك‬َ‫ل‬ ۗ ‫ا‬َ‫ه‬َ‫ق‬َ‫ل‬َ‫خ‬ َ‫ام‬َ‫ع‬‫أ‬‫ن‬َ ‫أ‬‫اْل‬ َ‫و‬َ‫ون‬ُ‫ل‬ُ‫ك‬‫أ‬‫أ‬َ‫ت‬
Yang artinya :
“Dan Dia telah menciptakan binatang ternak untuk kamu; padanya ada (bulu) yang menghangatkan dan berbagai-bagai
manfaat, dan sebahagiannya kamu makan.”
Surat al-maaidah ayat 3 :

16. Yang artinya :
“Diharamkan bagimu (memakan) bangkai, darah[394], daging babi, (daging
hewan) yang disembelih atas nama selain Allah, yang tercekik, yang terpukul,
yang jatuh, yang ditanduk, dan diterkam binatang buas, kecuali yang sempat
kamu menyembelihnya[395], dan (diharamkan bagimu) yang disembelih untuk
berhala. Dan (diharamkan juga) mengundi nasib dengan anak panah[396],
(mengundi nasib dengan anak panah itu) adalah kefasikan. Pada hari ini[397]
orang-orang kafir telah putus asa untuk (mengalahkan) agamamu, sebab itu
janganlah kamu takut kepada mereka dan takutlah kepada-Ku. Pada hari ini telah
Kusempurnakan untuk kamu agamamu, dan telah Ku-cukupkan kepadamu
nikmat-Ku, dan telah Ku-ridhai.”

17. Thankssssssssssssss…

18. Pertanyaan
1. Apa yang yang menyebabkan mikroorganisme menghasilkan ATP melalui respirasi ?
2.