Makalah midas 8 metabolisme mikroba

9,064 views

Published on

Mikrobiologi

Published in: Education

Makalah midas 8 metabolisme mikroba

  1. 1. BAB I PENDAHULUAN1.1.Latar Belakang Dalam kehidupan, mahluk hidup memerlukan energy yang diperoleh dari proses metabolisme. Metabolisme terjadi pada semua mahluk hidup termasuk kehidupan mikroba. Pada hewan atau tumbuhan yang berderajat tinggi enzim yang di sediakan untuk keperluan metabolisme reatif stabil, selama terjadi perkembangan individu memang terjadi perubahan susunan enzim, akan tetapi pada pergantian lingkungan perubahan itu sangat kecil. Metabolisme merupakan serentetan reaksi kimia yang terjadi dalam sel hidup. Dalam metabolisme ada dua fase yaitu katabolisme dan anabolisme. Metabolime ini selalu terjadi dalam sel hidup karena di dalam sel hidup terdapat enzim yang diperlukan untuk membantu berbagai reaksi kimia yang terjadi. Suatu proses reaksi kimia yang terjadi dapat menghasilkan energi dan dapat pula memerlukan energi untuk membantu terjadinya reaksi tersebut. Bila dalam suatu reaksi menghasilkan energi maka disebut reaksi eksergonik, dan apabila untuk dapat berlangsungnya suatu reaksi diperlukan energi, reaksi ini disebut reaksi endergonik. Kegiatan metabolisme meliputi proses perubahan yang dilakukan untuk sederetan reaksi enzim yang berurutan. Secara singkat kegiatan proses ini disebut transformasi zat. Hasil kegiatan ini akan dihasilkan nutrien sederhana seperti glukosa, asam lemak berantai panjang atau senyawa-senyawa aromatik yang dapat digunakan sebagai bahan untuk proses neosintetik bahan sel. 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. Energi ini sangat penting untuk kegiatan proses lain yang dalam prosesnya hanya bisa berlangsung kalau tersedia energi.Metabolisme Mikrobia Page 1
  2. 2. Dalam makalah ini akan dibahas khususnya tentang metabolisme mikroba.1.2.Tujuan Adapun tujuan disusunnya makalah ini adalah sebagai berikut : 1) Untuk mengetahui kelompok mikrobia. 2) Untuk mengetahui anabolisme dan katabolisme. 3) Untuk mengetahui tahap metabolisme pada mikrobia. 4) Untuk mengetahui enzim yang terlibat dalam metabolisme.1.3.Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1) Kelompok mikrobia. 2) Anabolisme dan katabolisme. 3) Tahap metabolisme pada mikrobia. 4) Enzim yang terlibat dalam metabolisme.Metabolisme Mikrobia Page 2
  3. 3. BAB II PEMBAHASAN2.1.Kelompok Bakteri Menurut cara memperoleh makanan, bakteri dapat dikelompokkan menjadi bakteri heterotrof dan bakteri autotrof. 1) Bakteri Heterotrof Bakteri heterotrof adalah bakteri yang hidup dan memperoleh makanan dari lingkungannya karena tidak dapat membuat makanan sendiri. Bakteri ini dapat hidup secara saprofit dan parasit. Bakteri saprofit adalah bakteri yang hidup pada jasad yang sudah mati, misalnya, sampah, bangkai, atau kotoran. Bakteri ini sering disebut sebagai bakteri pembersih karena dapat menguraikan sampah-sampah organik sehingga menguntungkan bagi manusia, contohnya,bakteri Eschericia coli yang berperan sebagai pembusuk sisa makanan dalam usus besar dan bakteri Lactobacillus garicus yang berperan dalam pembuatan yogurt. Bakteri parasit adalah bakteri yang hidup menumpang pada makhluk hidup lain. Bakteri ini biasanya bersifat merugikan makhluk hidup yang ditumpanginya karena dapat menimbulkan penyakit. Contoh penyakit yang disebabkan oleh bakteri ini, kolera disebabkan oleh bakteri Vibrio cholerae. Berdasarkan asal energi yang digunakan, bakteri heterotrof dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bakteri yang bersifat fotoheterotrof dan bakteri yang bersifat kemoheterotrof. Bakteri fotoheterotrof adalah bakteri yang sumber energinya berasal dari cahaya matahari, dan sumber karbonny berasal dari bahan-bahan kimia organik seperti lignin, monomer, dan komponen-komponen organik lainnya. Sedangkan bakteri kemoheterotrof, baik sumber energy maupun sumber karbonnya berasal dari komponen-komponen organic.Metabolisme Mikrobia Page 3
  4. 4. 2) Bakteri Autotrof Bakteri autotrof adalah bakteri yang dapat membuat makanannya sendiri. Berdasarkan asal energi yang digunakan, bakteri autotrof dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bakteri yang bersifat kemoautotrof dan bakteri yang bersifat fotoatotrof. Bakteri kemoautotrof adalah bakteri yang membuat makanannya dengan bantuan energi yang berasal dari reaksi- reaksi kimia, misalnya, proses oksidasi senyawa tertentu, serta sumber karbon dari CO2. Contohnya, bakteri nitrit dengan mengoksidkan NH3, bakteri nitrat dengan mengoksidkan HNO2, bakteri belerang dengan mengoksidkan senyawa belerang, Nitosococcus, dan Nitrobacter. Bakteri fotoautotrof adalah bakteri yang membuat makanannya dengan bantuan energi yang berasal dari cahaya matahari, dan sumber karbon yang berasal dari CO2. Bakteri ini adalah bakteri yang mengandung zat warna hijau sehingga dapat melakukan fotosintesis, seperti tumbuhan hijau. Contohnya bakteri-bakteri yang mempunyai zat warna, antara lain, dari golongan Thiorhodaceae (bakteri belerang berzat warna). Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, bakteri dibagi menjadi 2 yaitu bakteri aerob dan anaerob: 1. Bakteri Aerob Bakteri aerob adalah bakteri yang hidupnya memerlukan oksigen bebas. Bakteri yang hidup secara aerob dapat memecah gula menjadi air, CO2, dan energy berupa ATP, NADH, FADH, dan sebagainya. Bakteri aerob secara obligat adalah bakteri yang mutlak memerlukan oksigen bebas dalam hidupnya, misalnya, bakteri Nitrosomonas. 2. Bakteri Anaerob Bakteri anaerob adalah bakteri yang dapat hidup tanpa oksigen bebas, misalnya, bakteri asam susu, bakteri Lactobacillus bulgaricus, dan Clostridium tetani. Metabolisme bakteri anaerob akan menghasilkan produk-produk fermentasi seperti asam, alcohol, CO2 dan sebagainya. Jika bakteri tersebut dapat hidup tanpa kebutuhan oksigen secaraMetabolisme Mikrobia Page 4
  5. 5. mutlak atau dapat hidup tanpa adanya oksigen, bakteri itu disebut bakteri anaerob fakultatif.2.2.Anabolisme dan Katabolisme Metabolisme meliputi semua reaksi kimia yang terjadi pada seluruh tubuh organisme. Metabolisme berasal dari kata metabole yang artinya perubahan. Ada dua macam proses dalam metabolisme, yaitu anabolisme dan katabolisme. Kedua proses metabolisme tersebut merupakan reaksi enzimatis. Artinya reaksi tersebut melibatkan peranan enzim. Anabolisme merupakan reaksi kimia yang memerlukan energi untuk membentuk senyawa kompleks (organik) dari senyawa sederhana (anorganik). Pada tumbuhan, anabolisme berupa peristiwa fotosintesis dan kemosintesis. Fotosintesis adalah peristiwa penyusunan zat organik (Karbohidrat) dari H2O dan CO2 dengan pertolongan energi cahaya. Proses ini hanya terjadi pada tumbuhan berklorofil. Kemosintesis merupakan proses penyusunan bahan organic (karbohidrat) dari H2O dan CO2 menggunakan energi pemecahan senyawa kimia. Kemosintesis dilakukan oleh mikroorganisme seperti bakteri belerang (Begiota, Thiotrix), bakteri nitrit (Nitrosomonas), bakteri nitrat (Nitrosobacter), dan bakteri besi (Cladotrix). Pada peristiwa anabolisme terjadi suatu siklus yang memperlihatkan hubungan antara lingkungan abiotik dengan dunia kehidupan, seperti: daur nitrogen, daur karbon dan oksigen, daur air, daur belerang dan daur fosfor. Katabolisme adalah reaksi kimia yang menghasilkan energi dengan memecah senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana denagn bantuan enzim. Dalam tubuh organisme, terdapat ribuan proses kimia yang berlangsung melibatkjan ribuan enzim. Karena itu, produk suatu enzim bisa menjadi substrat bagi enzim lainnya. Semua reaksi kimia dalam organisme hidup diatur dengan mengatur kerja katalisator.Metabolisme Mikrobia Page 5
  6. 6. 2.3. Tahap Metabolisme Mikrobia 1. Glikolisis Tahap awal metabolisme konversi glukosa menjadi energi di dalam tubuh akan berlangsung secara aerobik melalui proses yang dinamakan Glikolisis. Proses glikolisis berlangsung di dalam sitoplasma. Glikolisis berlangsung dengan mengunakan bantuan enzim yang berfungsi sebagai katalis di dalam sitoplasma. Inti dari keseluruhan proses Glikolisis adalah untuk mengkonversi glukosa menjadi produk akhir berupa piruvat. Pada proses Glikolisis, 1 molekul glukosa yang memiliki 6 atom karbon pada rantainya (C6H12O6 ) akan terpecah menjadi produk akhir berupa 2 molekul piruvat (pyruvate) yang memiliki 3 atom karbom (C3H3O3). Proses ini berjalan melalui beberapa tahapan reaksi yang disertai dengan terbentuknya beberapa senyawa antara seperti Glukosa 6-fosfat dan Fruktosa 6-fosfat. Selain akan menghasilkan produk akhir berupa molekul piruvat, proses glikolisis ini juga akan menghasilkan ATP serta NADH. Molekul ATP yang terbentuk ini kemudian akan diekstrak oleh sel-sel tubuh sebagai komponen dasar sumber energi. Pada pembentukan Asetil Co-A organisme prokariotik terjadi dalam sitosol. Proses tersebut menghasilkan NADH dan mengeluarkan CO2. 2. Aerobik dan Anaerobik Tahap metabolisme energi berikutnya akan berlangsung pada kondisi aerobik dengan mengunakan bantuan oksigen (O2). Bila oksigen tidak tersedia maka molekul piruvat hasil proses glikolisis akan terkonversi menjadi asam laktat, dengan kata lain sama dengan kondisi an aerobik. Dalam kondisi aerobik, piruvat hasil proses glikolisis akan teroksidasi menjadi produk akhir berupa H2O dan CO2 di dalam tahapan proses yang dinamakan respirasi selular. Proses respirasi selular ini terbagi menjadi 3 tahap utama yaitu produksi Acetyl-CoA, proses oksidasi Acetyl-CoA dalam siklus asam sitratMetabolisme Mikrobia Page 6
  7. 7. (Citric-Acid Cycle) serta Rantai Transpor Elektron (Electron Transfer Chain/Oxidative Phosphorylation). Pada pembentukan Asetil Co-A organisme prokariotik terjadi dalam sitosol. Proses tersebut menghasilkan NADH dan mengeluarkan CO2. Tahap kedua dari proses respirasi selular yaitu Siklus Asam Sitrat merupakan pusat bagi seluruh aktivitas metabolisme tubuh. Siklus ini tidak hanya digunakan untuk memproses karbohidrat namun juga digunakan untuk memproses molekul lain seperti protein dan juga lemak. Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle) berfungsi sebagai pusat metabolisme tubuh. Siklus kreb berfungsi menghasilkan energy dan berbagai senyawa antara. Senyawa-senyawa antara tersebut berfungsi untuk sintesis senyawa lain. Adapun hasil akhir TCA dari 2 asetil Co-A yaitu 4CO2, 2ATP, 6NADH dan 2FADH2. Untuk ETC elektron yang terdapat di dalam molekul NADH akan mampu untuk menghasilkan 3 buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat dalam molekul FADH2 akan menghasilkan 2 buah molekul ATP. Dalam proses ini juga terjadi pemompaan elektron dari NADH disertai dengan atom hidrogen ke luar membran plasma. Jika tak ada oksigen, sel tidak memliki akseptor elektron alternatif untuk memproduksi ATP, sehingga terpaksa elektron yang didapatkan dari glikolisis diangkut oleh senyawa organik, proses ini disebut fermentasi. Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dengan cara melepaskan gugus CO2 dari piruvat melalui dekarboksilasi dan menghasilkan molekul 2 karbon, asetaldehida. Asetaldehida kemudia menerima elektron dari NADH sehingga berubah menjadi etanol. Fermentasi alkohol dilakukan oleh tumbuhan. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel hewan dengan cara mentransfer elektron dari NADH kembali ke piruvat sehingga dihasilkan asam laktat yang menyebabkan pegal-pegal. 3. TCA Cycle (Siklus Krebs) Siklus asam sitrat atau sering disebut juga siklus Krebs atau siklus TCA (three carboxylic acid cycle) merupakan suatu urutan reaksi yangMetabolisme Mikrobia Page 7
  8. 8. mengarahkan dua atom karbon pada asetil-CoA teroksidasi menjadi CO2 . Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle) berfungsi sebagai pusat metabolisme tubuh. Siklus kreb berfungsi menghasilkan energy dan berbagai senyawa antara. Senyawa-senyawa antara tersebut berfungsi untuk sintesis senyawa lain. TCA terjadi didalam membrane sel pada organisme prokariot. Setiap kali oksalo asetat bergabung dengan asetil COA yang berasal dari Piruvat masuk kedalam siklus akan membentuk senyawa 6 karbon yang dikenal dengan asam sitrat sehingga dinamakan siklus asam sitrat. Dalam setiap putaran menghasilkan serangakaian oksidasi menyebabkan terjadinya reduksi NAD atau FAD dan membebaskan 2 molekul CO2. Jadi senyawa 6 karbon asam sitrat kembali ke bentuk semula yaitu senyawa 4 karbon oksalo asetat yang siap bergabung kembali dengan asetat / astil COA. Akhirnya semua senyawa NADH dan FADH mengalami posforilasi oksidatif dengan melepaskan elektron melalui serangkain cyticrom ke oksigen menghasilkan air dan 3 molekul ATP untuk setiap pasang elektron dari NADH. Sehingga hasil akhir yang diperoleh dari TCA yaitu 2 asetil Co-A yaitu 4 CO2, 2 ATP, 6 NADH + H+ dan 2 FADH2, CTP. 4. Electron Transport Chain (Transpor Elektron) dan PMF Proses konversi molekul FADH2 dan NADH yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat (citric acid cycle) menjadi energi dikenal sebagai proses fosforilasi oksidatif (oxidative phosphorylation) atau juga Rantai Transpor Elektron (electron transport chain) yang terjadi di dalam membran plasma. Di dalam proses ini, elektron-elektron yang terkandung didalam molekul NADH2 & FADH ini akan dipindahkan ke dalam aseptor utama yaitu oksigen (O2). Pada akhir tahapan proses ini, elektron yang terdapat di dalam molekul NADH akan mampu untuk menghasilkan 3 buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat dalam molekul FADH2 akan menghasilkan 2 buah molekul ATP. Dalam proses ini juga terjadi pemompaan elektron dari NADH disertai dengan atom hidrogen ke luar membran plasma.Metabolisme Mikrobia Page 8
  9. 9. Bersamaan dengan terjadinya ETC, terjadi pula proses yang disebut Proton Motive Force (PMF). Dalam proses ini terjadi perpindahan proton Hidrogen (H+) karena berkonsentrasi tinggi yang berada di luar membran plasma atau dinamakan membrane periplasma. Kemudian H+ akan masuk kedalam sitoplasma kembali dengan bantuan enzim ATP Synthase. Pergerakan proton yang masuk kembali ke dalam sitoplasma tersebut dimanfaatkan sebagai energi untuk membentuk ATP dari ADP + Pi (36-38 ATP/1 mol glukosa). 5. Chemiosmosis Secara definisi kemiosmosis adalah difusi ion yang melewati suatu membran. Proses ini berhubungan dengan pembentukan ATP karena pergerakan ion hidrogen yang melewati membran. Ion hidrogen atau proton akan mengalami difusi dari tempat yang konsentrasi ion nya tinggi ke tempat yang konsentrasi ion nya rendah. Proses ini disebut kemiosmosis karena mirip dengan terjadinya osmosis, yaitu difusi air melewati membran. Fosforilasi atau pembentukan ATP yang melibatkan peristiwa kemiosmosis terjadi pada mitokondria dan kloroplas. Di dalam sel, peristiwa kemiosmosis melibatkan proton motive force (PMF). PMF diawali oleh proses terjadinya pergerakan elektron pada rantai transpor elektron. Elektron pada rantai transpor elektron digerakkan dengan adanya pelepasan elektron. Elektron tersebut dapat berasal dari NADH atau FADH2 yang tereduksi apabila fosforilasi terjadi pada mitokondria sedangkan pada kloroplas, energi cahaya memecah molekul air menjadi ion H+ dan oksigen dan juga melepas elektron. Pergerakan elektron tersebut menimbulkan energi dan energi tersebut digunakan sebagai pemompa proton. Proton bergerak dari dalam membran ke membran antara di dalam sel mitokondria atau kloroplas. Pergerakan proton ke luar membran menyebabkan konsentrasi tinggi pada partikel ion positif, menyebabkan perbedaan konsentrasi antara di dalam dan di luar membran. Perbedaan ini menghasilkan gradien elektrokimia. Gradien tersebut menghasilkan perbedaan tingkat pH dan juga perbedaan tingkat muatan listrik.Metabolisme Mikrobia Page 9
  10. 10. Kedua perbedaan inilah yang disebut PMF. Maka setelah terjadi PMF bergeraklah proton dari konsentrasi ion H+ yang tinggi ke ion H+ yang rendah atau bisa disebut dengan difusi ion. Maka terjadilah aliran proton. Aliran proton ini hanya dapat masuk ke dalam membran melalui enzim ATP synthase yang membawa cukup energi untuk menggabungkan ADP dan fosfat anorganik maka terbentuklah ATP. 6. Substrat Level Phosporilasi Di dalam sitoplasma, yaitu pada kondisi aerob terjadi peristiwa Glikolisis, di mana terjadi perombakan senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti protein menjadi asam amino, karbohidrat menjadi glukosa dan sebagainya (terjadi katabolisme) kemudian bereaksi membentuk asam piruvat kemudian memasuki Siklus Asam Tri Karboksilat (TCA Cycle) di luar membran plasma (periplasma). Dari proses metabolisme ini dihasilkan energi berupa 2 ATP. Dinamakan substrat level phosporilasi karena terjadi pembentukan senyawa-senyawa / phosphor dengan menggunakan substrat. 7. Oksidatif Phosporilasi Proses ini terjadi di dalam periplasma di luar membran plasma pada kondisi aerob atau terdapat oksigen sehingga disebut Oxidative Phosphorilation. Pada Oxidative Phosphorilation terjadi peristiwa TCA Cyle atau Siklus Asam Tri Karboksilat (TCA Cycle) di mana dihasilkan energi berupa NADH, FADH2, dan GTP yang nilainya merupakan kelipatn dari nilai ATP. Selanjutnya akan terjadi peristiwa ETC dan PMF dengan bantuan enzim ATPase yang akan menghasilkan energi berupa ATP. Dinamakan oksidative phosporilasi karena terjadi pembentukan senyawa-senyawa / phosphor dengan menggunakan reaksi oksidasi.Metabolisme Mikrobia Page 10
  11. 11. 8. Respirasi Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dengan tiga tahap yaitu glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron serta respirasi anaerobik (tidak membutuhkan oksigen) yang menghasilkan fermentasi alkohol, asam laktat, atau asam sitrat. Respirasi aerobik memerlukan oksigen untuk menghasilkan energi (ATP). Karbohidrat, lemak, dan protein dapat semua akan diproses dan dikonsumsi dan dapat diubah menjadi asam piruvat yang disebut glikolisis terjadi pada sitoplasma, siklus Krebs dan ETC terjadi dalam membrane sel, semuanya termasuk dalam respirasi aerob Reaksi sederhana: C6H12O6 (aq) + 6 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (l) Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen (O2). Organel yang berperan serta reaksi-reaksi yang terjadi dalam respirasi anaerob sama seperti yang terjadi pada respirasi aerob. Namun dalam respirasi anaerob peran oksigen digantikan oleh zat lain, contohnya NO3 dan SO3. Respirasi anaerob hanya dapat dillakukan oleh mikroorganisme tertentu contohnya bakteri. Respirasi anaerob terjadi dalam sitoplasma. Respirasi dimulai dari asam piruvat yang berlanjut pada proses selanjutnya, apabila tidak ada oksigen akan terjadi respirasi anaerob atau fermentasi. Jika tak ada oksigen, sel tidak memliki akseptor elektron alternatif untuk memproduksi ATP, sehingga terpaksa elektron yang didapatkan dari glikolisis diangkut oleh senyawa organik, proses ini disebut fermentasi. Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dengan cara melepaskan gugus CO2 dari piruvat melalui dekarboksilasi dan menghasilkan molekul 2 karbon, asetaldehida. Asetaldehida kemudia menerima elektron dari NADH sehingga berubah menjadi etanol. Fermentasi alkohol dilakukan oleh tumbuhan. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel hewan dengan cara mentransfer elektron dari NADH kembali ke piruvat sehingga dihasilkan asam laktat yang menyebabkan pegal-pegal.Metabolisme Mikrobia Page 11
  12. 12. Kondisi aerob dan anaerob berhubungan dengan proses yang berlangsung di dalam dan luar sitoplasma. Proses yang berlangsung di dalam sitoplasma atau dalam substrat disebut Substat Level Phosphorilation, sedangkan proses yang berlangsung di luar sitoplasma Oxidative Phosphorilation.2.4.Enzim yang Berperan dalam Metabolisme Semua proses biologis, misalnya : nutrisi, bioenergi dan biosintesis selalu memerlukan biokatalisator yang disebut enzim. Reaksi yang terjadi di dalam sel hanya mungkin berlangsung dengan pertolongan enzim yang dihasilkan oleh sel. Seperti halnya katalisator- anorganik, enzim dapat mempercepat reaksi kimia dan enzim sendiri tidak mengalami perubahan atau jumlah enzim sebelum dan sesudah reaksi akan tetap. Enzim seperti halnya kunci pintu yang dapat membuka daun pintu dari kusennya dan sebaliknya dapat merapatkan daun pintu dengan kusennya. Di dalam mikroorganisme, enzim melakukan pengendalian genetis, sintesis senyawa, analisis senyawa dan lain-lain yang berperan dalam pertumbuhan, diferensiasi, maupun perkembangan mikroorganisme. Jumlah enzim di dalam sel sangat sedikit tetapi mempunyai daya yang sangat besar untuk melakukan perubahan biokimia. Di dalam reaksi enzimatik (reaksi yang membutuhkan enzim) akan terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya, kemudian ikatan ini akan pecah kembali menjadi hasil reaksi dan enzim. Enzim yang terlepas kemudian bergabung lagi dengan substrat lain sehingga terjadi reaksi yang berulang-ulang sampai semua molekul substrat yang tersedia habis menjadi produk, sehingga enzim mempunyai mekanisme kerja efisiensi katalitik yang tinggi. Ilustrasi reaksi dapat digambarkan sebagai berikut : E + S ↔ ES ↔ E + P Keterangan : E = enzim ; S = substrat ; ES = ikatan enzim-substrat ; P = hasil reaksiMetabolisme Mikrobia Page 12
  13. 13. Selain mempunyai efisiensi katalitik yang tinggi, enzim juga mempunyai spesifikasi substrat yang tinggi. Artinya, sel hanya menghasilkan satu enzim untuk setiap senyawa dalam proses metabolisme, tetapi perubahan suatu senyawa menjadi senyawa yang lain biasanya tidak dilakukan oleh satu enzim tunggal tetapi oleh sekelompok enzim yang disebut sistem enzim yang bekerja secara berurutan, masing-masing menyebabkan terjadinya suatu reaksi kimia yang menghasilkan perubahan spesifik pada produk yang dibentuk oleh reaksi enzimatis yang mendahuluinya. Reaksi terakhir dalam sistem ini menghasilkan produk akhir. Untuk menamakan enzim tunggal digunakan akhiran –ase, misalnya : suksinat dehidrogenase, enzim ini bekerja pada substrat suksinat dalam proses reaksi dehidrogenasi (mengambilan hidrogen), enzim hidrolase bekerja untuk menambah molekul air (hidrolisis) untuk memecahkan ikatan kimia substrat. Untuk penamaan suatu kompleks enzim yang terdiri dari banyak enzim berdasarkan reaksi-reaksi yang dikatalisis digunakan kata sistem, misalnya sistem suksinat oksidase, yang mengkatalisis oksidasi asam suksinat oleh oksigen dalam beberapa langkah reaksi oleh beberapa enzim tunggal. Klasifikasi enzim hanya diperuntukan enzim tunggal dan bukan untuk sistem enzim. Enzim diklasifikasi dalam berbagai kategori sesuai dengan reaksi yang dikatalisisnya. Menurut komisi enzim persatuan biokimia internasional (Commission of Enzymes of the International Union of Biochemistry), enzim dibedakan menjadi enam kelompok, yaitu : oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, dan ligase. 1. Oksidoreduktase : mengkatalisis reaksi pemindahan elektron atau atom hidrogen (transfer elektron). Enzim oksidoreduktase melaksanakan reaksi dan menghasilkan energi. Ada ± 200 jenis oksidoreduktase, penghasilan energi sering dilakukan oleh enzim dehidrogense dengan membuang hidrogen juga membuang elektron sehingga dilepaskan energi yang kemudian dapat ditangkap sel dan disimpan dalam bentuk energi kimia.Metabolisme Mikrobia Page 13
  14. 14. 2. Transferase : mengkatalisis reaksi pemindahan gugusan kimia fungsional (fosfat, amino, metil,) dari suatu substrat ke substrat lain. Reaksi pemindahan ini tidak menghasilkan energi, tetapi mengubah substrat menjadi senyawa yang dapat dioksidasi atau menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk sintesis material sel. Nama kinase digunakan khusus untuk pemindahan fosfat dari ATP. 3. Hidrolase : mengkatalisis reaksi hidrolisis atau penambahan molekul air untuk memecahkan ikatan kimia substrat. Disebut hidrolase karena enzim ini menghidrolisis molekul-molekul besar menjadi komponen-komponen kecil yang dapat digunakan. Misalnya : amilum, selulose menjadi glukose, protein menjadi asam amino, lemak menjadi gliserol. Pada mikroorganisme enzim-enzim ini diekskresikan ke luar tubuh (lingkungan) sehingga senyawa-senyawa besar di luar tubuh dipecah dulu oleh enzim menjadi molekul yang lebih kecil atau larut dan dapat memasuki sel sebagai nutrien. Oleh karena itu enzim hidrolase disebut eksoenzim. Yang termasuk hidrolase yaitu : selulase (menghidrolisis selulose menjadi glukose), amilase (menghidrolisis amilum menjadi maltosa), protease (menghidrolisis protein menjadi asam amino), lipase (menghidrolisis lemak menjadi gliserol dan asam lemak), dan nuklease (menghidrolisis RNA dan DNA menjadi molekul yang lebih kecil). Dengan demikian eksoenzim ini bertanggung jawab terhadap kemampuan mikroorganisme untuk mengabsorbsi nutrien dari bahan yang ukurannya molekulnya besar. Beberapa eksoenzim merupakan racun dan menyebabkan mikroorganisme bersifat penyebab penyakit dengan mengkatalisis reaksi-reaksi yang merusak komponen sel organisme lain. 4. Liase : mengkatalisis reaksi penambahan gugusan ikatan ganda pada molekul dan membuang gugusan non-hidrolitik dengan meninggalkan ikatan ganda. Hal ini umumnya menyangkut pembuangan air (malat → fumarat + H2O), amoniak (serin → piruvat + NH3 + H2O), dan gugus karboksil (lisin → verin + CO2.Metabolisme Mikrobia Page 14
  15. 15. 5. Isomerase : mengkatalisis reaksi isomerasi atau pengubahan suatu senyawa menjadi isomernya (senyawa yang memiliki atom-atom yang sama tetapi berbeda struktur molekulnya, misal : manosa → fruktosa ; L_glutamat →D_glutamat). 6. Ligase : mengkatalisis reaksi penggabungan dua molekul menjadi satu molekul atau pembentukan ikatan disertai pemecahan atau penambahan ATP (adenin triphosphat) Sejumlah enzim, terutama yang membuang sebagian molekul substrat seperti dehidrogenase, liase, dan transferase, memerlukan molekul kedua untuk menampung molekul yang dibuang dan membawanya ke penerima lainnya. Molekul pembawa molekul buangan ini disebut koenzim. Enzim biasanya berupa molekul protein tetapi koenzim bukan protein meskipun sebagian besar berupa senyawa organik molekul kecil. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh banyak faktor, antara lain : konsentrasi enzim, kandungan substrat, keasaman (pH), dan suhu. Hubungan aktivitas enzim dengan konsentrasinya menunjukkan hubungan linier bahwa semakin tinggi konsentrasi enzim maka aktivitas enzim juga semakin cepat. Hubungannya dengan kandungan subtrat menunjukan bahwa mula-mula aktivitasnya naik dengan cepat, kemudian tidak berpengaruh terhadap pertambahan substrat. Hal ini disebabkan karena konsentrasi enzim yang terbatas akan menyebabkan jumlah subtrat yang dikatalisis juga terbatas sehingga pada batas ini, penambahan substrat tidak berpengaruh terhadap aktivitasnya. Hubungannya dengan keasaman menunjukan bahwa semakin jauh dari kondisi kisaran pH normal aktivitasnya semakin menurun, hal ini disebabkan karena enzim akan aktif dalam keadaan ionisasi yang tepat. Kondisi ionisasi yang tepat untuk enzim yang berbeda juga berbeda tetapi pada umumnya berkisar pada daerah netral (6 – 8). Hubungannya dengan suhu menunjukkan bahwa naiknya suhu akan meningkatkan aktivitas tetapi pada kenaikan suhu tertentu akan menurunkan aktivitas yang akhirnya menghentikan aktivitas. Ada tiga pengaruh suhu terhadap aktivitas enzim, yairu suhu minimum, suhuMetabolisme Mikrobia Page 15
  16. 16. optimum, dan suhu maksimum. Suhu minimum menunjukkan suhu dimana enzim mulai melakukan aktivitas dengan kecepatan minimum pada suhu rendah. Suhu optimum menunjukkan suhu dimana enzim melakukan aktivitas maksimum. Suhu maksimum menunjukkan suhu dimana enzim melakukan aktivitas minimum sebelum mengakhiri aktivitas karena terjadi kerusakan. Suhu di atas suhu maksimum akan mengakibatkan kerusakan permanen enzim karena terjadi koogulasi asam amino. Suhu maksimum untuk aktivitas enzim juga bervariasi tergantung jenis protein dalam enzim, tetapi pada umumnya di atas 40 oC dan di bawah 70 0C.Metabolisme Mikrobia Page 16
  17. 17. BAB III PENUTUP3.1.Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Menurut cara memperoleh makanan, bakteri dapat dikelompokkan menjadi bakteri heterotrof dan bakteri autotrof. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, bakteri dibagi menjadi 2 yaitu bakteri aerob dan anaerob. 2. Metabolisme meliputi semua reaksi kimia yang terjadi pada seluruh tubuh organisme. Ada dua macam proses dalam metabolisme, yaitu anabolisme dan katabolisme. Kedua proses metabolisme tersebut merupakan reaksi enzimatis. Artinya reaksi tersebut melibatkan peranan enzim. 3. Tahapan metabolisme mikrobia yaitu Glikolisis, aerobik dan anaerobik, siklus krebs, transpor elektron, kemiosmosis, substrat level phospolirasi, oksidatif phospolirasi, dan respirasi. 4. Enzim diklasifikasi dalam berbagai kategori sesuai dengan reaksi yang dikatalisisnya. Menurut komisi enzim persatuan biokimia internasional (Commission of Enzymes of the International Union of Biochemistry), enzim dibedakan menjadi enam kelompok, yaitu : oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, dan ligase.3.2.Saran Adapun saran yang dapat disarankan adalah semoga makalah ini dapat memberikan pengetahuan yang bermanfaat bagi pembaca dan dapat diterapkan serta diaplikasikan dalam kehidupan.Metabolisme Mikrobia Page 17
  18. 18. DAFTAR PUSTAKAAnonim1. 2009. Metabolisme Bakteri. http://agushome.blogspot.com/2009/07/metabolisme-bakteri.html (Diakses 14 April 2012)Anonim2. 2011. Metabolisme Mikroba. http://p3cell.blogspot.com/2011/07/metabolisme-mikroba.html (Diakses 14 April 2012)Anonim3. 2012. Makalah Metabolisme Mikrobia. http://blog.ub.ac.id/abdullahelg10/2012/04/10/makalah-metabolisme- mikrobia/ (Diakses 14 April 2012)Purnomo, Bambang. 2004. Bahan Kuliah Dasar-dasar Mikrobiologi. Google Jurnal Filetype:PDF. (Diakses 18 April 2012)Metabolisme Mikrobia Page 18

×