Materi ke-4 - WordPress.com
Download
Report
Transcript Materi ke-4 - WordPress.com
NUTRISI, KULTUR, DAN METABOLISME
MIKORORGANISME
METABOLISME
Salah satu ciri makhluk hidup adalah melakukan
metabolisme
Metabolisme adalah :
Total dari semua reaksi
kimia yang terjadi di
dalam sel.
Metabolisme terbagi dua :
1. Anabolisme
2. Katabolisme
Perbedaan reaksi
1. Katabolisme, yaitu adalah reaksi penguraian
senyawa kompleks menjadi senyawa senyawa
yang lebih sederhana dengan bantuan enzim
(respirasi)
2. Anabolisme, yaitu lintasan metabolisme yang
menyusun beberapa senyawa organik sederhana
menjadi senyawa kimia atau molekul kompleks
(Fotosintesis)
Perbedaan reaksi
Reaksi Anabolik
Menghasilkan
polimer atau makromolekul
Membutuhkan energi
Energi diperoleh dari reaksi katabolik
Reaksi Katabolik
Menghasilka
monomer
Menghasilkan atau melepas energi
Energi disimpan di dalam ATP
Nutrisi Mikroba
Nutrients
o Mensupply monomer (atau prekursor)
o Dibutuhkan untuk pertumbuhan sel
Makronutrien
Elemen yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah besar
Mikronutrien : dibutuhkan dalam jumlah sedikit (trace
elements)
Elemen anorganik
Dibutuhkan dalam jumlah sedikit
Biasanya sebagai kofaktor enzim
Misal : besi
Macronutrients
Carbon
50% of dry weight of cell
Structural organic molecules, energy source
Needed for proteins, sugars, lipids to make up cell structures
Chemoheterotrophs: get C from sugars, organic acids, lipids,
proteins, or other organic compounds
Chemoautotrophs: get C from CO2
Nitrogen
12% of dry weight of cell
In amino acids and proteins
Needed for proteins, DNA, RNA
Most bacteria get nitrogen from decomposing proteins
Some use nitrates or ammonium
A few bacteria use N2 in nitrogen fixing (nitrogen fixing
organisms)
Other Macronutrients
Sulfur
In amino acids, thiamine and biotin
Sulfur for proteins (enzymes) and vitamins
Most bacteria decompose proteins
Some bacteria use sulfate ion (SO4-2) or hydrogen sulfide
(H2S)
Phosphorus
Phosphorus for ATP, DNA, RNA, and membranes
Important for phospholipids, nucleic acids, and high energy
phosphate bonds
Phosphate ion (PO4-3) is source of phosphorus
Other Macronutrients
Potassium
Used in enzymes
Magnesium
Used to stabilize ribosomes, membranes, and nucleic acids
Important for enzyme activity
Calcium
Not required by all
Helps stabilize cell walls in microbes
Heat stability of endospores
Sodium (Na)
Required
by some microbes (e.g., marine microbes)
A Microbial Periodic Table of the Elements
Figure 5.1
Mikronutrien : Besi (Fe)
Memainkan peranan penting dalam respirasi seluler
Komponen kunci dari sitokrom dan protein besi sulfur (Fe-S)
yang digunakan untuk transport elektron
Ferrous (Fe2+) bersifat larut kondisi anorganik
Ferric (Fe3+) tidak larut kondisi organik
Untuk mendapatkan besi dari berbagai mineral yang
tidak larut, sel akan menghasilkan suatau agen yang
disebut siderofor yang dapat mengikat besi dan
mengangkutnya ke dalam sel.
Disebut enterobaktin
Faktor Pertumbuhan
Senyawa organik yang dibutuhkan dalam jumlah yang
sangat sedikit
Merupakan senyawa kimia yang tidak dapat disintesis
oleh mikroorganisme
Senyawa oganik yang dapat diperoleh dari lingkungan
Contoh : Vitamins, asam amino, purin dan pirimidin
Media Kultur
Media kultur adalah :
nutrien yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba di
laboratorium
Terbagi 2 golongan besar :
– Defined media:
media yang komposisi kimianya diketahui
– Complex media:
media yang komposisi kimianya tidak diketahui
Contoh : yeast, meat extracts, Tryptic Soy broth (TSB), TSA
Defined medium – exact makeup is known
Media Kultur
Media Selektif
Media yang berisi senyawa-senyawa kimia yang secara
selektif menghambat prtumbuhan beberapa mikroba tetapi
tidak mikroba yang lain.
Media Diferensial
Media yang berisi senyawa kimia sebagai indikator,
biasanya dapat mendeteksi reaksi kimia yang terjadi
selama pertumbuhan mikroba
Media Pertumbuhan Prokariotik
Berisi nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroba
Sumber Energi
Berisi makronutrien yang esensial
Berisi mikronutrien yang esensial
Faktor pertumbuhan
Sterilisasi
Bebas dari mikroba
Inokulasi secara aseptik
Media Selektif
Menekan pertumbuhan
mikroba yang tidak diinginkan
Berisi komponen/kondisi
yang menekan pertumbuhan
beberapa prokariot dan
membiarkan mikroba yang
diinginkan tumbuh
Menghambat pertumbuhan
mikoba yang tidak
dikehendaki
Digunakan untuk
menyeleksi grup mikroba
yang spesifik
Misal : media MacConkey
menekan pertumbuhan
bakteri Gram + dan
merangsang pertumbuhan
enteric bacteria
Media Diferensial
Memudahkan untuk mengenal
koloni dari mikroba yang
berbeda
Mengadung senyawa kimia
yang dapat mmbedakan
secara spesifik jenis
prokariotik
Pewarna yang ditambahkan
pada media dapat
membedakan satu orgnisme
dengan organisme yang lain
Contoh : media agar darah
digunakan untuk
membedakan organisme
hemolitik dengan organisme
non hemolitik
Pertumbuhan pada media MacConkey Agar
Selektif = Gram positif terhambat, hanya gram negatif yang tumbuh
Differential – lactose fermenting
Escherichia coli (E.coli) = gram -
Salmonella typhimirium = gram -
KULTUR DI LABORATORIUM
Sel dapat tumbuh di media cair atau padat
Mikroba ada dimana-mana maka :
– Sterilisasi media sangat penting
– Teknik aseptik harus diperhatikan (Lihat Gambar)
Teknik Aseptik
KULTUR DI LABORATORIUM
Teknik kultur murni :
–Streak plate (lihat gambar)
–Pour plate
–Spread plate
Metode streak mikroba untuk membuat kultur murni
Energetik
Energetik
Energi = kemampuan untuk bekerja
◦
Diukur dalam kilojoules (kJ)
Dalam reaksi kimia lain beberapa energi hilang sebagai panas
•Free energy (G): enargi yang dilepas yang digunakan untuk bekerja
•Perubahan dalam energi bebas selama reaksi ditulis dengan G0′
G0′: dibawah kondisi standard ;1 M, pH 7, 25oC, 1 atm
KATALISIS DAN ENZIM
Katalisis adalah :
Adalah : merupakan proses yang terjadi akibat adanya
peran dari katalis.
Katalis merupakan senyawa kimia yang dapat
mempercepat reaksi tanpa perubahan bentuk/struktur dari
katalis tersebut.
KATALISIS DAN ENZIM
Enzim
Adalah : Enzim adalah protein yang dihasilkan mahluk hidup,
melakukan katalis reaksi kimia dengan aktifitas
energi yang rendah
Enzym umumnya protein globular dengan karakteristik bentuk
tiga dimensi
Enzim sangat efisien, dapat mengoprasikan suatu reaksi pada
temperatur rendah, dan berbagai subjek untuk mengontrol
bermacam reaksi seluler
Enzim merupakan katalis hayat/biokatalisator
Enzim
Dapat meningkatkan laju reaksi kimia 10 -10²° kali
dengan laju spontan
Katalisis enzim (lihat gambar) :
E+S
E-S
E+P
Katalisis tergantung pada :
• Ikatan substrat
• Posisi relatif substrat mengkatalis asam amino aktif
Siklus katalisis enzim
Enzim
Banyak enzim yang berisi molekul non protein kecil
yang berpartisipasi di dalam katalisis tetapi bukan
substrat
Koenzim membantu enzim membawa molekul dan
melepaskannya ke dalam enzim yang lain.
Biasanya vitamin
Terikat dengan enzim dengan ikatan yang tidak
kuat
Reaksi oksidasi reduksi
Energi adalah conserved di dalam sel dari reaksi oksidasi
reduksi (redox)
Contoh : ATP
Redox terlibat dalam transfer elektrom dari pendonor elektron
(electron donor ) ke penelrima elektron (electron acceptor)
Oksidasi
Kehilangan electron (dan proton H+) ELECTRON
DONOR
Reduksi
Mendapat elektron (dan proton H+) ELECTRON
ACCEPTOR
Contoh : Reaksi Oksidasi Reduksi
Figure 5.9
Respirasi aerob –vs- Fermentasi
Aerobik
Glikolisis,
Siklus Krebs (siklus asam sitrat) dan rantai
transport elektron
Terdiri dari banyak ATP
NAD+ diregenerasi
Anaerobik (fermentasi)
Menghasilkan
2 ATP
Glikolisis
Asam
laktat atau fermentasi etanol
NAD+ diregenerasi
Glikolisis
Glikolisis
Langkah pertama di dalam respirasi seluler dan fermentasi
Pathway utama pada proses fermentasi dan merupakan
metode metabolisme anaerob
Proses anoxic
Hasil glikolisis
Melepaskan sedikit energi (ATP)
Menghasilkan produk fermentasi
Glikolisis – Stage I:
Persiapan reaksi
Tidak ada reaksi oksidasi/ reduksi
2 molecules of ATP are invested
Figure 5.15
Glycolysis – Stage II:
Making ATP and Pyruvate
Oxidation-reduction reactions occur; NADH produced
4 molecules of ATP are produced; 2 net ATP produced
Remember that 2 molecules of G3P are produced so
everything is multiplied by 2
Substrate level phosphorylation occurs
Pyruvate is produced
Figure 5.15
Glycolysis – Stage III:
Making Fermentation Products
Oxidation-reductions occur by fermentation
Yeast ethanol + CO2
Different for different organisms
Net energy yield for complete fermentation: 2 ATP
NAD+ is regenerated
If oxygen is present, pyruvate will be converted into acetyl CoA and enter the
Krebs cycle
Figure 5.15
Produk akhir dari fermentasi tergantung dari
organisme
Feedback Inhibition
Reversible
◦ If the inhibitor is removed, then the pathway can continue
Active site
◦ Where the substrate binds the enzyme
Allosteric site
◦ Where inhibitor binds the enzyme
◦ Changes the shape of the active site
◦ When inhibitor (end product) binds to allosteric
site*enzyme changes shape substrate doesn’t bind
Allostery
Figure 5.30
Terima kasih