Download 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