Upload
ir240296
View
108
Download
24
Embed Size (px)
DESCRIPTION
biokimia
Citation preview
NUTRISI, KULTUR, DAN METABOLISME MIKORORGANISME
METABOLISME 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
Nutrientso 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 compoundsChemoautotrophs: 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 AgarSelektif = 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 padatMikroba 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
EnergetikEnergi = 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 vitaminTerikat 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 produced4 molecules of ATP are produced; 2 net ATP producedRemember that 2 molecules of G3P are produced so
everything is multiplied by 2Substrate level phosphorylation occursPyruvate 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