METBOLISME (mikrobia)

METABOLISME  (mikrobia)

1. Sekilas tentang Metabolisme

a.       Pengertian metabolisme mikrobia

Sel-sel bakteri seperti halnya sel semua organisme hidup, umumnya melakukan aktivitas kehidupan. Untuk kelangsungan hidupnya semua sel membutuhkan suatu sumber energi. Substansi (sumber energi) yang berbentuk makromolekul dan beraneka ragam macamnya akan diubah menjadi senyawa yang lebih sederhana agar dapat dimasukkan kedalam rangkaian metabolik yang dimiliki mikroorganisme. Untuk melangsungkan kehidupannya, bakteri merubah zat kimia dan energi radiasi kedalam bentuk yang berguna melalui proses respirasi, fermentasi, dan fotosintesis. Proses-proses tersebut bisa kita sebut sebagai proses metabolisme yang digunakan oleh makhlukhidup untuk bertahan hidup termasuk juga mikroorganisme. Metabolisme merupakan semua proses kimia dan biologi yang terjadi di dalam sel sutau organisme. Dalam metabolisme biasa kita kenal adanya reaksi katabolisme dan reaksi anabolisme.

b.      Pengertian katabolisme dan anabolisme

Katabolisme merupkan jalur metabolisme untuk mengubah/merombak molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi. Anabolisme merupakan jalur metabolisme yang memerlukan energi dalam proses pengubahan molekul-molekul sederhana menjadi molekul yang lebih kompleks. Pada semua jenis sel dalam melakukan proses pengekstrakan energi untuk mempertahankan kehidupannya pasti dalam reaksinya selalu diiringi oleh pembentukan ATP (Adenosine Triphosphate). ATP adalah perantara yang umum baik dalam reaksi yang menghasilkan energi maupun reaksi-reaksi yang membutuhkan energi, dan pembentukannya memerlukan mekanisme dimana energi yang tersedia dapat disalurkan kedalam reaksi biosintesis dari sel yang memerlukan energi.

c.       Reaksi reduksi-oksidasi

Selain reaksi anabolisme dan reaksi katabolisme, didalam proses metabolisme mikroorganisme terdapat pula reaksi oksidasi dan reduksi. Umumnya oksidasi biologis melibatkan suatu proses dehidrogenasi, oksidasi biologis diungkapkan secara lebih sederhana dalam proses perpindahan hydrogen, pada perpindahan tersebut merupakan proses hilangnya elektro-elektron dari substansi yang dioksidasi. Terjadinya beberapa reduksi-oksidasi dapat dibalik antara substrat semula dan oksidan akhir melepaskan energi yang lebih sedikit, dalam suatu system dimana oksidasi suatu karbohidrat secara sempurna menghasilkan energi yang cukup besar dipecah menjadi beberapa bagian reaksi yang terintegrasi, dan energinya disimpan atau dibebaskan dalam kemasan-kemasan yang lebih kecil. Dalam reaksi-reaksi ini energy kimiawi dipindahkan dari satu reaksi ke yang lainnya melalui perantara umum atau faktor pemindah. Salah satu perantara umum yang terpenting adalah ATP. ATP secara efektif menghubungkan atau memindahkan reaksi enzimatik yang melibatkan fosfat.

Dalam beberapa reaksi metabolism terjadi transfer electron dari molekul yang mendonorkan/memberikan electron disebut donor electron  ke molekul penerima electron yg disebut akseptor electron. Transfer elekton tersebut dinamakan reaksi reduksi-oksidasi. Akseptor electron disebut tereduksi. Ini nampak bertolak belakang, tetapi electron yang diterima akan mereduksi muatan listriknya sehingga muatan listrik menjadi negative. Molekul yang kehilangan electron dinamakan teroksidasi karena seringkali electron mereka disumbangkan untuk atom oksigen.

Dapat digunakan kronim OIL RIG untuk mengingat konsep tersebut, yaitu oxidation involves loss; reduction involves gain.

d.      Molekul pembawa electron (electron carrier)

Electron jarang terdapat bebas di sitoplasma, mereka mengorbit inti atom. Oleh karena itu sel menggunakan molekul pembawa electron (electron carrier) untuk membawa elektron (biasanya pada atom hidrogen) dari satu lokasi di sel lain. Tiga molekul penting pembawa elektron, yang berasal dari vitamin, adalah nicotinamide adenine dinucleotide (NAD⁺), nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH⁺), dan flavin adenine dinucleotide (FAD). Sel menggunakan masing-masing molekul dalam jalur metabolik tertentu.

2.      Pembentukan ATP

Bakteri memanfaatkan dua kelompok reaksi yang secara mendasar berbeda,untuk membuat persediaan energi. Satu kelompok terdiri atas reaksi-reaksi yang membentuk ATP dari unsur-unsur kaya energi lain oleh fosforilasi tingkat substrat. Kelompok yang kedua dari reaksi-reaksi sintesis ATP pada bakteri mencakup fosforilasi oksidatif dan fotofosforilasi. Dalam reaksi-reaksi ini selama aliran electron akhir dalam suatu urutan katabolic redoks, ATP dibentuk melalui mekanisme fosforilasi transport electron.

Pembentukan ATP dari ADP dapat melalui 3 jalur, yaitu:

• Fosforilasi tingkat substrat, yaitu transfer fosfat ke ADP dari senyawa organic lain.
•  Fosforilasi oksidatif, yaitu energi dari reaksi redoks dalam respirasi yang digunakan untuk menggabungkan fosfat inorganic dengan ADP. 
•  Fotofosforilasi, menggunakan energi cahaya untuk memfosforilasi ADP dengan fosfat inorganic.

Masing-masing jalur tersebut akan dibahas lebih lanjut. (Penasaran....telusuri terus blog ini :))