PANDUAN METABOLISME MIKROBA

Pendahuluan
• Definisi Metabolisme, Katabolisme dan Anabolisme
• Metabolisme sebagai proses produksi energi untuk pertumbuhan dan perkembangan sel serta mempertahankan steady state sel
• Defisini senyawa pembawa energi, ATP dan ADP


Enzim
• Karaktersitik enzim
• Faktor yang mempengaruhi kerja enzim
• Pengaturan sistem enzim
• Penamaan enzim
Tipe Metabolisme Mikroba
• Metabolisme Heterotorf, respirasi aerob, respirasi anaerob
• Metabolisme ototrof
• Fotosintesis (fotolitotrof, fotoorganotrof), fotosintesis bakteri ungu sulfur dan non sulfur, bakteri hijau, dan sianobakteri
Metabolisme karbohidrat (Metabolisme Sentral)
• Lintasan Glikolitik (Embden-Meyerhof-Parnas/EMP), lintasan oxidative pentose phosphate/ hexose monophosphate dan b) lintasan Entner-Doudoroff.
• Lintasan Gliolitik.
• Siklus Krebs disebut juga siklus asam sitrat/ asam trikarboksilat
• Oksidasi transport elektron yang berlangsung bersamaan dengan fosforilasi oksidatif.
Metabolisme Protein dan Lipid
• Asimilasi ammonia
• Biosintesis dan katabolisme asam amino
• Biosintesis nukleotida
• Katabolisme asam lemak
• Biosintesis lemak (asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh)
• Biosintesis Fosfolipid
• Degradasi lipid

I. Pendahuluan: Definisi Metabolisme, Anabolisme dan Katabolisme

Metabolisme adalah semua proses kimiawi yang dilakukan oleh organisme atau semua reaksi yang melibatkan transformasi energi kimia dalam mahluk hidup
Fokus mata kuliah metabolisme bakteri adalah oksidasi substrat dan reaksi disimilasi (reaksi yang menghancurkan molekul) agar bakteri menghasilkan energi. Metabolisme juga mempelajari penyerapan dan penggunaan senyawa anorganik atau organik untuk tumbuh dan mempertahankan keadaan steady state sel.
Dua tipe metabolisme adalah:
1. Anabolisme: Pembentukan senyawa yang memerlukan (mengkonsumsi) energi (Rekasi endergonik)
2. Katabolisme: Penguraian senyawa yang menghasilkan (melepaskan) energi (Reaksi eksergonik). Senyawa yang diuraikan berupa senyawa organik polisakarida (karbohidrat), protein, lemak dan asam nukleat, serta senyawa anorganik berupa nitrat, sulfat, N2, sulfur (belerang), besi, amonia dll.

Energi dari proses metabolisme diperlukan untuk:
• Sintesis bagian sel (dinding sel, membran sel, dan substansi sel lainnya)
• Sintesis Enzim, asam nukleat, polisakarida, Fisfolipid, atau komponen sel lainnya
• Mempertahankan kondisi sel (optimal) dan memperbaiki bagian sel yang rusak
• Pertumbuhan dan perbanyakan sel
• Penyerapan unsur hara dan ekskresi senyawa yang tidak diperlukan (waste products)
• Pergerakan (Motilitas)

Energi kimia dihasilkan melalui oksidasi substrat dan disimpan (dikonservasi) dalam bentuk komponen berenergi tinggi seperti adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP) atau komponen lain yang mengandung ikatan thioester seperti acetyl ~ SCoA atau succinyl ~ SCoA.
ADP and ATP adalah molekul denosine monophosphate (AMP) yang mengandung satu atau dua fosfat berenergi tinggi. Maka ADP adalah AMP ~ P, sedangkan ATP adalah AMP ~ P~ P. Di dalam proses biokimia yang selalu dikatalis oleh enzim, ADP dan ATP dapat digunakan sebagai sumber energi untuk mensintesis senyawa organik kompleks yang diperlukan oleh sel.


II. ENZIM
Enzim adalah protein dengan aktivitas katalitik yang berperan penting dalam setiap reaksi metabolisme. Enzim mempercepat rekasi kimia tanpa pembentukan produk samping dan berfungsi di dalam larutan encer pada keadaan suhu dan pH normal (alami). Enzim mengkatalisis suatu rekasi tanpa ikut dalam reaksi tersebut. Secara temporer, enzim terikat pada substrat/reaktan (zat yang bereaksi) dari rekasi yang dikatalisis.

Gambar 1 . Skema kerja enzim katabolimse (memecah reaktan) berdasarkan teori
kunci-anak kunci


2.1. Karakteristik Enzim
Enzim bekerja dalam urutan teratur untuk mengkatalisis ratusan reaksi bertahap baik yang menguraikan nutrisi, menyimpan dan mengubah energi kimia, maupun membuat makromolekul dari molekul sederhana. Spesifisitas enzim amat tinggi terhadap substratnya, dengan demikian satu tahap reaksi dikatalisis oleh satu jenis enzim.
Tanpa enzim hampir seluruh reaksi biologis berlangsung lambat. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi (kecepatan reaksi sebanding dengan jumlah molekul reaktan yang diubah menjadi produk pada satu satuan waktu) antara satu juta sampai satu triliun kali karena enzim menurunkan jumlah energi aktivasi yang diperlukan.
(bersambung)