UJI BIOKIMIA METABOLISME BAKTERI
Metabolisme adalah semua reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel yang menghasilkan energi dan yang menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan untuk kegiatan-kegiatan selular, seperti pergerakan. Reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui perombakan nutrient disebut reaksi disimilasi atau penguraian; jadi merupakan kegiatan katabolik sel. Sedangkan reaksi kimiawi yang menggunakan energi untuk sintesis dan fungsi-fungsi sel lainnya disebut reaksi asimilasi atau anabolik. Jadi, reaksi disimilasi menghasilkan energi, dan reaksi asimilasi menggunakan energi.
Bila sel merombak ikatan-ikatan kimiawi tertentu selama metabolisme, energi yang dilepaskan menjadi tersedia untuk melangsungkan kerja biologis. Selama masa hidup sel, kerja ini bersifat ekstensif dan beragam. Mikroorganisme heterotrofik nonfotosintesik memperoleh energinya dari oksidasi (pengusiran electron atau atom hydrogen) senyawa-senyawa anorganik (Pelezer, 2006).
Cara Bakteri Memperoleh Energi
Melalui proses Oksidasi-reduksi. Oksidasi adalah proses pelepasan electron sedang reduksi adalah proses penangkapan elektron. Karena elektron tidak dapat berada dalam bentuk bebas, maka setiap reaksi oksidasi selalu diiringi oleh reaksi reduksi. Hasil dari reaksi oksidasi dapat terbentuknya energi.
Pada umumnya reaksi oksidasi secara biologi dikatalisis oleh enzim dehidrogenase. Enzim tersebut memtransfer elektron dan proton yang dibebaskan kepada aseptor elektron intermedier seperti NAD+ dan NADP+ untuk dibentuk menjadi NADH dan NADPH. Fosforilasi oksidasi terjadi pada saat elektron yang mengandung energi tinggi tersebut ditranfer ke dalam serangkain transpor elektron sampai akhirnya ditangkap oleh oksigen atau oksidan anorganik lainnya sehingga oksigen akan tereduksi menjadi H2O.
1. Transfer elektron menuju oksigen melalui berbagai caier seperti flavoprotein,quinon maupun citekrom.
2. Adanya transfer elektron ini mengakibatkan aliran proton (H+) dari sitoplasma ke luar sel. Jadi arah aliran adalah dari dalam ke luar. Hal ini akan menimbulkan peredaan konsentrasi proton atau dikenal dengan gradien pH.
3. PH pada umunnya 7,5. Gradien pH terjadi jika pH di luar sel lebih kecil dari 7,5. Selanjutnya gradien pH bersama dengan potensial membentuk protonmotive force. Kekuatan (protonmotive force) inilah yang menarik proton dari luar sel kembali ke dalam sel. Bersamaan dengan masuknya kembali proton tadi terbentuk energi yang digunakan untuk berbagai aktifitas sel.
4. Para menbran terdapat enzim spesifik disebut dengan ATPase. Energi
yang disebabkan pada saat masuknya kembali proton tadi akan digunakan oleh ATPase untuk forforilasi ADP menjadi ATP. Energi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat yang selanjutnya dapat digunakan untuk aktifitas sel. Reaksinya adalah:
Adenosin -P ~ P + Pi. ……energi…… Adenosin- P~ P~ P
Ada dua macam energi yang digunakan oleh makhluk hidup.
1. Sinar matahari. Organismenya disebut dengan organisme fotosintesis atau di kenal juga dengan organisme fototrofik.
2. Oksidasi senyawa kimia. Organismenya disebut dengan organisme kemosintesis kemotrofik atau autotrofik.
Fotosintesis ada dua macam
1. Fotosintesis tipe Cynobacteria. Fotosintesis tipe ini sama dengan fotosintesis yang terjadi pada tanaman tingkat tinggi dengan keseluruhan reaksi adalah.
CO2 + 2H2O ……sinar matahari…… H2O + [ CH2O ]n + O2
klorofil
Pada sistem fotosintesis ini terdapat 2 fotosistem yaitu fotosistem (PS) I dan II. Aliran elektron dari PS II ke PS I selanjutnya mengubah NADP+ menjadi NADPH. Aliran eletktron yang demikian dikatakan noncyelic phosphorilation.
2. Fotosintesis tipe Noncyanobacteria.
Kelompok bakteri ini tidak memiliki fotosistim II untuk menfotolisis H2O. Dengan demikian bakteri ini tidak pernah menggunakan air sebagai reduktan sehingga oksigen tidak pernah di hasilkan dari fotosintesis. Fotosintesis yang demikian berlangsung dalam keadaan anaerob, sehingga dikenal dengan fotosintesis anaerob. Jadi organisma ini memerlukan suplai senyawa organik sebagai donor hidrogennya Persamaan reaksi secara umum adalah:
Sinar matahari
CO2 +2H2A……………………….H2O + [CH2O]n + 2A
klorofil
Respirasi Mikroba
Respirasi didefenisikan sebagai penggunaan serangkaian transfor elektron untuk mentransfer elektron menuju aseptor elektron terakhir. Energi diperoleh melalui fosporilasi oksidatif tetapi dalam prosesnya bisa menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir (respirasi aerob) atau senyawa anorganik lain (resfirasi anaerob).
Respirasi Aerob
Banyak organisme yangn mampu menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir. Dalam hal ini tidak diperlukan reduksi senyawa intermediator sebagaimana dalam fermentasi. Hasilnya senyawa-senyawa intermediate tersebut dapat dioksidasi sempurna menjadi karbon dioksida dan air. Ini merupakan keuntungan yang sangat besar bagi organisme karena jumlah energi yang dihasilkan dari oksidasi sempurna satu molekul glukosa jauh lebih besar bila dibandingkan melalui fermentasi.
Hal ini disebabkan rangka aliran elektron dari NADH ke O2 melalui serangkaian karir Cytocrom menghasilkan 3 ATP. Energi tersebut, bersama dengan eneegi yang diperoleh dari oksidasi Virupat menjadi asetil COA menghasilkan 36 ATP yang dihasilkan dari metabolisma glukosa menjadi CO2 dan H2O. Jika kita bandingkan dengan dua ATP yang dibentuk dari satu molekul glukosa melalui fermentasi alkohol atau asam laktat, maka metabolisme aerob jauh lebih efesien dibanding dengan permentasi. Hal ini dipenuhi melalui proses degradasi disebut tricarboxylic Acid Cycle (TCA Cycle) atau dikenal dengan siklus asam sitrat maupun siklus Krebs. Setiap kali oksalo asetat bergabung dengan asetil COA yang berasal dari Piruvat masuk ke dalam siklus akan membentuk senyawa 6 karbon yang dikenal dengan asan sitrat sehingga dinamakan siklus asam sitrat. Dalam setiap putaran menghasilkan serangkaian oksidasi menyebabkan terjadinya reduksi NAD atau FAD dan membebaskan 2 molekul CO2. Jadi senyawa 6 karbon asam sitrat kembali ke bentuk semula yaitu senyawa 4 karbon oksalo asetat yang siap bergabung kembali dengan asetat / astil COA. Akhirnya semua senyawa NADH dan FADH mengalami posforilasi oksidatif dengan melepaskan elektron melalui serangkain cyticrom ke oksigen menghasilkan air dan 3 molekul ATP untuk setiap pasang elektron dari NADH.
Respirasi Anaerob
Disamping metabolisma aerob, dan fermentasi terdapat metabolisma lain yang pada umumnya bersifat anaerob. Akan tetapi mikroorganisme tersebut tidak melakukan fermentasi. Bakteri tersebut menggunakan senyawa anorganik sebagai aseptor elektron terakhirnya. Organisma tersebut dapat dibagai dalam 3 kelompok yaitu : reduser sulfat, reduser nitrat dan bakteri metan. Yang perlu diingat bahwa, meskipun tipe metabolismenya adalah anaerob, elektron yang dibebaskan melalui reaksi oksidasi ditransfer melalui serangkaian transfer elektron dan energi dihasilkan melalui fosforilasi oksidatif. Letak perbedaan antara resfirasi aerob dan anaerob adalah bahwa pada respiriasi anaerob yang berperan sebagai aseptor elektron terkahir adalah senyawa anorganik, bukan oksigen (Dwidjo, 1988).
Hasil Uji Biokimia
a. Hidrolisis pati : ( + ), karena terdapat zona bening setelah ditambah lugols Iodin
b. Uji Methyl Red : ( + ) , karena warna tetap merah setelah ditambah methyl red
c. Uji Sitrat : ( – ), karena tetap berwarna hijau
d. Uji TSIA : ( + ) , karena media naik kepermukaan
e. Uji Karbohidrat : manitol ( – ) karena tidak dapat gelembung dalam tabung durham hanya terjadi kekeruhan .
Dexstrosa (+) karena terdapat gelembung di dalam tabung durham dan terjadi kekeruhan
Sukrosa ( – ) karena tidak terdapat gelembung udara dalam tabung durham .
f. Uji motilitas : ( + ) , karena terjadi motility ( pergerakan bakteri )
g. Uji Katalase : ( + ) , karena terdapat gelembung saat diamati di mikroskop
