MAKALAH MIKROBA

MAKALAH MIKROBABAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangDalam kehidupan, mahluk hidup memerlukan energi yang diperoleh dari proses metabolisme. Metabolisme terjadi pada semua mahluk hidup termasuk kehidupan mikrobaetabolisme ialah semua reaksi yang mencakup semua proses kimiawi yang terjadi di dalam sel yang menghasilkan energi dan menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan untuk kegiatan-kegiatan seluller. Seperti untuk pertumbuhan, pembelahan sel, pembaruan komponen sel, dan lain-lain. Kegiatan kimiawi yang dilakukan oleh sel amatlah rumit, bergamnya bahan yang digunakan sebagai unsur nutrisi oleh sel. Dalam melakukan setiap aktivitas sel dalam tubuh sangatlah berkaitan erat dengan kerja enzim sebagai substansi yang ada dalam sel yang jumlahnya amat kecil dan mampu menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan yang berkaitan dengan proses-proses seluller dan kehidupan. Semua aktivitas metabolisme prosesnya dikatalisis oleh enzim. Jadi kehidupan tidak akan terjadi tanpa adanya enzim dalam tubuh mahluk hidup.. Metabolisme merupakan serentetan reaksi kimia yang terjadi dalam sel hidup (Darkuni 2001). Metabolisme dibagi atas dua fase yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah Pembentukan senyawa yang memerlukan energi (Rekasi endergonik) misalnya reaksi fotosintesis: membentuk C6G12O5 dari CO2 dan H2O, sedangkan Katabolisme adalah proses penguraian senyawa yang menghasilkan energi (reaksi eksergonik) misalnya pada respirasi yang menguraikan karbohidrat menjadi asam piruvat dan energi.1.2 Rumusan MasalahDari uraian dalam latar belakang, dapat diajukan rumusan masalah sebagai berikut:1) Apa pengertian dari anabolisme dan katabolisme?2) Dari apa saja produksi energi oleh mikroba?3) Apa saja sifat enzim dan faktor yang mempengaruhi kerja enzim?4) Bagaimana mekanisme kerja enzim?1.3 Tujuan PenulisanSetelah menelaah latar belakang pembuatan makalah, maka dapat dirumuskan menjadi suatu tujuan pembuatan makalah sebagai berikut:1) Untuk menegetahui pengertian dari anabolisme dan katabolisme.2) Untuk mengetahui produksi energi oleh mikroba.4) Untuk mengetahui mekanisme kerja enzim.5) Untuk mengetahui peranan dan penamaan enzim.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1. ANABOLISME DAN KATABOLISMEMetabolisme adalah keseluruhan proses reaksi enzim dan kimiawi dalam sel. Metabolisme dapat dibedakan menjadi dua yakni metabolisme primer dan sekunder. Metabolisme primer adalah metabolisme yang selalu dilakukan oleh semua organism yang ada di alam. Sedangkan metabolism sekunder hanya dilakukan oleh organisme tertentu dan menghasilkan zat tertentu pula.A. Anabolisme Metabolisme dibagi atas dua fase yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah Pembentukan senyawa yang memerlukan energi (Rekasi endergonik) misalnya reaksi fotosintesis: membentuk C6G12O5 dari CO2 dan H2O. Anabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang membentuk suatu molekul besar dari molekul yang lebih kecil. Dan selama proses anabolisme membutuhkan energy dalam reaksinya. Atau dapat dikatakan segala bentuk sintesa dalam mikroorganisme. Proses metabolisme mikroorganisme dapat dibedakan menjadi dua berdasarkan sumber energinya yaitu fototrof dan kemotrof. Sedangkan apabila berdasarkan kemampuan mendapat sumber karbonnya menjadi dua juga yaitu Autotrof dan heterotrof. Mikroorganismefototrofadalah mikroorganisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi utamanya. Fototrof dibagi menjadi dua yakni: fotoautotrof dan Fotoheterotrof.Organisme yang termasuk fotoautrotrof melakukan fotosintesis. Sedangkanfotosintesisadalah proses mensintesis senyawa organik kompleks dari unsur-unsur anorganik dengan menggunakan energi cahaya matahari. Fotosintesis tidak hanya dilakukan oleh tumbuhan namun juga dilakukan oleh mikroba. Mikroba yang melakukan fotosintesis seperti Cyanobacteria, serta beberapa jenis algae. Pada Reaksi umum yang terjadi dpat dituliskan sebagai berikut :6H2O + 6CO2+ cahaya C6H12O6+ 6O2dalam fotosintesis terjadi dua tahapan reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang atau fosforilasi reaksi ini terjadi di tilakoid dan reaksi gelap terjadi di dalam stromokloroplas.Pada reaksi terangADP menjadi ATP dan pada reaksi terang terjadi reduksi NADH sebagai pembawa elektron menjadi NADPH. pada reaksi ini terjadi penyerapan cahaya matahari oleh klorofil.Reaksi terangatau fotofosforilasi dibagi menjadi dua yakni fotofosforilasi siklik dan fotofosforilasi nonsiklik. Fosforilasi siklik atau dukenal pula sebagai fotosistem 1. fotositem ini sangat peka dengan gelombang cahay yang memiliki panjang 700nanometer maka disebut sebagai P700. Pada fotosistem ini elektron kembali lagi ke dalam fotosistem. Fotofosforilasi siklik merupakan proses yang sangat sering diketemukan, elektron yang terlepas tidak kembali lagi melainkan membentuk NADPH. Dan elektron yang hilang tersebut digantikan oleh elektron yang terbentuk pada saat oksidasi H2O atau dari unsur-unsur yang mudah teroksidasi seperti H2S. Hasil dari reaksi terang adalah ATP yang terbentuk melalui proses chemiosmosis, O2, NADPH. Setelah reaksi terang maka berikutnya adalahreaksi gelap. Reaksi ini disebut reaksi gelap karena tidak membutuhkan cahaya. Didalam reaksi ini terjadi fiksasi CO2pada siklus calvin, dimana CO2di fiksasi oleh RuBP kemudian membentuk asam fosfogliserat hingga membentuk glukosa. Setelah terbentuk glukosa RuBP diregenerasi untuk fiksasi CO2B. KatabolismeKatabolisme adalah proses penguraian senyawa yang menghasilkan energi (reaksi eksergonik) misalnya pada respirasi yang menguraikan karbohidrat menjadi asam piruvat dan energi. Metabolisme ini selalu terjadi dalam sel hidup karena di dalam sel hidup terdapat enzim yang diperlukan untuk membantu berbagai reaksi kimia yang terjadi. Suatu proses reaksi kimia yang terjadi dapat menghasilkan energi dan dapat pula memerlukan energi untuk membantu terjadinya reaksi tersebut. Katabolisme merupakan reaksi yang menghasilkan energi dengan memecah molekul kompleks menjadi molekul sederhanan. Proses ini juga disebut exergonic (menghasilkan energy) Semua sel mikoba memerlukan energi secara kontinou untuk proses yang terkait terkait dengan pertumbuhan, transportasi, gerakan dan pemeliharaan. Pada chemoheterotrophic mikroorganisme, energi organik Sumber yang diperoleh dari lingkungan dan kemudian ditransformasikan oleh serangkaian enzim yang mengendalikan reaksi dalam jalur metabolik. Katabolisme menghasilkan generasi energi potensial dalam bentuk adenosin 5-trifosfat (ATP) dan reduksi Koenzim, seperti nikotinamida adenin dinukleotida (NADH), nicotinamide adenin dinukleotida fosfat (NADPH) dan flavin adenin dinukleotida (FADH2), dan panas. Mikroorganisme memiliki keragaman dalam proses metabolisme untuk menghasilkan ATP dan koenzim tereduksi (Waiter et al 2001).

2.2 ENERGI YANG DIPRODUKSI MIKROBA Sel-sel bakteri seperti halnya sel semua organisme hidup, umumnya melakukan aktivitas kehidupan untuk kelangsungan hidupnya. Semua sel membutuhkan suatu sumber energi. Walaupun sangat beraneka ragam jenis substansi yang berperan sebagai sumber energi bagi mikroorganisme, namun terdapat pola dasar metabolisme yang sangat sederhana yaitu terjadi perubahan dari satu bentuk energi yang kompleks menjadi bentuk energi yang lebih sederhana, sehingga dapat masuk ke dalam rangkaian metabolik. Bakteri dapat mengubah zat kimia dan energi radiasi kebentuk yang berguna untuk kehidupannya melalui proses respirasi, fermentasi dan fotosintesis. Dalam respirasi, molekul oksigen adalah penerima elektron utama, sementara dalam fermentasi molekul bahan makanan biasanya pecah menjadi dua bagian, dimana yang satu kemudian dioksidasi oleh yang lainnya. Dalam fotosintesis, energi cahaya diubah menjadi energi kimia. Bagaimanapun, dalam semua jenis sel dan tanpa menghiraukan mekanisme yang digunakan untuk mengekstrak energi, reaksi tersebut diiringi oleh pembentukan Adenosine Triphosphate (ATP). ATP adalah perantara yang umum (reaktan) 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.1. Respirasi Respirasi merupakan proses disimilasi, yaitu proses penguraian zat yang membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam suatu senyawa organik. Dalam proses ini, terjadi pembongkaran suatu zat makanan sehingga menghasilkan energi yang diperlukan oleh organisme tersebut. Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil, terjadi pelepasan energi, reaksinya disebut eksorgenik. Respirasi merupakan salah satu dari reaksi katabolik. Berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen bebas, respirasi dibedakan atas dua macam, yaitu:.A. Respirasi aerobRespirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2,H2Odan menghasilkan energi. Menurut penyelidikan energi yang terlepas sebagai hasil pembakaran 1 grammol glukosa adalah 675 Kkal. Dalam respirasi aerob, glukosa dioksidasi oleh oksigen, dan reaksi kimianya dapat digambarkan sebagai berikut: C6H12O6+ 6 O2-> 6 CO2+ 12H2O+ 675KkalDalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhan itu. Banyak tahap reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi tersebut dibedakan menjadi tiga tahap yakni glikolisis, siklus kreb (the tricarboxylic acid cycle) dan tranfer elektron.

1) GlikolisisGlikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadidua molekulasam piruvat (terdiri dari 3 atom C).Glikolisis jugamenghasilkan ATP dan NADH+ H+(Waiter, Michel J. At all, 2001).Sebagian besar mikroorganisme memanfaatkan karbohidrat sebagai sumber karbon dan energi. Heksosa, gula enam karbon (C6), glukosa adalah lebih dari substrat untuk sebagian besar mikroorganisme dan sebagian kecil mikroorganisme tidak bisa mengolahnya. Di alam, glukosa bebas biasanya tidak tersedia, tetapi dapat diperoleh melalui berbagai rute. Ini berasal dari interkonversi heksosa lainnya, hidrolisis disakarida, oligosakarida dan polisakaridadari lingkungan, atau dari sel penyimpanan material, seperti pati, glikogen dan trehalosa. Pembentukan energi dari glukosa yang didahului oleh proses fosforilasi sampai menghasilkan piruvat (C3). Namun, jumlah terbatas ATP yang diproduksi,yang dibentuk melalui substrat-tingkat fosforilasi. Maksimum dua molekul ATP yang dihasilkan untuk setiap satu molekul glukosa teroksidasi. menghasilkan piruvat menempati posisi penting dalam metabolismedan merupakan titik awal untuk katabolisme lanjut (McKane and Judy Kandel,1950).Setiap organisme mempunyai perbedaan jalur glikolisis yang menjadi kunci pembeda organisme tersebut. Jalur glikolisis dibagi menjadi empat yakni:

a) Jalur EMP (The Embden-Mayerhof-Parnas)Jalur EMP merupakan jalur yang banyak ditemukan di semua kelompok organisme, termasuk jamur, yeasts dan bakteri. jalur ini dapat beroperasi di bawah kondisi anaerobik atau aerobik dan terdiri dari 10 enzim-katalis reaksi terletak di dalam matriks sitoplasma. Kunci pembeda ketiga jalur lainnya (heksokinase, fosfofruktokinase dan kinase piruvat) yakni reaksi terjadi secara reversibel. Sedangkan jalur EMP reaksinya yang terjadi yakni secara irreversible.Untuk setiap molekul glukosa dioksidasi menjadi dua piruvat molekul, keuntungan bersih hanya dua ATP, karena yang Konsumsi dalam reaksi sebelumnya. (Waiter, Michel J. At all, 2001). Glucose (C6) + 2ADP + 2Pi + 2NAD+2 pyruvate (C3) + 2ATP + 2NADH + 2H+b) Jalur PP (The Pentose Phosphate)Fosfat pentosa (PP) atau jalur heksosa jalur monofosfat ditemukan di banyak bakteri dan sebagian besar organisme eukariotik. Jalur ini seringkali beroperasi pada waktu yang sama dengan jalur EMP. Dalam ragi, misalnya, 10-20% glukosa (lebih selama pertumbuhan pesat) yang terdegradasi melalui jalur PP, dan sisanya katabolisme dari jalur EMP. Jalur PP bisa berfungsi pada kondisi aerobik atau anaerobik, baik katabolik maupun anabolik. Jalur ini sangat penting dalam penyediaan NADPH, terutama untuk digunakan untuk langkah reduktif dalam proses anabolik, intermediet untuk asam amino aromatik sintesis, terutama erythrose-4-fosfat; pentosa, terutama ribosa untuk biosintesis asam nukleat, dan biosintesis intermediet lainya. Waiter, Michel J. At all, 2001).Jalur PP merupakan siklus dan seperti semua jalurglycolytic, enzim ini berada di matrik sitoplasma. Ini dimulai dengan oksidasi dua langkahglucose 6-phospate(G6P) ke pentose (C5) fosfat, ribulosa 5-fosfat (Rump), melalui 6-phosphogluconate. Proses Ini melibatkan satu karbon yang hilang sebagai CO2dan pembentukan dua NADPH. Setelah fase oksidatif ini, RuMP mengalami serangkaian penataan ulang menjadi serangkaian dua-karbon dan tiga-karbon pertukaran fragmen, dikatalisis oleh enzim transketolase dan transaldolase.Untuk setiap tiga unit glukosa diproses, satu GAP, enam NADPH dan dua fruktosa 6-fosfat (F6P) molekul yang dihasilkan. Molekul F6P dikonversi kembali ke G6P untuk mempertahankan operasi dari siklus. Itu GAP dapat dioksidasi menjadi piruvat dengan jalur EMP enzim atau juga dapat dikembalikan ke awal jalur melalui konversi dari dua GAP satu G6P.3 glucose 6-phosphate (C6) + 6NADP++ 3H2O 2 fructose 6-phosphate (C6) + glyceraldehyde 3-phosphate (C3) + 3CO2+ 6NADPH + 6H+c) Jalur ED (The Entner-doudoroff)Jalur ED adalah jalur metabolisme yang relatif sedikit digunakan oleh mikroorganisme yang tidak memiliki EMP jalur. Kebanyakan bakteri Gram-negatif, termasuk spesies Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium,Xanthomonas dan Zymomonas, tapi jarang dalam jamur. Jalur dimulai dengan pembentukan 6-phosphogluconate, seperti di jalur PP. Meskipun kemudian mengalami dehidrasi, bukan teroksidasi, untuk membentuk 2-okso-3-deoksi-6-phosphogluconate. Molekul enam-karbon dipecah oleh Aldolase untuk membentuk dua senyawa C3, piruvat dan GAP, dan terakhir juga dapat dikonversi menjadi piruvat. Secara keseluruhan, dari glukosa setiap molekul dimetabolisme, pada jalur yang dapat menghasilkan dua molekul piruvat, satu ATP, satu NADH dan satu NADPH, yang merupakan hasil energi yang lebih rendah daripada jalur EMP (Waiter, Michel J. At all, 2001).d) Jalur PK (phosphoketolase)The phosphoketolase (PK) atau jalur Warburg-Dickens jalur metabolisme yang ditemukan di beberapa bakteri asam laktat, terutama dari spesies Lactobacillus dan Leuconostoc. Ini melibatkan oksidasi dan dekarboksilasi glukosa 6-fosfat ke pantat, seperti di jalur PP. RuMP yang berisomerdengan xylulose fosfat 5-(C5) dan dibelah oleh phosphoketolase menjadi GAP (C2) dan asetil fosfat (C2). Pada akhirnya dikonversike laktat dan kedua ke etanol. Jalur ini menghasilkan hanya setengahATP dibandingkan dengan jalur EMP. Namun, tidak dimungkinkan pembentukan pentosa dari heksosagula untuk sintesis asam nukleat dan katabolisme pentosa (Waiter, Michel J. At all, 2001).2) Tricarboxylic acid cycle (Siklus Krebs)Tricarboxylic acid cycle (Siklus Krebs)merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA yang direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya akan membentuk oksaloasetat lagi(McKane and Judy Kandel,1950).

Pyruvate (C3) + NAD++ CoA acetyl CoA (C2) +CO2+ NADH + H+ acetyl CoA (C2) + 3NAD++ FAD + ADP 2CO2+ 3NADH + 3H++ FADH2+ ATP

Asetil KoA masuk siklus krebs bersama empat molekul karbon (oksaloasetat). Selanjutnya menjadi senyawa enam carbon atau asam asitrat. Selama berturut-turut, dua atom karbon dari asetil KoA teroksidasi menjadi dua molekul CO2,meninggalkan empat Oksaloasetat untuk menerima asetil KoA lainnya. Siklus ini beberapa energi di keluarkan dari oksidasi asam sitrat yang digunakan untuk memproduksi satu molekul ATP. Kebanyakan energi ditranfer oleh empat pasangan elektron dari tiga molekul NAD+(membentuk NAD + H+) dan satu molekul FAD (membentuk FADH2). Energi dari elektron ini kemudian digunakan untuk membentuk ATP pada sistem transport elektron. Pada jalanya satu asetil KoA menghasilkan 12 molekul ATP kemudian dioksidasi oleh siklus krebs. Sejak dua molekul asetil KoA diproduksi untuk masing-masing oksidasi glukosa, energi akhir yang dihasilkan dari siklus krebs adalah 12 molekul ATP.3) Transfer elektronSetelah proses tricarboxylic acid maka yang terakhir adalah prosestransfer elektron. Transfer elektron merupakan reaksi pemindahan elektron melelui reaksi redoks (reduksi-oksidasi). karena respirasi mebutuhkan jumlah ATP dari proses oksidasi NADH dan FADH. Maka dibutuhkan senyawa senyawa yang memiliki potensial reduksi rendah sebagai akseptor elektron, dan O2sangat ideal sebagai akseptor. Elektron yang berasal dari oksidasi substrat NADH atau FADH2, melalui serangkaian redoks atau reduksi-oksidasi reaksi, lalu ke terminal akseptor. Dalam proses ini, energi dilepaskan selama aliran elektron digunakan untuk membuat gradien proton.Energi yang ditangkap dalam ikatan energi yang tinggi ketika P (fosfat) anorganik bergabung dengan molekul ADP untuk membentuk ATP. Proses ini disebutfosforilasi oksidatif. Energi (ATP) dalam sistem transpor elektron terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif, Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau NADPH2 dapat digunakan untuk membentuk 3 mol ATP.Reaksinya sebagai berikut.

NADH + H++ 1/2 O2 + 3ADP + 3H3PO4 NAD++ 3ATP + 4H2OSementara itu, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH2 dapat menghasilkan 2 mol ATP. Beberapa jenis enzim yang terlibat dalam pengangkutan elektron seperti NADH dehidrogenase, sitokrom reduktase, dan sitokrom oksidase. Pembawa elektron terdiri dariflavoprotein(contohnya FAD dan mononukleotida flavin, FMN), besi sulfur (FeS), dansitokrom, protein dengan cincin yang berisi besi yang disebutheme.Gugus non-protein seperti lipid-soluble (larutan dalam lemak) yang lebih dikenal denganquinones(Ibrahim, 2007).

B. Respirasi Anaerob (Fermentasi)Fermentasi adalah proses pembebasan energi tanpa oksigen. Ciri-ciri dari fermentasi adalah:1. Terjadi pada organisme yang tidak membutuhkan oksigen bebas.2. Tidak terjadi penyaluran elektron ke siklus krebs dan transpor elektron.3. Energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit jika dibandingkan dengan respirasi aerob yaitu 2 molekul ATP setiap mol glukosa.4. Jalur yang ditempuh ialah glikolisis dan pembentukan alkohol (fermentasi alkohol) dan pembentukan asam laktat.5. Menghasilkan produk berupa asam-asam organik, alkohol dan gas.6. Organisme anaerobik juga menghasilkan energi, yaitu melalui reaksi-reaksi yang disebut fermentasi yang menggunakan bahan organik sebagai donor dan akseptor elektron. Bakteri anaerobik fakultatif dan bakteri anaerobik obligat menggunakan berbagai macam fermentasi untuk menghasilkan energi. Misalnya pada bakteri Streptococus lactis menggunakan fermentasi asam laktat untuk perolehan energi yaitu dengan menguraikan glukosa menjadi asam laktat melalui proses glikolisis, satu molekul glukosa diubah menjadi dua molekul asam piruvat disertai dengan pembentukan dua NADH + . Asam piruvat tersebut diubah menjadi asam laktat .

1) Nitrate respirationRespirasi nitrat dilakukan oleh bakteri anaerob fakultatif. Potensi redoks nitrat adalah +0.42 Volt, dibandingkan dengan oksigen yang potensial redoksnya +0,82 volt. Akibatnya, lebih sedikit energi yang digunakan dibandingkan dengan oksigen sebagai terminal akseptor elektron dan molekul lebih sedikit ATP yang terbentuk. Proses ini memiliki beberapa langkah, yang mana nitrat direduksi menjadi nitrit dan nitrogen oksida menjadi dinitrogen, yang disebut sebagaidissimilatoryNitrate reductionatau denitrifikasi. Reaksi denitrifikasi sebagai berikut:2NO3-+ 12 e-+ 12 H+ N2+ 6 H2ODenitrifikasi dilakukan oleh spesies Pseudomonas, Paracoccus denitrificans dan Thiobacillus denitrificans. Sedangkan bakteri fakultatif Anaerob seperi, E. coli dan sejenisnya, yang hanya mereduksi nitrat menjadi nitrit, dan enzim.2) Sulphate respirationRespirasi sulfat dilakukan oleh sebagian kecil bakteri heterotrophic, yang semuanya oligatif anaerob, sperti bakteri dari spesiesDesulfovibrio.Bakteri ini membutuhkan sulfat sebagai aseptor proton dan terduksi menjadi sulfit. Reaksi sulphate respiration sebagai berikut:SO42-+ 8 e-+ 8 H+ S2-+ H2O3) Carbonate respirationRespirasi Karbonat dilakukan oleh bakteri seperti Methanococcus dan Methanobacterium. Bakteri tersebut merupakan anaerob obligat yang mereduksi CO2, dan kadang-kadang karbon monoksida, untuk menjadi metana. Bakteri metanogen yang biasa menggunakan hidrogen sebagai sumber energi dan ditemukan di lingkungan yang rendah nitrat dan sulfat, misalnya usus beberapa hewan, rawa, sawah dan digester limbah lumpur. Reaksi respirasi karbonat hingga membentuk metan sebagai berikut:CO2+ 4H2CH4+ 2H2OSelain nitrat, sulfat dan karbon dioksida, besi besi (Fe3+), mangan (MN4+) dan beberapa organik senyawa (sulfoksida dimetil, fumarat, glisin dan oksida trimetilamina) dapat berfungsi sebagai terminal elektron akseptor untuk respirasi anaerob tertentu bakteri.Selain menghasilkan asam piruvat sebagai produk akhir juga dihasilkan 2 molekul NHDH yang harus dioksidasi. Tergantung pada tipe mikroorganismenya asam piruvat (CH3COCOOH) dimetabolisme lebih lanjut untuk menghasilkan produk akhir fermentasi sebagai berikut: a. Fermentasi alkohol dilakukan oleh yeasts, jamur dan bakteri. Ini proses dua langka, dimana piruvat dari jalur EMP,atau dari jalur ED sepertiZymomonas, melakukan dekarboksilasi pertama menjadi asetaldehida, NAD+kemudian terbentuk selama reduksi asetaldehida menjadi etanol.b. Fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh sejumlah bakteri, seperti Streptococcus, Lactobacillus, Lactococcus dan Leuconostoc, serta beberapa jamur, alga dan protozoa.turunan piruvat, adalah akseptor elektron dan membentuk laktat. c. Fermentasi asam campuran yang dilakukan oleh E. coli dan bakteri fakultatif anaerob. Produknya meliputi laktat, asetat, dan etanol. Beberapa organisme memiliki kemampuan untuk mereduksi piruvat menjadi hidrogen dan CO2.d. Fermentasi 2,3-Butanediol dapat dilakukan oleh Enterobacter, Erwinia, Klebsiella dan Serratia. Sama seperti fermentasi campuran asam, namun menghasilkan butanadiol,netanol dan asam.e. Fermentasi asam propionat dapat dilakukan oleh beberapa bakteri d usus, seperti Propionibacterium dan sejenisnya, beberapa terlibat dalam produk komersil Swiss-keju dan vitamin B12(cobalamin). Propionat yang terbentuk dari piruvat yang melalui jalur methylmalonyl CoA, dimana piruvat terkarboksilasi menjadi oksaloasetat, dan kemudian direduksi menjadi propionat melalui malate, fumarate dan suksinatef. Fermentasi asam butirat dilakukan oleh spesies Clostridium. Bakteri ini memproduksi aseton, butanol, propanol, alkohol dan asam lainnya. Bakteri ini juga memfermentasi asam amino dan senyawa nitrogen lainnya, serta karbohidrat2. FotosintesisFotosintesis adalah suatu proses biokimia pembentukan zat makanan karbohidrat yang dilakukan oleh tumbuhan, terutama tumbuhan yang mengandung zat hijau daun atau klorofil. Selain tumbuhan berklorofil, makhluk hidup non-klorofil lain yang berfotosintesis adalah alga dan beberapa jenis bakteri. Organisme ini berfotosintesis dengan menggunakan zat hara, karbon dioksida dan air serta bantuan energi cahaya matahari. Terjadi pada algae, tumbuhan dan beberapa prokariotik: Terdiri atas 2 reaksi utama: Photophosphorylation (reaksi terang) dan fiksasi karbon dioksida (reaksi gelap).

1. Photophosphorylation (Reaksi terang)Pada reaksi terang, cahaya mengenai klorofil a yang menyebabkan elektron tereksitasi sehingga mempunyai energi lebih tinggi. Dalam satu rangkaian reaksi kimia, energi tersebut akan diubah menjadi ATP dan NADPH. Air akan terurai dan melepaskan oksigen sebagai satu produk reaksi. ATP dan NADPH akan digunakan untuk membuat karbohidrat pada reaksi gelap.2. Fiksasi Karbon Dioksida (Reaksi Gelap)Fiksasi karbon dikenal sebagai reaksi gelap. Enam molekul gas asam arang masuk ke dalam sel melalui stomata dan akan diikat oleh ribulosa bifosfat (RuBP). RuBP merupakan suatu senyawa berkarbon 5 yang akan diubah menjadi satu molekul gula. Peristiwa ini terjadi di dalam stroma dan telah diperkenalkan oleh Melvin Calvin sehingga selanjutnya dikenal dengan siklus calvin.Pada kelompok bakteri dapat dibedakan atas: anoxygenic dan oxygenic photosynthesis.a. Anoxygenic Photosynthesis Proses fotosintesis yang tidak menghasilkan O2 dan H2S berperan sebagai donor elektron. Anoxygenic photosynthesis ditemukan pada: Green sulfur bacteria (e.g. Chlorobium) Green nonsulfur bacteria (e.g. Chloroflexus) Purple sulfur bacteria (e.g. Chromatium) Purple nonsulfur bacteria (e.g. Rhodobacter) Donor Electron bervariasi: H2S atau senyawa organik pada green dan purple sulfur bacteria. H2 atau senyawa organik pada green and purple nonsulfur bacteria. Hanya memiliki satu fotosistem Pada green bacteria, photosystem sama dengan PSI. Pada purple bacteria, photosystem sama dengan PSII. Fungsi utama adalah menghasilkan ATP melalui cyclic photophosphorylation.b. Oxygenic photosynthesis Proses fotosintesis yang menghasilkan O2 dan H2S berperan sebagai donor elektron. Ditemukan pada Cyanobacteria (blue-green algae) dan organisme eukariotik yang memiliki kloroplas. Donor electron adalah H2O: teroksidasi membentuk O2. Melalui 2 fotosistem yaitu PSI dan PSII. Fungsi umum menghasilkan NADPH dan ATP untuk fiksasi karbon.

2.3. STRUKTUR ENZIMEnzim merupakan substansi yang ada dalam sel dalam jumlah yang amat kecil dan mampu menyebabkan terjadinya perubahan-perubahan yang berkaitan dengan proses-proses seluler dan kehidupan. Nama lain dari enzim adalah fermen; nama enzim berasal dari bahasa Yunani yang berarti dalam ragi.Keseluruhan bagian enzim yang disebut holoenzim tersusun atas dua komponen utama, yaitu komponen protein (apoenzim) dan komponen nonprotein (gugus prostetik). Fungsi enzim sangat ditentukan oleh gugus apoenzimnya karena pada bagian tertentu merupakan tempat melekatnya substrat dan sekaligus tempat mereksikan substrat. Bagian pada gugus protein yang berfungsi sebagai pusat katalitik enzim disebut sisi aktif. Komponen nonprotein (gugus prostetik) dibedakan menjadi gugus kofaktor dan koenzim. Gugus kofaktor tersusun atas zat anorganik yang umumnya berupa logam, misalnya Cu, Fe, Mn, Zn, Ca, K dan Co. Gugus koenzim merupakan senyawa organik nonprotein yang tidak melekat erat pada bagian protein enzim, contohnya NAD, NADP dan koenzim A.

2.4. SIFAT ENZIMSebagai molekul zat yang mempunyai peranan besar dalam metabolisme, enzim memiliki beberapa sifat penting, di antaranya sebagai berikut:1) Enzim adalah Suatu Protein Ini terbukti karena enzim di dalam larutan membentuk suatu koloid. Keadaan ini akan memungkinkan luasnya permukaan enzim sehingga bidang aktivitasnya juga besar.2) Bekerja Secara Khusus (Spesifik)Enzim tertentu hanya dapat mempengaruhi reaksi tertentu dan tidak dapat mempengaruhi reaksi lainnya. Sebagai contoh: di dalam usus rayap terdapat protozoa yang menghasilkan enzim selulase sehingga rayap dapat hidup dengan makan kayu karena dapt mencerna selulosa (salah satu jenis karbohidrat/polisakarida). Sebaliknya manusia tidak dapat mencerna kayu, meskipun mempunyai enzim amilase, yaitu enzim yang dapat mencerna amilum/pati (yang juga merupakan jenis polisakarida). Enzim amilase dan selulase masing-masing bekerja secara khusus.3) Enzim sebagai Katalisator. Artinya sebagai zat yang mampu mempercepat reaksi kimia, tetapi enzim tidak ikut bereaksi. Dengan demikian, enzim tidak diperlukan dalam jumlah yang banyak. Dalam jumlah sedikit saja enzim telah menyelenggarakan suatu perubahan zat yang beribu-ribu kali lebih berat daripada berat molekulnya sendiri. Contohnya, sebuah molekul enzim katalase mampu mengubah 5 juta molekul H2O2 tanpa enzim itu mengalami perubahan.4) Dapat digunakan Berulang KaliEnzim dapat digunakan berulang kali karena enzim tidak berubah pada saat terjadi reaksi. Meskipun dalam jumlah sedikit, adanya enzim dalam suatu reaksi yang dikatalisirnya akan mempercepat reaksi, karena enzim yang telah bekerja dalam reaksi tersebut dapat digunakan kembali.5) Rusak oleh PanasEnzim adalah suatu protein yang dapat rusak oleh panas disebut denaturasi. Kebanyakan enzim rusak pada suhu di atas 50C. Reaksi kimia akan meningkat dua kali lipat dengan kenaikan suhu sebesar 10C. Kenaikan suhu di atas suhu 50C tidak dapat meningkatkan reaksi yang dikatalisir oleh enzim, tetapi justru menurunkan atau menghentikan reaksi tersebut. Hal ini disebabkan enzimnya rusak sehingga enzim tersebut tidak dapat bekerja. Demikian juga pada suhu rendah, suhu rendah tidak merusak enzim tetapi hanya tidak aktif saja.6) Dapat Bekerja Bolak-BalikUmumnya enzim dapat bekerja secara bolak-balik. Artinya, suatu enzim dapat bekerja menguraikan suatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain dan sebaliknya dapat pula bekerja menyusun senyawa-senyawa itu menjadi senyawa semula. Pada tumbuhan, proses fotosintesis menghasilkan glukosa. Apabila glukosa yang dihasilkan dalam jumlah banyak, maka glukosa tersebut diubah dan disimpan dalam bentuk pati. Pada saat diperlukan, misalnya untuk pertumbuhan, pati yang disimpan sebagai cadangan makanan tersebut diubah kembali menjadi glukosa.

2.5. MEKANISME KERJA ENZIMReaksi enzimatis akan berlangsung apabila substrat tersedia dan bagian sisi aktif enzim dalam keadaan kosong. Substrat akan memasuki bagian sisi aktif enzim dan bagian sisi aktif tersebut akan mengalami perubahan bentuk dengan mengelilingi substrat. Kemudian terbentuklah ikatan lemah enzim-substrat. Di dalam sisi aktif, substrat akan diubah menjadi produk, selanjutbya akan dilepaskan dari enzim. Begitu seterusnya sampai bagian sisi aktif tersebut dapat ditempati oleh substrat yang lain.Enzim dapat bekerja dengan beberapa cara:1) Menurunkan energi aktivasi dengan menciptakan suatu lingkungan yang mana keadaan transisi terstabilisasi. Contohnya mengubah bentuk substrat menjadi konformasi keadaan transisi ketika ia terikat dengan enzim.2) Menurunkan energi dalam keadaan transisi tanpa mengubah bentuk substrat dengan menciptakan lingkungan yang memiliki distribusi muatan yang berlawanan dengan keadaan transisi.3) Menyediakan lintasan reaksi alternatif. Contohnya bereaksi dengan substrat sementara waktu untuk membentuk kompleks enzim-substrat antara.4) Menurunkan perubahan entropi reaksi dengan menggiring substrat bersama pada orientasi yang tepat untuk bereaksi. Menariknya, efek entropi ini melibatkan destabilisasi keadaan dasar dan kontribusinya terhadap katalis relatif kecil.5) Mekanisme kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua hipotesis, yaitu hipotesis gembok dan anak kunci dan hipotesis kecocokan yang terinduksi.a. Hipotesis Gembok dan Anak Kunci (Lock and Key)Menurut hipotesis yang dikemukakan oleh Emil Fischer, bagian sisi aktif enzim mempunyai bentuk spesifik dan tidak fleksibel. Suatu enzim hanya dapat ditempati oleh substrat tertentu saja. Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim.b. Hipotesis Induced FitMenurut hipotesis ini, bagian sisi aktif enzim bersifat fleksibel terhadap substrat yang masuk. Apabila ada substrat yang masuk ke bagian sisi aktif, maka bagian ini akan mengalami perubahan bentuk mengikuti substrat. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, selanjutnya enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas. Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut.2.6 FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KERJA ENZIM Faktor-faktor yang berpengaruh pada kerja enzim adalah suhu, pH, zat penghambat (inhibitor), konsentrasi substrat dan hasil akhir.1) Suhu Peningkatan suhu dapat meningkatkan kecepatan reaksi sampai batas suhu tertentu. Hal ini disebabkan jika molekul bergerak lebih cepat, maka substrat akan berikatan lebih cepat pada sisi aktif. Setelah melewati batas suhu tertentu, enzim akan mengalami denaturasi. Denaturasi adalah perubahan struktur secara kimiawi karena terjadi gangguan pada ikatan hidrogen, ikatan ionik dan ikatan lemah lainnya yang menyebabkan struktur enzim rusak. Jika kenaikan suhu terus terus menerus, maka kemampuan kerja enzim menurun, bahkan berhenti. 2) pH (Derajat Keasaman)Enzim bekerja optimal pada pH tertentu, umumnya pada pH netral. Pada kondisi asam atau basa, kerja enzim terhambat. Agar enzim dapat bekerja secara maksimal, pada penelitian/percobaan yang menggunakan enzim, kondisi pH larutan dijaga agar tidak berubah, yaitu dengan menggunakan larutan penyangga (buffer).3) Zat Penghambat (Inhibitor)Zat yang dapat menghambat kerja enzim disebut inhibitor. Inhibitor merupakan senyawa kimia yang bersifat menghambat kerja enzim. Zat tersebut memiliki struktur seperti enzim yang dapat masuk ke substrat atau ada yang memiliki struktur seperti substrat sehingga enzim salah masuk ke penghambat tersebut. Hambatan enzim dapat dikelompokkan ke dalam tipe reversible (dapat balik) dan non-reversible (tidak dapat balik). Inhibitor reversibel adalah zat penghambat yang tidak berkaitan secara kuat dengan enzim, sedangkan inhibitor irreversible merupakan penghambat yang berkaitan dengan sisi aktif enzim secara kuat sehingga tidak dapat terlepas.

4) Konsentrasi SubstratJumlah substrat yang berlebihan dapat menyebabkan penurunan kerja enzim. Biasanya, sel akan menambah jumlah enzim dengan cara melakukan sintesis enzim untuk mengatasi hambatan tersebut.5) Hasil akhirKerja enzim dipengaruhi hasil akhir. Hasil akhir yang menumpuk menyebabkan enzim sulit bertemu dengan substrat. Semakin menumpuk hasil akhir, semakin lambat kerja enzim.

2.7 PERANAN DAN PENAMAAN ENZIMTatanama enzim telah diresmikan menurut Persetujuan Internasional dengan bantuan Commission of Enzymes of the International Union of Biochemistry. Namun nama-nama umum atau nama biasa masih tetap banyak digunakan karena sudah lazim dan mudah. Untuk menamakan enzim digunakan akhiran -ase dan ini hanya digunakan untuk enzim tunggal. Untuk penamaan suatu kompleks yang terdiri dari beberapa enzim didasarkan pada reaksi keseluruhan yang dikatalisis olehnya menggunkaan sistem. Nama resmi atau nama sistematik dibentuk menurut aturan-aturan yang pasti, memberikan petunjuk mengenai apa substratnya dan macam reaksi yang dikatalisnya. Enzim dibedakan menjadi enam kelompok, yaitu : oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase dan ligase.1. OksidoreduktaseReaksi katalitiknya adalah dalam reaksi transfer elektron (pemindahan elektron atau atom hidrogen). Enzim ini terbagi menjadi enzim oksidase dan enzim reduktase. Enzim oksidase terbagi menjadi kelompok kecil enzim dehidrogenase dan katalase. Enzim dehidrogenase memegang peranan penting dalam pengubahan zat-zat organik menjadi hasil-hasil oksidasi. Enzim katalase menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan hidrogen.2. Transferase Enzim transferase mentransfer gugusan kimia fungsional (fosfat, amino, metil, dsb) dari suatu substrat ke substrat lain. Reaksi pemindahan ini tidak menghasilkan energi, tetapi mengubah substrat menjadi senyawa yang dapat dioksidasi atau menjadi senyawa yang dapat digunakan untuk sintesis material sel. Salah satu enzim yang termasuk dalam transferase yakni enzim transaminase, yang berperan memindahkan gugusan amina dari suatu asam amino ke suatu asam organik sehingga hasil terakhir berubah menjadi suatu asam amino.3. Hidrolase Enzim hidrolase merupakan sekumpulan enzim yang menguraikan suatu zat dengan pertolongan air, disebut hidrolase karena enzim ini menghidrolisis molekul-molekul besar menjadi komponen-komponen kecil yang dapat digunakan. Berdasarkan substrat yang diuraikan, enzim hidrolase dibagi atas kelompok kecil yakni enzim karbohidrase, esterase dan proteinase. a) Karbohidrase, yakni enzim-enzim yang menguraikan golongan karbohidrat. Misalnya: Amilase, yakni enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa (disakarida). Maltase, yakni enzim yang menguraikan maltosa menjadi glukosa. Sukrase, yaitu enzim yang mengubah sukrosa (gula tebu) menjadi glukosa dan fruktosa. Laktase, yaitu enzim yang mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Selulase, yakni enzim yang menguraikan selulosa (suatu polisakarida) menjadi selobiosa (suatu disakarida). Pektinase, yakni enzim yang menguraikan pektin menjadi asam pektin.b) Esterase, yakni enzim-enzim yang memecah golongan ester. Misalnya: Lipase, yaitu enzim yang menguraikan lemak menjadi gliserol dan asam lemak. Fosfatase, yaitu enzim-enzim yang menguraikan suatu ester hingga terlepas asam fosfat.c) Proteinase, yakni enzim-enzim yang menguraikan golongan protein. Misalnya: Peptidase, yaitu enzim yang menguraikan peptida menjadi asam amino. Gelatinase, yakni enzim yang menguraikan gelatin. Renin, yaitu enzim yang menguraikan kasein dari susu.4. Liase Mengkatalisis reaksi penambahan gugusan ikatan ganda pada molekul dan membuang gugusan non-hidrolitik dengan meninggalkan ikatan ganda.5. Isomerase Enzim Isomerase berperan dalam reaksi isomerasi (pengubahan suatu senyawa menjadi isomernya, misalnya senyawa yang memiliki atom-atom yang sama tetapi berbeda struktur molekulnya).6. Ligase Enzim ligase berperan dalam reaksi penggabungan dua molekul menjadi satu molekul atau pembentukan ikatan disertai pemecahan atau penambahan ATP (adenin triphosphat).2.8. PENGENDALIAN ENZIMEnzim bekerja secara serentak dan terkoordinasi sehingga semua kegiatan kimiawi dalam sel menjadi saling terpadu. Salah satu akibatnya yang jelas adalah sel hidup membutuhkan dan menguraikan bahan-bahan yang dibutuhkan bagi metabolisme dan pertumbuhan normal.. Pengendalian langsung mekanisme katalitik itu terjadi dengan mengubah konsentrasi substrat atau reaktan. Artinya, jika konsentrasi substrat bertambah, maka laju reaksi meningkat sampai tercapai suatu nilai pembatas dan jika produk menumpuk maka laju reaksi menurun. Pangendalian langsung melalui penggandengan dengan proses-proses lain, maksudnya adalah pengaturan oleh ligan (molekul yang dapat terikat pada enzim) yang tidak ikut berperan dalam proses katalitik itu sendiri. Ada berbagai macam pengendalian seperti itu, diantaranya:1. Hambatan arus balik, ligan pengaturnya adalah produk akhir suatu lintasan metabolik yang dapat menghentikan sintesisnya sendiri dengan cara menghambat aktivitas salah satu enzim pada awal lintasan biosintetiknya.2. Aktivasi prekursor, ligan pengaturnya merupakan prekursor pertama suatu lintasan.3. Pengendalian yang berkaitan dengan energi, ligan pengaturnya adalah reaksi-reaksi yang berkaitan dengan energi .4. Sifat-sifat pengikatan enzim pengatur, tidak semua enzim merupakan enzim pengatur yang aktivitasnya dapat dikendalikan secara langsung. Enzim tersebut dapat dipengaruhi oleh metabolit pengatur.

BAB IIIPENUTUPA. KesimpulanDari pembahasan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:1. Metabolisme dibagi atas dua fase yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah Pembentukan senyawa yang memerlukan energi (Rekasi endergonik) misalnya reaksi fotosintesis: membentuk C6G12O5 dari CO2 dan H2O. Katabolisme adalah proses penguraian senyawa yang menghasilkan energi (reaksi eksergonik) misalnya pada respirasi yang menguraikan karbohidrat menjadi asam piruvat dan energy.2. Fotosintesis terjadi dua tahapan yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang atau fosforilasi reaksi ini terjadi di tilakoid dan reaksi gelap terjadi di dalam stromokloroplas.3. Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2,H2Odan menghasilkan energi. Reaksi-reaksi tersebut dibedakan menjadi tiga tahap yakni glikolisis, siklus kreb (the tricarboxylic acid cycle) dan tranfer elektron.4. Beberapa bakteri fakultatif anaerob dan obligatif anaerob melakukan respirasi anaerob. Dengan melibatkan electron transport system (ETS), tetapi terminal akseptor elektron selain oksigen.

DAFTAR PUSTAKA

Ameilia Siregar. 2010. Metabolisme Sel, Enzim dan Peranannya.. Arif Priyadi dan Tri Silawati. 2007. Sains Biologi untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Yudhistira.Kimbal, J. (n.d.). 1997. Biologi Edisi kelima. Alih bahasa: Siti Soetarmi Tjitrosomo, Nawangsari Sugiri. Jakarta: Erlangga.Lud Waluyo. 2007. Mikrobiologi Umum. Malang: UMM Press.Michael J. Pelczar, Jr dan E.C.S. Chan. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Jakarta: UI Press.Slamet Prawirohartono dan Hadisumarto S. 1997. Sains Biologi 3A Untuk SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama Sesuai Kurikulum 1994. Jakarta: Bumi Aksara.

1