Microbial Metabolism
The
By Group 5
Lectures
Rifa’atunnisa, S.Hut., M.Si., Ph.D.
Amnan Haris, S.Si., M.Ling Environmental microbiology
Mikroorganisme dan
Metabolisme
1.
Mikroorganisme atau mikroba adalah mikroorganisme yang berukuran sangat kecil (biasanya kurang dari 1 mm) sehingga untuk mengamatinya diperlukan alat bantuan. Mikroorganisme ada yang tersusun atas satu sel
(uniseluler) dan ada yang tersusun atas beberapa sel (multiseluler). Walaupun mikroorganisme uniseluler hanya tersusun atas satu sel, mikroorgansime
tersebut menunjukkan semua karakteristik organ hidup,yaitu
bermetabolisme, bereproduksi, berdiferensiasi, melakukan pergerakan, dan berevolusi.
Yang termasuk golongan mikroorganisme adalah bakteri, Archae, fungi (kapang dan khamir), Protozoa, alga, dan virus. Virus, bakteri, dan
Archaea termasuk dalam golongan prokariotik. Sementara itu, fungi,
Definisi mikroorganisme
Metabolisme mikroba adalah sistem kompleks yang terdiri dari jalur-jalur yang terjalin dan dikoordinasikan oleh jaringan
pengatur yang rumit dan berlapis-lapis.Metabolisme dalam mikroorganisme melibatkan serangkaian proses biokimia yang terjadi untuk mendukung kehidupan dan pertumbuhan mereka.
Ini termasuk respirasi, fermentasi, sintesis biomolekul, dan
penguraian zat organik. Mikroorganisme dapat menggunakan berbagai sumber energi dan nutrisi untuk menjalani siklus
metabolisme mereka.
Metabolisme mikroorganisme
Jenis
Metabolisme Mikroba
2.
RESPIRASI
AEROB ANAEROB (FERMENTASI)
• Glikolisis
• Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
• Siklus Krebs (Daur Asam Sitrat)
• Transpor Elektron
• Glikolisis
• Fermentasi
RESPIRASI AEROB
1. GLIKOLISIS 2. DEKARBOKSILASI
OKSIDATIF
RESPIRASI AEROB
3. SIKLUS KREBS 4. TRANSPOR
ELEKTRON
RESPIRASI ANAEROB (FERMENTASI)
1. GLIKOLISIS +
FERMENTASI ASAM LAKTAT 2. GLIKOLISIS +
FERMENTASI ALKOHOL
PERBEDAAN AEROB DAN ANAEROB
FOTOSINTESIS
REAKSI TERANG
(Photophosphorylation)
REAKSI GELAP
(Fiksasi Karbon Dioksida)
• Aliran Elektron
• Fotolisis Air
• Fotofosforilasi
• Fiksasi Karbon
• Reduksi
• Regenerasi
1. REAKSI TERANG 2. REAKSI GELAP
KEMOSINTESIS
-> Reaksi pembentukan senyawa organik kompleks dari senyawa
sederhana yang
sumber energinya berasal dari energi kimia di alam.
-> Proses ini biasanya
dilakukan oleh
mikroorganisme seperti archaebacteria dan bakteri yang tinggal di dasar lautContohnya:
Bakteri belerang Thiobacillus.
Proses Kemosintesis pada Bakteri Belerang
Peran Metabolisme dalam
Keseimbangan
Lingkungan
Peran
Siklus Karbon Siklus Nitrogen Siklus Fosfor
• Dekomposisi:
Proses penguraian sisa-sisa makhluk hidup menjadi bentuk yang lebih sederhana, termasuk karbon yang akan terlepas ke tanah dan udara, yang dapat digunakan kembali oleh produsen, seperti tumbuhan, melalui fiksasi karbon selama fotosintesis.
• Tahapan :
• Hidrolisis
• Mineralisasi
• Respirasi
• Siklus Fosfor:
melibatkan pergerakan fosfor melalui berbagai komponen ekosistem, termasuk tanah, air, dan organisme hidup. Siklus fosfor tidak melibatkan atmosfer seperti siklus nitrogen, dan perpindahan fosfor umumnya terjadi dalam bentuk padatan dan cair. Fosfor adalah unsur esensial untuk pembentukan asam nukleat (DNA dan RNA), ATP (adenosin trifosfat), dan molekul-molekul organik lainnya.
• Tahapan:
• Pelarutan Fosfat
• Absorpsi Tanaman
• Siklus Tanaman
• Deposisi di Tanah
• Siklus Nitrogen:
Suatu proses yang
menggambarkan perjalanan nitrogen melalui berbagai bentuk kimia dalam lingkungan, dari atmosfer ke tanah, air, organisme hidup, dan kembali lagi. Nitrogen merupakan elemen esensial yang diperlukan oleh semua makhluk hidup untuk membentuk protein, asam nukleat, dan molekul- molekul penting lainnya.
• Tahapan:
• proses fiksasi nitrogen
• amonifikasi
• denitrifikasi
Penyakit
Kerusakan lingkungan
Produksi gas rumah kaca
Dampak Bagi Lingkungan
01 01
02 02
03 03
09 10
Bioremediasi Siklus nutrisi Bioteknologi
Posistif Negatif
04 Dekomposisi 04 Penguraian Berlebihan
Implementasi Industri dan Kesehatan
Manusia
Apa saja?
Produksi
Makanan Pengolahan
air limbah Farmasi
Apa saja di produksi konsumsi?
Saccharomyces sp
AMF (Mycorhiza Arbuscular Fungi)
Pengolahan air limbah
Biodegradasi
Menurunkan
konsentrasi pencemar (DO, BOD, COD, TSS)
Mengendapkan padatan
(Komarawidjaja, 2007) Remove gas metana dan sulfur dari lumpur
Bioflokulasi
Bacillus dan
Rhodococcus mampu menghasilkan bahan flokulan
Dihasilkan secara ekstraselular
(Komarawidjaja, 2007)
Farmasi
Alexander Flemming
Penicillium notatum
Penicillin menghambat kerja enzim bakteri untuk sintesis dinding sel
Alami dan buatan (penambahan asam 6-aminopenisilnat)
Biasa diaplikasikan dengan injeksi
About Penicillin
Genetika mempengaruhi jenis dan laju metabolisme yang dapat dilakukan
oleh mikroorganisme, sedangkan metabolisme
mempengaruhi ekspresi dan variasi genetik dari mikroorganisme.
Keterkaitan antara
genetika dan metabolisme
Implikasi penelitian metabolisme mikroorganisme dalam pengembangan teknologi dan terapi baru
Pengembangan biorefinery
Pengembangan bionenergy
Pengembangan probiotik
Pengembangan obat-obatan
Pengembangan vaksin
Pengembangan terapi
1. Pengembangan
probiotik 2. Pengembangan bionenergy
Probiotik dihasilkan dari mikroorganisme yang memiliki metabolisme
asam laktat, asam
propionat, asam butirat, atau asam lain yang dapat menurunkan pH usus dan menghambat
pertumbuhan
mikroorganisme patogen.
Bioenergi dapat berupa biogas, bioetanol,
biodiesel, atau biohidrogen yang
dihasilkan dari metabolisme
mikroorganisme anaerob, aerob, atau fakultatif
3. Pengembanga
biorefinery 4. Pengembangan obat-obatan
Biorefinery memanfaatkan metabolisme
mikroorganisme yang mampu menghasilkan
asam organik, asam amino, polisakarida, lipid, enzim,
pigmen, vitamin, atau
senyawa lain yang memiliki aplikasi industri.
Obat-obatan dapat dihasilkan dari
metabolisme
mikroorganisme endofit, yang mana dapat
menghasilkan senyawa bioaktif yang mirip atau
bahkan lebih kuat dari senyawa yang dihasilkan
oleh tanaman inangnya
5. Pengembangan
vaksin 6. Pengembangan terapi
Vaksin dihasilkan dari metabolisme
mikroorganisme yang dapat menghasilkan antigen, adjuvan, atau
vektor.
Terapi dihasilkan dari metabolisme
mikroorganisme yang dapat menghasilkan hormon, antibodi, enzim,
atau sel induk.
Tantangan dan Peluang dalam Studi
Metabolisme
Mikroorganisme
Tantangan utama dalam mempelajari dan memahami metabolisme mikroorganisme.
kompleksitas dan keragaman
mikroorganisme itu sendiri dan
perbedaan metabolisme
antar jenis
mikroorganisme
Faktor pendukung lainnya:
• Keterbatasan teknologi
Beberapa jenis mikroorganisme sulit untuk ditumbuhkan di laboratorium, sehingga sulit untuk dipelajari metabolismenya
• Keterbatasan pengetahuan
Studi tentang metabolisme mikroorganisme masih terus berkembang
• Keragaman substrat
Mikroorganisme dapat memetabolisme
berbagai jenis substrat, termasuk senyawa organik kompleks dan senyawa anorganik.
Potensi penemuan dan aplikasi baru metabolisme mikroorganisme.
Mikroorganisme dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai produk bioteknologi seperti enzim, protein, dan asam amino.
Mikroorganisme dapat digunakan untuk meningkatkan produktivitas pertanian melalui proses seperti fiksasi nitrogen dan penguraian bahan organik.
Peningkatan produktivitas pertanian Pengembangan produk-produk
bioteknologi Pengembangan obat-obatan baru
Metabolisme mikroorganisme dapat membantu dalam pengembangan obat- obatan baru untuk mengobati berbagai penyakit. Beberapa obat-obatan seperti antibiotik dan antikanker berasal dari mikroorganisme.
Pengolahan limbah
Mikroorganisme dapat digunakan untuk mengolah limbah organik dan anorganik.
membantu dalam pengembangan teknologi pengolahan limbah yang lebih efektif dan ramah lingkungan
Thank You
F o r Y o u r A t t t e n t i o n