mikrobiologi (enzim n Bioenergetik mikroba)

Enzim

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Enzim berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap.

1. mekanisme kerja enzim

Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energy aktivasi. Energy aktivasi adalah energy yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya. Ikatan sementara ini bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai katalisator untuk reaksi yang sama.

E + S → ES → E + P

Ket : E = enzim, S = Substrat (reaktan), ES= Ikatan sementara, P = hasil reaksi.

2. struktur enzim

Umumnya enzim tersusun dari protein, dapat berupa protein sederhana atau protein terikat pada gugusan non-protein, dan ada juga yang hanya terdiri dari protein saja, ex tripsin. Dialysis enzim dapat memisahkan bagian-bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian protein yang berupa koenzim, gugus prostetis, dan kofaktor ion logam.

3. Penggolongan enzim

a. Berdasarkan tempat bekerjanya.

1. endoenzim, enzim yang bekerja di dalam sel.

2. eksoenzim, enzim yang bekerja di luar sel.

b. Berdasarkan daya katalisis

1. Oksidoreduktase, enzim yang mengkatalisis oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hydrogen, dan oksigen.

2. Transferase, enzim yang mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain.

3. Hidrolase, enzim yang emngkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis.

4. Liase, enzim yang berfungsi untuk mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis.

5. Isomerase, enzim yang mengkatalisis reaksi isomerisasi.

6. Ligase, Enzim yang mengakatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dan nukleosida trifosfat.

7.enzim lain dengan tata nama berbeda.

c. Berdasarkan cara terbentuknya

1. enzim konstitutif.

2. enzim adaptif.

4. faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi enzimatik

1. substrat (reaksi)

2. suhu

3. keasaman (pH)

4. Penghambat enzim (inhibitor)

a. penghambat bersaing (kompetitif)

b. Penghambat tidak bersaing (non-kompetitif)

c. Penghambat umpan balik (feed back inhibitor)

d. penghambat repressor

e. penghambat alosterik

5. activator (penggiat) atau kofaktor

6. penginduksi (inductor).

B. Bioenergetik mikroba

Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energy oleh mikroba. Mikroba melakukan proses metabolism yang merupakan serangkaian reaksi kimia yang luar biasa banyaknya. Proses ini terdiri atas katabolisme yang merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energy (reaksi eksergonik), dan anabolisme yaitu merupakan proses biosintesis yang memerlukan energy (reaksi endergonik).

a. biooksidasi dan pemindahan energi

energy yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energy kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik. Dalam sel, energy kima terdapat dalam bentuk gugus organik benergi tinggi. Gugus ini mengandung S atau P. Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis penerima proton atau elektron dari substrat dan memberikannya kepada aseptor lewat perantara yang memiliki potensial redoks lebih tinggi dari pada donornya.

b. fermentasi

glukosa dapat dimetabolisme oleh hamper semua jasad untuk karbon dan energy. Fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat rangkaian reaksi kimia berikut :

1. jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)

Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan jasad dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah. Reaksi glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor elektronnya.

2. jalur Entner-Doudoroff

Reaksi ini dilakukan oleh beberapa jasad antara lain Pseudomonas sp yang dapat membentuk alcohol dari gula lewat jalur atau bagan ini.

3. jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)

Reaksi ini berguna untuk membentuk gula pentose dll, untuk keperluan biosintesis. HMP tidak langsung menghasilkan energy, tetapi terutama membentuk NADPH_2.

4. Jalur heterofermentatif bakteri asam laktat

5. jalur metabolisme asam piruvat secara anaerob

c. respirasi

respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O₂ sebagai aseptor elektronnya yang terakhir. Pada jasad eukariotik proses ini terjadi di dalam mitokondria, sedang pada jasad prokariotik terjadi di bawah membrane plasma atau mesosome. Pada respirasi dihasilkan banyak energy yang dapat digunakan untuk proses biosintesis.

1. siklus krebs

Reaksi ini penting untuk pembentukan energy juga penting untuk biosintesis, sebab dpat menyediakan kerangka karbon untuk berbagai senyawa penting dalam sel. Pada kebanyakan bakteri, asam glutamate adalah asam amino kunci yang dibentuk dari sumber amonia dan karbon. Pada siklus krebs satu asam piruvat yang dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 15 ATP. Satu molekul glukosa yang dimetabolisme lewat glikolisis dan siklus krebs secara sempurna menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 38 ATP