Umumnya mikroorganisme eukariotik menghasilkan energi (ATP) melalui fermentasi alkohol dan asam laktat, respirasi aerob, dan fotosintesis oksigenik. Pada mikrob prokariotik, terdapat beberapa jalur metabolisme unik. Misalnya metanotrof, bakteri yang memanfaatkan metana.
Pada artikel ini, Anda akan mempelajari keanekaragaman metabolisme pada mikrob.
Definisi Metabolisme
Dalam kehidupan, makhluk hidup memerlukan energi untuk kelangsungan hidupnya. Ketersediaan energi tersebut dipenuhi oleh makhluk hidup dengan melakukan metabolisme.
Metabolisme merupakan semua reaksi biokimia yang terjadi dalam sel makhluk hidup. Secara garis besar, metabolisme terbagi menjadi dua proses yaitu katabolisme dan anabolisme.
Katabolisme dan Anabolisme
Katabolisme merupakan reaksi kimiawi dalam sel makhluk hidup untuk menghasilkan energi (ATP) dengan memecah senyawa komplek menjadi senyawa sederhana dengan bantuan enzim. Anabolisme adalah reaksi kimiawi dalam proses biosintesis komponen yang membutuhkan energi sel.
Terdapat beberapa jalur metabolisme untuk menghasilkan energi pada mikroorganisme diantaranya yaitu respirasi aerob, respirasi anaerob dan fermentasi.
Jenis Respirasi
Respirasi Aerob
Respirasi aerob adalah proses respirasi pada makhluk hidup dengan menggunakan oksigen (O2) sebagai akseptor terakhir elektronnya. Terdapat 3 tahap utama dalam respirasi aerob yakni glikolisis, siklus kreb dan transfer elektron.
Pada proses glikolisis, 1 molekul glukosa yang memiliki 6 atom karbon akan terpecah menjadi produk akhir berupa 2 molekul piruvat, 4 molekul ATP dan 6 molekul NADH, serta produk antara seperti glukosa 6-fosfat dan fruktosa 6-fosfat.
Tahap yang kedua yaitu siklus asam sitrat (siklus krebs). Sebelum memasuki siklus ini, asam piruvat akan mengalami reaksi dekarboksilasi oksidatif. Hasil dari reaksi ini adalah CO2, Acetil-CoA dan produk samping berupa NADH.
Molekul Asetil-KoA memasuki siklus asam sitrat dan masing-masing menghasilkan 2 molekul karbondioksida, GTP, NADH dan FADH. Proses konversi molekul FADH dan NADH, yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat, menjadi energi dikenal sebagai rantai transpor elektron.
Respirasi Anaerob
mikroorganisme, terutama bakteri dapat menghasilkan energi dengan menggunakan senyawa selain oksigen dalam proses respirasi. Beberapa jalur respirasi anaerob pada mikroba diantaranya:
- Fermentasi
Khamir dan bakteri dapat melakukan fermentasi untuk menghasilkan energi. Fermentasi adalah proses produksi energi tanpa melibatkan oksigen. Akseptor elektronnya berupa molekul organik seperti piruvat (Fermentasi asam laktat) atau acetaldehyde (fermentasi alkohol).
Salah satu mikroba yang dikenal sebagai mikroorganisme fermentasi adalah yeast. Fermentasi menghasilkan ATP lebih sedikit daripada respirasi, yaitu 2 molekul ATP saja. Selain itu akumulasi produk akhir dari fermentasi alkohol dapat merugikan sel bakteri itu sendiri.
Keragaman Cara Memperoleh Energi dan Karbon
Berdasarkan cara memperoleh energi dan karbon, bakteri dibedakan menjadi dua kategori, yaitu autotrof dan heterotrof.
Mikroorganisme Autotrof
Bakteri autotrof merupakan kelompok bakteri yang dapat menggunakan turunan C (CO2, CH4) sebagai sumber karbon dan energi. Berdasarkan sumber energi yang digunakan, bakteri autotrof dibagi menjadi dua yaitu fotoautotrof dan kemoautotrof.
Bakteri fotoautotrof merupakan bakteri yang dapat menggunakan cahaya matahari sebagai katalis reaksi dan CO2 sebagai sumber karbon. Bakteri fotoautotrof disebut juga bakteri fotosintetik.
Sedangkan kemoautotrof merupakan bakteri yang dapat menyusun menggunakan CO2 sebagai sumber karbon namun mendapatkan dengan cara mengoksidasi bahan-bahan organik seperti nitrat (NH3). Contoh bakteri fotoautotrof dan kemoautotrof serta sumber energinya dapat dilihat pada tabel dibawah.
Selain itu, perbedaan pada bakteri autotrof dapat dilihat dari pigmen yang berperan dalam fotosintesis. Prokariota seperti Cyanobacteria memiliki pigmen chlorophyll A yang sama pada alga dan tanaman hijau, sedangkan kelompok bakteri hijau (Chlorobacteria) memiliki pigmen chlorophyll c dan d.
Bakteri Heterotrof
Bakteri heterotrof merupakan bakteri yang memperoleh energi dari proses oksidasi senyawa organik, seperti glukosa, protein dan lipid. Dengan kata lain, bakteri heterotrof mendapatkan sumber karbon dari organisme lain di lingkungan.
Berdasarkan sumber energi yang digunakan, bakteri heterotrof dibagi menjadi dua yaitu fotoheterotrof dan kemoheterotrof. Bakteri fotoheterotrof adalah bakteri yang dapat menggunakan cahaya matahari sebagai sumber energi dan senyawa organik sebagai sumber nutrisi. Sedangkan kemoheterotrof adalah bakteri yang menggunakan senyawa organik sebagai sumber nutrisi dan energinya.
Sumber Pustaka
Ali, M.Z. 2013. Bacterial Metabolism. Research gate. Doi.10.13140/RG.2.1.5159.5363
Appleton, A, Olivia Vanbergen. 2013. Metabolism and Nutrition. https//books.google.id
Jurstuk, P.Jr. 1996. Bacterial Metabolism, Medical Microbiology: 4 edition. Galveston : University of Texas Medical.
Moat,J.A., John W. Foster and Michael P. Spector. 2002. Microbial Physiology : Fourth edition. USA : Wiley-Liss Publication.