RSS

Nutrisi Mikroba

21 Mar

Mayoritas komponen seluler adalah karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, dan fosfor dan elemen ini merupakan penyusun utama membran, protein, asam nukleat dan struktur seluler lainnya. Elemen ini diperlukan paling banyak oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya. Oleh karena itu disebut makronutrien. Elemen lainnya yang sedikit diperlukan oleh mikroba untuk menyusun komponen selulernya disebut mikronutrien. Elemen lainnya yang sangat sedikit (bahkan tidak terukur) diperlukan sel untuk menyusun komponen seluler, tetapi harus hadir dalam nutrisinya disebut trace elemen. Semua elemen yang diperlukan oleh mikroba terangkum dalam Tabel 1 dan 2. Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang penting bagi pertumbuhan tetapi tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino.

Tabel 1 Elemen Makro- dan makro-nutrien yang diperlukan oleh mikroba

Element % berat kering Sumber Fungsi
Makronutrien

Karbon (C)

 

Oksigen (O)

 

Nitrogen (N)

 

 

Hidrogen (H)

 

 

Fosfat (P)

 

 

Mikronutrien

Sulfur (S)

 

Kalium (K)

 

Magnesium (Mg)

 

Kalsium (Ca)

 

 

Besi (Fe)

 

 

50

 

20

 

14

 

 

8

 

 

3

 

 

 

1

 

1

 

0.5

 

0.5

 

 

0.2

 

Senyawa organik atau CO2

H2O, senyawa organik, CO2, dan O2

NH3, NO3, senyawa organik, N2

 

H2O, senyawa organik, H2

 

Fosfat anorganik (PO4)

 

 

 

SO4, H2S, S, senyawa sulfur organik

Garam Kalium

 

Garam magnesium

 

Garam kalsium

 

 

Garam besi

 

 

Konstituen utama material seluler

Konstituen material dan air seluler, akseptor elektron

Konstituen asam amino asam nukleat, nukleotida, dan koenzim

Konstituen senyawa organik dan air seluler. Penting untuk produksi energi

Konstituen asam nukleat, nukleotida, fosfolipid, LPS, asam teikoat

 

Konstituen sistein, metionin, glutation, koenzim

Kation anorganik utama seluler dan kofaktor enzim

Kation anorganik seluler dan kofaktor enzim

Kation anorganik utama seluler, kofaktor enzim, dan komponen endospora

Komponen sitokrom dan protein, kofaktor enzim

 

Beberapa species mampu memanfaatkan molekul sederhana sebagai sumber makronutrien, mikronutrien, dan trace elemen dan menyintesisnya menjadi molekul kompleks untuk pertumbuhan dirinya. Beberapa species sangat tergantung pada molekul organik sebagai sumber makronutrien, mikronutrien, dan trace elemen.

Tabel 2 Fungsi trace elemen bagi mikroba

Elemen Function
Cobalt

 

Zinc

Mo

 

Cu

 

Mn

 

 

Ni

 

Bagian dari vitamin B12, biasanya digunakan untuk membawa gugus metil

Berperan struktural pada enzim termasuk enzim DNA polimerase

Diperlukan untuk asimilasi nitrogen, ditemukan di nitrat reduktase dan nitrogenase

Berperan katalitik pada beberapa enzim yang bereaksi dengan oksigen seperti sitokrom oksidase

Diperlukan oleh sejumlah enzim pada tempat katalitik. Enzim fotosintetik tertentu mengunakan Mn untuk memecah air menjadi proton dan oksigen

Berperan pada beberapa enzim, termasuk enzim untuk metabolisme CO, urea, dan metanogenesis

 

Ketergantungan terhadap faktor pertumbuhan merefleksikan kemampuan sintesis mikroba dan merefleksikan lingkungan di mana mikroba tumbuh. Jika mikroba tumbuh di lingkungan mengandung (kaya) faktor pertumbuhan, maka mikroba kehilangan kemampuan menyintesis faktor pertumbuhan, karena mikroba dengan mudah mengambil faktor pertumbuhan dari lingkungannya. Beberapa mikroba mampu hidup dengan kondisi lingkungan minimalis, seperti Anabaena variabilis yang dapat tumbuh di media terdiri atas sedikit garam, CO2, N2, dan cahaya. Beberapa mikroba harus tumbuh di lingkungan kaya molekul organik seperti Streptococcus yang hidup di saluran pencernaan. Streptococcus kehilangan kemampuan sintesis sebagian besar senyawa organik. Tabel 3 menunjukkan fungsi vitamin dalam metabolisme seluler

Tabel 3 Vitamin dan fungsinya

Vitamin Bentuk Koenzim Fungsi
Asam Folat

 

 

Biotin

Asam Lipoat

 

Mercaptoethane-asam sulfonat

Asam nikotinat

 

 

Asam Pantotenat

 

Pyridoksin (B6)

Riboflavin (B2)

 

 

 

Tiamin (B1)

 

Vitamin B12

 

 

Vitamin K

 

Tetrahidrofolat

 

 

Biotin

Lipoamida

 

Koenzim M

 

NADP dan NAD (nicotinamide adenine dinucleotide)

Koenzim A dan Protein Pembawa Asil (ACP)

Pyridoksal fosfat

FMN (flavin mononucleotide) dan FAD (flavin adenine dinucleotide)

Tiamin pirofosfat (TPP)

 

Kobalamin berpasangan adenin nukleosida

Kuinon dan naptokuinon

Transfer satu unit C, diperlukan untuk sintesis timin, purin, serin, metionin, dan pantotenat

Reaksi biosintetik dalam fiksasi CO2

Transfer gugus asil dalam oksidasi asam keto

Produksi CH4 oleh metanogen

 

Pembawa elektron, rekasi redoks

 

 

Oksidasi asam keto dan pembawa gugus asil dalam metabolisme

Metabolisme asam amino

Pembawa elektron, reaksi redoks

 

 

 

Dekarboksilasi asam keto dan reaksi transaminasi

Transfer gugus metil

 

 

Proses transport elektron

 

PENGELOMPOKAN NUTRISI

Semua organisme memerlukan karbon, energi dan elektron untuk aktivitas metabolismenya dan bakteri telah dikelompokkan berdasarkan metode memperoleh dan mengunakan ketiga komponen tersebut. Karbon merupakan komponen utama dan penting bagi sistem hidup khususnya sebagai kerangka makromolekul seluler. Mikroba yang memperoleh karbon dari karbon dioksida disebut autotrof, sedangkan mikroba yang memperoleh karbon dari molekul organik disebut heterotrof. Energi untuk keberlangsungan reaksi seluler dapat berasal dari konversi cahaya atau reaksi oksidasi senyawa organik maupun anorganik. Mikroba fototrofik mampu mengkonversi cahaya menjadi energi kimia, sedangkan kemotrofik memperoleh energi dari oksidasi kimiawi baik organik maupun anorganik. Dalam memperoleh energi diperlukan sumber elektron. Mikroba yang memperoleh elektron dari senyawa organik, disebut organotrof, sedangkan yang memperoleh elektron dari senyawa anorganik disebut litotrof.

Tabel 4 Pengelompokan mikroba berdasarkan sumber energi, karbon, dan elektron

Tipe Nutrisional Sumber Energi Sumber Karbon Sumber Elektron Contoh
Fotoautotrofik litotrof

 

 

Fotoheterotrofik organotrof

Kemoautotrofik litotrof

Kemoheterotrofik organotrof

Cahaya

 

 

Cahaya

 

Kimiawi (H2, NH3, H2S)

Senyawa organik

CO2

 

 

Senyawa organik

CO2

 

Senyawa organik

Senyawa anorganik (H2O / H2S)

Senyawa organik

Senyawa anorganik

Senyawa organik

Sianobakteri, bakteri ungu dan hijau

 

Bakteri ungu dan hijau

 

Bakteri dan Arkhaea

 

Kebanyakan bakteri dan sedikit Arkhaea

 

Dengan mengkombinasi terminologi di atas, maka diperoleh model nutrisional dari mikroba. Sebagai contoh kemoorganotrofik heterotrof adalah mikroba yang memperoleh energi dari oksidasi kimiawi, sumber elektron dan karbon dari senyawa organik. Mikroba fotoautotrofik litotrof adalah mikroba yang memperoleh energi dari konversi cahaya, sumber elektron dan karbon dari senyawa anorganik. Tabel 4 Menunjukkan pengelompokan mikroba berdasarkan sumber karbon, elektron, dan energi.

Metode pengelompokan mikroba berdasarkan nutrisinya penting dalam mempelajari mikroba. Terdapat mikroba yang mampu tumbuh dengan lebih dari 1 model nutrisional, seperti Rhodobacter sphaeroides yang umumnya fototrofik litotrof (sumber energi, karbon, dan elektron adalah cahaya, CO2 dan H2S). Namun pada kondisi lingkungan gelap, maka model nutrisionalnya berubah menjadi kemoheterotrofik organotrof (sumber energi adalah oksidasi kimiawi dan karbon dan elektron adalah senyawa organik). Beggiatoa sp mampu melaksanakan lebih dari satu model nutrisional secara bersamaan.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada Maret 21, 2011 in Food Science

 

Tag: , , , ,

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: