oksigen dan reaksinya dalam sel mikroorganisme

OKSIGEN DAN REAKSINYA PADA SEL

MIKROORGANISME

By : Norma Presdiana

FAKTOR PERTUMBUHAN

Food

Air

Time

Temperatur

Oxygen

Moisture

Preservatif

RESPIRASI

RESPIRASI

AEROB ANAEROB

O2

Klasifikasi Mikroorganisme

Aerob

• Membutuhkan oksigen untuk tumbuh dan berkembang biak.

• Menghasilkan energi dengan cara phosphorilasi oksidatif

• Oksigen sebagai akseptor elektron terakhir

• Contoh : Nocardia, Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium tuberculosis, dan Bacillus sp.

Bacillus sp.

Klasifikasi Mikroorganisme

Anaerob Obligat

• Menghasilkan energi dari proses fermentasi atau respirasi anaerob

• Tidak dapat bertahan (mati) jika terdapat oksigensangat sensitif terhadap oksigen

• Toleransi kadar oksigen 0.5%

• Contoh: Spirochetes dan beberapa Clostridium sp.

Clostridium botulinum

Klasifikasi Mikroorganisme

Aerotolerant Anaerob

• Tidak memerlukan oksigen untuk tumbuh dan berkembangbiak

• Menghasilkan energi dari proses fermentasi• Tetap bisa tumbuh jika dilingkungan

terdapat oksigen Mempunyai mekanisme mempertahankan diri

• Contoh : Sterptococci

Klasifikasi Mikroorganisme

Fakultatif Anaerob

• Jika terdapat oksigen lebih suka berespirasi dengan jalur phosphorilasi oksidatif

• Jika tidak terdapat oksigen melakukan fermentasi

• Contoh : Staphylococci, Corynebacterium, dan Listeria.

Klasifikasi Mikroorganisme

Reaksi Oksigen di Dalam Sel

• Oksigen mempunyai kecenderungan untuk membentuk produk sampingan yang sangat reaktif dalam sel, seperti hidrogen peroksida (H2O2) dan superoksida (O2

-)

• H2O2 dan superoksida (O2-)

berbahaya bagi sel (toksik)

Reaksi Oksigen di Dalam Sel

Oksigen dimetabolisme menjadi 2 molekul H2O dengan penambahan 4 atom hidrogen (H) melalui reaksi sabagai berikut :

Senyawa Radikal

Radikal Superoksida (O2

-)

• Disebut juga anion superoksida.

• Senyawa ini diproduksi di beberapa tempat yang memiliki transport electron seperti mitokondria, kloroplas, mikrosom, glikosom, peroksisom, dan sitosol.

Senyawa Radikal

Hidrogen Peroksida (H2O2)

senyawa oksidan yang sangat kuat dan dapat mengoksidasi berbagai senyawa di dalam sel

Bersifat oksidator dan dapat membentuk radikal bebas bila bereaksi dengan logam transisi seperti Fe++ dan Cu+.

Senyawa Radikal

Radikal Hidroksil (OH*)

Berasal dari reaksi antara hidrogen peroksida (H2O2) dan ion superoksida (O2

-) Merupakan yang paling

reaktif dan berbahaya

Respon Mikroorganisme Terhadap Oksigen

Pada mikroorganisme aerob obligat, fakultatif anaerob, dan aerotolerant

anaerob.

Respon Mikroorganisme Terhadap Oksigen

Jika di lingkungan terdapat oksigen :

O2 + e- O2- (radikal superoksida)

O2- + e- + 2H+ H2O2

H2O2 + e- + H+ H2O + OH* superoksid dismutase

2O2- + 2H+ H2O2 + O2

katalase

2 H2O2 2H2O + O2

peroksidase

H2O2 + NADH + H+ 2H2O + NAD+

Respon Mikroorganisme Terhadap Oksigen

Enzim Untuk Menetralkan Senyawa Radikal

Enzim Superoksida Dismutase (SOD)

Mengkatalisa reaksi dismutasi superoksida menjadi oksigen dan hidrogen peroksida

Bentuk umum dari SOD adalah protein yang mempunyai kofaktor logam seperti tembaga, seng, magnesium, dan besi.

Diproduksi sebagai efek samping metabolisme dan respirasi.

Dismutasi anion radikal superoksida (O2-) menjadi O2 dan hidrogen perokside (H2O2) terjadi secara spontan dan cepat yaitu ~105 M-1 s-1 pada pH 7

Pada E. coli mempunyai enzim SOD dengan kofaktor besi (Fe-SOD)

Enzim Untuk Menetralkan Senyawa Radikal

Enzim Katalase

Mengkatalisa perubahan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan molekul oksigen

2H2O2 2H2O + O2 Banyak terdapat dibagian sel yaitu

peroksisom Katalase bersifat sangat rigid dan tahan

terhadap unfolding sehingga membentuk struktur unik yang tahan terhadap pH, denaturasi karena panas dan aktivitas proteolisis

Enzim Untuk Menetralkan Senyawa Radikal

Peroksidase

• Substrat yang digunakan sama seperti katalase yaitu hidrogen peroksida

• Mengkatalisa perubahan hidrogen peroksida menjadi H2O dan NAD+

Respon Mikroorganisme Terhadap Oksigen

Anaerob Obligat

Respon Mikroorganisme Terhadap Oksigen

• Oksigen dapat merusak integritas struktur sel

• menghentikan proses metabolisme• menyebabkan kerusakan dan

kematian sel

Kesimpulan

• Pengelompkan mikroorganisme berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen adalah aerob, aerotolerant anaerob, fakultatif anaerob, dan anaerob.

• Mikroorganisme aerob obligat, fakultatif aerob dan aerotoleran anaerob dapat tetap hidup jika dilingkungan terdapat oksigen karena mikroorganisme tersebut mempunyai mekanisme menetralkan senyawa radikal hasil reaksi oksigen dalam sel yaitu dengan kerja enzim superoksidase dismutase, katalase dan peroksidase.

• Mikroorganisme anaerob tidak mempunyai enzim-enzim yang bekerja untuk menetralkan senyawa radikal yang terbentuk dari hasil reaksi oksigen di dalam sel sehingga jika dilingkungan terdapat oksigen maka selnya bisa mati.

Terima Kasih

Effects of oxygen on aerobic, anaerobic,

and facultative anaerobic bacteria.