oksigen dan reaksinya dalam sel mikroorganisme
TRANSCRIPT
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.