transport nutrient
TRANSCRIPT
Presentasi Mikrobiologi Lanjut
Disusun oleh:Andaru Satryo 10/301493/BI/8672Riana Adhyaksari 10/301660/BI/8496
Fakultas BiologiUniversitas Gadjah Mada
2013
Nutrisi & Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Permasalahan1. Apa yang dimaksud dengan nutrisi dan
nutrien? 2. Apa saja komponen nutrisi yang dibutuhkan
oleh mikrobia? 3. Bagaimana mekanisme transportasi nutrien
pada mikrobia?
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Tujuan Memberikan pengertian dasar tentang
nutrisi dan menunjukkan kunci utama tentang sel mikrobia sebagai suatu sistem yang mampu melakukan reaksi kimia secara langsung
Mengorganisasi molekul menjadi struktur yang spesifik yang kemudian diekspresikan dalam bentuk pertumbuhan mikrobia.
Memahami macam nutrisi yang dibutuhkan oleh mikrobia dan transportasi nutrien pada mikrobia.
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Pengertian Nutrisi dan NutrienNutrien:Substansi yang diperlukan oleh mikrobia
untuk mensintesis komponen sel dan memperoleh tenaga untuk pertumbuhannya
Meliputi bahan organik maupun anorganik baik dalam jumlah besar ataupun kecil (disebut mikroelemen dan makroelemen)
Mengandung unsur – unsur yang diperlukan untuk sintesis penyusun substansi sel.
(Soetarto, 2004)Nutrisi dan Transportasi Seluler
Lanjt..
Nutrisi suatu proses pengadaan dan pemberian substansi khusus yang dapat diabsorbsi masuk ke dalam sel untuk pertumbuhannya
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi Mikrobia: Komponen nutrien pada mikrobiaPenggolongan mikrobia berdasarkan kebutuhan nutrisiTransportasi nutrient
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi Mikrobia: komponen nutrienMakroelemen: C, H, O, N, S, P: (gr/l) karbohidrat, lipid, protein asam nukleat
Kebutuhan N, S dan P N: sintesis asam amino S: asam amino sistein & metionin, vitamin (biotin & tiamin) P: asam nukleat, fosfolipid dan nukleotida (ATP)
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Makroelemen K, Ca, Mg dan Fe: (mg/l)K : aktivitas enzim dalam sintesis proteinCa : resistensi panas pada endosporaMg : ko-faktor berbagai enzimFe : penyusun sitokhrom dalam rantai
respirasi
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi Mikrobia: komponen nutrien
Mikroelemen (Trace elements): (μg/l)Mn, Zn, Co, Mo, Ni dan Cu
Mn : membantu enzim dalam transfer gugus PZn : berperan dalam sisi aktif enzim pada E. coliMo : berperan dalam fiksasi NCo : komponen Vitamin B12
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Growth factorGrowth factor: Senyawa organik yang
diperlukan karena tidak dapat disintesis oleh sel
Contoh:Asam aminoPurin dan PirimidinVitamin: kofaktor bagi enzim
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Algae, Cyanobacteria
CO2 + H2O Light + Chlorophyll
( CH2O ) +O2
Purple and green bacteria
CO2 + 2H2S Light + bacteriochlorophyll
( CH2O ) + H2O + 2S
Purple nonsulfur bacteria (Rhodospirillum)
CO2 + 2CH3CHOHCH3 Light + bacteriochlorophyll ( CH2O
) + H2O + 2CH3COCH3
Photoautotroph
Photoheterotroph
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Property Cyanobacteria Green and purple bacteria
Purple nonsulfur bacteria
Photo - pigment Chlorophyll Bcteriochlorophyll Bcteriochlorophyll
O2 production Yes No No
Electron donors H2O H2, H2S, S H2, H2S, S
Carbon source CO2 CO2 Organic / CO2
Primary products of energy conversion
ATP + NADPH ATP ATP
Properties of microbial photosynthetic systems
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi Mikrobia: Tipe nutrisi mikrobia Berdasarkan sumber karbon: Heterotrof: organik, e.g. glukosaAutotrof: anorganik, e.g. CO2
Berdasarkan sumber Energi:Fototrof: cahaya, e.g. cahaya matahariKhemotrof: reaksi kimiawi,e.g. biooksidasi-
reduksi (org & anorg)
Berdasarkan sumber donor elektron:Litotrof: anorganik e.g. H2O, H2SOrganotrof: organik, e.g. glukosa
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi Mikrobia: Tipe nutrisi mikrobia
1. Foto-litotrofik autotrof : Sianobakteria: Oscilatoria, Nostoc,AnabaenaAlgae: Euglena, Chlamydomonas, VolvoxPurple sulphur bacteria: EctothiorhodospiraGreen sulphur bacteria: Chlorobium
Chloronema
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Tipe nutrisi mikrobia
2. Foto-organotrofik heterotrof: Purple non-sulphur bacteria: Rhodospirilum, Rhodopseudomonas
Green non-sulphur bacteria: Chloroflexus, Thermomicrobium
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Tipe nutrisi mikrobia
3. Khemo-litotrofik autotrof: Sulphur oxidizing bacteria: Thiobacillus,
Beggiatoa, ThiotrixHydrogen bacteria: Ralstonia, AlcaligenesNitrifying bacteria: Nitrosomonas,
Nitrobacter, NitrococcusIron oxidizing bacteria: Thiobacilus,
Gallionella
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Tipe nutrisi mikrobia
4.Khemo-organotrofik heterotrof:
Non-fotosynthetic bacteria: Escherichia, Bacillus, Salmonella
Archaea: Methanococcus, HalococcusProtozoa: Amoeba, Trypanosoma, PlasmodiumFungi: Penicillium, Rhizopus, Mucor,
Aspergillus, SaccharomycesSlime molds: PhysarumWater molds: Pytophthora
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutritional types of microorganisms
Nutrisi dan Transportasi Seluler
TRANSPORT MEMBRANMerupakan transport nutrient, ion dan
substansi sekretoris dari satu sisi ke sisi lain dari membran sel.
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Koefisien permeabilitas (cm/sec) untuk beberapa molekul yang melintasi bilayer lipid sintetik
KOEFISIEN PERMEABILITAS
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Perbandingan antara transport pasif dan transport aktif
Nutrisi dan Transportasi Seluler
PENGANGKUTAN MOLEKUL KECILPENGANGKUTAN MOLEKUL KECIL
Bergantung apakah sel memerlukan energi atau tidak
1. Passive transport
A. Difusi sederhana
Nutrisi dan Transportasi Seluler
B. Difusi TerfasilitasiDibantu protein carier - permease - di membran
selDidukung oleh energi potensial dari gradien
konsentrasiSpesifikDiffusion facilitator
proteinNutrient molec in high conc
Specific binding of nutrient to facilitator protein
Protein conformation (change shape)
Release of nutrients intothe cytoplasm of the cellNutrisi dan Transportasi
Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
PROTEIN CHANNELSPROTEIN CHANNELS
- Channel umumnya berupa peptida sederhana yang permukaan luarnya hidrofobik dan permukaan dalamnya hidrofilik. Contohnya: gramicidin
- Beberapa channel membentuk struktur kompleks dan mempunyai gerbang (gate) yang akan membuka akibat respon terhadap rangsangan kimia (fosforilasi) atau elektrik
Nutrisi dan Transportasi Seluler
ION CHANNEL GATEDION CHANNEL GATED
Nutrisi dan Transportasi Seluler
2. Active transport
Dibantu pompa proton yang menggerakkan substansi dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi.
Nutrisi dan Transportasi Seluler
POMPA Na/K ATPasePOMPA Na/K ATPase
- Enzim menyediakan energi dari hidrolisis ATP
- Fungsi Na/K ATPase adalah untuk mengatur gradien elektrokimia dari membran
- Cara kerjanya dengan memompa Na keluar sel dan memompa K masuk ke dalam sel
- Pengaruhnya menimbulkan potensial kimia yang mengandung dua konsentrasi gradien (Na dan K), seperti halnya potensial listrik karena muatan 3+ dipompa keluar sedangkan 2+ ke dalam. Sehingga tercipta potensial negatif dalam sel
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Na+ K+ ATPase. Keaktifan protein carrier memompa
Na+ keluar dan K+ masuk dalam selNutrisi dan Transportasi Seluler
Transport aktif
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
The best-known group translocation system is the phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system (PTS), which transports a variety of sugars into procaryotic cells while Simultaneously phosphorylating them using phosphoenolpyruvate (PEP) as the phosphate donor.
Group translocationGroup translocation
PEP + sugar (outside) pyruvate + sugar-P (inside)
Nutrisi dan Transportasi Seluler
The phosphotransferase system (PTS)Phosphoenolpyruvate undergoes a series of phosphorylation and
dephosphorylation reactions till EnzIIc receives the phosphate1
Glucose is phosphorylated on EnzIIc and is transported into the inside of the cell.
2
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Siderophores Transport
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Membrane transport proteinsMembrane transport proteins
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Items Passive diffusion
Facilitated diffusion
Active transport
Group translocation
carrier
proteins Non Yes Yes Yes
transport speed
Slow Rapid Rapid Rapid
against gradient
Non Non Yes Yes
transport molecules
No specificity Specificity Specificity Specificity
metabolic energy
No need Need Need Need
Solutes molecules
Not changed Changed Changed Changed
Simple comparison of transport systems
Nutrisi dan Transportasi Seluler
Daftar Pustaka Black, J.G., and Laura J.B. 2010. Microbiology: Principles and Explorations, 7Th ed. John Wiley and Sons, Inc. Arlington, Virginia. pp: 160-163.Brock, M.T., John M.M., David A.S., and David P.C. 2012. Brock: Biology of Microorganisms, 13th ed. Pearson Education, Inc. San Francisco. pp. 86-98.Soetarto, A.E.S., and Theresia T.S. Fisiologi Mikrobia. UGM Press. Yogyakarta. pp.41-49.
Nutrisi dan Transportasi Seluler
??Nutrisi dan Transportasi Seluler
Diskusi
Nutrisi dan Transportasi Seluler