Reaksi Desimilasi dan Pembebasan Energi

Metabolisme adalah semua reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel yang menghasilkan energi dan menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan untuk kegiatan-kegiatan selular. Reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui perombakan nutrien disebut reaksi desimilasi (peruraian). Sedangkan reaksi kimiawi yang menggunakan energi untuk sintesis dan fungsi-fungsi sel lainnya disebut reaksi asimilasi (anabolik).

            Oksidasi yaitu hilangnya elektron dari suatu molekul, selalu disertai dengan reduksi yaitu diperolehnya elektron oleh molekul yang lain.

            Bila mikroorganisme merombak nutrien, energi yang dilepaskannya disimpan dalam senyawa-senyawa kaya energi seperti ATP. Dengan cara menggandengkan perombakan senyawa-senyawa ini dengan reaksi endergonik, maka energi yang dibebaskan pada perombakan dapat digunakan untuk melangsungkan endergonik.

            Mekanisme yang dipengaruhi oleh organisme untuk menghasilkan energi ialah reaksi oksidasi-reduksiyang memindahkan elektron dari sistem-sistem O/R, dengan tegangan oksidasi-reduksi yang lebih rendah ke sistem O/R dengan tegangan oksidasi-reduksi yang lebih tinggi, seperti pada rantai angkutan elektron.

            Energi yang dihasilkan oleh mikroorganisme dari senyawa-senyawa kimia atau cahaya. Ada banyak lintasan katabolik anaerobik dan aerobik yang menghasilkan energi dari senyawa-senyawa kimia. Salah satu yang penting diantara lintasan-lintasan ini ialah glikolisis. Asam piruvat merupakan produk akhir dari lintasan ini.

            Organisme fotosintetik menggunakan cahaya untuk mengahasilkan energi dalam bentuk ATP melalui fotofosforilasi siklik dan nonsiklik. Mekanisme sintesis ATP di dalam sel hidup diterangkan dengan hipotesis kemiosmetik Mitchell.

Genetika Bakteri

Genetika adalah suatu cabang ilmu yang dinamis dan berkembang dengan cepat. Rekayasa dilakukan, suatu segi baru studi genetika, menjanjikan pada masyarakat baik perkembangan yang menguntungkan maupun kemungkinan timbulnya akibat-akibat yang membawa bencana.

a.         Pewarisan ciri dan keragaman

Disamping pewarisan ciri-ciri, yang menyebabkan adanya sifat-sifat yang tetap sebagaiman diperlihatkan oleh spesies-spesies biologis, progeni mengespresikan keragaman atau perubahan. Perubahan-perubahan ini berkaitan dengan dua sifat asasi sel atau organisme yaitu genotipe dan fenotipe. Genotipve mengacu pada komposisi genetis sel. Fenotipe ialah ekspresi genetive dalam bentuk sifat-sifat yang dapat diamati yang khas bagi sel atau organisme yang bersangkutan. Genotive adalah suatu biakan sel biakan sel yang relatif konstan selama pertumbuhan, tetapi dapat berubah melalui mutasi. Perubahan ini dapat mengakibatkan berubahnya sifat-sifat yang dapat diamati, atau fenotive sel.

b.      Perubahan fenotive akibat perubahan lingkungan

Perubahan semacam ini tidak diwarisi melainkan terjadi bila beberapa keadaan dalam lingkungan berubah. Kembaliya pada fenitipe asli aslinya terjadi bila keadaan lingkungan yang semula pulih kembali.

c.      Perubahan genotipe

Genotipe suatu sel ditentukan oleh informasi genetis yang dikandung dalam kromosomnya. Kromosom terdiri dari gen-gen. Gen ialah suatu satuan fungsional yang temurun, menentukan pembentukan suatu polipeptide tertentu dan juga berbagai tipe RNA.

Mutasi adalah peristiwa yang jarang terjadi secara acak dan timbul secara spontan tanpa memperhatikan persyaratan lingkungan. Mutasi paling umum terjadi selama replikasi DNA. Beberapa mutasi terjadi sebagai akibat kerusakan yang ditimbulakan oleh cahaya ultra violet atau sinar X. Karena unsur-unsur ini merupakan bagian yang tak terhindarkan dari lingkungan. Unsur yang dapat mempertinggi laju mutasi disebut mutagen. Laju mutasi merupakan peluang bagi  suatu sel untuk beermutasi ketika terjadi pembelahan sel. Laju mutasi pada umunya didefinisikan sebagai jumlah rata-rata murasi per sel per pembelahan, dan dinyatakan sebagai pangkat pangkat negatif per pembelahan sel.

Tipe-tipe mutan bakteri

o   Mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkatkan terhindar unsur-unsur penghambatan, terutama antibiotik.

o   Mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang merubah, atau meningkatkan atau kekurangannya kapasitas untuk menghasilkan beberapa produk akhir.

o   Mutan yang mempunyai definsiensi akan nutrisi, yaitu membutuhkan medium yang lebih kompleks untuk pertumbuhannya ketimbang biakan aslinya.

o   Mutan yang memperlihatkan perubahan dari bentuk koloni atau kemampuan untuk menghasilkan pigmen.

o   Mutan yang menunjukkan perubahan pada sturktur permukaan dn komposisi selnya.

o   Mutan yang resisten terhadap aksi bakteriofage.

o   Mutan yang memperlihatkan beberapa perubahan pada ciri-ciri morfologis, misalnya hilangnya kemampuan untuk menghasilkan spora,kapsul, atau flagela.

Rekombinasi genetis ialah pembentukan suatu genotipe baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah teerjadinya pertukaran bahan genetis antara dua kromosom yang berbeda yang mempunyai gen-gen serupa.

Rekombinasi  genetis dihasilkan dari tiga tipe pemindahan gen:

v  Konjugasi, titik pemindahan gen antara sel-sel yang kontak satu dengan yang lain secara fisik.

v  Tranduksi, pemindahan gen dari suatu sel ke sel yang lain oleh bakteriofage.

v  Transformasi, pemindahan DNA bebas-sel atau telanjang dari satu sel ke sel yang lain.

Reaksi Asimilasi dan Penggunaan Energi

Proses yang menggunakan ATP meliputi pergerakan, produksi panas, pengangkutan solut melintasi membran, dan bioluminesens. Sebagian besar dari ATP yang diperoleh dari reaksi-reaksi desimilasi dipergunakan untuk proses-proses metabolik yang tidak berkaitan dengan biosintesis bahan sel.

Penggunaan energi dalam proses non biosintetik

·         Produksi panas

Mikroorganisme menghasilkan energi panas melalui aktivitas metabolik normalnya, juga menyebabkan naiknya suhu biakan. Hal ini dapat dengan mudah diamati dalam biakan ukuran besar yang digunakan dalam industri-industri fermentasi, seperti dalam produksi antibiotik.

·         Pergerakan (motilitas)

Pergerakan silia dan flagela pada mikrorganisme motil, dibutuhkan energi. Menurut perkiraan 10% dari energi yang dipakai oleh beberapa dari mikrobe digunakan untuk pergerakan flagela.

·         Pengangkutan Nutrien

Pada proses ini solut melintasi membran yang semipermiabel itu sebagai akibat pergerakan molekular acak dan tidak berinteraksi secara khusus dengan zat apapun pada membran.

·         Translokasi Kelompok

Reaksi pengangkutan ini hanya mengangkat gula ke dalam sel, karena gula fosfat di dalam sel tidak mempunyai afinitas terhadap pengantar. Proses translokasi kelompok lainnya diketahui mencakup pengambilan adenin dan butitrat pada permukaan luar sel dan pengubahannya pada permukaan dalam membran, masing-masing menjadi adenosin menofosfat (AMP) dan buturil-KoA.

·         Angkutan Aktif

Angkutan aktif memiliki 3 cara:

1.                  Pengikatan solut pada situs penerima pada protein pengantar yang terikat pada membran

2.                  Translokasi kompleks solut-penghantar melintasi membran

3.                  Penggandengan translokasi pada suatu reaksi penghasil energi, untuk mengurangi afinitas penghantar protein terhadap solut pada permukaan membran.

Penggunaan energi dalam proses biosintetik

Proses-proses biosintetik di dalam sel juga membutuhkan energi, energi dari ATP digunakan untuk mengubah suatu zat menjadi zat lainnya dan untuk mensintesis subtansi-subtansi yang rumit dari yang sederhana. Proses biosintetik itu dilalkukan dengan cara sintesis makromolekul.