UNSUR MAKANAN YANG DIHASILKAN KOMPONEN S

UNSUR MAKANAN YANG DIHASILKAN KOMPONEN SEL
Mikroba sama dengan makhluk hidup lainnya, memerlukan suplai nutrisi sebagai
sumber energi dan pertumbuhan selnya. Unsur-unsur dasar tersebut adalah : karbon, nitrogen,
hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Ketiadaan atau
kekurangan sumber-sumber nutrisi ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba hingga
pada akhirnya dapat menyebabkan kematian. Kondisi tidak bersih dan higienis pada
lingkungan adalah kondisi yang menyediakan sumber nutrisi bagi pertumbuhan mikroba
sehingga mikroba dapat tumbuh berkembang di lingkungan seperti ini. Oleh karena itu,
prinsip daripada menciptakan lingkungan bersih dan higienis adalah untuk mengeliminir dan
meminimalisir sumber nutrisi bagi mikroba agar pertumbuhannya terkendali.
Menurut Waluyo (2005), peran utama nutrien adalah sebagai sumber energi, bahan
pembangun sel, dan sebagai aseptor elektron dalam reaksi bioenergetik (reaksi yang
menghasilkan energi). Oleh karenanya bahan makanan yang diperlukan terdiri dari air,
sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor
pertumbuhan, dan nitrogen. “Selain itu, secara umum nutrient dalam media pembenihan
harus mengandung seluruh elemen yang penting untuk sintesis biologik oranisme baru.
Pertumbuhan mikoorganisme tergantung dari tersedianya air. Bahan-bahan yang
terlarut dalam air, yang digunakan oleh mikroorganisme untuk membentuk bahan sel dan
memperoleh energi, adalaah bahan makanan.
A. NUTRISI MIKROORGANISME
Mayoritas komponen seluler adalah karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, 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 dipaparkan dalam bab selanjutnya.
Faktor pertumbuhan merupakan molekul organik yang penting bagi pertumbuhan tetapi
tidak mampu disintesis oleh mikroba sendiri seperti vitamin dan asam amino.
1. Sumber-sumber nutrisi
a. Sumber Karbon
Tumbuhan-tumbuhan dan beberapa bakteri mampu mengunakan energi
fotosintetik untuk mereduksi karbondioksida pada penggunaan air. Organisme ini
termasuk kelompok autotrof, makhluk hidup yang tidak membutuhkan nutrient
organik untuk pertumbuhannya. Autotrof lain adalah khemolitotrof, organisme yang
menggunakan substrat anorganik seperti hidrogen atau thiosulfat sebagai reduktan dan
karbondioksida sebagai sumber karbon. Heterotrof membutuhkan karbon organik
untuk pertumbuhannya, dan karbon organik tersebut harus dalam bentuk yang dapat
diasimilasi. Contohnya, naphthalene.

b. Sumber Nitrogen
Nitrogen merupakan komponen utama protein dan asam nukleat, yaitu sebesar
lebih kurang 10 persen dari berat kering sel bakteri. Sumber nitrogen yang paling
lazim untuk mikroorganisme adalah garam-garam ammonium. Beberapa prokariot
mampu mereduksi nitrogen molekul (N2 atau dinitrogen). Mikroorganisme lain
memerlukan asam-asam amino sebagai sumber nitrogen, jadi yang mengandung
nitrogen organik. Tidak semua mikroorganisme mampu mereduksi sulfat, beberapa
diantaranya memerukan H2S atau sistein sebagai sumber S.
c. Sumber Belerang
Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang
membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai samping
cisteinil dan merionil protein. Belerang dalam bentuk asalnya tidak dapat digunakan
oleh tumbuhan atau hewan. Namun, beberapa bakteri autotropik dapat
mengoksidasinya menjadi sulfat (SO42-).
d. Sumber Phospor
Fosfat (PO43-) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan sejumlah
koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit, lipid
(fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid), beberapa polisakarida
kapsul dan beberapa protein adalah bergugus fosfat. Fosfat selalu diasimilasi sebagai
fosfat anorganik bebas (Pi).

e. Sumber Mineral
Sejumlah besar mineral dibutuhkan untuk fungsi enzim. Ion magnesium
2+
(Mg ) dan ion ferrum (Fe2+) juga ditemukan pada turunan porfirin yaitu: magnesium
dalam molekul klorofil, dan besi sebagai bagian dari koenzim sitokrom dan
peroksidase. Mg2+ dan K+ keduanya sangat penting untuk fungsi dan kesatuan
ribosom. Ca2+ dibutuhkan sebagai komponen dinding sel gram positif, meskipun ion
tersebut bebas untuk bakteri gram negatif. Banyak dari organisme laut membutuhkan
Na+ untuk pertumbuhannya.
f. Sumber Oksigen
Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga
terdapat dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banyak
organisme yang tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang
berasal dari molekul oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau
sebagai sumber karbon digunakan metana atau hidrokarbon aromatic yang berantai
panjang. Mikroorganisme anaerob fakultatif tumbuh dengan adanya O2 udara, jadi
bersifat aerotoleran; tetapi organisme ini tidak dapat memanfaatkan O 2, tetapi
memperoleh energi semata-mata dari peragian. Jenis bakteri anaerob fakultatif lain
(Enterobacteriaceae) dan banyak ragi dapat beralih dari peroleh energi dengan
respirasi (dengan adanya O2) ke peragian (tanpa O2).

JENIS MIKROBA BERDASARKAN SUMBER ENERGI

1. Bakteri Autotrof
Bakteri autotrof termasuk organisme yang mensintesis makanan organik mereka sendiri.
Bakteri autotrof menggunakan bahan anorganik untuk menghasilkan makanan organik.
Bakteri autotrof mendapatkan karbon dari karbon dioksida dan menggunakan hidrogen yang
diperoleh dari hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3), atau hidrogen (H2).
Bakteri autotrof dibagi lagi menjadi fototrof dan kemotrof (lithotrof dan organotrof).
a. Bakteri Fototrof
Bakteri fototrof memiliki pigmen fotosintesis pada membran yang disebut
‘bacteriochlorophyll’ (seperti klorofil pada tumbuhan). Bakteri fototrof memanfaatkan cahaya
matahari untuk membuat makanan dan menghasilkan energi. Namun tidak seperti halnya
tumbuhan, bakteri ini tidak menghasilkan oksigen selama fotosintesis. Beberapa bakteri
fototrof diantaranya adalah Cyanobacteria, bakteri sulfur hijau, bakteri Chloroflexi, dan
bakteri Purple.
b. Bakteri Litotrof
Sumber energi utama bagi bakteri litotrof adalah senyawa anorganik. Bakteri ini
mendapatkan nutrisi berupa senyawa anorganik dari mineral pada batuan. Bakteri ini
membutuhkan karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor serta beberapa elemen lain. Untuk

kelangsungan hidupnya, bakteri litotrof mengoksidasi senyawa anorganik seperti hidrogen
sulfida, elemen sulfur, amonium, dan ion besi (ferro) yang sebagian besar diperoleh dari
batuan. Bakteri nitrifikasi seperti bakteri Nitrosomonas dan Nitrobacter memperoleh energi
dengan mengoksidasi amoniak menjadi nitrat. Bakteri sulfur seperti Thiobacillus dan
Beggiatoa mendapatkan energi dengan mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfur.
Sedangkan bakteri besi seperti Ferrobacillus dan bakteri Gallionella akan mengoksidasi ion
besi ferro menjadi bentuk ferri untuk menghasilkan energi. Tapi litotrof tidak mendapatkan
karbon dari mineral batuan. Beberapa bakteri litotrof mendapatkan karbon dari udara,
sementara yang lainnya mendapatkan karbon dari bahan organik.
c. Bakteri Organotrof

Bakteri organotrof mendapatkan nutrisi dan menghasilkan energi dari senyawa organik.
Untuk bertahan hidup, bakteri organotrof mengonsumsi organisme autotrof atau heterotrofi,
susu, daging, dan bahan-bahan yang membusuk (sisa-sisa). Bakteri patogen termasuk ke
dalam organotrof. Mereka hidup dalam tubuh hewan dan tumbuhan serta mendapatkan
makanan organik dari tubuh inangnya. Bakteri yang termasuk organotrof diantaranya bakteri
Bacillus, Clostridium atau Enterobacteriaceae.

2. Bakteri Heterotrof
Bakteri heterotrof mengonsumsi makanan yang sudah tersedia di lingkungan sekitar mereka.

Artinya bakteri ini tidak dapat mensintesis makanan mereka sendiri. Pada bakteri autotrof,
karbon diperoleh dari pengubahan karbon dioksida. Sedangkan pada bakteri heterotrofik,
karbon berasal dari senyawa karbon organik.
a. Bakteri Saprofit
Bakteri saprofit adalah bakteri yang memperoleh nutrisi dari bahan organik yang mati. Enzim
eksogen disekresikan oleh bakteri untuk membantu menguraikan bahan organik kompleks
menjadi bentuk yang mudah larut dan mudah diserap. Bakteri akan menyerap nutrisi tersebut
untuk menghasilkan energi. Bakteri saprofit dianggap sebagai bakteri yang ramah karena
berperan penting dalam ekosistem sebagai dekomposer.
b. Bakteri Aerobik dan Anaerobik
Bakteri jenis ini dapat menguraikan bahan organik. Bakteri seperti inilah yang digunakan
dalam industri makanan untuk pematangan keju, melonggarkan serat, dan lain-lain. Proses
penguraian bahan organik secara aerobik disebut sebagai pembusukan atau dekomposisi.
Sedangkan penguraian bahan organik secara anaerobik disebut sebagai fermentasi.

MEKANISME MIKROBA MENDAPATKAN MAKANAN

KATABOLISME
Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan
senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan

membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan
aktivitasnya. Termasuk didalamnya reaksi pemecahan dan oksidasi molekul
makanan seperti reaksi yang menangkap energi dari cahaya matahari. Fungsi reaksi
katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh
reaksi anabolisme. Katabolisme merupakan suatu proses yang berkebalikan dengan
proses anabolisme, yaitu suatu proses pembongkaran, dimana energi yang
tersimpan digunakan untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.
Proses pembebasan energi di dalam sel disebut respirasi sel. Pada respirasi sel,
energi kimia dalam makanan diubah menjadi gerak. Peristiwa ini terlihat pada
kontraksi otot dan pergerakan molekul-molekul atau ion-ion pada pengangkutan
aktif. Disamping itu energi ini juga dapat digunakan untuk reaksi-reaksi yang
membentuk senyawa kimia baru, ataupun dibebaskan sebagai panas.
Sifat dasar yang pasti dari reaksi katabolisme berbeda pada setiap organisme,
dimana molekul organik digunakan sebagai sumber energi pada organotrof,
sementara litotrof menggunakan substrat anorganik dan fototrof menangkap cahaya
matahari sebagai energi kimia. Tetapi, bentuk reaksi katabolisme yang berbedabeda ini tergantung dari reaksi redoks yang meliputi transfer elektron dari donor
tereduksi seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida, atau ion besi ke
molekul akseptor seperti oksigen, nitrat, atau sulfat. Pada hewan reaksi katabolisme
meliputi molekul organik kompleks yang dipecah menjadi molekul yang lebih
sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Urutan yang paling umum dari reaksi

katabolik pada hewan dapat dibedakan menjadi tiga tahapan utama. Pertama,
molekul organik besar seperti protein, polisakarida, atau lemak dicerna menjadi
molekul yang lebih kecil di luar sel. Kemudian, molekul-molekul yang lebih kecil ini
diambil oleh sel-sel dan masih diubah menjadi molekul yang lebih kecil, biasanya
asetil koenzim A (Asetil KoA), yang melepaskan energi. Akhirnya, kelompok asetil
pada KoA dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida pada siklus asam sitrat dan
rantai transpor elektron, dan melepaskan energi yang disimpan dengan cara
mereduksi koenzim Nikotinamid Adenin Dinukleotida (NAD+) menjadi NADH.
Pada organisme fotosintetik seperti tumbuhan dan sianobakteria, reaksi transfer
elektron ini tidak menghasilkan energi, tetapi digunakan sebagai tempat menyimpan
energi yang diserap dari cahaya matahariTumbuhan, alga dan beberapa bakteri
mengambil energi dari sinar matahari melalui fotosintesis, merubah energi cahaya
menjadi energi kimia, untuk digunakan membuat makanan disebut organisme
autotrof.. Sebaliknya, oprganisme yang hidup dari hasil produksi organisme autotrof
atau tidak bisa membuat makan sendiri disebut organisme heterotrof. Organisme
heterotrog memecah makanan mereka menjadi energi. Proses oksidasi senyawa
organik untuk mendapat energi dari pemutusan ikatan kimia pada tingkatan sel

disebut respirasi seluler. Ada 2 macam respirasi yaitu respirasi aerob dan respirasi
anaerob.

Respirasi Aerob
Proses repirasi disebut aerob karena dibutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron,
selain itu disebut respirasi anaerob atau fermentasi. Respirasi aerob terdapat 4
tahap utama yaitu Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs dan Transpor
Elektron.
1. Glikolisis adalah 10 tahap pertama biokimia yang menghasilkan ATP pada
fosforilasi tingakt substrat. Untuk 1 molekul glukosa, 2 ATP digunakan pada 3 tahap
pertama dan 4 ATP dihasilkan pada 4 tahap terakhir. Hasil kotor glikolisis yaitu 2
molekul asam piruvat(3C), 2 ATP, 2 NADH dan 2 H2O. Glikolisis terjadi di
sitosol/sitoplasma dan bisa dianggap proses anaerob karena belum menggunakan
oksigen. Ringkasan tahapan glikolisis:
• Fosforilasi glukosa oleh ATP
• Penyusunan kembali struktur glukosa yang terfosforilasi, diikuti oleh fosforilasi
kedua.
• Molekul glukosa(6C) akhirnya pecah menjadi 2 senyawa 3 karbon berlainan yaitu
Glyceraldehyde 3 phosphate (G3P atau PGAL) dan satunya lagi yaitu
Dihydroxylacetone phosphate (DHAP). DHAP segera diubah menjadi PGAL oleh
enzim isomerase. (Proses perubahan ini mencapai kesetimbangan di dalam tabung
reaksi namun hal ini tidak terjadi di dalam tubuh makhluk hidup)
• Oksidasi yang diikuti oleh fosforilasi dari fosfat anorganik(bukan dari ATP)

menghasilkan 2 NADH dan 2 molekul difosfogliserat(BPG/PGA), masing-masing
dengan 1 ikatan fosfat berenergi tinggi
• Pelepasan ikatan berenergi tinggi dengan 2 ADP menghasilkan 2 ATP dan
meninggalkan 2 molekul fosfogliserat(PGA)
• Pelepasan air menyebabkan 2 molekul fosfoenolpiruvat dengan ikatan fosfat energi
tinggi
• Pelepasan fosfat energi tinggi oleh 2 ADP menghasilkan 2 ATP dan hasil akhir
glikolisis yaitu 2 molekul asam piruvat.
Enzim-enzim dalam proses glikolisis yaitu:
-Heksokinase: Fosforilasi glukosa oleh ATP sehingga menghasilkan glukosa 6 fosfat
-Fosfoglukoisomerase: Penyusunan molekul glukosa terfosforilasi menjadi fruktosa
terfosforilasi(fruktosa 6 fosfat)
-Fosfofruktokinase: Fosforilasi fruktosa 6 fosfat oleh ATP sehingga menghasilkan
Fruktosa 1,6 Difosfat
-Aldolase:Memecah fruktosa 1,6 difosfat menjadi dihidroksilaseton fosfat dan
gliseraldehida 3 fosfat
-Isomerase:Mengubah semua dihidroksilaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3 fosfat
-Gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase atau triosa fosfat dehidrogenase: Fosforilasi
Gliseraldehida 3 fosfat oleh fosfat anorganik dari sitosol, oksidasi untuk membentuk
NADH sehingga menghasilkan 1,3 difosfogliserat

-Fosfogliserokinase: Pelepasan gugus fosfat untuk membentuk ATP sehingga
menghasilkan 3 fosfogliserat
-Fosfogliseromutase: Merubah 3 fosfogliserat menjadi 2 fosfogliserat

-Enolase Menghasilkan air sehingga terbentuk fosfoenolpiruvat
-Piruvat kinase Pelepasan gugus fosfat untuk membentuk ATP sehingga hasil akhir
berupa asam piruvat
2. Dekarboksilasi oksidatif adalah tahap kedua dimana 2 molekul asam piruvat yang
dihasilkan dari 1 molekul glukosa dirubah menjadi senyawa berkarbon 2 yaitu asetil
CoA(asetil koenzim A) dengan melepaskan 2 CO2 dan 2 NADH. Dekarboksilasi
oksidatif terjadi di dalam membran luar mitokondria. Enzim yang berperan adalah
CoA dan piruvat dehirogenase yang berfungsi mereduksi piruvat sehingga
melepaskan CO2 dan NADH serta berikatan dengan piruvat tereduksi(asetil) untuk
dibawa ke mitokondria.
3. Siklus Krebs adalah tahap ketiga dengan 9 reaksi dimana gugus asetil dari piruvat
dioksidasi sehingga menghasilkan NADH, FADH, ATP dan CO 2. Siklus ini
dinamakan siklus Krebs karena ditemukan oleh Hans Krebs. Siklus Krebs bisa
disbut juga siklus asam sitrat karena senyawa yang pertama kali terbentuk adalah
asam sitrat. Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan ringkasan tahapannya
sebagai berikut:
• Asetil CoA ditambah Oksaloasetat menghasilkan molekul sitrat yang berkarbon 6.
• Penyusunan kembali molekul sitrat dan dekarboksilasi. 5 reaksi berikutnya
menyederhanakan sitrat ke molekul 5 karbon dan kemudian ke molekul 4 karbon
yaitu suksinat. Selama reaksi ini berlangsung, dihasilkan 2 NADH dan 1 ATP.
• Regenerasi oksaloasetat. Suksinat melewati 3 reaksi tambahan untuk menjadi
oksaloasetat. Selama proses ini, dihasilkan 1 NADH dan 2 FADH.
Enzim-enzim yang digunakan:
-Sitrat sintetase: Membentuk sitrat dari oksaloasetat dan asetil CoA. Kerja enzim ini
irreversible dan terhambat saat konsentrasi ATP tinggi dan dipicu ketika konsentrasi
ATP rendah
-Akonitase: Penyusunan kembali molekul sitrat dengan memindahkan gugus H dan
OH pada karbon berlainan, membentuk isositrat
-Isositrat dehidrogenase: Mengoksidasi isositrat sehingga dihasilkan NADH dan
CO2, sehingga isositrat berubah menjadi molekul 5 karbon, α ketoglutarat
-α ketoglutarat dehidrogenase: Mengoksidasi α ketoglutarat membentuk gugus
suksinil yang bersatu dengan Coa sehingga terbentuk suksinil CoA
-Suksinil KoA sintetase: Pelepasan ikatan antara gugus suksinil dan KoA untuk
dijadikan ATP sehingga molekul tersisa menjadi Suksinat
-Suksinat dehidrogenase: Mengoksidasi suksinat menjadi fumarat dan menghasilkan
FADH
-Fumarase: Menambahkan air ke fumarat untuk membentuk malat
-Malat dehidrogenase: Mengoksidasi malat dan melepaskan NADH sehingga
terbentuk kembali oksaloasetat
4. Rantai transport elektron adalah proses terakhir untuk mengahsilkan ATP, H 2O
yang terjadi di membran dalam/krista mitokondria. Pada tahap ini, elektron yang
dibawa oleh NADH ditransfer ke berbagai pembawa elektron supaya energinya bisa
digunakan untuk memompa proton. Gradien proton yang dibuat oleh transpor

elektron digunakan oleh enzim ATP sintase untuk menghasilkan ATP. Proses
pemompaan proton untuk menghasilkan ATP juga disebut kemiosmosis.
Enzim-enzim yang terlibat anatara lain NADH dehidrogenase (melepaskan ion H dari
NAD dan mengoper elektron ke ubiquinon), ubiquinon (mengoper elektron ke
komplek protein sitrokrom), kompleks bc1 (memompa proton dan mengoper elektron
ke sitrokrom c), sitokrom c (mereduksi oksigen dengan 4 elektron membentuk air),
ATP sintase (memompa proton untuk menghasilkan ATP).
Hasil akhir respirasi seluler:
1. Glikolisis, hasil 2 ATP, 2 piruvat, 2 NADH, 2 H 2O
2. Dekarboksilasi oksidatif, hasil 2 NADH, 2 CO2
3. Siklus Krebs, hasil 6 HADH, 2 FADH, 4 CO2, 2 ATP
4. Transpor elektron, hasil 34 ATP, H2O.
Jumlah bersih ATP : 38 ATP(36 ATP karena 2 ATP dipakai untuk memasukkan
NADH ke mitokondria, 30 ATP karena membran mitokondria agak bocor sehingga
proton bisa lewat tanpa melalui ATP sintase dan mitokondria terkadang memakai
gradien proton untuk keperluan lain seperti memasukkan piruvat ke matriks daripada
sintesis ATP).
Respirasi Anaerob
Fermentasi, atau respirasi anaerob, yaitu proses pemecahan molekul yang
berlangsung tanpa bantuan oksigen. Jika tak ada oksigen, sel tidak memliki akseptor
elektron alternatif untuk memproduksi ATP, sehingga terpaksa elektron yang
didapatkan dari glikolisis diangkut oleh senyawa organik.
Termasuk ke dalam fermentasi adalah fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol,
dan fermentasi asam cuka. Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dengan cara
melepaskan gugus Co2 dari piruvat melalui dekarboksilasi dan menghasilkan
molekul 2 karbon, asetaldehida. Asetaldehida kemudia menerima elektron dari
NADH sehingga berubah menjadi etanol. Fermentasi alkohol dilakukan oleh
tumbuhan. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel hewan dengan cara
mentransfer elektron dari NADH kembali ke piruvat sehingga dihasilkan asam laktat
yang menyebabkan pegal-pegal.

ANABOLISME
Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi
senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau
penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk
fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.
Selain dua macam energi diatas, reaksi anabolisme juga menggunakan energi dari
hasil reaksi katabolisme, yang berupa ATP. Agar asam amino dapat disusun
menjadi protein, asam amino tersebut harus diaktifkan terlebih dahulu. Energi untuk
aktivasi asam amino tersebut berasal dari ATP. Agar molekul glukosa dapat disusun
dalam pati atau selulosa, maka molekul itu juga harus diaktifkan terlebih dahulu, dan

energi yang diperlukan juga didapat dari ATP. Proses sintesis lemak juga
memerlukan ATP.
Organisasi dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan energi yang tak
henti-hentinya. Organisme heterotrofik hidup dan tumbuh dengan
memasukkan molekul-molekul organik ke dalam sel-selnya. Molekul-molekul
organik ini menjadi sumber energi bebas bagi sel dan juga sebagai komponen
struktural untuk membangun makromolekul-makromolekulnya.Molekul-molekul
organik yang menjadi sumber energi bagi organisme heterotrofik ini berasal dari
fotosintesis. Organisme autotrof mampumenangkap energi matahari untuk sintesis
molekul-molekul organik kaya energi dari senyawa anorganik H2O dan CO2.
Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam
amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, pengaktivasian senyawa-senyawa
tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga,
penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein,
polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi
cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan
energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

1.Fotosintesis
Dimanakah proses fotosintesis itu berlangsung? Diseluruh sel atau pada tempattempat tertentu dalam sel? Fotosintesis adalah proses penyusunan atau
pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi
cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak
kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak
kelihatan). Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya
tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam
fotosintesis. Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai
hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk
mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen
yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan. Fotosintesis hanya berlangsung pada sel
yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan
jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung
klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu
menyerap energi cahaya matahari.
Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi
ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak
suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut
kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan
membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan
pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang
pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, tanaman lain
tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari,
dapat dilakukan percobaan Ingenhousz. Dalam percobaan-percobaannya, IngenHousz (1778, seorang dokter bangsa Belanda) memperagakan bahwa hanya
bagian-bagian hijau tumbuhan yang melepaskan oksigen selama fotosintesis.
Sedangkan struktur tumbuhan yang tidak hijau menggunakan oksigen dalam proses
respirasi. Sehingga sampai saat ini diyakini bahwa fotosintesis hanya dapat terus
berlangsung jika ada pigmen hijau yaitu klorofil. Pada saat ini telah diketahui ada 4
macam klorofil yaitu klorifil a, b, c, dan d. Klorofil a diduga terdapat dalam
hampir semua tumbuhan berfotosintesis. Dalam ganggang hijau, Eryophyta
dan Traceophyta terdapat juga sedikit klorofil b. Pada distomae dan
ganggang perang terdapat klorofil c, sedangkan dalam ganggang merah
ditemukan klorofil d.
Meskipun rumus bangun klorofil sudah diketahui (misalnya klorofil a
C55H72O5N4Mg), masih sedikit diketahui bagaimana organisme
membuatnya. Tetapi diketahui bahwa klorofil dibuat di dalam kloroplas, dan
pembentukannya akan terhambat bila tidak ada cahaya. Lazimnya peristiwa
fotosintesis dinyatakan dengan persamaan reaksi kimia sebagai berikut:
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
Peristiwa ini hanya berlangsung jika ada klorofil dan cukup cahaya. Jika
persamaan reaksi ini dibalik, yaitu dengan arah anak panah ke kiri, maka kita akan
mendapatkan persamaan reaksi untuk proses respirasi sel. Persamaan-persamaan
reaksi demikian itu hanya menunjukkan permulaan dan akhir suatu proses.
Kini telah diketahui bahwa banyak dari tahap-tahap antara dari fotosintesis dan
respirasi tidaklah sama.
Dalam proses fotosintesis reaksi-reaksi kimia berlangsung sangat cepat. Dari hasil
penelitian para ahli tahun 1905 dapat dibuktikan bahwa pada proses fotosintesis
terjadi dua reaksi yaitu reaksi cahaya dan reaksi gelap. Cahaya dalam proses
fotosintesis dibutuhkan untuk memecahkan air; pemecahan air ini disebut
fotolisis. Fotolisis mengakibatkan molekul air pecah menjadi hidrogen dan
oksigen; peristiwanya dapat dituliskan sebagai berikut;
2H2O ————> 2H2 + 2H2O
yang terlepas ditampung oleh koenzim NADP sehingga menjadi NADPH 2,
sedangkan O2 tetap dalam keadaan bebas. Sehingga dapat dikatakan bahwa

O2 yang terbentuk dalam proses fotosintesis berasal dari pemecahan molekul air,
bukan dari CO2. Fotolisis inilah yang merupakan pendahuluan dalam proses
fotosintesis.
Selanjutnya terjadi fiksasi (penambatan) CO2 pada NADPH2, yang
mengakibatkan CO2 tereduksi menjadi CH2O. Menurut Blackman (1905) akan terjadi
penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya.
Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk
H+ menjadi CH20.
CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2
Ringkasnya :

Reaksi terang :2 H2O——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
Atau
O2

2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2

atau

12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6

2. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai
sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat
mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksireaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lainlain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawasenyawa tertentu. Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi
Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).
Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara
mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H2O + Energi
Nitrosococcus

Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1. Jakarta: Erlangga
Lehninger. 2000. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta: Erlangga
Pelczar, Michael. 1986. Dasar-dasar Mikrobioogi. Jakarta: UI Press
Volk, Wheeler. 1993. Dasar-dasar Mikrobiologi. Jakarta: Erlangga
Curtis, Helena, Bornes. 1999. Biology 5th Edition. New York: World Publisher Inc.
Waluyo, Lud. 2007. Mikrobiologi Umum. Jakarta: Erlangga