MAKALAH MIKROBIOLOGI

“Fotosintesis Mikroba Anaerob”

Oleh :

Muhammad Hasbi A. (12317244004)

Rinaldi Indra S. (12317244006)

Fatharani Yurian W. (12317244013)

Marbelisa Briliani (12317244020)

JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2014

Pendahuluan

Fotosintesis merupakan proses konversi cahaya ke energi kimia untuk pertumbuhan (fotofosforilasi). Proses ini dapat terjadi secara aerob dan anaerob. Dalam keadaan aerob, H2O digunakan sebagai donor elektron dan dihasilkan oksigen, sedangkan pada keadaan anaerob tidak diproduksi oksige. Bakteri fotosintetik yang tidak menggunakan senyawa anorganik dapat menggunakan senyawa organik sebagai donor elektron. Bakteri ini disebut fotoorganotrofik dan hasil yang dibebaskan oleh sel tersebut adalah senyawa organik teroksidasi. (Theresia, 2008).

Ada beberapa mikroorganisme yang mampu melakukan fotofosforilasi dalam keadaan anaerob, maka ini dikenal dengan nama kelompok bakteri fotosintetik anoksigenik. Pada tahun 1930 Van Niel mendapatkan bahwa ada dua macam bakteri yaitu bakteri ungu dan bakteri hijau yang juga dapat menggunakan energi sinar matahari untuk sintesis sel. Bakteri-bakteri tersebut juga menggunakan CO2 sebagai sumber karbon, tetapi mereduksi senyawa-senyawa anorganik yang lain seperti H2 atau H2S. Dalam fotosintesis tersebut tidak akan dihasilkan oksigen bebas. Pada saat kondisi oksigen rendah, bakteri ungu menginduksi diferensiasi intraseluler sehingga terbentuk membran intrasitoplasma. Dengan demikian terjadi fotosintesis yang merupakan konversi energi cahaya menjadi energi kimia. Rhodobacter sphaeroides atau bakteri ungu adalah salah satu bakteri yang dapat berfotosintesis. Pigmen yang berperan menangkap cahaya untuk fotosintesis adalah bakterioklorofil yang berada pada membran fotosintesis. Bakteri ini memiliki sistem membran yang terbentuk akibat invaginasi membran sitoplasma.

A. Pembahasan

Fotosintesis mengandung suatu urutan reduksi-oksidasi dimana karbondioksida tereduksi ketingkat karbohidrat dengan Menggunakan sejenis donor hidrogen yang teraktivasi oleh cahaya (reaksi terang)

2 H2A + CO2(CH2O) + H2O + 2A

Di dalam struktur-struktur ini terdapat komponen-komponen fotosintesis bakterioklorofil, karotenoid, pembawa elektron, dan protein. Komponen ini terorientasi pada sistem membran sedemikian rupa sehingga cahaya dapat diserap oleh pigmen-pigmen karotenoid dan bakteriofil, dan energinya digunakan untuk membentuk tenaga proton melewati membran tersebut. Kejadian fotokimia primer terjadi saat sebuah molekul klorofil menyerap satu kuantum cahaya dan memindahkannya ke pusat reaksi yang tertanam di dalam Membran. Klorofil berperan mempengaruhi pemisahan fotokimia kekuatan reduksi dan oksidasi, menghasilkan suatu aliran sepanjang dua sistem transpor. Salah satu sistem ini menerima elektron yang diantarkan pada penerima, dan yang lainnya menempatkannya kembali.. Pada bakteri fotosintesis, seperti Rhodospirillum rubrum , sebuah nonheme-besi bersama dengan quinone berperan sebagai penerima perantara elektron dan sebuah protein sitokrom jenis c Sebagai penyumbang elektron pada klorofil yang telah teraktifisasi. Perpindahan elektron-elektron tersebut diiringi dengan Pembentukan ATP. Mekanisme berpasangan ini pada prinsipnya Mirip dengan mekanisme berpasangan yang diterapkan pada fosforilasi rantairespirasi. Perubahan CO2 menjadi karbohidrat Pembutuhkan pasokan NADPH maupun ATP. Hubungan ini dapat dirangkum pada pernyataan umum berikut :

H2A + NAD(P)++ yADP + yPi A + NAD(P)H + H+ + yATP

Untuk bakteri fotosintetik, H2A nya bisa berupa substansi Anorganik, seperti H2S, atau unsur organik seperti suksinat. Energi dari foton (cahaya) yang diserap mengendalikan reaksi ini. Pada kejadian ini aliran elektronnya terbuka atau non siklik. Dengan ketidakberadaan substrat yang dapat dioksidasi, aliran elektron penghasil cahaya terjadi pada jalur siklus. Elektron-elektron yang berasal dari molekul klorofil yang dilepaskan dapat dengan mudah kembali lagi setelah melakukan perjalanan sepanjang rangkai siklus dari pembawa elektron. Aliran elektron-elektron ini adalah suatu perangkat untuk menyimpan sebagian energi dari elektron-elektron berenergi tinggi yang meninggalkan klorofil. Fotofosforilasi siklik dapat mewakili bentuk paling primitif dari fotosintesisi yang berguna bagi organisme dalam suatu

lingkungan yang kaya akan unsur-unsur organik dan membutuhkan banyak ATP. Fase Reaksi Gelap Pembentukan glukosa dalam fotosintesis adalah proses gelap yang berawal dari tereduksinya NADP dan ATP yang dibentuk oleh cahaya. Mekanisme dimana pembentukan CO2 terjadi dalam semua organisme berfotosintesis terjadi secara siklik dan terjadi baik organisme prokariotik maupun eukariotik. Rangkaian reaksi yang komplek ini dikenal sebagai siklus Calvin, reaksi semula yang merupakan sintesis ribulose 1,5-diphosphate dari ribulose 5-phosphate.

Ribulosa 5-PO4 + ATP Ribulosa 1,5-PO4 + ADP Ribulosa 1,5-PO4 + CO2 2,3- asam fosfogliserat

Dua reaksi ini spesifik untuk organisme-organisme yang menggunakan CO2 sebagai sumber karbon tunggal dan tidak ditemukan pada organisme yang heterotrof. Reduksi dari dua molekul 3-Fosfogliserat terjadi pada penggunaan NADPH dan ATP yang terbentuk pada reaksi terang. Dua molekul 3-fosfogliseraldehid yang kemudian terbentuk lalu diubah menjadi glukosa melalui beberapa kali putaran reaksi glikolisis. Bakteri fototrof anoksigenik tidak menghasilkan oksigen, karena dodor

elektron bukan air. Sebagai pengganti air adalah sulfur (belerang), gas hidrogen, juga

senyawa organik. Prokariot fototrof anoksigenik melakukan fotosintesis pada kondisi

anaerob dan hanya melibatkan 1 fotosistem.

1. Fotosintesis pada bakteri ungu

Bakteri ungu melakukan fotosintesis menggunakan hidrogen sulfida (belerang) sebagai donor elektron dan karbon dioksida sebagai sumber karbon. Energi cahaya diterima pigmen bakterioklorofil (P870) di pusat reaksi, elektron pada pigmen tersebut tereksitasi dan ditransfer ke bakteriofoetin (Bpheo). Kemudian, elektron ditransfer ke ubikuinon A (UQA), selanjutnya ke ubikuinon B (UQB) yang masih di dalam pusat reaksi. Ubikuinon B bergerak keluar pusat reaksi menuju membran sel dan menerima proton, sehingga tereduksi menjadi ubikuinol (UQH2). Elektron ditransfer ke sitokrom bc1. Ubikuinol yang kehilangan proton dan elektron, sehingga teroksidasi menjadi ubikuinon dan akhirnya bergerak lagi ke dalam pusat reaksi. Selanjutnya, elektron ditransfer ke sitokrom C2 seperti pada rantai respirasi. Sitokrom C2 berbeda dengan sitokrom C, karena tidak mentransfer elektron ke aseptor elektron, tetapi mengembalikan ke pigmen bakterioklorofil (P870) yang kehilangan elektron, sehingga menjadi normal (stabil).

2. Fotosintesis pada bakteri hijau

Bakteri ungu melakukan fotosintesis menggunakan senyawa sulfida sebagai donor elektron. Senyawa sulfida yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber elektron adalah hidrogen sulfida (H2S), tiosulfat (TiS), sulfur (S) dan hidrogen (H). Energi cahaya diterima pigmen bakterioklorofil (P840) di pusat reaksi. Elektron pada pigmen tersebut tereksitasi dan ditransfer ke aseptor primer (A0) yang merupakan isomer klorofil a. Kemudian, elektron ditransfer ke kuinonoid (kuinon-like; A1). Elektron ditransfer ke molekul besi-belerang (FeS). Terjadi transfer elektron dari FeS yang berada pusat reaksi ke feredoksin (Fd) yang berada di membran sel. Selanjutnya, elektron diterima aseptor elektron atau dikembalikabn ke pigmen bakterioklorofil (P840).

Jika elektron diterima aseptor elektron (NADP+), terjadi proses fotosintesis nonsiklus. Karena elektron diterima oleh aseptor elektron, maka diperlukan donor elektron untuk menggantikan elektron yang terlepas dari pigmen bakterioklorofil (P840). Donor elektron tersebut adalah hidrogen sulfida. Sebelum diterima bakterioklorofil (P840), elektron diterima oleh sitokrom C555.

Jika elektron dikembalikan ke bakterioklorofil (P840), terjadi proses fotosintesis sklus. Sebelum diterima bakterioklorofil (P840), elektron diterima oleh menakuinon, sitokrom bcl, dan sitokrom C555 yang semuanya berada di membran sel.

Jika melalui fotosintesis siklus, energi yang dihasilkan pada fotosintesis tersebut adalah 0,67 ATP. Hal itu karena pada proses fotosintesis siklus hanya terjadi perpindahan 2 proton setiap 2 elektron. Meskipun prose fotosintesis

nonsiklus juga menghasilkan 2 proton (hasil oksidasi hidrogen sulfida) setiap 2 elektron, tetapi menghasilkan NADPH + H+, sehingga secara energitik proses fotosintesis nonsiklus lebih banyak menghasilkan energi dibandingkan proses fotosintesis siklus.

Ada tiga jenis bakteri anaerob, diantaranya :1. Anaerob obligat, merupakan bakteri yang tidak dapat bertahan hidup

dengan adanya oksigen. Bakteri jenis ini tidak bisa hidup di tempat dengan oksigen yang bisa merusak dan menghancurkan mereka. Porphyromonas gingivalis adalah contoh bakteri anaerob obligat yang umumnya ditemukan di mulut, tetapi juga dianggap berhubungan dengan rheumatoid arthritis.

2. Anaerob aerotolerant, yang tidak menggunakan oksigen untuk pertumbuhan tetapi dapat mentolerir kehadirannya, Contoh umum bakteri anaerob aerotoleran adalah Propionibacterium acnes yang berkontribusi terhadap munculnya jerawat. Dalam beberapa kasus, bakteri ini bisa memasuki tubuh dan menyebabkan endokarditis, yang merupakan peradangan pada lapisan jantung.

3. Anaerob fakultatif, yang dapat tumbuh tanpa oksigen tetapi dapat menggunakan oksigen jika hadir. Jika bakteri jenis ini berada di lingkungan tanpa oksigen maka mereka akan menggunakan fermentasi untuk tumbuh di tempat tanpa oksigen tersebut. Beberapa spesies dalam genus Staphylococcus adalah jenis bakteri anaerob fakultatif dan merupakan penyebab utama keracunan darah. Salah satu contohnya adalah Staphylococcus aureus, yang memicu masalah kulit seperti jerawat, bisul, dan impetigo serta kondisi lain yang lebih serius seperti meningitis, endokarditis, dan pneumonia.Contoh lain anaerob fakultatif adalah Escherichia coli yang memiliki banyak strain bermanfaat serta beberapa strain yang merusak, seperti yang menyebabkan keracunan makanan.

B. Kesimpulan

Fotosintesis terbagi menjadi jenis yaitu fotosintetik aerob (oksigen) dan

anaerob (anoksigen). ada dua macam bakteri yaitu bakteri ungu dan bakteri

hijau yang juga dapat menggunakan energi sinar matahari untuk sintesis sel.

Ada 3 macam bakteri anaerob yaitu anaerob obligat, aerotolerant dan anaerob

fakultatif.

Daftar Pustaka

Michael J. Pelczar, dan E.C.S. Chan. 2008. Dasar-dasar Mikrobiologi. Ui-Press : Jakarta

Purwoko, Tjahjadi. 2007. Fisiologi Mikroba. Jakarta : Bumi Aksara

Suharni, Tri Theresia, dkk. 2008. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta: Universitas Atma Jaya