Diversitas Metabolisme pada Bakteri


Diversitas Metabolisme pada Bakteri: Sebuah Konsekuensi Logis Bakteri Sebagai Penghuni Hampir Seluruh Ruang Ekologi di Bumi

oleh: Shabrina Nida Al Husna

Department of Microbiology, School of Life Sciences and Technology, Institut Teknologi Bandung

Mikroorganisme, khususnya bakteri, mengisi hampir seluruh ruang ekologi di bumi. Dari mulai tempat-tempat yang umum ditemui seperti perairan laut dan lingkungan terestrial, sampai pada lingkungan yang ekstrim seperti kawah gunung, lingkungan sangat asam dan perairan laut dalam (hyperthermophilic area). Kemampuan bakteri dalam mengisi banyak ruang ekologi ini disebabkan karena adanya diversitas yang tinggi dari metabolisme bakteri yang membuatnya dapat survive pada kondisi lingkungan yang beragam. Bahkan penelitian terkini menunjukkan bahwa terdapat kemungkinan bahwa beberapa bakteri di bumi bersumber dari ruang angkasa. Bakteri ini ditransportasikan melalui kejadian alam seperti hujan meteor, yang kemudian terdistribusikan di bumi melalui siklus biogeokimia.

Bakteri tergolong sebagai organisme prokariot, dan yang membedakannya dengan organisme eukariot terletak pada ketiadaan membran inti sel. Jika kita melihat lebih jauh, secara struktur morfologi, diversitas eukariot memang jauh lebih tinggi dibandingkan prokariot. Prokariot hanya memiliki variasi bentuk yang sempit, seperti coccus, batang, coccoid, dan lain sebagainya, sementara organisme eukariotik memiliki bentuk yang sangat beragam, bahkan dalam satu spesies sekalipun. Namun, keberagaman yang dapat kita temukan di organisme prokariot adalah pada level diversitas metabolisme dan aktivitas biokimianya, terutama dalam hal bagaimana organisme prokariot dapat men-generate energi dan metabolit sekunder dari proses metabolismenya.

Diversitas pada prokariot didefinisikan sebagai variasi metabolisme dan produksi energi, oleh karena itu prokariot dapat hidup di berbagai habitat di bumi. Yang dimaksud dengan metabolisme yang menghasilkan energi adalah reaksi-reaksi biokimia pada organisme prokariot untuk menghasilkan energi dan kemudian digunakan untuk mensintesis material sel dari molekul kecil yang di-uptake dari lingkungan. Metabolisme dapat berupa katabolisme, yakni pemecahan molekul kompleks menjadi sederhana, atau berupa anabolisme, yakni pembentukan molekul kompleks dari molekul sederhana yang di-uptake oleh mikroorganisme menggunakan keterlibatan berbagai enzim-enzim spesifik. Sebagai contoh, Escherichia coli tergolong bakteri yang dapat menghasilkan energi untuk fermentasi dan respirasi melalui berbagai pathway. Pada kondisi lingkungan yang aerobik, bakteri ini dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir, dan pada kondisi lingkungan anaerobik, ia dapat mengambil jalur respirasi secara fermentatif, menggunakan nitrat atau fumarate sebagai akseptor elektron terakhir. E. coli juga dapat menggunakan glukosa atau laktosa sebagai sumber karbon untuk pertumbuhannya dengan cara mengkonversi sakarida tersebut menjadi asam amino, vitamin, dan nukleotida. Hal ini dikarenakan E. coli memiliki enzim-enzim spesifik yang dihasilkan pada lingkungan tertentu. Enzim-enzim spesifik yang dihasilkan ini merupakan akibat dari sistem on-off gen-gen yang dimiliki oleh E.coli. Konsep ini juga berlaku pada mikroorganisme prokariot lainnya yang menjadi konsekuensi bahwa organisme prokariot memiliki operon, yakni kumpulan dari gen-gen yang diatur oleh suatu operator dan promoter yang sama.

Prokariot memiliki beberapa jalur fermentasi alternatif yang menyesuaikan berbagai kondisi lingkungan. Sebagai contoh, mekanisme fermentasi melalui jalur Embden-Meyerhof. Jalur lainnya adalah phoketolase (heterolactic) dan Entner-Doudoroff. Pada respirasi anaerobik, bakteri menggunakan senyawa kimia selain oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Bakteri litotrof menggunakan zat inorganik, sedangkan bateri fotoheterotrof menggunakan senyawa organik sebagai sumber karbon pada saat melakukan sintesis senyawa metabolit.

Bakteri Anoxygenic photosynthesis, merupakan bakteri yang dapat melakukan respirasi sel meski dalam ketiadaan oksigen pada lingkungan. Kita mengetahui bahwa fotofosfolirasi yang merupakan salah satu tahapan pada respirasi sel menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron terakhir. Bakteri metanogen, yang banyak di temukan di daerah bekas pembuangan kotoran manusia atau hewan, memiliki kemampuan untuk melakukan methanogenesis. Bakteri metanogen merupakan salah satu jenis bakteri yang dapat menghasilkan sumber energi. Bakteri ini menggunakan hidrogen sebagai sumber energi untuk menghasilkan gas metana.

Keberagaman lainnya dapat ditemukan pada bakteri yang memiliki kemampuan untuk melakukan fotofosforilasi yang dapat mengkonversi energi cahaya menjadi energi kimia. Selain itu, organisme prokariot autotrof memiliki kemampuan untuk memfiksasi karbondioksida dengan berbagai cara, yang sebelumnya tidak pernah ditemukan pada organisme eukariot, yakni melalui CODH (acetyl CoA pathway) dan reverse TCA cycle (siklus asam sitrat terbalik).

Keberagaman metabolisme yang ditemukan pada organisme prokariotik, khususnya bakteri inilah yang menjadi konsekuensi logis bahwa bakteri memiliki kemampuan untuk menghuni berbagai ruang ekologi di bumi. Keberagaman ini didriven oleh suatu sistem metabolisme yang melibatkan on-off gen-gen tertentu sehingga bakteri dapat menghasilkan enzim-enzim spesifik tergantung pada kondisi lingkungan tertentu. Hal inilah yang menyebabkan bakteri dapat survive pada kondisi lingkungan yang beragam.

Referensi:

Bakteri Penghasil Sumber Energi. http://majalahenergi.com/terbaru/bakteri-penghasil-sumber-energi. Wednesday, 01 September 2010 09:11. Diakses pada tanggal 29 Oktober 2014 pukul 10.32.
Todar, Kenneth. 2014. http://textbookofbacteriology.net/metabolism.html. Diakses pada tanggal 29 Oktober 2014 pukul 12.31.

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s