Hijroh Mustika

                                                                        OLEH

                                                                KELOMPOK 3:

                                                            HIJROH MUSTIKA

                                                             NOVIA YUNIKA

                                                              SATRUL JAMIL

                                                            SILVIRA SAFITRI

                                                              WINDA AYU P.





                                                        JURUSAN BIOLOGI

                      FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

                                             UNIVERSITAS NEGERI PADANG

                                                                     2013
1.FERMENTASI

Fermentasi berasal dari kata Latin ”fervere” yang berarti mendidih, yang menunjukkan adanya aktivitas dari yeast pada ekstrak buah-buahan atau larutan malt biji-bijian (Adams, 2000). Kelihatan seperti mendidih disebabkan karena terbentuknya gelembung-gelembung gas CO2 yang diakibatkan proses katabolisme atau biodegradasi secara anaerobik dari gula yang ada dalam ekstrak.

Fermentasi ditinjau secara biokimia mempunyai perbedaan arti dengan mikrobiologi industri. Secara biokimia, fermentasi diartikan sebagai terbentuknya energi oleh proses katabolisme bahan organik, sedang dalam mikrobiologi industri, fermentasi diartikan lebih luas yaitu sebagai suatu proses untuk mengubah bahan baku menjadi suatu produk oleh massa sel mikroba. Dalam hal ini, fermentasi berarti pula pembentukan komponen sel secara aerob yang dikenal dengan proses anabolisme atau biosintesis

Proses fermentasi mengubah sifat fisik dan kimia dari makanan (misalnya rasa, tekstur, penampilan) dan telah terbukti

(a) meningkatkan daya cerna karbohidrat dan protein,
(b) meningkatkan kadar beberapa vitamin dan mineral,
(c) menyeimbangkan bakteri menguntungkan (flora usus) dalam sistem pencernaan kita

Respirasi anaerob (fermentasi) adalah respirasi yang terjadi dalam keadaan ketidaktersediaan oksigen bebas.Asam piruvat yang merupakan produk glikolisis jika dalam keadaan ketiadaan oksigen bebas akan diubah menjadi alkohol atau asam laktat.

Pada manusia, kekurangan oksigen sering terjadi pada atlet-atlet yang berlari jarah jauh dengan kencang. Atlet tersebut membutuhkan kadar oksigen yang lebih banyak daripada yang diambil dari pernafasan. Dengan kurangnya oksigen dalam tubuh, maka proses pembongkaran zat dilakukan dengan cara anaerob, yang disebut dengan fermentasi. Fermentasi tidak harus selalu dalam keadaan anaerob. Beberapa jenis mikroorganisme mampu melakukan fermentasi dalam keadaan aerob.

B. Mikroba yang BerperanDalam Proses Fermentasi

1. Fermentasi Asam Asetat Bakteri Acetobacter aceti merupakan baktei yang mula pertama diketahui sebagai penghasil asam asetat dan merupakan jasad kontaminan pada pembuatan wine. Saat ini bakeri Acetobacter aceti digunakan pada produksi asam asetat karena kemampuanya mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat.

2. Fermentasi Asam Laktat Fermentasi asam laktat banyak terjadi pada susu. Jasa yang palingberperan dalam fermentasi ini adalah Lacobacillus sp. Laktosa diubah menjadi asam laktat. Kini asam laktat juga digunakan untuk produksi plastik dalam bentuk PLA.

3. Fermentasi Asam Sitrat Asam sitrat dihasilkan melalui fermentasi menggunakan jamur Aspergillus niger. Meskipun beberapa bakteri mampu melakukan, namun yang paling umum digunakan adalah jamur ini. Pada kondisi aerob jamur ini mengubah gula atau pati menjadi asam sitrat melalui pengubahan pada TCA.

4. Fermentasi Asam Glutamat Asam glutamat digunakan untuk penyedap makanan sebagai penegas rasa. Mula pertama dikembangkan di Jepang. Organisme yang kini banyak digunakan adalah mutan dari Corynebacterium glutamicu.



C. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi untuk menghasilkan etanol adalah: sumber karbon, gas karbondioksida, pH substrat, nutrien, temperatur, dan oksigen.

Untuk pertumbuhannya, yeast memerlukan energi yang berasal dari karbon. Gula adalah substrat yang lebih disukai. Oleh karenanya konsentrasi gula sangat mempengaruhi kuantitas alkohol yang dihasilkan.

Kandungan gas karbondioksida sebesar 15 gram per liter (kira-kira 7,2atm) akan menyebabkan terhentinya pertumbuhan yeast, tetapi tidak menghentikan fermentasi alkohol. Pada tekanan lebih besar dari 30 atm, fermentasi alcohol baru terhenti sama sekali.

1. pH

PH dari media sangat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Setiap mikroorganisme mempunyai pH minimal, maksimal, dan optimal untuk pertumbuhannya. Untuk yeast, pH optimal untuk pertumbuhannya ialah berkisar antara 4,0sampai 4,5. Pada pH 3,0 atau lebih rendah lagi fermentasi alcohol akan berjalan dengan lambat.

2. Nutrien

Dalam pertumbuhannya mikroba memerlukan nutrient.Nutrien yang dibutuhkan digolongkan menjadi dua yaitu nutrient makro dan nutrient mikro. Nutrien makro meliputi unsur C, N, P, K. Unsur C didapat dari substrat yang mengandung karbohidrat, unsur N didapat dari penambahan urea, sedang unsur P dan K dari pupuk NPK. Unsur mikro meliputi vitamin dan mineral-mineral lain yang disebut trace element seperti Ca, Mg, Na, S, Cl, Fe, Mn, Cu, Co, Bo, Zn, Mo, dan Al.
3. Temperatur

Mikroorganisme mempunyai temperature maksimal, optimal, dan minimal untuk pertumbuhannya. Temperatur optimal untuk yeast berkisarantara 25-30ºC dan temperature maksimal antara 35-47ºC. Beberapa jenis yeast dapat hidup pada suhu 0ºC. Temperatur selama fermentasi perlu mendapatkan perhatian, karena di samping temperature mempunyai efek yang langsung terhadap pertumbuhan yeast juga mempengaruhi komposisi produk akhir. Pada temperature yang terlalu tinggi akan menonaktifkan yeast. Pada temperature yang terlalu rendah yeast akan menjadi tidak aktif.

2.RESPIRASI ANAEROB

Respirasi anaerobik adalah suatu proses di mana organisme menghasilkan energi dalam ketiadaan oksigen. Artikel berikut ini akan mencakup semua informasi yang berhubungan dengan apa yang respirasi anaerobik.
 Respirasi merupakan proses penting dari kehidupan. Proses ini merupakan jalur biokimia yang melepaskan energi dari ikatan kimia glukosa dan energi ini digunakan untuk melaksanakan fungsi-fungsi penting lainnya dari kehidupan. Setiap sel hidup dan setiap mengikuti respirasi selular. Respirasi seluler dapat dilakukan dengan dua jalur yang berbeda. Respirasi seluler yang terjadi di hadapan oksigen disebut respirasi aerobik. Dan respirasi seluler yang terjadi dalam ketiadaan oksigen respirasi seluler anaerobik.
Pada sel prokariotik langkah respirasi seluler yang dilakukan dalam sitoplasma dan permukaan bagian dalam sel. Dalam kasus sel eukariotik, mitokondria adalah tempat produksi energi. Energi yang dihasilkan dalam bentuk ATP, yaitu, Triphospahate Adenosin. Diagram berikut respirasi aerobik selular akan membantu Anda memahami proses generasi ATP.

Aerobik Respirasi Seluler

Glukosa → Glikolisis → Siklus TCA → Elektron Transportasi Rantai → ATP

Dalam respirasi sel, dengan-produk CO2. Ini sisa metabolisme mengikat dengan air dan membentuk asam karbonat yang penting untuk mempertahankan pH darah. Jika CO2 adalah lebih, maka akan menurunkan pH darah. Oleh karena itu, kelebihan CO2 yang dikeluarkan dari tubuh secara teratur. Ini adalah dalam singkat tentang respirasi aerobik.

Definisi respirasi anaerobik menyatakan bahwa itu adalah jalur di mana oksidasi molekul terjadi dalam ketiadaan oksigen untuk menghasilkan energi. Langkah pertama dalam semua jalur respirasi sel adalah glikolisis yang berlangsung tanpa kehadiran molekul oksigen. Jika ada oksigen dalam sel, maka secara otomatis berubah menjadi respirasi aerobik dengan bantuan siklus asam Tricarboxylic (TCA). Siklus TCA membantu dalam produksi energi yang dapat digunakan dalam bentuk ATP yang lebih tinggi dalam kuantitas daripada proses respirasi anaerobik.
Proses respirasi anaerobik selular adalah siklus tunggal untuk produksi energi bagi bakteri anaerob banyak. Sel eukariotik Banyak juga beralih pada proses respirasi anaerobik mereka dalam kasus pasokan oksigen rendah. Contoh terbaik untuk proses respirasi anaerob dalam sel eukariotik adalah otot manusia.

Persamaan Respirasi Anaerobik

Dalam proses respirasi anaerob, yang glikolisis langkah pertama adalah respirasi sel aerobik. Langkah ini menghasilkan 2 molekul ATP. Produk dari glikolisis adalah piruvat, digunakan dalam fermentasi respirasi anaerobik. Ini fermentasi respirasi anaerobik membantu dalam produksi etanol dan nicotinamide adenine dinucleotide (NAD +) atau untuk produksi laktat dan NAD +. Produksi NAD + sangat diperlukan sebagai glikolisis menggunakannya dan jika ada penipisan NAD +, hal itu akan menyebabkan kematian sel. Proses respirasi anaerob mengikuti siklus Krebs dan terjadi dalam cairan sitoplasma. Hasil energi utama dari respirasi aerobik terjadi di mitokondria. Banyak energi pergi limbah dalam bentuk molekul etanol dan laktat sebagai sel tidak dapat memanfaatkannya. Sebaliknya mereka mengeluarkan produk ini sebagai limbah. Respirasi anaerob terjadi dalam bentuk dua jalur, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Berikut ini adalah persamaan respirasi anaerobik kimia.

Rumus Respirasi Anaerobik

2ATP "+ C 6H 1.206 Enzim 2CH3CH2OH + 2CO2 + 4ATP

Perbedaan Antara Fermentasi dan Respirasi Seluler
Sementara kedua hasil proses dalam produksi ATP dan limbah tertentu atau oleh-produk, perbedaan berkaitan dengan fermentasi vs respirasi seluler cukup signifikan untuk menarik pengawasan dekat dan perhatian akademik. Poin-poin berikut berbaring daerah di mana kedua proses berbeda satu sama lain.

Titik utama dari perbedaan antara fermentasi dan respirasi selular adalah sifat dari agen pengoksidasi masing-masing mempekerjakan. Sementara fermentasi terutama tergantung pada akseptor elektron endogen, respirasi seluler (yang mungkin aerobik serta anaerob) hampir selalu menggunakan akseptor elektron eksogen.

Respirasi sel aerobik memecah glukosa untuk melepaskan sekitar 18 - 20 kali lebih ATP dari fermentasi. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa tingkat transfer energi intraseluler dalam kasus respirasi seluler lebih tinggi daripada selama fermentasi.

Namun, laju pelepasan ATP oleh respirasi seluler lebih lambat dibandingkan dengan laju pelepasan ATP melalui fermentasi.
Respirasi sel tidak dapat memetabolisme asam piruvat dalam ketiadaan oksigen. Oleh karena itu, dalam kondisi anaerobik, asam piruvat harus menjalani fermentasi untuk terurai menjadi limbah selular untuk menjadi, pada akhirnya, dikeluarkan dari sel.

Fermentasi dapat terjadi dalam tubuh sebagai sarana menutupi untuk slow release dari ATP oleh respirasi selular. Juga, fermentasi mengambil alih proses metabolisme nutrisi organik tanpa adanya oksigen, saat respirasi selular mengambil kursi belakang. Respirasi sel, di sisi lain, tidak bisa menutupi untuk fermentasi dalam situasi sebaliknya.

Jadi, Anda lihat, sementara kedua proses menghasilkan hasil yang sama, ATP, proses masing-masing dan peran situasional sangat berbeda satu sama lain. Nutrisi organik yang paling umum digunakan untuk metabolisme lebih lanjut oleh respirasi sel atau fermentasi adalah karbohidrat, asam lemak dan asam amino yang berbeda. Sementara fermentasi adalah metode yang paling umum dari konversi energi pada bakteri, ragi dan mikroorganisme lain yang serupa, mereka juga bisa menjalani respirasi selular. Namun, dalam kasus ini, para agen pengoksidasi cenderung anorganik di alam, seperti ion belerang, hidrogen, metana dan logam dan bentuk respirasi selular dikenal sebagai respirasi anaerobic.

ASIMILASI
Metabolisme terdiri atas katabolisme dan anabolise. Katabolisme menghasilkan energi yang kemudian akan dimanfaatkan untuk reaksi biosintesis (anabolisme). Produk bisitesis ini berupa bahan organik kompleks seperti karbohidrat, protein, lipid yang digunakan untuk membangun sel. Demikian pula hal nya yang terjadi pada mikroba. Baker (1936) menunjukan bahwa oksidasi karbohidrat oleh organisme tertentu akan menghasilkan oksigen yang berlimpah, tidak semua oksigen ini akan digunakan untuk proses penyelesaian (mengasilkan CO2 dan H2O) akan tetapi sebagian digunakan untuk asimilasi oleh sel. Baker menampilan reaksi asimilasi asm asetat oleh Prototheca zopfii:

Asam asetat dioksidasi dan menghasilkan CO2 dan H2O serta komponen yang memiliki rumus empiris karbohidrat. Baker menyimpulkan bahwa proses asimilasi oleh Prototheca zopfii adalh pelopor proses asiilasi oksidatif arbohidrat yang disimpan didalam sel. Clifton (1937) melakukan penelitan dengan Pseudomonas calcoacetica dan memperoleh kesimpulan yang sama dengan hasil yang disimpulkan oleh Baker

Bahan organik itu dapat dibentuk dengan melakukan asimilasi C atau fotosintesis dengan mengubah bahan anorganik menjadi bahan organik menggunakan bantuan cahaya sebagai sumber energi perubahnya. begitu pula pada bakteri yang berklorofil seperti ( bakterio purpurin maupun bakterio khlorofil).

Dalam pembuatan energi dari bahan anorganik menjadi bahan organik itu ternyata tidak selalu menggunakan energi matahari . ada kelompok organisme yang mampu membuat bahan organik dari anorganik itu tanpa menggunakan cahaya tetapi menggunakan energi dari hasil reaksi kimia . lebih mudahnya melakukan anabolisme tanpa energi matahari yaitu dengan menggunakan energi yang berasal dan hasil dari reaksi-reaksi kimia, energi hasil reaksi kimia itu digunakan untuk membentuk bahan anorganik menjadi bahan organik , peristiwa biologi tersebut dikenal dengan Kemosintesis. Contoh khemosintesis misalnya dalam :
pembentukan sulfat oleh bakteri sulfur
pembentukan nitrat oleh bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri NC.NS dan NB.

Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu. Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Pembentukan bahan organik nitrat dari bahan anorganik NH3 Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Organisme yang melakukannya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk asimilasi karbon. ( ingat Reaksi gelap energi dapat dari Reaksi terang)

Contoh, bakteri nitrit : Nitrosomonas, Nitrosococcus , NitrosoBacter spt reaksi diatas

contoh lainnya : Bakteri belerang : Thiobacillus, Bagiatoa

2S + 2H2 O + 3O2 2H2 SO4 + 284, 4 kal.

Sebagaimana telah Anda ketahui, bahwa sumber energi pada proses reaksi penyusunan (sintesis) molekul gula (karbohidrat) dari molekul CO2 dan H2O yang berlangsung di dalam sel makhluk hidup, adalah cahaya (foton) matahari, tetapi tidak semua makhluk hidup menggunakan cahaya sebagaisumber energinya. Contohnya pada beberapa mikroorganisme seperti bakteribelerang, bakteri nitrit, bakteri nitrat, dan bakteri besi memperoleh energi dengan cara mengoksidasi senyawa kimia. Jadi, jika pada proses penyusunanbahan organik yang menggunakan sumber energi dengan cara pengoksidasian (pemecahan) senyawa kimia disebut kemosintesis.
Beberapa bakteri kemosintesis ini mempunyai kemampuan seperti organism berklorofil, yaitu mampu membuat karbohidrat dari bahan mentah anorganik, tetapi mereka tidak menggunakan energi cahaya untuk melakukan hal itu. Pengubahan karbon dioksida menjadi karbohidrat dapat pula terjadi dalam sel-sel hewan seperti pada sel-sel tumbuhan. Reaksi "gelap" yang menentukan juga diketahui berlangsung dalam sel-sel bakteri kemoautotrop. Mereka memperoleh energi dan elektron-elektron dengan melaksanakan oksidasi beberapa substansi tereduksi yang ada di alam sekitarnya. Energi bebas tersedia oleh oksidasi ini kemudian digunakan untuk pembuatan karbohidrat. Bakteri belerang yang kemoautotrop mengoksidasi H2S di tempat tinggalnya (mata air belerang) sehingga menghasilkan energi. Reaksinya sebagai berikut.

2H2S + O2 → 2S + 2H2O ÄG = 100 kkal

Kemudian energi ini dapat mereka pakai untuk mereduksi karbondioksida menjadi karbohidrat dengan cara yang sama seperti yang dilakukan bakteri belerang fotosintetik.

2H2S + CO2 → (CH2O) + H2O + 2S

Kelompok bakteri kemoautotrop lainnya ialah bakteri besi. (mereka bertanggung jawab atas sisik kecoklat-coklatan yang terbentuk di dalam tangki air atau toilet kakus). Mereka menyelesaikan oksidasi senyawa besi yang teroksidasi sebagian dan mampu merangkaikan energi yang dihasilkan oksidasi ini untuk mensintesis karbohidrat. Bakteri nitrifikasi juga kemoautotrof, mereka melakukan oksidasi NH3 yang dihasilkan dari protein oleh bakteri heterotrof dari hasil perombakan menjadi nitrat. Oksidasi ini menghasilkan energi untuk mendorong reaksi sintesis bakteri tersebut. Nitrat yang dihasilkan menyediakan keperluan nitrogen bagi tumbuhan. (Anshori, 2011)

Ada dua macam energi yang digunakan oleh makhluk hidup:

1. Sinar matahari. Organismanya disebut dengan organisma fotosintesis atau di kenal juga dengan organisma fototrofik.

2. Oksidasi senyawa kimia. Organismanya disebut dengan organisma kemosintesis kemotrofik atau autotrofik

Fotosintesis ada 2 macam, yaitu:

1. Fotosintesis tipe Cynobacteria. Fotosintesis tipe ini sama dengan fotosintesis yang terjadi pada tanaman tingkat tinggi dengan keseluruhan reaksi adalah.

CO2 + 2H2O ……sinar matahari…… H2O + [ CH2o ]n + O2

klorofil

dimana pada sistem fotosintesis ini terdapat 2 fotosistem yaitu fotosistem (PS) I dan II. Aliran elektron dari PS II ke PS I selanjutnya mengubah NADP+ menjadi NADPH. Aliran eletktron yang demikian dikatakan noncyelic phosphorilation.

2. Fotosintesis tipe Noncyanobacteria. Kelompok bakteri ini tidak memiliki fotosistim II untuk menfotolisis H2O. Dengan demi kian bakteri ini tidak pernah menggunakan air sebagai reduktan sehingga oksigen tidak pernah di hasilkan dari fotosintesis. Fotosintesis yang demikian berlangsung dalam keadaan anaerob, sehingga dikenal dengan fotosintesis anaerob. Jadi organisma ini memerlukan suplai senyawa organik sebagai donor hidrogennya Persamaan reaksi secara umum adalah:

Sinar matahari

CO2 +2H2A……………………….H2O + [CH2O]n + 2A

klorofil

Berdasarkan tipe pada reduktan dan pigmen fotosintesisnya kelompok bakteri ini dapat di bagi menjadi 3 family yaitu Chlorobiceae,Ceomaticeae, dan

rhodospirillaceae.

1. Chlorobiceae. Disebut juga dengan green-sulfur bacteria. Bacteri ini juga di gunakan hidrogen dan beberapa senyawa mengandung sulfat sebagai reduktanya.

2. Chromaticeae. Pada prinsipnya sama dengan Chomaticeae tetapi pigmen yang dimilikinya tidak hijau melainkan merah- jingga disebut dengan purle- surful- bacteria.

3. Rhodospirillaceae. Bakteri ini menggunakan hidrogen dan berbagai senyawa organik sebagai reduktan . contoh: Rhodospirillum, Rhodopseudomonas.