Hasil Metabolisme Bakteri

Dalam proses metabolisme terdapat senyawa utama yang akan disintesis menjadi senyawa baru yang disebut prekusor. Contohnya berupa Asam pimelat, Vitamin A, Beta alanin, Asam pentotenat, Purin, Pirimidin, Asam nukleat, Niasin, NAD, Asam pentotenat, Ko-A, Riboflafin. Cara memperoleh prekusor dapat diambil pada kepadatan sel yang rendah, pertumbuhan secara cepat dan oleh sebab itu metabolisme primer merupakan prioritas utama dan hanya pada saat pertumbuhan menjadi perlahan saat kepadatan sel tinggi, menyebabkan sel mengeluarkan banyak energi untuk bias memproduksi metabolit sekunder, yaitu berupa antibiotik. Banyak organisme yang memproduksi antibiotik justru kurang produktif dengan adanya kelebihan sumber karbon, seperti misalnya glukosa. Hal ini mengingatkan pada fenomena catabolite repression yang kita ketahui dalam E. coli. Untuk mengatasi katabolit repression, sumber karbon harus ditambahkan kedalam kultur medium dengan hati-hati.

Metabolit sekunder disintesis dari metabolit primer, jadi produksi lebih efesien dari antibotik memerlukan arus stabil dari prekursor. Dalam banyak kasus, produksi dari prekursor terjadi suatu regulasi yang mekanismenya telah diketahui. Sebuah contoh menarik bagaimana regulasi dari suplai prekursor dan bagaimana hal tersebut dapat mempengaruhi produksi antibiotik yaitu berupa kondisi kultur dari produksi α-asam aminoadipik, sebuah prekursor untuk biosintesis β-laktam. Dalam jamur, α-asam aminoadipik adalah intermediate dalam jalur biosintesis lisin, karena lisin merupakan produk akhir dari jalur biosintesis, dimana level dari lisinnya tinggi sehingga menutupi proses biosintesis dengan menghambat enzim pertama dari jalur (feedback inhibition). Hasilnya akan menyebabkan kekurangan intermediate yang ada di jalur, termasuk α-asam aminoadipik, jadi kehadiran dari lisin yang berlebih akan menghambat dengan kuat produksi penicillin dari fermentasi P. Chrysogenum, namun sebaliknya dengan penambahan lisin berlebihan menjadi stimulat pada produksi cephamisin C dari streptomyces. Hal ini disebabkan α-asam aminoadipik disintesis secara total melalui rute lain dalam eubacteria, lisin berfungsi sebagai precusor.

Metabolit primer yang diproduksi untuk pertumbuhan bakteri antara lain:

1. Enzim

Setiap organisme menghasilkan berbagai enzim, sebagian besar dihasilkan dalam jumlah yang kecil dan dilibatkan dalam proses seluler.  Bagaimanapun, enzim tertentu dihasilkan dalam jumlah yang besar oleh beberapa organisme, dan dibutuhkan dalam sel, dikeluarkan ke dalam medium. Enzim ekstraseluler biasanya dapat menguraikan bahan nutrien yang tak-larut misalnya selulosa, protein, pati, dan hasil pencernaan selanjutnya diangkut ke dalam sel, dimana enzim digunakan sebagai nutrien untuk pertumbuhan. Beberapa enzim ekstraseluler digunakan dalam makanan, perusahaan susu, pabrik obat, dan industri tekstil dan dihasilkan dalam jumlah yang besar melalui sintesis mikrobiologi. Enzim tersebut sering digunakan karena spesifisitas dan efisiensi pada reaksi katalisis yang dibutuhkan, pada suhu dan pH yang wajar. Reaksi yang sama dapat dicapai dengan bahan kimia yang umumnya membutuhkan kondisi suhu dan pH ekstrim, dan kurang efisien dan kurang spesifik. Secara komersial enzim dihasilkan dari fungi dan bakteri. Proses produksi biasanya aerobik, dan medium biakan sama dengan yang digunakan pada fermentasi antibiotik. Enzim itu sendiri umumnya hanya sedikit dibentuk selama fase pertumbuhan aktif tetapi akumulasi dalam jumlah besar terjadi selama fase stasioner pertumbuhan.

Enzim mikroorganisme dihasilkan dalam jumlah yang sangat banyak pada suatu industri dasar adalah protease bakteri, digunakan sebagai tambahan dalam deterjen pencuci. Sejak tahun 1969, 80% deterjen pencuci mengandung enzim, khususnya protease, juga amilase, lipase, reduktase, dan enzim lain. Tetapi mulai tahun 1971, penggunaannya menurun setelah terjadi alergi pada pemakai dan konsumen, sehingga dikembangkan teknik pemrosesan khusus misalnya ‘microencapsulation’ untuk menjamin pengolahan bebas-debu.

Enzim penting lain yang dibuat secara komersial adalah amilase dan glukoamilase, yang digunakan dalam produksi glukosa dari pati. Setelah dihasilkan glukosa, selanjutnya dengan bantuan glukosa isomerase akan diubah menjadi fruktosa (yang lebih manis dari glukosa dan sukrosa) dan menghasilkan produk akhir pemanis fruktosa-tinggi dari pati jagung, gandum, atau kentang. Penggunaan proses tersebut dalam industri makanan mengalami peningkatan, khususnya dalam produksi minuman ringan.

Hasil metabolit sekunder, diantaranya :

Antibiotika merupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme, dan dapat menghambat atau membunuh mikroorganisme lain. Perkembangan antibiotika sebagai zat untuk pengobatan penyakit infeksi lebih banyak mempengaruhi penggunaan obat dibandingkan dengan perkembangan antibiotik itu sendiri.

Antibiotika merupakan produk metabolisme sekunder. Meskipun hasilnya relatif rendah dalam sebagian besar industri fermentasi, tetapi karena aktivitas terapetiknya tinggi maka menjadi memiliki nilai ekonomik tinggi, oleh karena itu antibiotika dibuat secara komersial melalui fermentasi mikroba. Beberapa antibiotika dapat disintesis secara kimia, tetapi karena kompleksitas bahan kimia antibiotika dan cenderung menjadi mahal, maka tidak memungkinkan sintesis secara kimia dapat bersaing dengan fermentasi mikroorganisme.

Bakteri kelompok methylotrophy biasa disebut bakteri methyltroph yanng merupakan kelompok bakteri yang dapat menggunakan Komponen C-1 sebagai sumber energi. Komponen ini meliputi methanol, methyl amines, formaldehyde, dan formate. Contohnya adalah methylomonas dan methylobacter.