BAB I PENDAHULUAN Biosintesis Metabolit Sekunder Biosintesis metabolit sekunder sangat beragam tergantung dari go Iongan senyawa yang bersangkutan. Jalur yang biasanya dilalui dalam pembentukan metabolit sekunder ada tiga jalur, yaitu jalur asam asetat, jalur asam sikimat, dan jalur asarn mevalona t. 1. JaIur asam asetat Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan bersarna berdasarkan pada biosintesisnya. Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam asetat (C2) via reaksi kondensasi, misalnya n CH3CO2H
[CH3C0]n -
Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina. Pembentukan rantai poli-ßketo dapat digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup (Gambar 3 — 7). 7). Akan tetapi studi tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas. Mengenai reaksi-reaksi yang terjadi pada jalur asam asetat tercantum dalam Gambar 3 — 6. 6. 2. Jalur asam sikimat Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik, utamanya Lfenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan, sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino
Gambar 3 – 6. Biosintesis via jalur asetat (Dewick, 1997)
esensial yang harus terdapat dalam diet manusia maupun hewan. Zantara pusat adalah asam sikimat, suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Adapun contoh reaksi yang terjadi dalam biosintesis asam polifenolat tercantum dalam Gambar 3 — 7. Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.
Gambar 3 – 7. Jalur sikimat dalam biosintesis asam polifenolat (Dewick, 1997)
3. Jalur asam mevalonat
Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA). Adapun reaksinya adalah sebagai berikut.
Gambar 3 – 8. Jalur asetat dalam pembentukan IPP yang merupakan batu bata pembentukan terpenoid via asam mevalonat (Dewick, 1997) Dalam makalah ini, kami akan lebih memfokuskan pada biosintesis asam shikimat
BAB II ALUR ASAM SHIKIMAT Suatu senyawa yang tak terduga pentingnya, diisolasi pada tahun 1885 dari buah Illicium religiosum. Senyawa itu diberi nama asam shikimat(shikimic acid), suatu nama yang berasal dari kata shikimi-no-ki, yaotu suatu jenis tanaman dalam bahasa jepang. Asam shikimat didapatkan
dari suatu penyelidikan yang mendalam oleh para peneloti setelah itu, dan itu merupakan suatu zat antara kunci dalam biosintesis asam – asam amino aromtik, L-fenilalanin, L- tirosin dan Ltriptofan, pada tanaman dan mikroorganisme ( hewan tingkat tinggi tidak dapat mensintesis de novo melalui alur ini). Alur biosintetik melalui asam shikimat ke asam-asam amino aromatic, diperlihatkan dalam skema 5.1. (asamnya disajikan sebagai anion) dan disebut jalur asam shikimat atau alur shikimat. Asalnya adalah metabolisme karbohidrat dengan beberapa sifat yang menarik, yang sebagian besar diketahui dari penyelidikan yang rinci atas tahap-tahap yang dilalui. Tahap pertama adalah kondensasi tipe aldo stereospesifik antara fosfoenolpirupat dan D-eritrose-4fosfat yang menghasilkan 3-deoksi-D-arabinoheptulosonat 7-fosfat(5.3;DAHP), di mana penambahan terjadi pada muka- si dari ikatan rangkap pada (5.1) dan muka-re dari gugus karbonil pada (5.2) Penutupan cincin pada DAHP menghasilkan dehydroquinic acid (DHQ). Mekanisme untuk reaksi ini digambarkan dalam skema 5.3, dimana disamping reduksi dan oksidasi, terjadi eliminasi- syn fosfat anorganik, dan pada langkah terakhir diikuti dengan suatu reaksi aldol intramolekuler, melalui suatu suatu status transisi mirip ―kursi‖(5.11). DHQ mengalami dehidrasi reversible dan menghasilkan asam dehidrosikhimat. Penambahan dan eliminasi air berlangsung secara cis yang tidak lazim dan dipostulasikan terjadi dalam urutan dua langkah, yang melibatkan enamin, yang dibentuk melalui gugus-keto dalam. Terdapat dua langkah dari asam shikimat (5.7) ke 3-fosfat (5.8). kondensasi dengan fosfoenolpiruvat (5.1) menghasilkan (5.9). jenis reaksi biologis ini sifatnya unik, karena hanya satu contoh lain saja yang diketahui. Mekanisme yang terjadi, disajikan pada skema 5.4. Dari penyelidikan pelabelan diperoleh hasil bahwa reaksi penambahan mempunyai sterokimia yang berlawan dengan langkah eliminasi yang terakhir tadi. Eliminasi 1,4- konjugat asam fosfor mengubah (5.9) menjadi khorismat (5.10), suatu reaksi yang telah ditunjukan melibatkan eliminasi trans dari dua gugus yang hilang [hilangnya (6- pro-R)-hidrogen]. Barangkali jalur shikimat mestinya disebut alur khorismat (chorismate), karena pada asam khorismatlah (5.10) garis tunggal biosintesis terpecah menjadi beberapa garis yang terminalnya adalah asam – asam amino aromatic vital dan senyawa – senyawa yang beragan lainnya. Namun tampaknya biosintesis beberapa metabolit microbial tertentu (bagian 7.6.1) dapat bergeser dari garis utama, pada suatu tahapan yang dekat dengan asam dehidrokuinat (5.4). Aminasi asam khorismat (5.10) terjadi melalui asam anthranilat (5.13) ke triptofan (5.14). pembentukan fenilalanin (5.17) dan tirosin (5.18), sebaliknya berlangsung melalui asam prefenat (5.16), yang pembentukannya dari asam khorismat (5.10) = (5.15) melibatkan penyusunan-ulang clasien yang merupakan suatu contoh biologis yang unik. Reaksi yang sama dapat juga dicapai dengan pemanasan larutan asam khorismat berair, akan tetapi perhitungan menunjukan bahwa enzim (khorismat mutase) dari Aerobacter aerogenes meningkatkan laju reaksi (pada pH 7,5 dan 37 °C) sampai 1,9 x 10 6 kali, dibandingkan dengan reaksi termal biasa. Reaksi enzim ini tampaknya bukanlah reaksi yang terpadu, tetapi melibatkan pengaturan-ulang yang bertahap seperti yang digambarkan dalam skema 5.5
Suatu route dari asam khorismat melalui asam isokhorismat telang diketengahkan untuk biosintesis asam – asam amino m-karboksi, misalnya (5.20), yang terdapat pada tanaman tumbuhan tingkat tinggi. Pada bakteri, asam salisilat (5.21) juga diturunkan dari (5.19). pada mikroorganisme, merupakan suatu hal yang menarik untuk dicatat bahwa aromatisasi zat antara alur asam shikimat dapat terjadi setelah [ seperti untuk (5.21)] atau sebelum asam khorismat (5.10). Ini berjalan, sebagai contoh, dari asam dehidroshikimat ke protocatechuic acid (5.22). aromatisasi dengan cara ini memungkinkan senyawa fenolat, melalui route yang berbeda dari route yang melalui poliketida dan, pada tanaman, melalui asam – asam amino aromatic. Pada tanaman tingkat tinggi, polimer lignin, dan berbagai metabolit sekunder aromatic terutama alkaloid-alkaloid dan flavonoid di bentuk dari asam – asam aromatic, L- fenilalanin dan atau L-tirosin [untuk beberapa jenis alkaloid seperti juga beberapa metabolit microbial, triptofan adalah sumber dari cincin-cincin aromatiknya]. Terdapat alur – alur metabolit yang sama dari fenilalanin, dan pada beberapa tanaman, tirosin ke zat antara fenilpropanoid (C6-C3). Langkah pertama dari fenilalanin meliputi ensim L-fenilalanin ammonia liase (yang dikenal juga sebagai PAL), suatu ensim yang tersebar luas dan sangat dikenal. Eliminasi ammonia berlangsung dan menghasilkan cinnamic acid (5.23). proses ini meliputi hilangnya (3-pro-S)-proton dari Lfenilalanin (5.17) dan makanya muncul dalam wujudnya – anti [L-tirosin armonia liase berfungsi memindahkan juga (3-pro-S)-proton dalam tirosin]. p-Coumaric acid (5.24) adalah produk yang dihasilkan melalui penghilangan ammonia dari tirosin . yang lebih umum lagi, asam ini berasal dari hidroksilasi cinnamic acid (5.23) yang dibentuk melalui pembuangan ammonia dari fenilalanin, hidroksilasinya diikuti oleh pergeseran NIH yang biasa (bagian 1.3.2) baik untuk para-hidroksilasi maupun ortho-hidroksilasi. Sampai dua gugus hidroksifenolat yang selanjutnya dapat diintroduksikan pada (5.24), skema 5.6.
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Asam sikimat merupakan suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Alur biosintetik melalui asam shikimat ke asam-asam amino aromatik. Asalnya adalah metabolisme karbohidrat dengan beberapa sifat yang menarik, yang sebagian besar diketahui dari penyelidikan yang rinci atas tahap-tahap yang dilalui. Terdapat dua langkah dari asam shikimat ke 3-fosfat kondensasi dengan fosfoenolpiruvat dan alur khorismat. 3.2 Saran Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna. Maka dari itu, kami menerima saran yang membangun untuk melengkapi kekurangan makalah ini.
