BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER DAN METABOLIT SEKUNDER

BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER DAN METABOLIT SEKUNDER

Biosintesis merupakan suatu proses katalis produk alami yang melewati reaksi enzimatik, contohnya pada metabolisme sel. Reaksi enzimatik ini akan dilakukan secara urutan oleh sejumlah enzim yang umumnya diperlukan untuk mencapai senyawa aktif biologis tunggal, dimana substrat akan diubah menjadi produk senyawa lain yang lebih kompleks.

Jalur-jalur yang akan dilalui dalam proses biosintesis:

1.      Jalur fotosintesis (gluconeogenesis) → monosakarida → polisakarida (selulosa,kitin,glikogen dll).

2.      Jalur asetat → asam lemak dan poliketida.

3.      Jalur shikimat → asam amino aromatic dan fenilpropanoid.

4.      Jalur mevalonat dan jalur metiletritritol → terpekoid dan  steroid asam amino → alkaloid.

Proses biosintesis ini dapat terjadi untuk menghasilkan senyawa-senyawa esensial meupun dasar-dasar reaksi kehidupan contohnya gula/karbohidrat yang akan menghasilkan energy. Serta asam amino akan membentuk jaringan dan biokatalis sedangkan asam lemak menghasilkan diding sel dan biokatalis.

Senyawa ATP memiliki fungsi penting bagi seluruh kehidupan didunia dalam proses metabolisme yang berfungsi menghantarkan energy. Adapun proses reaksi yang terjadi meliputi metabolisme primer dan metabolisme sekunder. Jika kita gambarkan metabolisme primer itu merupakan jalan utama dari proses metabolisme. Sedangkan metabolisme sekunder digambarkan sebagai terminal dari cabang-cabang utama. Jadi dapat kita simpulkan bahwa penyusun utama seperti polisakarida, protein, lemak dan asam nukleat itu termasuk kedalam metabolisme primer.

METABOLISME PRIMER

Merupakan produk akhir (metabolit) yang dapat berupa molekul dalam proses metabolisme makhluk hidup yang berfungsi sangat esensial bagi proses berlangsungnya hidup organisme terbentuk secara intraseluler.

Berikut ciri-ciri metabolisme primer yaitu:

a         Dapat terbentuk melalui metabolisme sekunder.

b        Fungsi esensial yang jelas bagi berlangsungnya organisme.

c         Sangat berhubungan dengan pertumbuhan organisme.

d        Sifatnya tidak spesifik.

e         Terbuat secara intraseluler.

f         Hasil akhir dari metabolit primer adalah alcohol.

Uraian biosintesis primer:

1.      Biosintesis karbohidrat

a         Produksi monosakarida melalui fotosintesis

Reaksi fotosintesis yang menggunakan cahaya yang mampu mengubah energy elektromagnetik menjadi energy kimia, sedangkan yang menggunakan reaksi enzimatik hanya menggunakan cahaya untuk dapat memfiksasikan karbondioksida menjadi gula.

2H­₂O + CO₂ + Cahaya → (CH₂O) + H₂O + O₂

b        Biosintesis sukrosa

Sukrosa adalah produk yang memiliki manfaat bagi manusia. Jalur alternative pembentukannya hanya terdiri dari suatu reaksi antara glukosa 1-fosfat dan fruktosa pada organisme tertentu sesuai dengan jalur biosintesis sukrosa.

2.      Biosintesis lipid

 Proses Biosintesis lipid atau asam lemak berjalan dengan reaksi-reaksi yang melibatkan dua kompleks enzim plus ATP, NADPH₂, MN⁺⁺ dan karbon dioksida. Awalnya asetat bereaksi dengan KoA dan Asetil-KoA yang terbentuk dan diubah dengan reaksi karbon dioksida menjadi malonil-KoA, selanjutnya akan bereaksi dengan asetil KoA membentuk zat 5 karbon lalu mengalami reduksi dan eliminasi karbon dioksida membentuk butinil-KoA. Senyawa malonil-KoA akan bereaksi lagi dengan senyawa ini membentuk 7 atom karbon yang direduksi menjadi kaproil-KoA. Pengulangan reaksi ini akan membentuk asam lemak (fatty acids) yang punya atom karbon genap pada rantainya. Ternyata malonil-KoA dengan 3 karbon adalah pemasok satuan 2 atom karbon dalam biosintesis asam lemak.

3.      Biosintesis Asam Amino dan Protein

    Pada protein terdiri dari untaian asam amino yang terdapat di alam sebagai asam amino esensialnya da non esensial. Asam amino esensial tidak bisa diperoleh dengan cara sintesis oleh tubuh manusia, jadi harus diperoleh dari sumber protein dari luar.

METABOLISME SEKUNDER

          Metabolisme sekunder adalah hasil yang diperoleh dari modifikasi metabolit primer yang berbentuk senyawa organic kecil yang terbentuk di dekat fase diam pertumbuhan. Dimana metabolisme ini tidak berperan pada proses pertumbuhan, perkembangan, da produksi tetapi berperan dalam fungsi ekologi mekanisme pertahanan, antibiotic dan penghasil pigmen. Reaksi utamanya :

 

Berikut ciri-ciri metabolit sekunder yaitu:

1.       Dibuat melalui metabolism sekunder

2.       Diproduksi selama fase stationer

3.   Fungsi bagi organisme belum jelas (tak berhubungan dengan sintesis komponen sel atau pertumbuhan

4.       Dibuat dan disimpan secara ekstraseluler

5.       Hanya dibuat oleh spesies tertentu dengan jumlah terbatas

6.       Diproduksi oleh fungsi filamentus dan bakteri pembentuk spora

7.       Merupakan kekhasan bagi spesies tertentu

8.  Berhubungan dengan aktivitas anti mikroba enzim spesifik, penghambatan, pendorong pertumbuhan dan sifat farmakologis.

Beberapa hal yang umumnya penting pada metabolism sekunder :

·         Peng-couple an (Coupling) oksidatif fenol

·         Metilasi

·          Hidroksilasi substrat aromatic

·         Hidroksilasi atom-atom karbon jenuh.

Ada 3 jalur dalam pembentukan metabolisme sekunder, berikut uraiannya:      

1.          Jalur Asam Asetat

      Terdapat golongan besar bahan alam yang disatukan berdasakan biosintesisnya yaitu poliketida. Ragam strukturnya dijelaskan oleh penurunan rantai poli-ß-keto yang dibentuk oleh kopling asam asetat (C₂) melalui rekasi kondensasi, misalnya :

 Nch₃CO₂H → [CH₃CO]n^- 

2.             Jalur Asam Sikimat

Jalur shikimat ini akan menghasilkan asam amino aromatic dan fenilpropanoid. Jalur ini dimulai oleh kopling dari fosfoenolpiruvat (PEP) dan D-erythrose 4-fosfat untuk memberikan 7 karbon 3-deoxy-D-arabino heptulosonic asam 7-fosfat (DAHP). Reaksi ini ditampilkan sebagai aldol jenis kondensasi yang lebih kompleks dalam enzim katalis. Jalur ini berlangsung pada tumbuhan dan mikroorganisme tetapi tidak pada hewan. sehingga terbentuklah asam amino aromatik dan fenilpropanoid.

3.               Jalur Asam Mevalonat

Terpenoid adalah salah satu bentuk senyawa yang memiliki beragam struktur besar dalam produk alami turunan isoprene (C₅) yang berikatan dalam model kepala ekor (head-to-tail), sedangkan isoprene itu sendiri diturunkan dari metabolism asam asetat dengan jalur asam mevalonat. 

Permasalahan:

1.      Bagaimana proses dari jalur mevalonat sehingga dapat menjadi produk alkaloid?

2.      Apa perbedaan antara metabolisme primer dan sekunder sehingga dapat dengan mudah kita pahami?

3.      Jelaskan bagaimana cara produksi monosakaridan dengan jalur fotosintesis?