Bab 2. Biosintesis Senyawa Fenolik - Sayuran Indigenous Indonesia

_______________________________________Senyawa F
Fenolik pada Sayura
an Indigenous 

II. BIOSINTESIS SENY
YAWA FENO
OLIK 

©SEAFAST Center 2012

 
Biosintesis  seenyawa  fenolik  sebagian  besar  terjadi  di 
oplasma dan diaw
wali melalui jalur sshikimate (Gambar 2.1) (Wink 
sito
201
10).  Asam  3‐deh
hidrosikimat  merrupakan  produk  antara  jalur 
shikkimate dari substrat karbohidrat yyang penting dalam biosintesis 
sen
nyawa fenolik. Asaam galat (C6‐C1, Gambar 1.3a) seb

bagai contoh, 
disiintesis  dari  asam
m  3‐dehidrosikimaat  (Gambar  2.2)..  Asam  galat 
kem
mudian dapat diubah menjadi β‐gllukogallin. Senyaw
wa antara ini 
kem
mudian  mengalaami  galloilasi  seehingga  terbentu
uk  penta‐O‐
galloil‐glukosa.  Galloilasi  lebih  lanjjut  terhadap  penta‐O‐galloil‐
glukosa akan mengh
hasilkan senyawa‐senyawa dari go
olongan tanin 
yan
ng dapat terhidro
olisis, yaitu kelompok gallotanin daan ellagitanin 
(Cro
onizer et al. 2006
6). 


 
Gam
mbar 2.1. Produk  jalur shikimate d
dan asam malonatt (Cronizer et 
6). 
al. 2006
 

 
23 

Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________ 

©SEAFAST Center 2012

 
Di  tanaman,  asam  3‐dehidrosikimat  selain  diubah  menjadi 
asam  galat  juga  digunakan  untuk  menyintesis  L‐fenilalanin  dan 
mulai  memasuki  jalur  fenilpropanoid.  Melalui  bantuan  enzim 
fenilalanin  amonia  liase,  L‐fenilalanin  dikonversi  menjadi  asam 

sinamat  (C6‐C3).  Pada  kondisi  tanaman  mengalami  penyerangan 
oleh jamur, bakteri, atau virus, tanaman akan memproduksi asam 
salisilat  (C6‐C1)  sebagai  senjata  pertahanan.  Untuk  menyintesis 
asam  salisilat,  asam  sinamat  dikonversi  terlebih  dahulu  menjadi 
asam  benzoat.  Enzim  asam  benzoat  2‐hidroksilase  kemudian 
mengatalisi  perubahan  asam  benzoat  menjadi  asam  salisilat 
(Gambar 2.2) (Cronizer et al. 2006). 
Pada kondisi normal, asam sinamat diubah menjadi asam p‐
koumarat  (C6‐C3,  Gambar  1.5a)  atau  p‐koumaroil‐CoA  dengan 
bantuan  enzim  sinamat  4‐hidroksilase  atau  p‐koumarat:CoA 
ligase.  Asam  p‐koumarat  kemudian  dikonversi  menjadi  asam 
kafeat  (C6‐C3).  Pada  awalnya,  diketahui  bahwa  asam  kafeat 
merupakan  prekursor  langsung  untuk  sintesis  asam  5‐O‐
kafeoilquinat  yang  banyak  terdapat  di  buah  dan  sayuran.  Namun 
hasil  penelitian  di  bidang  biologi  molekular  terbaru  menyebutkan 
bahwa rute utama dalam sintesis senyawa tersebut adalah melalui 
p‐koumaroil‐CoA (Gambar 2.2) (Cronizer et al. 2006). 
Asam  kafeat  yang  didapat  dari  hasil  konversi  asam  p‐
koumarat kemudian  diubah menjadi asam ferulat (C6‐C3) dengan 
bantuan enzim asam kafeat/5‐hidroksiferulat O‐metiltransferase. 

Asam  ferulat  yang  terbentuk  dapat  diubah  menjadi  asam  sinapat 
(C6‐C3)  melalui  produk  antara  5‐hidroksiferulat  (Gambar  2.2). 
Kedua  asam  tersebut,  ferulat  dan  sinapat,  merupakan  prekursor 
untuk sintesis lignin (Cronizer et al. 2006).  
 

 
24 

©SEAFAST Center 2012

_______________________________________Senyawa F
Fenolik pada Sayura
an Indigenous 

 
FAL,  fenilalanin  am
monia‐liase;  AB2H,  asam 
a
benzoat  2‐hid

droksilase;  S4H, 
sinamat  4‐hidroksilase;  GT,  galloiltransferase;  4CL,  p‐koumaarat:CoA  ligase; 
KOMT‐1,  asam  caffeeat/5‐hydroksiferulat  O‐metiltransferase;  F5H,  ferulat  5‐
hidroksilase; ACoAC.

Gambar 2.2
2. Biosintesis feno
olik (Cronizer et all. 2006). 

 
25 

Seny
yawa Fenolik pada S
 Sayuran Indigenou
us _____________________________________ 

©SEAFAST Center 2012

 


 
SSS,  stilben  sintase;  KS,  kalkon  sintasse;  KR,  kalkon  red
duktase;  CHI, 
kaalkon  isomerase;  IFS,  isoflavon  sintaase;  FNS,  flavon  sintase; 
s
F3H, 
flavanon  3‐hidroksiilase;  FLS,  flavono
ol  sintase;  F3’H,  flavonol  3’‐
hidroksilase;  IOMT,  isoflavon‐Ometiltransferase;  DFR,  dih
hidroflavonol 
4‐‐reduktase;  LDOX,  leukosianidin  deokksigenase; LAR,  leukosianidin  4‐
reeduktase; ANR, anto
osianidin reductasee.  

Gam
mbar 2.3.  Biosinteesis  flavonoid  dan  stilben  (Cron
nizer  et  al. 
2006). 


Flavvonoid dan Stilben 
 
26 

_____________________________________Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous 

©SEAFAST Center 2012

 
Flavonoid  dan  stilben  memiliki  jalur  yang  sedikit  berbeda 
dari  senyawa  fenolik  lainnya.  Jika  senyawa  fenolik  lain  hanya 
diawali  dari  jalur  shikimate,  maka  pada  biosintesis  flavonoid  dan 
stilben  melibatkan  juga  produk  dari  jalur  asam  malonat  (Gambar 
2.1).  Flavonoid  (Gambar  1.7)  memiliki  dua  cincin  benzen  yang 
dihubungkan  oleh  tiga  buah  atom  karbon  (C6‐C3‐C6).  Cincin 
benzen B dan jembatan C3 pada flavonoid berasal dari p‐koumaril‐
CoA  yang  merupakan  produk  turunan  dari  asam  3‐dehidrosikimat 
dari jalur shikimate (Gambar 2.1). Produk dari jalur malonat, yaitu 
malonil‐CoA,  digunakan  sebagai  cincin  A  pada  flavonoid.  Seperti 
halnya flavonoid, stilben juga merupakan produk hasil kondensasi 

p‐koumaril‐CoA dan malonil‐CoA (Cronizer et al. 2006).  
Malonil‐CoA dari jalur asam malonat didapat dari asetil‐CoA. 
Perubahan  asetil‐CoA  menjadi  malonil‐CoA  dibantu  oleh  enzim 
asetil‐CoA  karboksilase.  Sebenarnya  asetil‐CoA  dapat  terbentuk  di 
berbagai  bagaian  sel  tumbuhan,  seperti  mitokondria,  plastid, 
peroksisom,  dan  sitosol.  Namun  demikian,  asetil‐CoA  untuk 
sintesis  malonil‐CoA  pada  biosintesis  flavonoid  dan  stilben 
terbentuk di sitosol. Di sitosol, enzim ATP‐sitrat liase mengonversi 
sitrat,  ATP,  dan  Co‐A  menjadi  asetil‐CoA,  oksaloasetat,  ADP,  dan 
inorganik fosfat (Davies dan Schwinn 2006). 
 
A. Flavonoid 
Gambar  2.3  memperlihatkan  tahapan‐tahapan  biosintesis 
flavonoid. Kalkon sintase merupakan enzim yang mengatalis reaksi 
antara  1  molekul  p‐koumaril‐CoA  dengan  3  molekul  malonil‐CoA 
membentuk narigenin‐kalkon. Pada beberapa tanaman, meskipun 
sangat  jarang,  malonil‐CoA  yang  digunakan  untuk  menyintesis 
kalkon  ini  dapat  digantikan  oleh  kafeoil‐CoA  atau  feruloil‐CoA 
 
27 


Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________ 

©SEAFAST Center 2012

 
(Davies dan Schwinn 2006). Jika enzim kalkon sintase berinteraksi 
dengan  enzim  kalkon  reduktase,  maka  produk  yang  dihasilkan 
adalah  2’‐isoliquiritigenin.  Perbedaan  antara  kedua  senyawa 
tersebut  (narigenin‐kalkon  dan  2’‐isoliquiritigenin)  yaitu  tidak 
terdapatnya gugus 2’‐hidroksi pada 2’‐isoliquiritigenin. 
Narigenin‐kalkon  dikonversi  menjadi  narigenin  oleh  enzim 
kalkon  isomerase  (CHI)  tipe  1.  Terdapat  dua  jenis  enzim  kalkon 
isomerase (CHI) pada tanaman, yaitu CHI tipe 1 dan CHI tipe 2. CHI 
tipe 1 adalah enzim yang terdapat di semua jenis tanaman, baik itu 
kacang‐kacangan maupun bukan kacang‐kacangan. Enzim ini hanya 
dapat  mengonversi  narigenin‐kalkon  menjadi  narigenin  (flavanon, 
C15). Sebaliknya, enzim CHI tipe 2 yang hanya terdapat di tanaman 
kacang‐kacangan tidak hanya dapat mengonversi narigenin‐kalkon 
menjadi  narigenin,  namun  juga  dapat  mengonversi  2’‐

isoliquiritigenin  menjadi  liquiritigenin  (flavon,  C15)  (Gambar  2.3) 
(Cronizer et al. 2006).   
Flavanon  naringenin  dan  flavon  liquiritigenin  merupakan 
bahan baku untuk memproduksi falvonoid dari golongan isoflavon. 
Narigenin  dan  liquiritigenin  berturut‐turut  dikonversi  menjadi 
isoflavon  genistein  dan  daidzein  oleh  enzim  flavon  sintase. 
Metilasi pada atom karbon nomor 7 dan atom oksigen yang terikat 
di  karbon  nomor  4’  (cara  penomoran  dapat  dilihat  pada  Gambar 
1.7c)  pada  daidzein  menghasilkan  senyawa  isofalvon  lainnya, 
secara  berturut‐turut  yaitu  isoformonetin  dan  formononetin. 
Reaksi  metilasi  tersebut  dikatalisis  oleh  enzim  isoflavon‐
Ometiltransferase (Gambar 2.3) (Cronizer et al. 2006).  
Reaksi  oksidasi  terhadap  naringenin  dapat  menghasilkan 
senyawa flavonoid dari golongan flavon. Reaksi ini dibantu dengan 
enzim  flavon  sintase  dan  membutuhkan  hadirnya  NADPH  serta 

 
28 

©SEAFAST Center 2012


_____________________________________Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous 

oksigen.  Senyawa  flavon  yang  dihasilkan  yaitu  apigenin  (Gambar 
2.3) (Cronizer et al. 2006). 
Selain  menjadi  substrat  untuk  senyawa  dari  golongan 
isoflavon  dan  flavon,  naringenin  juga  digunakan  sebagai  subtrat 
untuk  membetuk  senyawa  dari  golongan  dihidroflavonol/ 
flavanonol.  Enzim  flavanon  3‐hydroksilase  membantu  terjadinya 
reaksi  hidroksilasi  naringenin  pada  atom  karbon  nomor  3 
membentuk  senyawa  dihidrokaemferol  (flavanonol).  Hidroksilasi 
lebih lanjut terhadap dihidrokaemferol pada atom C nomor 3’ yang 
dikatalisis  oleh  enzim  flavonol  3’‐hidroksilase  menghasilkan 
senyawa  dihidroquersetin  (flavanonol).  Selain  dihidroksilasi, 
dihidrokaemferol  juga  dapat  dikonversi  menjadi  kaemferol  yang 
merupakan senyawa dari golongan flavonol melalui pembentukan 
ikatan rangkap dengan katalis enzim flavonol sintase (Gambar 2.3) 
(Cronizer et al. 2006).  
Senyawa flavonoid dari golongan leukosianidin dibentuk dari 
dihidroquersetin  dengan  katalis  enzim  dihidroflavonol  4‐
reduktase. Golongan leukosianidin ini merupakan senyawa penting 
pada  tanaman  dalam  memproduksi  tanin  terkondensasi.  Enzim 
leukosianidin  4‐reduktase  secara  langsung  mengatalisis 
perubahan  leukosianidin  menjadi  (+)‐katekin  (golongan  flavan‐
3ol).  Isomer  (+)‐katekin,  yaitu  (‐)‐epikatekin,  merupakan  senyawa 
dari  golongan  flavan‐3ol  yang  banyak  terdapat  di  tanaman, 
terutama  teh.  Berbeda  dengan  isomernya,  (‐)‐epikatekin  tidak 
secara  langsung  terbentuk  dari  leukosianidin.  Pertama,  dengan 
katalis enzim leukosianidin deoksigenase leukosianidin dikonversi 
terlebih dahulu menjadi sianidin (golongan antosianidin). Sianidin 
inilah  yang  kemudian  diubah  menjadi  (‐)‐epikatekin  oleh  enzim 
antosianidin  reduktase.  Tanin  terkondensasi  didapat  dari  hasil 
polimerasi leukosianidin dan flavan‐3ol (Cronizer et al. 2006).  

 
29 

Senyawa Fenolik pada Sayuran Indigenous ____________________________________ 

 

©SEAFAST Center 2012

Enzim‐enzim  yang  terlibat  dalam  biosintesis  flavonoid  pada 
umumnya  merupakan  enzim  yang  berlokasi  di  sitosol  tanaman. 
Produk akhir dari biosintesis flavonoid tersebut kemudian diangkut 
menuju  subselular  atau  extraselular.  Flavonoid  yang  terlibat 
sebagai  pigmen  dalam  tanaman  kebanyakan  diangkut  menuju 
vakuola (Davies dan Schwinn 2006). 
 
B. Stilben 
Seperti  halnya  flavonoid,  stilben  juga  disintesis  dengan 
menggunakan  satu  molekul  p‐komaroil‐CoA  dan  tiga  molekul 
malonil‐CoA (Gambar 2.3). Jika dalam sintetis flavonoid enzim yang 
berperan dalam mengondensasi keempat molekul tersebut adalah 
enzim  kalkon  sintase,  maka  pada  biosintesis  stilben,  enzim  yang 
digunakan adalah stilben sintase. Enzim stilben sintase dan kalkon 
sintase  memiliki  struktur  kimia  yang  sangat  mirip  sehingga 
dipercaya  kedua  enzim  tersebut  merupakan  enzim  dari  golongan 
yang  sama,  yaitu  enzim  poliketida.  Perbedaan  pada  kedua  enzim 
tersebut  adalah  enzim  kalkon  sintase  selalu  terdapat  di  jaringan 
tanaman,  sebaliknya  enzim  stilben  sintase  baru  terbentuk  jika 
terinduksi  oleh  tekanan  lingkungan.  Tekanan  lingkungan  yang 
dimaksud seperti radiasi sinar UV, trauma, dan infeksi (Cronizer et 
al. 2006). 

 
30