BIOSINTESIS METABOLISME doc 1 1
BIOSINTESIS
(METABOLISME)
Standar Kompetensi
: Pada akhir kuliah ini diharapkan mahasiswa dapat mengerti
dan menjelaskan tentang Sejarah materia medika, sejarah
panemuan obat dan ruang lingkup farmakognosi,
peristilahan, kaitan farmakognosi dengan bidang ilmu lain,
simplisia,
budi
daya,
pengumpulan,
pengolahan,
pengawetan, pemalsuan, sediaan galenik, biogenesis,
biosintesis, jalur biosintesis, karbohidrat, glikosida (flavonoid,
alkohol, antrakinon, sianogen, steroid, isotiosianat, tanin,
aldehid, dll),fenolat alam, lemak, terpenoid, fenilpropanoid,
minyak atsiri.
Kompetensi Dasar, mahasiswa dapat menjelaskan biosintesis metabolit primer dan
sekunder yang terjadi dalam tumbuhan.
Istilah biosintesis dan biogenesis keduanya berarti pembentukan senyawa
alami oleh organisme hidup. Biosintesis juga diartikan sebagai pembentukan molekul
alami dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, atau suatu proses anabolisme.
Pengetahuan tentang metabolisme yang sifatnya fundamental dan vital bagi
makhluk hidup telah mengantarkan kita ke suatu tingkat pemahaman yang mendalam
tetneang proses-proses yang berkaitan.
Suatu jarring-jaring yang kompleks dari
reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim kini telah kita ketahui, yang bermula dari
pengikatan karbondioksida dalam proses fotosintesis, sampai ke senyawa-senyawa
yang beragam yang disebut metabolit primer, misalnya asam amino, asetil koenzimA, asam mevalonat, gula, dan nukleotida. Senyawa yang sifat dan perannya sangat
penting bagi keseluruhan energitika yang terlibat dalam dlaam metabolisme adalah
koenzim adenosine trifosfat (ATP), yang berperan sebagai penghantar energi dan
bekerja bersama, seperti koenzim yang lain, dengan enzim-enzim tertentu dalam
reaksi-reaksi yang kemudian dikatalisis.
Jaring-jaring reaksi
sekunder.
ini meliputi metabolisme primer dan metabolisme
Jika diumpamakan sebagai jalan, metabolisme primer melewati jalan
utama, sedangkan metabolisme sekunder merupakan terminal-terminal pada cabangcabang jalan utama tersebut.
Polisakarida, protein, lemak, dan asam nukleat mrupakan penyusun utama
dari makhluk hidup, karena itu disebut metabolit premer. Keseluruhan proses sintesis
dan perombakan zat-zat ini, yang dilakukan oleh organisme untuk kelangsungan
hidupnya, disebut proses-proses metabolisme primer.
Metabolisme primer dari
semua organisme sama, meskipun sangat berbeda genetiknya.
Proses-proses kimia jenis lain terjadi hanya pada spesies tertentu sehingga
memberikan produk yang berlainan, sesuai dengan spesiesnya.
Reaksi yang
demikian nampaknya tidak merupakan proses yang terpenting bagi ekstistensi dari
suatu organisme, karena itu disebut proses metabolisme sekunder. Produk-produk
metabolisme sekunder, serupa engan yang semula disebut sebagai produk alami oleh
para ahli kimia organik, misalnya senyawa-senyawa terpen, alkaloid, pigmen.
Metabolit sekunder meskipun tidak sangat penting bagi eksistensi suatu individu,
sering berperan pada kelangsungan hidup suatu spesies dalam perjuangan
menghadapi spesies lain.
Metabolisme akan menghasilkan suatu metabolit. Metabolit sekunder dapat
dibedakan dari metabolisme primer, atas dasar kriteria berikut: penyebarannya lebih
terbatas, terdaapt terutama pada tumbuhan dan mikroorganisme serta memiliki
karakteristik untuk tiap genera, spesies atau strain tertentu. Metabolit itu dibentuk
melalui alur (pathway) yang khusus dari metabolit primer. Sebaliknya, metabolit
perimer sebarannya luas, pada semua benda hidup dan sangat erat terlibat dalam
proses-proses kehidupan yang essensial.
Metabolit sekunder tidaklah bersifat
esensieal unuk kehidupan, meski penting bagi organisme yang menghasilkannya.
Namun demikian, sebagian besar peran dan kepentingannya, juga masih belum
diketahui dengan jelas. Hal yang menarik untuk diperhtikan ialah bahwa metabolit
sekunder dibiosintesis terutama dari banyak metabolit primer.
Beberapa reaksi yang secara umum penting dalam metabolisme sekunder:
1. Penkopelan (coupling) oksidatif fenol
2. Metilasi
3. Hidroksilasi substrat aromatik
4. Hidroksilasi pada atom-atom karbon jenuh.
Alur biosintetik bisa dilacak salah satunya dengan eksperimen menggunakan
pemerian prekursor berlabel. Sebagai contoh adalah memberikan prekursor sangat
awal (biasanya
14
CO2 pada tanaman) dan diperhatikan urutan biosintesisnya.
Pemberian prekursor berlabel bisa dilakukan dalam mikroorganisme yang
ditumbuhkan dalam kultur cair maupun dalam tanaman yang hidup.
Tahap-tahap dalam mempelajari biosintesis maupun biogenetika dari senyawa
alam X biasanya dilakukan secara:
1. Menentukan asal dari atom karbon yang membentuk kerangka dari senyawa
X. Ini berarti menentukan senywa-senywa yang terlibat dalam biosintesis,
dan merperan sebagai intermediet (zat antara) dari metabolisme primer dan
sekunder. Sebagai contoh adalah asam asetat dan asam mevalonat. Problema
ini biasanya dipecahkan degna uji kaji inkorporasi maupun perunut isotop
guna mengetahui kemungkinan-kemungkinan struktur prazat dari X.
2. Menentukan jalur metabolisme, yaitu urut-urutan dari intermediet dan reaksireaksi yang menuju ke arah pembentukan senyawa X. Pemilihan prazat yang
sesuai, tidak dilakukan dengan pemilihan secara random, tetapi dengan
memakai hipotesis-hipotesis. Hipotesis ini disusun sebelum melakukan uji
kaji,
dan
berdsarkan
biosintesis
umum
(deduktif)
atau
dengan
membandingkan dengan situasi yangsama yang telah sebelumnya diketahui
(analogi)
3. Menentukan sumber oksigen, dan bila ada, juga sumber nitrogen, dsb.
Sumber oksigen biasana aalah dari air atau udara.
Dalam hal ini, perlu
dilakukan penelitian terpisah dengan menggunakan H218O atau 18O2.
4. Sifat dari proses enzimatis yang terlibat dlaam tiap langkah pembentukan dari
zat X. Aspek biosintesis ini, merupakan aspek kimia, paling baik kalau
dipelajari dengan memakai metode in vitro, dengan menggunakan enzim yang
terpisah, dlaam keadaan murni.
Pemisahan enzim dari makhluk hidup biasanya sangat sukar dan tidak praktis.
Membuktikan kerja suatu enzim secara in vitro, sampai sekarang dianggap suatu
langkah
yang
palingdapat
dipercaya.
Meskipun
melaksanakannya banyak persoalan yang harus diatasi.
demikian
untuk
dapat
(METABOLISME)
Standar Kompetensi
: Pada akhir kuliah ini diharapkan mahasiswa dapat mengerti
dan menjelaskan tentang Sejarah materia medika, sejarah
panemuan obat dan ruang lingkup farmakognosi,
peristilahan, kaitan farmakognosi dengan bidang ilmu lain,
simplisia,
budi
daya,
pengumpulan,
pengolahan,
pengawetan, pemalsuan, sediaan galenik, biogenesis,
biosintesis, jalur biosintesis, karbohidrat, glikosida (flavonoid,
alkohol, antrakinon, sianogen, steroid, isotiosianat, tanin,
aldehid, dll),fenolat alam, lemak, terpenoid, fenilpropanoid,
minyak atsiri.
Kompetensi Dasar, mahasiswa dapat menjelaskan biosintesis metabolit primer dan
sekunder yang terjadi dalam tumbuhan.
Istilah biosintesis dan biogenesis keduanya berarti pembentukan senyawa
alami oleh organisme hidup. Biosintesis juga diartikan sebagai pembentukan molekul
alami dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, atau suatu proses anabolisme.
Pengetahuan tentang metabolisme yang sifatnya fundamental dan vital bagi
makhluk hidup telah mengantarkan kita ke suatu tingkat pemahaman yang mendalam
tetneang proses-proses yang berkaitan.
Suatu jarring-jaring yang kompleks dari
reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim kini telah kita ketahui, yang bermula dari
pengikatan karbondioksida dalam proses fotosintesis, sampai ke senyawa-senyawa
yang beragam yang disebut metabolit primer, misalnya asam amino, asetil koenzimA, asam mevalonat, gula, dan nukleotida. Senyawa yang sifat dan perannya sangat
penting bagi keseluruhan energitika yang terlibat dalam dlaam metabolisme adalah
koenzim adenosine trifosfat (ATP), yang berperan sebagai penghantar energi dan
bekerja bersama, seperti koenzim yang lain, dengan enzim-enzim tertentu dalam
reaksi-reaksi yang kemudian dikatalisis.
Jaring-jaring reaksi
sekunder.
ini meliputi metabolisme primer dan metabolisme
Jika diumpamakan sebagai jalan, metabolisme primer melewati jalan
utama, sedangkan metabolisme sekunder merupakan terminal-terminal pada cabangcabang jalan utama tersebut.
Polisakarida, protein, lemak, dan asam nukleat mrupakan penyusun utama
dari makhluk hidup, karena itu disebut metabolit premer. Keseluruhan proses sintesis
dan perombakan zat-zat ini, yang dilakukan oleh organisme untuk kelangsungan
hidupnya, disebut proses-proses metabolisme primer.
Metabolisme primer dari
semua organisme sama, meskipun sangat berbeda genetiknya.
Proses-proses kimia jenis lain terjadi hanya pada spesies tertentu sehingga
memberikan produk yang berlainan, sesuai dengan spesiesnya.
Reaksi yang
demikian nampaknya tidak merupakan proses yang terpenting bagi ekstistensi dari
suatu organisme, karena itu disebut proses metabolisme sekunder. Produk-produk
metabolisme sekunder, serupa engan yang semula disebut sebagai produk alami oleh
para ahli kimia organik, misalnya senyawa-senyawa terpen, alkaloid, pigmen.
Metabolit sekunder meskipun tidak sangat penting bagi eksistensi suatu individu,
sering berperan pada kelangsungan hidup suatu spesies dalam perjuangan
menghadapi spesies lain.
Metabolisme akan menghasilkan suatu metabolit. Metabolit sekunder dapat
dibedakan dari metabolisme primer, atas dasar kriteria berikut: penyebarannya lebih
terbatas, terdaapt terutama pada tumbuhan dan mikroorganisme serta memiliki
karakteristik untuk tiap genera, spesies atau strain tertentu. Metabolit itu dibentuk
melalui alur (pathway) yang khusus dari metabolit primer. Sebaliknya, metabolit
perimer sebarannya luas, pada semua benda hidup dan sangat erat terlibat dalam
proses-proses kehidupan yang essensial.
Metabolit sekunder tidaklah bersifat
esensieal unuk kehidupan, meski penting bagi organisme yang menghasilkannya.
Namun demikian, sebagian besar peran dan kepentingannya, juga masih belum
diketahui dengan jelas. Hal yang menarik untuk diperhtikan ialah bahwa metabolit
sekunder dibiosintesis terutama dari banyak metabolit primer.
Beberapa reaksi yang secara umum penting dalam metabolisme sekunder:
1. Penkopelan (coupling) oksidatif fenol
2. Metilasi
3. Hidroksilasi substrat aromatik
4. Hidroksilasi pada atom-atom karbon jenuh.
Alur biosintetik bisa dilacak salah satunya dengan eksperimen menggunakan
pemerian prekursor berlabel. Sebagai contoh adalah memberikan prekursor sangat
awal (biasanya
14
CO2 pada tanaman) dan diperhatikan urutan biosintesisnya.
Pemberian prekursor berlabel bisa dilakukan dalam mikroorganisme yang
ditumbuhkan dalam kultur cair maupun dalam tanaman yang hidup.
Tahap-tahap dalam mempelajari biosintesis maupun biogenetika dari senyawa
alam X biasanya dilakukan secara:
1. Menentukan asal dari atom karbon yang membentuk kerangka dari senyawa
X. Ini berarti menentukan senywa-senywa yang terlibat dalam biosintesis,
dan merperan sebagai intermediet (zat antara) dari metabolisme primer dan
sekunder. Sebagai contoh adalah asam asetat dan asam mevalonat. Problema
ini biasanya dipecahkan degna uji kaji inkorporasi maupun perunut isotop
guna mengetahui kemungkinan-kemungkinan struktur prazat dari X.
2. Menentukan jalur metabolisme, yaitu urut-urutan dari intermediet dan reaksireaksi yang menuju ke arah pembentukan senyawa X. Pemilihan prazat yang
sesuai, tidak dilakukan dengan pemilihan secara random, tetapi dengan
memakai hipotesis-hipotesis. Hipotesis ini disusun sebelum melakukan uji
kaji,
dan
berdsarkan
biosintesis
umum
(deduktif)
atau
dengan
membandingkan dengan situasi yangsama yang telah sebelumnya diketahui
(analogi)
3. Menentukan sumber oksigen, dan bila ada, juga sumber nitrogen, dsb.
Sumber oksigen biasana aalah dari air atau udara.
Dalam hal ini, perlu
dilakukan penelitian terpisah dengan menggunakan H218O atau 18O2.
4. Sifat dari proses enzimatis yang terlibat dlaam tiap langkah pembentukan dari
zat X. Aspek biosintesis ini, merupakan aspek kimia, paling baik kalau
dipelajari dengan memakai metode in vitro, dengan menggunakan enzim yang
terpisah, dlaam keadaan murni.
Pemisahan enzim dari makhluk hidup biasanya sangat sukar dan tidak praktis.
Membuktikan kerja suatu enzim secara in vitro, sampai sekarang dianggap suatu
langkah
yang
palingdapat
dipercaya.
Meskipun
melaksanakannya banyak persoalan yang harus diatasi.
demikian
untuk
dapat