jalur metabolisme sekunder

         Metabolit sekunder merupakan bahan kedua yang sebenarnya tidaklah seesensial yang pertama dalam keberadaan organisme. Namun metabolit ini sering berperan penting dalam mempertahankan kehidupan organisme. Sebagai contoh, bahan kimia untuk pertahanan (detoksifikasi), penarik lawan jenis dan yang memungkinkan seekor hewan berkomunikasi dengan anggota lainnya.Bahan-bahan ini dapat berupa terpen, alkoloid atau pun pigmen.   .
         Biosintesis metabolit sekunder sangat beragam tergantung dari goIongan senyawa yang bersangkutan. Jalur yang biasanya dilalui dalam pembentukan metabolit sekunder ada tiga jalur, yaitu jalur asam asetat, jalur asam sikimat, dan jalur asarn mevalonat.

1.                   Jalur asam asetat

         Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C₂H₄O₂. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH₃–COOH, CH₃COOH, atau CH₃CO₂H. Asam asetat pekat (disebut asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16,7°C. Cuka mengandung 3–9% volume asam asetat, menjadikannya asam asetat adalah komponen utama cuka selain air. Asam asetat berasa asam dan berbau menyengat. Selain diproduksi untuk cuka konsumsi rumah tangga, asam asetat juga diproduksi sebagai prekursor untuk polivinil asetat dan selulosa asetat. Meskipun digolongkan sebagai asam lemah, asam asetat pekat bersifat korosif dan dapat menyerang kulit.

         Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H⁺ dan CH₃COO^–. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat, dengan kode aditif makanan E260, digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Sebagai aditif makanan, asam asetat disetujui penggunaannya di banyak negara, termasuk Kanada, Uni Eropa, Amerika Serikat, Australia dan Selandia Baru.

         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 reaksik ondensas, misalnya n CH3CO2H [CH3C0]n -


         Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina. Pembentukan rantai poli-ß-keto 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 . 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.

2.                  Jalur asam sikimat

         Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik, utamanya L-fenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan, sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino 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.Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.

         Kombinasi dari jalur shikimate dan jalur asetat bertanggung jawab untuk biosintesis dari styrylpyrones, flavonoid dan stilbenes, flavonolignans, dan isoflavonoid. Kuinon terpenoid dibentuk oleh kombinasi dari jalur shikimate dengan jalur terpenoid. topik monografi memberikan informasi lebih rinci tentang agen obat termasuk asam folat, kloramfenikol, podofilum, minyak atsiri, dicoumarol dan warfarin, psoralens, kava, Silybum marianum, phyto-estrogen, derris dan lonchocarpus, vitamin E, dan vitamin K. Jalur shikimate menyediakan alternatif rute ke senyawa aromatik, khususnya aromatik Asam amino L-fenilalanin, tirosin L- dan L-triptofan. Jalur ini digunakan oleh mikroorganisme dan tanaman, tetapi tidak oleh hewan, dan dengan demikian asam amino aromatik termasuk asam amino esensial bagi manusia yang harus diperoleh dalam makanan. Jalur asam shikimat (Gambar), diperoleh dari suatu senyawa yang telah diisolasi dari tanaman spesies Illicium (Jepang 'Shikimi') bertahun-tahun sebelum perannya dalam metabolisme telah ditemukan. Sebagian besar zat antara di jalur ini diidentifikasi oleh studi yang cermat dengan serangkaian Escherichia coli mutan yang disiapkan oleh Iradiasi UV.

         Kebutuhan gizi mereka untuk pertumbuhan, dan setiap produk sampingan yang terbentuk, kemudian ditandai. Sebuah strain mutan yang mampu tumbuh biasanya berbeda dari induknya hanya satu gen, dan efek yang biasa adalah sintesis terganggu oleh enzim tunggal. Biasanya, mutan diblokir dalam transformasi senyawa A ke senyawa B akan memerlukan B untuk pertumbuhan sementara mengumpulkan A dalam medium. dalam hal ini cara, jalur dari fosfoenolpiruvat (dari glikolisis) dan D-erythrose 4-fosfat (dari siklus pentosa fosfat) ke amino aromatik asam itu luas diuraikan. fenilalanin dan
tirosin membentuk dasar C6C3 fenilpropana unit ditemukan di banyak produk alami,misalnya sinamat asam, kumarin, lignan, dan flavonoid, dan bersama dengan triptofan merupakan prekursor dari lebar berbagai struktur alkaloid. Selain itu, ditemukan bahwa banyak turunan asam benzoat sederhana, mis asam galat (Gambar) dan asam p-aminobenzoic (Asam 4-aminobenzoic)  yang diproduksi melalui branchpoints di jalur shikimate

         Jalur  shikimate dimulai dengan kopling dari fosfoenolpiruvat (PEP) dan D-erythrose 4-fosfat untuk memberikan tujuh karbon 3-deoxy-D-arabino heptulosonic asam 7-fosfat (DAHP) (Gambar). Reaksi ini, yang ditampilkan di sini sebagai aldol-jenis kondensasi, dikenal secara mekanis lebih kompleks dalam versi enzim-katalis ; beberapa transformasi lain dalam jalur ini juga telah ditemukan untuk menjadi kompleks. Penghapusan asam fosfat dari DAHP diikuti oleh reaksi aldol intramolekul menghasilkan pertama 3- menengah karbosiklik asam dehydroquinic. Namun, ini juga merupakan terlalu menyederhanakan.

         Penghapusan fosfat asam sebenarnya mengikuti suatu NAD + -tergantung oksidasi hidroksil pusat, dan ini kemudian kembali terbentuk dalam reaksi reduksi tergantung NADH pada senyawa karbonil antara sebelum dengan reaksi aldol terjadi. Semua perubahan ini terjadi dengan adanya enzim tunggal. pengurangan asam 3-dehydroquinic menghasilkan  asam Quinic, produk alami cukup umum ditemukan di bentuk bebas, seperti ester, atau dalam kombinasi dengan alkaloid seperti kina. Asam Shikimic sendiri terbentuk dari 3-dehydroquinic asam melalui asam 3-dehydroshikimic oleh dehidrasi dan langkah pengurangan. Sederhana asam fenolat protocatechuic asam (asam 3,4-Dihydroxybenzoic) dan asam galat (asam 3,4,5-rihydroxybenzoic) dapat dibentuk oleh reaksi branchpoint dari 3-dehydroshikimic asam, yang melibatkan dehidrasi dan enolization, atau, dalam kasus asam gallic, dehidrogenasi dan enolization. Fitur asam galat sebagai komponen dari banyak bahan tanin (gallotannins), mis pentagalloylglucose, ditemukan pada tumbuhan, bahan yang telah digunakan selama ribuan tahun dalam penyamakan hewan menyembunyikan membuat kulit, karena kemampuan mereka untuk crossling molekul protein. Tanin juga berkontribusi terhadap yang astringency makanan dan minuman, terutama teh, kopi dan anggur.

 

 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).

         Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid adalah asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalinat, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforialsi,eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan isopentenil (IPP) yangselanjutnya berisomerisasi menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzimisomeriasi. IPP sebagai unti isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekordengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isoprene untuk menghasilkan terpenoid.Penggabungan ini terjadi karena serangan electron dari ikatan rangkap IPPterhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan electron diikuti olehpenyingkiran ion pirofosfat yang menghasilkan geranil.pirofosfat (GPP) yaitusenyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid.Penggabungan selanjutnya antara satu unti IPP dan GPP dengan menaismeyang sama menghasilkan Farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawaantara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dariGeranil-Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu untiIPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.

         Secara umum biosintesa dari terpenoid terjadi 3 reaksi dasar yaitu:
1.Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
2.Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-,seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid.

3.Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.