Poliketida Dan Alur Asam Sikimat
-
Upload
dillah-azhari -
Category
Documents
-
view
849 -
download
91
description
Transcript of Poliketida Dan Alur Asam Sikimat
POLIKETIDA DAN ALUR ASAM SIKIMAT
1.1 POLIKETIDA
Metabolit sekunder adalah senyawa yang disintesis oleh makhluk hidup bukan untuk
memenuhi kebutuhan dasarnya, akan tetapi untuk mempertahankan eksistensinya dalam
berinteraksi dengan ekosistem. Fungsi metabolit sekunder adalah untuk mempertahankan diri dari
kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, misalnya untuk mengatasi hama dan penyakit,
menarik polinator, dan sebagai molekul sinyal (Verpoorte & Alfermann, 2000). Senyawa-senyawa
yang merupakan golongan metabolit sekunder salah satunya adalah poliketida.
Jalur Metabolisme Sekunder Utama
Poliketida adalah senyawa fenolik yang berasal dari jalur asetat-malonat. Senyawa
poliketida mempunyai kerangka dasar aromatik yang disusun oleh beberapa unit dua atom
karbon dan membentuk suatu rantai karbon yang linier yakni asam poli β-ketokarboksilat
yang disebut rantai poliasetil (Harborne, 1987).
Poliketida atau yang sering disebut dengan peptida nonribosom dibentuk oleh
enzim besar yang multifungsional dengan kelompok situs katalitik yang terkoordinasi,
yaitu Polyketide Synthase (PKS) dan Non-Ribosomal Peptide Synthase (NRPS) (Zhao et
al. 2007).
Pada awalnya suatu poliketida diperkirakan berasal dari unit-unit asetil-CoA
berkondensasi melalui reaksi Claisen membentuk ester poli-ß-keto. Tetapi studi biosintesis
menemukan bahwa penambahan rantai bukan oleh asetilCoA tetapi oleh malonilCoA yang
memiliki Ha lebih bersifat asam sehingga menyediakan nukleofil yang lebih baik dari pada
asetilCoA.
Biosintesis Poliketida
CH3 COOH CH3 COOH
KONDENSASI (+C2)
CH3 CO CH2 COOH CH3 CO CH2 COOH
CH3 CO CH2 COOH(CH2)2
REDUKSI
CH3 CH2 CH2 COOH
KONDENSASI (+C2)
CH3 CO CH2 COOH(CH2)2
REDUKSI
CH3 CH2 CH2 COOH(CH2)2
KONDENSASI (+C2)
CH3 CO CH2 COOH(CH2)4 CH3 CO CH2 COOH(CH2)4
ASAM LEMAK POLIKETIDA
C2
C2
C2
C2
Cn
Biosintesis asam lemak dan poliketida
Poliketida aromatik merupakan suatu poliketida yang memiliki karakteristik yaitu
struktur polisiklik aromatik. Biosintesis poliketida aromatik mirip dengan biosintesis
asam lemak. Perbedaan pembentukan asam lemak dan senyawa poliketida aromatik
terletak pada peristiwa reduksi sebelum penambahan asetil-CoA lebih lanjut.
Biosintesisis poliketida berasal dari suatu reaksi kondensasi asetil-CoA dengan
senyawa malonil-CoA. Pada dasarnya, asetil-CoA dibentuk dari asam asetat yang
mengalami pengaktivan pada gugus karboksilnya menjadi bentuk tio ester dengan bantuan
enzim Poliketida Sintase (PKS), sedangkan malonil-CoA berasal dari asetil-CoA yang
mengalami karboksilasi pada gugus metilennya.
1. Pembentukan rantai karbon poliasetil
Pembentukan rantai poliasetil (suatu produk menengah yang berupa rantai karbon
linear poli-β-keton) ini terjadi melalui suatu reaksi kondensasi Claisen antara unit
pemula (asetil-KoA) dan unit perluasan (malonil-KoA). Pembentukan rantai poliasetil
terjadi dengan bantuan enzim poliketida sintase. Setelah terbentuk rantai diketida,
terjadi reaksi perpanjangan rantai dengan adanya penambahan gugus asetil yang
berasal dari malonil-KoA. Reaksi perpanjangan ini sangat ditentukan oleh enzim asil
transferase. Enzim tersebut berfungsi untuk memundahkan gugus asil dari malonil-
KoA ke enzim poliketida sintase agar enzim tersebut hanya melakukan siklus
kondensasi. Mekanisme pembentukan rantai poliasetil terdapat pada gambar dibawah
ini:
Mekanisme pembentukan rantai poliasetil
Rantai poliasetil yang dihasilkan memiliki kereaktifan yang sangat tinggi karena
rantai poliasetil tersebut memiliki gugus metilen yang dapat bertindak sebagai Nukleofil
dan gugus karbonil yang bertindak sebagai Elektrofil. Karena kereaktifannya tersebut,
rantai poliasetil dapat mengalami berbagai macam reaksi modifikasi seperti, regiospesifik,
reduksi, siklisasi atau aromatisasi dengan bantuan enzim yang sesuai.
2. Kondensasi dan Siklisasi (Aromatisasi Molekul)
Karena sifatnya yang sangat reaktif, poliasetil tersebut mampu melakukan reaksi-
reaksi tertentu, diantaranya ;
2.1 Kondensasi Intramolekuler
a. Kondensasi Aldol
Pada kondensasi aldol terjadi reaksi antara gugus metilen dengan gugus
karbonil dari poliasetil membentuk suatu turunan asam Orselinat dan turunan
Antrakuinon.
CH3
COOH
OHHO
COOH
O
O
O
4 X C2
ASAM ORSELINAT
CH3
COOH
OO
b. Kondensasi Claisen
Pada kondensasi Claisen terjadi reaksi antara gugus metilen dan gugus
karboksilat pada molekul poliasetil. Kondensasi ini menghasilkan poliketida
turunan Asil Floroglusinol.
O
COOH
O O
O O O
O
8 X C2
OH O OH
HO CH3
COH
O
(O)
OH O OH
HO CH3
C
ENDOKROSIN
OH
O
O
OH O OH
HO CH3
EMODIN
O
2.2 Siklisasi
a. Laktonisasi
Pada reaksi laktonisasi terjadi reaksi antara gugus hidroksil dengan gugus
karboksil dari poliasetil membentuak suatu lakton (ester siklik). Gugus
hidroksil dari poliasetil dihasilkan ketika gugus karbonil pada poliasetil
bertautomer menjadi bentuk enolnya. Reaksi ini menghasilkan senyawa
turunan α – piron.
CH2
C
CH2
C
CH2
C
H3C
O
O
OH
O
O
H3C
O O
OO
H3C
HO OH
OHO
ASETIL FLOROGLUSINOL
H3C CH2C
O
CH2C C
H2C C
O O
0H
O
HO
O
O
OH3C O
O
OH
OH3COH
TETRA - ASETIL
a - PIRON
H3C CH2C
O
CH2C C
H2C C
O O
0H
O
HO
O
O
OH3C O
O
OH
OH3COH
TETRA - ASETIL
a - PIRON
b. Eterifikasi
Pada reakis eterifikasi terjadi reakis antara gugus hidroksil dengan gugus
karbonil dari poliasetil membentuk eter siklik. Reaksi ini menghasilkan
senyawa turunan kromon yaitu turunan γ – piron.
H3C CH2C
O
CH2C C
H2C C
O O
0H
O
HO
O
O
CH3H3C O
O
O
CH3HOOH
TETRA - ASETIL
- PIRON
Klasifikasi Poliketida
Secara umum, poliketida terbagi ke dalam dua golongan, yaitu poliketida aromatik
(yang terdiri dari satu sampai enam cincin aromatik) dan poliketida kompleks yang terdiri
dari makrolida dan ansamicin (yang memiliki cincin lakton atau laktam), poliena dan
polieter.
1. Poliketida Aromatik
Poliketida aromatik digolongkan menjadi beberapa golongan berdasarkan pada
pola-pola struktur tertentu yang berkaitan dengan jalur biogenesisnya. Secara umum
terdapat lima golongan utama senyawa poliketida aromatik yaitu ;
a. Turunan Asil Floroglusinol
b. Turunan Kromon
c. Turunan Benzokuinon
d. Turunan Antrakuinon
Penamaan Poliketida
Dalam sistem penamaan poliketida, suatu poliketida memiliki mempunyai bagian
umum yang tetap, yaitu cincin benzokuinon.
Senyawa Benzokuinon
(a) (b) (c)
Keterangan : Senyawa (a) adalah naftakuinon
Senyawa (b) adalah Benzokuinon
Senyawa (c) adalah Antrakuinon
Contoh penamaan poliketida
2.2 ASAM SHIKIMAT
Asam shikimat pertama kali diisolasi pada tahun 1885 oleh Eykman dari tanaman yang
berasal dari Jepang, Illicium anisatum. Nama shikimat diturunkan dari nama tanaman yang
berasal dari Jepang. Peranan asam shikimat dapat menggantikan asam amino esential
fenilalanin, tirosin, dan triptopan dalam auksotropik mutan Escherichia coli hingga ia
merupakan zat antara dalam serangkaian biosintesis.
Asam shikimat merupakan senyawa pemula bagi banyak senyawa alami, terutama
penyusun tumbuhan yang mengandung cincin aromatis.
Contoh-contoh senyawa turunan asam shikimat yang terjadi secara alami :
O
OH
C6H11O5 OH
COOH
OH
CHO
OCH3
COCH3
Arbutin Asam p-Hidroksi-benzoat
Vanilin Asetofenon
(Hidrokuinon-D-glukopiranosida)
.
Biosintesis Asam Shikimat
Pembentukan asam shikimat diawali dengan kondensasi aldol antara eritrosa dan asam
fosfoenolpiruvat. Pada kondensasi ini, gugus metilen C=CH2 dari asam fosfoenolpiruvat berlaku
sebagai nukleofil dan mengadisi gugus karbonil C=O eritrosa, menghasilkan gula dengan 7 unit
atom karbon. Selanjutnya reaksi yang analog (intramolekuler) menghasilkan asam 5-
dehidrokuinat yang mempunyai lingkar sikloheksana, yang kemudian diubah menjadi asam
shikimat.
CH HC
O
HO
CH OHCH2
HO
O PO3H2
CCOOH
H2C
CH2OH
CH
CH
CH
CH2
CO COOH
HO
OH
OH
CH2
C
CH
CH
CH2
CO COOH
HO
OH
OH
HO COOH
O
OH
OH
COOH
O
OH
OHHO
OH
OH
COOH
+
ERITROSA FOSFOENOLPIRUVAT
BIOSINTESIS ASAM SHIKIMAT
ASAM SHIKIMAT ASAM-5-DEHIDROKUINAT ASAM SHIKIMAT
Jalur Asam Shikimat
Jalur asam sikimat merupakan jalur alternatif menuju senyawa aromatic, utamanya L-
fenilalanin, L-tyrosin, 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.
Ringkasan pembentukan Tritopan, Tirosin dan Fenilalanin melalui jalur asam shikimat :
Fosfoenolpiruvat+
D-eritrosa-4-fosfat
Asam 3-Deoksi-D-arabino heptulosonat-7-fosfat
Asam 3-dehidroquinatAsam quinat
Asam galat Asam 3-dehidroshikimat
Asam shikimat
Asam khorismatAsam p-NH2-benzoat
Asam fenilpiruvat
FenilalaninFenilalanin
Asam p-OH-fenilpiruvat
Asam antranilat
Triptofan
Asam prefenat
.