Tepung kanji/ Pati; Metabolisme, evolusi, dan modifikasi biotekhnologi dalam tanaman

Novian Agni Y

Dosen: DR. dr. Ani Retno Prijianti, MS

1406504371

PMIB-Biokimia

Bioenergetika

Tepung kanji/ Pati; Metabolisme, evolusi, dan modifikasi biotekhnologi dalam tanaman.

Pati adalah karbohidrat penyimpanan yang paling luas dan melimpah di tanaman. Pati merupakan glucan yang tak larut terdiri dari dua polimer glukosa, amilopektin dan amilosa/amilim. Pada tumbuhan tingkat tinggi, pati disintesis di plastida di kedua fotosintesis dan non-fotosintetik sel. Sebagai karbohidrat penyimpanan utama pati memainkan peran penting selama siklus hidup tanaman. Dalam daun, sebagian kecil dari karbon berasimilasi melalui fotosintesis dan dipertahankan dalam kloroplas. kelebihan pati dari kloroplast akan dikonversi ke sukrosa untuk ekspor ke seluruh jarinagn tanman. Dalam organ non-fotosintetik (misalnya, batang, akar, umbi-umbian, dan biji-bijian), sukrosa mungkin dikonversi menjadi pati untuk penyimpanan jangka panjang. Ditumbuhan tingkat tinggi pati dibentuk dalam plastida khusus disebut amyloplasts. 1. Metabolisme Biosintesis Patia. Sintesis Amilopektin

Substrat untuk pati biosintesis pada tumbuhan tingkat tinggi adalah ADPglucosa. Bagian glukosil akan ditransfer ke glucan yang ada rantai oleh Sintase pati (ADP-glukosa:[1 4] --d glukan 4--d-glukosiltransferase; EC: 2.4.1.21). Tanaman tingkat tinggi mensintesis pati dikodekan oleh lima kelas gen, yaitu GBSS (untuk granul-terikat pati synthase), SSI,SSII, SSIII, dan SSIV. Analisis filogenetik memisahkan kelas GBSS, SSI, dan SSII dari SSIII dan SSIV kelas (5, 81, 103). GBSS mengikat erat dengan granul pati dan bertanggung jawab untuk sintesis amilosa. GBSS memiliki isoform SS lainnya (SS larut ) menghasilkan rantai di amilopektin dan baik larut dalam stroma plastid, atau bagian larut dan bagian yang terkait dengan granula tersebut. Genetik dan data biokimia menunjukkan bahwa masing-masing Isoform SS memiliki sifat yang berbeda dan berbeda peran dalam sintesis amilopektin. Analisis distribusi panjang rantai amilopektin pada tanaman mutan dan transgenik kurang spesifik isoform telah menyebabkan gagasan bahwa SSI, SSII, dan kelas SSIII istimewa memanjang singkat, menengah, dan panjang rantai, masing-masing . Percabangan dari hasil amilopektin secara bersamaan dengan rantai pemanjangan percabangan dikatalisis oleh enzim (BE; -1,4-glukan: -1,4 glukan-6--glycosyltransferase; EC: 2.4.1.18), yang memotong ada rantai -1,4-glukan dan mentransfer segmen dipotong dari enam atau lebih unit glukosa ke Posisi C6 dari residu glucosyl lain (atausama) rantai glukan.

b. Sintesis Amilosa

Komponen amilosa pati disintesis oleh GBSS. Amilosa bebas granula pati normal dalam penampilan, menggambarkan bahwa hanya amilopektin diperlukan untuk pembentukan granul. GBSS berbeda dari isoform SS lainnya di lokalisasi eksklusif untuk granul dan dalam modus kerjanya. Berbeda isoform pati synthase lainnya, transfer GBSS residu glucosyl dari ADP-glukosa ke glukan substrat, menghasilkan panjang rantai. Hal ini terjadi dalam semicrystalline yang matriksnya dibentuk oleh amilopektin, menjelaskan mengapa rantai amilosa yang baru terbentuk tidak ditindaklanjuti oleh Bes stroma. GBSS bias menggunakan larut Malto-oligosakarida sebagai substrat untuk produksi amilosa. Hal ini juga dapat bertindak pada rantai samping pada amilopektin dan berkontribusi pada pembentukan rantai panjang di amilopektin. Sintesis amilosa mungkin membuat pati padat dan meningkatkan efisiensi penyimpanan karbon, menjelaskan konservasi GBSS pada tumbuhan tingkat tinggi.

Pati yang berada di daun terdegradasi terutama oleh hidrolisis dari glukan konstituen menjadi maltosa dan glukosa, yang keduanya dapat diekspordari kloroplas dan dimetabolisme dalam sitosol. Mutasi mempengaruhi enzim degradatif kunci menurunkan kerusakan pati, mengakibatkan akumulasi pati lebih siklus diurnal diulang (Disebut pati-kelebihan atau fenotipe seks; 15). Ada bukti yang baik bahwa degradasi pati tergantung pada fosforilasi reversible dari glukan pada permukaan granul pati, yang berfungsi untuk melarutkan permukaan granul, sehingga memungkinkan hidrolase akses ke glucan yang rantai. Hidrolisis dari rantai linear dikatalisis terutama oleh -amilase (-1,4-glukan maltohydrolase; EC: 3.2.1.2), exo-acting enzim yang merilis maltosa dari terkena nonreducing berakhir rantai. -Amilase tidak dapat menghidrolisis poin -1,6-cabang atau bertindak berbatasan langsung ke mereka. Dengan demikian, degradasi lengkap amilopektin juga memerlukan hidrolisis.2. Evolusi PatiBiosintesis pati unik untuk suatu tanaman (didefinisikan sebagai Archaeplastida) dan berkembang dari kemampuan leluhur untuk membuat glikogen. baru-baru ini perluasan informasi urutan genom telah memungkinkan analisis komparatif yang berbeda starch- dan organisme glikogen-sintesisdari garis keturunan archaeplastidal. Bersama dengan sitologi dan biokimia penelitian, informasi ini telah memberi cahaya baru pada langkah evolusi mungkin mengarah ke pati mesin biosintesis yang ada di tumbuhan tingkat tinggi hari ini. The Archaeplastida umumnya dianggap monofiletik; yaitu, semua anggota adalah keturunan dari nenek moyang tunggal di mana secara endosimbiotik primer terjadi [yang melibatkan penyerapan sel cyanobacterial (yang simbion) oleh eukariotik non-fotosintetik sel (host); 92]. 3. Biotekhnologi PatiPati adalah karbohidrat utama gizi penting dalam diet manusia dan juga merupakan bahan industri penting. Pati untuk industri tujuan diekstrak terutama dari jagung, tetapi signifikan jumlah juga diekstrak dari berbagai spesies lain, termasuk beras, gandum, ubi kayu, ubi, garut (Maranta arundinacea), dan sagu (Metroxylon sagu). Pati dari sumber botani yang berbeda memiliki komposisi polimer yang berbeda dan struktur dan, karenanya, fisikokimia yang berbeda properti (suhu gelatinisasi, viskositas pasta dimasak dan gel, dll). Sifat ini disebut sebagai fungsi pati, menentukan berbagai aplikasi pati yang tepat digunakan. Kadar pati juga merupakan pertimbangan penting dalam tanaman yang digunakan sebagai hijauan dan selama penyimpanan dipanen organ tanaman (misalnya, buah-buahan, di mana pematangan melibatkan konversi pati menjadi gula, dan umbi kentang, dimana konversi pati menjadi gula menyebabkan kerusakan). Pati biasa digunakan langsung sebagai sumber makanan langsung, kertas, serta sebagai sumber bahan bakar.