METABOLIT PRIMER part 2

oleh : Bu Rizkita

Senyawa yang termasuk metabolit primer adalah 

1.   Carbohydrate (Polisakarida, disakarida, monosakarida)

Pembentukan disakarida dari monosakarida (sintesis) melepaskan air sedangkan penguraian disakarida menjadi monosakarida (hidrolisis) membutuhkan air. Enzim yang berperan dalam hidrolisis disebut sucrose.

Glukosa tidak
manis sedangkan fruktosa sangat manis (sering dibuat sirup, misalkan sirup maple) sehingga pencampuran keduanya menghasilkan sukrosa yang sedikit manis.

Pada proses refining sucrose jalur nya rumit

      Jalur ini menghasilkan losses  yang banyak yang menjadi limbah dan mengurasi biomasa dari sukrosa yang dihasilkan. Oleh karena itu, banyak perusahaan gula di Indonesia yang tidak dapat bertahan karena input tidak sebanding dengan output. Bioengineer dibutuhkan untuk mengurangi losses tersebut yang dilihat bukan hanya dari proses refiningnya tapi juga penanaman tebunya itu sendiri. Kita harus menciptakan lingkungan yang mendukung produksi sukrosa banyak di tebunya.

Karbohidrat bukan hanya dihasilkan dari fotosintesis tapi juga dari lipid, protein yang dikenal dengan proses glukoneogenesis.

Polisakarida : karbohidrat yang tersusun dari banyak gula (lebih dari dua). contohnya kapas dan serat. Pada tanaman polisakarida disimpan sebagai cadangan energi dalam tuber. Jadi jika produk yang mau di ambil berupa polisakaridanya, maksimalkan pertumbuhan pada bagian tubernya.

Tube

     

Pada sel tumbuhan, polisakarida banyak di selulosa (precursor dinding sel). Tapi selulosa ga semuanya polisakarida ada protein juga. Bentuknya sticky, biasa digunakan untuk produksi xylitol. Polisakarida ada di pectin dan gum. Gum dan mucilage pada lidah buaya banyak digunakan untuk obat, obat kulit terbakar, pernafasan, dsb.

Sintesis karbohidrat

Terjadi di sitosol dan stroma kloroplas.

Dari gambar diatas terlihat bahawa, awal mulanya didalam stroma karbohidrat dibentuk dari co2 yang difiksasi dengan rubisco, dibawa ke siklus calvin menghasilkan triosphosphate dengan adanya phospat dari ATP yang berubah menajdi ADP. Triosephosphate dibawa ke sitosol membentuk fructose 1,6 biphosphate lalu sucrose phosphate. Ketika kita ingin menghasilkan produk starch maka kita harus meminimalisir proses triophosphate menjadi sucrose. Ketika produk yang dihasilkan ingin sucrose perlu adanya ATP yang banyak agar reaksi berjalan cepat dan banyak ke phospat. Tidak lupa juga perlu adanya co2 yang banyak sebagai prekursornya. Namun, terdapat nilai maksimum fiksasi CO2 didalam setiap tanaman, jadi walaupun kita memberikan CO2 yang banyak bukan berarti produk yang dihasilkan akan tambah banyak, tergantung dari nilai tersebut juga. Perubahan CO2 menjadi karbohidrat tidak terlepas dari adanya phospat yang dihasilkan dari perubahan ATP menjadi ADP. JIka Pi di sitosol tinggi maka triose akan membentuk sukrosa sedangkan jika Pi rendah maka triose akan membentuk Starch. Starch dibentuk di kloroplas dan disimpan sementara sucrose di dimpan dan di transportasikan kembali menjadi sumber respirasi aerobik.

2. Protein

    Protein tersusun dari polipeptida asam amino. Tumbuhan membuat asam amino dari sintesis protein juga dari produk hasil fotosintesis melalui reaksi yang kompleks yang melibatkan N dalam bentuk NO3 / NH4. Hal ini berhubungan dengan fiksasi nitrogen.

          Nitrogen yang berasal dari udara diambil oleh bakteri fiksasi nitrogen diubah menjadi NH4. NH4 juga dihasilkan dari kotoran dan pembusukan materi organik oleh bacteria ammonifying. Ammonium diubah oleh bakteri nitrifying menjadi nitrat dan didalam tanaman nitrat diubah kembali menjadi nitrit didalam vakuola akar dan daun. Didalam proplastid nitrit diubah menjadi ammonium kembali yang merupakn precursor dari asam amino. Ada juga ammonium yang langsut diserap oleh akar tanpa perlu diubah dulu menajdi nitrat. Ammoonium dan nitrat sangat berperan penting pada tumbuhan. Contoh dari protein adalah expansin yang berfungsi sebagai pengikat satu sel dengan sel lain sehingga pada saat sel tumbuh, dinding sel melebar, susunan sel tidak acak-acakan. Jadi protein tidak hanya terdapat di mmbran sel tp juga terdapat di dinding sel yang dominannya tersusun dari selulosa (Karbohidrat). Extension untuk memproteksi sel dari kerusakan. Protein disimpan kebanyakan didalam biji sebagai sumber nutrisi yang pertama kali pada perkembangan biji menjadi benih. Setiap tumbuhan menmpunyai storage protein yang berbeda pada jagung disebut zein, pada gandum disebut gladin tergantung dari gennya.

       

      Pembentukan asam amino yang terjadi di daun melibatkan proses fotosintesis. Dimana di dalam glikolisis yang merupakan, ammonium akan membuat substrat  antara menjadi asam amino.

Didalam sel mesofil, terjadi perubahan nitrat menjadi asam amino lalu protein. Perubahan ini di bantu oleh enzim dan energi dari ATP.

Reaksi pembentukan asam amino yang melibatkan glikolisis sangat kompleks. Ketika kita ingin memproduksi salah satu dari asam amino kita harus mengefisiensikan proses yang ada untuk membentuk asam amino tersebut. Misalkan kita ingin memproduksi glutamine berarti kita harus menghentikan proses perubahan glutamine menjadi asparagin.

       Protein banyak berbentuk enzim. Sekarang, sudah banyak enzim yang diproduksi missal, seperti papain dari papaya dan enzim dari nanas untuk mengempukkan daging. PT Great Giant Pineaple yang berada dilampung membuat limbah daun nanas untuk dijadikan enzim. 

 

3. Lipid

        Tersusun dari gugus hidrokarbon nonpolar, gabungan dari asam lemak dan gliserol. Lipida yang dalam temperature ruang berwujud padat disebut lemak sedangkan dalam bentuk cair disebut minyak. Minyak tersusun dari unsaturated fatty acid (double bond) sedangkan lemak saturated fatty acid.

Gambar diatas adalah skema dari aliran karbon selama sintesis storage pada perkembangan biji Brassica napus berdasarkan analisis flux metabolic. Pembentukan PPP dan TAG dari karbohidrat. SIntesis lipida juga melibatkan glikolisis. Pada siklus krebs, Asetil KoA yang dihasilkan akan menhasilkan beberapa lipida. 

selain dalam bentuk minyak dan lemak lipid juga ada yang dalam bentuk waxes. Penjelasan lainnya dapat dilihat pada materi tentang lipid dan asam lemak.

4. Asam Nukleat

Asam nukleat purin pirimidin dibentuk dari glutamine yang berasal dari glutamate pada siklus krebs.

  

Proses glikolisis merupakan asal mula dari pembentukan senyawa metabolit primer. glikolisis bukan hanya berasal dari gula tapi protein, lipida pun bisa menjadi prekursor glikolisis. Proses glikolisis tidak hanya menghasilkan ATP tapi bisa menghasilkan substrat antara yang merupakan prekursor lipid, protein, asam nukleat. Oleh karena itu anabolisme dan katabolisme selalu berjalan berbarengan.