Transcript
METABOLISME
Oleh:Siti Umniyatie
NUTRIENMakromolokul
↓mikromolokul
SEL(METABOLIME)
MASSA SELENERGIENTROPIENTROPIGERAK
KONVERSI ENERGI DALAM SEL
METABOLISME (fungi)merupakan seluruh reaksi khemis yang terjadi di dalam sel.Meliputi :pAnabolisme : pembentukan molokul komplek yang membutuhkan energi.
K t b li k d k i l k l k l k k Katabolisme : merupakan proses reduksi molokul kompleks yang akan menghasilkan energi.
PRODUKSI ENERGI :PRODUKSI ENERGI :Dimulai dari pembongkaran glukosa yang diikuti oleh 2 jalur utama yaitu
: EMBDEN‐MEYERHOF (EM) DAN PHENTOSA PHOSPHAT (PP).Kedua jalur tersebut memiliki kesamaan yaitu menghasilkan
GLISERALDEHID PGLISERALDEHID‐3P.
Kedua jalur tersebut memilki perbedaan fungsi :EM : merupakan jalur untuk menghasilkan energi dan untuk EM : merupakan jalur untuk menghasilkan energi dan untuk menyediakan prekursor untuk sintesis bahan‐bahan sel (anabolisme).PP : untuk menghasilkan produk intermedier untukm sintesis asam nukleat (Robose‐5P) dan untuk sintesis asam amino aromatik (E it P) (Eritrose‐5P)
HUBUNGAN ANABOLISME DENGAN KATABOLISME
Jalur embden‐meyerhoff (Heksosa Di Pospat/HDP
JALUR PHENTOSA PHOSPHAT(Heksosa Mno Pospat/HMP)
Embden‐meyerhof dan siklus Tri Karboksilat
EMBDEN MEYERHOF (HEKSOSA SIKLUS TRI KARBOKSILAT/TCA EMBDEN MEYERHOF (HEKSOSA DI PHOSPHAT) :Di mulai dengan pemecahan mol gula (6 C) yang akan difosforilasi menjadi fruktose 1 6 di Phosphat
SIKLUS TRI KARBOKSILAT/TCA :Melalui siklus TCA molokul gula seluruhnya dioksidasi secara sempurna menjadi 6 mol CO2.menjadi fruktose ‐1,6 di Phosphat
yang memerlukan 2 molokul ATP.Fruktose‐1,6 di Phosphat selanjutnya akan dikonversikan
d l ( )
Komponen nukleotid : (NAD+), (NADP+) dan (FAD+) akan mengalami reduksi menjadi (NADH), (NADPH) dan FADH2menjadi 2 mol asam piruvat (3 C).
Pada reaksi ini dibentu 4 ATP.Reaksi ini terjadi di dalam sitosol.Oksidasi 2 mol asam piruvat (terjadi
( ), ( ) 2akan dioksidasi secara kontinyu melalui transpor elektron dan oksigen sebagai aseptor terakhirnya (respirasi aerob).p ( j
di dalam mitokhondria) menjadi 2 mol Asetil‐CoA .Asetil‐CoA (2C) bereaksi dengan oxaloasetat (4 C) membentuk asam
( esp as ae ob).Pada proses ini juga akan dihasilkan energi ATP.Sehingga energi dapat berasal dari :
b k k l k l d oxaloasetat (4 C) membentuk asam sitrat (6C) yang selanjutnya diubah menjadi oxalasetat melalui reaksi dalam siklus Tri Karboksilat (TCA =Tri Caroxylic Acid)
pembongkran makromolokul,dan dari rantai transport elektron.
=Tri Caroxylic Acid).
SIKLUS TRI KARBOKSILAT (kreb’s)
JALUR PHENTOSA PHOSPHAT(Heksosa Mno Pospat/HMP)
SUBSTRAT NON GLUKOSAFUNGI DAPAT TUMBUH PADA SUBSTRAT NON GLUKOSA : xylosa FUNGI DAPAT TUMBUH PADA SUBSTRAT NON GLUKOSA : xylosa, asam asetat, asam amino dan asam lemak.
PEMANFAATAN SUMBER NON GLUKOSA :PEMANFAATAN SUMBER NON GLUKOSA :
1. XYLOSA : merupakan komponen utama hemiselulosa. Melalui jalur Pentosa Phosphat dapat dikonversikan Melalui jalur Pentosa Phosphat dapat dikonversikan menjadi energi.
2. ASAM ASETAT : melalui reaksi Oksal Asetat dengan Asetil C A k b k A Si d l l i ikl TCA CoA kan terbentuk Asam Sitrat dan melalui siklus TCA akan menghasilkan energi 12 ATP dan berbagai prekursor.
3. ASAM AMINO (GLUTAMAT ) : melalui proses deaminasi pmenjadi α‐ ketoglutarat masuk ke siklus TCA menghasilkan 9 ATP.
4.ASAM LEMAK : dikonversi menjadi Asetyl‐CoA ( β‐4.ASAM LEMAK : dikonversi menjadi Asetyl CoA ( βoksidase) masuk ke siklus TCA akan menghasilkan energi dan beberapa prekursor.
GULA SELALU DIBUTUHKAN DALAM PROSES SINTESIS(ASAM NUKLEAT).
PROSES REGENERASI GULA DENGAN SUBSTRAT NON GULA DISEBUT DENGAN PROSES REGENERASI GULA DENGAN SUBSTRAT NON GULA DISEBUT DENGAN GLUKONEOGENESIS.
Apabila tumbuh pd.substrat asetat : ASETAT akan dikonversi menjadi asetil‐Co A. p p jAsetil‐CoA → oksaloasetat (melalui lintasan pendek yang disebut siklus glioksilat)
Reaksi pertama yang terjadi adalah pemecahan isositrat (6 C) → suksinat (4C) dan glioksilat(2C)(2C).
Glioksilat bereaksi dengan asetil-CoA → malat yang selanjutnya terbentuk oksalasetat.
Oksalaset mengalami dekarboksilasi membentuk Phospho Enol Pyruvat (PEP).
PEP secara reversibel akan membentuk gula (selama lintasan EM/HDP berhenti).
Pembentukan gula terjadi dengan cara yang sama ,jika menggunakan substrat seperti : asam lemak, asam organik,asam amino, ethanol dsb.
Respirasi pada fungi
Respirasi merupakan proses pembentukan energi yang Respirasi : merupakan proses pembentukan energi yang menggunakan zat anorganik sebagai aseptor elektron.
RESPIRASI PADA FUNGI :
1. RESPIRASI AEROB: jika oksigen sebagai aseptor elektron ,siklus TCA berjalan .
2 FERMENTASI : jika tidak tersedia oksigen sebagai aseptor 2. FERMENTASI : jika tidak tersedia oksigen sebagai aseptor elektron sehingga menggunakan ZAT ORGANIK sebagai aseptor elektron . ENERGI BERSIH YANG DIHASILKAN SANGAT KECIL HANYA 2 ATP DARI MASING‐MASING MOLOKUL GULA.
3 RESPIRASI AN AEROB :menggunakan zat an organik 3. RESPIRASI AN AEROB :menggunakan zat an organik selain oksigen sebagai aseptor elektron.
KATABOLISMEmerupakan proses pembongkaran MAKROMOLOKUL
CHITIN
Merupakan HOMOPOLIMER dari β‐1,4 N‐acetyl‐D glukosamin dan merupakan polimer kedua terbanyak di alam setelah selulosa.Khitin berbentuk amorf, tidak berwarna, tidak larut dalam air, asam encer, alkohol dan semua pelarut organik lainnya , namun dapat larut dalam fluoroalkohol.namun dapat larut dalam fluoroalkohol.Khitin pada jamur berbentuk fibril yang memiliki panjang yang berbeda‐beda.S. Cerevisiae memilki panjang 60 nm dan terdapat pada sekat primerterdapat pada sekat primer.Khitin merupakan penyusun dinding sel jamur klas Basidiomycetes, Phycomycetes , Ascomycetes dan lichenes.Biosintesis khitin : terjadi karena pertumbuhan hifa yang merupakan pemanjangan dinding primer dan kemudian dilanjutkan dg. Sintesis komponen‐komponen sel.
SINTESIS DINDING SEL
BIOSINTESIS k l k l P l h Makromolokul Penyusun Jumlah,Macam
monomerAs Nukleat NukleotidaAs. Nukleata. RNAb. B. DNA
NukleotidaRibonukleatDeoksiribonukleat
44
Protein As. amino 20Polisakharida Monosakharida ~15
L k A l k d 20Lemak As. lemak dan gliserol
~ 20
SINTESIS BERBAGAI MACAM BAHAN SEL
SINTESIS KARBOHIDRAT
SINTESIS KHITINFruktose,6P akan dikonversikan menjadi N‐Acetyl Glukosamine (Gl Nac) dengan penambahan amine ( dari as. glutamat) dan Acetyl ( dari acetyl CoA)glutamat) dan Acetyl ( dari acetyl CoA).Selanjutnya GlNAc yang akan bereaksi dengan UTP (Uridin Tri Pospat) membentuk UDP‐N AcGlukosamin + Pi (pospat Tri Pospat) membentuk UDP N AcGlukosamin + Pi (pospat organik).
UTP + Gl NAc → UDP- Gl NAc +Pi
UDP- Gl NAc + n {Gl NAc }→UDP + n +1 {Gl NAc }
Chitin
METABOLIT PD. MIKROBAMetabolit Primer : Senyawa hasil metabolisme yang memiliki berat molokul rendah dan sebhagai bahan pembangun sel.
b l k d d k b l d kMetabolit Sekunder : Produk metabolisme yang tidak Digunakan untuk pertumbuhan.
Ex. Antibiotik ,deteksi : adanya daerah hambatan yang jernih disekitar kolonijernih disekitar koloni
METABOLISME SEKUNDERMERPAKAN SEJUMLAH REAKSI YANG HASIL‐HASILNYA TIDAK TERLIBAT LANGSUNG DALAM PERTUMBUHAN NORMALTERLIBAT LANGSUNG DALAM PERTUMBUHAN NORMAL.METABOLISME SEKUNDER ≠ METBOLISME INTERMEDIER.METABOLIT SEKUNDER : ANTIBIOTIK,HORMON TUMBUH, MIKOTOKSINMIKOTOKSIN.
METABOLIT SEKUNDER :Dihasilkan pada fase pertumbuhan akhir.Dihasilkan dari metabolit intermedierDihasilkan dari metabolit intermedier.Tidak esensial bagi pertumbuhan/metabolisme normal.Spesifik pada maupun strain.Antibiotik : untuk mempertahankan teritoriAntibiotik : untuk mempertahankan teritori.Mikotoksin : anti feedant bagi insekta.Melanin : proteksi terhadap ultraviolet.B / t k ik b i f i di lBau/rasa : untuk menarik serangga sebagi fungsi dispersal.Metabolit sekunder : produksinya terkontrol secara ketat (pada akhir fase eksponensial= dlm bacth culture, ketika nutrien sangat terbatas/ gen yang mengekspresi akan ditekan dengan tersedianya terbatas/ gen yang mengekspresi akan ditekan dengan tersedianya nutrien dengan level yg tinggi).
CONTOH METABOLIT SEKUNDER PREKURSOR LINTASAN CONTOH
Gula ‐ Asam kojik (Aspergillus. Spp)
As.amino aliphatik
Bervariasi, sintesis peptida
Penicillin (P.notatum)aliphatik peptida
Organic acid TCA Itaconic acid ( Aspergillus.spp)Rubratocsin ( Penicillium rubrum)
F tt id F tt id P l t l (hif b idi t d Fatty acid Fatty acid Polyacetylene (hifa bacidiomycota dan badan buah)
Acetyl Co‐A Polyketide Patulin (P patulum)Acetyl Co A Polyketide Patulin (P. patulum)Grisefulvin (P. Grisofulvum)Afaltoxsin (A. Falvus,A. Parasiticus)
Acetyl‐C0‐A Isoprenoid Viridin (Trichoderma virens)
MIKOTOKSIN
Merupakan zat yang bersifat racun terhadap hewan maupun manusia.
Terdapat berbagai macam dan dihasilkan dari berbagai macam k d l b lprekursor dan jalur metabolisme.
Toksin fungi endofit : yang berasosiasi dengan tanaman sangat Toksin fungi endofit : yang berasosiasi dengan tanaman sangat berbahaya bagi hewan (Acremonium, Claviceps pupurea).
FUNGI PENGHASIL MIKOTOKSIN dan efeknyaToksin Fungi Sumber Efek
Aflatoksin A. Flavus, A.parasiticus
Kacang, minyak Kanker hati
Sterigmatocystin A. VesicolorB. A. nidulans
Rumput‐rumputanserealia
Racun dan kankerhati
Ochratoksin A. ochraceus Rumput‐rumputan hatiOchratoksin A. ochraceus Rumput rumputan hati
Citrinin P.citrinum Biji‐bijian, kacang ginjal
P t li A l t Biji biji N t k iPatulin A. clavatus Biji‐bijian Neurotoksin
ANTIBIOTIKDisintesis melalui jalur yang spesifik.
Merupakan substansi yang tidak essensial bagi pertumbuhan.
Biasanya berkurang selama perkembangan.
Deteksi ; adanya daerah hambatan yang jernih dis kit k l idisekitar koloni.
Contoh : Pinisilin (P notatum P chrysogenum)Contoh : Pinisilin (P.notatum, P.chrysogenum)
Prekursor metabolit sekunderSintesis metabolit sekunder merupakan canang darimetabolisme primer.
Acetyl‐CoA merupakan salah satu prekursor darib b t t l i TERPEN STEROID beberapa zat antara lain TERPEN, STEROID, POLKETIDA.Komponen AROMATIK dapat disintesis dariKomponen AROMATIK dapat disintesis dariERYTROSE‐4P dan PHOSPHOENOL PYRUVAT.Metabolit sekunbder lain disintesis dari : AMIDE.
Enzim‐enzim yang mengklatalisis metabolismesekunder relatif tdk. spesifik
JALUR MEVALONAT,Sintesis : mikotoksin, sterol,karotenoid
Karotenoid, sterol, dan toksin tertentu merupakanmetabolit sekunder yang mengandung terpen.metabolit sekunder yang mengandung terpen.TERPENOID disintesis melalui jaur MEVALONAT (karena dr. jalur ini terbentuk as. Mevalonat)
Jalur MEVALONAT : Asetil‐KoA merupakan zat kimiakunci pd. Jalur ini.2 mol Asetil‐KoA (mengalami kondensasi)→ A t til K A ( k b k i d 2 l A tilAsetoasetil-KoA (akan bereaksi dengan 2 mol Asetil-KoA)→ Hydroksi Metil Glutaril –KoA (HMG-KoA)→ As. MEVALONAT
Lanjutan…….
Sebagai alternatif lain HMG‐KoA disintresis dari LEUSIN yang mengalami proses, deaminasi,karoiksilasi.
As. MEVALONAT (mengalami fosforilasi, dekarboksilasi) → Isopentiy PiyoPhosphat (IPP)IPP merupakan molokul pertama yang mengandung gugusISOPRENE (HEMITERPENE) yang merupakan karbonskeleton yang merupakan prekursor sintesis TERPENOID UKURAN BESAR (dengan sejumlah atom C)MONOTERPEN (GENTARL-PP),10 At. C → FARNESIL-PP (15 C) : merupakan prekursor 30 atom C ( TRITERPEN)( ) p p ( )
→ tetrasiklik triterpen (STEROL)TREITERPEN → pentasiklik terpenoid
Lanjutan…..
FARNESIL‐PP (15 C) → GERANILGERAIL-PP (20 C) → DITERPEN → TETRATERPEN → KAROTENOID 40C ( ),40C (zat warna)
GERANILGERANIL PP (20 C) +IPP GERAILGERANILGERANIL-PP (20 C) +IPP→ GERAIL FARMESIL-PP → → → 50 C → → → UBIQUINON (berperan dlm. Transpor elektron)( p p )FARMESIL-PP : sebagai prekursor berbagai metabolitsekunder mis: As. MARASMIK (Marasmius congenus), HELICOBACIDIn ( Helicopasidium mompa),FUMAGILIN (Aspergillus fumigatus) dll. GERANILGERANIL PP (20 C) GIBERELATGERANILGERANIL-PP (20 C) → as. GIBERELAT (HORMON TUMBUH)(dihasilkan oleh Giberella fujicuroi)
Derivat POLIKETIDA
Asetyl‐KoA (mengalami kondensasi)→ 3 mol MALONIL-KoA.
MALONIL-KoA. (mengalami dekarboksilasi dan Asetyl-KoA berikatan dg Protein)→ TRI β KETOMETILENKoA berikatan dg. Protein)→ TRI-β KETOMETILEN (TRIKETIDA) (yang akan mengalami SIKLIKASI)→ molokul AROMATIK ( As. ORSELLINIK, As. DIHIDROKSIMETILBENZOIK, 6-METILSALISILAT)yang merupakan prekursormetabolit sekunder ANTIBIOTIKmetabolit sekunder ANTIBIOTIK
As. Orselinat → GRISOFULIN
As Salisilat → PATULINAs. Salisilat → PATULIN
Derivat SIKIMAT‐KHORISMATRute ini dimulai dengan kondensasi PEP dan Erytrose‐4P (darijalur glikolisis)→AS. DIHIDROKSIKUINAT (Siklik)
AS.DIHIDROKSIKUINAT→ as. SIKIMAT → As. KHORISMAT.→ asam AMINO AROMATIK (tryptophan, Phebylalani Tyrosin)Phebylalani, Tyrosin).
TRYPTOPHAN( KONDENSASI) → ALKALOID
PHENYLALANIN→ As. SINAMAT
As. Sinamat : sebagai stimulator ataupun inhibitor.
As. SINAMAT → KOMARIN (stimulator perkecambahanuredospore)uredospore)
TYROSIN → prekursor dlm sintesis LIGNIN
Antibiotik PENISILIN dan CEPHALOSPORIN : penisilinpdan sepalosporin, disintesis dari as. Amoni alifatik(valin,cystein/cystine
top related