8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
-
Upload
risky-setyaningrum -
Category
Documents
-
view
294 -
download
9
Transcript of 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
1/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
2/50
Pada abad ke-19, seoang peneliti bernamaWallach, menemukan senyawa tanaman yg
mempunyai struktur karbon yg dapat dipecah-pecah menjadi beberapa komponen C5 yang
bercabang
omponen itu kemudian disebutsebagai satuan isoprena atau
isopentena
Senyawa-senyawa yang strukturkimianya dapat dipecah menjadi
satuan isoprena disebut sebagaisenyawa terpena/terpenoid
Senyawa terpenoid tersebar luas didalam tumbuhan
!erpenoid
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
3/50
"onoterpena dan seskuiterpena sebagai kandungan minyakatsiri dari tumbuhan yang banyak terdapat di #ndonesia danmempunyai bau yang sangat khas dan harum seperti baurempah-rempahan, bau melati, kenanga, mawar dan bauempon-empon
$angkah biosintesis terpenoid dapat menentukan kandungansenyawa terpenoid di dalam tumbuhan
!umbuhan yang termasuk satu genera, sering mengandungsenyawa terpenoid yang hampir sama
#n%ormasi ini dapat dijadikan dasar pelacakan kandunganterpenoid di dalam tumbuhan
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
4/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
5/50
S#./! #"#/ebanyakan terpena adalah senyawa ali%atik0bukan aromatik, alisiklik atau siklik dengan gugus%ungsional biasa, khususnya ikatan rangkap duadan alkohol
2al ini berarti bahwa reaksi kimia yang penting lagimenarik adalah bergantung kepada bidang kimiaionik karbonium atau karbokation
"onoterpena dan sekuiterpena adalah senyawayang mudah menguap dan banyak ditemukan padaminyak atsiri
Sedangkan terpena yang mengadung karbon diatas dapat berbentuk cairan atau padatan
3leh karena itu campuran monoterpena danseskuiterpena dapat dianalisis melalui 4$C, tetapiterpena yang lebih tinggi tidak dapat
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
6/50
Secara umum biosintesa dari terpenoiddengan terjadinya reaksi dasar yaitu (
1
Pembentukanisopren akti%berasal dariasam asetatmelalui asam
me6alonat dan+eo7y-+-
7ylulose-5-phosphate
*
Pengganbungan kepala danekor dua unitisopren akanmembentuk
mono-,seskui-, di-,sester- dan
poli-terpenoid
Penggabungan ekor dan
ekor dari unitC-15 atau C-
*)menghasilkantriterpenoiddan steroid
'iosintesis
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
7/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
8/50
/sam me6alonat terbentuk dari asetil ko-/ yangberkondensasi dengan asetil ko-/ menjadi aseto
asetil ko-/
Senyawa tersebut berkondensasi dengan asetilko-/ lagi, tetapi kondensasi yang berlainan
dengan cara yang pertama, sehingga dengantambahan 2*3 terbentuk hidroksi-metil glutaril
Co-/ 02"4-Co-/
+engan perantaraan 8/+P2, terjadi hidrolisis, dan
terbentuklah asam me6alonat
+engan bantuan /!P, dan kemudian terjadidekarboksilasi, sehingga terbentuk isopentenil
di%os%atisopentenil piropospat 0#PP
1 4ambaran biosintesis pembentukkansatuan isoprena
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
9/50
:alurbiosintesis
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
10/50
.ormasi asam me6alonat
/cetil Co-/
/sme6alonat
#PP +"/PP
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
11/50
!ahap kedua ini dimulai dengan terjadinya isomerisasi,dengan perantaraan en;im isomerase, terbentuk dimetil-
alill-piro%os%at 0+"/PP
Senyawa ini berkondensasi dg #sopentenil piro%os%at 0#PPakan terjadilah 4eranil piro%os%at 0satuan monoterpenoidakti%
Penggabungan antara satu unit #PP dengan 4PP akanmenghasilkan .arnesil piropos%at, senyawa antara bagi
seskuiterpena
+emikian selanjutnya sehingga terjadi senyawa-senyawaterpenoid yang lebih tinggi satuan isoprenanya
* 4ambaran penggabungan satuan-satuan isoprena
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
12/50
+
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
13/50
Pembentukan 4eranil piropospat yang merupakansenyawa antara bagi semua senyawa monoterpen
+"/PP karbokation
4PP
karbokation
#PP
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
14/50
Pembentukan .arnesil piropospat yang merupakansenyawa antara bagi senyawa seskuiterpen
4PP
#PP
.PP
isomer dari.PP
isomer dari.PP
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
15/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
16/50
Reaksi Utama Karbokation
1 /disi 0penambahan suatu nukleo&l0penyelesaian reaksi S81 atau adisi0penambahan elektro&lik
C
C
C H
C OH
C HC
H
H
-OH2
Nu: C H
C Nu
C C C C C C C C
C C Nukleofil seringkali lain
.
• Dimerisasi
isobutilena.• Polimerisasi
kation.• Perhatian :
Ikatan C-C
dihasilkan.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
17/50
* Pelepasan 2 → alkena
Pengaturan kembali pindahan hidrida 02atau alkil, biasa dari atom C1, ke atom C*
C H
C
C
C+ H
C
H
C1 2 21
CC
CC1 221
C
R
C
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
18/50
OHH
H
H H H
H
H
OH2+
- H2O H
H
Pindahan alkil
H
Pindahan alkil
H
β-patchoulene
.
patchouli alkohol
Penataan ulang ion karbonium biasanya melalui pergeseran 1,2
(1,2 shit! yaitu pergeseran atom " atau metil yang terletak di
samping karbonium.
Contoh :
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
19/50
"ekanisme
H+/H2O
H2O
H
+
OH
er!acrene"seskuiterpena#
$uniper ca!phor "%uga sen&a'a hasil ala!#
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
20/50
OHO
H(C
H
CH
O H+
OHO
H(C
CH2OH
H
OHO
H(C
CH2 OH H+
OHO
H(C
dehidrogenasi
"β-H#
OHO
H(C
CH2
H(C
HOO
H+ lepas sehinggakar)anion
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
21/50
SENYAWA-SENYAWA TERPENOID
onoterpenoid
• Senyawa monoterpenoidbanyak terdapat sebagaikomponen minyak atsiri
• 'erdasarkan kerangka
karbonnya, monoterpenoiddapat dibagi menjadi(• "onoterpenoid asiklis• "onoterpenoid mono dan bi-
siklis• "onoterpenoid siklopentena• "onoterpenoid yang tidak
beraturan
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
22/50
Contoh'iosintesis
#ridoid
0Secologaninsebagai senyawa"onoterpena
4PP
/ldehid
hidrat
Secologanin
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
23/50
Skema dari segi teori yang diusulkan untuk pembentukan%enchone dari geraniol
OH
OH
2
(*
1
2
(+
*
,
1
2
(
*+
,
C(-C*
C2-C
C1-C
1
(
2
O
O/
Ca!por
1 2
2
O
0enchone
Pen&usunanse!ula
O/
.
e - k
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
24/50
'iosintesis penutupan cincinmonoterpena menjadi monosiklismelalui mekanisme ionik
Sebelum terjadi siklisasi, bentuk trans
0geraniol berubah menjadi bentuk cis0nerol #ni dapat terjadi melalui duacara (• 1 melalui reaksi redoks• * melalui ;at antara pengaturan ulang menjadi
tersier allilik piro%os%at atau linaliil piro%os%at0lihat biosintesis berikutnya
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
25/50
geraniol
CH2OH
CH2OH
Nerol
H+/H2O
+
+
+
H2O
OH
- H+H2O
OH
H2O/H+
OH
OH
- H2OOH
β-terpineol
1-terpin α-terpineolli!onena
1-sineolO
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
26/50
onoterpena den!an keran!ka isoprena tidak terat"r
Walaupun kebanyakan monoterpena alami dibentuk
oleh kesatuan isoprena 0kepala-ekor, namun adabeberapa pengecualian, karena
• a Penggabungan isoprena unit selain dari kepala ke ekor• b Penyusunan kerangka oleh degradasi 0pemutusan ikatan atau
pelepasan satu atau lebih atom karbon•
c >earrangement
OO
COOH
3rte!isia ketondari Artemisia annual 4.
"0a!. co!positae#
Hidrokar)on dariSabtolina Chammaeeyparis
"0a!. co!posiatae#
3sa! chr&santhe!icdari Chrysanthemum Sp
"Co!positae#
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
27/50
#$ Ses%"iterpena
Senyawa ses?uiterpen ini mempunyai bioakti&tas yangcukup besar, diantaranya adalah sebagai, antimikroba, toksinserta regulator pertumbuhan tanaman dan pemanis
'iosintesis ( %arnesil piro%os%at dari geranil piro%os%at
.arnesil adalah titik awal biosintesis senyawa ses?uiterpen
Senyawa-senyawa ses?uiterpen diturunkan dari cis %arnesil
piro%os%at dan trans %arnesil piro%os%at melalui reaksi siklisasidan reaksi sekunder lainnya
edua isomer %arnesil piro%os%at ini dihasilkan in 6i6o melaluimekanisme yang sama seperti isomerisasi antara geranil dannerol
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
28/50
Senyawa seskuiterpena yang kini banyak menarikperhatian adalah artemisinin
Senyawa ini dikandung terutama dalam Artemisiaannua, suatu tanaman yg termasuk %amilia Compositae,dan digunakan sebagai obat anti malaria
Senyawa tsb banyak menarik perhatian karena akti%terhadap Plasmodium falciparum
Artemisia annua 0Compositae dikenal sejak dahulu di
China dg nama ginghao, digunakan sbg obat malaria
/rtemisinin adalah suatu ses?uiterpenoid lakton yangmengandung ikatan peroksida yang tampaknya pentinguntuk akti&tasnya
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
29/50
CH2
O P P
trans-geranil pirofosfat
CH2O P P
isopentenil-OPP
- O P P
CH2O P P
trans-farnesil-O P P
O P P
nerolidol-OPP
CH2O P P
cis-farnesil-OPP
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
30/50
O P P
O P P
trans-farnesil-pirofosfat
O P P
+
ger!akrena
OH-
HO
5ui5nol"5ui5ne#
)isiklo ger!akrena
H +
hu!ulena
atau
H
"β-ele!ane#H
+
H
O
nootkatone β-selinena
OPP 6 gugus pirofosfat
Biogenesis
senyawa
seskuiterpena
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
31/50
Sik&isasi Ses%"iterpena (Pembentukan ;at antara ion karbokation %arnesil piro%os%at
7
a.+
+
Cis-farnesil pirofosfat "3# "8#
).
7
+ +
trans-farnesil pirofosfat "C# "9#
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
32/50
"8#
"3#
+
+a. - H+
γ -)isa)olena
γ -kurku!ena
O
tur!erone
H
lanseol
O
atlantone
).
H
H
+
"9#hu!ulene
+
H
H
kariofillena
.
Biosintesis sesquiterpena melalui reaksi isomerisasi ikatan-rangkap dua
dan oksidasi dari cis-farnesil-PP (A dan B) dan trans farnesil (D)
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
33/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
34/50
+
"C#
OH
okkidentalol
OH
H
H OH
H
okkidolOH
H
H
H
gua&ol
H
O
Nootkatone
OH
H
H
H
)ulnesol
COOH
H
O
HO
asa! alisat
.
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
35/50
Sesk"iterpena 'akton• 'iosintesis pembentukan gugus
karboksil dari seskuiterpena
lakton melalui reaksi oksidasiresidu isopropil• Sebelum terjadi cincin lakton,
terlebih dahulu terjadi
pemasukan atom oksigenmembentuk lingkaran danselanjutnya terjadi reaksioksidasi membentuk guguskarbonil
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
36/50
- H+
prekursor pri!er pender!a-O atau OH
O
H+
CH2OH+
CH2OHCH2OH
OH
CHO
H2O-H-
O
O
++
O
O
+
O
O
OH
H:-shife
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
37/50
O
O
OO
O
O
HH
=antonin>ulgarin
O
OH OH
O
O
O
OH
O
O
OH
O3c
H
O
farinosin
arta)sin glo)icin
O
O
OH
O3c
H
H
Cu!a!)rin-3
.
Seskuiterpena lakton yang terjadi secaraalami
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
38/50
;
+
CH2OH
H
HCHO
H
H
costol costal costal
COOH
H
H
costunolida
H
H
eudes!ol
'iosintesisnya dari minyak costus 0Saussurea lappa0compositae
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
39/50
+iterpenoid
"empunyai *) atom karbon yang dibangun oleh @unit isoprena
'ioakti6itasnya sebagai hormon pertumbuhan
tanaman, anti%eedant serangga, inhibitor tumor,senyawa pemanis, anti %ouling dan anti karsinogen
Senyawa diterpenoid dapat berbentuk asiklik,bisiklik, trisiklik dan tetrasiklik
!atanama yang digunakan lebih banyak adalahnama tri6ial
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
40/50
H(C
HO
CH(
CH(
O
α-tokofeferol ">it. ?#
O
O
>ita!in @ 1
CH2OH
>ita!in 3 1 "retinol#
N39+
N39H
CHO
Retinal
.
'eberapa diterpenoid dan senyawa yang mengandungditerpenoid
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
41/50
!riterpenoid
erangka dasar prinsipnya merupakan prosessiklisasi dari s?ualen
'iosintesisnya merupakan kondensasi dari dua
unit .arnesil piropos%at
S?ualen merupakan prekursor untuk senyawatriterpenoid dan steroid dengan reaksi siklisasi
Penamaan umumnya lebih disederhanakandengan memberikan penomoran pada tiapatom karbon
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
42/50
.ormasi s?ualen
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
43/50
Steroid
Steroid merupakan senyawa yang berasal daritriterpenoid
Pada hewan triterpenoid lanosterol, padatumbuhan triterpenoid sikloartenol
+itinjau dari segi struktur molekulnyaperbedaan antara beberapa kelompok steroidditentukan oleh jenis substituen >1, >* dan >
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
44/50
'iosintesis
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
45/50
HO
1
2
(*
+,
-
A
1B
11
12
1(
1* 1+
1,
1-
2B
21 22
2(
2*
@olesterol
CH(COOH
=5ualene
Diterpena dan Po&iterpena'eberapa contoh Politerpenoid
A B metil group yang hilang oleh siklisasi
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
46/50
HO
+
lupeolHO
+
β-a!irin
HO
+
"+# positif hilang ti!)ulikatan rangkap 6 .
/pabila dugaan ini betul, maka tanda 0A pada kolesterolditurunkan dari C2 dari asetat dan C- serta C-1 diturunkan
dari C332 dari asetat (
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
47/50
arotenoid
"erupakan suatu senyawa
tetraterpenoid yang merupakan pigmenkuning sampai meraherangka tetraterpenoidnya berasal daridua unit geranil-geranil piropospat
044PP+imersasi antara kepala-kepala 44PPmenghasilkan senyawa likopena0$ycopersene,Senyawa ini dapat ditemukan dalambuah tomat 0Lycopersicon esculenteDSolanaceae
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
48/50
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
49/50
esimpulan
Struktur terpenoida yangbermacam ragam itutimbul sebagai akibat dari
reaksi-reaksi sekundersetelah reaksi kondensasiseperti hidrolisa,isomerisasi, oksidasi,
reduksi dan siklisasi atasgeranil-, %arnesil- dangeranil-geranil piro%os%at
-
8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat
50/50
TERIA KASI(