8. biosintesis terpenoid melalui jalur mevalonat

8/19/2019 8. Biosintesis Terpenoid Melalui Jalur Mevalonat

1/50


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


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


4/50


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


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


7/50


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


9/50

:alurbiosintesis


10/50

.ormasi asam me6alonat

/cetil Co-/

/sme6alonat

#PP +"/PP


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


12/50

+


13/50

Pembentukan 4eranil piropospat yang merupakansenyawa antara bagi semua senyawa monoterpen

+"/PP karbokation

4PP

karbokation

#PP


14/50

Pembentukan .arnesil piropospat yang merupakansenyawa antara bagi senyawa seskuiterpen

4PP

#PP

.PP

isomer dari.PP

isomer dari.PP


15/50


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.


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


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 :


19/50

"ekanisme

H+/H2O

H2O

H

+

OH

er!acrene"seskuiterpena#

$uniper ca!phor "%uga sen&a'a hasil ala!#


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

.


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


22/50

Contoh'iosintesis

#ridoid

0Secologaninsebagai senyawa"onoterpena

4PP

/ldehid

hidrat

Secologanin


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


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


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

.


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#

.


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


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


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

.


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


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#

.


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)


33/50


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

.


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


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


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


38/50

;

+

CH2OH

H

HCHO

H

H

costol costal costal

COOH

H

H

costunolida

H

H

eudes!ol

'iosintesisnya dari minyak costus 0Saussurea lappa0compositae


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


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


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


42/50

.ormasi s?ualen


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 >


44/50

'iosintesis


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


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 (


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


48/50


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


50/50

TERIA KASI(

8. biosintesis terpenoid melalui jalur mevalonat

Documents