jalur biosintesis

A. Definisi dan Tujuan
Biosintesis merupakan pembentukkan molekul alami yang terjadi di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi endeorganik. Sedangkan jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik (fenomena “vikarias:-Ras Kimia). Alasan mengapa jalur biosintesis perlu dipelajari adalah :
1. Bisa mengubah senyawa awal menjadi senyawa baru yang lebih bermanfaat dengan pertolongan suspensi sel
2. Berdasarkan biosintesis, metabolit sekunder dapat diumpankan dengan prazat untuk menjadi produk yang lebih cepat dengan kultur suspensi sel
3. Mengubah senyawa tertentu menjadi senyawa lain untuk menggantikan reaksi dengan kultur suspensi sel
Cara untuk mengetahui jalur biosintesis pada kultur jaringan adalah :
1. Dengan analisis senyawa kompleks sehingga dapat diketahui building block penyusunnya yang dapat mengarahkan kita kepada senyawa asal dan jalur biosintesisnya.
2. Pelabelan dengan radioisotop.

Kegunaan mengetahui jalur biosintesis adalah dapat melakukan derivatisasi. Setelah kita mengetahui jalur biosintesisnya , dan ternyata jalur biosintesisnya bercabang- cabang maka kita dapat melakukan blocking pada salah satu cabang. Dengan adanya blocking tersebut maka kita dapat meningkatkan metabolit sekunder yang kita inginkan dari jalur biosintesis yang tidak kita blocking.
Cara rekayasa jalur biosintesis :
1. Dengan penambahan substrat, prekursor, atau enzim yang berperan.
Salah satu metode pendekatan yang dapat digunakan untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder dalam kultur in vitro adalah dengan penambahan prazat. Penambahan prazat ke dalam medium kultur dapat merangsang aktivitas enzim tertentu yang terlibat dalam jalur biosintesis, sehingga dapat meningkatkan produksi metabolit sekunder.
Salah satu penelitian yang dilakukan oleh Zakiah, dkk (2003) menunjukkan bahwa penambahan squalen sebagai prazat dapat meningkatkan produksi Azadirahtin pada kultur kalus (Azadirachta indica A.Juss) dengan penambahan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BAP. Penambahan skualen dilakukan setelah kalus suspensi sel berumur 6 hari yang memberikan kadar azadirahtin di dalam sel saat sedang meningkat. Pemberian azadirahtin dilakukan dengan 3 konsentrasi yaitu 10 µM, 100 µM, dan 1000 µM. Hasil penelitian membuktikan bahwa produksi azdirahtin meningkat pesat pada hari ke-4 setelah penambahan azadirahtin pada kultur yang berumur 10 hari dengan kadar 0,0076 ± 0,006 g/g BK atau peningkatan mencapai 85, 366% dibandingkan kandungan azadirahtin tertinggi pada control (0,041 g/g BK).
2. Aktivasi enzim yang berperan dalam jalur biosintesis.
3. Rekayasa faktor lingkungan.
Penambahan prazat dimaksudkan untuk mempersingkat proses biosintesis atau dengan kata lain untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder. Selain penambahan Prazat, pemberian “stress” pada kultur juga dapat mempengaruhi produksi metabolit sekunder. Kejadian yang mungkin timbul karena perlakuan tersebut kemungkinan akan terbentuknya senyawa baru yang tidak terdapat dalam tumbuhan asal (de novo synthesis), akan tetapi umumnya memberikan hasil yang menguntungkan. Jenis “stress” yang umum, misalnya kekurangan air (draught), kekurangan cahaya, kekurangan nutrisi (mineral), suhu di atas atau di bawah optimal.

Umumnya dalam fase pertumbuhan, biosintesis metabolit sekunder berlangsung amat lambat bahkan sering belum mulai. Setelah fase pertumbuhan berakhir, maka fase produksi atau biosintesis metabolit sekunder mulai berlangsung. Penambahan prazat dimaksudkan untuk mempersingkat proses biosintesis atau dengan kata lain untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder. Guna penambahan prazat pada jalur biosintesis dalam produksi metabolit sekunder:
1. Untuk senyawa yang dikehendaki dapat ditingkatkan jumlahnya dengan cara memanipulasi media maupun dengan penambahan senyawa prekursor/prazat ,merangsang aktivitas enzim tertentu yang terlibat dalam jalur biosintesis, sehingga dapat meningkatkan produksi metabolit sekunder, contohnya penambahan skualen yang memberi pengaruh nyata dalam meningkatkan kandungan azadirahtin di dalam sel sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Zakiah(2003).
2. Mendapatkan metabolisme sekunder yang merupakan bentuk diferensiasi dari sel-sel tanaman.
3. Untuk memperoleh kandungan metabolit sekunder yang lebih tinggi dari induknya.

B. Pengaturan terhadap Jalur Biosintesis
Pengaturan terhadap jalur biosintesis dalam produksi metabolit sekunder dilakukan saat:
1. Rendahnya ekspresi dari gen-gen yang mengontrol tahap-tahap penting dari jalur biosintesis
2. Untuk mendapatkan senyawa tertentu yang sangat dibutuhkan dalam suatu obat. Dengan demikian dalam jalur biosintesis tanaman tersebut ditambahkan suatu prekursor seperti menggunakan jalur biosintesis triptofan untuk menyediakan prekursor terhadap sintesis hormon auksin (Indole-3-acetic acid/ IAA), fitoaleksin, glukosinolat, dan indole- serta anthranilat yang keduanya merupakan derivat alkaloid.

Keuntungan dan Kerugian dari Pengaturan Jalur Biosintesis
Keuntungan mengetahui jalur biosintesis :
1. Lebih mudah dilakukan bila dibandingkan dengan cara peningkatan metabolit sekunder dengan cara lain.
2. Keberhasilan dalam memperoleh metabolit sekunder dalam jumlah tinggi dapat dipastikan lebih besar dari jalur biosintesis biasa.
3. Tidak diperlukan perlakuan khusus selama pengkulturan.
4. Resiko relatif lebih rendah dibanding cara lain.Kalaupun ada kegagalan, maka metabolit sekunder yang dihasilkan cenderung tetap seperti semula saat tanpa menggunakan jalur biosintesis atau tidak mengalami penurunan dalam hasil metabolit sekundernya.
Kelemahan pada teknik ini hanyalah dibutuhkannya pengetahuan yang lebih, terutama tentang jalur biosintesis untuk pembentukkan metabolit sekunder yang dituju. Secara umum jalur biosintesis lebih menguntungkn dibanding dengan teknik yang lain.

Daftar Pustaka
Manito, Paolo.1992.Biosintesis Produk Alam.IKIP Press. Semarang.
Soegihardjo, C.J. 2007. Pengaruh Stress terhadap Produksi Metabolit Sekunder. Fakultas Farmasi UGM. Yogyakarta.
Zakiah, Zulfa.,dkk. 2003. Peningkatan Produksi Azadirahtin dalam Kultur Suspensi Sel Azadirachta indica A.Juss melalui Penambahan Skualen dalam Jurnal Matematika dan Sains Vol. 8 No. 4, Desember 2003, hal 141 – 146.