1.24-1.25 Siklus Kelvin Dan Produk Alam Berasal Dari Karbohidrat

BIOSINTESIS KARBOHIDRAT — THE CALVIN
SIKLUS
Fotosintesis, yang terjadi dengan adanya energi cahaya dan karbon dioksida. Jalur untuk
fiksasi CO2 dalam fotosintesis dikerjakan oleh Calvin dkk. Dia menggunakan pelacak
CO2 berlabel untuk mengetahui jalurnya. Siklus Calvin adalah juga dikenal sebagai
siklus reduksi karbon fotosintetik. Siklus Calvin adalah Siklus reaksi kimia yang
dilakukan oleh tumbuhan untuk memfiksasi CO2 menjadi gula 3 karbon. Ketiga gula
karbon tersebut kemudian dapat digunakan untuk membangun gula lain seperti glukosa,
pati dan selulosa. Itu berarti siklus Calvin mengambil CO2 dari udara dan mengubahnya
menjadi materi tanaman. Dengan demikian, siklus Calvin sangat penting untuk
keberadaan sebagian besar ekosistem. Proses asimilasi CO2 melalui siklus Calvin dapat
dibagi menjadi tiga tahap:
Tahap I-Fiksasi
CO2 mengembun dengan lima akseptor karbon, ribulosa-1,5-bifosfat membentuk 3fosfogliserat.
Tahap II- Reduksi
3-fosfogliserat direduksi menjadi gliseraldehida-3-fosfat.
Tahap III-Regenerasi
Ribulosa-1,5 bifosfat dibuat ulang menggunakan gliseraldehida-3-fosfat.
Tahap I
D-Ribulose-1,5-bifosfat mengambil satu molekul karbon dioksida dan produk yang
diperoleh dipecah menjadi dua molekul 3-fosfogliserat. Reaksinya dikatalisis oleh
enzim ribulosa-1, 5-bifosfat karboksilase oksigenase.
Tahap II
Pada tahap kedua dari siklus Calvin 3-fosfogliserat diubah menjadi 1, 3-bifosfogliserat,
yang kemudian direduksi menjadi gliseraldehida-3-fosfat. Prosesnya dikatalisis oleh 3fosfogliserat kinase dan menggunakan ATP dan NADPH.
Langkah kedua dalam reaksi di atas dikatalisis oleh gliseraldehida-3-fosfat
dehidrogenase.
Sekarang D-gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi D-glukosa-6-fosfat melalui
dihidroksiaseton fosfat, D-fruktosa-1,6-bifosfat dan fruktosa-6-fosfat.
Fosfat heksosa ini dapat dipertukarkan dan dapat digunakan untuk sukrosa atau sintesis
pati.
Tahap III-Regenerasi
Beberapa molekul gliseraldehida-3-fasfat pergi untuk membuat glukosa sementara yang
lain didaur ulang untuk menghasilkan ribulosa-1, 5-bifosfat yang digunakan untuk
menerima molekul CO2 baru. Proses regenerasi membutuhkan ATP. Ini adalah proses
kompleks yang membutuhkan banyak langkah. Kami memberikan di bawah ini
berbagai langkah yang terlibat dalam tahap ke-3 siklus Calvin.
1. D-Fruktosa-6-fosfat bereaksi dengan D-gliseraldehida-3
membentuk D-xilulosa-5 fosfat dan D-eritrosa 4-fosfat
fosfat
untuk
2. D-Erythrose-4-fosfat mengembun dengan dihidroksiaseton fosfat yang diperoleh
pada tahap II, menghasilkan D-sedoheptulosa-1, 7-bifosfat dan kemudian
D-sedoheptulosa-7-fosfat. Reakton berlangsung dengan adanya aldolase.
3. Langkah terakhir siklus Calvin diselesaikan dengan reaksi D-sedoheptulosa-7fosfat dan D-gliseraldehida-3-fosfat menghasilkan D-ribosa-5-fosfat dan Dxilulosa-5-fosfat
Baik D-ribosa-5-fosfat dan D-xilulosa-5-fosfat diubah menjadi D-ribulosa-5-fosfat dan
D-ribulosa-1, 5-bifosfat dengan adanya enzim spesifik seperti yang diberikan di bawah
ini.
Seluruh siklus Calvin
Oligosakarida dan polisakarida diperoleh dari fosfat monosakarida dengan aksi enzim.
PRODUK ALAM YANG BERASAL DARI
KARBOHIDRAT
A. Asam askorbat
Asam L-askorbat dikenal sebagai vitamin C. Ini adalah asam gula yang disintesis pada
tumbuhan dan di hati kebanyakan vertebrata. Manusia tidak memiliki enzim yang
diperlukan untuk biosintesis vitamin C, jadi mereka harus mendapatkannya dalam
makanan mereka. Ini melimpah dalam buah jeruk dan tomat.
Biosintesis vitamin C melibatkan konversi enzimatik D-glukosa menjadi asam Lgulonat. Gugus aldehida dari asam D-glukuronat direduksi oleh enzim untuk
menghasilkan asam L-gulonat. Asam L-Gulonic diubah menjadi g-lakton oleh enzim
laktonase dan kemudian enzim yang disebut oksidase mengoksidasi g-lakton menjadi
asam L-askorbat.
Konfigurasi-L asam askorbat mengacu pada konfigurasi pada C-5. yang merupakan C-2
dalam D-glukosa.
Fischer telah mereduksi g-gulonolactone yang sama menjadi L-gulose.
Meskipun asam L-askorbat tidak mengandung gugus asam karboksilat, asam L
merupakan senyawa asam karena pka dari gugus C-3-OH adalah 4,17.
Asam askorbat adalah lakton dan enediol. Ini adalah senyawa yang tidak stabil dan
bertindak sebagai agen pereduksi. Ini mudah dioksidasi menjadi asam Ldehydroascorbic, yang juga memiliki beberapa aktivitas vitamin C. Jika cincin lakton
dibuka dengan hidrolisis, semua vitamin Caktivitas hilang. Sebab, vitamin C bertahan
dalam makanan yang telah diolah secara menyeluruh matang. Jika makanan dimasak
dalam air dan kemudian dikeringkan, vitamin yang larut dalam air akan ikut bersama
air.
Asam askorbat berfungsi sebagai agen pereduksi dalam banyak reaksi biokimia tetapi
fungsi fisiologis yang tepat dari vitamin C tidak diketahui. Namun, vitamin C
memerangkap radikal yang terbentuk di lingkungan berair. Bertindak sebagai oksidan
karena mencegah reaksi oksidasi oleh radikal. Vitamin C diperlukan untuk sintesis
kolagen, yang merupakan protein struktural kulit, tendon, jaringan ikat, dan tulang. Jika
vitamin C tidak ada dalam makanan, lesi muncul di kulit, perdarahan hebat terjadi di
gusi, di persendian dan di bawah kulit dan luka sembuh perlahan. Penyakit yang
disebabkan oleh kekurangan vitamin C ini dikenal dengan penyakit kudis
B. Beberapa Glikosida Alami
Glikosida terjadi secara luas di alam. Pada tumbuhan, mereka terikat pada —OH
kelompok alkohol dan fenol yang menghasilkan berbagai produk alami yang memiliki
kegunaan praktis untuk pengobatan dan lainnya.
i. Salicin
Salicin adalah b-glikosida dari O- (hidroksimetil) fenol. Itu ditemukan di kulit pohon
willow. Itu ditemukan memiliki sifat analgesik. Jus willow sangat pahit sehingga
komponen aktifnya, salisin diisolasi dan diubah menjadi asam salisilat. Asam salisilat
memiliki khasiat obat yang berharga tetapi tidak dapat dikonsumsi secara internal. Jadi
asam salisilat diubah menjadi turunan asetilnya, yang sekarang dikenal sebagai aspirin.
ii. Amygdalin
Amygdalin terjadi pada almond pahit. Ini adalah glikosida yang terbentuk dari
disakarida gentiobiosa dan sianohidrin benzaldehida. Almond mengandung enzim yang
mengkatalis konversi amygdalin menjadi HCN, benzaldehyde dan dua molekul Dglukosa.
C. Antosianin — Pewarnaan Alami
Antosianin tersebar luas di alam. Sebagian besar warna tanaman disebabkan oleh
adanya antosianin. Warna merah mawar, ungu, merah tua hingga warna biru bunga lain
semuanya disebabkan oleh senyawa ini. Misalnya, bunga jagung biru dan mawar merah
memiliki antosianin yang sama, yaitu sianin. Warna biru adalah garam kaliumnya.
Antosianin sebenarnya hadir sebagai glikosida. Hidrolisis menghasilkan antosianidin
yang sesuai. Tiga antosianidin penting adalah sianidin, pelargonidin dan delphinidin.
Mereka adalah turunan dari struktur induk flavon. Unit gula dipasang pada posisi 3 dan
5.
Peonin
Glikosida alami lainnya, yang termasuk dalam kelompok antosianin, adalah peonin.
D. Glikosida antrakuinon
i. Asam Carminic
Glikosida antrakuinon tersebar luas di alam. Misalnya, asam karminat, konstituen utama
cochineal (serangga betina kering) adalah antrakuinon polihidroksi yang terikat pada
glukosa.
ii. Asam Ruberythric
Asam ruberitrat terjadi di akar tanah tanaman Rubia tinctorum. Ini adalah glukosida dari
bahan pewarna, alizarin. Alizarin diperoleh dengan hidrolisis asam dari asam ruberitrat.
Alizarin digunakan sebagai pewarna mordan. Strukturnya adalah 1,2-dihidroksi
antrakuinon.
Pewarna mordan digunakan bersama dengan mordan, yang biasanya merupakan garam
logam yang membentuk kompleks atau danau yang tidak larut dengan pewarna.
Pewarna diterapkan pada serat atau kain yang telah diolah sebelumnya dengan garam
logam dengan adanya alkali ringan dan agen pembasahan. Kompleks logam tak larut
yang sangat berwarna yang terbentuk diendapkan di dalam serat dan pewarnaan yang
dihasilkan memiliki sifat tahan luntur yang sangat baik. Dengan memvariasikan garam
logam dimungkinkan untuk mendapatkan beberapa warna dari satu pewarna.
E. Indikan- Pewarnaan Alami
Indigo adalah pewarna tong penting yang hadir sebagai glukosida indoksil. Glukosida
dikenal sebagai indikan. Hidrolisis enzimatis atau asam dari indikan menghasilkan 3hidroksiindol, dikenal sebagai indoksil yang berada dalam kesetimbangan dengan
bentuk keto yang sesuai.
F. Glikosida Jantung
Glikosida jantung berpengaruh pada kerja jantung dan banyak di antaranya sangat
beracun.
Contoh glikosida jantung yang terkenal adalah digitoksin, yang diisolasi dari Digitalis
purpurea, yang dikenal sebagai foxglove. Senyawa ini mengurangi denyut nadi,
mengatur ritme jantung dan memperkuat detak jantung.
Digitoxin terdiri dari aglikon steroid yang melekat pada trisakarida. Trisakarida
memiliki tiga unit D-digitoksosa, yaitu 2,6-deoksialdoheksosa. Unit gula digabungkan
dengan b-linkages. Aglikon adalah steroid yang disebut digitoksigenin.
G. Beberapa Gula Penting Secara Biologis
Monosakarida di mana gugus —CH2OH di C-6 telah teroksidasi menjadi gugus
karboksil disebut asam uronat. Nama mereka didasarkan pada monosakarida darimana
mereka berasal. Misalnya, oksidasi C-6 glukosa menjadi gugus karboksil mengubah
glukosa menjadi asam glukuronat dan oksidasi C-6 galaktosa menghasilkan asam
galakturonat.
Unit D-Glucuronate-2-sulfate hadir dalam heparin, polisakarida yang mencegah
pembekuan darah.
H.Glikosilamina
Gula di mana gugus amino menggantikan
anomerik — gugus OH disebut glikosilamina.
Misalnya, kami memiliki b-D-glukopiranosil
amina.
Nukleosida adalah glikosilamina yang di
dalamnya terdapat amino komponennya adalah
pirimidin atau purin. Sebagai contoh, adenosin
adalah glikosilamina, di mana D-ribosa berada
komponen gula. Anomerik —OH adalah
digantikan oleh adenin, komponen amino.
Nukleosida adalah komponen penting
dari RNA (asam ribonukleat) dan DNA (deoksi
asam ribonukleat). D-Ribose adalah gula
komponen RNA sedangkan 2-deoksiribosa adalah
komponen gula DNA.
RNA dan DNA adalah N-glikosida. Mereka
subunit terdiri dari amina (basa) yang terikat
posisi-b karbon anomerik ribosa atau 2-
deoksiribosa. Subunitnya adalah dihubungkan oleh gugus fosfat antara C-3 dari satu
gula dan C-5 dari gula berikutnya.
i. Gula Amino
Ketika gugus non-anomerik —OH dalam gula digantikan oleh gugus amino, kita
mendapatkan gula amino. Contohnya adalah D-glukosamin. Dalam banyak kasus,
gugus amino diasetilasi. N-Acetyl glukosamin adalah salah satu subunit kitin,
polisakarida.
Asam muramat N-asetil merupakan komponen penting dari dinding sel bakteri. Gula
amino adalah unit dasar kitin dan heparin, yang telah dijelaskan di bawah polisakarida.
J. Antibiotik Karbohidrat
Sejumlah antibiotik diisolasi dari genus, streptomyces. Streptomisin dan banyak lainnya
diisolasi darinya. Semuanya mengandung bagian gula yang berkerabat dekat. Selain
streptomisin, antibiotik lain yang menarik adalah neomisin, kanamisin, dan
paramomisin. Stereptomisin dan neomisin ini relatif lebih penting. Gentamisin juga
merupakan glikosida amino yang diproduksi oleh spesies Micromonospora.
Kloramfenikol mengandung turunan dari bagian gula dan oleh karena itu, dapat
dikelompokkan dengan ini.
i. Streptomisin
Organisme yang menghasilkan streptomisin dikenal sebagai streptomyces griseus.
Streptomisin terdiri dari 3 unit, N-metil-L-glukosamin, streptosa dan streptidin.
Streptidine sama sekali bukan gula, tetapi turunan sikloheksana. Strukturnya adalah l, 3diguanido-2,4,5,6- tetrahydroxycyclohexane. N-Methyl-L-glukosamin terkait dengan
streptosa oleh hubungan a-L-glikosidik.
Streptomisin memiliki efek bakterisidal yang sangat spesifik pada basil tuberkulosis dan
merupakan agen terpenting untuk pengobatan tuberkulosis.
ii. Neomisin
Neomisin diisolasi pada tahun 1949 dari streptomyces fradiae. Ini adalah campuran zat
terkait erat yang dikenal sebagai Neomycin B, C dan A. Neomycin B dan C terdiri dari
empat unit, tiga bagian gula dan satu unit non-gula. Neomisin B berbeda dari Neomisin
C dalam sifat gula yang melekat pada D-ribosa. Neomisin C telah
menetapkan struktur berikut:
Neomisin memiliki spektrum aktivitas yang luas terhadap berbagai organisme.
iii. Gentamisin
Gentamisin juga dikenal sebagai Garamycin dan diisolasi pada tahun 1958. Ia diperoleh
secara komersial dari Micromonospora purpurea. Gentamisin juga merupakan campuran
zat terkait erat yang dikenal sebagai gentamisin C1, C2, dan C1a. Masing-masing terdiri
dari tiga unit yang dihubungkan bersama oleh hubungan glikosidik.
Gentamisin memiliki aktivitas spektrum luas terhadap berbagai organisme gram positif
dan gram negatif.