Produk2 Asimilasi Nitrat

Rahmad Fajar Sidik, MSi

Faperta

Universitas Trunojoyo Madura

Penyimpanan Produk Asimilasi N

• Asam amino sbg produk asimilasi disimpan dalam bentuk protein, sebagian besar dalam bentuk storage protein (tidak memiliki aktivitas enzimatis).

• Storage proteins adalah suatu kelompok protein yang terbentuk selama perkembangan biji sehingga terakumulasi dan tersimpan dalam biji kemudian bertindak sebagai sumber nitrogen ketika terjadi perkembangan embryo selama masa germinasi.

Penyimpanan Produk Asimilasi N

• Dalam sel storage protein disimpan dalam protein bodies, storage protein terbungkus dalam suatu membran tunggal yang berasal dari sistem endomembran dari retikulum endoplasma, badan Golgi atau, vakuola.

• Dalam umbi kentang, storage protein juga tersimpan dalam vakuola.

Penyimpanan Produk Asimilasi N

• Storage protein dapat disimpan dalam bermacam-macam organ tanaman; seperti daun, batang, dan akar.

• Protein2 tsb ada dalam biji, umbi dan juga pada kambium batang pohon, sehingga mampu membentuk daun kembali dengan cepat selama perkecambahan dan pertumbuhan benih pada musim dingin.

Komposisi Produk Asimilasi N

• Serealia mengandung 10% sd 15% berat kering, tanaman legume (spt kedelai) mencapai 40% sd 50%. Sekitar 85% dari protein ini adalah storage protein.

• Pada umumnya 70% kebutuhan protein manusia dipenuhi dari konsumsi biji-bijian secara langsung ataupun tidak melalui makanan.

Komposisi Produk Asimilasi N

• Dalam protein storage serealia tidak mengandung threonin, triptofan, dan khususnya lisin, sedangkan tanaman legume tidak memiliki metionin. Karena asam amino ini tidak dapat disintesis dalam tubuh manusia, harus dipenuhi dari suplai bahan makanan sehari-hari.

• Rapeseed = biji Canola?• Pea, Bean = kacang-kacangan• Wheat, Rye = gandum• Maize = jagung• Potato = kentang

Jenis-jenis Protein Tanaman

• Albumin (protein larut dalam air murni/ aquades)

• Globulin (protein larut dalam larutan garam encer),

• Glutelin (protein larut dalam larutan basa dan asam),

• Prolamin (protein larut dalam etanol berair).

Globulin; jenis protein storage yang paling banyak pd tanaman

• Globulin yang paling penting bg tanaman adalah golongan legumin dan vicilin. Legumin adalah storage protein dari biji tanaman legume. Pada kacang, legumin mencapai 75% dari total storage protein. Legumin adalah heksamer dgn Mr 300 sd 400 kDa. Monomernya mengandung 2 rantai peptida yg berbeda (α,β), berikatan saling silang melalui jembatan disulfida. Heksamer dpt tersusun atas monomer2 (α,β) yang berbeda. Beberapa mengandung metionin, sedangkan yang lain tidak.

• Vicilin memiliki susunan asam amino yang mirip dengan legumin, tetapi biasanya dalam bentuk trimer, tersusun oleh monomer hanya satu rantai peptida. Karena tidak memiliki sistein, monomer vicilin tidak mampu membentuk jembatan S-S. Kontras dgn legumin, vicilin biasanya terglikosilasi; mengikat residu karbohidrat, spt manosa, glukosa, dan N-asetilglukosamina.

Prolamin; storage protein pd rumput

• Prolamin hanya ada pd golongan rumput, spt serealia. Berbentuk campuran polimorfis dr subunit-subunit yg berbeda dg Mr masing2 30 sd 90 kDa. Beberapa subunit memiliki residu sistein shg mampu membentuk jembatan S-S.

• Glutenin, banyak terkandung dlm butiran2 gandum, monomernya mampu membentuk jembatan S-S. Molekul glutenin berbeda ukurannya dengan prolamin.

Kegunaan Glutenin

• Kesesuaian tepung untuk pembuatan roti tergantung pada tingginya kandungan molekul glutenin, oleh karena itu tepung gandum, oat, atau jagung kandungan glutenin rendah, maka tidak cocok untuk membuat roti.

Protein-2S pada Biji Tanaman Dikotil

• Protein-2S adalah salah satu bentuk storage protein. Napin, storage protein paling banyak dlm Canola, mrp contoh protein-2S. Protein ini scr substantif ekonomis sgt penting, setelah minyak dr biji diekstrak maka sisanya (cake) dapat digunakan sebagai pakan ternak. Napin dan protein-2S lainnya hanya terdiri atas dua rantai polipeptida yg relatif kecil Mr 9 kDa sd 12 kDa, dgn jembatan S-S.

Protein khusus melindungi bijiagar tidak dimakan hewan

• Beberapa biji-bijian mengandung protein yg mampu bertindak sbg storage protein sekaligus pelindung agar tidak dimakan pemangsa. Misalnya; vicilin mampu membentuk ikatan pd matriks jamur dan semut, dan jika dimakan semut akan mengganggu perkembangan larva semut. Biji legume mengandung lectin, yg mengikat residu gula, baik dlm bentuk gula bebas maupun glikolipid atau glikoprotein. Jika biji ini dikonsumsi hewan, lectin akan mengikat glikoprotein dalam usus dan mengganggu absorpsi makanan.

Protein khusus melindungi bijiagar tidak dimakan hewan

• Biji bbrp legume dan tanaman lain juga mengandung inhibitor proteinase, yang mencegah pencernaan protein dengan menginhibisi proteinase pd pencernaan hewan. Karena kandungan lectin dan inhibitor proteinase, banyak jenis kacang dan tanaman lain mudah dikonsumsi manusia setelah didenaturasi dgn dimasak. Biji Jarak mengandung protein ricin yg sangat toksik, dlm miligram saja mampu membunuh manusia. Kacang2an juga mengandung inhibitor amylase, yg menginhibisi hidrolisis pati oleh amilase pd saluran pencernaan bbrp semut.

Sintesis storage protein terjadipada retikulum endoplasma kasar

• Protein storage pd biji terbentuk dalam ribosom pada retikulum endoplasma kasar (ER) (Gmb. 14.1). Protein yg baru terbentuk berada pd lumen ER, kemudian protein storage disimpan dalam protein bodies. Pada protein-2S dan prolamin, protein bodies terbentuk pada ujung membran ER.

• Globulin biasanya ditransfer oleh transfer vesicle (gelembung) dari membran ER ke vakuola (protein bodies terbentuk dari fragmentasi vakuola) via badan Golgi.

• Cara lainnya, beberapa protein (spt globulin dalam endosperm gandum) ditranspor langsung oleh transfer vesicle dari membran ER ke vakuola tanpa melalui badan Golgi.

• Gambar 14.2 menunjukkan pembentukan legumin scr detail. Pembuatan protein di ribosom menghasilkan ujung-N rantai polipeptida hidrofobik disebut sequence signal (sederet tanda berupa rantai RNA). Setelah terbentuk sequence signal, terjadi translasi sampai tempat berhenti, dan sequence signal membentuk kompleks dengan 3 komponen lainnya:1. signal recognition particle,2. binding protein kodon pd membran ER3. pore protein pada membran ER.

• Pembentukan senyawa kompleks (protein) akan membuka pori pada membran ER; translasi dilanjutkan sampai terbentuk rantai protein baru (misal prepro-legumin) mencapai lumen dari ER ribosom terikat pada membran ER proses sintesis protein. Setelah rantai peptida memasuki lumen signal sequence (RNA) dibuang oleh signal peptidase yang ada dalam membran ER.

• Polipeptida yang terbentuk, disebut pro-legumin, mengandung rantai α- dan β- calon legumin. Ikatan S-S pada pro-legumin terbentuk dalam lumen ER. Tiga molekul pro-legumin membentuk trimer, difasilitasi oleh chaperone.

• Pada saat berasosiasi/berpasangan, terjadi quality control: Trimer tanpa konformasi yang benar akan terdegradasi. Trimer2 ditransfer ke vakuola via badan Golgi, dimana rantai α- dan β- akan dipisahkan oleh suatu peptidase. Subunit2 legumin tersususun heksamer dan tersimpan dalam bentuk ini.

• Protein bodies, adalah tempat terakhir penyimpanan legumin, terbentuk dari fragmentasi vakuola.

• Rantai karbohidrat pada vicilin terglikolisasi (spt phaesolin dari kacang Phaseolus vulgaris) diproses dalam badan Golgi.

• Sintesis legumin. calon legumin (pre-pro-legumin) terbentuk oleh ribosom diproses terlebih dahulu lumen ER kemudian dalam vakuola agar diperoleh produk akhir.

Proteinase memobilisasi penyimpanan asam amino dalam

storage protein• Mobilisasi asam amino dari storage

protein utamanya terjadi pada saat proses germinasi biji. Dalam banyak kasus, germinasi diinduksi oleh adanya air, yang menyebabkan protein bodies membentuk vakuola. Hidrolisis storage protein dikatalisis proteinase, yang disimpan bersama-sama storage protein dalam protein bodies dalam keadaan tidak aktif.

• degradasi storage protein juga diinisiasi oleh terbatasnya kandungan proteolysis. Suatu proteinase khusus menghilangkan sebagian kecil protein sequence, sehingga terjadi perubahan komformasi storage protein. Dalam butiran biji serealia, ikatan S-S daristorage protein diputuskan oleh tereduksinya Thioredoxin.

• Protein yang sudah tidak terlipat kemudian siap dihidrolisis oleh bermacam-macam proteinase : contoh, exopeptidase, memotong-motong asam amino satu dengan lainnya melalui ujung molekul protein; endopeptidase, memotong bagian tengah molekul protein. Dengan demikian storage protein dpt terdegradasi dalam vakuola menghasilkan asam amino yang dibutuhkan sbg building material bagi tanaman yang mengalami germinasi.