Breaking News

METABOLISME SUKROSE TEBU

Hasil  akhir  asimilasi  karbon  pada  proses fotosintesis  adalah  pati  dan  sukrosa.  Pati disintesis  pada  kloroplas  dan  bertindak  sebagai senyawa deposit fotoasimilat, sedangkan sukrosa disintesis  pada  sitosol  dan  merupakan  senyawa karbon  mobil  penting  untuk  distribusi fotoasimilat  ke  seluruh  bagian  tanaman. Sebagian  besar karbon  yang  diasimilasi  dapat  dialokasikan ke sintesis  pati  atau  sukrosa  tergatung  faktor lingkungan,  status  HARA, dan  fase pertumbuhan tanaman.
Sukrosa merupakan  produksi  akhir  asimilasi karbon  (C)  pada  proses fotosintesis  yang  terjadi  di daun  dan bentuk karbohidrat yang mudah ditransportasikan ke jaringan simpan atau sink tissues.

The biosynthesis of sucrose proceeds via the precursors UDP-glucose and fructose 6-phosphate, catalyzed by the enzyme sucrose-6-phosphate synthase. The energy for the reaction is gained by the cleavage of Uridine diphosphate (UDP).

Dalam tanaman, Sucrose Phosphate Synthase (SPS) merupakan enzim utama biosintesis sukrosa  yang  berlangsung  di mesofil  daun.  Enzim ini mengkatalisis  pembentukan  sucrose-6-phosphate (suc6P) dari fructose-6-phosphate (F6P) dan uridine-5-diphospho glucose (UDPG).  Selanjutnya phosphate pada suc6P diputus oleh sucrose phosphate phosphatase (SPP)  sehingga dihasilkan  sukrosa. Besar kecilnya aktivitas SPS menentukan kandungan sukrosa daun dan berkorelasi positif dengan rasio sukrosa: pati daun.

Tingkat akumulasi  sukrosa pada  tanaman  tebu  sangat  dipengaruhi  tingkat  asimilasi  karbon  dan  sintesa  sukrosa  pada tanaman tebu. Enzim kunci yang berperan terhadap metabolisme sukrosa, diantaranya adalah sucrose phosphate  synthase  (SPS),  acid  invertase (AI) dan neutral invertase (NI). Sucrose phosphate  synthase merupakan  enzim utama  yang  menentukan  biosintesa  sukrosa  pada  tanaman  tebu .

Enzim  SPS  ini  mengkatalisis  reaksi pembentukan sucrose-6P dari fructose-6P dan UDP-glucose.  Interkonversi  fructose-1,6-bisphosphate menjadi  fructose-6P  juga merupakan reaksi  penting  yang  menentukan  sintesis sukrosa,  tetapi   reaksi tersebut mengarahkan ke alur metabolisme  glikolisis.  Selain  itu,  pati  yang disintesis di daun dapat dimobilisir ke bentuk sukrosa bila intensitas sinar rendah atau pada malam hari. Hal ini menguatkan  pernyataan  bahwa  SPS merupakan  enzim  penting  dalam  biosintesis sukrosa pada tanaman.  SPS  diketemukan  baik  pada  sel  fotosintetik maupun  sel  non-fotosintetik.  Pada  sel fotosintetik  aktivitas  SPS  merupakan  factor pembatas sintesis  sukrosa  dan  juga  tingkat fotosintesis  daun.

Hasil sucrose batang tebu tergantung pada dua macam proses yang saling terkait: PRODUKSI BIOMASA dan KONSENTRASI  SUKROSE. Kemampuan untuk mengakumulasikan sucrose hingga konsentrasi tinggi pada batang tebu yang dipanen, merupakan resultante dari proses sintesis sucrose dan degradasi sucrose.

Metabolisme gula dalam tanaman tebu dikendalikan oleh beberapa macam ensim seperti invertase, sucrose synthase (SS), dan sucrose-phosphate synthase (SPS).

Ensim Invertases memecah sucrose menjadi glucose dan fructose. Ensim-ensim ini dikelompokkan menurut stabilitasnya, lokasi cellular, dan pH optimum-nya. Berdasarkan pada nilai pH-optimum, dibedakan menjadi acid invertase (AI) dan neutral invertase (NI).

Ensim Sucrose-phosphate synthase (SPS) mensintesis sucrose-6-phosphate, yang selanjutnya mengalami reaksi defosforilasi oleh ensim  SPP (sucrose-phosphate phosphatase) menjadi sucrose.

Ensim Sucrose synthase (SS) juga dapat memecah sucrose menjadi UDP-glucose dan fructose atau mengkatalisis reaksi sintetis kebalikannya. Ensim ini dipercaya berfungsi dalam proses pemecahan sucrose in vivo.

Sucrose concentration in sugarcane internodes is correlated with AI activity and maturation. Acid invertase activity was high in apoplast and vacuoles of young, actively growing internodes and almost absent from the mature internodes. Neutral invertase presents at low level in very young tissue and at greater levels in older tissue.  It has been proposed that NI regulates sucrose movement from vascular to storage tissue in mature inter
nodes or that it is involved in the turnover of hexoses in mature tissue.

Perubahan aktivitas AI dan NI dalam batang tebu setelah panen sangat menentukan kualitas tebu selama disimpan pasca panen.

Neutral invertase had a higher specific activity at the initiate harvested (0-3 days) than acid invertase in the sucrose-accumulating region of the sugarcane stem. Negative significant correlation was found between NI specific activity and sucrose accumulation.
AI showed a higher specific activity after 4 days harvested and had negative correlation with sucrose accumulation. The NI could be more responsible in hydrolisis of sucrose than AI at early storage. The storage period of sugarcane stems had significant influences on metabolic changes of sugar and enzyme activities. Direct losses due to loss weight and decay and indirect losses, such as sucrose hydrolysis, limit the shelf-life of sugarcane stems. The storage period after harvest is effective for maintaining the quality of sugarcane stems.


Ensim Soluble Acid Invertase (SAI) dan ensim insoluble (cell wall) acid invertase (CWI) mempengaruhi akumulasi sucrose dalam tebu selama masa pemasakan (ripening), dan juga degradasi sucrose setelah tebu dipanen (pascapanen).  Selama proses kemasakan tanaman, aktivitas SAI paling tinggi dalam ruas termuda. Aktivitas ensim ini menurun sejalan dengan semakin tuanya umur ruas dan buku tebu.  Sebaliknya aktivitas ensim CWI meningkat sejalan dengan bertambahnya umur ruas tebu.

Kadar Sucrose selama masa  pemasakan tanaman tebu berkorelasi negative dengan aktivitas ensim SAI, demikian juga rasio sucrose dengan total gula. Setelah panen, aktivitas ensim SAI dalam buku (internode) yang belum masak akan meningkat dengan waktu , sedangkan aktivitas ensim CWI menurun dalam internode yang sudah masak dan yang belum masak.
Ada korelasi negative antara aktivitas SAI dengan kadar sucrose dan rasio sucrose / total sugar selama penyimpanan.
Ensim acid invertases (AI) memegang peran kunci dalam menentukan konsentrasi sucrose selama pemasakan tanaman dan setelah tebu dipanen.

Primary sucrose metabolism is governed by several enzymes  such as invertase, sucrose synthase and sucrose-phosphate synthase. Invertases (β-fructofuranosidase) have been suggested to be key regulators for sucrose accumulation in sugarcane stem parenchyma. Two groups of acid invertase, soluble and cell wall bound, are present in sugarcane tissues. These isozymes hydrolyze sucrose into glucose and fructose, but at a much slower rate. They can also remove terminal β-fructosyl residues from short-chain oligosaccharides such as raffinose and kestoses. Soluble acid invertase (SAI) is localized in the vacuole  whereas cell wall invertase (CWI) is localized in the apoplast, ionically linked to the cell wall. The activity of SAI is usually high in tissues that are rapidly growing such as cell and tissue cultures, root apices and immature stem internodes. It is also thought to mediate remobilization of sucrose from storage for maintaining cellular processes during periods of the stress such as delayed harvest. It has been reported that the inversion of sucrose occurs in harvested sugarcane internodes.

Invertase (beta-D-fructofuranosidase) merupakan ensim kunci yang terlibat dalam metabolism sucrose dalam tanaman tebu. Ensim ini sangat berkorelasi dengan kandungan sucrose dan gula-reduksi selama pertumbuhan tanaman. Tanaman tebu mempunyai dua macam ensim invertase, yaitu Neutral Invertase (NI) dan Acid invertase (AI). Kedua ensim ini mempunyai fungsi yang berbeda dalam akumulasi sukrose.

Pada awal tebu dipanen (0-3 hari), NI mempunyai aktivitas spesifik lebih besar disbanding dnegan AI di dalam daerah simpanan sukrose batang tebu. Ada korelasi negative antara aktivitas spesifik NI dengan akumulasi sukrose. AI menunjukkan aktivitas spesifik lebih tinggi setelah 4 hari panen dan mempunyai korelasi negative dengan akumulasi sukrose. Dapat disimpulkan bahwa NI lebih bertanggung-jawab dalam hidrolisis sucrose dibandingkan dengan AI pada awal penyimpanan batang tebu. 

No comments