seringkali berguna untuk mengklasifikasikan jalur biokimia di jamur sebagai bagian dari metabolisme baik primer atau sekunder. jalur metabolisme primer terlibat dalam degradasi (katabolisme) molekul untuk menghasilkan energi serta dalam sintesis (anabolisme) dari blok bangunan seluler seperti lipid, karbohidrat, protein, dan asam nukleat. reaksi ini pada dasarnya sama untuk semua organisme. jalur metabolisme sekunder biasanya anabolik daripada katabolik dan mengakibatkan produksi metabolit dari struktur kimia yang tidak biasa dengan tidak ada fungsi seluler yang jelas. di samping itu, jenis metabolit sekunder yang dihasilkan biasanya khusus untuk kelompok jamur tertentu.perbedaan antara metabolit primer dan sekunder tidak selalu jelas. misalnya, dalam kebanyakan jamur asam sitrat digolongkan sebagai metabolit primer karena perannya sebagai perantara dalam siklus Krebs; Konsentrasi steady-state yang cukup rendah. Namun, pada spesies aspergillus metabolisme diubah dalam kondisi tertentu sehingga jumlah sitrat yang banyak diproduksi. kelebihan diekskresikan ke dalam media dalam jumlah sedemikian rupa sehingga dapat digunakan industri. pada konsentrasi tinggi ini sitrat tidak memiliki fungsi seluler yang jelas dan dengan demikian digolongkan sebagai metabolit sekunder.

jamur sebagai kelompok menghasilkan array sangat beragam metabolit sekunder. banyak dari senyawa ini, seperti penisilin dan griseofulvin, yang sangat bermanfaat bagi manusia. sedangkan aflatoksin dan racun jamur merugikan. jalur cabang metabolisme sekunder dari orang-orang dari metabolisme primer pada relatif sedikit lokasi. asetil CoA adalah prekursor paling penting karena perannya dalam sintesis terpene, steroid, metabolisme asam lemak, dan poliketida. di samping itu, berbagai senyawa aromatik disintesis dari zat antara glikolitik phosphoenolpyruvate dan erythrose-4-fosfat. metabolisme sekunder lainnya berasal dari amida. banyak enzim dalam metabolisme sekunder relatif tidak spesifik sehingga membentuk jaringan percabangan dari jalur alternatif. karena kompleksitas ini, sedikit yang diketahui tentang regulasi dan enzim mereka.berbagai metabolit jamur termasuk karotenoid, sterol, dan racun tertentu termasuk kelas senyawa yang disebut terpen. terpene yang berasal dari kondensasi head-to-tail unit isoprena lima karbon.

terminologi untuk penamaan terpen didasarkan pada unit isoprena yang dipertimbangkan sebagai hemiterpene a. dengan demikian, kondensasi dua unit isoprena menghasilkan monoterpene, tiga unit sesquiterpene (yaitu, "satu dan satu-setengah terpen"), empat unit sebuah diterpen, delapan unit tetraterpene, dan sebagainya.semua terpenoid disintesis melalui jalur asam mevalonat. meskipun asetil-CoA adalah titik awal yang paling umum untuk jalur ini, leusin juga merupakan mungkin menjadi prekursor dalam beberapa jamur. dua molekul asetil CoA berkondensasi membentuk asetoasetil KoA (HMG-CoA) ,kemudian bereaksi dengan asetil CoA ketiga membentuk hidroksil metil glutaril-CoA kemudian asam mevalonat. di jalur alternatif, leusin dideaminasi, didekarboksilasi, dan dikonversi ke HMG-CoA. asam mevalonat kemudian terfosforilasi, didekarboksilasi, dan dikonversi ke isopentenil pirofosfat (IPP). Catat bahwa IPP adalah molekul pertama pada jalur ini yang mengandung isoprena (hemiterpene) kerangka karbon.isomer dari IPP, dimethylallypyrophosphate, berfungsi sebagai "rantai-memulai Unit" untuk sintesis terpenoid yang lebih besar. Gambar 12.2 memberikan gambaran reaksi ini. Fungsi IPP sebagai "unit rantai-bangunan" oleh pertama bereaksi dengan dimethylallylpyrophosphate untuk membentuk 10-karbon, monoterpene derivate geranyl-pyro-fosfat dan menambahkan unit isoprena 5-karbon berurutan untuk membentuk terpen selama 50 karbon. The ubiquinone molekul ditemukan dalam rantai transpor elektron dari jamur dan organisme lainnya akan disintesis dari 50-karbon terpenenoid-pirofosfat.

sesquiterpene 15-karbon derivatif farnesyl-pirofosfat perantara yang sangat penting karena berfungsi sebagai prekursor untuk seskuiterpen lainnya serta triterpen dan sterol. Seskuiterpen adalah kelompok terbesar dari terpenoid. Gambar 12.3 mengilustrasikan beberapa dua molekul farnesyl-pirofosfat menghasilkan triterpen squalene 30-karbon. Squalene kemudian bereaksi dengan molekul oksigen dan terjadi sklus untuk membentuk steroid lanosterol (gambar 12.4A). steroid merupakan triterpenoid tetracyclic; sistem penomoran dan penamaan untuk senyawa ini ditunjukkan pada Gambar 12.4b.

Steroid dengan kelompok hidroksil pada posisi 3 pada cincin A dan rantai bercabang delapan atau lebih karbon di posisi 17 disebut sterol. Sehingga Lanosterol diklasifikasikan sebagai sterol; senyawa ini berfungsi sebagai prekursor untuk semua sterol jamur, seperti ergosterol, kolesterol, dan fucosterol. Senyawa ini dapat dimodifikasi oleh alkilasi menggunakan S-adenosylmethionine, demethylation, dehidrogenasi, dan pengurangan. Tampaknya ada jaringan interlinking biosintesis jalur yang berbeda-beda dalam kegiatan sesuai dengan organisme dan tahap siklus hidup.The diterpen 20-karbon derivatif geranylgeranyl-pirofosfat berfungsi sebagai prekursor untuk sejumlah senyawa biologis penting. Misalnya, tha asam giberelat diterpen yang dihasilkan oleh fungsi fujikuroi Gibberella sebagai hormon dalam tanaman hijau. Selain itu, dua molekul geranylgeranyl-pirofosfat dapat berkondensasi dengan cara ekor-to-ekor untuk membentuk tetraterpenoids 40-karbon yang disebut karotenoid. Produk langsung dari kondensasi adalah phytoene karotenoid (gambar 12.5). phytoene terdehidrogenasi dalam beberapa langkah untuk lycopene, yang kemudian disiklisasi menjadi beta atau gamma-karoten, keduanya merupakan pigmen umum , tapi tidak semua,pada sel jamur. Selain itu, karotenoid yang mengandung oksigen disebut xanthophylls kadang-kadang hadir.Berbagai faktor gizi mempengaruhi sintesis beta-karoten. Seperti halnya dengan banyak metabolit jamur, sebagian besar beta-karoten biasanya disintesis setelah pertumbuhan aktif berhenti. Namun, sebagai usia budaya lanjut, tingkat karoten turun karena kerusakan metabolisme. Dalam Phycomyces blakesleeanus, maltosa, glukosa, fruktosa, dan xylose sama-sama efektif dalam mendukung pertumbuhan; tapi dua yang pertama gula merangsang sintesis karoten untuk sebagian besar dari dua terakhir. Intermediet dari siklus TCA dan sumber-sumber nitrogen seperti asparagin yang dapat dideaminasi untuk intermediet TCA juga merangsang sintesis beta-karoten, mungkin karena mereka mudah dapat dikonversi menjadi asetil-CoA. sama, senyawa yang mudah dikonversi ke leusin merangsang sintesis.

Hormon asam trisporic hadir dalam jamur Mucoraceous telah terbukti berasal dari beta-carotne (gambar 9.20). seperti disebutkan dalam pasal 9, asam trisporic juga merangsang sintesis beta-karoten, tampaknya oleh derepresi enzim.

Metabolit yang berasal dari jalur poliketida

Jalur dari poliketida biosintesis merupakan ciri khas dari jamur, khususnya yang Deuteromycetes. Dalam akta, metabolit sekunder lebih dalam jamur yang diproduksi melalui rute ini lebih dari oleh jalur lain. Sayangnya, banyak rincian sintesis mereka masih harus bekerja.

Poliketida dibentuk oleh kondensasi satu molekul asetil-CoA dengan setidaknya tiga molekul malonil-CoA (gambar 12.6). intraseluler, tampak bahwa unit asetil menjadi terikat protein dengan cara yang sama dengan yang ditemukan dalam sintesis asam lemak (Bab 10). Tiga molekul karbon dioksida dilepaskan, dan cyclizes dihasilkan tri-beta-ketomethylene (triketide) rantai oleh jenis aldol kondensasi untuk membentuk berbagai senyawa aromatik seperti asam orsellinic, asam dihydroxydimethylbenzoic, asam 6-methylsalicylic, dan acetylphloroglucinol ( Gambar 12.6). dengan poliketida lagi, sejumlah besar aromatik yang mungkin.

Setelah disintesis, aromatik ini dapat dimodifikasi dengan reduksi, hidroksilasi, oksidasi, dekarboksilasi, dan metilasi. Karena titik yang berbeda di mana reaksi ini dapat terjadi pada jalur, berbagai luar biasa dari senyawa yang mungkin. Selain itu, poliketida bisa dihubungkan dengan metabolit dari jalur biosintesis lainnya. Sebagai contoh, sebuah rantai samping sesquiterpene dapat melekat pada poliketida cincin aromatik untuk membentuk triprenylphenol (Figura 12.7a). Cytochalasins dibentuk oleh hubungan dari poliketida dengan fenilalanin triptofan (gambar 12,7 milyar).

Metabolit disintesis oleh jalur shikimate-chorismate

jalur shikimate-choris adalah rute biosintesis umum di jamur serta bakteri dan tanaman dan bertanggung jawab untuk sintesis berbagai senyawa aromatik. Jalur dimulai dengan kondensasi phophoenolpyruvate (PEP) dan erythrose-4-phophate, baik intermediet glikolitik, untuk membentuk produk disiklisasi asam dehydroquinic (Gambar 12.8). produk ini diubah oleh kompleks multienzim untuk asam shikimat dan kemudian menjadi asam chorismic. Dari chorismate disintesis aromatik asam amino fenilalanin, tirosin, dan triptofan, yang bagian aromatik ubiquinone, dan asam p-aminobenzoic bagian dari asam folat.

Signifikansi evolusi khususnya adalah lima langkah enzimatik betweem chorismate dan triptofan. Beberapa enzim dalam jalur ini harus bergaul dengan satu sama lain sebelum reaksi tertentu dapat procced. Sebagai contoh, enzim mengkatalisis langkah keempat dalam jalur harus membentuk sebuah asosiasi dengan enzim mengkatalisis langkah pertama dalam jalur agar langkah pertama yang procced. Hutter dan DeMoss (1967) axamined 23 spesies jamur dan menemukan empat jenis asosiasi di jalur ini yang disarankan hubungan evolusi di antara kelompok-kelompok taxomonic.

Setiap asam amino aromatik pada gilirannya berfungsi sebagai prekursor untuk sintesis senyawa yang lebih kompleks. Sebagai contoh, banyak alkaloid yang dibentuk oleh kondensasi tryptophan dengan rantai terpenoid. Rantai ini kemudian disiklisasi dengan cara yang menyebabkan atom nitrogen akan dimasukkan sebagai bagian dari cincin heterosiklik. Yang menarik adalah alkaloid ergot seperti ergosterine dan amida asam lysergic (Gambar 12.9), yang diproduksi di sclerotia dari Claviceps purpurea. Alkaloid lain yang menarik saat ini termasuk halusinogen psilocin dan psilocybin.

Fenilalanin berfungsi sebagai prekursor untuk asam sinamat dan derivatnya (Gambar 12.10), beberapa di antaranya adalah penghambatan dan lainnya stimulasi untuk jamur. Langkah pertama dalam konversi ini dikatalisis oleh fenilalanin-amonia-liase (PAL), enzim hadir dalam banyak Basidiomycetes dan lebih Ascomycetes. Asam sinamat, pada gilirannya, dapat dikonversi ke coumarin, stimulator karat uredospore perkecambahan. Selain itu, asam sinamat dapat dikonversi ke p-coumaric acid dan asam caffeic. Tirosin memberikan rute alternatif di thr biosintesis senyawa ini, yang berfungsi sebagai prekursor dalam biosintesis lignin. Selain itu, te turunan metil-cis-ferulate dan metil-3,4-dimetoksi-cis-sinamat telah menarik banyak perhatian sebagai inhibitor-diri karat uredospore perkecambahan.

Metabolit yang berasal dari asam amino nonaromatic

Selain metabolit sekunder yang berasal dari fenilalanin, tirosin, dan triptofan, ada banyak senyawa disintesis dari asam amino nonaromatic. Pada bagian ini kita akan menyebutkan hanya beberapa dari kelompok utama.

Penisilin dan sefalosporin adalah kelompok yang sangat penting antibiotik. Molekul penisilin dasar adalah sistem cincin heterosiklik yang berbagai rantai samping yang melekat; chepalosporins memiliki sistem cincin yang sedikit berbeda (Gambar 12.11). jalur biosintesis yang tepat untuk senyawa ini tidak diketahui. Penisilin tampaknya disintesis dari valin, asam alfa-aminoadipic, dan sistein / sistein, ini membentuk tripeptide yang kemudian cyclizes. Sefalosporin dapat disintesis dari prekursor penisilin.

Basidiomycetes tertentu menghasilkan berbagai senyawa beracun dan halusinogen. Kami telah menyebutkan LSD dan psilocybin, yang berasal membentuk jalur shikimate-chorismic. Selain itu, muscarine, toksin yang dihasilkan oleh Amanita muscaria, berasal langsung dari glukosa. Kelompok lain dari senyawa beracun, yang amatoxins dan phallotoxins diproduksi oleh A. phalloides dan lain-lain, adalah peptida siklik. Phallotoxins seperti Phalloidin terdiri dari tujuh asam amino. Amatoxins seperti alfa-, beta, dan gamma-amanitin mengandung delapan (Gambar 12.12). Kedua jenis racun mempengaruhi sel-sel hati; yang amanitins bertindak pada ginjal juga. Phalloidin mengganggu membran sel, dan menghambat sintesis RNA amanitins.

The siderochromes, yang telah dibahas dalam kaitannya dengan kepentingan mereka dalam transportasi zat besi, yang terdiri dari tiga asam recidues hydroxamic. Asam Hydroxamic berasal dari actylated N-hydroxyronithine dan bergabung ke glisin dan serin residu untuk membentuk peptida siklik.

Metabolit sekunder lainnya

Dalam beberapa jamur, metabolit sekunder dapat diproduksi di jalur selain yang dijelaskan di atas. Misalnya, metabolit asam kojic beracun yang dihasilkan oleh beberapa spesies Aspergillus berasal langsung dari glukosa. Polyacetylenes adalah senyawa rantai lurus yang mengandung ikatan rangkap tiga-tiga atau double-tiga aconjugated. Senyawa ini dibentuk oleh desaturasi asam lemak dan diproduksi hampir secara eksklusif oleh Basidiomycetes. Senyawa lain seperti asam itatartaric (Gambar 12.13c) yang berasal dari intermediet dari siklus TCA.

Dilihat dari relatif sedikit jamur yang telah disaring untuk metabolit sekunder, kemungkinan bahwa banyak jenis tambahan besar senyawa akan ditemukan di masa mendatang.

Hubungan metabolisme sekunder untuk gizi dan pertumbuhan

Jalur metabolisme sekunder biasanya tidak berfungsi terus-menerus sepanjang siklus hidup jamur tapi tapi sering menjadi sctive setelah tingkat pertumbuhan melambat. Meminjam dan rekan kerja (1961) mengidentifikasi tiga fase umum dalam produksi metabolit manysecondary (Gambar 12.14). dalam fase pertumbuhan yang seimbang tingkat uptaken dan pemanfaatan nutrisi maksimal, dan jamur tumbuh secara eksponensial. Metabolit sekunder jarang diproduksi di fase ini. Begitu nutrisi habis ke titik di mana itu menjadi membatasi, tingkat pertumbuhan melambat dan fase penyimpanan dimulai. Pada fase ini, pembelahan sel berhenti tetapi berat kering mungkin masih meningkat karena akumulasi produk penyimpanan seperti lipisd dan polisakarida. Hal ini dalam fase ini bahwa sintesis metabolit sekunder dimulai. Akhirnya jamur memasuki fase maintance, ketika berat kering menjadi konstan, produksi metabolit sekunder memperlambat, dan autolisis sel set di.