BIOKIMIA BAHAN ALAM

1. BIOKIMIA BAHAN ALAM 7 September 2009 Rita Rakhmawati.,M.Si., Apt

2. TOPIK BAHASAN • Kontrak perkuliahaan, pendahuluan, ruang lingkup BBA, Metabolisme primer dan sekunder, faktor-faktor yg mempengaruhi keragaman metabolit sekunder • Terpenoid dan steroid; Klasifikasi, Jalur metabolisme terpenoid, perbedaan monoterpen, diterpen, Sintesis terpenoid, minyak atsiri, karotenoid • Alkaloid dan biosintesis alkaloid • Senyawa fenol (fenol dan asam fenol, fenilpropanoid, flavonoid, tanin, kuinon)

3. Penilaian • Kompetensi Dasar 1 • Kompetensi Dasar 2 • Kompetensi Dasar 3 • Kompetensi Dasar 4 • Kuis, Tugas, Ujian

4. Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. • Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. • Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme. • Metabolisme total merupakan semua proses biokimia di dalam organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup.

5. Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika.

6. Berdasarkan pembentukan: Metabolit Primer • Merupakan Fundamental Building Block Kehidupan/Makhluk Hidup. • Misal karbohidrat, protein, lemak • Tidak penting atau esensial untuk perkembangan/eksistensi makhluk hidup • Misal terpenoid, alkaloid, flavonoid Metabolit Sekunder

7. Mengapa dibentuk metabolit sekunder? • Metabolisme primer akan membentu metabolit primer • Metabolisme sekunder membentuk metabolit sekunder • Metabolit intermediet: reaksi yang terletak antara met primer dan sekunder dan menghasilkan energi untuk berlangsungnya suatu reaksi. • Metabolit sekunder merupakan suatu bentuk untuk survival/pertahanan diri. • Tanaman tidak dapat berpindah tempat. Misal tanaman pada lahan yang tercemar, agar tetap survive maka akan membentuk metabolit sekunder.

8. Uk Misal; pada tanaman tembakau dapat membentuk asam salisilat sebagai antibodi. Bila tembakau terkena virus maka produksi asam salisilat akan tinggi dan dalam tembakau dapat melakukan proses metilasi pada as salisilat menjadi metil salisilat. • Misal; tanaman membentuk suatu phytoaleksin

9. Berdasarkan sifat: • Metaboli/zat aktif • Metabolit/Zat inert Berdasarkan reaksi/keaktifan: Zat aktif farmasetis Zat aktif farmakologik penghambatan karsinogenensis, anti-tumor, antivirus, anti-oksidasi (peroksidasi lipida, lipoksigenase, oksidasi xanthin, dan oksidasi monoamin), anti hipertensi ,(antibakteri dan jamur, anti-diabetes, dan antinematoda

10. Keragaman struktur metabolit sekunder Atas dasar struktur kimia: • Senyawa fenolik; asam lmak, flavonoid, antrakuinon • Terpenoid • Alkaloid Atas dasar jalur biosintesis: Jalus asam asetat Jalur asam sikimat Jalur asam amino Atas dasar sifat sensorik Zat pahit, zat manis, zat pedas, zat berasa kelat (sepat)

11. Metabolit sekunder bagi tanaman sebenarnya juga toksik. Cara antisipasi? • Akan dibentuk glukosida • Met sekunder toksik-------glukosida (larut air) • Sehingga ketoksikan berkurang dan dapat ditransport ke vakuola (bila mengekstraksi tanaman akan diperoleh banyak glikosida)

12. Biosintesis Metabolit Sekunder • Biosintesis metabolit sekunder sangat beragam tergantung dari goIongan senyawa yang bersangkutan. Jalur yang biasanya dilalui dalam pembentukan metabolit sekunder ada tiga jalur, yaitu jalur asam asetat, jalur asam sikimat, dan jalur asam mevalonat.

13. Keragaman metabolit sekunder • Faktor Luar: Letak geografis (iklim, suhu, jenis tanah, lingkungan), m.o patogen, sinar matahari • Faktor dalam; genetis • Proses: saat panen, pasca panen

15. 1. JaIur asam asetat • Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan berdasarkan pada biosintesisnya. Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam asetat (C2) via reaksi kondensasi. • Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina. • Pembentukan rantai poli-ß-keto dapat digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup . • Akan tetapi studi tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas.

16. Jalur asam sikimat • Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik, utamanya L-fenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan, sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino esensial yang harus terdapat dalam diet manusia maupun hewan. Zantara pusat adalah asam sikimat, suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Adapun contoh reaksi yang terjadi dalam biosintesis asam polifenolat. Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.

17. Jalur asam mevalonat • Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA).

18. Beberapa karakteristik umumbahan metabolit sekunder adalah: • Cenderung dihasilkan pada akhir fase • pertumbuhan pada media batch culture atau • pada pertumbuhan yang substratnya dibatasi • pada media continuous culture. •  Diproduksi dari bahan metabolit intermediet • tetapi dengan bantuan enzim-enzim khusus • yang dikode oleh gen tertentu.. •  Tidak bersifat esensial untuk pertumbuhan atau • metabolisme normal. •  Spesifik untuk genus, spesies bahkan strain • tertentu.

19. Beberapa kemungkinan peranmetabolit sekunder: •  Dibutuhkan pada konsentrasi rendah selama pertumbuhan. •  Penimbunan (bisa dibongkar dengan mudah) •  Prosesnya (bukan produknya) merupakan suatu alternatif sebagai • katup pelepas untuk memindahkan intermidiet primer yang tidak • dibutuhkan. Pada pertumbuhan yang terhambat, senyawa intermediet • tidak boleh terakumulasi karena akan menghambat proses utama • metabolisme. Oleh karena itu harus dirubah menjadi senyawa • metabolit sekunder yang akan diekspor keluar sel atau tersimpan • sebagai senyawa tidak aktif. Sehingga kegunaannyapun dapat • beragam: •  Antibiotik - untuk pertahanan wilayah. •  Mikotoksin - melawan serangga pemakan. •  Melanin - perlindungan terhadap oleh UV. •  Hormon kelamin - menarik pasangan •  Rasa atau bau - menarik serangga untuk penyebaran spora