senyawa organik bahan alam

SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM
Metabolit Primer
Metabolit Sekunder
Produk metabolisme
Produk metabolisme
Primer: sama untuk semua
organisme
Sekunder: bergantung pd
spesies
Contoh: - polimer alam
- polisakarida
- protein
- lemak
- asam nukleat
Contoh: - terpenoid
- steroid
- flavonoid
- poliketida
- alkaloid
Fungsi: - berbeda untuk tiap
molekul
- umum → untuk
mempertahankan
diri dilingkungannya
Karakteristik
Tersebar merata dlm tiap
organisme
Tidak merata*)
Fungsi universal:
Sumber energi, enzim
pengemban keturunan
Fungsi ekologis:
Penarik serangga, pelindung
diri, alat bersaing hormon
Perbedaan strukturnya kecil
Struktur kimia berbedabeda*)
Keaktivan fisiologis berkaitan Keaktivan fisiologis tidak
dgn struktur kimia
berkaitan dgn struktur kimia
ASAL USUL SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM
METABOLIT PRIMER & METABOLIT SEKUNDER
Metabolit
primer
polisakarida
Metabolit dasar
glukosa
Pentosa
tetrosa
Metabolit
sekuder
glikosida
As. Amino
aromatik
fenilrpopan
alkaloid
flavonoid
triosa
protein
As. lemak
lemak
As. Amino
alifatik
poliketida
As. asetat
Asam
mevalonat
Asam
nukleat
siklus
Krebs
Terpenoid
steroid
tetrapirol
¾Masalah yang merupakan tantangan dan menarik perhatian:
contoh: - kemotaksonomi
- pengembangan kimia organik
- struktur vs keaktivan fisiologi
Secondary Metabolites as Chemical Messenger
toxins
Antipendants
antractrans
allelopathy
ph
ph
yto
a
lex
ine
yto
s
tox
ins
higher
animal
pheromonas
toxins
medicine
higher
plants
Insect
pests
micro
organisme
pheromones
antibiotik
Bahan kimia: Bahan-bahan/kimia yang dipakai untuk
berantaraksi didalam ekosistem dan
mempertahankan diri
Intra Spesifik : Berkomunikasi didalam satu spesies (semut
dengan semut) bahan kimianya disebut
pheromon → sesama insect
Kimia tumbuhan
- Pertumbuhan
- Pertahanan (resisten) terhadap insekta
- Pertahanan (resisten) terhadap penyakit
- Pertahanan (resisten) terhadap binatang
∴ Kegunaan senyawa bahan alam:
untuk mempertahankan diri dalam suatu lingkungan tertentu
dan sebagai alat berkomunikasi
Antaraksi Tanaman Parasit
Dalam penjangkitan penyakit tanaman
tanaman
Pengenalan
Tanaman
(toxin)
Proses infeksi
host
Resistensi
elisitor
Thd penetrasi
(prohibition)
Perk. penyakit
Resistensi
Thd ekspensi
(phytoalexins
penyakit
tanaman
parasit
patogen
Sport/penetrasi
Sympton
penyakit
pemantapan
ekspansi
Patogen mengeluarkan toxin untuk menyerang tanaman,
tanaman mengeluarkan prohibitin → proses awal pengenalan
→ bila prohibitin tak bisa mengatasi toxin → terjadi penetrasi
→ tanaman mengalami infeksi, sebelum terjadi infeksi
tanaman selalu mengeluarkan senyawa-senyawa baru untuk
mengatasi toxin, bila tak mampu juga → proses infeksi
berlanjut → lama-lama terjadi parasit → mengeluarkan elisitor
sedangkan tanaman mengeluarkan phytoalexins untuk
mengatasi parasit
OH
H3CO
O
OH
O
OH
pinosylvin
(anti fungal pre-infeks)
O
pisatin (ex. buncis)
O
Jalur Biosintesis Utama Bahan Alam
Jalur shikimat, tanaman primitif cenderung mensintesis ke arah
→ Tingkat evolusi rendah masih ada sampai sekarang
Asam
shikimat
Gallodan
ellagitanin
Tirosin
Fenil alanin
Asam
korismat
Benzil
siokuinolin
Alkaloid
antranilat
Asam
Sinamat
Sinamil
alkohol
Lignan &
lignin
Alif fenol
Propenil
fenol
neolignan
karbohidrat
poliasetilen
Asam asetat
iridoid
Seskuiterpen Steroidal
lakton
saponin
Jalur asetat C2
Steroidal
alkaloid
Asam mevalonat
Tanaman lebih maju, modern → mensintesis kearah → tingkat
evolusi tinggi, dulu tak ada, sekarang ada
Famili compositae: 1100 genus (13 tribe) 20.000 spesies
Contoh: bunga dahlia, bunga chrysant, bunga matahari
(helianthus annus), bunga aseter, baluntas (Pluchea
indica), urang-aring (eclipta alba), sembung (blume
balsamifera), dan babadotan (ageratum conyzoides)
Kegunaan → bahan pangan (sayur-sayuran), minuman,
hiasan (bunga-bungaan), makanan ternak dan obatobatan tradisional (demam, sakit perut, sakit mata,
dan sariawan)
Jalur biosintesis → asetat mevalonat
Kandungan kimia: terpenoid, steroid, poliasetilen, turunan
benzofuran dan benzopyran, fenil
propanoid, flavonoid, dan alkaloid
→ Sekuiterpen mayoritas
Bagaimana mengangkat senyawa-senyawa organik bahan
alam/molekul-molekul dari alam/organisme menjadi senyawa
yang berguna
Pemilihan Tanaman
Komunitas tanaman
random
Terarah
Pendekatan
Filogenitik
Pendekatan
ekologi
Aktivitas
taksanomi
Pengamatan
lapangan
Kekerabatan
”Suatu keteraturan yang dapat
diamati setelah orang
mempelajari berbagai macam
senyawa dari berbagai
mikroorganisme yang berkaitan
dengan:
- Bentuk tanaman
- Ilmu statistik
- Ilmu evolusi
” Bagi suatu habitat
keadaan sebenarnya
→ ada pendekatan yang
perlu pengkajian
Filogenetik: Koreksi antara fungsi evolusi dalam jalur
biosintesis dengan taksanomi
Dari tanaman ke molekul Bioaktif
Langkah operasional:
1. Pengumpulan & identifikasi botanik
2. Pembuatan esktrak & Analisis kromatografi
3. uji Bioaktivitas & Farmakologi thd esktrak
4. Pemisahan → dipantau uji Bioaktivitas
5. Bukti kemurnian & penetapan struktur
6. sintesis parsial/total
7. pembuatan derivat/analog untuk anlisis struktur
8. pemisahan skala besar → uji toksisitas 7 farmakologi
Keanekaragaman Mikromolekul dan Taksanomi
1. Tiap tanaman mempunyai corak molekul tertentu
- Senyawa dihasilkan melalui jalur yang berbeda
2. Suatu spesies mempunyai senyawa dari beberapa golongan
Biosintetik tertentu, misal; Artemisia; ada beberapa
golongan biosintetik +++ terjadi diversifikasi
3. Diversifikasi senyawa dari golongan biosintetik tertentu diikuti
oleh naiknya tingkat oksidasi secara progresif
CH3
CH2OH
CHO
COOH
4. Evolusi dari bentuk pohon ke bentuk herba diikuti oleh
kendornya jalur shikimat dan meningkatnya jalur asetatmevalonat dengan tingkat oksidasi senyawa yang tinggi
→ tanaman pohon relatif lebih primitif daripada herba →
perubahan ini diikuti dengan perubahan kimia yang
dihasilkan, semua evolusi menjurus ketingkat oksidasi yang
tinggi → semakin tinggi kompleks biogenesis semakin tinggi
tingkat oksidasi
5. Cincin aromatik dari lignin turunan shikimat dan cincin
aromatik flavonoid turunan asetat lebih banyak teroksidasi
bila bergerak dari tanaman primitif ke tanaman yang lebih
modern
jalur shikimat
jalur asetat
Teori:
¾ Semua bahan kimia dipakai untuk mempertahankan diri
- Dihasilkan khusus untuk mempertahankan diri
- Dihasilkan secara random untuk pertahanan diri
¾ Banyak bahan yang dihasilkan bukan untuk
mempertahankan diri → keseimbangan energi yang dipakai
Teori gohib:
- Bahan alam itu dihasilkan ada tekanan lingkungan → oleh
karena reaksi yang terlibat dalam bahan alam adalah al.
oksidasi → ada kaitan dengan oksigen dari luar
[O]
X
C C
Untuk menghindarkan
stress, Tekanan dari
Y
Z
C C C C udara → terjadi
OH OH diversifikasi
O
Alat pengaman
agar diversfikasi
dapat terjadi
Tanaman tinggi ≡ ton. pohon
Tanaman rendah ≡ ton. herba