PENISILIN SEBAGAI ANTIBIOTIK HASIL

PENISILIN SEBAGAI ANTIBIOTIK HASIL
METABOLIT SEKUNDER Penicillium
notatum & Penicillium chrysogenum
DESKRIPSI AWAL
• Metabolit diklasifikasikan menjadi dua, yaitu
metabolit primer dan metabolit sekunder.
• Metabolit primer yang dibentuk dalam jumlah
terbatas digunakan untuk pertumbuhan dan
kehidupan mahluk hidup.
• Sementara metabolit sekunder tidak
digunakan untuk pertumbuhan dan dibentuk
dari metabolit primer pada kondisi stres.
A. Biosintesis Antibiotik
• Antibiotik merupakan salah satu produk
metabolit sekunder.
• Keistimewaan metabolisme sekunder adalah
lintasan reaksinya yang berbeda-beda
tergantung jenis organismenya dibandingkan
dengan lintasan reaksi metabolisme primer
yang hampir sama diberbagai kelompok
organisme.
Biosintesis Antibiotik (Lanjutan)
• Antibiotik atau antimikroba adalah obatobatan yang digunakan untuk memberantas
mikroba pada manusia.
• Antibiotik merupakan senyawa kimia yang
dihasilkan oleh mikroorganisme yang dapat
membunuh atau menghambat perkembangan
bakteri dan mikroorganisme lain, serta
memegang peranan penting dalam
menanggulangi penyakit infeksi.
B Sejarah Ditemukannya Antibiotik Penisilin
• Antibiotik pertama yang dihasilkan oleh
mikroorganisme ditemukan pertama kali oleh
Alexander Flemming pada tahun 1928 dari
kapangPenicillium notatum.Walaupun
Penicillium notatum kurang potensial, namun
penemuan ini mendorong pengembangan
bioteknologi di bidang obat-obatan.Pada
tahun 1951 berhasil ditemukan Penicillium
chrysogenum yang ternyata lebih potensial
dalam memproduksi antibiotik penisilin.
C. Deskripsi Penisilin
• Penisilin merupakan campuran asam organik
berstruktur komplek yang diisolasi sebagai
garam-garam natrium, kalium dan kalsium.
Penisilin dihasilkan selama pertumbuhan dan
metabolisme kapang Penicillium notatum dan
Penicillium chrysogenum.
• Kapang-kapang ini tumbuh pada suhu 24C,
suplai O2 cukup, dan pH yang agak basa.
• Produksi antibiotik ini dilakukan dengan
cara proses fermentasi.
Deskripsi Penisilin (Lanjutan)
• Dewasa ini dikenal 5 jenis penisilin hasil
proses fermentasi. Namun penisilin G
merupakan penisilin yang paling banyak
diproduksi secara komersial dewasa ini
(Maya,2002).
Deskripsi Penisilin (Lanjutan)
• Sama halnya dengan semua zat antibiotik
lainnya, antibiotik penisilin pun dibuat saat
pertumbuhan mikroorganisme penghasil
antibiotik menunjukkan grafik menurun.
• Pada saat tersebut nutrisi terbatas dan
pertumbuhan melambat, shg terakumulasinya
induser enzim metabolit sekunder,
terlepasnya gen-gen untuk sintesis metabolit
sekunder
D. Jalur Biosintesis pada Penisilin
• Penisilin tergolong -laktam.
• Jalur biosintesis penisilin bermula
dari kondensasi tiga asam amino,
yaitu asam aminoadipic, sistein,
dan valin.
• Reaksi ini berlangsung dengan
adanya enzim ACV sintetase
membentuk tripeptida -(aminoadipil) sisteinilvalin, yang
kemudian diubah menjadi bentuk
siklik isopenisilin N dengan
bantuan enzim isopenisilin N
sintetase.
• Jalur reaksi hingga terbentuknya
isopenisilin N
E. Pembuatan Penisilin
• Penisilin diproduksi secara komersial dengan
menggunakan bahan baku utama berupa
glukosa, laktosa, dan cairan rendaman jagung.
• Mineral-mineral yang digunakan adalah
NaNO3, Na2SO4, CaCO3, KH2PO4, MgSO4, 7H2O,
ZnSO4, dan MnSO4.
Pembuatan Penisilin (Lanjutan)
• Proses fermentasi penisilin didahului oleh tahapan
seleksi strain Penicillium chrysogenum pada media agar
di laboratorium dan perbanyakan pada tangki seeding.
• Setelah proses seleksi dilakukan, maka dilanjutkan
dengan sterilisasi media fermentasi melalui pemanasan
dengan steam bertekanan sebesar 15 lb (120 0C)
selama ½ jam.
• Sterilisasi ini dilanjutkan dengan proses pendinginan
fermentor dengan air pendingin yang masuk ke dalam
fermentor melalui coil pendingin.
Pembuatan Penisilin (Lanjutan)
Pembuatan Penisilin (Lanjutan)
• Saat temperatur mencapai 75oF (24oC), media ini diinokulasi pada
kondisi aseptik dengan memasukkan spora-spora kapang Penicillium
chrysogenum.
• Selama proses fermentasi berlangsung dilakukan pengadukan,
sementara udara steril dihembuskan melalui sparger kedalam
fermenter.
• Proses fermentasi ini akan berlangsung selama 100 – 150 jam
dengan tekanan operasi 5 – 15 psig. Temperatur operasi dijaga
konstan selama fermentasi penisilin berlangsung dengan cara
mensirkulasikan air pendingin melalui coil.
• Busa-busa yang terbentuk dapat diminimalkan dengan
penambahan agen anti-foam. Kapang aerobik dibiarkan tumbuh
selama 5 – 6 hari saat gas CO2 mulai terbentuk.
Pembuatan Penisilin (Lanjutan)
• Pada saat penisilin sudah dihasilkan dalam jumlah yang
maksimum, maka cairan hasil fermentasi tersebut
didinginkan hingga 28oF (2oC), dan dimasukkan kedalam
rotary vacumfilter untuk memisahkan miselia dan penisilin.
• Miselia akan dibuang, sehingga diperoleh filtrat berupa
cairan jernih yang mengandung penisilin.
• Cairan yang mengandung penisilin diekstraksi secara kimia
lalu dimurnikan menggunakan pelarut untuk membuat
kristal murni.
• Setelah proses ini, penisilin dikemas siap untuk digunakan.
Tangki fermentor disterilisasi, lalu digunakan untuk
membuat biakan baru.
F. CARA KERJA PENISILIN
• Cara kerja dari penisilin adalah dengan cara mengganggu
sintesis peptidoglikan di dinding sel bakteri.
• Crosslinking pada saat pembentukan peptidoglikan yang
terjadi pada bakteri dicegah oleh pinisilin dengan cara
menghambat transpeptidase enzim, dengan kata lain βlaktam akan terikat pada enzim transpeptidase yang
berhubungan dengan molekul peptidoglikan bakteri
sehingga nantinya menyebabkan cacat dinding sel pada
bakteri.
• Kemudian terjadi pengambilan kelebihan air dan
melemahkan dinding sel bakteri ketika sel bakteri
membelah sehingga menyebabkan mereka pecah (lisis sel)
dan akhirnya bakteri tersebut mati.
F. CARA KERJA PENISILIN (LANJUTAN)
• -laktam dalam penisilin menghambat
pertumbuhan bakteri dengan cara berikatan pada
enzim DD-transpeptidase yang memperantarai
dinding peptidoglikan bakteri, sehingga dengan
demikian akan melemahkan dinding sel bakteri
• Hal ini mengakibatkan sitolisis karena
ketidakseimbangan tekanan osmotis, serta
pengaktifan hidrolase dan autolisis yang
mencerna dinding peptidoglikan yang sudah
terbentuk sebelumnya.
G. Peranan Penisilin Bagi Makhluk Hidup dan
Lingkungannya (Positif & Negatif)
a. Penisilin dapat menghambat pertumbuhan
bakteri gram positif yaitu dengan mengganggu
sintensis dan dinding sel.
b. Pada manusia: sebagai antibiotik
Untuk penyakit yang di sebabkan bakteri,
antibiotik cukup dapat diandalkan. Contoh
penyakit akibat infeksi bakteri adalah sebagian
infeksi telinga, infeksi sinus berat, radang
tenggorokan, akibat infeksi bakteri streptokokus,
infeksi saluran kemih, tifus, tuber kulosis, dan
diare akibat amoebahystolytica.
TERIMA KASIH