2. Sumber Alam Senyawa
Obat
• Tanaman (simplisia, extrak, isolat,
metabolit/eksudat, senyawa aktif)
• Hewan (bagian organ, ekstrak organ,
metabolit/eksudat, senyawa aktif)
• Mineral (bahan tambang)
• Mikroorganisme ( biomassa,
metabolit, senyawa pemandu,
senyawa aktif)
3. Tujuan Mempelajari Biosintesis
dan Metabolisme Produk Alam
• Materi di atas mengaitkan ilmu farmakognosi
dengan ilmu biokimia
• Kebanyakan obat diperoleh dari alam maupun
sintetik yang dihasilkan atau terdapat dalam
organisme
• Biokimia mempelajari pembentukan metabolit
primer, sekunder, juga siklus dan jalur reaksi
kimia dalam organisme. Selain itu untuk
mengetahui bagaimana cara pembentukan suatu
zat yang berkhasiat dalam tumbuhan. Sedangkan
dari jalur pembentukannya kita dapat mengamati
bahan dasar pembentuknya.
5. BIOSINTESIS
• Biosintesis merupakan proses pembentukan suatu metabolit
(produk metabolisme ) dari molekul yang sederhana sehingga
menjadi molekul yang lebih kompleks yang terjadi pada organisme
hidup ( Neumann et al, 1985).
• Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia
di dalam organisme dan sel. Metabolisme pada makhluk hidup
dibagi menjadi 2, yaitu metabolisme primer dan sekunder.
• Metabolisme primer pada tumbuhan seperti respirasi dan
fotosintesis yang merupakan proses yang esensial bagi kehidupan
tumbuhan. Metabolisme primer membentuk metabolit primer
• Metabolisme sekunder merupakan proses yang tidak esensial bagi
kehidupan organisme. Metabolisme sekunder terjadi pada saat sel
dalam tahap diferensiasi menjadi sel yang lebih terspesialisasi
(fase stasioner) (Schripsema & Verpoorte, 1994 ; Mohr &
Schopfer 1995).
6. Metabolit primer : hasil metabolisme yang
digunakan untuk kelangsungan hidup (proses
tumbuh), contoh : asam amino, asetil CoA, gula –
gula, nuklelotida, asam sitrat, lipid, protein, dan
karbohidrat.
Metabolit sekunder : hasil metabolisme yang
tidak digunakan untuk proses pertumbuhan, tetapi
misalnya untuk pertahanan diri, contoh : senyawa
yang diturunkan dari metabolit primer seperti
protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat.
Secara sederhana dibagi atas 3 golongan besar,
yaitu fenolik, senyawa bernitrogen, dan terpenoid
( Edwards & Gatehouse, 1999)
7. BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER
• Biosintesis Karbohidrat
c. Produksi monosakarida lewat fotosintesis. Dalam tumbuhan
berklorofil, monosakarida diproduksi lewat fotosintesis di mana,
proses tersebut terdiri dari 2 golongan reaksi, yakni reaksi
cahaya dan reaksi enzimatik. Hasil dari kedua reaksi tersebut
dapat digambarkan :
Klorofil
2H2O +CO2 + cahaya (CH2O )+ H2O + O2
e. Biosintesis sukrosa. Pada penelitian menunjukkan sukrosa tidak
hanya sebagai gula pertama yang terbentuk dalam fotosintesis,
tetapi bahan transpor utama.
• Biosintesis lipid. Biosintesis asam lemak berjalan dengan sederet
reaksi melibatkan 2 komplek enzim + ATP + NADPH2, Mn 2+ , dan
karbondioksida.
• Biosintesis asam amino dan protein. Protein terdiri dari rangkaian
asam amino yang terbagi menjadi 2, yaitu : esensial dan
nonesensial. Biosintesis asam amino erat hubungannya dengan
biosintesis metabolit sekunder, keduanya melibatkan proses
translasi.
8. Mengapa dibentuk metabolit
sekunder?
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.
9. • 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
10. Keragaman struktur metabolit
sekunder
Atas dasar struktur kimia:
Senyawa fenolik; asam lemak, 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
golongan 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.
14. 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
dalam 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
lemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan
asam lemak melibatkan enzim asam lemak sintase seperti yang dibahas di
atas.
15. Jalur Asam Sikimat
Jalur asam sikimat merupakan jalur 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.
16. 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).
17. Beberapa kemungkinan
peran metabolit sekunder:
Dibutuhkan pada konsentrasi rendah
selama pertumbuhan.
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
