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)

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.

Proses Metabolisme

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).

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)

BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER• Biosintesis Karbohidrat

a. 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 :

2H2O +CO2 + cahaya (CH2O )+ H2O + O2

b. 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.

Klorofil

Mengapa dibentuk metabolit sekunder?Metabolisme sekunder membentuk

metabolit sekunderMetabolit 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.

• 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

Keragaman struktur metabolit sekunder

Atas dasar struktur kimia:Senyawa fenolik; asam lemak, flavonoid,

antrakuinonTerpenoidAlkaloid

Atas dasar jalur biosintesis: Jalus asam asetat Jalur asam sikimat Jalur asam amino

Atas dasar sifat sensorikZat pahit, zat manis, zat pedas, zat berasa kelat

(sepat)

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)

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.

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

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. 

Jalur Asam SikimatJalur 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.

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).

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 pasanganRasa atau bau - menarik serangga untuk penyebaran spora