MID semester Kimia Bahan Alam

1.      Jelaskan bagaimana hubungan struktur dan kereaktifan beberapa senyawa yang anda kenal terhadap suatu penyakit tertentu?

Flavonoid

flavonoid termasuk senyawa fenoik alam yang berpotensial sebagai antioksidan dan mempunyai bioaktivitas sebagai obat.Senyawa-senyawa ini dapat ditemukan pada batang,  daun, bunga dan buah.flavonoid dalam tubuh manusia berfungsi sebagai anti oksidan sehingga sangat baik untuk pencegahan kanker.Manfaat lain flavonoid yaitu untuk melindungi struktur sel, meningkatkan efektivitas vitamin C, snit inflamasi, mencegah keropos tulang dan sebagai antibiotic.

Senyawa Flavonoid: Katekin dan proantosianidin

Katekin dan proantosianidin adalah dua golongan senyawa yang mempunyai banyak kesamaan. Semuanya senyawa berwarna dan terdapat pada seluruh dunia tumbuhan berkayu. Saat ini telah dikenal tiga jenis katekin, yang berbeda pada jumlah gugus hidroksil pada cincin B. Senyawa ini mempunyai dua atom karbon kiral dan karena itu mungkin terdapat 4 isomer.

Katekin digolongkan sebagai flavonoid, yaitu golongan senyawa yang memiliki aktivitas antioksidan. Ia merupakan antioksidan polifenolik yang bekerja dalam metabolisme tanaman. Katekin dan epikatekin adalah epimer, di mana isomer keduanya secara umum dapat ditemukan di alam. katekin memiliki manfaat bagi kesehatan. Menurut Norman Hollenberg, profesor kesehatan dari Harvard Medical School, epikatekin bisa mengurangi risiko dari empat problem penting kesehatan (big four), yaitu stroke, kerusakan hati, kanker, dan diabetes.

Kurkumin merupakan salah satu isolat yang diperoleh dari tanaman Curcuma sp. (Masuda et al., 1993; van der Goot, 1997) yang pertama kali diisolasi oleh Vogel dan Pelletier pada tahun 1815 (van der Goot, 1997; Aggarwal et al., 2006).   Selanjutnya kurkumin dikristalisasi pertama kali oleh Daube pada tahun 1870 dan elusidasi struktur kimia dilakukan oleh Lampe pada tahun 1910.  Sintesis kurkumin dilakukan pada tahun 1913 oleh Lampe dan Milobedzka.  Kurkumin [1,7-bis-(4'-hidroksi-3'-metoksifenil)hepta-1,6-diena-3,5-dion) memiliki berat molekul 368,37 g/mol dengan struktur kimia seperti pada gambar 1 (Aggarwal et al., 2006).

Gambar 1. Struktur Kurkumin (Aggarwal et al., 2006)

Hubungan Antara Struktur dan Aktivitas Kurkumin serta Analognya

Keberadaan gugus hidroksi pada posisi para dan gugus b-diketon  memberikan sumbangan aktivitas yang besar pada kurkumin sebagai penginduksi enzim-enzim fase dua seperti epoksida hidrolase, glutation S-transferase (GST), NAD(P)H quinon reduktase (QR) yang berfungsi untuk proteksi terjadinya karsinogenesis (Dinkova-Kostova & Talalay, 1999).    Hubungan struktur dan aktivitas kurkumin sebelumnya dikemukakan oleh Majeed et al. (2007) terkait dengan gugus-gugus fungsional senyawa tersebut yaitu gugus parahidroksil memiliki efek sebagai antioksidan, sedangkan gugus keto dan ikatan rangkap pada rantai tengah  sebagai antiinflamasi, antikanker, dan antimutagen.  Modifikasi gugus  pada cincin aromatik terminal kurkumin menunjukkan bahwa gugus donor elektron meningkatkan aktivitas antiinflamasi (Nurfina et al., 1997).  Ikatan hidrogen dalam struktur kurkumin terbentuk antara 4'-hidroksi dan 3'-metoksi menurunkan polaritas molekulernya.  Hal ini menunjukkan bahwa 3'-metoksi dan analog sikloheksanon berperan penting sebagai antiinflamasi yang lebih tinggi dibanding analog aseton dan siklopentanon (Liang et al., 2008).   Substitusi ortho oleh gugus donor elektron seperti gugus ortho metoksi, meningkatkan kestabilan radikal bebas fenoksi, meningkatkan efek penangkal radikal bebas dan antitumor (Youssef & El-Sherbeny, 2005).

2.      Uraikanlah dan berikan contoh dimana letak peran penting suatu metabolit sekunder dalam suatu tumbuh-tumbuhan?

Metabolit sekunder adalah senyawa metabolit yang tidak esensial bagi pertumbuhan organisme dan ditemukan dalam bentuk yang unik atau berbeda-beda antara spesies yang satu dan lainnya. Setiap organisme biasanya menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang berbeda-beda, bahkan mungkin satu jenis senyawa metabolit sekunder hanya ditemukan pada satu spesies dalam suatu kingdom. Senyawa ini juga tidak selalu dihasilkan, tetapi hanya pada saat dibutuhkan saja atau pada fase-fase tertentu. Fungsi metabolit sekunder adalah untuk mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, misalnya untuk mengatasi hama dan penyakit, menarik polinator, dan sebagai molekul sinyal. Singkatnya, metabolit sekunder digunakan organisme untuk berinteraksi dengan lingkungannya.

Sebagian besar tanaman penghasil senyawa metabolit sekunder memanfaatkan senyawa tersebut untuk mempertahankan diri dan berkompetisi dengan makhluk hidup lain di sekitarnya. Tanaman dapat menghasilkan metabolit sekunder (seperti: quinon, flavonoid, tanin, dll.) yang membuat tanaman lain tidak dapat tumbuh di sekitarnya. Berbagai senyawa metabolit sekunder telah digunakan sebagai obat atau model untuk membuat obat baru, contohnya adalah aspirin yang dibuat berdasarkan asam salisilat yang secara alami terdapat pada tumbuhan tertentu. Manfaat lain dari metabolit sekunder adalah sebagai pestisida dan insektisida, contohnya adalah rotenon dan rotenoid. Beberapa metabolit sekunder lainnya yang telah digunakan dalam memproduksi sabun, parfum, minyak herbal, pewarna, permen karet, dan plastik alami adalah resin, antosianin, tanin, saponin, dan minyak volatil.

Fungsi alkaloid ini bermacam -macam diantaranya:
sebagai racun untuk melindungi tanaman dari serangga dan binatang, sebagai hasil akhir dari reaksi detoksifikasi yang merupakan hasil metabolit akhir dari komponen yang membahayakan bagi tanaman, sebagai faktor pertumbuhan tanaman dan cadangan makanan

3.      Kemukakan gagasan anda,bagaimana idenya suatu senyawa bisa diisolasi dan dipurifikasi?

Isolasi adalah salah satu metode dalam memperoleh suatu senyawa di dalam sampel sedangkan pemurnian adalah memisahkan komponen yang dicari dengan komponen-komponen lain yang dapat mengganggu identifikasi kualitatif dan penentuan kuantitatifnya. Kedua metode ini bisa disebut metode pemisahan.Isolasi dan purifikasi dapat dilakukan dengan cara teknik pemisahan tersebut yaitu membedakan sifat fisik dan kimia suatu senyawa.

Isolasi dan purifikasi jug adapt dilakukan dengan fitokimia, maserasi, sokletasi dll.Salah satunya contohnya yaitu sokletasi.Sokletasi yaitu proses pemisahan suatu senyawa dengan melakukan penyaringan berulang-ulang.Contohnya yaitu Seberat 1000 g serbuk kering herba meniran disokletasi dengan 5 L pelarut n – heksana. Ekstrak  n -heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktivitas antibakteri.

4.      Kemukakan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam dapat diketahui alur biosintesisnya?

                  jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik (fenomena “vikarias:-Ras Kimia). Alasan mengapa jalur biosintesis perlu dipelajari adalah :

1. Bisa mengubah senyawa awal menjadi senyawa baru yang lebih bermanfaat dengan pertolongan suspensi sel
2. Berdasarkan biosintesis, metabolit sekunder dapat diumpankan dengan prazat untuk menjadi produk yang lebih cepat dengan kultur suspensi sel

3. Mengubah senyawa tertentu menjadi senyawa lain untuk menggantikan reaksi dengan kultur suspensi sel

Kegunaan mengetahui jalur biosintesis adalah dapat melakukan derivatisasi. Setelah kita mengetahui jalur biosintesisnya , dan ternyata jalur biosintesisnya bercabang- cabang maka kita dapat melakukan blocking pada salah satu cabang. Dengan adanya blocking tersebut maka kita dapat meningkatkan metabolit sekunder yang kita inginkan dari jalur biosintesis yang tidak kita blocking.

Cara rekayasa jalur biosintesis :
1. Dengan penambahan substrat, prekursor, atau enzim yang berperan.
Salah satu metode pendekatan yang dapat digunakan untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder dalam kultur in vitro adalah dengan penambahan prazat. Penambahan prazat ke dalam medium kultur dapat merangsang aktivitas enzim tertentu yang terlibat dalam jalur biosintesis, sehingga dapat meningkatkan produksi metabolit sekunder.
Salah satu penelitian yang dilakukan oleh Zakiah, dkk (2003) menunjukkan bahwa penambahan squalen sebagai prazat dapat meningkatkan produksi Azadirahtin pada kultur kalus (Azadirachta indica A.Juss) dengan penambahan zat pengatur tumbuh 2,4-D dan BAP. Penambahan skualen dilakukan setelah kalus suspensi sel berumur 6 hari yang memberikan kadar azadirahtin di dalam sel saat sedang meningkat. Pemberian azadirahtin dilakukan dengan 3 konsentrasi yaitu 10 µM, 100 µM, dan 1000 µM. Hasil penelitian membuktikan bahwa produksi azdirahtin meningkat pesat pada hari ke-4 setelah penambahan azadirahtin pada kultur yang berumur 10 hari dengan kadar 0,0076 ± 0,006 g/g BK atau peningkatan mencapai 85, 366% dibandingkan kandungan azadirahtin tertinggi pada control (0,041 g/g BK).
2. Aktivasi enzim yang berperan dalam jalur biosintesis.
3. Rekayasa faktor lingkungan.
Penambahan prazat dimaksudkan untuk mempersingkat proses biosintesis atau dengan kata lain untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder. Selain penambahan Prazat, pemberian “stress” pada kultur juga dapat mempengaruhi produksi metabolit sekunder. Kejadian yang mungkin timbul karena perlakuan tersebut kemungkinan akan terbentuknya senyawa baru yang tidak terdapat dalam tumbuhan asal (de novo synthesis), akan tetapi umumnya memberikan hasil yang menguntungkan. Jenis “stress” yang umum, misalnya kekurangan air (draught), kekurangan cahaya, kekurangan nutrisi (mineral), suhu di atas atau di bawah optimal.