BIOGENETIK ALKALOID PADA MAKHLUK HIDUP

Sebelumnya kita telah memperlajari tentang potensi pemanfaatan alkaloid bagi makhluk hidup. dimana banyak seklai manfaat alkaloid yang digunakan untuk makhluk hidup. Kali ini kita akan mempelajari biogenetik alkaloid pada makhluk hidup. Sebelum itu kita ingat kembali mengenai alkaloid terlebih dahulu. Alkaloid adalah senyawa basa bernitrogen yang kebanyakan berbentuk heterosiklik dan terdapat dalam tumbuh-tumbuhan dan sebagian kecil juga terdapat pada hewan. Alkaloid ini merupakan salah satu hasil dari metabolit sekunder. Alkaloid ini merupakan golongan metabolit sekunder yang paling banyak ditemukan di alam.

Asam amino, peptide, protein, nukleotid, asam nukleik, gula aminodan antibiotic biasanya tidak digolongkan sebagai alkaloid. Dengan prinsip yang sama senyawa yang sifatnya netral yang secara biogenetic berhubungan dengan alkaloid termasuk pada golongan ini. Seringkali kita mendengar kata biogenetik, apa sebenarnya biogenetik itu? Suatu zat yang diproduksi secara biologis oleh makhluk hidup dan dengan zat tersebut digunakan untuk keberlangsungan hidupnya disebut biogenetik . dari segi biogenetiknya sendiri, alkaloid diketahui berasal dari sejumlah kecil asam amino, yaitu diantaranya:

-          Ornitidan lisin : dimana berfungsi untuk menurunkan alkaloid alisiklik

-          Fenilalanin dan tirosin : menurunkan jenis isokuinolin

-          Triftopan : yang menurunkan alkaloid indol

Reaksi Mannich merupakan reaksi utama yang mendasari biosintesis alkaloid ini dimana antara suatu aldehidadan suatu amina primer dan sekunder, dan suatu senyawa enol dan fenol. Pada biosintesis alkaloid akan melibatkan reaksi rangkap oksidatif fenol dan metilasi. 
Alkaloid diklasifikasikan menjadi 3 kelompok yang berdasarkan biogenetiknya, antara lain sebagai berikut:
1. Alkaloid alisiklik
alkaloid yang terbentuk dari asam amino ornitin dan lisin biasa dikenal sebagai alkaloid alisiklik. alkaloid ini sering dijumpai dalam beberapa tumbuhan seperti pada buah delima, khusunya pada kulitnya.

2. Alkaloid isoquinolin
Alklaoid ini terbentuk oleh asam amino fenilalanin dan tirosin. Alkaloid ini dikenal sebagai perkusor dari terbentuknya alkaloid amina. contoh alkaloid jenis ini yaitu ephedrin. ephedrin adalah obat untuk meningkatkan tekanan darah, dan juga digunakan sebagai obat depresi. selain ephedrin ada beberapa senyawa kain seperti morphin. dibawah ini ditunjukkan beberapa turunan untuk senyawa morphin.

3. Alkaloid Indol
Alkaloid indol ini biasanya tersusun oleh asam amino triftopa. contohnya yaitu harmin yang ditunjukkan struktur dibawah ini.

Dibawah ini contoh dari biogenetik senyawa alkaloid khususnya Nikotin.

Nikotin ini sendiri berasal dari asam amino ornitin. asam amino ornitin akan mengalami metilasi yang akan melepaskan H+ nya. strukturnya akan terjadi dekarboksilasi yaitu hilangnya gugus karboksil dan akan meleaskan CO2. lalu akan mengalami reaksi deaminasi. deaminasi adalah pelepasan gugus amina sehingga akan membentuk gugus karboksil. selanjutnya akan ditambahkan asam nikotimat untuk membentuk senyawa alkaloid yaitu Nikotin.

 PERTANYAAN

1. Dari segi biogenetiknya alkaloid berasal dari sebagian kecil asam amino, pertanyaan saya menurut anda dari segi biogenetiknya alkaloid berasal mana selain dari sebagian kecil asam amino?

2. Menurut anda bagaimana jika yang termasuk dalan golongan senyawa alkaloid mengalami biogenetik, apakah senyawa tersebut masih memiliki kegunaan yang sama atau akan mempengaruhi kegunaanya?

3. Menurut anda bagaimana pengaruh biogenetik ini terhadap senyawa alkaloid?

POTENSI PEMANFAATAN ALKALOID UNTUK MAKHLUK HIDUP

Sebelumnya kita telah mempelajari mengenai keunikan dan keanekaragaman struktur senyawa alkaloid. Setelah kita mengetahui struktur dari alkaloid kita juga harus mengetahui apa saja kegunaan dari pada senyawa alkaloid dalam kehidupan makhluk hidup di dunia ini. Alkaloid telah dikenal sejak lama dan alkaloid telah menarik perhatian karena pengaruhnya terhadap efek fisiologisnya terhadap makhluk hidup khususnya mamalia dan dipakai dalam bidang farmasi, namun fungsinya terhadap tumbuhan hampir sama. Ada beberapa peranan alkaloid dalam tumbuhan, diantaranya yaitu:

1.      Alkaloid dapat berperan sebagai hasil dari buangan nitrogen, seperti urea dan asam urat dalam hewan.

2.      Liebig menyatakan bahwa sebagian besar alkaloid bersifat basa, dan dapat mengganti basa mineral untuk mempertahankan ion dalam tumbuh-tumbuhan.

3.      Sebagian alkaloid dapat bertindak sebagai penyimpanan nitrogen, meskipun ada alkaloid ditimbun dan tidak akan mengalami metabolisme lebih lanjut meskipun sangat kekurangan nitrogen.

4.      Alkaloid dapat berperan sebagai pengatur tubuh, karena dari segi struktur, ada beberapa alkaloid menyerupai pengatur tumbuh. Sebagian alkaloid merangsang perkecambahan dan yang lainnya menghambat.

5.      Alkaloid juga dapat berfungsi untuk melindungi tumbuhan dari adanya serangan luar, seperti parasit serta pemangsa tumbuhan.

Alkaloid seperti morfin inilah yang pertama sekali dimanfaatkan dalam bidang medis, yaotu morfin yang disintesis pada tahun 1805. Alkaloid diterpenoid yang diisolasi dari tanaman yang bersifat antimikroba. Kemudian solamargine yang merupakan suatu glikoalkaloid dari tanaman berry solanum khaisianum dimungkinkan bermanfaat terhadap infeksi HIV dan juga intestinal yang berhubungan dengan AIDS.

Saat alkaloid ditemukan yang memiliki efek antimikroba termasuk terhadap Giarde dan Entamoeba, efek anti diare utama dari senyawa ini kemungkinan disebabkan oleh efek mereka di dalam usus kecil. Kemudian ada Barberin yang merupakan contoh penting dari alkaloid yang potensial efektif terhadap typanosoma dan pada plasmodia.DNA akan berinteraksi dengan mekanisme kerja dari alkaloid kuartener planar aromatic seperti berberin dan Harman. Dibawah ini menunjukkan beberapa contoh senyawa alkaloid yang telah umum dikenal dalam bidang farmakologi:

Senyawa Alkaloid	Aktivitas Biologi
Saponin	Antibakteri
Nikotin	Stimulan pada syaraf otonom
Vinblastin	Anti neoplastic, obat kanker
Morfin	Analgesik
Mitraginin	Analgesik dan Antitusif
Kodein	Analgesik dan obat batuk
Reserpin	Pengobatan simptomatis disfungsi ereksi
Atropin	Obat tetes mata
Ergotamin	Analgesik pada Migraine
Skopolamin	Sedatif menjelang operasi
Vinkristin	Obat kanker
Kokain	Analgesik
Quinin	Obat malaria
Piperin	Antifeedant (bioinsektisida)

PERTANYAAN
1. Seperti yang kita ketahui tembakau merupakan tanaman yang mengandung senyawa alkaloid, diantaranya adalah nikotin. temakau digunakan sebagai bahan dasar pembuatan rokok. menurut anda apakah nikotin dalam tembakau yang digunakan dalam pembuatan rokok itu berbahaya? jika iya jelaskan!
2. Kafein adalah salah satu bagia dari alkaloid yang terkandung di dalam kopi, kandungan kafein yang terdapat dalam kopi dapat menghambat rasa kantuk. jelaskan menurut anda mengapa kafein dalam kopi dapat menghambat rasa kantuk?
3. Kecubung merupakan tumbuhan penghasil obat-obatan salah satunya Datura Stramonium, Datura tatura, dan Brugmansia suaviolens. namun daya dari khasiat masing-masing jenis kecubung beda-beda sehingga kadang bukan obat yang didapat tapi malah racun (menyebabkan pusing) yang sangat berbahaya? menurut anda mengapa hal ini bisa terjadi?

KERAGAMAN DAN KEUNIKAN STRUKTUR KIMIA ALKALOID

Salah satu senyawa organic yang sering dijumpai di alam ialah alkaloid. Alkaloid merupakan senyawa organic yang memiliki sifat basa atau disebut alkali. Sifat basanya ini muncul akibat adanya atom nitrogen dalam molekul senyawanya, yang berada dalam struktur lingkar heterosiklik atau aromatis, dan dalam dosis yang kecil alkaloid dapat memberikan efek farmakologis untuk manusia dan hewan. Alkaloid ini biasanya ditemukan dalam jumlah kadar yang kecil dan harus dipisahkan dari campuran senyawa. hampir semua alkaloid bersumber dari tumbuhan. Daun-daunan yang rasanya sepat dan pahit biasanya akan mengandung alkaloid. Selain pada dedaunan, alkaloid juga dapat ditemukan pada akar, biji, ranting, dan kulit kayu.

        Selain pada tumbuhan alkaloid juga dapat ditemukan dalam hewan, serangga, organisme laut, mikroorganisme, dan tanaman rendah. Terdapat beberapa contoh yang didapat pada berbagai sumber yaitu isolasi muskopiridin dan sebangsa rusa, kastoramin dari sejenis musang Kanada, turunan Pirrol-feromon seks serangga, saksitoksin-Neurotoksik konstituen dari Gonyaulax catenella, dan lain sebagainya.

A.    Sifat Fisika dan Kimia Alkaloid

1.      Sifat Fisika Alkaloid

a.   Pada umumnya mempunyai 1 atom nitrogen meskipun ada yang memiliki lebih dari 1 atomnitrogen seperti pada Ergotamin yang mana memiliki 5 gugus nitrogen.

b.   Alkaloid berupa padatan kristal apabla telah diisolasi yang mana tidak larut dengan titik leleh tertentu

c.       Pada umumnya alkaloid tidak memiliki warna, namun beberapa senyawa yang kompleks , spesies aromatic berwarna (contohnya berberin berwarna kuning dan juga betanin berwarna merah).

2.      Sifat Kimia Alkaloid

Alkaloid merupakan senyawa yang bersifat basa. Sifat ini tergabtung pada adanya pasangan electron pada nitrogennya. Jika pada gugus fungsional yang berdekatan dengan nitrogen bersifat melepaskan electron. Sifat basa ini menyebabkan senyawa alkaloid ini mudah untuk mengalami dekomposisi.

B.     Struktur Senyawa Alkaloid

Alkaloid mengandung paling sedikit satu atom nitrogen yang mana bersifat basa dan ini merupakan suatu bagian daripada cincin heterosiklik. Dilihat dari segi biogenetic, alkaloid berasal dari sejumlah kecil asam amino seperti ornitin dan lisin yang akan menurunkan alkaloid alisiklik,. Reaksi yang utama yang mendasari biosintesis alkaloid yaitu reaksi Mannich yang terjadi antara suatu aldehida dan amina primer, sekunder, serta senyawa enol ataupun fenol. Dalam biosintesis alkaloid melibatkan reaksi rangkap oksidatif fenol dan metilasi. Dalam biosintesis alkaloid ditemukan jalur poliketida dan jalur mevalonat

C.     Klasifikasi Senyawa Alkaloid

1.      Alkaloid Sesungguhnya

Senyawa alkaloid yang sesungguhnya adalah racun, dimana senyawa alkaloid tersebut menunjukkan aktivitas fisiologis yang begitu luas, hampir tanpa terkecuali senyawa ini bersifat basa, lazimnya mengandung nitrogen dalam cincin heterosikliknya, senyawa ini diturunkan dari asam amino, terdapat aturan yaitu kolkhisin dan asam aristolokhat yang bersifat bukan basa serta tidak memiliki cincin heterosiklik dan alkaloid quartener, yang sedikit bersifat asam daripada bersifat basa.

2.      Protoalkaloid

Amin yang relative sederhana dimana nitrogen dan asam amino tidak ada terdapat di dalam cincin heterosiklik disebut Protoalkaloid. Protoalkaloid ini dapat diperoleh dari biosintesis asam amino yang bersifat basa.

3.      Pseudoalkaloid

Lain halnya dengan pseudoalkaloid ini, golongan ini tidak diturunkan dari precursor asam amino. Senyawa ini juga bersifat basa. Adapun dua macam alkaloid yang pentig dalam khas ini yaitu alkaloid steroidal. Contonya konessin dan purin (kaffein).

            Alkaloid dapat dibedakan berdasarkan atom nitrogennya, yaitu:

1.      Alkaloid dengan atom nitrogen heterosiklik

Dimana dalam hal ini nitrogen yang berada pada cincin karbonnya. Yang termasuk alkaloid dalam golongan ini yaitu:

a.       Alkaloid Piridin-Piperidin

Golongan ini memiliki cincing karbon yang mengandung 1 atom nitrogen, strukturnya adalah sebagai berikut:

Golongan ini terdiri dari 4 sub golongan, yaitu:

1)      Turunan Piperidin

2)      Turunan Propil-piperidin

3)      Turunan asam nikotinan

4)      Turunan pirinin dan pirolidin

b.      Alkaloid Tropan

Golongan ini mengandung satu atom nitrogen dengan gugus metilnya (N-CH₃), alkaloid golongan ini dapat mempengaruhi sistem syaraf pusat termasuk yang berada dalam otak ataupun sumsum tulang belakang, struktur intinya adalah

 

Golongan ini terdiri dari 3 sub golongan, yaitu:

1)      Hiosiamin dan skopolamin

2)      Kokain

3)      Atropine, apotropin dan Belladonina

c.       Alkaloid Quinolin

Golongan ini memiliki dua cincin karbon dengan satu atom nitrogennya, strukturnya yaitu:

Golongan ini terdiri dari 4 sub golongan yaitu:

1)      Kinina, Kinidina, sinkonidin, dan sinkonidina

2)      Akronisina

3)      Camptthecin

4)      Viridicatin

d.      Alkaloid Isoquinolin

Golongan ini memiliki dua cincin karbon yang mengandung satu atom nitrogen juga, strukturnya adalah

Golongan ini terdiri dari 4 sub golongan, yaitu:

1)      Morfin

2)      Emetina

3)      Hidrastina dan Karadina

4)      Beberina

e.       Alkaloid Indol

Golongan ini memiliki dua cincin karbon dengan satu cincin indol, strukturnya adalah

                       

Golongan ini terdiri dari 6 sub golongan, yaitu:

1)      Reserpina

2)      Vinblastina, Vinleusina, Vinrosidina, Vinkristina

3)      Striknina dan Brusnina

4)      Fisotigmina dan Eserina

5)      Ergotoksina, Ergonovina, dan Ergometrina

6)      Kurare

f.       Alkaloid Imidazol

Golongan ini berupa cincin karbon yang mengandung dua atom nitrogennya, strukturnya adalah

Lingkaran imidazole adalah inti dasar dari pilokarpin yang berasal dari daun tumbuhan yang bernama Pilocarpus jaborandi dari family Rutaceae, dimana ini berkhasiat untuk konjugativa pada pendeita glaucoma.

g.      Alkaoid Lupinan

Golongan ini memiliki dua cincin karbon dan satu atom nitrogen, strukturnya adalah

Alkaloid jenis ini dapat dijumpai pada Lumpinus luteus, Cytisus scopartus (family Leguminoceae) dan Anabis aphylla (family Chenopodiaceae) yang mana berupa daun tumbuhan yang sudah dikeringkan, berkhasiat sebagai oksitoksis.

h.      Alkaloid Steroid

Golongan ini mengandung dua cincin karbon dengan satu cincin nitrogen dan juga satu rangka steroid yang mengandung 4 cincin karbon. Struktunya adalah

                        Golongan ini memiliki 3 sub golongan, yaitu:

1) Golongan I, Sevadina, Germidina, Germetrina, Neogermetrina, Gemerina, Neoprotoperabrena, dan Valetridina.

2)      Golongan II, Pseudojervina, Veracrosina, dan Isorobijervosina.

3)      Golongan III, Germina, Germidina, Germitrina, Protoveratrin, Shevadina, Jervina, Rubijervina, Isoveratromina, yang mana banyak ditemukan pada family Solanaceae, Zigadenus venenosus.

i.      Alkaloid Amina

Golongan ini tidaklah mengandung nitrogen heterosiklik. Golongan ini banyak merupakan turunan sederhana dari feniletilamin dan juga senyawa-senyawa turunan dari asam amino fenilanin atau tirosin. Strukturnya adalah

Golongan ini terdiri dari 4 sub golongan, yaitu:

1)      Efedrina

2)      Kolkisina

3)      D-Norpseudo Efedrina

4)      Meskalina

j.        Alkaloid Purin

Golongan ini memiliki dua cincin karbon dan juga empat atom nitrogennya. Strukturnya adalah

Susunan inti heterosiklik terdiri dari cincin pirimidin yang tergabung bersama Imidazole.

Golongan ini terdiri dari 3 sub golongan, yaitu:

1)      Kafeina

2)   Theobromina

3)  Theofilina

PERTANYAAN

1. Menurut anda bagaimana dengan alkaloid tanpa atom nitrogen yang heterosiklik?

2. Menurut blog yang saya tulis alkanoid ada yang bersifat  sangat beracun ada juga yang berguna untuk pengobatan, menurut anda struktur alkaloid yang bagaimana yang bersifat racun dan struktur yang bagaimana yang bersifat tidak beracun atau bermanfaat bagi pengobatan?

3. Menurut anda apakah dalam sintesis alkaloid hanya ditemukan jalur poliketida dan jalur mevalonat

saja?