Biogenetik Alkaloid pada Makhluk Hidup
Pada pembahasan kali ini kita akan membahas tentang biogenetic alkaloid
pada maakhluk hidup. Dari segi biogenetiknya, alkaloid diketahui berasal dari
sejumlah kecil asam amino yaitu ornitin dan lisin yang menurunkan alkaloid
alisiklik, fenilalanin dan tirosin yang menurunkan alkaloid jenis isokuinolin,
dan triftopan yang menurunkan alkaloid indol.
Agar lebih dipahami, alkaloid di bagi menjadi beberapa
kelompok menurut atom Nitrogennya. Yaitu; Alkaloid sebenarnya, protoalkaloid
dan pseudoalkaloid. Dan berdasarkan intinya penyusunnya (basa organiknya)
diklasifikasikan menjadi 12 kelompok yaitu; Benzena, Piridina, Piperidina,
Kuinolina, Isokuinolina, Fenantren, Pirolidina Siklo pentano perhidro
fenantren, Imidazol, Indol, Purin dan Tropan. Bervariasinya skema untuk
klasifikasi alkaloid didasarkan pada konstitusinya, telah disarankan dalam hal
ini tata nama untuk alkaloid. Karena luasnya variasi kelompok alkaloid, akan
tetapi tidak satu pun yang sangat memuaskan.
Sistem klasifikasi berdasarkan Hegnauer yang paling
banyak diterima, dimana alkaloida dikelompokkan atas :
Dari biosintesa alkaloida, menunjukkan bahwa
alkaloida berasal hanya dari beberapa asam amino tertentu saja. Berdasarkan hal
tersebut, maka alkaloida dapat dibedakan atas tiga jenis utama, yaitu :
a. Alkaloida alisiklik yang berasal dari asam-asam
amino ornitin dan lisin.
b. Alkaloida aromatik jenis fenilalanin yang berasal
dari fenilalanin, tirosin dan 3,4- dihidrofenilalanin.
c. Alkaloida aromatik jenis indol yang berasal dari
triptofan.
a. Alkaloida
sesungguhnya
Alkaloida ini merupakan
racun, senyawa tersebut menunjukkan aktivitas fisiologis yang luas, hamper tanpa
terkecuali bersifat basa, umumnya mengandung nitrogen dalam cincin
heterosiklik, diturunkan dari asam amino, biasanya terdapat dalam tanaman sebagai garam asam
organik. Beberapa pengecualian terhadap aturan tersebut adalah kolkhisin dan
asam aristolokhat yang bersifat bukan basa dan tidak memiliki cincin
heterosiklik dan alkaloida quartener yang bersifat agak asam daripada bersifat
basa.
b. Protoalkaloida
Protoalkaloida
merupakan amin yang relative sederhana dimana nitrogen asam amino tidak
terdapat dalam cincin heterosiklik. Protoalkaloida diperoleh berdasarkan
biosintesa dari asam amino yang bersifat basa. Pengertian amin biologis sering
digunakan untuk kelompok ini.
c. Pseudoalkaloida
Pseudoalkaloida tidak
diturunkan dari prekusor asam amino. Senyawa ini biasanya bersifat basa. Ada
dua seri alkaloida yang penting dalam kelompok ini yaitu steroidal dan purin
1. Skema Umum Jalur Biogenetik Pembentukan Alkaloid
Pada dasarnya metabolit sekunder yang terdapat pada
bahan alam merupakan hasil metabolit primer yang mengalami reaksi yang spesifik
sehingga menghasilkan senyawa-senyawa tertentu. Berikut ini adalah bagan yang
menunjukkan hunbungan antara metabolit primer dengan metabolit sekunder :
2. Prinsip Dasar Pembentukan Alkaloid
Asam amino
merupakan senyawa organik yang sangat penting, senyawa ini terdiri dari amino
(NH2) dan karboksil (COOH). Ada 20 jenis asam amino esensial yang merulakan
standar atau yang dikenal sebagai alfa asam amino alanin, arginin, asparagin,
asam aspartat, sistein, asam glutamat , glutamin, glisin, histidine, isoleusin,
leusin, lysin, metionin, fenilalanine, prolin, serine, treonine, triptopan,
tirosine, and valin. Dari 20 jenis asam amino yang disebutkan diatas, selain
tirosin yang juga merupakan pencetus terbentuknya alkaloid adalah histidin,
lisin dan triptopan. Berikut adalah rumus struktur masing-masing asam amino
yang dimaksud :
Pada reaksi selanjutnya ke empat asam-asam amino di
atas akan membentuk golongan alkaloid yang berbeda, akan tetapi melalui prinsip
dasar reaksi yang sama. Biosintesis alkaloid mula-mula didasarkan pada hasil
analisa terhadap ciri struktur tertentu yeng sama-sama terdapat dalam berbagai
molekul alkaloid. Alkaloid aromatik mempunyai satu unit struktur yaitu
ß-ariletilamina. Alkaloid-alkaloid tertentu dari jenis 1- benzilisokuinolin
seperti laudonosin mengandung dua unit ß-ariletilamina yang
salingberkondensasi’ Kondensasi antara dua unit ß-ariletilamina tidak lain
adalah reaksi kondensasi Mannich. Dengan reaksi sebagai berikut :
Menurut reaksi ini, suatu aldehid berkondensasi dengan
suatu amina menghasilkan suatu ikatan karbon-nitrogan dalam bentuk imina atau
garam iminium, diikuti oleh serangan suatu atom karbon nukleofilik ini dapat
berupa suatu enol atau fenol.
Dari percobaan menunjukkan bahwa ß-ariletilamina
berasal dari asam-asam amino fenil alanin dan tirosin yang dapat mengalami
dekarboksilasi menghasilkan amina. Asam-asam aminom ini, dapat menyingkirkan
gugus-gugus amini (deaminasi oksidatif) diikuti oleh dekarboksilasi
menghasilkan aldehid. Kedua hasil transformasi ini yaitu amina dan aldehid
melakukan kondensasi Mannich.
Reaksi
Mannich
Komponen integral dari reaksi Mannich, selain amina
dan karbonil senyawa, adalah carbanion , yang memainkan peran Nukleofil dalam
penambahan nukleofilik pada ion yang terbentuk oleh reaksi amina dan karbonil.
Disamping reaksi-reaksi dasar ini, biosintesa
alkaloida melibatkan reaksi-reaksi sekunder yang menyebabkab terbentuknya
berbagai jenis struktur alkaloida. Salah satu dari reaksi sekunder ini yang
terpenting adalah reaksi rangkap oksidatif fenol pada posisi orto atau para
dari gugus fenol. Reaksi ini berlangsung dengan mekanisme radikal bebas.
Reaksi-reaksi sekunder lain seperti metilasi dari atom
oksigen menghasilkan gugus metoksil dan metilasi nitrogen menghasilkan gugus
N-metil ataupun oksidasi dari gugus amina. Keragaman struktur alkaloid
disebabkan oleh keterlibatan fragmen-fragmen kecil yang berasal dari jalur
mevalonat, fenilpropanoid dan poliasetat.
Dalam biosintesa higrin, pertama terjadi oksidasi pada
gugus amina yang diikuti oleh reaksi Mannich yang menghasilkan tropinon,
selanjutnya terjadi reaksi reduksi dan esterifikasi menghasilkan hiosiamin.
Permasalahan :
1. Pada klasifikasi alkaloida yang dikemukakan oleh Hegnauer,disana terdapat alkaloida sesungguhnya. Dimana pada alkaloid ini ia lebih bersifat racun, Menurut pedapat anda apakah yang membuat alkaloid ini bersifat racun? dan apakah pada klasifikasi yang lainnya alkaloid nya juga bersifat racun atau tidak?
2. Menurut pendapat anda mengapa alkaloida itu hanya berasal dari beberapa asam amino tertentu saja? Apakah yang mendasari hal tersebut?
3. Pada penjelasan materi d atas, Menurut pendapat anda mengpa alkaloid yang dihaslkan itu tidak satupun memuaskan? Padahal kita tahu bahwa alkaloid sendiri kan mempunyai variasi yang banyak dan beragam.Apakah mungkin tidak satupun yang memuaskan?