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.

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.

Sistem klasifikasi berdasarkan Hegnauer yang paling banyak diterima, dimana alkaloida dikelompokkan atas : 

 

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?