Keragaman dan Keunikan Struktur Alkaloid

      
    Alkaloid adalah sebuah golongan senyawa basa bernitrogen yang kebanyakan heterosiklik dan terdapat di tetumbuhan (tetapi ini tidak mengecualikan senyawa yang berasal dari hewan). Alkaloid biasanya diklasifikasikan menurut kesamaan sumber asal molekulnya dimana didasari dengan metabolisme pathway (metabolic pathway) yang akan dipakai untuk membentuk molekul itu. Kalau biosintesis dari sebuah alkaloid tidak diketahui, alkaloid digolongkan menurut nama senyawanya, termasuk nama senyawa yang tidak mengandung nitrogen (karena struktur molekulnya terdapat dalam produk akhir. sebagai contoh: alkaloid opium kadang disebut "phenanthrenes"), atau menurut nama tumbuhan atau binatang di mana senyawa itu diisolasi. Jika setelah alkaloid itu dikaji, penggolongan sebuah alkaloid diubah menurut hasil pengkajian itu, biasanya mengambil nama amine penting-secara-biologi yang mencolok dalam proses sintesisnya.

Istilah "alkaloid" (berarti "mirip alkali", karena dianggap bersifat basa) pertama kali dipakai oleh Carl Friedrich Wilhelm Meissner (1819), seorang apoteker dari Halle (Jerman) untuk menyebut berbagai senyawa yang diperoleh dari ekstraksi tumbuhan yang bersifat basa (pada waktu itu sudah dikenal, misalnya, morfina, striknina, serta solanina). Hingga sekarang dikenal sekitar 10.000 senyawa yang tergolong alkaloid dengan struktur sangat beragam, sehingga hingga sekarang tidak ada batasan yang jelas untuknya.

Penggolongan Alkoloid :

1.      Alkaloid sesungguhnya(True Alkaloid)

Bersifat basa (kecuali kolkhisin dan asam aristolokhat),toksik,lazim mengandung Nitrogen dalam cincin heterosiklik (kecuali kolkhisin dan asam aristolokhat),diturunkan dari asam amino dan terdapat dalam bentuk garam dengan asam organik.Contoh : atropin, morfin.

2.      Alkaloid Sederhana (Protoalkaloid)

Merupakan amin yang relatif sederhana di mana nitrogen dan asam amino tidak terdapat dalam cincin heterosiklik, bersifat basa, dan diperoleh berdasarkan biosintesis dari asam amino.Contohnya : meskalin(kaktus), ephedrin, N,N-dimetiltriptamin.

3.      Alkaloid semu (Pseudoalkaloid)

Tidak diturunkan dari prekursor asam amino, misal alkaloid terpen (aconitin : alkaloid diterpen), alkaloid dari jalur metabolisme asetat (coniin), dan sifat kebasaan rendah. Contoh : Alkaloid steroidal (contoh konessiin) dan purin (kaffein).

Berdasarkan atom nitrogen alkaloid dapat dibedakan menjadi :

1.      Alkaloid dengan atom nitrogen heterosiklik

a.       Alkaloid Piridin

    Piperidin mempunyai satu cincin karbon, mengandung 1 atom nitrogen.Contohnya  Conium maculatum (Fam. Apiaceae) dan Nicootiana tabacum (Fam. Solanaceae).

b.      Alkaloid Tropan

     Mengandung satu atom nitrogen dengan gugus metil (N-CH3), dan mempengaruhi sistem saraf pusat termasuk yang ada pada otak maupun sumsum tulang belakang. Contohnya Atropa belladona(Fam. Solanaceae), Hyoscyamus niger dan Kokain dari Erythroxylum coca (Fam. Erythroxylaceae).

c.       Alkaloid Quinnolin

  Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 atom nitrogen. Contohnya Cinchona ledgeriana(Fam.Rubiaceae) dan Quinin yang toxic terhadap Plasmodium vivax.

d.      Alkaloid Isoquinolin

    Mempunyai 2 cincin karbon mengandung 1 atom nitrogen. Contohnya Cytisus scoparius(Fam. Fabaceae).

e.       Alkaloid Indol

     Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 cincin indol. Contohnya Ergine dan psilocybin, Reserpin dari Rauwolfia serpentine, Vinblastin dan vinkristin dari Catharanthus roseus(Fam. Apocynaceae).

f.       Alkaloid Imidazol

    Berupa  cincin karbon mengandung 2 atom nitrogen. Contohnya Jaborandi paragua(Fam. Rutaceae).

g.      Alkaloid Lupinan

      Mempunyai 2 cincin karbon dengan 1 atom N. Contohnya Lunpinus luteus(Fam. Leguminoceae).

h.      Alkaloid Steroid

     Mengandung 2 cincin karbon dengan 1 atom nitrogen dan 1 rangka steroid yang mengandung 4 cincin karbon. Contohnya Zigadenus venenosus(Fam. Solananceae).

i.        Alkaloid Purin

     Mempunyai 2 cincin karbon dengan 4 atom nitrogen. Contohnya Coffea arabica(Fam. Rubiaceae), Teh/ Camellia sinensis (Fam. Theaceae), Cola nitida(Fam. Sterculiaceae), dan Theobroma cacao.

2. Alkaloid tanpa atom nitrogen yang heterosiklik 

     a. Alkaloid Efedrin (Alkaloid amine)

Mengandung 1 atau lebih cincin karbon dengan atom nitrogen pada salah satu atom karbon pada rantai samping. Contohnya Mescalin dari Lophophora williamsii, Ephedra sinica.

       b.  Alkaloid Amina

Golongan ini tidak mengandung N heterosiklik, turunan sederhana dari feniletilamin dan asam amino fenilalanin atau tirosin-Ephedra sinica(Fam. Gnetaceae).

       c.  Alkaloid Capsaicin

Dari chile peppers, genus Capsicum, yaitu : Capsicum pubescens, Capsicum boccatum, Capsicum annuum, Capsicum frutescens, Capsicum chinense.

 

Alkaloid dihasilkan oleh banyak organisme, mulai dari bakteria, fungi (jamur), tumbuhan, dan hewan. Ekstraksi secara kasar biasanya dengan mudah dapat dilakukan melalui teknik ekstraksi asam-basa. Rasa pahit atau getir yang dirasakan lidah dapat disebabkan oleh alkaloid. Salah satu contoh tanaman alkoloid adalah pepaya yang merupakan penghasil papaine.

Permasalahan :
1. Seperti yg kita ketahui bahwa senyawa alkoloid itu mempunyai atom N,H dan C.Atom nitrogen pada senyawa alkaloid selalu jumlahnya lebih dari satu atom nitrogen. Menurut pendapat anda mengapa senyawa alkaloid ini memiliki atom nitrogen lebih dari satu?
2. Alkaloid terdapat ditumbuhan dan hewan. Menurut anda pada hewan apa saja yg mempunyai senyawa alkolid tersebut? Dan Apakah alkaloid pada hewan tersebut dapat bermanfaat bagi dirinya sendiri ataukah juga dapat dimanfaatkan oleh makhluk hidup lainnya?
3.Menurut pendapat anda mengapa alkaloid digolongkan ke dalam metabolit sekunder? Apakah ia tidak berfungsi sebagai membantu dalam pertumbuhan pada Suatu makhluk hidup? Padahal kita tahu bahwa alkaloid ini banyak sekali terdapat pada tumbuhan.

Potensi Pemanfaaatan Flavonoid Untuk Makhluk Hidup

 

          Setiap tumbuhan umumnya mengandung satu atau lebih  senyawa  kelompok  flavonoid  dan  memiliki  komposisi kandungan flavonoid yang khas. Flavonoid  terdapat  hampir  di  semua  bagian  tumbuhan, seperti daun, akar, kulit tepung sari, nektar, bunga, buah dan biji. Flavonoid adalah salah satu jenis antioksidan yang banyak terkandung dalam cokelat. Antioksidan itu sendiri bekerja menangkal radikal bebas dalam tubuh. Radikal bebas ditengarai sebagai penyebab berbagai penyakit kronis pada makhluk hidup khusunya manusia.

Sebagian  besar  flavonoid  alam  ditemukan  dalam  bentuk  glikosida, dimana  unit  flavonoid  terikat  pada  suatu  gula.  Flavonoid  dapat  ditemukan sebagai  mono-,  di-,  atau  triglikosida,  dimana  satu,  dua,  atau  tiga  gugus hidroksil  dalam  molekul  flavonoid  terikat  oleh  gula.  Poliglikosida  larut  dalam air dan hanya sedikit larut dalam pelarut-pelarut organic seperti eter,benzene, kloroform, dan aseton.

Berbagai tumbuhan dan tanaman yang mengandung senyawa flavonid ini di antaranya buah jeruk yang juga kaya akan Vitamin C. Kemudian ada grup Berry seperti strawberry dan blueberry. Aneka kacang – kacangan juga mengandung banyak Flavanoid. Selain itu ginko biloba, sayur bayam, semua jenis teh juga kayak akan Flavanoid.  Makanan lainnya seperti dark chocolate dan buah anggur ikut mengandung senyawa ini juga.Meski terdapat dalam berbagai tanaman, Flavanoid tidak terdapat pada tanaman ganggang, jamur, juga mahluk hidup bakteri. 

Berikut beberapa potensi pemanfaatan flvonid untuk makhluk hidup :

1.      Rosella. 

Ekstrak rosella dipercaya baik untuk mengobati kolesterol tinggi, hipertensi, dan diabetes tipe 2. 

2.      Apel. 

Di dalam apel terkandung flavonoid bernama quercetin yang dapat mencegah serangan jantung, mencegah katarak, mengendalikan asma, dan mempercepat pemulihan kenaikan asam lambung.

3.      Red wine 

Yang kaya akan kandungan flavonoid yang dapat menurunkan risiko penyakit jantung. Jika Anda tidak minum alkohol, manfaat flavonoid yang sama dapat Anda raih dari mengonsumsi anggur ungu segar. Kandungan flavonoid ini terdapat pada kulit anggur.

4.      Sirsak. 

Buah sirsak kaya akan fenol (sejenis flavonoid), potasium, vitamin C, dan E yang dikatakan berkhasiat untuk mengobati beberapa penyakit seperti kanker dan hipertensi. Antioksidan pada sirsak juga dapat membantu menangkal radikal bebas.

5.      Belimbing wuluh 

Yang tinggi Vitamin C, asam oksalat, tannin, asam amino, dan flavonoid yang dipercaya bermanfaat mengobati hipertensi, kolesterol tinggi, kanker, dan diabetes. Namun hati-hati jangan kebanyakan belimbing wuluh karena buah ini mengandung banyak asam oksalat yang dapat memicu batu ginjal atau memperparah konsisi gagal ginjal akut jika dikonsumsi kebanyakan.

6.      Kacang kedelai. 

Salah satu sumber flavonoid yang tinggi terdapat pada kacang kedelai. Beberapa penelitian menyatakan bahwa kacang kedelai diduga bermanfaat mencegah kanker payudara, membantu menurunkan kadar gula darah tinggi, mengurangi kolesterol, dan membantu meredakan gejala menopause. Namun manfaat flavonoid yang satu ini masih perlu diteliti lebih lanjut.

Manfaat flavonoid akan lebih besar pengaruhnya jika dikonsumsi dalam bentuk alaminya, bukan dikonsumsi dalam bentuk suplemen. Meski begitu, terlepas dari bentuk flavonoid apa yang Anda dapatkan (entah bentuk alami dari makanan atau dari suplemen), Anda tetap perlu berhati-hati ketika sedang mengonsumsi obat-obatan tertentu. Senyawa flavonoid dapat berinteraksi dengan beberapa obat.

Permasalahan :

1. Senyawa terpenoid bernama quercetin terdapat pada buah apel,dimana khasiatnya dapat mempercepat pemulihan kenaikan asam lambung.Menurut pendapat anda bagaimana sistem kerjanya dalam mengatasi masalah tersebut? dan apakah ketika asam lambung kita naik,bisakah kita dengan langsung mengkonsumsi buah tersebut agar pemulihan kenaikan asam lambungnya bisa di atasi?

2. Seperti yang kita ketahui bahwa flavonoid dapat diperoleh dengan mengkonsumsinya secara alami dan dapat juga dikonsumsi dari suplement. Menurut anda, manakah yang lebih baik khasiatnya dikonsumsi secara langsung ataukah dengan suplement?

3.Menurut pendapat anda mengapa senyawa flavonoid sangat kaya atau sangat besar terdapat pada tanaman yang mengandung vitamin C? Mengapa tidak pada tanaman yang mengandung vitamin D,vitamin A dan lain-lainnya?

Keragaman dan Keunikan Struktur Kimia Flavonoid

           Flavonoid merupakan salah satu kelompok senyawa metabolit sekunder yang paling banyak ditemukan di dalam jaringan tanaman. Flavonoid termasuk dalam golongan senyawa phenolik dengan struktur kimia C6-C3-C6. Kerangka flavonoid terdiri atas satu cincin aromatik A, satu cincin aromatik B, dan cincin tengah berupa heterosiklik yang mengandung oksigen dan bentuk teroksidasi cincin ini dijadikan dasar pembagian flavonoid ke dalam sub-sub kelompoknya. Sistem penomoran digunakan untuk membedakan posisi karbon di sekitar molekulnya.

 

Metabolit  sekunder  pada  tanaman telah  diketahui  memberikan  efek farmakologis,  diantaranya  antioksidan, sitotoksik,  antimikroba  dan  antivirus. Salah  satu metabolit  sekunder  yang  penting  pada tumbuhan adalah flavonoid yang merupakan turunan  dari  2-phenyl-benzyl-γ-pyronedengan  biosintesis  menggunakan  jalur fenilpropanoid.

Flavonoid  dibagi  menjadi  beberapa  subkelompok  berdasarkan  substitusi  karbon pada  gugus  aromatik  sentral  (C).  Subkelompok  tersebut  adalah: flavon, flavonols, flavanone,  flavanol/  katekin,  antosianin  dan kalkon. Pembagian  kelompok  flavonoid didasarkan pada  perbedaan struktur terutama pada substitusi karbon pada gugus aromatik sentral  dengan  beragamnya  aktivitas farmakologi yang ditimbulkan.

1.      Flavon

Flavon merupakan flavonoid yang sering ditemukan pada daun, buah dan bunga dalam bentuk glukosida.  Beberapa contoh senyawa flavon adalah  : apigenin, luteolin,  luteolin 7-glukosida,  akatekin,  dan  baicalin.  Struktur    flavon  sendiri terdiri  dari  ikatan rangkap  antara  posisi 2′dan 3′, serta memiliki keton pada posisi 4. Sebagian  besar flavon  memiliki  gugus hidroksil  pada  posisi  5.  Tanaman  yang banyak  mengandung flavon  diantaranya adalah  seledri,  kamomil,  daun  mint,  dan ginkgo biloba.

Gambar 1. Struktur Kerangka Flavon

 

2.      Flavanol

Flavonol  merupakan  flavonoid  dengan gugus  keton.  Senyawa  flavonol  diantaranya

adalah kuersetin, mirisetin, fisetin, galangin, morin,  rutin,  dan  robinetin. Perbedaan  antara  flavonol dengan flavon  terdapat pada  gugus di posisi 3  pada  cincin  C  yang  memungkinkan terjadinya  glikosilasi.Aktivitas  farmakologi yang  dimiliki  flavonol  adalah  antioksidan. Gugus  aromatic  cincin  B  merupakan  gugus yang  bertanggung  jawab  atas  aktivitas flavonol  karena  ikatan  rangkap  konjugasi pada nomor 2′  dan 3′  memiliki kemampuan untuk  perpindahan  elektron  dari  cincin  B menuju  radikal  bebas  dan  memecah  radikal bebas.  Tanaman  yang banyak mengandung flavonol adalah: tomat, apel,  anggur,  bawang,  beri  dan  lain  lain.

Gambar 2. Struktur Kerangka Flavonol

3.      Flavanon

Flavanon  merupakan  flavonoid  yang paling  banyak  terdapat  pada  famili Compositae,  Leguminosae  dan  Rutaceae. Senyawa  itu  terdapat  pada  akar,  batang,  bunga,  buah,  biji,  dan  rizoma. Senyawa flavanol diantaranya adalah naringin,  naringenin,  ponkiretin,

pinocembrin,  dan  lonchocarpol  A.  Ciri  dari  flavanon  ini adalah  cincin  C  yang  saturasi,  memiliki ikatan  rangkap  diantara  posisi  2  dan  3  dan ini  yang  membedakan  dengan  flavon.Tumbuhan  yang  banyak  mengandung flanavon  adalah  jeruk,  anggur  dan  lemon. Aktivitas farmakologi flavanone  adalah  antioksidan  dan antiinflamasi. 

Gambar 3. Struktur Kerangka Flavanon

4.      Flavanol

Flavanol  atau  disebut  juga  katekin, merupakan  derivat  dari  flavanone  dengan penambahan gugus hidroksi. Perbedaan yang mencolok yaitu tidak adanya ikatan rangkap pada  posisi  2  dan  3  serta  gugus  hidroksi yang  selalu  menempel  di  posisi  3  pada cincin  C.  Flavanol banyak  ditemukan  pada  tumbuhan  seperti teh,  kiwi,  apel,  kokoa,dan  anggur  merah. Mengkonsumsi  flavanol  sebanyak  176-185 mg terbukti menstimulasi  kadar nitrit oksida pada  darah  perokok  dengan  mekanisme meningkatkan dilatasi  pembuluh  darah. Senyawa  flavanol  diantaranya  adalah katekin,  epikatekin,  dan  galokatekin  yang dapat dibagi lagi menjadi turunan yang lebih kompleks.

Gambar 4. Struktur Kerangka Flavanol

5.      Antosianididin

Antosianidin merupakan  pigmen  yang  bertanggung jawab  terhadap  warna  pada  tumbuhan.Antosianidin  ini  banyak  ditemukan  pada kokoa,  sereal,  kacang-kacangan,  madu,  teh dan  beri-berian.  Antosianidin  yang  umum ditemukan  adalah  aglikon  dengan  struktur dasarnya  flavylium.  Senyawa  yang  paling banyak  ditemukan  adalah  cyanidin, pelargonidin,  delphinidin,  malvidin, petunidin,  dan  peonidin. Akvitas  farmakologi  antosianidin  berperan penting  pada  penyakit  kardiovaskular.

Gambar 5. Struktur Kerangka Antosianidin

6.      Kalkon

Kalkon merupakan  flavonoid  yang  unik  karena dibedakan  dengan  tidak  adanya  cincin aromatik  C yang  merupakan  basis  rangka dari  flavonoid  itu  sendiri.  Senyawa  kalkon diantaranya  adalah  phloridzin,  arbutin, phloretin,  dan  chlarconaringenin.  Aktivitas  farmakologi menunjukan potensi  sebagai  steroid-genesis  modulator pada  enzim  3β-hydroxysteroid dehydrogenase  (HSD),  dan  17β-HSD.Umumnya kalkon ditemukan pada tumbuhan seperti  tomat,  stroberi,  pir,  beri-berian  dan gandum. 

Gambar 6. Struktur Kerangka Kalkon

Terjadinya biosintesis pada flavonoid yaitu Unit awal triketida mengalami siklisasi oleh enzim kalkon sintase untuk membentuk gugus kalkon pada flavonoid. Kemudian terjadi siklisasi untuk menghasilkan cincin piranon yang mengandung inti flavonon yang dapat memiliki ikatan C₂-C₃ teroksidasi (tak jenuh) untuk menghasilkan gugus flavon atau dihidroksilasi pada posisi C₃ cincin piranon untuk menghasilkan gugus flavonol pada flavonoid. Flavonol kemudian dioksidasi menghasilkan antosianin.

Secara umum sintesis flavonoid terdiri dari dua jalur yaitu jalur poliketida, dan jalur fenil propanoid. Jalur poliketida ini merupakan serangkaian  reaksi kondensasi dari tiga unit asetat atau malonat. Sedangkan jalur fenilpropanoid atau biasa disebut jalur shikimat.

1.      Jalur poliketida

Reaksi yang terjadi pada jalur ini diawali dengan adanya reaksi antara asetilCoA dengan  CO yang akan menghasilan malonatCoA. Setelah itu malonatCoA akanbereaksi dengan asetilCoA menjadi asetoasetilCoA. AsetoaseilCoA yang terbentuk akan bereaksi dengan malonatCoA dan reaksi ini akan berlanjut sehingga membentuk poliasetil. Poliasetil yang terbentuk akan berkondensasi dan berekasi dengan hasil dari jalur fenilpropanoid akan membentuk suatu flavonoid. Jenis flavonoid yang terbentuk dipengaruhi dari bahan fenilpropanoid.

2.      Jalur Fenilpropanoid.

Jalur ini merupakan  bagian dari glikolisis tetapi tidak memperoleh suatu asam piruvat melainkan memperoleh asam shikimat. Reaksi ini melibatkan eritrosa dan fosfo enol piruvat. Asam shikimat yang terbentuk akan ditransformasikan menjadi suatu asam amino yaitu fenilalanin dan tirosin. Fenilalanin akan melepas NH3 dan membentuk asam sinamat sedangkan tirosin akan membentuk senyawa turunan asam sinamat karena adanya subtitusi pada gugus benzennya

Identifikasi flavonoid :

Sebagai besar senyawa flavonoida alam ditemukan dalam bentuk glikosida, dimana unit flavonoid terikat pada sutatu gula. Glikosida adalah kombinasi antara suatu gula dan suatu alkohol yang saling berikatanmelalui ikatan glikosida. Pada prinsipnya, ikatan glikosida terbentuk apabila gugus hidroksil dari alkohol beradisi kepada gugus karbonil dari gula sama seperti adisi alkohol kepada aldehida yang dikatalisa oleh asam menghasilkan suatu asetal.

Pada hidrolisa oleh asam, suatu glikosida terurai kembali atas komponen-komponennya menghasilkan gula dan alkohol yang sebanding dan alkohol yang dihasilkan ini disebut aglokin. Residu gula dari glikosida flavonoida alam adalah glukosa, ramnosa, galaktosa dan gentiobiosa sehingga glikosida tersebut masing-masing disebut glukosida, ramnosida, galaktosida dan gentiobiosida. 

Flavonoida dapat ditemukan sebagai mono-, di- atau triglikosida dimana satu, dua atau tiga gugus hidroksil dalam molekul flavonoid terikat oleh gula. Poliglikosida larut dalam air dan sedikit larut dalam pelarut organik seperti eter, benzen, kloroform dan aseton.

 

     Flavonoid  pada  tumbuhan berperan  memberi  warna,  rasa  pada  biji, bunga,  dan  buah  serta  aroma,  serta  melindungi  tumbuhan  dari pengaruh  lingkungan,  sebagai  antimikroba, dan  perlindungan  dari  paparan  sinar  UV. Dalam bidang kesehatan, flavonoid  berperan sebagai  anti  bakteri,  anti  oksidan,  anti inflamasi,  dan  anti  diabetes.

Permasalahan : 

1.      Pada beberapa jenis struktur dari senyawa flavonoid diatas,rata-rata semuanya memiliki cincin aromatik A,cincin aromatik B dan cincin aromatik C. Menurut anda mengapa pada struktur kalkon tidak memiliki cincin aromatik C? Padahal cincin aromatik tersebut merupakan basis rangka dari flavanoid sendiri.

2.      Seperti yang diketahui bahwa flavonoid merupakan senyawa yang umumnya ditemukan pada jaringan tumbuhan.Apakah menurut anda senyawa flavonoid dihasilkan juga oleh hewan?Seperti senyawa terpenoid yang kita bahas kemarin bahwa ia juga dihasilkan oleh serangga dan hewan laut.

3.      Senyawa flavonoid banyak mempunyai aktifitas farmakologi yang bermanfaat bagi makhluk hidup.Seperti anti inflamasi,anti oksidan,anti bakteri dan lain-lain.Menurut pendapat anda atas dasar apakah senyawa flavanoid tersebut bisa disebut mempunyai banyak aktifitas farmakologi tersebut?