04/17/2023 1

KIMIA BAHAN ALAM I

04/17/2023 2

Pendahuluan Seluruh organisme harus mampu mengubah dan

menginterkonversi sejumlah besar senyawa-senyawa organik untuk hidup, tumbuh dan berkembang biak

Kebutuhannya tercukupi dengan adanya energi dalam bentuk ATP dan suplai senyawa-senyawa prekursor pembentuk jaringan

Serangkaian reaksi kimia dengan adanya enzim untuk tujuan diatas disebut R Metabolisme Intermediat, siklus yang terdapat didalamnya disebut Siklus Metabolisme

04/17/2023 3

Metabolisme Primer Reaksi sintesa,degradasi/penguraian dan

interkonversi molekul-molekul dasar kehidupan, spt:

Karbohidrat Protein Lemak Asam Nukleat

Selanjutnya disebut: Metabolit Primer

04/17/2023 4

Metabolisme Primer

Beberapa contoh reaksi metabolisme Primer:

Siklus Glikolisis; reaksi degradasi karbohidrat

Siklus Krebs/Asam Sitrat/Asam Trikarboksilat: reaksi oksidasi yang menghasilkan energi

Siklus Beta-Oksidasi: reaksi oksidasi asam lemak

04/17/2023 5

Metabolisme Sekunder Reaksi sintesa, degradasi dan

interkonversi molekul-molekul yang terbatas distribusinya di alam

Senyawa2 yang terlibat pada reaksi tsb: Metabolit Sekunder

Ditemukan hanya pada organisme2 khusus, atau kelompok organisme tertentu dan mengekspresikan individualitas organisme tersebut

Fungsi dan manfaat molekul2 terhadap organisme produsennya belum diketahui dengan pasti

04/17/2023 6

Fungsi Metabolit Sekunder

Sebagai senyawa toksik yang berperan dalam pertahanan terhadap serangan predator

Sebagai senyawa attraktant terhadap spesies yang sama atau berbeda

Sebagai senyawa pemberi warna yang bersifat attraktan atau warning terhadap spesies lain

Berperan penting dalam penampilan- “well-being” produsennya

Sumber produk alami yang aktif secara farmakologis

04/17/2023 7

The Building Blocks = Prekursor, atau bahan dasar pembentuk Prekursor metabolit sekunder berasal dari

reaksi metabolisme primer Prekursor penting dalam reaksi biosintesa

metabolit sekunder:Asetil CoAAsam ShikimatAsam Mevalonat1-deoksisilulosa-5-P

Masing2 digunakan dalam siklus asetat, siklus shikimat, siklus mevalonat dan deoksisilulosa posfat

04/17/2023 8

D-Glukosa

Glikolisis

Glukosa-6P

Gliseraldehid-3P

Asam 3-Phosfogliserat

Phosfoenolpiruvat

Asam piruvat

Siklus Pentosa Phosfat Eritrosa-4-P

Fotosintesis

Asetil-CoA

Siklus Krebs

Asam Shikimat

Deoksisilulosa-5P

Asam Mevalonat

serin

glisin

sistein

valin

alanin

Leusin

Asam oksaloasetat Asam 2-oxoglutarat

A.A.Ar

04/17/2023 9

Karbohidrat Asam Nukleat, Polisakarida,Glikosida

CO2 + H2O Siklus Pentosa Posfat

Eritrose-4-P

Posfoenolpiruvat Shikimat

SinamatLignanKumarinPenilpropan

Piruvat A A Aromatik

A A Alifatik

PeptidaProteinAlkaloidPenisillinSiklik Peptida

SiklusAsamSitrat Asetil Koenzim A

+ 2 CH3COSCoA

MevalonatIsoprenoidTerpen, Steroid, Karotenoid

CO2

CH3COSCoA

PoliketidaDanAsam Lemak

Polifenol

Poliasetilen/Poliketida, ProstaglandinAntibiotika Makrolitik

04/17/2023 10

Isolasi dan Skrining Bioaktivitas Tumbuhan Obat

TanamanObat

EkstraksiEkstrak

Isolasi

Skrining Bioaktivitas

Senyawa Murni

Penentuan Struktur

PengujianBioaktivitasPraklinisDanKlinis

StrukturModifikasi

Bioassay

Sintesis

04/17/2023 11

Pokok Bahasan KBA I

Siklus Asetat: Asam lemak dan Poliketida

Siklus Shikimat: Asam Amino Aromatik dan Phenilpropanoid

Siklus Mevalonat dan deoksisilulosa posfat: Terpenoid dan Steroid

04/17/2023 12

Siklus Shikimat Asam amino aromatik Asam benzoat Asam sinamat Lignan dan lignin Phenilpropena Koumarin Kombinasi siklus shikimat dan asetat:

strilpiron, flavonoid, flavolignan dan isoflavonoid

Kombinasi siklus shikimat dan terpenoid: terpenoid kuinon

THE SHIKIMIC ACID PATHWAY

This pathway (unique to plants) leads to the formation of the aromatic amino acids phenylalanine and tyrosine and to the formation of many other phenyl-C3 compounds.

Cleavage of the C3 side chain leads to many phenyl-C1 compounds.

C C C Phenylpropanoids

Phenyl-C3

CC C C

Phenyl-C1

04/17/2023 14

Asam Amino Aromatik Siklus Shikimat berperan dalam sintesa

asam amino aromatik: Phenilalanin, tirosin, dan triptofan

Siklus ini hanya ada pada tumbuhan dan mikroorganisme, tidak pada hewan

Pada hewan, kebutuhan akan asam amino aromatik harus dipenuhi dari makanan (asam amino essensial)

04/17/2023 15

Asam Shikimat Sebagai sentral senyawa intermediat pada

siklus shikimat adalah: Asam Shikimat (AS) AS mrpk senyawa yg diisolasi dari

tumbuhan jenis Illicium (B. Jepang: ‘shikimi’) beberapa tahun sebelum siklus shikimat ditemukan

Umumnya senyawa2 intermediat pada siklus shikimat diidentifikasi dengan mengkaji E. coli mutant hasil irradiasi uv

glycolysis

PEP

GLUCOSE

Acetyl-CoA

pentose phosphatepathway

Erythrose-4-phosphate

Phosphoenol pyruvate

Shikimic Acid

ORIGINS OF THESHIKIMIC ACIDPATHWAY

The pentose phosphatepathway is one that converts glucose intosugars of different sizes(different numbers of C)by acyl interchanges.Erythrose is a 4-carbonsugar.

04/17/2023 17

Asam Amino Aromatik dan Asam Benzoat

Siklus shikimat dimulai dari kopling phosfoenolpiruvat (PEP) dan D-eritrosa-4P yang menghasilkan 3-deoksi-4-P-arabino-heptulosonic acid 7P (DAHP)

Eliminasi asam phospat dari DAHP menghasilkan asam 3-dehidrokuinat yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi reduksi, diperoleh Asam Kuinat

Asam Kuinat: senyawa alami dalam bentuk bebas, ester atau terkombinasi dengan alkaloid (kinin)

04/17/2023 18

Pembentukan Asam Shikimat

AS terbentuk dari asam 3-dehidrokuinat via asam 3-dehidroshikimat yang terhidrolisis dan tereduksi

OH P

O

O

O C

CH2

COOH

O

OH HCH2

OH

H

H

PO

H+

H

OH

erythrose-4-phosphate

phosphoenol pyruvate

O C

CH2

COOH

OH

OH H

OHH

H

CH2OP

O

O

OH

O C

CH2

COOH

OH

OH H

CH2H

OH

H+

O

OH

OH

H

OHCOOH

O

OH

OH

COOH

OH

OH

OH

COOH

shikimic acid

NADPH

H+

FORMATION OF SHIKIMIC ACID

B:

FORMATION OF CHORISMIC ACID

OH

OH

OH

COOH

shikimic acid

ATP

O

OH

OH

COOH

P

C O

CH3

COOH

pyruvic acidH+

hydrolysisof PEP

O

OH

O

COOH

P C

CH3

COOH

OHO

OH

O

COOH

P C

CH2

COOH

H

OH

O

COOH

C

CH2

COOH

chorismic acid

:B- H2O

nucleophilicaddition to C=O

- H3PO4

04/17/2023 21

Reaksi Biosintesa Asam Shikimat

04/17/2023 22

Asam Protocatekuat dan Asam Gallat Asam protocatekuat (asam 3,4-dihidrobenzoat)

dibuat dari reaksi percabangan dari asam 3-dihidroskhikimat dengan cara dehidrasi atau enolisasi

Asam gallat (asam 3,4,5-trihidroksibensoat) terbentuk dengan cara oksidasi dan enolisasi asam 3 dihidroshikimat

Asam galat adalah komponen dari tannin (gallotannin) contoh pentagalloilglukosa.

Tannin terdapat pada tumbuhan, sejak dahulu telah dimanfaatkan dalam menyamak kulit, karena kemampuannya mengurai protein

Tannins also contribute to the astringency of foods and beverages, especially tea, coffee, and wines, through their strong interaction with salivary proteins. In addition, they have beneficial antioxidantproperties

04/17/2023 23

Pentagalloilglukosa

04/17/2023 24

Asam Khorismat Senyawa penting dalam percabangan siklus

shikimat Asam shikimat 3P dan PEP dalam reaksi addisi-

eliminasi menghasilkan asam 3-enolpiruvilshikimat-3P (EPSP)

Reaksi tsb dikatalis oleh enzim EPSP sintase Senyawa sintetis, gliposat, adalah inhibitor enzim

EPSP sintase, bekerja secara kompetitif terhadap PEP, menyebabkan tidak terbentuknya asam amino aromatik shg ttb mati

Gliposat digunakan sebagai herbisida spektrum luas

04/17/2023 25

Asam Khorismat

Eliminasi asam phosfat dari EPSP menghasilkan asam Khorismat

Asam khorismat merupakan diubah menjadi asam prepenat dan kemudian terbentuk phenilalanin dan tirosin

04/17/2023 26

Reaksi Biosintesa Asam Khorismat

04/17/2023 27

Derivat Asam Benzoat Sederhana Asam 4-hidroksibenzoat merupakan

turunan asam benzoat yang terbentuk dari asam khorismat pada bakteri

Asam 2,3-dihidroksibenzoat dan asam salisilat pada mikroorganisme berasal dari asam khorismat via isomernya asam isokhorismat

04/17/2023 28

Enterobaktin Asam 2,3-dihidroksibenzoat adalah

komponen dari besi khelator (enterobaktin) pada E. coli dan bakteri gram negativ lainnya

Senyawa ini berperan penting dalam mempertahankan konsentrasi zat besi untuk pertumbuhannya

Enterobaktin terdiri dari:- 3 molekul asam 2,3-dihidroksibenzoat- 3 asam amino serin

04/17/2023 29

04/17/2023 30

Enterobaktin

04/17/2023 31

Asam p-aminobenzoat (PABA) dan Asam Antranilat

Asam khorismat bila diaminasi dengan glutamin pada C4 menghasilkan asam 4-amino-4-deoksi-khorismat dan kemudian menjadi PABA

Pada C2 menghasilkan asam 2-amino-2-deoksi-khorismat dan kemudian menjadi asam antranilat

Asam antranilat selanjutnya dapat diubah menjadi asam amino aromatik ; triptofan

04/17/2023 32

Asam Folat (Vit. B9) PABA merupakan bagian struktur asam folat Pembentukan Asam folat diawali dari reaksi

antara hidroksimetil-dihidropterin PP dengan PABA,

Senyawa golongan sulfa, seperti sulfanilamid, memiliki struktur mirip PABA, merupakan antibakteri yang bekerja sebagai inhibitor kompetitif terhadap enzim dihidropteroat sintase

Asam dihidrofolat terbentuk dari reaksi antara asam dihidropteroat dengan asam glutamat, selanjutnya setelah direduksi menghasilkan asam tetrahidrofolat

04/17/2023 33

Asam Folat Banyak terdapat pada ragi, hati dan

sayuran hijau, terurai hingga 90% bila dimasak

Defisiensi: anemia, malabsorbsi dan penyakit kronis

Supplementasi: saat hamil Asam folat dalam supplement: sintetis Di dalam tubuh direduksi dengan bantuan

enzim dihidrofolat reduktase menjadi asam dihidrofolat dan kemudian asam tetrahidrofolat

04/17/2023 34

04/17/2023 35

Asam Tetrahidrofolat Berfungsi:

Sebagai karrier/pembawa ggs C1, dalam bentuk metil, metilen, metenil atau ggs formil

Ggs C1 berperan penting dalam metabolisme asam amino dan nukleotida

Mamalia mendapatkan asam tetrahidrofolat dari diet, tapi mikroorganisme dapat mensintesanya sendiri

Senyawa2 inhibitor dihidrofolat reduktase berguna sbg antibakteri (Trimetoprin), antimalaria (Primetamin)

Senyawa antikanker yang didasarkan pada asam folat: Metotreksat

04/17/2023 36

Asam Khorismat Asam prepenat Asam L-arogenat

Asam Phenilpiruvat L-PhenilalaninPLP

PLP

Asam 4-hidroksiPhenil-piruvat PLP

L-Tirosin

Reaksi Biosintesa L-Phe dan L-Tyr

PREPHENIC ACID

O CCH2

COOH

C

O

OHH

OH

chorismic acid

Claisen TypeRearrangement

OH

H

CH2C

O

HOOC

C

O

O H

prephenic acid

H OH

CH2HOOC C

O

COOH

phenypyruvic acid

p-hydroxy-phenylpyruvicacid

NADP+NADPH

- CO2-H+ -H-

Prephenic acid can be converted to phenylpyruvic acidor to 4-hydroxyphenylpyruvic acid:

tyrosine phenylalanine

- CO2-H+ -OH

pseudoaxial conformation

04/17/2023 38

Reaksi Biosintesa Phe dan Tyr

R biosintesa asam amino aromatik Phe dan Tyr via asam prepenat bervariasi bagi tiap jenis organisme dan sering melibatkan lebih dari satu reaksi pembentukannya, tergantung kpd enzim yang ada

Reaksi penting dalam biosintesa ini:dekarboksilasi, aromatisasi dan transaminasi

Dekarboksilasi dan aromatisasi asam prepenat menghasilkan asam phenilpiruvat dan dengan adanya transaminasi (koenzim PLP=Piridosal-5P), terbentuk phenilalanin

Dekarboksilasi, aromatisasi dan oksidasi asam prepenat menghasilkan asam 4-hidroksiphenilpiruvat dan transaminasi: tirosin

Asam arogenat hasil transaminasi asam prepenat dengan dekarboksilasi dan aromatisasi dapat diubah menjadi phenilalanin dan atau tirosin

04/17/2023 39

PREPHENIC ACID TO PHENYLALANINE

OH

H

CH2C

O

HOOC

C

O

O H

prephenic acid

:B-Enz

H+

CH2 C

O

COOH

transamination

phenylpyruvic acid

CH2 CH COOH

NH2

phenylalanine

- CO2- H2O

PREPHENIC ACID TO TYROSINE

OH

H

CH2C

O

HOOC

C

O

O H

prephenic acid

:B-Enz

NAD+

CH2 C

O

COOH

OH

transamination

4-hydroxyphenyl- pyruvic acid

CH2 CH COOH

OH

NH2

tyrosine

hydride transferto NAD+

- CO2

CH2 CH COOH

OH

NH2

tyrosine

CH2 CH COOH

NH2

phenylalanine

PREPHENIC ACID

phenylpyruvic acid 4-hydroxyphenylpyruvic acid

X

PHENYLALANINE AND TYROSINE COME FROM A COMMON SOURCE AND ARE NOT CONVERTED

Although most plants could convert phenylalanine to tyrosineusing hydroxylases, this conversion is a minor pathway. Mostplants make enough tyrosine without converting phenylalanine.

04/17/2023 43

Reaksi Biosintesa Katekolamin dan Melanin

COOH

NH2

COOH

NH2

HO

COOH

NH2

HO

HO

COOH

NH2

O

O

KatekolaminNoradrenalin,adrenalin

L-Phe L-Tyr L-DOPA

DOPAkuinon

NN

CO2H

HO

HON

CO2H

HO

O

DOPAchrome

04/17/2023 44

DOPA dan Melanin Pada mikroorganisme dan tumbuhan, phe dan tyr

disintesa langsung secara terpisah Pada hewan, tidak terdapat siklus shikimat, phe

dihidroksilasi untuk menghasilkan tyr, selanjutnya tyr dapat diubah menjadi DOPA (dihidroksi phenilalanin)

DOPA: prekursor dari katekolamin, yaitu neurotrasmitter noradrenalin dan hormon adrenalin

Tirosin dan DOPA dapat juga diubah menjadi polimer heterogen Melanin

Melanin: pigmen utama pada kulit, rambut dan mata mamalia

04/17/2023 45

Reaksi Biosintesa Kloramfenikol

Beberapa organisme tertentu dapat mensintesa turunan phenilalanin lain: L-p-aminophenilalanin (L-PAPA)

L-PAPA selanjutnya diubah menjadi kloramphenikol, antibiotika yang dihasilkan jamur Streptomyces venezulae

04/17/2023 46

04/17/2023 47

CHORISMIC ACID

SHIKIMIC ACID

PREPHENIC ACID

TYROSINE

PHENYLALANINE

CINNAMIC ACIDS

ALKALOIDS ALKALOIDS

PHENYL-C3COMPOUNDS

ShikimatePathways

PHENYL-C1COMPOUNDS

FLAVONOIDS

(+ acetogenin piece)

04/17/2023 49

Literatur