Biogenetik
atau biogenesis diartikan sebagai cara menghasilkan atau memproduksi kehidupan
organisme atau organel baru. Dimana Louis Pasteur adalah pencetus hukum
biogensis ini. Pengamatan yang dilakukannya menghasilkan sebuah teori
bahwasannya benda hidup hanya dapat dihasilkan dari benda hidup yang lain pula,
dengan reproduksi misalnya ayam yang bertelur dan lama-kelamaan menetas
menghasilkan ayam-ayam yang baru. Jadi disini berarti kehidupan tidak berasal atau dihasilkan dari
benda mati atau yang sering disebut dengan, “pembentukan spontan”. Jika ditilik
dari bahasa lainnya yang serupa maknanya adalah melalui kalimat, “Omnis Cellula e cellula” yang berarti “semua sel berasal dari sel”.
Berkaitan dengan
segala pengertian mengenai biogenetik ternyata alkaloid juga memiliki biogenetiknya
sendiri. Dimana sebelumnya kita sudah membahas mengenai struktur dan manfaat
dari alkaloid pada blog-blog sebelumnya. Kali ini akan dibahas mengenai
biogenetik alkaloid pada makhluk hidup.
Diketahui bahwasannya
secara biogenetik alkaloid berasal dari sebagian kecil asam amino yaitu ornitin
dan juga lisin yang mampu menurunkan atau menghasilkan derivat berupa alkaloid
asiklik, fenilalanin dan tirosin hasil turunan dari isokuinolin dan triptofan
yang menurunkan alkaloid jenis indol. Asam amino merupakan senyawa organik yang
sangat penting, dimana senyawa ini terdiri atas amino (NH2) dan karboksil
(COOH). Dimana ada 20 jenis asam amino esensial yang termasuk standarnya atau
disebut alfa amino yaitu alanin, arginin, asparagain, asam spartat, sistein,
asam glutamat, glutamin, glisin, histidine, isoleusin, leusin, lysin, metionin,
fenilalanine, pirolin, serine, treonine, triptofan, tirosine, dan valin. Namun dari
20 jenis asam amino yang disebutkan hanya tirosin, histidin, lisin dan
triptofan yang menjadi asal muasal atau pencetus senyawa alkaloid. Alkaloid dapat bersifat asam maupun basa tergantung pada gugus apa yang diikat oleh atom Nitrogennya.
Gambar Struktur Asam Amino
Dalam biosintesis alkaloid
terdapat reaksi utama yang mendasarinya yaitu reaksi Mannich yang terjadi antara suatu aldehida dan sebuah amin primer
dan sekunder serta suatu enol atau fenol. Biosintesis dari alkaloid ini juga
melibatkan sebuah reaksi rangkap oksidatif fenol dan juga metilasi serta ada
beberapa jalur yang terlibat ke dalam biosintesis alkaloid ini yaitu jalur
poliketida dan jalur mevalonat. Melalui asal-usul dari biogenetik ini ternyata
berguna untuk menjelaskan hubungan yang terjadi antara berbagai alkaloida yang
dibagi berdasarkan jenis cincin heterosikliknya. Dari biosintesanya sangat
jelas menunjukkan bahwasannya alkaloid berasal dari asam amino. Berdasarkan hal
tersebut maka alkaloid dapat dibedakan atas tiga jenis utama, yaitu:
a. Alkaloid
asiklik yang berasal dari asam amino ornitin dan lisin, dimana alkaloid ini dapat
berada pada beberapa tanaman seperti pada kulit buah delima. Dimana buah ini
ternyata bermanfaat atau bersifat sebagai antioksidan, menghentikan diare,
sebagai antiinflamasi, antiseptik, antitumor dan antikanker.
b. Alkaloid
aromatik jenis fenilalanin yang berasal dari fenilalanin, tirosin dan 3,4
dihidrofenilalanin. Contohnya alkaloid isokuinolin jenis efedrin yang terbentuk
dengan prekursor fenilalanin dan tirosin. Efedrin ini biasanya digunakan
sebagai obat peningkat tekanan darah, dimana efedrin bekerja sebagai stimulan
atau vasokonstriktor yang fungsinya sebagai pelebar pembuluh darah.
c. Alkaloid
aromatik jenis indol yang berasal dari triptofan. Contohnya adalah alkaloid
indol jenis Harmin. Reaksi utama yang mendasari biosintesis senyawa ini adalah
reaksi Mannich (reaksi antara aldehid dan amina primer/sekunder dan suatu
etanol).
Kemudian jika ditilik lagi berdasarkan asal mulanya
(biogenesis) dan hubungannya dengan asam amino, alkaloid dibagi menjadi tiga
kelas, yaitu:
a.
True
Alkaloid
b.
Proto
Alkaloid
c.
Pseudo
Alkaloid
Pada dasarnya sebuah metabolit sekunder yang
terdapat pada bahan alam merupakan hasil dari metabolit primer yang mengalami
reaksi spesifik yang selanjutnya menghasilkan senyawa-senyawa tertentu. Biogenetik
pembentukan alkaloid tentunya memiliki prosesnya tersendiri. Dimana berikut ini
adalah skema umum jalur biogenetik pembentukan alkaloid :
Secara umum, biosintesis pada alkaloid dapat
dilakukan dengan banyak cara dan tidak mudah mengklasifikasikannya, namun ada
beberapa reaksi khas dan terlibat dalam reaksi sintesis alkaloid yaitu Basa
Schiff dan Mannich,sebagai berikut:
1.
Sintesis
Basa Schiff
Sintesis ini dilakukan dengan
merekasikan sebuah amina dengan keton ataupun aldehida, reaksi ini adalah cara
umum untuk menghasilkan C=N obligasi. Dalam biosintesis alkaloid, proses ini
dapat berlangsung dalam molekul seperti pada proses sintesis piperidin.
Gambar Reaksi Basa Schiff
2.
Reaksi
Mannich
Rekais mannich adalah salah satu
reaksi adisi nukleofilik amina ke dalam sebuah gugus karbonol yang diikuti
reaksi eliminasi anion hidroksil yang menjadi basa Schiff. Basa Schiff ini
adalah elektrofil yang bereaksi dengan dua langkah yaitu adisi nukleofilik
kedua dengan karbanion yang dihasilkan dari senyawa yang memiliki proton
asam. Reaksi Mannich ini juga dianggap sebagai reaksi kondensasi.
Gambar Reaksi Mannich
Reaksi ini juga diartikan sebagai reaksi organik yang
mengandunng alkilasi amino proton asam yang terletak di sebelah gugus fungsi
karbonil dengan formaldehid dan amonia ata amina (primer/sekunder). Produk akhirnya
nanti adalah β-amino-karbonil Bahan atau komponen integral dari reaksi ini
selain asam amina dan karbonil senyawa adalah karbanion yang berlaku dalam
peran nukleofil pada penambahan nukleofilik di ion yang terbentuk oleh reaksi
antara amina dan karbonil.
Jika ditinjau dari biogenetiknya, alkaloid dibagi menjadi :
Jika ditinjau dari biogenetiknya, alkaloid dibagi menjadi :
1.
Alkaloid
Alisiklik
Alkaloid ini terbentuk karena adanya
ikatan antara asam amino ornitin dan juga asam amino lisin. Dimana kedua asam amino disini bertidak sebagai prekursor dari terbentuknya alkaloid alisiklik. Alkaloid ini biasanya
ditemukan pada buah delima di bagian kulitnya. Dimana strukturnya sebagai
berikut :
Gambar Asam Amino Lisin
2.
Alkaloid
Indol
Alkaloid ini adalah alkaloid yang
terbentuk dari asam amino triptofan. Contoh dari jenis ini adalah Harmin.
Gambar Struktur Asam Amino Harmin
Berikut gambar biogenetik dari Nikotin :
3.
Alkaloid
Isokuinolin
Alkaloid ini merupakan suatu alkaloid
yang terbentuk dari asam amino fenilalanin dan tirosin. Berikut alur
biogenetiknya :
Gambar Struktur Fenilalanin
Dimana tirosin dan fenilalanin bertindak sebagai prekursor pada pembuatan ini (pembuatan/sintesis amina). Contoh dari alkaloid jenis ini adalah epiderin yang biasanya kita gunakan untuk obat peningkat tekanan dasar yang biasanya pada pasien yang diberikan bius tekanan dasrahnya menurun sehingga perlu diberikan epiderin ini. Selain epiderin, contoh senyawa ini adalah morfin.
Berikut uraian biogenetiknya :
Gambar Biogenetik Morfin
Selain gambar di atas proses biogenetik pada senyawa dari tirosin dapat digambarkan dalam gambar berikut ini :
Permasalahan
:
- Jika diperhatikan berdasarkan prekursor yang bertindak pada pembentukan alkaloid hanya empat dari 20 asam amino, yaitu tirosin, histidin, lisin dan triptofan. Mengapa hanya keempat asam amino itu saja yang dapat menjadi prekursor pembentukan alkaloid?
- Secara biogenetiknya alkaloid berasal dari sebuah asam amino yang terdiri atas ornitin dan lisin. Apakah masih bisa dikatakan alkaloid jika diketahui bahwa dari strukturnya tidak memiliki gugus amina? Lalu menurut Anda, apa alasannya?
- Dikatakan pada penjelasan bahwasannya alkaloid tidak selalu basa dan bergantung kepada gugus apa yang diikat oleh atom Nitrogen tersebut. Lalu bagaimana keadaan pada alkaloid jenis Harmin yang disebutkan di atas? Asamkah dia atau basa?