Ujian Mid kimia bahan alam

Soal Ujian kimia bahan alam

1. Jelaskan bagaimana hubungan struktur dan kreatifan beberapa senyawa yang anda kenal terhadap suatu penyakit tertentu.
2. Uraikanlah dan berikan contoh dimana letak peran penting suatu metabolit skunder dalam suatu tumbuh – tumbuhan. 
3.   Kemukakan gagasan anda, bagaimana idenya suatu senyawa bisa diisolasi dan purifikasi.
4.  Kemukakan  bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam dapat diketahui alur biosentesisnya.

   jawab

1.    Genistein merupakan salah satu komponen yang banyak terdapat pada kedelai dan tempe. Penghambatan sel kanker oleh genistein, melalui mekanisme sebagai berikut : (1) penghambatan pembelahan/proliferasi sel (baik sel normal, sel yang terinduksi oleh faktor pertumbuhan sitokinin, maupun sel kanker payudara yang terinduksi dengan nonil-fenol atau bi-fenol A) yang diakibatkan oleh penghambatan pembentukan membran sel, khususnya penghambatan pembentukan protein yang mengandung tirosin; (2) penghambatan aktivitas enzim DNA isomerase II; (3) penghambatan regulasi siklus sel; (4) sifat antioksidan dan anti-angiogenik yang disebabkan oleh sifat reaktif terhadap senyawa radikal bebas; (5) sifat mutagenik pada gen endoglin (gen transforman faktor pertumbuhan betha atau TGFβ). Mekanisme tersebut dapat berlangsung apabila konsentrasi genestein lebih besar dari 5μM.
2.       Metabolisme akan menghasilkan suatu metabolit.  Metabolit sekunder dapat dibedakan dari metabolisme primer, atas dasar kriteria berikut: penyebarannya lebih terbatas, terdaapt terutama pada tumbuhan dan mikroorganisme serta memiliki karakteristik untuk tiap genera, spesies atau strain tertentu.  Metabolit itu dibentuk melalui alur (pathway) yang khusus dari metabolit primer.  Sebaliknya, metabolit perimer sebarannya luas, pada semua benda hidup dan sangat erat terlibat dalam proses-proses kehidupan yang essensial.  Metabolit sekunder tidaklah bersifat esensieal unuk kehidupan, meski penting bagi organisme yang menghasilkannya.  Namun demikian, sebagian besar peran dan kepentingannya, juga masih belum diketahui dengan jelas.  Hal yang menarik untuk diperhtikan ialah bahwa metabolit sekunder dibiosintesis terutama dari banyak metabolit primer dan contoh Beberapa reaksi yang secara umum penting dalam metabolisme sekunder:

1.          Penkopelan (coupling) oksidatif fenol

2.          Metilasi

3.          Hidroksilasi substrat aromatik

4.          Hidroksilasi pada atom-atom karbon jenuh

       3. Suatu senyawa dapat diisolasi dan purifikasi dengan cara Ekstraksi, Ekstraksi adalah proses pengambilan komponen yang larut dari bahan atau campuran dengan menggunakan pelarut seperti air, alkohol, eter, aseton dan sebagainya. Metode ekstraksi yang dipilih untuk mendapatkan senyawa bahan alam tergantung kepada jenis sampel tumbuhan dan jenis senyawa yang ada. Terutama tergantung pada keadaan fisik senyawa tersebut, misalnya senyawa berupa cairan yang mudah menguap (Harborne, 1987)

            Ada beberapa ekstraksi senyawa bahan alam yang umum digunakan antara lain:

             a. Maserasi (perendaman)

            Teknik maserasi digunakan terutama jika senyawa organik metabolit sekunder ada dalam bahan      tersebut cukup banyak persentasenya dan ditemukan suatu pelarut yang dapat melarutkan senyawa tersebut tanpa dilakukan pemanasan. Biasanya cara ini membutuhkan waktu yang cukup lama dan sulit mencari pelarut organik yang dapat melarutkan dengan baik senyawa organik dalam bahan tersebut. Akan tetapi jika struktur senyawa yang akan diisolasi sudah diketahui, maka metode perendaman ini metode praktis.

            Maserasi biasanya dilakukan untuk bagian tumbuhan yang teksturnya lunak, seperti bunga dan daun. Senyawa organik metabolit sekunder yang ada dalam bahan alam tersebut umumnya dalam persentase yang cukup banyak, perendaman tidak dilakukan dengan pemanasan. Hasil perendaman kemudian disaring dan filtrat yang didapat diuapkan dengan alat rotary evaporator sampai diperoleh ekstrak kental tumbuhan.

b. Perkolasi

            Pada prinsipnya perkolasi menggunakan suatu pelarut dimana pelarut tersebut dilewatkan secara perlahan (tetes demi tetes) kepada bahan alam yang mengandung senyawa organik tersebut. Pada teknik ini juga digunakan pelarut yang tidak mudah menguap, tetapi melarutkan senyawa organik yang terkandung dalam bahan alam tersebut cukup besar.

            Perkolasi biasanya digunakan untuk bagian tumbuhan yang keras seperti akar, biji dan batang. Cara perkolasi digunakan apabila kandungan kimianya sedikit. Filtrat yang didapat diuapkan pelarutnya dengan alat rotary evaporator.

c. Sokletasi

            Sokletasi merupakan teknik ekstraksi yang digunakan terhadap bahan alam padat yang senyawa kimianya tahan panas. Prinsipnya yaitu menggunakan suatu pelarut yang mudah menguap secara berulang-ulang dan dapat melarutkan senyawa organik yang terdapat pada bahan alam tersebut. Metode sokletasi mempunyai keunggulan dari metode lainnya, karena melalui metode ini penyarian dapat dilakukan beberapa kali dan pelarut yang digunakan tidak banyak.

d. Destilasi uap

            Cara destilasi uap khusus digunakan untuk senyawa yang dapat ikut diuapkan bersama uap air. Pada prinsipnya ada dua teknik pengerjaan dalam metode ini, yaitu uap air dihasilkan sendiri atau bahan alam langsung ditambahkan air dan dipanaskan.

4.      Alur biosintetik bisa dilacak salah satunya dengan eksperimen menggunakan pemerian prekursor berlabel.  Sebagai contoh adalah memberikan prekursor sangat awal (biasanya ¹⁴CO₂ pada tanaman) dan diperhatikan urutan biosintesisnya.  Pemberian prekursor berlabel bisa dilakukan dalam mikroorganisme yang ditumbuhkan dalam kultur cair maupun dalam tanaman yang hidup.

4. Tahap-tahap dalam mempelajari biosintesis maupun biogenetika dari senyawa alam X biasanya dilakukan secara:

1. Menentukan asal dari atom karbon yang membentuk kerangka dari senyawa X.  Ini berarti menentukan senywa-senywa yang terlibat dalam biosintesis, dan merperan sebagai intermediet (zat antara) dari metabolisme primer dan sekunder.  Sebagai contoh adalah asam asetat dan asam mevalonat.  Problema ini biasanya dipecahkan degna uji kaji inkorporasi maupun perunut isotop guna mengetahui kemungkinan-kemungkinan struktur prazat dari X.
2. Menentukan jalur metabolisme, yaitu urut-urutan dari intermediet dan reaksi-reaksi yang menuju ke arah pembentukan senyawa X.  Pemilihan prazat yang sesuai, tidak dilakukan dengan pemilihan secara random, tetapi dengan memakai hipotesis-hipotesis.  Hipotesis ini disusun sebelum melakukan uji kaji, dan berdsarkan biosintesis umum (deduktif) atau dengan membandingkan dengan situasi yangsama yang telah sebelumnya diketahui (analogi)
3. Menentukan sumber oksigen, dan bila ada, juga sumber nitrogen, dsb.  Sumber oksigen biasana aalah dari air atau udara.  Dalam hal ini, perlu dilakukan penelitian terpisah dengan menggunakan H₂¹⁸O atau ¹⁸O₂.
4. Sifat dari proses enzimatis yang terlibat dlaam tiap langkah pembentukan dari zat X.  Aspek biosintesis ini, merupakan aspek kimia, paling baik kalau dipelajari dengan memakai metode in vitro, dengan menggunakan enzim yang terpisah, dlaam keadaan murni.

Pemisahan enzim dari makhluk hidup biasanya sangat sukar dan tidak praktis.  Membuktikan kerja suatu enzim secara in vitro, sampai sekarang dianggap suatu langkah yang palingdapat dipercaya.  Meskipun demikian untuk dapat melaksanakannya banyak persoalan yang harus diatasi.