POLIKETIDA
Makalah ini disusun untuk memenuhi nilai mata kuliah kimia bahan alam
Disusun oleh :
Kelompok 4
Ainur Rohmah (1112096000013)
Muhamad Rizal (1112096000019)
Rizky Widyastari (1112096000025)
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini.
Makalah ini dibuat untuk melengkapi tugas mata kuliah Kimia Bahan Alam. Makalah ini membahas mengenai Poliketida meliputi asal-usul, sistem penamaan poliketida, biosintesis, aktivitas biologis serta isolasi suatu poliketida. Pada Kesempatan ini, tak lupa kami ucapkan rasa terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku dosen mata kuliah Kimia Bahan Alam
2. Perpustakaan Fakultas Sains dan Teknologi yang telah membantu dalam memberikan referensi
3. Bapak dan ibu dosen lainnya serta teman-teman lain yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini
Kami menyadari bahwa makalah ini masih kurang sempurna. Oleh karena itu, demi kesempurnaan makalah ini maka kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca selalu penulis harapkan.
Akhir kata, semoga makalah ini bermanfaat bagi kami mahasiswa/i UIN Syarif Hidayatullah Jakarta dan pembaca pada umumnya.
Jakarta, 03 November 2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebagian senyawa organik bahan alam adalah senyawa-senyawa aromatik. Senyawa aromatik ini mengandung cincin karboaromatik yaitu cincin aromatik yang hanya terdiri dari atom karbon seperti benzen, naftalen dan antrasen. Cincin karbo aromatik ini biasanya tersubstitusi oleh satu atau lebih gugus hidroksil atau gugus lainnya yang ekivalen ditinjau dari segi biogenetiknya. Oleh karena itu, senyawa bahan alam aromatik ini, sering disebut sebagai senyawa-senyawa fenol, walaupun sebagian diantaranya bersifat netral karena tidak mengandung gugus fenol dalam keadaan bebas (Lenny, 2006).
Ilmu kimia senyawa-senyawa fenol yang ditemukan di alam mengalami kemajuan yang sangat pesat setelah berhasil menetapkan struktur dari cincin aromatik, bahkan struktur dari beberapa senyawa fenol telah dapat ditetapkan sejak abad ke-19. Akan tetapi topik-topik menarik mengenai senyawa-senyawa itu terus menerus muncul dengan adanya penemuan-penemuan baru. Dengan demikian senyawa-senyawa fenol dapat dianggap sebagai cabang dari ilmu kimia bahan alam yang terus berkembang, seperti halnya terpenoida, dan steroid (Lenny, 2006).
Sifat-sifat kimia dari semua senyawa-senyawa fenol adalah sama, akan tetapi dari segi biogenetik senyawa-senyawa ini dapat dibedakan atas dua jenis utama, yaitu:
1. Senyawa fenolik yang berasal dari asam shikimat atau jalur shikimat 2. Senyawa fenolik yang berasal dari jalur asetat-malonat
Dalam makalah ini, akan dibahas mengenai senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat yakni poliketida. Poliketida banyak dihasilkan oleh bakteri, fungi (jamur), kapang dan lumut. Sebagai contoh senyawa-senyawa yang terdapat dalam fungi dan bakteri adalah asam orselinat dalam fungi dan linchen, griseofulvin yang terdapat dalam Penicillium griseo- fulvin dan kulvularin dalam Culvularis sp.
Dalam bentuk struktur molekulnya, poliketida memiliki pola oksigen yang berselang seling. Pola inilah yang menjadi ciri khas poliketida dan membedakan poliketida dari senyawa aromatik lainnya. (Rahmati, 2011)
Dalam makalah ini akan dibahas lebih lanjut mengenai suatu poliketida beserta dengan alur biosintesis, klasifikasi, sistem penamaan, sintesis maupun isolasi dari suatu poliketida.
1.2 Tujuan
a. Mengetahui klasifikasi-klasifikasi dari suatu poliketida beserta dengan turunannya b. Mengetahui sistem penamaan dari suatu poliketida
c. Memahami alur biosintesis dan sintesis serta proses isolasi suatu poliketida
d. Mengetahui peranan aktivitas biologis dari suatu poliketida dan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari.
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Poliketida
Poliketida adalah senyawa fenolik yang berasal dari jalur asetat-malonat. Senyawa poliketida mempunyai kerangka dasar aromatik yang disusun oleh beberapa unit dua atom karbon dan membentuk suatu rantai karbon yang linier yakni asam poli β-ketokarboksilat yang disebut rantai poliasetil (Harborne, 1987).
Poliketida atau yang sering disebut dengan peptida nonribosom dibentuk oleh enzim besar yang multifungsional dengan kelompok situs katalitik yang terkoordinasi, yaitu Polyketide Synthase (PKS) dan Non-Ribosomal Peptide Synthase (NRPS) (Zhao
et al. 2007).
Pada awalnya suatu poliketida diperkirakan berasal dari unit-unit asetil-CoA berkondensasi melalui reaksi Claisen membentuk ester poli-ß-keto. Tetapi studi biosintesis menemukan bahwa penambahan rantai bukan oleh asetilCoA tetapi oleh malonilCoA yang memiliki H lebih bersifat asam sehingga menyediakan nukleofil yang lebih baik dari pada asetilCoA.
2.2 Asal Usul poliketida
Poliketida (golongan senyawa kimia) merupakan salah satu dari senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan oleh spons laut (Thakur & Müller 2004). Spons mempunyai kemampuan untuk mensintesis bermacam – macam komponen organik seperti poliketida, alkaloid, peptid dan terpene (Sjogren et al., 2006). Dimana potensi biologis dari suatu senyawa metabolite sekunder pun sangat beragam antara lain bersifat sitotoksik, antitumor/antikanker, antivirus, antimikroba, antiinflamasi, antimalaria, dan lain-lain (Guyot, 2000). Menurut Blunt et al. pada tahun 2007, senyawa metabolit yang diisolasi dari bakteri yang berasosiasi dengan spons Haliclona sp., misalnya: sterol, steroid, alkaloid, avarol, nukleosida, peptida, dan poliketida.
Poliketida banyak dihasilkan oleh bakteri, kapang dan lumut. Dalam bentuk struktur molekulnya, poliketida memiliki pola oksigen yang berselang seling. Adapun Metabolit sekunder yaitu poliketida yang terdapat pada fungi dan bakteri diantaranya yakni pigmen antrakuinon yang terdapat pada fungi Claviceps purpurea, griseofulvin
terdapat pada Penicillium griseo-fulvin dan kurvularin yang terdapat pada Culvularis
sp.
Gambar 1. Antraquinon Gambar 2. Griseofulvin
Gambar 3. Kurvularin
2.3 Klasifikasi Poliketida
Secara umum, poliketida terbagi ke dalam dua golongan, yaitu poliketida aromatik (yang terdiri dari satu sampai enam cincin aromatik) dan poliketida kompleks yang terdiri dari makrolida dan ansamicin (yang memiliki cincin lakton atau laktam), poliena dan polieter.
2.3.1 Poliketida Aromatik
Poliketida aromatik digolongkan menjadi beberapa golongan berdasarkan pada pola-pola struktur tertentu yang berkaitan dengan jalur biogenesisnya. Secara umum terdapat lima golongan utama senyawa poliketida aromatik yaitu ;
a. Turunan Asil Floroglusinol
b. Turunan Kromon
c. Turunan Benzokuinon
2.5 Penamaan Poliketida
Dalam sistem penamaan poliketida, suatu poliketida memiliki mempunyai bagian umum yang tetap, yaitu cincin benzokuinon.
O
O
Gambar 9. Senyawa Benzokuinon
(a) (b) (c)
Keterangan : Senyawa (a) adalah naftakuinon Senyawa (b) adalah Benzokuinon Senyawa (c) adalah Antrakuinon
Contoh penamaan poliketida O O OH O O (a)2-hidroksinaftakuionon (b) 1,4-Naftakuinon
2.6 Biosintesis Suatu Poliketida
Poliketida aromatik merupakan suatu poliketida yang memiliki karakteristik yaitu struktur polisiklik aromatik. Biosintesis poliketida aromatik mirip dengan biosintesis asam lemak. Perbedaan pembentukan asam lemak dan senyawa poliketida aromatik terletak pada peristiwa reduksi sebelum penambahan asetil-CoA lebih lanjut.
Biosintesisis poliketida berasal dari suatu reaksi kondensasi asetil-CoA dengan senyawa malonil-CoA. Pada dasarnya, asetil-CoA dibentuk dari asam asetat yang mengalami pengaktivan pada gugus karboksilnya menjadi bentuk tio ester dengan bantuan enzim Poliketida Sintase (PKS), sedangkan malonil-CoA berasal dari asetil-CoA yang mengalami karboksilasi pada gugus metilennya.
Secara garis besar, pembentukan poliketida berlangsung melalui berbagai tahap reaksi yaitu, :
1. Pembentukan rantai karbon poliasetil
Pembentukan rantai poliasetil (suatu produk menengah yang berupa rantai karbon linear poli-β-keton) ini terjadi melalui suatu reaksi kondensasi Claisen antara unit pemula (asetil-KoA) dan unit perluasan (malonil-KoA). Pembentukan rantai poliasetil terjadi dengan bantuan enzim poliketida sintase. Setelah terbentuk
CH3 COOH CH3 COOH CH3 CO CH2 COOH CH3 CO CH2 COOH CH3 (CH2)2 CO CH2 COOH CH3 CH2 CH2 COOH CH3 (CH2)2 CO CH2 COOH CH3 (CH2)2 CH2 CH2 COOH CH3 (CH2)4 CO CH2 COOH CH3 (CH2)4 CO CH2 COOH C2 C2 C2 C2 Cn KONDENSASI (+C2) REDUKSI KONDENSASI (+C2) REDUKSI KONDENSASI (+C2)
ASAM LEMAK POLIKETIDA
rantai diketida, terjadi reaksi perpanjangan rantai dengan adanya penambahan gugus asetil yang berasal dari malonil-KoA. Reaksi perpanjangan ini sangat ditentukan oleh enzim asil transferase. Enzim tersebut berfungsi untuk memundahkan gugus asil dari malonil-KoA ke enzim poliketida sintase agar enzim tersebut hanya melakukan siklus kondensasi. Mekanisme pembentukan rantai
poliasetil terdapat pada gambar dibawah ini:
Gambar 11. Mekanisme pembentukan rantai poliasetil
Rantai poliasetil yang dihasilkan memiliki kereaktifan yang sangat tinggi karena rantai poliasetil tersebut memiliki gugus metilen yang dapat bertindak sebagai Nukleofil dan gugus karbonil yang bertindak sebagai Elektrofil. Karena kereaktifannya tersebut, rantai poliasetil dapat mengalami berbagai macam reaksi modifikasi seperti, regiospesifik, reduksi, siklisasi atau aromatisasi dengan bantuan enzim yang sesuai.
2. Kondensasi dan Siklisasi (Aromatisasi Molekul)
Karena sifatnya yang sangat reaktif, poliasetil tersebut mampu melakukan reaksi-reaksi tertentu, diantaranya ;
2.1 Kondensasi Intramolekuler a. Kondensasi Aldol
Pada kondensasi aldol terjadi reaksi antara gugus metilen dengan gugus karbonil dari poliasetil membentuk suatu turunan asam Orselinat dan turunan Antrakuinon.
b. Kondensasi Claisen
Pada kondensasi Claisen terjadi reaksi antara gugus metilen dan gugus karboksilat pada molekul poliasetil. Kondensasi ini menghasilkan poliketida turunan Asil Floroglusinol. Berikut mekanisme reaksi kondensasi Aldol dan Clasein ditunjukan pada gambar berikut :
O O R COOH OH HO R COOH CO R O O O CO R OH HO OH R - CO - CH2 - CO - CH2 - CO - CH2 - COOH (a ) ( b ) (a ) ( b )
Asam 2,4-dihidroksi-6-metil benzoat Asilfloroglusinol
(turunan resorsinol = asam-asam orselinat R = CH3 asetilfloroglusinol
Endokrosin Kurvularin (polisiklik) (monosiklik)
Gambar X. Mekanisme reaksi kondensasi aldol dan clasein (a) Kondensasi Tipe Koronat
2.2 Siklisasi
a. Laktonisasi
Pada reaksi laktonisasi terjadi reaksi antara gugus hidroksil dengan gugus karboksil dari poliasetil membentuak suatu lakton (ester siklik). Gugus hidroksil dari poliasetil dihasilkan ketika gugus karbonil pada poliasetil bertautomer menjadi bentuk enolnya. Reaksi ini menghasilkan senyawa turunan α – piron.
b. Eterifikasi
Pada reakis eterifikasi terjadi reakis antara gugus hidroksil dengan gugus karbonil dari poliasetil membentuk eter siklik. Reaksi ini menghasilkan senyawa turunan kromon yaitu turunan γ – piron.
O O O O C HOOH R O O R OH O O CH2 - COOH R OOH C O O O O R CHOOH O O O O R O R O OH HO O R HO OH O ISOKUMARIN KHROMON R - CO - CH2 - CO - CH2 - CO - CH2 - COOH piron piron (a ) (c ) (b ) (d ) (b ) (d ) (a) (a) (b) (b)
Gambar 18. Mekanisme reaksi laktonisasi dan eterifikasi
(a) Reaksi Laktonisasi
3. Modifikasi Sekunder Struktur poliketida
Selain mengalami reaksi kondensasi dan siklisasi, rantai poliketida juga mengalami reaksi modifikasi sekunder yang dapat berlansung baik sebelum maupun sesudah reaksi siklisasi. Reaksi modifikasi sekunder rantai poliketida dapat tejadi melalui ;
a. Reduksi
Reduksi biasanya terjadi pada gugus karbonil dengan menghasilkan gugus hidroksil. Modifikasi reduksi dapat terjadi dengan adanya NADH.
Contohnya :
Gambar 19. Contoh Modifikasi Sekunder reaksi reduksi
b. Oksidasi
Biasanya terjadi pada gugus metilen menghasilkan gugus hidroksil.
Contoh modifikasi sekunder oksidasi :
c. Metilasi
Metilasi terjadi pada gugus metilen dengan menghasilkan cabangn metil. Berikut ini adalah modifikasi sekunder metilasi :
