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 2014 M / 1436 H
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
Penyusun
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
d. Turunan Antrakuinon
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)
Keterangan :
(b)
Senyawa (a) adalah naftakuinon Senyawa (b) adalah Benzokuinon Senyawa (c) adalah Antrakuinon
(c)
Contoh penamaan poliketida
O
O OH
O
(a)2-hidroksinaftakuionon
O
(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.
CH3
COOH
CH3
COOH
CO
CH2
C2
KONDENSASI (+C2) CH3
CO
CH2
COOH
CH3
C2
COOH
REDUKSI CH3
CH2
CH2
COOH KONDENSASI (+C2)
CH3
(CH2)2
CO
CH2
COOH
CH2
COOH
CH3
(CH2)2
CO
CH2
COOH
C2
CH3
(CH2)4
CO
CH2
COOH
C2
REDUKSI CH3
(CH2)2
CH2
KONDENSASI (+C2) CH3
(CH2)4
CO
CH2
COOH
ASAM LEMAK
POLIKETIDA
Cn
Biosintesis asam lemak dan poliketida
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 asetilCoA 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
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 reaksireaksi 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 : (a )
R - CO - CH2 - CO - CH2 - CO - CH2 - COOH (b) (a )
R
(b)
R
CO COOH
O
O
O
O O
R R
CO COOH
HO
HO
OH
OH OH
Asam 2,4-dihidroksi-6-metil benzoat (turunan resorsinol = asam-asam orselinat
Endokrosin (polisiklik)
Asilfloroglusinol R = CH3
asetilfloroglusinol
Kurvularin (monosiklik)
Gambar X. Mekanisme reaksi kondensasi aldol dan clasein (a) Kondensasi Tipe Koronat (b) Kondensasi Tipe Claisen
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. (a)
R - CO - CH2 - CO - CH2 - CO - CH2 - COOH
(b)
OH
O (b)
(a)
R
O
O
R
piron
O
CH2 - COOH
piron
O
O
OOH C
R
O (a ) O
O
(b )
(b )
(c ) O O
C HOOH
CHOOH O (d )
O
R
OH HO
O
O O (d )
R
O
R O HO OH
O
R
O
ISOKUMARIN
KHROMON
Gambar 18. Mekanisme reaksi laktonisasi dan eterifikasi (a) Reaksi Laktonisasi (b) Reaksi Eterifikasi
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 :
Gambar 20. Contoh Modifikasi sekunder reaksi oksidasi
c.
Metilasi Metilasi terjadi pada gugus metilen dengan menghasilkan cabangn metil. Berikut ini adalah modifikasi sekunder metilasi :
Gambar 21. Contoh modifikasi sekunder reaksi metilasi
