TERPENOID

TERPENOID

Sejak abad ke-17 orang telah dapat memisahkan berbagai jenis senyawa dari sumber-sumber organik, baik tumbuhan, hewan maupun  mikroorganisme. senyawa-senyawa tersebut misalnya asam laktat, morfin, kuinin, mentol, kolesterol, penisilin dan sebagainya. Tidaklah berlebihan bila dinyatakan bahwa ilmu kimia senyawa-senyawa organik yang berasal dari organisme atau disebut juga ilmu kimia bahan alam merupakan bagian yang terpenting dari ilmu kimia organic.

            Perkembangan ilmu kimia organik pada hakekatnya seiring  dengan usaha pemisahan dan penyelidikan bahan alam. Hal ini antara lain disebabkan karena struktur molekul dari senyawa-senyawa yang  dihasilkan oleh organisme mempunyai variasi yang sangat luas. Kenyataan ini dapat digunakan untuk mendalami pengetahuan mengenai reaksi-reaksi organik dan juga untuk menguji hipotesa atau penataan ulang molekul dan spektroskopi serapan elektron. Disamping itu, bahan alam juga merupakan tantangan daalam penetapan struktur molekul yang kadang kala sangat rumit seperti vitamin B12 dan sintesa molekul tersebut in vitro. Oleh karena itu ilmu kimia bahan alam adalah salah satu bidang dimana banyak reaksi kimia dapat dipelajari.

 Terpenoid merupakan komponen-komponen tumbuhan yang mempunyai bau dan dapat diisolasi dari bahan nabati dengan penyulingan yang disebut minyak atsiri. Minyak atsiri yang berasal dari bunga pada awalnya dikenal dari penentuan struktur secara sederhana, yaitu dengan perbandingan atom hidrogen dan atom karbon dari senyawa terpenoid yaitu 8:5 dan dengan perbandingan tersebut dapat dikatakan bahwa senyawa tersebut adalah golongan terpenoid.

Minyak atsiri bukanlah senyawa murni akan tetapi merupakan campuran senyawa organik yang kadang kala terdiri dari lebih besar dari 25 senyawa atau komponen yang berlainan. Sebagian besar komponen minyak atsiri adalah senyawa yang hanya mengandung karbon, dan hidrogen atau karbon, hidrogen dan oksigen yang tidak bersifat aromatik yang secara umum disebut terpenoid.

Fraksi yang paling mudah menguap biasanya terdiri dari golongan terpenoid yang mengandung 10 atom karbon. Fraksi yang mempunyai titik didih lebih tinggi terdiri dari terpenoid yang mengandung 15 atom karbon.

Sebagian besar terpenoid mempunyai kerangka karbon yang dibangun oleh dua atau lebih unit C-5 yang disebut isopren. Klasifikasi terpenoid ditentukan dari unit isopren atau unit  C-5 penyusun senyawa tersebut. Senyawa umum biosintesa terpenoid dengan terjadinya 3 reaksi dasar, yaitu:

1.     Pembentukan isoprene aktif  berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.

2.     Penggabungan senyawa dan ekor dua unit isopren akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester-, dan poli-terpenoid.

3.     Pengabungan ekor dan ekor dari unit C15 atau C20 menghasilkan terpenoid atau steroid.

Senyawa terpenoid dapat dikelompokkan sebagai berikut :

Monoterpenoid

Monoterpeoid merupakan senyawa essence dan memiliki dan memiliki bau yang spesifik yang dibangun oleh 2 unti isopren atau dengan jumlah atom karbon 10. Lebih dari 1000 jenis senyawa monoterpenoid telah diisolasi dari tumbuhan tingkat tinggi, binatang laut, serangga, dan jenis vertebrata dan struktur senyawanya telah diketahui.

Struktur dari senyawa monoterpenoid yang telah dikenal merupakan perbedaan dari 38 jenis kerangka yang berbeda, sedangkan prinsip dasar penyusunannya tetap sebagai penggabungan kepala dan ekor dari 2 unit isoprene. Struktur monoterpenoid dapat berupa rantai terbuka dan tertutup atau siklik. Senyawa monoterpenoid banyak dimanfaatkan sebagai antiseptik, ekspektoran, spasmolotik, dan sedatif.  Disamping itu monoterpenoid yang sudah banyak dikenal banyak dimanfaatkan sebagai bahan pemberi aroma makanan dan parfum dan ini banyak digunakan komersial dalam perdagangan.

Dari segi biogenetik, perubahan geraniol nerol dan linaol dari salah satu menjadi yang lain berlangsung sebagai akibat reaksi isomerisasi. Ketiga alkohol ini yang berasal dari hidrolisa geranil pirofosfat (GPP) dapat menjadi reaksi-reaksi sekunder, misalnya dehidrasi menghasilkan mirsen, oksidasi menghasilkan sitral dan oksidasi reduksi menghasilkan sitronelal.

Peubahan GPP in vivo menjadi senyawa-senyawa monoterpen siklik dari segi biogenetic disebabkan reaksi siklisasi yang diikuti oleh reaksi-reaksi sekunder. Senyawa seperti monoterpenoid mempunyai kerangka karbon yang banyak variasinya. Oleh karena itu penetapan struktur merupakan hal yang penting. Jenis kerangka karbon monoterpenoid antara lain dapat ditetapkan oleh reaksi dehidrogenasi menjadi senyawa aromatik. Penetapan struktur selanjutnya adalah melalui penetapan gugus fungsi dari senyawa yang bersangkutan.

Seskuiterpenoid

Seskuiterpenoid merupakan senyawa terpenoid yang dibangun oleh 3 unit isoprene yang terdiri dari kerangka unit asiklik atau bisiklik dengan kerangka naphtalen. Senyawa terpenoid mempunyai boiaktifitas yang cukup besar, diantaranya sebagai antifeedant, hormone, antimikroba, antibiotic dan toksin sebagai regulator pertumbuhan tanaman dan pemanis.

Senyawa-senyawa seskuiterpen diturunkan dari cis-farnesil pirofosfat dan trans farnesil piropospat melaului reaksi siklisasi dan reaksi sekunder lain. Kedua isomer farnesil piropospat ini dihasilkan dari melalui mekanisme yang sama seperti isomerisasi abtara geranil dan nerol.

Diterpenoid

            Diterpenoid merupakan senyawa yang mempunyai 20 atom karbon yang dibangun oleh 4 unti isoprene. Senyawa ini mempunyai bioaktifitas yang cukup luas yaitu sebagai hormone pertumbuhan tanaman, podolakton inhibitor pertumbuhan tanaman, antifeedant serangga, inhibitor tumor, senyawa pemanis, abtifouling dan anti karsinogenik. Senyawa diterpenoid dapat membentuk asiklik, bisiklik, trisiklik, dan tetrasiklik. Tata nama yang digunakan merupakan tata nama trivial.

Triterpenoid

            Lebih dari 4000 jenis triterpenoid, telah diisolasi dengan lebih dari 40 jenis kerangka dasar yang sudah dikenal dan pada prinsipnya merupakan proses siklisasi dar sekualen. Tritepenoid terdiri dari kerangka dengan 3 siklik 6 yang bergabung dengan siklik 5 atau berupa 4 siklik 6 yang mempunyai fungsi siklik pada siklik tertentu.

Struktur terpenoid yang bermacam ragam timbul akibat dari reaksi sekunder berikutnya seperti hidrolisa, isomerisasi, oksidasi, reduksi dan siklisasi atas geranil, farnesil, dan geranil-geranil pirofosfat.

Triterpenoid adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprena dan secara biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C₃₀ asiklik, yaitu skualena. Senyawa ini berstruktur siklik yang nisbi rumit, kebanyakan berupa alkohol, aldehida atau asam karboksilat. Mereka berupa senyawa tanwarna, berbentuk kristal, seringkali bertitik leleh tinggi dan aktif optik, yang umumnya sukar dicirikan karena tak ada kereaktifan kimianya. Uji yang banyak digunakan ialah reaksi Lieberman-Burchard (anhidrida asetat-H₂SO₄ pekat) yang dengan kebanyakan triterpena dan sterol memberikan warna hijau biru.

Triterpenoid dapat dipilih menjadi sekurang-kurangnya empat golongan senyawa : triterpena sebenarnya, steroid, saponin, dan glikosida jantung. Kedua golongan yang terakhir sebenarnya triterpena atau steroid yang terutama terdapat sebagai glikosida. Banyak triterpena dikenal dalam tumbuhan dan secara berkala senyawa baru ditemukan dan cirikan. Sampai saat ini hanya beberapa saja yang diketahui tersebar luas. Senyawa tersebut ialah triterpena pentasiklik α-amirin dan β-amirin serta asam turunannya yaitu asam ursolat dan asam oleanolat. Senyawa ini dan senyawa sekerabatnya terutama terdapat dalam lapisan malam daun dan dalam buah, seperti apel dan pear, dan mungkin mereka berfungsi sebagai pelindung untuk menolak serangga dan dan serangan mikroba. Triterpena terdapat juga dalam damar, kulit batang, dan getah seperti : Euphorbia, Hevea, dan lain-lain (Harborne, 1987).

SINTESIS TRAPENOID

asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevanolat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepada ke-ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasi isopren untuk menghasilkan terpenoid. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ison pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senyawa antara bagi semua senyawa monoterpen.

Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP, dengan mekanisme yang sama seperti antara IPP dan DMAPP, menghasilkan farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpen. Senyawa-senyawa diterpen diturunkan dari geranil-geranil pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara atau satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama pula.

ditelaah lebih mendalam, ternyata bahwa sintesa terpenoid oleh organisme adalah sangat sederhana sifatnya. Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP dan GGPP untuk menghasilkan senyawa-senyawa terpenoid satu persatu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder pula. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya ialah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarboksilasi dan sebagainya.

ISOLASI DAN IDENTIFIKASI TERPENOID

            Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi. Sekletasi dilakukan dengan melakukan disokletasi pada serbuk kering yang akan diuji dengan 5L n-hexana. Ekstrak n-hexana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktifitas bakteri. Teknik maserasi menggunakan pelarut methanol. Ekstrak methanol dipekatkan lalu lalu dihidriolisis dalam 100 mL HCl 4M.hasil hidrolisis diekstraksi dengan 5 x 50 mL n-heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan dalam 10 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktivitas bakteri. Uji aaktivitas bakteri dilakukan dengan pembiakan bakteri dengan menggunakan jarum ose yang dilakukan secara aseptis. Lalu dimasukkan ke dalam tabung yang berisi 2mL Meller-Hinton broth kemudian diinkubasi bakteri homogen selama 24 jam pada suhu 35°C.suspensi baketri homogeny yang telah diinkubasi siap dioleskan pada permukaan media Mueller-Hinton agar secara merata dengan menggunakan lidi kapas yang steril. Kemudian tempelkan disk yang berisi sampel, standar tetrasiklin serta pelarutnya yang digunakan sebagai kontrol. Lalu diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35°C. dilakukan pengukuran daya hambat zat terhadap baketri.

Uji fitokimia dapat dilakukan dengan menggunakan pereaksi Lieberman-Burchard. Perekasi Lebermann-Burchard merupakan campuran antara asam setat anhidrat dan asam sulfat pekat. Alasan digunakannya asam asetat anhidrat adalah untuk membentuk turunan asetil dari steroid yang akan membentuk turunan asetil didalam kloroform setelah. Alasan penggunaan kloroform adalah karena golongan senyawa ini paling larut baik didalam pelarut ini dan yang paling prinsipil adalah tidak mengandung molekul air. Jika dalam larutan uji terdapat molekul air maka asam asetat anhidrat akan berubah menjadi asam asetat sebelum reaksi berjalan dan turunan asetil tidak akan terbentuk.

BIOAKTIVITAS

1. Secara kimiawi, kulit jeruk mengandung atsiri yang terdiri dari berbagai komponen seperti terpen, sesquiterpen, aldehida, ester dan sterol 3 .Rincian komponen minyak kulit jeruk adalah sebagai berikut: limonen (94%), mirsen (2%), llinalol (0,5%), oktanal (0,5%), dekanal (0,4%), sitronelal (0,1%), neral (0,1%), geranial (0,1%), valensen (0,05%), -sinnsial (0,02%), dan ˜-sinensial (0,01%). Sebagian besar minyak atsiri termasuk dalam golongan senyawa organik terpena dan terpenoid yang bersifat larut dalam minyak/lipofil. Bahan aktif yang berperan terutama senyawa limonen yang dikandung minyak atsiri kulit jeruk. Limonen berfungsi melancarkan peredaran darah, meredakan radang tenggorokan dan batuk, dan bahkan bisa menghambaat pertumbuhan sel kanker dan dapat meningkatkan nafsu makan seseorang. Selain limonen, minyak atsiri kulit jeruk juga mengandung lonalol, linalil dan terpinol yang berfungsi sebagai penenang (sedative). Ada pula senyawa sitronela yang berfungsi  sebagai pengusir nyamuk (Switaning,2010).
2. Senyawa terpenoid telah diisolasi dari ekstrak metanol batang tanaman Actinodaphne procera Nyampu. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan ini diantaranya metode ekstraksi maserasi fraksinasi secara kromatografi lapis tipis KLT kromatografi cair kolom vakum KCKV dan kromatotron. Identifikasi struktur senyawa dilakukan dengan metode spektroskopi ultra violet UV infra merah IR spektroskopi 13C-NMR dan spektroskopi 1H-NMR. Hasil yang diperoleh mengindikasikan bahwa senyawa X merupakan suatu triterpenoid pentasiklik yang memiliki kerangka dasar Lupan yaitu Lupeol. Uji bioaktifitas yang dilakukan terhadap senyawa hasil isolasi meliputi uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test BSLT terhadap larva Artemia salina L. dan insektisida terhadap larva instar III Aedes aegypti. Hasil uji toksisitas dengan metode Brine Shrimp Lethality Test BSLT menunjukkan bahwa senyawa ini bersifat aktif dengan nilai LC50 sebesar 68.98 ppm. Uji insektisida terhadap senyawa Lupeol menunjukkan bahwa senyawa ini bersifat aktif dengan LC50 357.03 ppm.
3. Isolasi terpenoid dari daun lada (Piper nigrum, Linn) telah berhasil dilakukan. Itu Senyawa (3 mg) diisolasi oleh penggunaan 100% eluen kloroform dengan RF 0,46 sebagai kristal putih. Senyawa ini menunjukkan aktivitas melawan Callosobruncus chinensis. Berdasarkan inframerah dan massa spektra spektrometri, senyawa yang diperoleh diklasifikasikan sebagai seskuiterpen yang mengandung fungsi utama kelompok -OH dan C = C, dengan massa molekul relatif 220 m / e. Uji bioaktivitas dari senyawa ini terhadap Callosobruncus chinensis pada daun kacang hijau menunjukkan bahwa senyawa tersebut menyebabkan tidak hanya pada kematian penyakit tanaman tetapi juga mengurangi aktivitas makan dengan waktu kontak 72 jam. ( http://jurnal.fmipa.unila.ac.id/index.php/sains/article/viewFile/110/pdf )

PERMASALAHAN:

1. Bagaimana pemanfaatan dari senyawa terpenoid bagi manusia dalam bidang kesehatan?

2. Jika dilihat dari sumbernya terpenoid banyak ditemukan pada jeruk, tumbuhan lada, lavender, daun pinus dll. Kita tahu bahwa beberapa tumbuhan tersebut memiliki sifat yang dapat membuat perih mata. Apakah ada hubungan antara senyawa terpenoid dengan kasus tersebut, tolong jelaskan!

3. Bagaimana cara tumbuhan mengaktifkan senyawa terpenoid sebagai antifeedant serangga?

KARAKTERISTIK SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

KARAKTERISTIK

 SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

               Sejak kehidupan manusia pertama Nabi Adam AS hingga detik ini manusia memanfaatkan bahan alam untuk hidup. Untuk mendukung kehidupan: kelahiran, pertumbuhan, makan, minum, pakaian, papan, keindahan, seni, beragama, dan kematian manusia tidak bisa terlepas dari bahan alam. Kesemua aspek kehidupan tersebut manusia sangat tergantung dengan zat alami yang dihasilkan oleh makhluk hidup lain. Dari sisi makhluk produsen, senyawa alami ada yang digunakan sebagai zat esensial untuk hidup dan ada zat yang sekedar untuk mendukung kehidupan. Zat esensial untuk hidup digunakan untuk dasar-dasar kehidupan: tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Sedangkan zat pendukung kehidupaan digunakan sebagai zat pertahanan dari gangguan makhluk lain, menarik (attractant) makhluk lain, dan alelopat untuk mendominasi suatu kawasan, menetralkan racun, dll.

            Senyawa alami secara umum adalah molekul kimia berupa mineral, metabolit primer, dan metabolit sekunder. Secara famili besar, metabolit primer dan metabolit sekunder adalah senyawa organik.

            Biosintesis merupakan proses pembentukan suatu metabolit (produk metabolisme) dari molekul yang sederhana sehingga menjadi molekul yang lebih kompleks yang terjadi pada organisme hidup Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Bahan alam dibedakan menjadi dua berdasarkan fungsi terhadap makhluk hidup pembuatnya yakni:

1. Metabolit primer

2. Metabolit sekunder

            Metabolit sekunder adalah senyawa yang disintesis oleh makhluk tumbuhan, mikrobia atau hewan melewati proses biosintesis yang digunakan untuk menunjang kehidupan namun tidak vital (jika tidak ada tidak mati) sebagaimana gula, asam amino dan asam lemak. Metabolit ini memiliki aktifitas farmakologi dan biologi. Di bidang farmasi secara khusus, metabolit sekunder digunakan dan dipelajari sebagai kandidat obat atau senyawa penuntun (lead compound) untuk melakukan optimasi agar diperoleh senyawa yang lebih poten dengan toksisitas minimal (hit).

1. METABOLITE PRIMER

            Metabolisme primer pada tumbuhan seperti respirasi dan fotosintesis yang merupakan proses yang esensial bagi kehidupan tumbuhan. Metabolisme primer membentuk metabolit primer. Metabolisme sekunder merupakan proses yang tidak esensial bagi kehidupan organisme. Metabolisme sekunder terjadi pada saat sel dalam tahap diferensiasi menjadi sel yang lebih terspesialisasi (fase stasioner).

            Sedangkan yang dimaksud dengan metabolit primer yaitu hasil metabolisme yang digunakan untuk kelangsungan hidup (proses tumbuh), contoh : asam amino, asetil CoA, gula – gula, nuklelotida, asam sitrat, lipid, protein, dan karbohidrat. Metabolit sekunder yaitu hasil metabolisme yang tidak digunakan untuk proses pertumbuhan, tetapi misalnya untuk pertahanan diri, contoh : senyawa yang diturunkan dari metabolit primer seperti protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat. Secara sederhana dibagi atas 3 golongan besar, yaitu fenolik, senyawa bernitrogen, dan terpenoid.

Memiliki ciri:

            Esensial untuk hidup: pertumbuhan normal, perkembangan dan reproduksi. Berupa enzim fisiologis, menghasilkan energi misalnya karbohidrat.  

·       Terlibat langsung dalam fungsi fisiologis normal protein dan enzim  

·       Terdapat di dalam organisme atau sel

·       Dikenal dengan istilah metabolit sentral

·       Berat molekul (BM) dari kecil dalam bentuk monomer hingga sangat besar polimer ( > 1500 Dalton).

·        Contoh: glukosa, asam organik sederhana, asam lemak, protein, hormon, enzim adalah metabolit primer.

2. METABOLITE SEKUNDER

            Metabolit sekunder adalah senyawa organik yang dihasilkan tumbuhan yang tidak memiliki fungsi langsung pada fotosintesis, pertumbuhan atau respirasi, transport solut, translokasi, sintesis protein, asimilasi nutrien, diferensiasi, pembentukan karbohidrat, protein dan lipid. Metabolit sekunder yang seringkali hanya dijumpai pada satu spesies atau sekelompok spesies berbeda dari metabolit primer (asam amino, nukelotida, gula, lipid) yang dijumpai hampir di semua kingdom tumbuhan. Metabolit sekunder yang merupakan hasil samping atau intermediet metabolisme primer:

            • Berperan penting pada dua strategi resistensi, yaitu: a) level struktur, phenyl propanoid

               Adalah komponen utama polimer dinding polimer lignin dan suberin, b) menginduksi

               Antibiotic pertahanan yang berasal dari fenolik dan terpenoid (fitoaleksin)

            • Melindungi tumbuhan dari gangguan herbivor dan menghindari infeksi yang

               disebabkan oleh patogen mikrobia. Tumbuhan menggunakan metabolit sekunder

               sebagai antibiotik atau agen sinyal selama interaksi dengan patogen

            • Menarik polinator dan hewan penyebar biji

            • Berperan sebagai agen kompetisi antar tanaman

            • Memberikan kontribusi yang bernilai terhadap hubungan antara tumbuhan dan

               lingkungannya

Memiliki ciri:  

·       Tidak terlibat langsung dalam metabolism/kehidupan dasar pertumbuhan, perkembangan dan reproduksi.  

·       Tidak esensial, ketiadaan jangka pendek tidak berakibat  kematian. Ketiadaan jangka panjang mengakibatkan kelemahan dalam pertahanan diri, survival, estetika, menarik serangga.

·       Golongan metabolit sekunder distribusi hanya pada spesies  pada filogenetik /familia tertentu.

·       Seringkali berperan di dalam pertahanan terhadap musuh.

·       Senyawa organik dengan berat molekul 50-1500 Dalton Sehingga disebut mikro molekul.  

·       Penggolongan utama: terpenoid, fenil propanoid, poliketida, dan alkaloid adalah metabolit sekunder.  

·       Pemanfaatan oleh manusia: untuk obat, parfum, aroma, bumbu, bahan rekreasi dan relaksasi.

3. SEJARAH PENEMUAN BEBERAPA SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

            Pada masa awal perkembangan ilmu kefarmasian dan kedokteran, segala informasi yang terkait dengan obat dan cara penggunaannya dalam budaya Barat disebut “Materia Medica”, yang berarti bahan obat. Pada saat itu, sebagian besar bahan obat berasal dari bahan alam, utamanya yang berasal dari tumbuhan. Penelitian besar-besaran terhadap tumbuhan untuk pengobatan di dunia Barat  370-285 sebelum±pertama kali dilakukan oleh Theophrastus di Yunani ( Masehi), salah seorang murid Aristoteles. Dia mengumpulkan berbagai informasi dari para sarjana, bidan, pencari akar-akaran, dan dokter keliling.

            Pengetahuannya baru bisa disamai 300 tahun kemudian oleh Dioscorides. Dioscorides adalah dokter Yunani yang juga sebagai ahli botani, merupakan orang pertama yang menggunakan ilmu tumbuh-tumbuhan sebagai ilmu farmasi terapan. Hasil karyanya de Materia Medica Libri Quinque, dianggap sebagai awal dari pengembangan botani farmasi dan dalam penyelidikan bahan obat alam. Dalam naskah tersebut diuraikan 600 tumbuhan obat, beberapa bahan hewan dan mineral. Banyak sekali tumbuhan obat yang diuraikan Dioscorides seperti: aspidium, opium, hyoscyamus dan kina masih digunakan sebagai obat sampai sekarang.

            Lambat laun, seiring dengan meningkatnya pengetahuan tentang obat, spesialisasi disiplin ilmu mulai menjadi kebutuhan. Pada awal abad ke-19, material medika bercabang menjadi farmakologi (mempelajari tentang aksi obat) dan farmakognosi (mempelajari semua aspek tentang obat, dengan sedikit penekanan pada aksi obat). Istilah farmakognosi berasal dari Bahasa Latin pharmakon = obat, dan gnosis = pengetahuan; yang digunakan J.A. Schmidt dalam naskahnya yang berjudul Lehrbuch der Materia medica yang diterbitkan di Vienna pada tahun 1811. Selanjutnya, C.A. Seydler menggunakan istilah tersebut dalam disertasinya yang berjudul Analectica Pharmacognostica di Jerman pada tahun 1815.

            Pada akhir abad ke-19, para kimiawan mulai mensintesis senyawa organik dalam jumlah besar dengan struktur kimia yang makin kompleks. Beberapa senyawa kimia tersebut bermanfaat dalam pengobatan. Ilmu kimia medisinal yang sejak lama “tidur” setelah era Paracelsus, saat itu mulai berkembang. Oleh karenanya, terdapat 3 ilmu dasar dalam ilmu farmasi, yakni: farmakologi (ilmu yang mempelajari aksi dan efek obat), farmakognosi (ilmu yang mempelajari obat bahan alam dari: tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme) dan kimia medisinal (ilmu sintesis obat). Situasi ini bertahan hingga pada pertengahan abad ke-20, di mana pendidikan dan penelitian bidang obat lebih ditekankan kepada obat-obat sintetis dengan tanpa mengesampingkan obat-obat bahan alam. Mereka yang terus mempelajari tumbuhan obat dididik dengan dasar ilmu kimia sehingga berkembang menjadi kimiawan bahan alam (natural product chemist).

PERMASALAHAN: 

1. Hal apa yang menyebabkan hasil dari suatu metabolite sekunder hanya dijumpai pada tanaman atau sekelompok tanaman tertentu saja?

2. Bagaimana cara mengetahui apakah suatu tumbuhan mengandung senyawa tertentu hasil dari metabolite sekunder?

3. Bagaimana peran dari hasil metabolite sekunder bagi tumbuhan dalam proses kelangsungan hidup tumbuhan tersebut?

PROSES PEMBENTUKAN LEMAK DAN LIPID DIDALAM TUBUH

PROSES PEMBENTUKAN LEMAK DAN LIPID DIDALAM TUBUH

1. LIPID

            Lipid merupakan biomolekul yang sangat penting dalam kebutuhan makanan kita. Salah satu bentuk lipid adalah trigliserol dan lipoprotein. Trigliserol adalah sumber cadangan kalori yang memiliki energi tinggi. Jika dibandingkan, metabolisme karbohidrat dan protein akan menghasilkan energi sekitar 4 sampai 5 kkal/g, sedangkan trigliserol bisa menghasilkan 9 kkal/g. Fungsi biologi lipid tergantung pada struktur kimianya. Minyak dan lemak merupakan cadangan makanan pada banyak organisme. Fosfolipid dan sterol merupakan struktur primer pembentuk membran. Beberapa jenis lipid yang jumlahnya terbatas pada sel organism memiliki fungsi sebagai kofaktor, electron carriers, pigmen pengabsorpsi cahaya, ujung hidrofobik protein, agen pengemulsi, hormon dan messenger intraselular. Sebagai bentuk

umum lipid yang berfungsi sebagai cadangan makanan, minyak dan lemak memiliki bentuk sebagai asam lemak dan derivatnya. Asam lemak merupakan derivat hidrokarbon yang memiliki tingkat oksidasi rendah. Lipid relatif tidak bisa larut dalam air dan bisa larut dalam pelarut nonpolar seperti eter dan kloroform.

Lipid adalah segolongan besar senyawa tak larut di dalam air yang terdapat di alam. Lipid cenderung larut dalam pelarut organik misalnya eter dan kloroform dan merupakan senyawa yang heterogen dari jaringan. Sifat ini yang membedakan dengan karbohidrat, protein, asam nukleat dan kebanykan molekul hayati lainnya. Lipid dapat diperoleh dari hewan maupun tumbuhan dengan cara ekstrasi menggunakan alcohol panas, eter dan pelarut lemak yang lainnya. Macam senyawa itu kuantitasnya yang doperoleh dari ekstraksi itu sangat tergantung pada bahan alam sumber lipid yang dapat digunakan  (Girindra, 1990).

Minyak dan lemak adalah trigiserida atau triasil gliserol (merupakan ester asam lemak dengan gliserol) dengan rumus (Tim Dosen, 2011):

Minyak adalah istilah umum untuk semua cairan organic yang tidak larut/bercampur dalam air. Minyak tumbuhan dan hewan semuanya merupakan lipid. Dari sudut pandang kimia, minyak kelompok ini sama saja dengan lemak. Minyak dibedakan dari lemak berdasarkan sifat fisiknya, pada suhu ruang minyak berwujud cair sedangkan lemak berwujud padat. Jika dilihat dari asalnya terdapat dua golongan besar minyak yaitu minyak yang dihasilkan tumbuh-tumbuhan (minyak nabati) dan minyak yang dihasilkan oleh hewan (minyak hewani) (Anonim, 2011).

Lemak atau minyak  secara kimiawi adalah trigliserida yang merupakan bagian terbesar dari kelompok lipida.  Trigliserida ini merupakan senyawa hasil kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak.  Secara umum, lemak diartikan sebagai trigliserida yang dalam kondisi suhu ruang berada dalam keadaan padat.  Sedangkan minyak adalah trigliserida yang dalam suhu ruang berbentuk cair  (Sudarmaji, dkk,  1996).

Suatu lipid didefinisikan sebagai senyawa organik yang terdapat dalam alam serta tak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik nonpolar seperti suatu hidrokarbon atau dietil eter. Berbagai kelas lipid dihubungkan satu sama lain berdasarkan komponen dasarnya, sumber penghasilnya, kandungan asam lemaknya, maupun sifat-sifat kimianya (Jatilaksono, 2007).

Berdasarkan komponen dasarnya, lipid terbagi ke dalam lipid sederhana (simple lipid), lipid majemuk (compound lipid), dan lipid turunan (derived lipid). Berdasarkan sumbernya, lipid dikelompokkan sebagai lemak hewan (animal fat), lemak susu (milk fat), minyak ikan (fish oil), dll. Klasifikasi lipid ke dalam lipid majemuk karena lipid tersebut mengandung asam lemak yang dapat disabunkan, sedangkan lipid sederhana tidak mengandung asam lemak dan tidak dapat disabunkan (Jatilaksono, 2007).

            Lipid merupakan gudang energi, tidak larut dalam air dan dapat diekstraksi dari komponen sel lainnya dengan pelarut organic seperti hidrokarbon,  karbontetraklorida dan eter. Pada komponen-komponen dari lipid dapat dipisahkan dengan perbedaan kelarutannya dalam pelarut-pelarut organik yang berbeda. Lemak adalah suatu senyawa atau molekul yang terbentuk dari asam lemak atau gliserol. Lemak dapat dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol dengan menggunkan larutan alkali (Tim Dosen, 2011).

Senyawa-senyawa yang termasuk dalam lipid terbagi dalam beberapa golongan. Ada beberapa cara yang digunakan untuk penggolongan yang dikenal. Bloor membagi lipid dalam tiga golongan besar yaitu (Poedjiadi, 1994) :

1.  Lipid sederhana yaitu eter, asam lemak dan berbagi alcohol. Misalnya pada lilin dan

     gliserol.

2. Lipid gabungan yaitu eter, asam lemak yang mempunyai gugus tambahan misalnya

    fosfolipid.

3. Derivat lipid yaitu senyawa yang dihasilkan dari proses hidrolisis. Misalnya lemak dan

    gliserol.

Klasifikasi Lipid

1) Lipid Sederhana. Ester yang terbentuk dari asam lemak dengan beberapa gugus alkohol.

     a) Lemak. Bentuk ester asam lemak dengan gliserol. Minyak merupakan bentuk cair dari lemak.

    b) Lilin. Bentuk ester asam lemak yang memiliki berat molekul besar dengan bentuk  alcohol

         monohidrat.

2) Lipid Kompleks. Ester yang terbentuk dari asam lemak yang mengandung gugus lain yang teradisi

     pada gugus alkohol atau asam lemak.

    a) Fosfolipid. Lipid yang mengandung residu asam fosfat. Molekul ini mengandung basa nitrogen dan

        subtituen lainnya, misalnya gliserofosfolipid memiliki gugus alkohol berupa gliserol dan  

        spingofosfolipid memiliki gugus alkohol berupa spingosin.

    b) Glikolipid (glikospingolipid). Lipid yang mengandung asam lemak, spingosin dan karbohidrat.

    c) Lipid kompleks lainnya. Misalnya sulfolipid , aminolipid dan lipoprotein.

3) Lipid prekursor dan derivat. Contoh lipid kategori ini adalah asam lemak, gliserol, steroid, aldehid

     lemak, keton bodies, lipid yang terlarut pada vitamin dan hormon.

            Selain itu lipid dapat juga dibagi dalam beberapa golongan berdasarkan kemiripan struktur lazimnya, yaitu (Fessenden, 1992) :

1. Asam lemak adalah asam organic yang terdapat sebagai ester trigliserida atau lemak, baik yang berasal dari hewan atau tumbuhan. Asam ini adalah asam kaarboksilat yang mempunyai rantai karbon yang panjang dengan rumus umum RCOOH. Pada umumnya asam lemak mempunyai jumlah atom karbon yang genap.

2. Lemak adalah suatu ester asam lemak dengan gliserol. Gliserol adalah suatu trihidroksi alkoholl yang terdiri atas tiga atom karbon, jadi tiap atom karbon mempunyai gugus – OH. Pada lemak saatu molekul gliserol mengikat tiga molkeul asan lemak. Oleh karena itu lemak adalah suatu trigliserida :

      R₁ – COO – CH₂

      R₂ – COO – CH

      R₃ – COO – CH₂

Lemak hewan pada umumnya berupa zat padat pada suhu ruangan sedangkan lemak yang berasal dari tumbuhan berupa zat cair.

3    3. Lilin (wax) adalah ester asam lemak dengan monohidroksi alcohol yang mempunyai rantai karbon panjang antara 14 sampai 34 atom karbon. Lilin dapat diperoleh antara lain dari lebah madu dan dari ikan paus atau lumba-lumba. Lilin dikeluarkan oleh lebah untuk membentuk sarang tempat penyimpanan madu. Lilin tidak mudah terhidrolisis seperti lemak dan tidak dapat diuraikan oleh enzim yang menguraikan lemak.

      4. Fosfolipid adalah suatu gliserida yang mengandung fosfor dalam bentuk ester asam fosfat. Oleh karenanya fosfolipid adalah suatu fosfogliserida.

      5. Sfingolipid adalah senyawa yang mempunyai rumus dan merupakan satu-satunya sfingolipid yang mengandung fosfat adalah sfingomielin yan terdapat dalam jaringan saraf dan dalam otak yang mengandung sfingosin dengan beberapa ikatan rangkap.

      6. Terpen merupakan senyawa yang kebanyakan terdiri atas kelipatan dari lima atom karbon.

      7. Lipid kompleks adalah lipid yang terdapat alam bergabung dengan senyawa lain misalnya dengan protein atau dengan karbohidrat.

8.   Trigliserida adalah bentuk lemak yang paling efisien untuk menyimpan kalor yang penting untuk proses-proses yang membutuhkan energi dalam tubuh. Trigliserida bersifat tidak banyak membutuhkan tempat, kurang teroksidasi. Trigliserida dapat dikonversi menjadi kolesterol, fosfolipid dan bentuk lipida lainnya kalau dibutuhkan. Adapun fungsi fisik lainnya adalah sebagai bantalan tulang-tulang dan organ vital, melindungi organ dari goncangan. Lemak bawah kulit berfungsi sebagai insulator dari panas atau dingin.

Seperti karbohidrat dan protein, kebanyakan lipid juga tersusun dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Ada satu kelompok lipid yang tidak mengandung asam lemak dan gliserol dan tidak terhidrolisis (Fessenden, 1992).

                    Lipida yang paling sederhana dan paling banyak mengandung asam lemak sebagai unit penyusun adalah triasilgliserol juga sering dinamakan lemak, lemak netral atau trigliserida. Triasilgliserol adalah komponen utama dari lemak penyimpan atau depot lemak pada sel tumbuhan dan sel hewan tetapi umumnya tidak ditemukan pada membran. Triasilgliserol dalam berbagai jenis tergantung pada identitas dan letak ketiga komponen asam lemak yang terikat dengan ikatan ester oleh gliserol. Senyawa yang mengandung satu jenis asam lemak pada ketiga posisi disebut triasilgliserol sederhana golongan ini dinamakan menurut asam lemak yang terkandung contohnya adalah tristeroilgliserol, tripalmitoilgliserol dan triolrilgliserol  yang mengandung asam stearat, asam plamitat dan asam oleat berturut-turut. Triasilgliserol yang mengandung dua atau lebih asam lemak yang berbeda disebut triasilgliserol campuran. Triasilgliserol yang terdapat di dalam bersifat tidak larut dalam air. Senyawa ini memiliki gravitas spesifik yang lebih rendah dari air yang menyebabkan minyak membentuk lapisan atas pada bumbu salad campuran minyak dan cuka. Triasilgliserol mudah larut dalam pelarut nonpolar sepeti khloroform, benzena atau eter yang seringkali dipergunakan untuk sekresi lemak dari jaringan. Trisilgliserol terutma berfungsi sebagai lemak penyimpan (Lehninger, 1990).               

Minyak dan lemak apabila mengalami perubahan akan mempengaruhi baud an rasa suatu bahan makanan, baik yang bersifat menguntungkan atau tidak. Umumnya penguraian lemak dan minyak menghasilkan zat yang tidak dapat dimakan, sehingga dengan demikian kerusakan lemak dan minyak dapat menurunkan nilai gizi, rasa dan bau dari lemak yang bersangkutan. Penyebab kerusakan lemak dan minyak  (Ketaren, 2005).:

1.   Hidrolisis

Lemak dengan adanya air akan terhidrolisa menjadi gliserol dan asam lemak, reaksi hidrolisis ini dipercepat dengan adanya enzim.

2.   Oto-oksidasi

Selama reaksi oto-oksidasi terbentuk radikal-radikal bebas dari asam lemak tidak jenuh dalam lemak akibat adanya factor panas, cahaya, peroksida lemak atau hidropoksida logam berat seperti Fe,Co,Cu dan Mn .

Lemak dan minyak meskipun serupa dalam kimianya, menunjukkan keragaman yang besar dalam sifat-sifat fisiknya  (Ketaren, 2005):

a.    Tidak larut dalam air. Hal ini disebabkan oleh adanya asam lemak berantai karbon panjang dan tidak adanya gugus –gugus polar.

b.   Viskositas minyak dan lemak cair biasanya bertambah dengan bertambahnya panjang rantai karbon dan berkurang dengan naiknya suhu serta berkurang dengan tidak jenuhnya rantai karbon.

c.    Berat jenis lemak dan minyak lebih tinggi untuk trigliserida dengan berat molekul rendah dan trigliserida tak jenuh. Berat jenis bertambah dengan bertambahnya suhu.

d.   Jumlah benda pada dalam lemak berubah-ubah menurut suhunya demikian pula sifat-sifat plastiknya. Pada umumnya lemak bersifat seperti plastic bila kandungan padatnya antara 10% dan 50%.

e.    Titik cair minyak dan lemak ditentukan oleh beberapa factor diantaranya yaitu makin pendek rantai asam lemak makin rendah titik cair trigliserida tersebut, cara-cara penyebaran asam-asam lemak dalam suatu asam lemakdalam suatu le,a juga mempengaruhi titik cairnya.

f.     Polimorfis merupakan sifat asam lemak yang berhubungan dengan sifat minyak atau lemak sebagai kristal

2. LEMAK

             Lemak yang beredar di dalam tubuh diperoleh dari dua sumber yaitu dari makanan dan hasil produksi organ hati, yang bisa disimpan di dalam sel-sel lemak sebagai cadangan energi (Guyton, 2007). Lemak yang terdapat dalam makanan akan diuraikan menjadi kolesterol, trigliserida, fosfolipid dan asam lemak bebas pada saat dicerna dalam usus. Keempat unsur lemak ini akan diserap dari usus dan masuk kedalam darah.

             Lemak tidak larut dalam air, berarti lemak juga tidak larut dalam plasma darah. Agar lemak dapat diangkut ke dalam peredaran darah, maka di dalam plasma darah, lemak akan berikatan dengan protein spesifik membentuk suatu kompleks makromolekul yang larut dalam air. Ikatan antara lemak (kolesterol, trigliserida, dan fosfolipid) dengan protein ini disebut lipoprotein. Berdasarkan komposisi, densitas, dan mobilitasnya, lipoprotein dibedakan menjadi kilomikron, very low density lipoprotein (VLDL), low density lipoprotein (LDL), dan high density lipoprotein (HDL). Setiap jenis lipoprotein memiliki fungsi yang berbeda dan dipecah serta dibuang dengan cara yang sedikit berbeda. Lemak dalam darah diangkut dengan dua cara, yaitu melalui jalur eksogen dan jalur endogen (Adam, 2009).

a. Jalur eksogen

            Makanan berlemak yang kita makan terdiri atas trigliserid dan kolestrol. Trigliserida & kolesterol dalam usus halus akan diserap ke dalam enterosit mukosa usus halus. Trigliserida akan diserap sebagai asam lemak bebas sedangkan kolestrol, sebagai kolestrol. Di dalam usus halus asam lemak bebas akan diubah lagi menjadi trigliserida, sedangkan kolestrol mengalami esterifikasi menjadi kolestrol ester. Keduanya bersama fosfolipid dan apolipoprotein akan membentuk partikel besar lipoprotein, yang disebut Kilomikron. Kilomikron ini akan membawanya ke dalam aliran darah. Trigliserid dalam kilomikron tadi mengalami penguraian oleh enzim lipoprotein lipase yang berasal dari endotel, sehingga terbentuk asam lemak bebas (free fatty acid) dan kilomikron remnant (Adam, 2009).

                 Asam lemak bebas dapat disimpan sebagai trigliserida kembali di jaringan lemak (adiposa), tetapi bila terdapat dalam jumlah yang banyak sebagian akan diambil oleh hati menjadi bahan untuk pembentukan trigiserid hati. Sewaktu-waktu jika kita membutuhkan energi dari lemak, trigliserida dipecah menjadi asam lemak dan gliserol, untuk ditransportasikan menuju sel-sel untuk dioksidasi menjadi energi. Proses pemecahan lemak jaringan ini dinamakan lipolisis. Asam lemak tersebut ditransportasikan oleh albumin ke jaringan yang memerlukan dan disebut sebagai asam lemak bebas (Adam, 2009).

            Kilomikron remnan akan dimetabolisme dalam hati sehingga menghasilkan kolesterol bebas. Sebagian kolesterol yang mencapai organ hati diubah menjadi asam empedu, yang akan dikeluarkan ke dalam usus, berfungsi seperti detergen & membantu proses penyerapan lemak dari makanan. Sebagian lagi dari kolesterol dikeluarkan melalui saluran empedu tanpa dimetabolisme menjadi asam empedu kemudian organ hati akan mendistribusikan kolesterol ke jaringan tubuh lainnya melalui jalur endogen. Pada akhirnya, kilomikron yang tersisa (yang lemaknya telah diambil), dibuang dari aliran darah oleh hati. Kolesterol juga dapat diproduksi oleh hati dengan bantuan enzim yang disebut HMG Koenzim-A Reduktase, kemudian dikirimkan ke dalam aliran darah (Adam, 2009).

b. Jalur endogen

            Pembentukan trigliserida dan kolesterol disintesis oleh hati diangkut secara endogen dalam bentuk VLDL.VLDL akan mengalami hidrolisis dalam sirkulasi oleh lipoprotein lipase yang juga menghidrolisis kilomikron menjadi IDL(Intermediate Density Lipoprotein). Partikel IDL kemudian diambil oleh hati dan mengalami pemecahan lebih lanjut menjadi produk akhir yaitu LDL.LDL akan diambil oleh reseptor LDL di hati dan mengalami katabolisme.LDL ini bertugas menghantar kolesterol kedalam tubuh. HDL berasal dari hati dan usus sewaktu terjadi hidrolisis kilomikron dibawah pengaruh enzim lecithin cholesterol acyltransferase (LCAT). Ester kolesterol ini akan mengalami perpindahan dari HDL kepada VLDL dan IDL sehingga dengan demikian terjadi kebalikan arah transpor kolesterol dari perifer menuju hati.Aktifitas ini mungkin berperan sebagai sifat antiterogenik (Adam, 2009).

c. Jalur Reverse Cholesterol Transport

            HDL dilepaskan sebagai partikel kecil miskin kolestrol yang mengandung apolipoprotein (apo) A, C, E dan disebut HDL nascent. HDL nascent berasal dari usus halus dan hati, mempunyai bentuk gepeng dan mengandung apolipoprotein A1. HDL nascent akan mendekati makrofag untuk mengambil kolestrol yang tersimpan di makrofag. Setelah mengambil kolestrol dari makrofag, HDL nascent berubah menjadi HDL dewasa yang berbetuk bulat. Agar dapat diambil oleh HDL nascent, kolestrol di bagian dalam makrofag harus dibawa ke permukaan membran sel makrofag oleh suatu transporter yang disebut adenosine triphosphate binding cassette transporter 1 atau ABC 1. Setelah mengambil kolestrol bebas dari sel makrofag, kolestrol bebas akan diesterifikasi menjadi kolestrol ester oleh enzim lecithin cholesterol acyltransferase (LCAT). Selanjutnya sebagian kolestrol ester yang dibawa oleh HDL akan mengambil dua jalur. Jalur pertama ialah ke hati dan ditangkap oleh scavenger receptor class B type I dikenal dengan SR-B1. Jalur kedua adalah kolestrol ester dalam HDL akan dipertukarkan dengan trigliserid dari VLDL dan IDL dengan bantuan cholestrol ester transfer protein (CETP). Dengan demikian fungsi HDL sebagai penyerap kolestrol dari makrofag mempunyai dua jalur yaitu langsung ke hati dan jalur tidak langsung melalui VLDL dan IDL untuk membawa kolestrol kembali ke hati (Adam, 2009).

PERMASALAHAN:

1. Bagaimana cara membedakan antara lemak dan lipid jika dilihat dari struktur pembentuknya?

2. Bagaimana proses pemecahan lemak yang disimpan pada jaringan lemak yang akan digunakan sebagai sumber energy?

3. Berdasarkan struktur kimia, Lipid memiliki fungsi yang berbeda-beda. Apabila kekurangan akan lipid tertentu apa yang akan terjadi pada tubuh manusia?