Biogenetik Alkaloid

Pada postingan sebelumnya saya telah membahas mengenai keanekaragaman struktur serta manfaat dari alkaloid. Nah pada kali ini saya akan membahas mengenai biogenetik alkaloid. Seperti yang kita ketahui Alkaloid merupakan  suatu  senyawa organik siklik yang berisi nitrogen dalam keadaan oksidasi negatif dan distribusi terbatas antara organisme hidup sedangkan biogenetic adalah suatu proses biologis makhluk hidup untuk menghasilkan suatu zat dengan tujuan untuk keberlangsungan  hidupnya. Biogenetik alkaloid adalah suatu proses biologis makhluk hidup untuk menghasilkan suatu zat (senyawa alkaloid)dengan tujuan untuk keberlangsungan hidupnya.

Dari segi biogenetic dapat kita lihat bahwa beberapa asam amino merupakan senyawa basa nitrogen yang terkait dari alkaloid. Umumnya secara biogenetic alkaloid berasal dari asam amino ornitin dan lisin. Atom nitrogen pada alkaloid berasal dari asam amino, dan pada umumnya struktur kerangka karbon pada asam amino prekusor akan bertahan ketika dalam bentuk alkaloid. Prekusor asam amino yang berhubungan dengan biosintesis alkaloid.

Berdasarkan biogenetiknya alkaloid diklasifikasikan berdasarkan berbagai jenis cincin heterosiklik. menurut Hegnauer, alkaloid dikelompokkan menjadi beberapa golongan yaitu  Alkaloid sesungguhnya,  Protoalkaloid, dan  Pseudoalkaloid.

a.  True Alkaloid

    Golongan ini banyakan mengandung Nitrogen dalam cincin heterosiklik ; diturunkan dari asam      amino ; biasanya terdapat “aturan” tersebut adalah kolkhisin dan asam aristolokhat yang bersifat bukan basa dan tidak memiliki cincin heterosiklik dan alkaloid quartener, yang bersifat agak asam daripada bersifat basa. Contohnya morfin.

                                                       

b. Protoalkaloid

  Golongan ini disebut juga amin yang relatif sederhana dimana nitrogen dan asam amino tidak terdapat dalam cincin heterosiklik. Protoalkaloid diperoleh berdasarkan biosintesis dari asam amino yang bersifat basa. Contoh, adalah meskalin.

                                                 

c. Pseudoalkaloid

   Senyawa golongan ini  tidak diturunkan dari prekursor asam amino dan umummnya  bersifat basa. Ada dua seri alkaloid yang penting dalam khas ini, yaitu alkaloid steroidal (contoh: konessin dan purin (kaffein).
                                                  

      Hubungan antar alkaloid dengan asam amino sangat erat sekali kaitannya berdasarkan biogenetiknya seperti yang kita ketahui asam amino merupakan senyawa organik yang sangat penting, senyawa ini terdiri dari amino (NH₂) dan karboksil (COOH). Ada 20 jenis asam amino esensial yang merupakan penyusun tubuh makhluk hidup dikenal sebagai alfa asam amino. Dari 20 jenis asam amino tersebut 4 jenis  diantaranya merupakan pencetus terbentuknya alkaloid. Keempat jenis asam amino tersebut yaitu tirosin, histidin, lisin dan triptopan.

         Dari keempat asam amnino tersebut tentunya akan menghasilkan turunan alkaloid yang berbeda-beda tetapi tetap menggunakan prinsip dasar reaksi yang sama. Misalknya asam amino ornitin dan lisin akan  menurunkan alkaloid alisiklik, fenilalanin selanjutnya  triptofan yang menurunkan alkaloid indol dan tirosin yang menurunkan alkaloid jenis isokuinolin, Reaksi utama yang mendasar biosintesis senyawa alkaloid adalah Reaksi Mannich. Reaksi ini dinamakan atas kimiawan Carl Mannich.  

           Reaksi Mannich merupakan suatu reaksi organik yang mengandung alkilasi amino proton asam terletak di sebelah gugus fungsi karbonil dengan formaldehida dan amonia atau amina primer atau sekunder dengan produk akhir yang dihasilkan adaalah senyawa β-amino-karbonil . Reaksi antara aldimina dan karbonil α-metilena juga dianggap sebagai reaksi Mannich karena imina ini merupakan bentuk antara amina dan aldehida. Misalnya , suatu ladehid berkondensasi dengan amina menghasilkan ikatan karbon-nitrogen dalam bentuk garam iminium di ikuti dengan serangan fenol. B-ariletilamin ini jika mengalami dekarboksilasi akan menghasilkan amina, dimana senyawa B-ariletilamin berasal dari asam amino seperti fenilalanain dan tirosin. Sebelum terjadinya dekarboksilasi untuk menghasilkan aldehida, fenilalanain dan tirosin akan menggantikan gugus amini. Adapun reaksi nya yaitu 

(CH₃)₂NH + HCHO + CH₃COCH₃ ---> (CH3)₂NCH₂CH₂COCH₃ + H₂O

Dalam reaksi ini juga akan terjadi berbagai reaksi sekunder yang akan menghasilkan berbagai macam struktur alkaloid. Seperti pembentukan alkaloid yang berasal dari tiroksin dapat dilihat pada gambar berikut:

3,4-dihidroksifenilasetaldehida (10) dan Pembentukan Dopamin (11) 

   hidroksilasi tirosin (9) dengan O2 yang melibatkan enzim Tyrosine-3-monooxygenase; kofaktor tetrahydrobiopterin (THB); dan katalis Fe (II) menghasilkan 3,4-dihidroksifenilalanin (10) dimana substituen O2 akan beresonansi akan menghasilkan O- dan O- kemudian cincin rangkap pada benzen akan keluar sehingga bermuatan positif dan substituen  O- tadi akamn menyerang masuk ke atom C yang positif. O- yang kedua akan berikatan dengan katalis Fe. selanjutnya pada no (9) ikatan rangkap akan beresonansi keluar sehingga C bermuatan positif dan atom O yang berikatan dengan Fe akan menyerang cincin tersebut. kemudian Fe lepas  dan Terbentuk ikatan rangkap dua pada atom O kemudian atom H-H yang berikatan dengan atom C. satu atom H lepas kemudian berikatan dengan atom O menghasilkan 3,4-dihidroksifenilalanin (10)S ebagian 3,4 dihidroksifenilalanin (10) yang terbentuk dengan adanya basa dan enzim L-DOPA decarboxylase akan membentuk senyawa dopamin (11) disertai dengan pelepasan karbondioksida (CO2) menghasilkan dopamin (11) 

Permasalahan:

1. Menurut anda mengapa tidak semua asam amino dapat diturunkan menjadi senyawa alkaloid?

2. Menurut anda bagaimana pengaruh R dan S pada senyawa alkaloid yang dijadikan sebagai obat?

3. Seperti yang kita ketahui alkaloid sesungguhnya diturunkan dari asam amino dan bersifat basa . mengapa pada kolkhisin bersifat asam padahal termasuk golongan alkaloid sesungguhnya?