UJIAN AKHIR SEMESTER
MATA KULIAH : KIMIA BAHAN ALAM
SKS : 2
DOSEN : Dr.
Syamsurizal, M.Si
WAKTU : 22-29
Desember 2012
PETUNJUK : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana ditemukan,
maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg masing-masing.
1.
Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid,
identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya
triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.
Jawab:
Triterpenoid
adalah senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari enam satuan isoprene dan secara
biosintesis diturunkan dari hidrokarbon C30 asiklik yaitu skualena.
Triterpenoid dapat digolongkan menjadi triterpena sebenarnya, steroid, saponin
dan glikosida jantung. Triterpenoid termasuk steroid adalah kelompok yang
sangat beragam produk alami luas di tanaman.
Jalur
biosintesis triterpenoid:
Biosintesis melibatkan tiga enzim kunci:
oxidosqualene cyclases, yang membangun kerangka dasar triterpenoid,
monooxygenases sitokrom P450, yang memediasi oksidasi, dan difosfat
uridin-bergantung glycosyltransferases, yang mengkatalisasi glycosylations. Terpenoid
yang dibangun dari unit C5, difosfat isopentenil (IPP). IPP dipasok dari asam
mevalonat sitosol (MVA) dan jalur fosfat methylerythritol plastidal (MEP)
jalur. Triterpenoid dan seskuiterpenoid yang disentesis melalui jalur MVA,
sedangkan monoterpenoids, diterpenoid, dan tetraterpenoids yang disentesis
melalui jalur MEP. Langkah diversifikasi pertama dalam biosintesis triterpenoid
adalah siklisasi 2,3-oxidosqualene dikatalisis oleh oxidosqualene cyclase. Keragaman
molekul OSCS memungkinkan lebih dari 100 variasi kerangka triterpenoid pada tanaman.
Setelah siklisasi 2,3-oxidosqualene dikatalisis oleh OSC, triterpenoid yang
mengalami berbagai modifikasi termasuk P450-katalis oksidasi dan UGT-katalis
glikosilasi.. Setelah OSC yang membangun kerangka triterpenoid dasar, kerangka
tersebut dimodifikasi menjadi aglikon hidrofobik disebut sapogenin. Modifikasi
pertama adalah oksidasi dikatalisis oleh sitokrom P450 monooxygenase (P450),
dan langkah ini memungkinkan modifikasi lebih lanjut seperti O-glikosilasi.
P450 sangat beragam dan mengkatalisis beberapa jenis reaksi kimia berkomitmen
untuk metabolisme sekunder. Glikosilasi meningkatkan kelarutan air dan
perubahan aktivitas biologis triterpenoid. Uridin difosfat (UDP)-bergantung glycosyltransferases
(UGTs) mengenali berbagai macam produk alam sebagai molekul akseptor. Spesies
P450 dan UGTs milik keluarga multigene dan merupakan faktor kunci untuk
diversifikasi eksplosif produk alam lainnya pada tanaman. Dalam kasus spesies
P450 dilaporkan dalam biosintesis saponin, keluarga-keluarga CYP bervariasi
menghormati tidak hanya kerangka karbon dari substrat triterpenoid tetapi juga
posisi target dari reaksi.
Dari proses biosintesis triterpenoid tersebut
dapat di identifikasi faktor-faktor yang menentukan dihasilkannya triterpenoid
paling banyak, yaitu:
a.
Enzim, dimana penggunaan
enzim-enzim pada proses biosintesis
triterpenoid itu sendiri. Dimana telah diketahui bahwa fungsi penggunaan enzim
itu adalah suatu katalis yang berfungsi dapat mempercepat jalannya suatu
reaksi, tetapi tidak ikut bereaksi.
b.
Adanya gen OSC yang membangun
kerangka triterpenoid dasar, dimana beragam molekul OSC ini dapat membentuk
variasi kerangka triterpenoid. Masih banyak juga gen-gen yang di identifikasi
yang terlibat dalam biosintesis triterpenoid.
c.
Glikosilasi,
biosintesis triterpenoid berasal dari saponin, dimana Glikosilasi
sangat penting untuk biosintesis saponin, glikosilasi akan meningkatkan
kelarutan air triterpenoid dan perubahan aktivitas biologis triterpenoid. Proses
glikolisasi ini dapat membentuk metabolit parazat yang mana berfungsi dapat dapat merangsang aktivitas enzim yang
terlibat dalam jalur biosintesis triterpenoid, sehingga dapat meningkatkan
produksi metabolit sekunder yaitu triterpenoid.
2.
Jelaskan dalam penentuan struktur flavonoid,
kekhasan signal dan intensitas serapan dengan menggunakan spektrum IR dan NMR.
Berikan dengan contoh sekurang-kurangnya dua struktur yang berbeda.
Jawab:
Flavonoid
merupakan sejenis senyawa fenol terbesar yang ada, senyawa ini terdiri dari
lebih dari 15 atom karbon yang sebagian besar bisa ditemukan dalam kandungan
tumbuhan. Flavonoid juga dikenal sebagai vitamin P dan citrin, dan merupakan
pigmen yang diproduksi oleh sejumlah tanaman sebagai warna pada bunga yang
dihasilkan.
Spektrum
IR yang direkam pada spektrometer IR-470 Shimadzu. 1H dan 13C-NMR spektra
tercatat sebesar 300 dan 75 MHz, masing-masing, pada instrumen AM Bruker 300
dan TMS digunakan sebagai internal. Standar 1H dan 13C - NMR spektrum diperoleh
dalam campuran CDCl3 dan CD3OD sebagai pelarut.
Flavonoid diperoleh dalam bentuk padatan
amorf.
Kekhasan sinyal spektrum IR:
Bila ikatan-ikatan
pada atom flavonoid bergetar, maka
energi vibrasi secara terus menerus dan secara periodik berubah dari energi
kinetik ke energi potensial dan sebaiknya. Energi yang dimiliki oleh sinar
infra merah hanya cukup kuat untuk mengadakan perubahan vibrasi. Dan bila radiasi
infra merah dilewatkan melalui suatu cuplikan, maka molekul-molekulnya dapat
menyerap (mengabsorbsi) energi dan terjadilah transisi diantara tingkat vibrasi
dasar (ground state) dan tingkat vibrasi tereksitasi (excited state).
Pengabsorbsian energi ini pada berbagai frekuensi dapat dideteksi oleh
spektrometer infra merah. Spektrum infra merah yang akan memberikan informasi
penting tentang gugus fungsional dari flavonoid tersebut.
· Intensitas serapan IR :
Dalam
spektrofotometri infra merah panjang gelombang dan bilangan gelombang adalah
nilai yang digunakan untuk menunjukkan posisi dalam spektrum serapan.
Dimana pada senyawa flavonoid tersebut
intensitas serapannya adalah ditampilkan hidroksil pada (3227 cm-1) dan (1628
cm-1).
· Kekhasan sinyal dengan spektrum NMR:
Pergeseran kimia proton dalam gugus
metil sekitar 1 ppm apappun struktur bagian lainnya. Dalam hal spektra 1H
NMR, intensitas sinyal terintegrasi sebanding dengan jumlah inti yang relevan
dengan sinyalnya. Hal ini akan sangat membantu dalam penentuan struktur flavonoid.
Dimana spektrum 1H-NMR resonansi
mengungkapkan karakteristik proton aromatik seperti H-2, 6 (δ 8,25, m, 2H), H-5
(δ 8,15, d, J = 8.2Hz, 1H), H- 7 (δ
7,82, m, 1H), H- 8 (δ 7,78, d, J = 8.2Hz, 1H), H-3, 5 (δ 7.59, m, 2H), H-4 (δ 7,53,
m, 1H), dan H-6 (δ 7,50, m, 1H). Sebuah sinyal
hidroksil khas di δ9.68 ppm juga diamati. Spektrum 13C-NMR menunjukkan 15
sinyal sesuai dengan sembilan-CH-dan enam karbon kuaterner. 13C-NMR menunjukkan
adanya karbon karbonil, yang menunjukkan sinyal pada δ172.99 (C-4).
· Intensitas serapan spektrum NMR :
Pada kondisi yang sesuai sampel senyawa flavonoid dapat mengadsorbsi
radiasi elektromagnetik daerah frekuensi radio , pada radio yang bergantung
dari sifat sampel. Suatu plot dari frekuensi puncak absorsi versus intensitas
puncak memberikan suatu spektrum NMR
Contoh:
A.
Spektrum IR antosianin Antosianin
B. Spektrum NMR Isoflavon
3.
Dalam
isolasi alkaloid, pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa. Jelaskan
dasar penggunaan reagen tersebut, dan berikan contohnya sekurang-kurangnya tiga
macam alkaloid.
Jawab:
Isolasi alkaloid
menggunakan reagen basa karena pelarut basa dapat mendispersikan senyawa uji.
Selain itu senyawa alkaloid dapat menguap sehingga uap senyawa alkaloid dapat
dimurnikan dengan larutan basa. Senyawa alkaloid yang dilarutkan dalam larutan basa akan segera
berubah menjadi larutan garam.
Sedangkan penggunaan reagen asam
karena dapat melarutkan air sebagai garamnya. Selain itu pelarut asam dapat
mempermudah isolasi alkaloid, dimana alkaloid yang berada dalam sampel dalam
bentuk terikat sehingga tidak mudah dilepaskan hanya dengan pelarut biasa,
sehingga harus mengasamkan senyawa yang mengikatnya terlebih dahulu.
Contoh:
a.
Coniine
b.
Quinine
c.
Caffeine
4.
Jelaskan keterkaitan diantara
biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan
contohnya.
Jawab:
Biosintesis
merupakan proses di mana senyawa kimia dihasilkan daripada bahan uji yang
lebih ringkas. jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses
yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang
sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat
kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis
yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur
pembentukkan metabolit tertentu Biosintesis, tidak seperti sintesis kimia,
berlaku dalam organisme hidup dan biasanya di bantu oleh enzim. Proses ini
merupakan sebahagian penting metabolisme. Jadi metabolisme sekunder akan
mengalami biosintesis. Hingga dapat dihasilkan berbagai macam senyawa bahan
alam di makhluk hidup. Setelah ditemukannya senyawa bahan alam, maka dapat dilakukan
ekstraksi atau isolasi baik dari dunia tumbuh-tumbuhan dan binatang,
mikroorganisme, sumber daya kelautan, yang biasanya mengandung senyawa kimia. Untuk
memperbanyak senyawa bahan alam tersebut maka dapat di isolasi dari organisme
yang diperkirakan mengandung senyawa bahan alam yang akan di ambil. Di proses
ini lah akan diperoleh bahan alam yang murni. Senyawa-senyawa metabolit
sekunder yang telah berhasil diisolasi, oleh manusia selanjutnya didayagunakan
sebagai bahan obat. Kemudian kemurnian
bahan alam yang hasil dari isolasi dapat dilihat struktur senyawanya yaitu
dengan metode penentuan struktur dengan spektrum. Dengan ditelitinya struktur
bahan alam, akan dapat dilihat daerah serapan dan kekhasan sinyal dari senyawa
bahan alam.
Jadi, biosintesis, isolasi, dan penentuan struktur saling
berkaitan untuk menghasilkan senyawa bahan alam yang dapat digunakan atau
bermanfaat bagi kehidupan manusia.
Contoh:
a.
Biosintesis kumarin
b.
Isolasi kumarin dari Kulit Batang Garcinia
cymosa
Isolasi dilakukan dengan menggunakan
metoda maserasi, sebanyak 2 Kg serbuk kering kulit batang Garcinia cymosa direndam dalam maserator dengan metanol diaduk
dan dibiarkan selama 5x7 hari pada suhu kamar.
Ekstrak metanol hasil maserasi dikumpulkan, kemudian diuapkan pelarutnya
dengan rotari evaporator Heidolp WB
2000, hingga diperoleh 247 gr (12,35%). Selanjutnya difraksinasi dengan
n-heksana, diklorometana, dan etil asetat.
c.
Penentuan struktur kumarin dengan
spektrum
