ppt kuliah biotoksikologi perairan 1 ......

1. MATA KULIAH BIOTOKSIKOLOGI HASIL PERIKANAN
PROGRAM STUDI MSP USU
Senyawa Metabolit Sekunder
Pada Biota Perairan
Dosen Pengampu:
Harya Bimasuci W., S.Kel., M.Sc.

2. Konsep Utama yang Harus Dipahami
• Definisi Senyawa Metabolit Sekunder
• Pengelompokan senyawa metabolit sekunder
• Mekanisme pembentukan senyawa metabolit sekunder
• Fungsi metabolit sekunder

3. Metabolit
• Metabolisme => Proses-proses biologis dan kimiawi yang
terjadi dalam sel organisme untuk menghasilkan energi,
memperoleh nutrisi, membangun sel dan jaringan
• Metabolisme => Katabolisme (Breakdown) dan Anabolisme
(Build up)
• Metabolit => Senyawa kimia hasil dari proses metabolisme.
Mencakup senyawa energi (ATP), Struktur (Lipopolisakarida),
Pensinyal (Hormon, sitokin), Enzim, dll

4. Metabolit
• Metabolit => Primer dan Sekunder
• Metabolit Primer : Senyawa metabolit yang digunakan untuk
pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi organisme.
Senyawa ini termasuk yang vital dibutuhkan untuk mengatur
fungsi fisiologis sel (asam amino, asam laktat, DNA, ATP, dll)
• Metabolit Sekunder : Senyawa metabolit non-esensial yang
diproduksi untuk tujuan khusus seperti pertahanan diri (toksin,
fotoprotektif, senyawa antibiotik, antioksidan, dll)

5. Metabolit Sekunder
• Metabolit sekunder disebut juga sebagai senyawa bioaktif, yaitu
senyawa-senyawa yang memiliki aktifitas biologis seperti memiliki
sifat antioksidan, atau memiliki derajat toksisitas tertentu sehingga
dapat bersifat toksik atau beracun.
• Senyawa bioaktif ini yang dapat dimanfaatkan oleh manusia dalam
industri pangan, farmasi, agrikultur, dll karena memiliki potensi
tertentu
• Contoh 1: senyawa terpenoid limonine dari kulit jeruk bersifat aromatik,
dapat digunakan sebagai pewangi
• Contoh 2: senyawa flavonoid dari buah dan sayur (polifenol) dapat
mengurangi tingkat oksidasi dari LDL pada pembuluh darah, mengurangi
resiko penyakit arterosklerosis

7. Jenis senyawa Metabolit Sekunder
• Ada setidaknya tiga kelompok besar:
• Senyawa Terpenoid
• Senyawa Alkaloid
• Senyawa Fenolik

8. Senyawa Terpenoid
• Senyawa organik yang terdiri dari unit isoprena (C5H8). Banyak
ditemukan dalam minyak atsiri
• Struktur dasar dari senyawa terpenoid adalah rangkaian karbon
berantai yang terdiri dari kelipatan unit isoprena.

9. Biosintesis Terpenoid
• Terpenoid disintesis dari asetil-CoA dan piruvat.
• Ada dua jalur biosintetik yang kompleks yang mengubah molekul ini
menjadi isopentenil pirofosfat (IPP) dan dimetil-alil pirofosfat (DMAPP).
• Dari kedua molekul tersebut dapat membentuk senyawa Geranil Difosfat
(GPP) yang merupakan Monoterpena. Senyawa Fernesyl difosfat (FPP)
merupakan bentuk tunggal Sesquiterpena dan ganda Triterpena,
sementara Geranil Geranil difosfat (GGPP) merupakan rantai utama
senyawa diterpena dan tetraterpena.
• Terpene sintase adalah enzim utama dalam pembentukan rangkaian
isoprena (C5)
• Pada dasarnya senyawa terpenoid merupakan penambahan rantai
terpena dari penggabungan satuan unit isoprena (C5)
• 2 Unit Isoprena membentuk rantai Monoterpena (C10), 3 Unit isoprena
membentuk sesquiterpena (C15), 6 Unit membentuk Triterpene (C30),

10. Jenis-jenis senyawa Terpenoid
• Monoterpena
• Sesquiterpena
• Diterpena
• Triterpena
• Politerpena
• Saponin

11. Monoterpena
• Monoterpene adalah adalah anggota terpenoid yang memiliki
struktur paling sederhana dan paling ringan berat molekulnya di
mana strukturnya terdiri dari gabungan dua isoprene (C5)
dengan rumus kimia C10H16
• Contoh senyawa monoterpena adalah senyawa rantai lurus
geranyl pyrofosfat. Senyawa ini merupakan prekursor dari
geraniol.

12. Saponin
• Saponin memiliki struktur kimia yang bervariasi,
tetapi umumnya terdiri dari inti triterpenoid yang
termodifikasi, yang terikat pada rantai gula
• Ciri utama saponin adalah terbentuknya busa
ketika dimasukkan dalam air. Pada umumnya
saponin ditemukan dalam bentuk glikosida
sebagai amphipatic glycoside yaitu glikosida
yang memiliki sifat hidrofilik (suka air) maupun
lipofilik (suka minyak), seperti sifat pada sabun
atau sampo.
• Saponin disintesis sebagai bentuk pertahanan
terhadap herbivora

13. Saponin
• Saponin mudah terlarut dalam air dan bersifat
toksik terhadap ikan atau hewan berdarah dingin
lainnya, sehingga ada beberapa praktik meracuni
ikan dengan bahan-bahan tumbuhan yang
mengandung saponin.
• Selain itu, Saponin memiliki manfaat lain seperti
sebagai senyawa anti-inflmatori, sebagai bahan
dalam pembuatan sampo, industri farmasi, agen
pembentuk busa pada pemadam kebakaran,
serta dapat dimanfaatkan sebagai agen
pembasmi hama udang.

14. Terpenoid pada Marine Organisms
• Squalene: Senyawa triterpenoid yang awalnya ditemukan pada
minyak liver ikan hiu. Memiliki efek melembabkan dan protektif pada
kulit, sehingga digunakan dalam industri kosmetik. Dijual juga
sebagai suplemen makanan untuk meningkatkan daya tahan tubuh
dan mengurangi kolesterol.
• Zonarol: Senyawa sesquiterpene yang ditemukan pada makroalga
Dictyopteris undulata. Memiliki potensi antioksidan, antiinflamasi,
dan neuroprotektif.
• Halomon: Senyawa polyhalogenated monoterpene, ditemukan pada
alga merah Portieria hornemannii. Memiliki potensi berbagai efek
farmakologis, diantaranya antikanker.

15. Dictyopteris undulata

16. Terpenoid pada Marine Organisms
• Terpenoid pada sponge dengan efek antioksidan:
https://doi.org/10.1007%2Fs13659-023-00387-y
• Terpenoid pada marine fungi:
https://www.mdpi.com/1660-3397/18/6/321
• Terpenoid pada soft coral:
https://doi.org/10.3390/molecules25225386

17. Senyawa Alkaloid
• Secara umum alkaloid adalah senyawa metabolit sekunder
yang mengandung atom nitrogen dalam struktur kimianya.
• Senyawa alkaloid adalah kelompok senyawa organik yang
memiliki sifat dasar basa (alkalis) dan biasanya ditemukan
dalam tumbuhan. Mereka sering memiliki aktivitas farmakologis
yang kuat dan dapat memiliki efek fisiologis yang signifikan
pada organisme yang mengonsumsinya.

18. Senyawa Alkaloid
• Struktur kimia alkaloid sangat bervariasi dan dapat mencakup
berbagai cincin heterosiklik yang mengandung atom nitrogen,
seperti nitrogen alifatik, nitrogen aromatik, atau nitrogen yang
terikat ke cincin lain dalam struktur molekulnya. Struktur ini
memungkinkan keberagaman fungsi biologis dari senyawa
alkaloid.

19. Contoh: Kafein
• Kafein memiliki cincin heterosiklik pirimidin yang
terdiri dari enam atom karbon dan dua atom
nitrogen. Cincin ini merupakan bagian utama
dari struktur kafein
• Terdapat tiga gugus alkil yang terikat pada cincin
pirimidin kafein. Dua gugus metil (CH3) terikat
pada atom nitrogen di posisi 1 dan 3, serta satu
gugus etil (CH2CH3) terikat pada nitrogen di
posisi 7. Rantai alkil ini memberikan stabilitas
dan berkontribusi pada sifat lipofilik kafein.
• Kafein memiliki dua gugus amina, satu di posisi
1 dan satu lagi di posisi 3 pada cincin pirimidin.
Gugus amina ini memiliki sifat basa (alkalis),
yang berkontribusi pada sifat larut dalam air
kafein dan interaksi dengan reseptor adenosin di
dalam tubuh, yang membuatnya bersifat
stimulan.

20. Pengelompokan senyawa alkaloid
• Senyawa alkaloid dikelompokkan berdasarkan struktur utama
dari molekul kimia yang menyusunnya. Contoh, kafein
merupakan senyawa alkaloid Purin, dengan struktur utamanya
rantai heterosiklik pirimidin.

21. Pengelompokan senyawa alkaloid
• Piridin: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin heterosiklik
piridin sebagai bagian dari struktur molekulnya. Contohnya
termasuk nikotin, nornikotin, dan anabasine.
• Piperidin: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin
heterosiklik piperidin dalam struktur molekulnya. Contohnya
termasuk piperasin, coniin, dan lobelin.
• Quinolin: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin
heterosiklik quinolin dalam struktur molekulnya. Contohnya
termasuk kinin, kina, dan strychnine.
• Isoquinolin: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin
heterosiklik isoquinolin dalam struktur molekulnya.
Contohnya termasuk morfin, kodein, dan berberin.
• Indol: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin heterosiklik
indol dalam struktur molekulnya. Contohnya termasuk
seratonin, tryptamine, dan LSD.
• Tropan: Senyawa alkaloid yang memiliki struktur dasar
tropan, yang mencakup dua cincin heterosiklik yang
menyatu. Contohnya termasuk atropin, skopolamin, dan
kokain.
• Quinazolin: Senyawa alkaloid yang memiliki cincin
heterosiklik quinazolin dalam struktur molekulnya.
Contohnya termasuk vasicin, vasicinone, dan vasicoline.
• Purin: Senyawa alkaloid yang memiliki dasar struktur purin,
yang terdiri dari cincin pirimidin dan imidazol. Contohnya
termasuk kafein, teobromin, dan teofilin.

22. Alkaloid pada marine organism
• Neoamphimedine dari sponge Xestospongia sp. Aktivitas
antitumor, antibakteri, antijamur, dan antiviral. Diasumsikan
senyawa ini disintesis untuk pertahanan diri
• Caulerpin dari macroalga genus Caulerpa. Bioaktivitas yang
diketahui antara lain antiviral terhadap beberapa virus,
membantu penyembuhan pada kerusakan jaringan usus besar
• Hordenine dan Tyramine dari genus Fucus. Bioaktivitas yang
diketahui antara lain stimulan, antidepressan, Nootopik
(meningkatkan fungsi kogitif)

24. Alkaloid further reading
• Review in Marine Alcaloids
https://doi.org/10.3390/md19070374
Sulphur-based Marine Alcaloids
https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2023.105011
Marine Alcaloids with Anti Inflammatory Activities
https://www.mdpi.com/1660-3397/18/3/147

25. Senyawa Fenolik
• Senyawa fenolik dicirikan dengan adanya paling tidak sebuah
cincin aromatik dengan satu atau lebih gugus hidroksil yang
terikat dengannya.
• Senyawa fenol yang memiliki lebih dari satu gugus hidroksil
pada cincin aromatik disebut sebagai senyawa polifenol.
Polifenol dapat dikategorikan menjadi dua kelompok, yaitu
flavonoid dan non-flavonoid.

26. Flavonoid
• Flavonoid merupakan polifenol yang terdiri
dari 15 atom karbon, dengan dua cincin
aromatik (cincin A dan cincin B) yang
terhubung melalui sebuah jembatan dengan
tiga atom karbon (cincin C).
• Cincin aromatik: molekul siklik, memiliki
ikatan tunggal dan ikatan rangkap diantara
rantai karbon
• Gugus hidroksil umumnya hadir pada posisi
atom no 4, 5, dan 7.
• Gula sangat umum hadir terikat dengan
flavonoid membentuk senyawa glikosida.
Keberadaan gugus hidroksil dan gula
meningkatkan polaritas dan kelarutan pada
air

27. Flavonoid & Non Flavonoid
• Senyawa fenol non flavonoid tidak memiliki struktur dua cincin
aromatik yang saling terhubung dengan adanya cincin
tambahan yang menjembatani strukturnya. Sehingga struktur
kimianya lebih bervariasi
• Flavonoid dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok
utama berdasarkan struktur kimianya: flavonol, flavon, flavanon,
flavanonol, isoflavon, dan antosianidin.
• Senyawa fenol non flavonoid terdiri dari kelompok
Hydroxybenzoic acid, Hydroxycinnamic acid, dan tannin

28. Phlorotannin (fenolik non flavanoid pada alga
cokelat)
• Phlorotannin: kelompok senyawa polifenol yang ditemukan
terutama dalam alga coklat (Phaeophyta), yang dikenal sebagai
tannin alga. Metabolit sekunder yang dihasilkan oleh alga coklat
sebagai respons terhadap stres lingkungan, seperti paparan
terhadap sinar UV, herbivori, dan tekanan oksidatif
• Phlorotannin memiliki berbagai aktivitas biologis yang telah
diteliti, termasuk aktivitas antioksidan, antimikroba, antitumor,
anti-inflamasi, dan antiproteolitik.

29. Flavonoid pada marine organism
• Senyawa flavonolseperti rutin, quercetin, dan kaempferol
ditemukan pada cyanobacteria seperti Arthospira platensis
(spirulina)
• Ketiga senyawa flavonol tersebut memiliki aktivitas antioksidan
dan antiinflamasi yang tinggi
• Senyawa flavon seperti Apigenin ditemukan pada alga merah
Acanthophora spicifera
• Apigenin diketahui memiliki aktivitas analgesik dan antiinflamasi

31. Further reading senyawa fenolik
• Marine algal flavonoids & phlorotannin
• https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/07388551.2021.19
22351
• Marine natural flavonoids, chemistry & biological activity
• https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1470514
• Marine phenolics, bioactive properties
• https://doi.org/10.3390%2Fmd18100501

32. • Teknik Ekstraksi dan Identifikasi Senyawa
Metabolit Sekunder