UJIAN MID SEMESTER KIMIA BAHAN ALAM
Dosen Pengampu Mata Kuliah Kimia Bahan Alam:  Dr. Syamsurizal, M.Si
WAKTU UJIAN: 3-10 Desember 2013

PETUNJUK : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana ditemukan, maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg masing-masing.

 

Soal mid kimia bahan alam

1.     Cari diartikel tentang tehnik identifikasi dari suatu senyawa terpenoid? Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid atau fenolik lain? nama artikel, almat web, dasar artikel

2.      Dengan cara yang sama cari tehnik isolasi tentang senyawa terpenoid, jelaskan dasar ilmiah penggunaan pelarut dan tehnik-tehnik isolasi dan purifikasi. Misalnya dg pelarut etanol dlakukan kromatografi.

.      Pelajari cara biosintesis suatu terpenoid. Identifikasilah sekurang-kurangnya lima jenis reaksi organikyang terkait dengan biosintesis tersebut dan jelaskan reaksinya?

4.      Salah satu bioaktivitas terpenoid berhubungan dengan hormone laki-laki dan perempuan, jelaskan gugus fungsi yang mungkin berperan sebagai hormone baik pada testosterone dan estrogen. Misalnya pada hormone testosterone itu yang paling aktif??

Diposting paling lambat hari selasa jam 10.00 pagi, file diprint dikumpul hari selasa jam 10.00

Jawaban

1.      Cari diartikel tentang teknik identifikasi dari suatu senyawa terpenoid. Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid, atau fenolik lain.

Artikel tentang identifikasi terpenoid:

Telah dilakukan isolasi dan identifikasi senyawa terpenoid antibakteri dari herba meniran (Pyllanthus niruri Linn) dengan metode Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa. Ekstraksi senyawa dilakukan dengan dua cara yaitu

 maserasi dengan pelarut metanol dan sokletasi dengan pelarut n–heksanaa.

 Hasil uji fitokimia menggunakan pereaksi Lieberman-Burchard pada ekstrak n–heksanaa hasil maserasi dan ekstrak n–heksanaa hasil sokletasi menunjukkan bahwa kedua ekstrak tersebut positif mengandung senyawa

terpenoid. Hasil uji aktivitas ekstrak n–heksanaa terhadap bakteri Escherichia coli ATCC® 25292 dan

Staphylococcus aureus ATCC® 25293 menunjukkan fraksi n–heksanaa hasil sokletasi memberikan daya hambat yang

lebih baik. Daya hambat fraksi n–heksanaa hasil maserasi adalah 1 mm terhadap bakteri Escherichia coli dan 0,5 mm

 terhadap bakteri Staphylococcus aureus, sedangkan daya hambat fraksi n–heksanaa hasil sokletasi yaitu 10 mm

 terhadap bakteri Escherichia coli dan 12 mm terhadap bakteri Staphylococcus aureus.

 Ekstrak n–heksanaa hasil sokletasi dimurnikan dengan menggunakan kromatografi kolom dan diidentifikasi

 dengan Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa. Data Kromatografi Gas – Spektroskopi Massa, menunjukkan kemungkinan ekstrak n–heksanaa hasil sokletasi mengandung dua buah senyawa yaitu phytadiene [M+] 278 dan senyawa 1,2-seco-cladiellan m/z 335 [M+- H].

    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 setelahHerba meniran mengandung metabolit sekunder plavonoid, terpenoid, alkaloid dan steroid (Kardinan dan Kusuma, 2004). Beberapa hasil penelitian menunjukkan senyawa terpenoid memiliki aktivitas sebagai antibakteri yaitu monoterpenoid linalool, diterpenoid (-) hardwicklic acid, phytol, triterpenoid saponin dan triterpenoid glikosida (Grayson, 2000; Bigham et al., 2003; Lim et al., 2006; Anonim, 2007; Anonim, 2007)

http://waldiafrianto.blogspot.com/2012/11/isolasi-dan-identifikasi-senyawa.html

Mengapa dengan reagen tersebut tidak cocok untuk mengidentifikasi golongan lain seperti flavonoid, alkaloid, atau fenolik lain.

Jika mengunakan pereaksi lieberman burcard ini, yang terukur bukan kolesterol saja akan tetapi steroid secara keseluruhan atau termasuk juga triterpen jika terdapat golongan senyawa ini dalam sampel. Reaksi pereaksi LB dengan steroid akan membentuk warna hijau, sedangkan triterpen akan membentuk warna biru yang didahului dengan terbentuknya warna lembayung. Untuk itu apabila digunakan untuk metabolit sekunder lainnya maka tidak akan bereaksi karena senyawa tersebut tidak mengandung kolesterol yang dapat bereaksi dengan pereaksi lieberman burcard .

Reagen yang digunakan pada identifikasi terpenoid adalah Liebermann Burchard. Dimana reagen tersebut tidak dapat digunakan untuk golongan lain seperti flavonoid, alkalaoid ataupun fenolik lain karena sifat dari suatu reagen adalah dapat melarutkan reaktan dan reagen sehingga pada akhirnya diperoleh produk. Dimana reagen Liebermann Burchard hanya dapat melarutkan steroid dan terpenoid sedangkan untuk golongan lain reagen ini tidak dapat melarutkannya. Jika reagen tersebut tidak dapat melarutkan antara reaktan dan reagen, maka produk tidak akan diperoleh.

2.      Jelaskan dasar ilmiah penggunaan pelarut dan teknik-teknik isolasi dan purifikasi.

Jawab:

Isolasi dan Indentifikasi senyawa terpenoid pada uji aktivitas antibakteri

Ekstrak n-heksanaa diuji aktivitasnya terhadap bakteri Eschericia coli danStaphyloccocus aureus dengan tahap – tahap sebagai berikut :
 Diambil sebanyak satu koloni biakan bakteri Eschericia coli dengan menggunkan jarum ose yang dilakukan secara aseptis.
 Dimasukkan ke dalam tabung yang berisi 2 mL Mueller-Hinton broth kemudian diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35ºC .
 Suspensi bakteri homogen yang telah diinkubasi siap dioleskan pada permukaan media Mueller-Hinton agar, secara merata dengan menggunakan lidi kapas yang steril.
Kemudian ditempelkan disk yang berisi sampel, standar tetrasiklin serta pelarutnya (n-heksana) yang digunakan sebagai kontrol.
   Lalu diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35ºC .
Dilakukan pengukuran daya hambat zat terhadap bakteri.
Untuk biakan bakteri Staphyloccocus aureus dilakukan dengan cara yang sama seperti biakan bakteri Eschericia coli, namun suhunya berbeda yaitu pada suhu 37ºC

Ekstrak yang positif terpenoid dan paling aktif antibakteri dipisahkan mengunakan kromatografi kolom dengan fase diam silika gel 60 dan fase gerak kloroform : metanol (3 : 7). Fraksi-fraksi yang diperoleh dari kromatografi kolom diuji fitokimia dan uji aktivitas antibakteri. Fraksi yang positif terpenoid dan paling aktif antibakteri dilanjutkan ke tahap pemurnian menggunakan kromatografi lapis tipis. Isolat yang relatif murni selanjutnya diidentifikasi menggunakan kromatogafi gas – spektroskopi massa.
Hasil ekstraksi dengan cara sokletasi dan maserasi menunjukkan bahwa ekstrakn-heksana pada kedua cara tersebut positif mengandung senyawa terpenoid. Hal ini dibuktikan dengan terbentuknya warna ungu setelah ekstrak nheksana direaksikan dengan Pereaksi Lieberman Burchard. Hasil uji aktivitas antibakteri terhadap ekstrak n-heksana hasil sokletasi memberikan daya hambat yang lebih besar dibandingkan ekstrakn-heksana hasil maserasi. Terhadap ekstrak n-heksana hasil sokletasi dipisahkan mengunakan kromatografi kolom menghasilkan tiga buah fraksi yang dipaparkan pada Tabel 1.

Hasil uji fitokimia menunjukkan bahwa fraksi A dan fraksi C positif terpenoid yaitu memberikan warna merah muda (positif diterpenoid) pada fraksi A dan warna ungu muda (positif triterpenoid) pada fraksi C setelah direaksikan dengan pereksi Lieberman-Burchard.
Fraksi yang positif terpenoid selanjutnya dilakukan uji aktivitas antibakteri. Dari hasil uji aktivitas antibakteri fraksi A memberikan daya hambat yang lebih baik sehingga fraksi A dilanjutkan ke tahap pemurnian. Hasil pemurnian menunjukkan noda tunggal. Hal ini dapat dikatakan fraksi A relative murni secara KLT. Isolat yang relatif murni diidentifikasi menggunakan kromatografi gas – spektroskopi massa. Kromatogram gas fraksi n-heksana positif terpenoid dan aktif antibakteri yang menunjukkan terdapatnya dua buah puncak dengan waktu retensi berturut-turut : 25,74 dan 21,93 menit. Berdasarkan data di atas senyawa tersebut mengandung dua buah senyawa.
Setelah difragmentasi, struktur phytadiene mengikuti pola fragmentasi senyawa pada puncak I, dengan demikian senyawa pada puncak I diduga sebagai senyawaphytadiene berdasarkan data Spektroskopi Massa, pola fragmentasi dan hubungan antara senyawa puncak I dengan phytol, phytadiene dan dodekane.
Berdasarkan data hasil penelusuran internet, terdapat struktur senyawa yang memiliki berat molekul m/z 336 dengan gugus dan pola fragmentasi yang memenuhi gugus dan pola fragmentasi senyawa pada puncak II, senyawa tersebut adalah 1,2-seco-cladiellan. Berdasarkan data di atas ditarik suatu kesimpulan yaitu senyawa puncak II diduga sebagai senyawa 1,2–seco–cladiellan, karena struktur senyawa ini memenuhi pola fragmentasi senyawa puncak II.

http://putriagustinalaura03.blogspot.com/2013_09_01_archive.html

Beberapa hal yang menjadi dasar pemilihan pelarut yang akan digunakan pada isolasi senyawa terpenoid, yaitu:

1.      Pelarut yang digunakan untuk proses isolasi dapat memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan kelarutan senyawa bahan alam dengan pelarut tersebut.

2.      Untuk mencegah pemilihan pelarut agar tidak salah, sebaiknya sebelum memilih pelarut kita mengetahui struktur senyawa bahan alam yang akan diisolasi.

3.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat spesifik atau hanya melarutkan senyawa yang diinginkan dan tidak melarutkan senyawa lain yang  dapat mengganggu proses pemurnian.

4.      Pelarut yang digunakan sebaiknya bersifat mudah dipisaahkan sehingga tidak kesulitan dalam memperoleh senyawa bahan alam yang murni. 

5.      Sebagiknya memperhatikan harga dari pelarut yang akan digunakan. Hal ini untuk mencegah biaya untuk proses isolasi agar tidak mengeluarkan biaya yang besar.

Pada umumnya, pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam adalah metanol. Dimana pelarut metanol tersebut dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder. Adapun untuk flavonoid biasanya menggunakan pelarut metanol 80%, alkaloid menggunakan benzena dan steroid menggunakan dietil eter.

3.       Pelajari cara sintesis suatu terpenoid. Identifikasi sekurang-kurangnya 5 jenis reaksi organik yang terkait dengan biosintesis tersebut. Jelaskan reaksinya.

Jawab:

Biosintesa Senyawa Terpenoida

Secara umum biosintesa terpenoida dengan terjadinya 3 reaksi dasar yaitu:

1.      Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Senyawa ini dengan Asetil Ko-A melakukan kondensasi jenis Aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat.

2. Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprena akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester-, dan poli- terpenoida.

Setelah asam mevalonat terbentuk, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam posfat, dan dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil Pirofosfat (IPP). Selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil Alil Pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP inilah yang bergabung dari kepala ke ekor dengan DMAPP. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat mengasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoida. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil Pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoida. Senyawa diterpenoida diturunkan dari 

 

Geranil – Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu uni IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.

 

3. Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau unit C-20 menghasilkan triterpenoida dan steroida.

Triterpenoida (C30) dan tetraterpenoida (C40) berasal dari dimerisasi C15 atau C20 dan bukan dari polimerisasi terus-menerus dari unit C-5. Yang banyak diketahui ialah dimerisasi FPP menjadi skualena yang merupakan triterpenoida dasar dan sumber dari triterpenoida lainnya dan steroida. Siklisasi dari skualena menghasilkan tetrasiklis triterpenoida lanosterol.( Pinder, 1960

4.      4. Dari persamaan reaksi berikut ini dapat dilihat bahwa pembentukan senyawa-senyawa monoterpen dan senyawa terpenoid berasal dari penggabungan 3,3 dimetil alil pirofosfat dengan isopentenil pirofosfat.

5.      Reaksi siklisasi skualen 2, 3-epoksida

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa triterpenoid merupakan senyawa yang kerangka karbonnya berasal dari 6 isopren. Sehingga modifikasi struktur skualen mempunyai pengaruh dalam terbentuknya senyawa triterpen

http//scribe.html

4        . Salah satu bioaktivitas terpenoid berhubungan dengan hormon laki-laki dan perempuan (testosteron dan estrogen). Jelaskan gugus fungsi yang mungkin berperan sebagai hormon baik pada testosteron maupun estrogen.

Jawab:

Dalam bioaktifitas terpenoid gugus yang berperan sebagai hormone baik pada laki-laki maupun perempuan adalah gugus triterpenoid dan steroid yang memiliki sifat tidak menguap. Sedangkan terpenoid yang berperan sebagai hormone tidak spesifik adalah seskuiterpenoid.

Estrogen

Estrogens (oestrogens) adalah sekelompok senyawa steroid, diambil dari nama struktur utama yaitu cincin estrous dan fungsi utamanya adalah sebagai hormon sex wanita. Seperti hormon steroid, estrogen dapat berdifusi melewati membran sel dan di dalam sel berinteraksi dengan reseptor estrogen. Estrogen dapat mengaktivasi G protein-coupled receptor (GPR30). Walaupun terdapat baik dalam tubuh pria maupun wanita, kandungannya jauh lebih tinggi dalam tubuh wanita usia subur. Hormon ini menyebabkan perkembangan dan mempertahankan tanda-tanda kelamin sekunder pada wanita, seperti payudara, dan juga terlibat dalam penebalan endometrium maupun dalam pengaturan siklus haid. Pada saat menopause, estrogen mulai berkurang sehingga dapat menimbulkan beberapa efek, di antaranya hot flash, berkeringat pada waktu tidur, dan kecemasan yang berlebihan.    

   

struktur estrogen dengan 3-7-dihidroksi (OH) untuk berikatan dengan reseptor. Terdiri dari empat cincin dan dua gugus hidroksil (-OH) yang penting untuk ikatan dengan reseptor estrogen.

Estrogen merupakan famili hormon yang disintesis di ber¬bagai jaringan. 17-Estradiol merupakan hormon estrogen primer yang asalnya dari ovarium . Pada beberapa spesies, estron yang disintesis di dalam sejumlah jaringan terdapat dengan jumlah yang lebih berlimpah. Pada kehamilan estriol diproduksi dalam jumlah yang relatif lebih banyak dan hormon ini berasal dari placenta. Lintasan umum dan lokalisasi subselular enzim yang terlibat pada tahap awal sintesis estradiol sama seperti yang ter¬libat pada biosintesis androgen. 2

 Estrogen dibentuk melalui reaksi aromatisasi androgen dalam suatu proses yang kompleks dan melibatkan tiga tahap hidrok¬silasi yang masing-masing memerlukap O2 dan NADPH. Kom¬pleks enzim aromatase diperkirakan mencakup pula enzim P-450 oksidase dengan fungsi campuran. Estradiol terbentuk bila subs¬trat bagi kompleks enzim ini adalah testosteron, sedangkan estron terjadi dari hasil reaksi aromatisasi androstenedion.2

 Sel teka merupakan sumber andros¬tenedion dan testosteron. Kedua hormon ini diubah oleh enzim aromatase di dalam sel granulosa menjadi masing-masing estron dan estradiol. Estrogen dalam jumlah yang berarti dihasilkan melalui reaksi aromatisasi perifer hormon androgen. Pada pria, aromatisasi perifer testosteron menjadi estradiol (E2) membentuk 80% dari jumlah produksi hormon estradiol ini. Pada perempuan. hormon androgen adrenal merupakan substrat yang penting, karena 50% dari E, yang diproduksi selama kehamilan, berasal dari reaksi aromatisasi andro¬gen.2

Estrogen steroid alami yang paling kuat di dalam tubuh manusia adalah 17-estradiol, diikuti oleh estron dan, akhimya, estriol. Ketiganya adalah suatu steroid 18-karbon dengan sebuah cincin fenolat A (suatu cincin aromatik dengan sebuah gugus hidroksil melekat ke karbon 3), ditambah dengan gugus hidroksil (estradiol) atau gugus keton (estron) di C17. Konfigurasi ini menyebabkan steroid-steroid ini berikatan secara selektif dan erat dengan reseptor es¬trogen.

 Estrogen Terikat pada Protein Pengangkut Dalam Plasma1

 Estrogen terikat dengan SHBG. SHBG mengikat estradiol sekitar lima kali lebih lemah bila dibandingkan kekuatan pengikatannya dengan testosteron atau DHT.

Testosteron

 

Steroid pada umumnya adalah merupakan hormone (zat pemacu) seperti pada empedu dan reproduksi hewan dan manusia. Belakangan dikethui banyak juga tumbuhan yang mengandung steroid sperti Aramanthus alfalfa, Medicago sativa dan akar Polygala senega. Pada umumnya steroid mengandung gugus fungsional alkena dan alcohol dengan beberapa contoh berikut ini :

http://www.berbagimanfaat.com/2010/10/biosintesis-dan-efek-fisiologis-hormon.html