Ppt Produksi Metabolit Sekunder

PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER Dosen : Dini Damayanti, M.Si

KELOMPOK 5 :  Arin Febriana Crysanty (1111095000030) Danti Pratiwi (1111095000038)

Pengertian senyawa metabolit yang nonesensial bagi pertumbuhan organisme dan disintesis dalam jumlah sedikit untuk meepertahankan diri dari perubahan lingkungan sekitar dan peranannya sangat vital

Metabolit sekunder Tidak disintesa secara terus menerus tetapi hanya  pada tingkat pertumbuhan dan perkembangan tertentu  Atau Selama periode stress biotik karena kurang nutrisi atau faktor abiotik

Pengertian senyawa metabolit yang nonesensial bagi pertumbuhan organisme dan disintesis dalam jumlah sedikit untuk meepertahankan diri dari perubahan lingkungan sekitar dan peranannya sangat vital

Metabolit sekunder Tidak disintesa secara terus menerus tetapi hanya  pada tingkat pertumbuhan dan perkembangan tertentu  Atau Selama periode stress biotik karena kurang nutrisi atau faktor abiotik

Fungsi metabolit sekunder bagi tumbuhan Melindungi dari stress lingkungan

alelopati

Zat Pengatur Tumbuh

mengatasi hama dan penyakit

menarik polinator saat penyerbukan bunga dan sebagai molekul sinyal.

Proteksi UV

Produk Metabolit sekunder

Industri farmasi

Kosmetik

Obat tradisional

Anti mikroba

Bumbu penyedap

Bioinsektisida &biofungisida

Senyawa metabolit sekunder  Terpenoid = Sebagian besar senyawa terpenoid mengandung karbon dan hidrogen serta disintesis melalui  jalur metabolisme asam mevalonat) Fenolik = Senyawa ini terbuat dari gula sederhana dan memiliki cincinbenzena, hidrogen, dan oksigen dalam struktur kimianya

Senyawa yang mengandung nitrogen

1. Terpenoid

komponen minyak atsiri

kelompok senyawa yang memberikan rasa, bau, dan warna pada tumbuhan, biasanya terdapat pada daun dan buah untuk tanaman tingkat tinggi seperti pinus, sitrus, dsb

2. Fenolik Flavanoid suatu kelompok yang termasuk ke dalam senyawa fenol yang terbanyak dialam, senyawa-senyawa flavonoid ini bertanggung jawab terhadap zat warna ungu, merah, biru dan sebagian zat warna kuning dalam tumbuhan Fungsi pigmen warna

Patologi & sitologi

 Aktivitas farmakol ogi

antiinflamasi

3. Senyawa yang mengandung nitrogen

 Alkaloid

ditemukan dalam berbagai bagian tumbuhan seperti biji, daun, ranting dan kulit kayu

berasal dari beberapa asam amino yang dibedakan atas

alkaloid alilsiklik

alkaloid aromatik

PENAMBAHANAN PRAZAT

Berdasarkan biosintesis media ms dapat ditambahkan prazat untuk menjadi produk yang lebih cepat dengan kultur suspensi sel

Mengubah senyawa awal menjadi senyawa baru yang lebih bermanfaat dengan bantuan suspensi sel.

Mengubah senyawa tertentu menjadi senyawa lain untuk menggantikan reaksi dengan kultur suspensi sel

Metode Produksi Metabolit Sekunder Produksi metabolit sekunder dengan biotransformasi Produksi metabolit sekunder dengan kultur akar berambut Produksi metabolit sekunder dengan sel imobil Produksi metabolit sekunder dengan  jalur biosintesis Produksi metabolit sekunder dengan estilasi

Produksi metabolit sekunder dengan biotransformasi Kegunaan : Untuk meningkatkan aktivitas biologik dari suatu struktur kimia dan biasanya melibatkan aksi dari salah satu atau beberapa enzim yang digabungkan dalam sequence untuk melakukan suatu reaksi kimia Biotransformasi

Seluruh sel

komponen persiapan sel immobil

Proses

Memanipulasi sel Pemberian enzim  glukosiltransferase Perlakuan gelap

Produksi metabolit sekunder dengan kultur akar berambut Metode budidaya akar berambut secara in vitro

Kultur

 Akar Rambut

anak akar yang berupa akar kecil berbentuk seperti rambut halus

 Akar normal

 Akar transgenik

 Akar Rambut

 Untuk memproduksi metabolit sekunder •

Kegunaan

Kultur akar berambut

Merupakan kultur organ pada teknik kultur jaringan tanaman

Untuk mempelajari keberadaan senyawa bioaktif •

Proses T-DNA

 Akar Normal  gen gen

 Akar Transgenik

onkogen

kultur

RIP

Produksi metabolit sekunder dengan sel imobil Sel imobil adalah suatu sel atau  gumpalan sel yang terjerap dalam matriks tertentu.

Tujuan

Mencegah terjadinya agregasi/gumpalan sel, karena kalau terjadi agregasidapat mengakibatkan sel terdiferensiasi

Mencegah gesekan sel dengan dinding bioreaktor.

Proses

Dasarnya adalah penjerapan  sel dengan matriks . Bahan dasar utama adalah Polimer.

Pembentukan gel dengan proses pengikatan-silang ionic dari polimer yang bermuatan Gelatin yang berikatan silang dengan  glutaraldehida, agar atau agarosa, dan natrium alginat menjadi kalsium alginat

•

Pembentukan gel dengan pendinginan polimer yang dilarutkan dengan pemanasan

Pembentukan gel dengan reaksi kimia

•

Keterbatasan partisi dan difusi (perpindahan massa), pengukuran parameter sel, dan pembebasan dan perolehan produk

Produksi metabolit sekunder dengan jalur biosintesis

 Jalur Biosintesis

Urutan pembentukan suatu metabolit dari molekul yang paling sederhana hingga molekul yang paling kompleks

 Jalur asam asetat

 Jalur asam sikimat

 Jalur asam mevalonat

Modifikasi  jalur biosintesis

Modifikasi kondisi lingkungan pertumbuhan

Penambahan enzim, precursor, senyawa intermediet, atau substrat ( aktivasi enzim )

Blocking suatu  jalur untuk mengoptimalkan  jalur yang lain

Cara untuk mengetahui jalur biosintesis pada kultur jaringan Dengan analisis senyawa kompleks sehingga dapat diketahui building block penyusunnya yang dapat mengarahkan kita kepada senyawa asal dan jalur biosintesisnya.

Pelabelan dengan radioisotop

Mencari database mengenai jalur biosintesis suatu metabolit yang telah diteliti

Produksi metabolit sekunder dengan elisitasi Proses penambahan elisitor pada sel tumbuhan untuk menginduksi dan meningkatkan pembentukan metabolit sekunder.

Kebanyakan proses elisitasi terjadi ketika elisitor berasal reaksi oleh adanya infeksi patogen pada tanaman.

Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan digunakan untuk mekanisme pertahanan terhadap patogen tersebut.

Elisator adalah senyawa yang dapat menginduksi mekanisme pertahanan dan sekresi metabolit sekunder yang berhubungan dengan mekanisme pertahanan yang terjadi pada proses elisitasi

Mekanisme pertahanan •

Mekanisme konstitutif

Mekanisme induksi

•

•

Mekanisme awal yang sudah ada sebelum infeksi (preexisting). Contohnya : Lilin pada permukaan daun untuk mencegah terbentuknya lapisan air sehingga tidak lembab (suasana alembab mendukung pertumbuhan beberpa mikroba dan patogen lainnya

Makanisme pertahanan yang diinduksi oleh suatu substansi yang disebut sebagai elisitor.

Proses Pengikatan elisitor ke dalam reseptor pada membran plasma.

Perubahan cepat pada fosforilasi protein.

Reorganisasi  sitoskeleton.

Pengubahan aliran ion  sepanjang membran sel tanaman contoh efflux Cl- dan K+ dan influx Ca2+

 Aktivasi G-protein yang berperan dalam respon awal elisitor.

 Akumulasi protein yang berkorelasi dengan prtogen

Peningkatan aktivitas phospolipid pada beberapa jaringan tanaman setalah berkontak dengan elisitor

 Aktivasi NADPH oksidase yang berperan dalam pengasama  sitosol

Kematian sel pada tempat infeksi

Struktur dinding sel yang berubah.

 Aktivasi transkripsi gen yang berhubungan dengan respon terhadap patogen.

Resistensi sistematik terhadap patogen

Produksi molekul pertahanan tanaman  seperti tanin dan fitoaleksin (2-4 jam  setelah stimulais elisitor.

Sintesis jasmonic acid dan  salicylic acid.

KULTUR JARINGAN METABOLIT SEKUNDER YANG BANYAK DIKENAL KOMERSIAL (1983) 1. Lithospermum erithorhizon

Lithospermum erithorhizon

Kosmetik

Shikonin dari kultur sel Lithospermum erithorhizon (anti bakteri, zat pewarna, Kosmetik, untuk luka dll) Sikonin dari alam dari akar pada saat tanaman umur 5  7 tahun (1‐2 %) melalui kultur jaringan = 12  15% –

–

2. Ginsenoida dari akar ginseng

Saponin + Ginsenoida. Nitro Denko Comp. (1991) Bioreaktor 20.000 l (kultur akar) 

3. Catharanthus roseus  Vinblastine + Vincristine  Alkaloid untuk leukimia

4. Rauvolvia sp 

 Ajmalisin

Rauvolvia sp 

anti hipertensi

5. M orinda citrif olia L .

Kultur Kalus

 Anthraquinon (golongan kuinon)

damnachantal 

Antikanker

Beberapa senyawa yang sudah berhasil diproduksi dengan Kultur Jaringan Lithospermum erythrorrhizon 

 Sikonin

•

 Antrakinon

•

 Diosgenin

•

 Asam rosmarinat

•

 Reserpina

•

 Atropina

•

 Capsaisin

•

 Artemisinin

•

       

Morinda citrifolia Dioscorea deltoidea Coleus blumei Catharanthus roseus Coptis japonicum Capsicum frutescens Artemisia annua

REFERENSI  Amid,A., dan P.Jamal, 2009, Optimization of the Elicitation Process on Chrysanthemum indicum Cell Suspension Culture Producing Xanthine

Oxidase Inhibitor , Journal of Applied Science Vol .9, Page 2256-2263 Bangun A.P. & B. Sarwono. 2002.Khasiat & Media.

Manfaat Mengkudu.Agro

Tangerang.

Eilert, U., F. Constable, and W.G.W. Kurz, 1986, Elicitor stimulation of monoterpene indole alkaloid formation in suspension cultures of Catharanthus roseus, J. Plant Phys., 126, 11-22. Endress, R., 1994, Plant Cell Biotechnology, Springer

 Verlag., Berlin.

–

Funk, C., K. Gugler and P. Brodelius, 1987, Increased secondary product formation in plant cell suspension cultures after treatment with a yeast carbohydrate preparation (elicitor), J. Phytochem., 26:2, 401-405.

George, E. F. and P. H. Sherrington, 1984, Plant Propagation by Tissue Culture, Eastern Press Exegetic Ltd., England. Hashimoto, T. and Y. Yamada, 1994, Alkaloid Biogenesis: Molecular Aspect, J. Plant Mol. Biol., 45, 257-285. Roberts, Susan C., 2005, plant metabolic engineering for pharmaceutical production, www.metabolicengineering.gov/me2005/Roberts.pdf Salisburry, F.B., dan Ross, C.W., 1995, Fisiologi Tumbuhan, Ed III, 286-288, diterjemahkan oleh Dyah R. Lukman dan Sumaryono, ITB, Bandung. Verpoorte, R., R.van der Heijden, J.H.C. Hoge dan H.J.G ten Hoopen, 1994, Plant Cell Biotechnology for The Production of Secondary Metabolites, PureaAnd Applied Chemistry No.10/11, Page 2307-2310, Great Britain.

THANK YOU