Alkaloid dan Asam Glutamat

Alkaloid dan Asam Glutamat. Alkaloid, beberapa diantaranya dapat dimanfaatkan dalam terapi, umumnya diperoleh dari tanaman, namun alkaloid ergot dihasilkan dari fungi. Alkaloid ergot pertama kali diperoleh dari sklerotium Ascomycetes, yaitu Claviceps purpurae. Istilah ergot digunakan untuk menunjukkan bahwa alkaloid jenis ini dihasilkan oleh fungi. Alkaloid ergot dibedakan menjadi 2 kelompok berdasarkan atas kandungan asam lisergat  dan clavin. Alkaloid asam glisergat hanya diproduksi oleh genus Claviceps, sedangkan alkaloid clavin ditemukan pada genus Aspergillus, penicillium, dan Rhizobium. Alkaloid ergot digunakan untuk menstimulasi sistem syaraf simpatik. Beberapa alkaloid lisergat seperti halnya ergotamin dan ergobasin digunakan pada terapi kandungan yaitu untuk mengkontraksi uterus pada saat proses melahirkan untuk mengkontraksi uterus postpatu.

Kelas tropane alkaloid, ditemukan terutama di Solanaceae, berisi anticholinergic obat hiosiamin dan skopolamin. Solanaceous tanaman telah digunakan secara tradisional untuk mereka obat, halusinasi, dan beracun properti, yang berasal, di bagian, dari alkaloid tropane. Untuk mendapatkan perbaikan sumber obat-obatan, metabolik rekayasa tanaman yang berfungsi sebagai komersial sumber skopolamin bisa meningkatkan pemuliaan klasik dalam upaya mengembangkan tanaman dengan alkaloid yang optimal pola. Sumber komersial saat ini skopolamin adalah Duboisia, yang dibudidayakan 1284 Bab 24 Produk Alam (Metabolit Sekunder) di perkebunan di Australia, Indonesia, dan Brasil. Beberapa alkaloid tropane lain yang memproduksi spesies menumpuk hiosiamin bukan skopolamin sebagai alkaloid utama. Timbul pertanyaan apakah ekspresi transgen dalam tanaman obat akan mengubah pola alkaloid penghasil sehingga lebih dari alkaloid farmasi berguna, skopolamin, diperoleh. Untuk tujuan ini, 6β hiosiamin cDNA encoding-hidroksilase dari niger H. (semacam tumbuhan hitam) telah diperkenalkan ke Atropa belladonna (mematikan nightshade) dengan menggunakan Agrobacterium tumefaciens- dan A. Transformasi rhizogenes-mediated. Yang dihasilkan transgenik tanaman dan akar berambut masing-masing berisi lebih besar konsentrasi skopolamin daripada melakukan liar-jenis tanaman. Ini Atropa transgenik tanaman memberikan contoh pertama tentang bagaimana tanaman obat bisa berhasil diubah dengan menggunakan teknik genetika molekular untuk menghasilkan peningkatan jumlah dari medicinally penting alkaloid.

 Merancang bermakna transformasi eksperimen membutuhkan pengetahuan menyeluruh dari jalur biosintesis alkaloid. Seperti studi juga dibatasi oleh kemampuan kita untuk mengubah dan regenerasi tanaman obat. Untuk tanggal, keahlian dalam bidang yang penting tertinggal jauh di belakang bahwa untuk tembakau, warna ungu tua, dan sereal tanaman. Sebagai contoh, di daerah tropane alkaloid, transformasi dan regenerasi dari Duboisia, tanaman yang perkebunan, panen, dan teknik pemurnian memiliki sudah ditetapkan secara komersial, akan harus dikembangkan sebelum potensi komersialisasi dapat dipertimbangkan. Genetik manipulasi kultur jaringan tanaman dapat meningkatkan konsentrasi tingkat-membatasi enzim atau dapat mengakibatkan ekspresi gen produk yang tidak normal induksi dalam kultur sel. Jika demikian, alkaloid produksi dalam sel tumbuhan atau kultur jaringan bisa menjadi layak industri Pendekatan.Contoh lain sukses tentang bagaimana metabolik rekayasa bisa mengubah produk alami sintesis telah disediakan olehBrassica napus transformasi (canola)dengan pengkodean cDNA C. roseus triptofan dekarboksilase digunakan dalam biosintesis alkaloid indol monoterpenoid. Kegunaan biji dari tanaman ini menghasilkan minyak sebagai pakan ternak telah dibatasi sebagian oleh kehadiran indola glucosinolate, belerang yang mengandung senyawa yang membuat makan kurang protein lezat. The dekarboksilase triptofan transgen di canola pengalihan tryptophan kolam jauh dari glukosinolat indole biosintesis dan masuk ke tryptamine. Benih dewasa dari canola transgenik tanaman mengandung kurang dari indol yang glucosinates dan tidak menumpuk tryptamine, sehingga lebih cocok untuk digunakan sebagai hewan pakan dan mencapai potensi ekonomi berguna produk.

 Sampai saat ini, penjelasan enzimatik sintesis minimal delapan alkaloid adalah baiklengkap atau hampir lengkap: ajmaline, vindoline,berberin, corydaline, macarpine, morfin, berbamunine, dan skopolamin. Dari alkaloid ini, mereka yang saat ini industri digunakan, seperti morfin dan scoploamine, adalah masih terisolasi dari tanaman yang menghasilkan mereka daripada sintesis. Masa depan untuk penelitian tentang alkaloid ini terletak pada pengembangan sistem alternatif produksi, seperti sel tumbuhan atau mikroba budaya, dan dalam pengembangan tanaman dengan spektrum peningkatan alkaloid untuk produksi yang lebih efisien obat-obatan saat ini terisolasi dari lapangan-tumbuh tanaman. Desain sistem ini alternatif dan tanaman dioptimalkan membutuhkan molekul manipulasi, yang pada gilirannya memerlukan pengetahuan tentang jalur biosintesis alkaloid di tingkat enzim. Banyak kemajuan telah dibuat dengan alkaloid pilih, tetapi masih banyak ditemukan tentang enzimatik sintesis farmasi penting alkaloid seperti camptothecin, kina, dan emetine, untuk menyebutkan hanya beberapa contoh. cDNA sekarang telah terisolasi untuk sekitar 20 enzim alkaloid biosintesis, dan tingkat di mana baru klon diidentifikasi adalah tertentu untuk peningkatan kedatangan tahun. Sebagai gen terisolasi, kita dapat mengantisipasi bahwa ekspresi heterolog sistem yang akan dikembangkan di bakteri, ragi, dan sistem sel serangga budaya untuk memungkinkan produksi enzim tunggal, dan mungkin bahkan jalur pendek, untuk sintesis biomimetik alkaloid. Kita pemahaman tentang bagaimana ekspresi gen biosintesis alkaloid diatur oleh Elisitor atau pada jaringan tertentu juga akan meningkatkan sebagai promotor alkaloid gen biosintesis dianalisis. Masa depan akan hampir pasti membawa genetik rekayasa mikroorganisme dan eukariotik sel budaya yang menghasilkan alkaloid, metabolis rekayasa tanaman obat dengan disesuaikan alkaloid spektrum, farmasi penting alkaloid pada kultur sel, dan bahkan sintesis enzimatik belum diketahui alkaloid melalui biokimia kombinatorial.

Asam Glutamat

Asam glutamat merupakan asam amino yang banyak diproduksi (4 juta ton/tahun). Glutamatsendiri adalah salah satu jenis asam amino non-essensial yang merupakan substansi dasar penyusun protein dan bisa diproduksi sendiri oleh tubuh kita untuk keperluan metabolisme sertaditemukan hampir di dalam setiap makanan yang mengandung protein. Beberapa jenis makananyang mengandung glutamat dari alam adalah tomat, keju, saos soja, saos ikan, dan bahkan jugaterdapat di air susu ibu (ASI).

Asam glutamat biasanya digunakan pada produksi MSG.MSG pertama kali dipatenkan oleh perusahan yang berkedudukan di Jepang, Ajinomoto. Denganpasokannya yang sekitar 30% dari seluruh MSG di dunia, Ajinomoto telah mendominasi pasar sejak ditemukannya bahan aditif sintesis ini.Dalam bentuk aslinya MSG berupa serbuk putih yang mengkristal dan jika dilarutkan dalam air,akan terurai menjadi ion Sodium (dikenal juga dengan nama Natrium) serta ion Glutamat. MSGmenjadi semakin favorit karna tidak berwarna, berbentuk kristal, dan mudah dalam penggunaanserta dalam penyimpanannya. Satu-satunya yang dipengaruhi oleh MSG adalah rasa dalammakanan tersebut. MSG tidak membuat kualitas makanan jelek menjadi lebih baik atau tidak membuat makanan menjadi lebih awet, tapi MSG membuat makanan menjadi lebih enak.Pada Abad 21 teknik pembuatan MSG mulai beragam. Menurut The Encyclopedia of CommonNatural Ingredients´ MSG bisa diproduksi dengan menggunakan proses klasik (proses ekstraksi),teknik hidrolisis protein, sintesis kimia, dan fermentasi oleh mikroba. Dalam penjelasam  ini hanya teknik fermentasi yang akan dibahas lebih lanjut.Fermentasi medium yang digunakan dapat berupa bahan mentah terutama yang  mengandung karbon (C):glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, xilosa, dan asam asetat serta sumber nitrogen (N): garamammonium, ammonia (NH3). Selain sumber C dan N juga diperlukan biotin dalam medium yangmerupakan faktor pembatas, tergantung sumber C yang digunakan. Contoh medium yang seringdigunakan adalah molase atau tetes tebu.

Mikroba yang dapat melakukan fermentasi asam glutamate adalah bakteri gram positif nonmotileyang membutuhkan biotin untuk tumbuh dalam jumlah sedikit atau aktivitas-ketoglutaratedehydrogenase dan aktivitas glutamate dehydrogenase yang tinggi seperti Micrococcusglutamicus, Bacillus circulans, Bacillus megaterium, Corynebacterium, Brevibacterium,Microbacterium, Arthrobacter.Perubahan permeabilitas dapat meningkatkan produksi asam glutamat oleh Micrococcus,Corynebacterium, Brevibacterium, dan Microbacterium. Kunci dari over produksi glutamatadalah karena spesies tersebut tidak mempunyai enzim -ketoglutarat dehidrogenase yangmemecah-ketoglutarat menjadi suksinil-CoA, dan membutuhkan biotin (tidak dapatmensintesis biotin).

Jika ditumbuhkan pada glukosa, spesies ini dapat memproduksi glutamat, terkumpul di dalam selsampai 50 mg/g berat kering, dan karena adanya regulasi umpan balik, produksi glutamat dapatberhenti. Jika permeabilitas sel dinaikkan, glutamat menjadi lebih mudah dikeluarkan dari sel,mengakibatkan konsentrasi glutamat di dalam sel tetap rendah, dan produksi glutamat terus berlangsung

Pembentukan asam glutamat dari glukosa membutuhkan sekurang-kurangnya 16 tahap reaksienzimatis. Asam alpha-ketoglutarat diubah menjadi asam glutamat melalui reaksi reduktif aminasi (penambahan NH3). Enzim yang mengkatalisa reaksi tersebut adalah NADP-specificglutamic acid dehidrogenase. Untuk mengaktifkan enzim tersebut diperlukan NADPH2.Untuk mengubah glukosa menjadi senyawa dengan tiga atom dan dua atom karbon, disamping menggunakan jalur HMP (hexomonophosphat) juga menggunakan jalur EMP (embdenmeyerhoff-parnas). Lintasan HMP menghasilkan lebih banyak NADPH2 yang diperlukan untuk reaksi konversi asam -ketoglutarat menjadi asam glutamat.Fermentasi asam glutamat merupakan fermentasi aerobik, maka kekurangan oksigen selama proses fermentasi menyebabkan jalur EMP lebih dominan. Hasilnya adalah banyak dihasilkannya asam-asam organik lain, seperti asam laktat, akibatnya asam glutamat yang terakumulasi berkurang.Fermentasi berlangsung selama 35-45 jam kemudian hasil fermentasi tersebut disentrifus untuk menghilangkan biomassa yang terbentuk dan bahan-bahan padat organik lainnya. Asam glutamate yang ada dalam larutan induk dipisahkan dengan resin, di mana asam glutamat akan tertahan didalam resin.

 Untuk mendapatkan MSG, resin yang sudah mengandung asam glutamat diregenerasi denganlarutan NaOH, dimana larutan yang telah digunakan untuk meregenerasi resin sudahmengandung MSG, selanjutnya untuk mendapatkan MSG yang putih, larutan ini didekolorisasidengan karbon aktif. Pembentukan MSG secara kimia dapat dilihat dari reakasi berikut:C5H9NO4 + NaOH C5H8NO4Na + H2O(asam glutamat) (monosodium glutamat)Larutan induk yang sudah didekolorisasi mengandung MSG dalam konsentrasi yang rendah,untuk menaikkan konsentrasi MSG dalam larutan, maka perlu dievaporasi, untuk mendapatkankristal MSG dilakukan dengan penurunan suhu larutan induk dengan proses kristalisasi.RegulasiMikroorganisme yang mampu menghasilkan asam glutamat langsung dari glukosa banyak tersebar di alam. Walaupun kapang, khamir dan Actinomyces dinyatakan mampu menghasilkanasam glutamat tapi hanya bakteri yang diketahui mampu menghasilkan asam glutamat lebih dari40 persen dari glukosa, dengan konsentrasi glukosa dalam media lebih dari 10 persen.Laboratorium perusahaan penghasil MSG (Monosodium glutamat) mengisolasi dan menelitistrain-strain bakteri penghasil asam glutamat dari lingkungan alam.

Terima kasih atas kunjungannya di blog "Menara Ilmu" semoga artikel  tentang Alkoloid dan Asam Glutamat bermanfaat untuk anda.
 

Sumber : (http://aguskrisnoblog.wordpress.com)