Produksi Metabolit Sekunder_kelompok 5 PDF

Produksi metabolit sekunder Anggota kelompok: Devika Citra Salsabila (4411422033) Sri Murti Retnoningrum (4411422037) R. Nana Anindita Dhyaksa (4411422040) Nurul Faizah (4411422041) Khilya Mufrida Amala (4411422042)  METABOLIT SEKUNDER Tumbuhan menghasilkan senyawa metabolit primer da...

Produksi metabolit sekunder Anggota kelompok: Devika Citra Salsabila (4411422033) Sri Murti Retnoningrum (4411422037) R. Nana Anindita Dhyaksa (4411422040) Nurul Faizah (4411422041) Khilya Mufrida Amala (4411422042)  METABOLIT SEKUNDER Tumbuhan menghasilkan senyawa metabolit primer dan metabolit sekunder Senyawa metabolit sekunder yaitu senyawa organik yang dihasilkan tumbuhan itu sendiri yang tidak terlibat dalam proses fisiologis utama, namun terlibat dalam proses-proses yang belum sepenuhnya diketahui Kelompok senyawa ini diproduksi dalam jumlah terbatas, tidak terus-menerus dan hanya untuk tujuan spesifik.  BERPERAN DALAM sistem pertahanan terhadap patogen sistem pertahanan terhadap herbivora dan hama sistem pertahanan terhadap tanaman lain (alelopati) sistem pertahanan terhadap stres lingkungan atraktan terhadap serangga polinator penyimpanan dan transportasi N proteksi terhadap sinar UV  GOLONGAN SENYAWA alkaloid glukosinolat glikosida asam amino non-protein poliamin flavonoid fenol saponin terpen quinon Produksi Metabolit Sekunder Alamiah: dibentuk secara spesifik oleh spesies tertentu dibentuk oleh organ tertentu (sel yang telah terdiferensiasi) dibentuk pada tahap perkembangan tertentu dibentuk dalam konsentrasi kecil : ketersediaan terbatas sangat dipengaruhi oleh lingkungan (stres : lingkungan abiotik tidak optimal, kekurangan hara atau terinfeksi patogen) struktur lebih kompleks, sulit disintesis secara kimiawi FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PRODUKSI MS ENDOGEN genotip organ fase pertumbuhan diferensiasi morfologi EKSOGEN nutrisi fisik : cahaya, suhu, pH stres : biotik dan abiotik  KULTUR IN VITRO UNTUK PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER KEUNTUNGAN : Dapat diseragamkan Mudah diperbanyak dalam lingkungan terkontrol Dapat diproduksi dalam jumlah besar Tidak terbatas oleh waktu Bebas dari gangguan faktor lingkungan Sistem produksi dapat diatur sesuai keinginan Hasil dan mutu produksi lebih mantap dan stabil Efisiensi penggunaan lahan Dapat menghasilkan metabolit jenis lain selain jenis pokok  KULTUR IN VITRO UNTUK PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER KELEMAHAN Biaya awal tinggi STRATEGI PEMANFAATAN KULTUR IN VITRO Senyawa target : harus yang bernilai tinggi dan digunakan secara luas Jenis kultur : - Kultur sel : jika gen pengendali sintesis MS terekspresi pada level sel yang tidak terdiferensiasi - kultur organ : kultur pucuk, kultur akar  Secondary Metabolites from Plant Cell Cultures Outlook for SM production in plant cell cultures (where plant cell systems may be preferred over whole plants) rare and endangered plants of pharmaceutical interest plants that grow too slowly to match a sudden demand (e.g., Taxol present only in the bark of Taxus brefolia) some cell cultures can be made to produce a single compound, e.g., sanguinarine from poppy cell culture  TEKNIK PENINGKATAN PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER pencegahan feedback inhibition oleh produk akhir modifikasi pengurangan reaksi cabang manipulasi komponen penyusun media in vitro : ZPT : auksin sangat diperlukan untuk inisiasi dan pertumbuhan kalus; sitokinin merangsang sintesis metabolit Sumber energi : sukrosa atau glukosa Sumber N : nitrat atau amonimum Phospohor manipulasi lingkungan kultur : cahaya  TEKNIK PENINGKATAN PRODUKSI METABOLIT SEKUNDER penggunaan fusi sel seleksi sel penggunaan elicitor : zat yang dapat menginduksi produksi MS : biotik dan abiotik penggunaan kultur akar berambut Immobilisasi Biotransformasi Two phase system  KULTUR AKAR BERAMBUT TRANSGENIK (KAT) Memiliki stabilitas genetik yang tinggi dan lebih stabil untuk produksi metabolik dibandingkan dengan kultur sel yang tidak berdiferensiasi Hairy root culture – culture of fast-growing roots by: Inoculation with Agrobacterium rhizogenes (esp. useful where differentiated cells are required for SM production) Transfer of T-DNA causing hairy roots, then elimination of Agrobacterium by antibiotic (transformed) Hairy roots are first subcultured to solid, then liquid medium Kelebihan Kultur Akar Berambut Transgenik Kecepatan pertumbuhan sangat tinggi Produksi stabil Manipulasi lebih mudah Mampu menghasilkan hormon endogen (tidak perlu ZPT, sehingga tidak mempengaruhi produksi MS) Mudah perawatannya  Kultur Akar Rambut Pada Eksplan Daun Gandarusa (Justicia gendarussa Burm. f.)  Imobilisasi Kultur Sel A. Penjebakan dalam manik-manik alginat B. Perlekatan sel pada membran berpori Pada dua kasus tujuannya: 1) Pengendalian pertumbuhan 2) Pelepasan SM ke dalam media tempat ia dapat dipanen ESTABLISHMENT OF CELL CULTURES Calli Suspension culture  Introduction of callus into suspension ‘Friable’ callus goes Removal of large cell easily into aggregates by suspension. sieving. 2,4-D Plating of single cells Low cytokinin and small cell semi-solid aggregates - only medium viable cells will grow enzymic digestion and can be re- with pectinase introduced into blending suspension. Secondary metabolite production Anthocyanine production in cell cultures  Growth kinetics 1. Initial lag dependent on dilution 2. Exponential phase (dt 1-30 d) 3 3. Linear/deceleration 4 phase (declining nutrients) 4. Stationary 2 (nutrients exhausted) 1  Characteristics of plant cells Large (10-100μM Will not tolerate long) anaerobic conditions Tend to occur in Can grow to high aggregates cell densities Slow growing (>300g/l fresh Easily contaminated weight). Low oxygen Can form very demand (kla of 5- viscous solutions 20)  Bioreactor controoled‘chamber’ ‘Shaker’ Shakers Glasses Glasses for shakers Glasses for shakers Glasses for shakers Rotary shaker biotransformation konversi kimiawi dari zat yang disuplai secara eksogen oleh kultur sel hidup contoh: penambahan hidrokuinon (prekursor murah) ke dalam media kultur cair yang mengandung sel vinca menghasilkan produksi arbutin (agen depigmentasi kulit) yang efisien Biotransformation diosgenin, kodein, morfin, atropin, hiyosiyamin, skopolamin, digoksin, digitoksin, kuinin, reserpin, artemisinin and taxol. Lithospermum erythrorhizon, red pigment (shikonin),  Metabolit sekunder kultur sel manfaat Lithospermum erythrorhizon