PENISILIN SEBAGAI ANTIBIOTIK HASIL METABOLIT SEKUNDER Penicillium notatum & Penicillium chrysogenum

DESKRIPSI AWAL Metabolit diklasifikasikan menjadi dua, yaitu metabolit primer dan metabolit sekunder. Metabolit primer yang dibentuk dalam jumlah terbatas digunakan untuk pertumbuhan dan kehidupan mahluk hidup. Sementara metabolit sekunder tidak digunakan untuk pertumbuhan dan dibentuk dari metabolit primer pada kondisi stres.

A. Biosintesis Antibiotik Antibiotik merupakan salah satu produk metabolit sekunder. Keistimewaan metabolisme sekunder adalah lintasan reaksinya yang berbeda-beda tergantung jenis organismenya dibandingkan dengan lintasan reaksi metabolisme primer yang hampir sama diberbagai kelompok organisme.

Biosintesis Antibiotik (Lanjutan) Antibiotik atau antimikroba adalah obat-obatan yang digunakan untuk memberantas mikroba pada manusia. Antibiotik merupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh mikroorganisme yang dapat membunuh atau menghambat perkembangan bakteri dan mikroorganisme lain, serta memegang peranan penting dalam menanggulangi penyakit infeksi.

B Sejarah Ditemukannya Antibiotik Penisilin Antibiotik pertama yang dihasilkan oleh mikroorganisme ditemukan pertama kali oleh Alexander Flemming pada tahun 1928 dari kapangPenicillium notatum.Walaupun Penicillium notatum kurang potensial, namun penemuan ini mendorong pengembangan bioteknologi di bidang obat-obatan.Pada tahun 1951 berhasil ditemukan Penicillium chrysogenum yang ternyata lebih potensial dalam memproduksi antibiotik penisilin.

C. Deskripsi Penisilin Penisilin merupakan campuran asam organik berstruktur komplek yang diisolasi sebagai garam-garam natrium, kalium dan kalsium. Penisilin dihasilkan selama pertumbuhan dan metabolisme kapang Penicillium notatum dan Penicillium chrysogenum. Kapang-kapang ini tumbuh pada suhu 24C, suplai O2 cukup, dan pH yang agak basa. Produksi antibiotik ini dilakukan dengan cara  proses fermentasi.

Deskripsi Penisilin (Lanjutan) Dewasa ini dikenal 5 jenis penisilin hasil proses fermentasi. Namun penisilin G merupakan penisilin yang paling banyak diproduksi secara komersial dewasa ini (Maya,2002).

Deskripsi Penisilin (Lanjutan) Sama halnya dengan semua zat antibiotik lainnya, antibiotik penisilin pun dibuat saat pertumbuhan mikroorganisme penghasil antibiotik menunjukkan grafik menurun. Pada saat tersebut nutrisi terbatas dan pertumbuhan melambat, shg terakumulasinya induser enzim metabolit sekunder, terlepasnya gen-gen untuk sintesis metabolit sekunder

D. Jalur Biosintesis pada Penisilin Penisilin tergolong -laktam. Jalur biosintesis penisilin bermula dari kondensasi tiga asam amino, yaitu asam aminoadipic, sistein, dan valin. Reaksi ini berlangsung dengan adanya enzim ACV sintetase membentuk tripeptida -(-aminoadipil) sisteinilvalin, yang kemudian diubah menjadi bentuk siklik isopenisilin N dengan bantuan enzim isopenisilin N sintetase. Jalur reaksi hingga terbentuknya isopenisilin N

E. Pembuatan Penisilin Penisilin diproduksi secara komersial dengan menggunakan bahan baku utama berupa glukosa, laktosa, dan cairan rendaman jagung. Mineral-mineral yang digunakan adalah NaNO3, Na2SO4, CaCO3, KH2PO4, MgSO4, 7H2O, ZnSO4, dan MnSO4.

Pembuatan Penisilin (Lanjutan) Proses fermentasi penisilin didahului oleh tahapan seleksi strain Penicillium chrysogenum pada media agar di laboratorium dan perbanyakan pada tangki seeding. Setelah proses seleksi dilakukan, maka dilanjutkan dengan sterilisasi media fermentasi melalui pemanasan dengan steam bertekanan sebesar 15 lb (120 0C) selama ½ jam. Sterilisasi ini dilanjutkan dengan proses pendinginan fermentor dengan air pendingin yang masuk ke dalam fermentor melalui coil pendingin.

Pembuatan Penisilin (Lanjutan)

Pembuatan Penisilin (Lanjutan) Saat temperatur mencapai 75oF (24oC), media ini diinokulasi pada kondisi aseptik dengan memasukkan spora-spora kapang Penicillium chrysogenum. Selama proses fermentasi berlangsung dilakukan pengadukan, sementara udara steril dihembuskan melalui sparger kedalam fermenter. Proses fermentasi ini akan berlangsung selama 100 – 150 jam dengan tekanan operasi 5 – 15 psig. Temperatur operasi dijaga konstan selama fermentasi penisilin berlangsung dengan cara mensirkulasikan air pendingin melalui coil. Busa-busa yang terbentuk dapat diminimalkan dengan penambahan agen anti-foam. Kapang aerobik dibiarkan tumbuh selama 5 – 6 hari saat gas CO2 mulai terbentuk.

Pembuatan Penisilin (Lanjutan) Pada saat penisilin sudah dihasilkan dalam jumlah yang maksimum, maka cairan hasil fermentasi tersebut didinginkan hingga 28oF (2oC), dan dimasukkan kedalam rotary vacumfilter untuk memisahkan miselia dan penisilin. Miselia akan dibuang, sehingga diperoleh filtrat berupa cairan jernih yang mengandung penisilin. Cairan yang mengandung penisilin diekstraksi secara kimia lalu dimurnikan menggunakan pelarut untuk membuat kristal murni. Setelah proses ini, penisilin dikemas siap untuk digunakan. Tangki fermentor disterilisasi, lalu digunakan untuk membuat biakan baru.

F. CARA KERJA PENISILIN Cara kerja dari penisilin adalah dengan cara mengganggu sintesis peptidoglikan di dinding sel bakteri. Crosslinking pada saat pembentukan peptidoglikan yang terjadi pada bakteri dicegah oleh pinisilin dengan cara menghambat transpeptidase enzim, dengan kata lain β-laktam akan terikat pada enzim transpeptidase yang berhubungan dengan molekul peptidoglikan bakteri sehingga nantinya menyebabkan cacat dinding sel pada bakteri. Kemudian terjadi pengambilan kelebihan air dan melemahkan dinding sel bakteri ketika sel bakteri membelah sehingga menyebabkan mereka pecah (lisis sel) dan akhirnya bakteri tersebut mati.

F. CARA KERJA PENISILIN (LANJUTAN) -laktam dalam penisilin menghambat pertumbuhan bakteri dengan cara berikatan pada enzim DD-transpeptidase yang memperantarai dinding peptidoglikan bakteri, sehingga dengan demikian akan melemahkan dinding sel bakteri Hal ini mengakibatkan sitolisis karena ketidakseimbangan tekanan osmotis, serta pengaktifan hidrolase dan autolisis yang mencerna dinding peptidoglikan yang sudah terbentuk sebelumnya.

Pada manusia: sebagai antibiotik G. Peranan Penisilin Bagi Makhluk Hidup dan Lingkungannya (Positif & Negatif) Penisilin dapat menghambat pertumbuhan bakteri gram positif yaitu dengan mengganggu sintensis dan dinding sel. Pada manusia: sebagai antibiotik Untuk penyakit yang di sebabkan bakteri, antibiotik cukup dapat diandalkan. Contoh penyakit akibat infeksi bakteri adalah sebagian infeksi telinga, infeksi sinus berat, radang tenggorokan, akibat infeksi bakteri streptokokus, infeksi saluran kemih, tifus, tuber kulosis, dan diare akibat amoebahystolytica.

TERIMA KASIH