FARMASI KELAUTAN

Pengajar :Wilmar Maarisit, M.Sc

Farmasi Kelautan

Pharmaceutical potential in

corals

Zat kimia yang berasal dari organisme laut yang efektif dalam berbagai jenis perawatan, pengobatan medis dan penelitian.

Rumput laut merupakan sumber penting dari yodium dan digunakan untuk pengobatan pasien untuk masalah tiroid.

Hewan tak bertulang belakang (invertebrata) seperti spons, tunikata, dan karang lunak yang mendiami terumbu karang dapat menghasilkan bahan kimia berbahaya dan juga bahan kimia yang tidak berbahaya.

• Metabolit Primer: Molekul yang esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme

• Metabolit sekunder: Molekul yang bukan esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme.

METABOLITE

Metabolit Sekunder Diturunkn Dari Metabolit Primer

Senyawa sekunder dikelompokkan berdasarkan kesamaan struktur, jalur biosintektik yang umum dimana zat kimia diturunkan, atau jenis organisme asal

Sering dibatasi penyebarannya diantara beberapa tanaman

Metabolit tertentu dibatasi pada satu spesies atau satu genus

Biasanya disintensis dari produk utama Sejumlah funsi ditemukan tapi dianggap sebagai produk

yang tidak berguna Terdapat kira-kira 25,000 metabolit sekunder pada

tanaman Kelas yang terbesar berasal dari senyawa yang

mengndung gugus N (alkaloids + glycosides), terpenoids, dan phenolics.

Secondary Metabolites

Distribusi metabolit sekunder

Why explore the ocean?

•Laut meliputi lebih dari 70 persen permukaan bumi

•Laut memegang peranan penting pada ekonomi global

•Organisme laut menyediakan gen yang berharga •Laut menawarkan sumber alam yang kaya yang belum tesentuh untuk penelitian dan pengembangan produk obat-obatan

Sumber metabolit sekunder

(Sponge)

Koral, jellyfish

(Bintang laut)

(tunikata)

(alga hijau)

(alga coklat)

(alga merah)

MARINE WATERS

• Area = 5,8 million km2• Islands = 17.508 • coastline = 81.000 km

INLAND WATERS

54 MillionH : lake, dam, pond, basin/reservoir, river, swamp and other water puddles (The biggest areas are in Kalimantan & Sumatra)

Marine Biotechnology

First, we need some marine science review:

Marine Biology – Ocean ZonesZones of the sea:

–Benthic (on bottom) vs. Pelagic (in water)–Distance from shore:•Littoral: “intertidal zone”•Neritic: extends from shore to continental shelf•Oceanic: from shelf on…Depth:

•Epipelagic (photic): where light penetrates

•Mesopelagic: “twilight zone”•Bathypelagic (Bathyal): deep

and cold•Abyssal: very deep, very cold•Hadal: You die

-Terumbu karang:

•Terumbu karang membentuk komunitas berbagai coral

• Biodiversity

-Coasts:• Interaksi antara kehidupan terrestrial dan aquatic

Marine Biology –Habitats

•Tempat pertemuan yang lain antara organisme terrestrial dan aquatic

• Habitat yang baik untuk ular, kura-kura, dll

Marine Biology –Habitats

Estuaries (fresh/brackish water):

Marine Biology -Habitats

•Also have unique habitats: Hydrothermal vents, hypersaline lagoons, undersea caves, etc.

–Tropical seas:

•Biodiversity yang tinggi•Airnya lebih hangat , arus yang

lebih kuat, dan cuaca lebih ganas

–Open oceans:

• Airnya dalam• Populasinya tersebar tapi

produktivitasnya tinggi disebabkan oleh phytoplankton

Marine Biology –Habitats

Marine Biology –Habitats

-Daerah kutub:

• Species diversitinya rendah tetapi memiliki populasi yang tinggi

History of Marine Pharmacy

Started by Ara A and C structure isolation from sponge Cryptotethya crypta.

The first secondary metabolites from marine sponges

Azothymidine (AZT), or Zidovudine

Retrovir®Cytosine

Arabinoside(Ara-C)

O

N

HN

O

OH

O

R

HO

OH

Arabinose

O

N

N

O

OH

NH2

HO

OH

R = CH3, SpongothymidineR = H, Spongouracil

(from Cryptotethya crypta)

O

N

HN

O

N

O

CH3

HO

N+

N-

Abalone(a gastropod)

Alasan para ilmuwan dan industry menggunakan organisme laut :

Kebanyakan kelompok utama dari organisme di bumi adalah paling banyak berasal dari laut

Banyak informasi metabolit dan genetik yang bisa di dapatkan dari organisme laut

Organisme laut memiliki jalur metabolit yang unik fungsi-fungsi adaptasi seperti sensorik dan mekanisme pertahanan diri, sistem reproduksi proses-proses fisiologis yang memungkinkan mereka hidup di lingkungan yang extrim dari lingkungan yang dingin (-2 oC) hingga lingkungan yang panas (hot hydrothermal)

Applikasi Bioteknologi

Pharmaceuticals

Enzymes

Biomolecular materials

Biomonitors

Biopesticides

Biomass for energy production

Bioremediation

Bioprocessing

Aquaculture

Pharmacy

Sponge use chemicals to prevent other sponges from growing near them.

These chemicals can prevent cancer cells from growing.

One of first drugs for treating cancer. Cytosine arabinoside, was isolated from the sponge Tectitethya crypta.

This drug is used today in chemotherapy to treat leukemia

PalytoxinePalytoa sp

30.000 Yen/ 10. mg

Marine micro-organisms are a potential source of new metabolites

• Cancer• Infectious diseases

Enzim dari Organisme Laut

Alpha-galactosidase dari bakteri laut

Merupakan enzim yang dapat menghidrolisis gula kompleks (oligosakarida), dimana gula ini banyak terdapat pada sayur-sayuran, dan sejenis padi-padian. Kelompok gula seperti : Raffinose, Stachyose, dan Verbascose tidak dapat dicerna oleh manusia karena manusia tidak dapat menghasilkan Alpha-Galactosidase, yang diperlukan untuk memecahkan kelompok gula tersebut. Akibatnya, tubuh tidak dapat menyerapnya sehingga gula-gula tersebut akan menetap dalam usus.

Didalam usus, gula tersebut difermentasi oleh bakteri normal dalam usus bagian bawah dan sebagai hasil fermentasinya adalah terbentuknya gas dalam usus. Inilah yang menyebabkan rasa kembung sedangkan Alpha-Galactosidase ini membatasi pembentukan gas dalam usus dengan cara meningkatkan pemecahan karbohidrat ini sebelum mencapai usus bagian bawah.

Biomolecular materials

An outstanding example of a research application involving a novel gene from an aquatic organism involves the bioluminescent jellyfish Aequorea victoria

A. victoria can fluoresce and glow in the dark because of a gene that codes for a protein called green fluorescent protein (GFP)

http://www.plantsci.cam.ac.uk/Haseloff/imaging/GFP/GFPbackgrnd.html

Genetics of Aquatic Organisms

Scientists have taken advantage of the fluorescent properties of the GFP protein To create unique

reporter gene constructs

Reporter genes allow researchers to detect expression of genes of interest in a Test tube Cell, or even A whole organism

Alba, the EGFP (enhanced GFP) bunny

Created in 2000 as a transgenic artwork

http://news.aol.com/story/_a/glowing-pig-passes-genes-to-piglets/20080109143909990001?ncid=NWS00010000000001

Transgenic Pigs Pass on the Transgene

Biomonitor

GloFish, originally developed in Singapore as a way to monitor water pollution

The normally black-and-silver zebrafish was turned green or red by inserting various versions of the GFP gene

Glofish are on sale throughout the US except in California

Glofish retail for about $5 per fish. Normal zebrafish cost around one tenth of the price

http://www.nus.edu.sg/corporate/research/gallery/research12.htm

Biodiesel, bioethano land biogas can be produced from the algae.•Use for Bio-gas•Use for Bio-diesel•Use for Bio-alcohol•Use as Fodder & fertilizers

Biodiesel from marine microalgae

Empat bidang penelitian utama yang menjadi fokus dalam marine biotechnology:

1. Mengidentifikasi senyawa bioactive yang dihasilkan oleh organisme laut, elusidasi struktur dan mengetahui aktivitasnya. Hasil dari penelitian ini menuntun pada produksi obat-obatan baru dalam dunia medis dan industri kimia.

2. Meningkatkan pemahaman kita terhadap faktor lingkungan, kebutuhan nutrisi, dan genetik yang mengontrol produksi metabolit primer, dan sekunder pada organisme laut.Ini akan membantu isolasi senyawa-senyawa bioproduct yang baru.

3. Memahami genetika, biokimia, fisiologi dan ekologi dari organisme laut. Pengetahuan ini akan membantu identifikasi proyek penelitian baru dan memberi kontribusi terhadap strategi konservasi laut.

4. Mengembangkan alat-alat dan diagnosis terhadap penigkatan kesehatan reproduksi, perkembangan dan kultur organisme laut dan air tawar.

Area bioteknologi ini akan meningkatkan industri budidaya.

• Mengidentifikasi sumber baru dari bioproduk laut;

• Mengembangkan teknologi screening yang baru

• Menyediakan supply yang berkesinambungan.• Mengoptimalkan produksi dan penemuan

kembali bioproducts

Tantangan yang dihadapi oleh industri bioteknologi laut (Farmasitika laut) pada abad mendatang adalah:

Bioteknologi laut dapat disimpulkan sebagai eksplorasi yang berkesinambungan dari organisme

laut untuk kesejahteraan umat manusia

Penting untuk diperhatikan

Penilain:

Teori : UTS (25 %) UAS (25%)Tugas : 1. Paper + presentasi

(20%) 2. Quiz (10 %)

Praktikum : 20 %

Trima Kasih