Racun ular adalah cairan beracun, biasanya berwarna kuning yang disimpan di kelenjar ludah yang dimodifikasi dari ular berbisa. Ada ratusan spesies ular berbisa yang mengandalkan racun yang mereka hasilkan untuk melemahkan dan melumpuhkan mangsa mereka. Racun tersusun atas kombinasi protein, enzim, dan zat molekuler lainnya. Zat toksik ini berfungsi menghancurkan sel, mengganggu impuls saraf, atau keduanya. Ular menggunakan racunnya dengan hati-hati, menyuntikkan jumlah yang cukup untuk menonaktifkan atau mematikan mangsa bertahan melawan predator. Racun ular bekerja dengan memecah sel dan jaringan, yang dapat menyebabkan kelumpuhan, pendarahan internal, dan kematian bagi korban gigitan ular. Agar racun dapat berlaku, itu harus disuntikkan ke jaringan atau masuk ke aliran darah. Sementara racun ular beracun dan mematikan, para peneliti juga menggunakan komponen racun ular untuk mengembangkan obat untuk mengobati penyakit manusia.
Komponen utama racun ular adalah protein. Protein beracun ini adalah penyebab sebagian besar efek berbahaya dari racun ular. Ini juga mengandung
enzim, yang membantu mempercepat reaksi kimia yang memutuskan ikatan kimia antara molekul besar. Enzim ini membantu pemecahan karbohidrat, protein, fosfolipid, dan nukleotida di mangsa. Enzim toksik juga berfungsi untuk menurunkan tekanan darah, menghancurkan sel darah merah, dan menghambat kontrol otot.Komponen tambahan racun ular adalah toksin polipeptida. Polipeptida adalah rantai asam amino, terdiri dari 50 atau lebih sedikit asam amino. Racun polipeptida mengganggu fungsi sel yang menyebabkan kematian sel. Beberapa komponen racun ular bisa ditemukan di semua spesies ular berbisa, sementara komponen lain hanya ditemukan di spesies tertentu.
Meskipun bisa ular terdiri dari kumpulan toksin, enzim, dan non-toksik yang kompleks substansi, mereka secara historis telah diklasifikasikan menjadi tiga jenis utama: sitotoksin, neurotoksin, dan hemotoxins. Jenis racun ular lainnya memengaruhi tipe sel tertentu dan termasuk kardiotoksin, miotoksin, dan nefrotoksin.
Sitotoksin adalah zat beracun yang merusak sel-sel tubuh. Sitotoksin menyebabkan kematian sebagian besar atau semua sel dalam jaringan atau organ, suatu kondisi yang dikenal sebagai nekrosis. Beberapa jaringan mungkin mengalami nekrosis liquefaktif di mana jaringan itu sebagian atau seluruhnya dicairkan. Sitotoksin membantu mencerna sebagian mangsa sebelum dimakan. Sitotoksin biasanya spesifik untuk tipe sel yang terkena. Cardiotoxins adalah cytotoxins yang merusak sel-sel jantung. Myotoxins menargetkan dan melarutkan sel-sel otot. Nephrotoxins menghancurkan sel-sel ginjal. Banyak spesies ular berbisa memiliki kombinasi sitotoksin dan beberapa juga dapat menghasilkan neurotoksin atau hemotoksin. Sitotoksin menghancurkan sel dengan merusak membran sel dan menginduksi lisis sel. Mereka juga dapat menyebabkan sel mengalami kematian sel terprogram atau apoptosis. Sebagian besar kerusakan jaringan yang dapat diamati yang disebabkan oleh sitotoksin terjadi di lokasi gigitan.
Neurotoksin adalah zat kimia yang beracun bagi sistem saraf. Neurotoksin bekerja dengan mengganggu sinyal kimia (neurotransmiter) yang dikirim antar neuron. Mereka dapat mengurangi produksi neurotransmitter atau memblokir situs penerimaan neurotransmitter. Neurotoksin ular lain bekerja dengan memblokir saluran kalsium yang diberi tegangan dan saluran kalium yang diberi tegangan. Saluran ini penting untuk transduksi sinyal di sepanjang neuron. Neurotoksin menyebabkan kelumpuhan otot yang juga dapat menyebabkan kesulitan pernapasan dan kematian. Ular keluarga Elapidae biasanya menghasilkan racun neurotoksik. Ular-ular ini memiliki taring yang kecil dan tegak dan termasuk kobra, mambas, ular laut, penambah maut, dan ular karang.
Hemotoxins adalah racun darah yang memiliki efek sitotoksik dan juga mengganggu proses pembekuan darah normal. Zat-zat ini bekerja dengan menyebabkan sel-sel darah merah terbuka, dengan mengganggu faktor pembekuan darah, dan dengan menyebabkan kematian jaringan dan kerusakan organ. Penghancuran sel darah merah dan ketidakmampuan darah untuk membeku menyebabkan pendarahan internal yang serius. Akumulasi sel darah merah yang mati juga dapat mengganggu fungsi ginjal yang tepat. Sementara beberapa hemotoxins menghambat pembekuan darah, yang lain menyebabkan trombosit dan sel darah lainnya menggumpal. Gumpalan yang dihasilkan memblokir sirkulasi darah melalui pembuluh darah dan dapat menyebabkan gagal jantung. Ular keluarga Viperidae, termasuk viper dan pit viper, menghasilkan hemotoxins.
Kebanyakan ular berbisa menyuntikkan racun ke mangsanya dengan taringnya. Taring sangat efektif dalam memberikan racun karena mereka menembus jaringan dan memungkinkan racun mengalir ke luka. Beberapa ular juga mampu meludahkan atau mengeluarkan racun sebagai mekanisme pertahanan. Sistem injeksi racun mengandung empat komponen utama: kelenjar racun, otot, saluran, dan taring.
Ular keluarga Viperidae memiliki sistem injeksi yang sangat berkembang. Racun terus diproduksi dan disimpan dalam kelenjar racun. Sebelum ular berbisa menggigit mangsa mereka, mereka memasang taring depan mereka. Setelah gigitan, otot-otot di sekitar kelenjar memaksa sebagian racun melalui saluran dan masuk ke saluran taring yang tertutup. Jumlah racun yang disuntikkan diatur oleh ular dan tergantung pada ukuran mangsa. Biasanya, ular berbisa melepaskan mangsanya setelah bisa disuntikkan. Ular menunggu racun untuk mengambil efek dan melumpuhkan mangsa sebelum mengkonsumsi hewan.
Ular keluarga Elapidae (ex. cobra, mambas, dan adders) memiliki sistem pengiriman dan injeksi racun yang sama dengan ular beludak. Tidak seperti ular beludak, elapid tidak memiliki taring depan bergerak. Penambah kematian adalah pengecualian untuk ini di antara elapid. Sebagian besar elapid memiliki taring pendek dan kecil yang dipasang dan tetap ereksi. Setelah menggigit mangsanya, elapid biasanya mempertahankan cengkeraman dan mengunyahnya untuk memastikan penetrasi racun yang optimal.
Ular berbisa dari keluarga Colubridae memiliki satu kanal terbuka di setiap taring yang berfungsi sebagai jalan keluar untuk racun. Colubrid berbisa biasanya telah memperbaiki taring belakang dan mengunyah mangsanya saat menyuntikkan racun. Racun colubrid cenderung memiliki dampak yang kurang berbahaya bagi manusia daripada racun elapid atau ular berbisa. Namun, racun dari boomslang dan ranting ular telah mengakibatkan kematian manusia.
Sejak beberapa ular menggunakan racun untuk membunuh mangsanya, mengapa ular tidak terluka ketika memakan binatang yang diracuni? Ular berbisa tidak dirugikan oleh racun yang digunakan untuk membunuh mangsanya karena komponen utama racun ular adalah protein. Racun berbasis protein harus disuntikkan atau diserap ke dalam jaringan tubuh atau aliran darah agar efektif. Menelan atau menelan racun ular tidak berbahaya karena racun berbasis protein dipecah oleh asam lambung dan enzim pencernaan menjadi komponen dasar mereka. Ini menetralkan racun protein dan membongkar mereka menjadi asam amino. Namun, jika racun itu masuk sirkulasi darah, hasilnya bisa mematikan.
Ular berbisa memiliki banyak perlindungan untuk membantu mereka tetap kebal atau kurang rentan terhadap racun mereka sendiri. Kelenjar racun ular diposisikan dan disusun sedemikian rupa sehingga mencegah racun mengalir kembali ke tubuh ular. Ular beracun juga memiliki antibodi atau anti-racun untuk racun mereka sendiri untuk melindungi dari paparan, misalnya, jika mereka digigit oleh ular lain dari spesies yang sama.
Para peneliti juga menemukan itu kobra telah memodifikasi reseptor asetilkolin pada otot mereka, yang mencegah neurotoksin mereka dari ikatan dengan reseptor ini. Tanpa reseptor yang dimodifikasi ini, neurotoksin ular akan dapat berikatan dengan reseptor yang mengakibatkan kelumpuhan dan kematian. Reseptor asetilkolin yang dimodifikasi adalah kunci mengapa kobra kebal terhadap racun kobra. Sementara ular berbisa mungkin tidak rentan terhadap racun mereka sendiri, mereka rentan terhadap racun ular berbisa lainnya.
Selain pengembangan anti racun, studi tentang racun ular dan tindakan biologisnya menjadi semakin penting untuk penemuan cara-cara baru untuk memerangi penyakit manusia. Beberapa penyakit ini termasuk stroke, penyakit Alzheimer, kanker, dan gangguan jantung. Karena racun ular menargetkan sel-sel spesifik, para peneliti sedang menyelidiki metode-metode di mana racun-racun ini bekerja untuk mengembangkan obat-obatan yang mampu menargetkan sel-sel tertentu. Menganalisis komponen racun ular telah membantu dalam pengembangan pembunuh rasa sakit yang lebih kuat serta pengencer darah yang lebih efektif.
Para peneliti telah menggunakan sifat anti-pembekuan darah hemotoxins untuk mengembangkan obat untuk pengobatan tekanan darah tinggi, kelainan darah, dan serangan jantung. Neurotoksin telah digunakan dalam pengembangan obat untuk pengobatan penyakit otak dan stroke.
Obat berbasis racun pertama yang dikembangkan dan disetujui oleh FDA adalah kaptopril, berasal dari viper Brasil dan digunakan untuk pengobatan tekanan darah tinggi. Obat lain yang berasal dari racun termasuk eptifibatide (rattlesnake) dan tirofiban (viper skala gergaji Afrika) untuk pengobatan serangan jantung dan nyeri dada.