Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam

Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam

Biosintesis merupakan proses pembentukan suatu metabolit (produk metabolisme) dari molekul yang sederhana hingga menjadi molekul yang lebih kompleks yang terjadi pada organism hidup. Metabolisme pada makhluk hidup dapat dibagi menjadi metabolisme primer dan sekunder. Metabolisme primer menghasilkan metabolit primer sedangkan metabolism sekunder menghasilkan metabolit sekunder.

Metabolisme primer pada tumbuhan, seperti respirasi dan fotosintesis, merupakan proses yang esensial bagi kehidupan tumbuhan. Tanpa adanya metabolisme primer, suatu organism akan terganggu pertumbuhan, perkembangan, serta reproduksinya, dan akhirnya mati. Berbeda dengan metabolisme primer, metabolism sekundermerupakan proses yang tidak esensial bagi kehidupan organisme. Tidak ada atau hilangnya metabolit sekunder tidak menyebabkan kematian secara langsung bagi tumbuhan, tapi dapat menyebabkan berkurangnya ketahanan hidup tumbuhan secara tidak langsung (misalnya dari serangan herbivore dan hama), ketahanan terhadap penyakit, estetika, atau bahkan tidak memberikan efek sama sekali bagi tumbuhan tersebut.

Pada fase pertumbuhan, tumbuhan utamanya memproduksi metabolit primer, sedangkan metabolit sekunder belum atau hanya sedikit di metabolisme. Sedangkan metabolism sekunder terjadi pada saat sel dalam tahap diferensiasi menjadi sel yang lebih terspesialisasi (fasestasioner).

Hasil metabolism dalam organism hidup dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: metabolit primer dan sekunder. Yang tergolong dalam metabolit primer adalah senyawa-senyawa yang diproduksi dan terlibat pada jalur metabolisme primer (contohnya glikolisis, siklus asam sitrat/siklus Krebs, dan fotosintesis). Contoh metabolit primer adalah protein, karbohidrat, lipid, asam amino, nukleotida, danasetil CoA. Karbohidrat biasa disebut hidrat arang. Terdiri dari dua reaksi pembentukan dan pemecahan karbohidrat. Tersusun atas monomer molekul-molekul gula sederhana. Reaksi pemecahan terjadi di membrane sel yang melibatkan proses respirasi dan fermentasi. Reaksi pembentukan terjadi di dalam kloroplas yang melibatkan penggunaan karbondioksida untuk menghasilkan monomer gula sederhana (misal: sukrosa). Protein merupakan salah satu metabolit primer yang menyusun tubuh organisme. Menurut dogma biologi molekuler, DNA akan ditranskripsi menjadi RNA, RNA ditranslasi menjadi triplet kodon yang membentuk asam amino, polimer asam amino merupakan protein. Lipida merupakan salah satu metabolit promer hasil dari jalur oksidasi pentose fosfat. Reaksi pembentukan lipida terjadi di dalam sitosol tanaman. Lipida tersusun atas asam lemak dan gliserol pada umumnya. Asam nukleat merupakan metabolit primer yang menjadi dasar pembentuk materi genetic baik DNA/RNA dan juga turunannya dapat membentuk protein. Asam nukleat berperan dalam membentuk purin dan pirimidin.

Metabolit sekunder tanaman merupakan senyawa dengan berat molekul rendah yang diproduksi tanaman sebagai respon terhadap ancaman lingkungan dan patogen. Hasil studi menunjukkan bahwa produk metabolit sekunder merupakan senyawa yang diturunkan dari metabolit primer, yaitu karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat. Secara sederhana, metabolit sekunder tanaman terbagi atas tiga golongan besar, yaitu fenolik, senyawa bernitrogen, dan terpenoid.

Metabolit Sekunder (Mikromolekul), bergantung pada spesies:

Contoh:- Terpenoid

-  Steroid

-  Flavonoid

-  Poliketida

-  Alkaloid  

Metabolit Primer (Makromolekul),sama untuk semua organisme:  

Contoh ; - Polimer alam

-  Polisakarida

-  Protein

-  Lemak

-  Asam Nukleat

Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam ( Metabolit )

Metabolit Primer

·         Tersebar merata dalam tiap organisme

·         Fungsi universal sumbeer energi enzim

·         Pengemban keturunan bahan struktur

·         Perbedaan struktur kimia kecil

·         Keaktifan fisiologis berkaitan dengan struktur kimia   

Metabolit Sekunder

·         Tidak merata

·         Fungsi ekologis adl penarik serangga, pelindung diri, alat bersaing, hormone

·         Struktur kimia berbeda-beda

·         Keaktifan fisiologis berkaitan dengan struktur kimia

Menurut Herbert (1995), metabolit sekunder mempunyai kriteria sebagai berikut :

1)      Penyebarannya lebih terbatas.

2)      Terdapat pada tanaman dan mikroorganisme tertentu serta mempunyai   karakteristik untuk setiap genera, spesies atau suatu strain tertentu.

3)      Metabolit tersebut dibentuk melalui jalur yang khusus dari metabolit primer.

Fungsi senyawa metabolit sekunder secara umum yaitu:

1)      Pertahanan diri dari serangan herbivora : insekta, moluska dan vertebrata.

2)      Pertahanan diri terhadap mikroorganisme : bakteri, fungi dan virus.

3)      Berfungsi sebagai proteksi terhadap sinar ultra violet, atraktan terhadap polinator dan untuk proses penyebaran biji.

Biosintesis senyawa bioaktif atau metabolit sekunder sangat beragam tergantung golongan senyawa yang bersangkutan. Prazat atau senyawa awal pembentuk metabolit sekunder berasal dari metabolisme primer

Pada gambar  ditunjukkan bagaimana metabolit (prazat) terbentuk dari proses dasar yaitu fotosintesis, glikolisis, daur krebs yang menghasilkan energi pada metabolisme antara. Sejumlah prazat diperlukan, namun jenisnya terbatas, sehingga metabolisme dapat berlangsung dari hanya beberapa prazat yang terbatas.

Prazat yang sangat penting digunakan dalam biosintesis metabolit sekunder diturunkan dari zantara asetil koenzim A (acetyl-CoA), asam sikimat, asam mevalonat. Zantara ini diperlukan secara berturutan dalam jalur asetat, sikimat dan mevalonat, yang merupakan dasar biosintesis metabolit sekunder.

Secara umum, ada tiga jalur pembentukan metabolit sekunder,  yaitu melalui  :  

·         Jalur asetat,  

·         Jalur sikimat 

·         Jalur mevalonat.

 Berdasarkan hal tersebut pembentukan metabolit sekunder dapat berasal dari  satu atau lebih prekusor.

·         Metabolit sekunder yang terbentuk melalui jalur  asetat mis. : prostaglandin, antibiotik bersama-sama dengan asam lemak. 

·         Melalui jalur sikimat akan terbentuk a.l. :  turunan asam sinamat, senyawa fenol, lignan, flavonoid dan golongan senyawa alkaloid. 

Jalur asam mevalonat sangat berperan di dalam biosintesis senyawa-senyawa terpenoid dan steroid.

Metabolit sekunder tidak digunakan untuk proses pertumbuhan dan unik untuk setiap organisme. Pada umumnya senyawa metabolit sekunder berfungsi sebagai mekanisme pertahanan diri, misalnya sebagai pelindung (protectant) dari gangguan hama untuk tumbuhan itu sendiri atau lingkungannya. Selain sebagai pelindung, dapat juga berfungsi sebagai penarik (attractan) atau penolak (repellant) dari serangga atau herbivora. Contoh metabolit sekunder lainnya pada tumbuhan adalah pigmen-pigmen, senyawa antibiotik, senyawa bioaktif, dan senyawaaromatik.

Produksi senyawa metabolit primer maupun sekunder saat ini sangat penting, misalnya dalam bidang industri, kesehatan, atau pangan. Sebagai contoh, saat ini senyawa metabolit sekunder telah banyak digunakan sebagai zat warna, racun, aroma makanan, obat-obatan, dan sebagainya. Dengan mempelajari jalur biosintesis ini memungkinkan untuk melakukan modifikasi dari jalur tersebut sehingga dapat diproduksi metabolit dalam jumlah yang lebih banyak dalam waktu yang lebih singkat, mengetahui struktur metabolit yang dihasilkan, dan dapat dilakukan sintesis untuk menghasilkan derivatnya.

Permasalahan :

1)      Apakah setiap tumbuhan memiliki metabolism primer dan sekunder? Mengapa metabolism sekunder lebih banyak dimanfaatkan manusia maupun hewan dalam kehidupan sehari-hari?

2)      Bagaimana kita dapat mengetahui suatu metabolit primer dan sekunder berjalan baik pada tumbuhan?