METABOLIT PRIMER DAN METABOLIT SEKUNDER

Metabolit merupakan molekul (intermediet) yang tidaqk stabil dengan jangka waktu pendek dalam reaksi kimiawi.

Produk hasil metabolit dapat dibedakan menjadi dua yaitu metabolit primer dan metabolit sekunder.

Senyawa metabolit primer adalah senyawa organik yang berasal dari tanaman dan secara umum memiliki kemampuan bioaktif, baik untuk kehidupan, kelangsungan hidup, dan pertahanan tanaman tersebut.

Sebuah metabolit primer atau utama merupakan suatu senyawa (zat) essensial yang ditemukan pada organism pada tanaman, yang berperan penting dalam semua proses kehidupan organism tersebut atau merupakan kebutuhan dasar untuk melakukan kelangsungan hidup tanaman tersebut.

Senyawa metabolit primer dikelompokan menjadi empat kelompok makromolekul antara lain lipit, asam nukleat, protein, dan karbohidrat.

Ciri-ciri Metabolit Primer pada tanaman

1. Memiliki fungsi yang esensial dan jelas bagi kelangsungan hidup organisme penghasilnya (merupakan komponen esensial tanaman misalnya asam amino, vitamin, nukleutida, asam nukleat, dan lemak).

2. Terbentuk melalui metabolisme primer

3. Bersifat tidak spesifik (ada pada hampir semua makhluk hidup )

4. Dibuat dalam kuantitas yang cukup banyak

5. Sering berhubungan dengan pertumbuhan organisme penghasilnya

6. Hasil akhir dari metabolisme, energi dan etanol

7. Dibuat dan disimpan secara intraseluler

Struktur Penghasil Metabolit Primer pada tanaman

Asam Nukleat

Asam nukleat aalah bagian yang tersusun atas atom C, H, O, dan P. Pada umumnya, asam nukleat tersusun atas 3 bagian yaitu basa nitrogen, gula ribosa, dan fosfat.

Berdasarkan fungsi utamanya, asam nukleat dapat digolongkan menjadi 4 kelompok antara lain :

1. Sebagai energi kimia, contohnya: ATP, UTP, GTP.

Sebagai komponen regulator, contohnya : cGMP, cAMP.

2. Sebagai komponen materi genetik, contohnya : RNA, DNA.

3. Sebagai kofaktor, contohnya : FAD, Koenzim A, NAD.

Lipid

Lemak adalah golongan senyawa metabolit primer yang memiliki sifat hidrofobik, senyawa lipid dapat dibedaqkan menjadi tiga kelompok besar yaitu:

1. sterol yang merupakan penyusun membran sel makhluk hidup.

2. kolesterol.

3. lemak yang tersusun atas asam lemak dan gliserol.

Protein

Protein adalah suatu senyawa makromolekul yang terdiri dari atom H, C, O, S, dan N. Berdasarkan tugas utamanya, protein bisa dibedakan menjadi dua kelompok yaitu ;

1. Protein Struktural merupakan protein yang bertugas menyusun bagian struktural dari dalam sel, seperti protein perifer dan protein integral yang menyusun bagian membran sel.

2. Protein fungsional yaitu kelompok Enzim.

Karbohidrat

Karbohidrat adalah makromolekul yang terdiri atas atom H, C, dan O. kelompok ini sering disebut juga sebagai gula hidrokarbon. Jika dilihat berdasarkan jumlah monomer penyusunnya, karbohidrat dapat dibedakan menjadi empat jenis yaitu ;

1. Monosakarida yang terdiri dari 1 monomer.

2. Disakarida yang terdiri dari 2 monomer.

3. Oligosakarida yang terdiri dari 3-10.

4. Polisakarida yang terdiri dari 10 monomer.

Metabolit Sekunder

Metabolit sekunder diproduksi oleh mikroorganisme setelah fase pertumbuhan aktif telah berhenti. Zat tersebut biasanya tidak diperlukan untuk metabolisme atau pemeliharaan sel tujuan penting. Meskipun tidak dibutuhkan untuk pertumbuhan, namun metabolit sekunder dapat pula berfungsi sebagai nutrisi darurat untuk bertahan hidup.

Senyawa-senyawa kimia yang merupakan hasil metabolisme sekunder pada tumbuhan sangat beragam dan dapat diklasifikasikan dalam beberapa golongan senyawa bahan alam yaitu terpenoid, steroid, kumarin, flavonoid dan alkaloid.

  ­-Terpenoid

     Dalam tumbuhan biasanya terdapat senyawa hidrokarbon dan hidrokarbon teroksigenasi yang merupakan senyawa terpenoid. Kata terpenoid mencakup sejumlah besar senyawa tumbuhan, dan istilah ini digunakan untuk menunjukkan bahwa secara biosintesis semua senyawa tumbuhan itu berasal dari senyawa yang sama. Jadi, semua terpenoid berasal dari molekul isoprene CH2==C(CH3)─CH==CH2 dan kerangka karbonnya dibangun oleh penyambungan 2 atau lebih satuan C5 ini. Kemudian senyawa itu dipilah-pilah menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah satuan yang terdapat dalam senyawa tersebut, 2 (C10), 3 (C15), 4 (C20), 6 (C30) atau 8 (C40).

-Steroid

     Steroid terdiri atas beberapa kelompok senyawa dan penegelompokan ini didasarkan pada efek fisiologis yang diberikan oleh masing-masing senyawa. Kelompok-kelompok itu adalah sterol, asam- asam empedu, hormon seks, hormon adrenokortikoid, aglikon kardiak dan sapogenin. Ditinjau dari segi struktur molekul, perbedaan antara berbagai kelompok steroid ini ditentukan oleh jenis substituen R1, R2, R3 yang terikat pada kerangka dasar karbon. sedangkan perbedaan antara senyawa yang satu dengan yang lain pada suatu kelompok tertentu ditentukan oleh panjang rantai karbon R1, gugus fungsi yang terdapat pada substituen R1, R2, R3, jumlah serta posisi gugus fungsi oksigen dan ikatan rangkap dan konfigurasi dari pusat-pusat asimetris pada kerangka dasar karbon tersebut.

-Alkaloid

Alkaloid adalah senyawa organik yang terdapat di alam bersifat basa atau alkali dan sifat basa ini disebabkan karena adanya atom N (Nitrogen) dalam molekul senyawa tersebut dalam struktur lingkar heterosiklik atau aromatis, dan dalam dosis kecil dapat memberikan efek farmakologis pada manusia dan hewan.

-Flavonoid

Senyawa flavonoida adalah suatu kelompok senyawa fenol yang terbesar yang ditemukan dialam. Senyawa-senyawa ini merupakan zat warna merah, ungu dan biru dan sebagai zat warna kuning yang ditemuykan dalam tumbuh-tumbuhan. 

Flavonoida mempunyai kerangka dasar karbon yang terdiri dari 15 atom karbon, dimana dua cincin benzen (C6) terikat pada suatu rantaipropana (C3) sehingga membentuk suatu susnan C6 – C3 – C6. Susunan ini dapat menghasilkan tiga jenis struktur senyawa flavonoida. Contoh senyawa flavonoida, diantaranya isoflavonoida.

-Saponin

     Saponin merupakan senyawa dalam bentuk glikosida yang tersebar luas pada tumbuhan tingkat tinggi. Saponin membentuk larutan koloidal dalam air dan membentuk busa yang mantap jika dikocok dan tidak hilang dengan penambahan asam (Harbrone,1996). Saponin merupakan golongan senyawa alam yang rumit, yang mempunyai massa dan molekul besar, dengan kegunaan luas (Burger et.al,1998) Saponin diberi nama demikian karena sifatnya menyerupai sabun “Sapo” berarti sabun. Saponin adalah senyawa aktif permukaan yang kuat dan menimbulkan busa bila dikocok dengan air. Beberapa saponin bekerja sebagai antimikroba. Dikenal juga jenis saponin yaitu glikosida triterpenoid dan glikosida struktur steroid tertentu yang mempunyai rantai spirotekal. Kedua saponin ini larut dalam air dan etanol, tetapi tidak larut dalam eter. Aglikonya disebut sapogenin, diperoleh dengan hidrolisis dalam suasana asam atau hidrolisis memakai enzim (Robinson,1995).

Fungsi metabolit sekunder bagi mikroorganisme penghasil itu sendiri sebagian besar belum jelas. Metabolit sekunder dibuat dan disimpan secara ekstraseluler. Metabolit sekunder tidak diproduksi pada saat pertumbuhan sel secara cepat (fase logaritmik) tetapi biasanya disintesis pada akhir siklus pertumbuhan sel, yaitu pada fase stasioner saat populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Pada fase ini sel mikroorganisme lebih tahan terhadap keadaan ekstrm, misalnya suhu yang lebih panas atau dingin, radiasi, bahan-bahan kimia, dan metabolit yang dihasilkannya sendiri (antibiotik).

Ciri-ciri metabolit sekunder adalah :

a. Dibuat mealui proses metabolisme sekunder

b. Diproduksi selama fase stasioner

c. Fungsi bagi organisme penghasil belum jelas, diduga tidak behubungan dengan sintesis komponen sel atau pertumbuhan

d. Dibuat dan disimpan secara ekstraseluler

e. Hanya dibuat oleh spesies tertentu dan dalam jumlah terbatas

f. Umumnya diproduksi oleh fungi filamemntus dan bakteri pembentuk spora

g. Merupakan kekhasan bagi spesies tertentu

h. Biasanya  berhubungan dengan aktivitas anti ikroba enzim spesifik, penghambatan, pendorong pertumbuhan, dan sifat-sifat farmakologis.

Hubungan Metabolit Primer Dengan Metabolit Sekunder

Sebagian besar metabolit sekunder merupakan molekul organik kompleks yang dibutuhkan untuk sintesis sejumlah besar reaksi enzimatik spesifik. Sebagai contoh, saat ini diketahui paling sedikit 72 tahap enzimatik yang dilibatkan dalam sintesis antibiotika tetrasiklin dan lebih dari 25 tahap enzimatik pada sintesis eritromisin, tidak satupun reaksi tersebut terjadi selama metabolisme primer, karena bahan pemula untuk metabolisme datang dari jalur biosintetik utama. 

Starting material (precursor) biosintesis metabolit sekunder didapatkan dari proses metabolisme primer (Dewick, 1999). Struktur dan jumlah dari prekursor menentukan kerangka metabolit sekunder. Oleh sebab itu precursor-prekursor ini sering disebut sebagai building blocks dari metabolit sekunder. Secara garis besar hanya ada 3 senyawa antara (intermedier) pokok, yaitu : asetat, shikimat dan mevalonat, ditambah beberapa L-asam amino (seperti ornitin dan lisin) yang berasal dari proses metabolism primer, seperti fotosintesis, glikolisis, siklus pentosa dan krebs (gambar 2, didalam kotak), degradasi β -oksidasi, dll. Jadi senyawa antara tersebut merupakan “jembatan” antara metabolisme primer dan sekunder.

Berdasarkan pada macam senyawa antara sebagai sumber precursor, maka biosintesis metabolit sekunder dapat dikelompokkan menjadi beberapa jalur (pathway), yaitu: jalur asam asetat (Acetic pathway), jalur asam shikimat (Shikimate pathway), jalur asam mevalonat (Mevalonate pathway), dan jalur-jalur biosintesis alkaloid, protein/peptide, dan karbohidrat. Berdasarkan jalur biosintesis tersebut maka : senyawa-senyawa asam lemak (baik jenuh maupun tidak jenuh), prostaglandin, makrolid, poliketid aromatic biosintesisnya masuk ke dalam jalur asam asetat; sedangkan senyawa-senyawa asam amino aromatic, flavonoid, terpenoid, lignan, lignin, flavonolignan, dll. Biosintesisnya masuk ke dalam jalur shikimat. Biosintesis kelompok terpen (seperti monoterpen, seskuiterpen, diterpen, triterpen, dan tetraterpen), steroid, dll. Masuk ke dalam jalur mevalonat. Sedangkan biosintesis bermacam-macam alkaloid (seperti kafein, teofilin, kinin, kuinidin, kodein, morfin dan lain-lain) masuk ke dalam jalur precursor asam amino; dan bermacam-macam protein/enzim, hormone, oligopeptida, masuk ke dalam jalur peptide dengan precursor asam amino protein. Adapun biosintesis bermacam-macam gula (baik monosakarid, olgosakarid, maupun polisakarid) masuk ke dalam jalur karbohidrat (Dewick, 1999).

Permasalahan:

1. Apa peran dari metabolit sekunder yang ada pada tumbuhan?

2. Apa faktor-faktor yang mempengaruhi produksi senyawa metabolit sekunder? Dan Apa saja usaha-usaha memperbaiki produksi metabolit sekunder?