SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

Metabolit Primer dan Metabolit Sekunder

Metabolisme adalah reaksi kimia yang berlangsung di dalam organisme hidup, dan merupakan reaksi yang sangat terkoordinasi, mempunyai tujuan, serta mencakup berbagai kerjasama dari banyak sistem multi enzim. Secara singkat, metabolisme adalah proses pembentukan metabolit. Metabolit adalah senyawa-senyawa organic yang dihasilkan dan terlibat dalam metabolisme. Metabolisme memiliki empat fungsi spesifik yaitu:

1.      Untuk memperoleh energi kimia dari degradasi makanan yang kaya energi dari lingkungan atau dari energi solar.

2.      Untuk mengubah molekul nutrisi menjadi prekursor unit pembangunbagi makrmolekul sel.

3.      Untuk menggabungkan unit-unit pembngunan ini menjadi protein, asam nukleat, lipid, polisakarida, dan komponen selainnya.

4.      Untuk membentuk dan mendegradasi biomolekul yang di perlukan dalam fungsi khusus sel.

Metabolisme terdiri dari dua proses yag berlawanan, keduanya berangsung serempak. Aspek metabolisme yang pertama adalah anabolisme, yaitu proses sintesis makromolekul kompleks misalnya asam nukleat, lipid, dan polisakarida serta penggunaan energi. Aspek metabolisme yag kedua adalah suatu proses yang berlawanan disebut katabolisme. Proses katabolisme merupakan proses penguaraian bahan organik kompleks menjadi bahan organik yang lebih sederhana atau bahan anorganik dan menghasilkn energi, misalnya adenosin trifosfat (ATP) atau guanosine trifosfat (GTP).

Metabolit adalah hasil dari metabolisme. Metabolit dibedakan menjadi dua macam, yaitu metabolit primer dan metabolit sekunder.

1.      Metabolit Primer

Metabolit primer adalah suatu metabolit atau molekul yang merupakan produk akhir atau produk anatara dalam proses metabolisme makhluk hidup, yang funsinya sangat esensial bagi kelangsungan hidup organisme tersebut, serta terbentuk secara intraseluler. Contohnya adalah protein, lemak, karbohidrat, dan DNA.pada umumnya metabolit primer tidak diproduksi berlebihan. Pada sebagian besar mikroorganisme, produksi metaboit yag berlebihan dapat menghambat pertumbuhan, dan kadang-kadang dapat mematikan mikroorganisme tersebut. Proses metabolisme tersebut untuk membentuk metabolit primer disebut metabolisme primer.

Mikroorganisme menghasilkan metabolit primer, misalnya etanol; dan metabolit sekunder, misalnya antibiotik. Metabolit primer diproduksi pada waktu yang sama dengan pembentukan sel baru, dan kurva produksinya mengikuti kurva pertumbuhan populasi secara paralel. Metabolit sekunder mikroorganisme tidak diproduksi hingga sel mikroorganisme menyelesaikan secara lengkap fase pertumbuhan logaritmiknya, dikenal sebagai fase tropofase dan memasuki fase stasioner. Periode selanjutnya, ketika sebagian besar metabolit sekunder dihasilkan, disebut sebagai idiofase. Metabolit sekunder mikroorganisme dapat merupakan konversi dari metabolit primer mikroorganisme.

Ciri-ciri metabolit primer yaitu :

a.       Terbentuk melalui metabolisme primer

b.      Memiliki fungsi yang esensial dan jelas bagi kelangsungan hidup organisme penghasilnya (merupakan komponen esensial tubuh misalnya asam amino, vitamin, ukleotida, asam nukleat dan lemak).

c.       Sering berhubungan dengan pertumbuhan orgnisme penghasilnya.

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

e.       Dibuat dan dismpan secara intraseluler.

f.       Dibuat dalam kuantitas yang cukup banyak

g.      Hasil akhir dari metabolisme energi adalah etanol.

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.

       2.      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.

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 ekstrim, 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.

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).

Permasalahan

1. Mengapa pada fase stasioner saat populasi sel, jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati ?

2. Bagaimana proes terjadinya metabolisme primer pada tumbuhan ?