METABOLIT
BAHAN ALAM
Metabolit
adalah intermediet atau molekul yang tidak stabil dengan paruh waktu yang
pendek dalam reaksi kimiawi dan produk dari metabolisme. Terbagi atas dua yaitu
metabolit primer dan metabolit sekunder.
A.
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.
Senyawa-senyawa
kimia yang merupakan hasil metabolisme primer
pada tumbuhan sangat beragam dan dapat diklasifikasikan dalam beberapa golongan
senyawa bahan alam yaitu polisakarida,protein,lemak,asam nukleat dan polimer
alam
-Polisakarida
polisakarida ialah polimer karbohidrat
kompleks yang terbentuk melalui hubungan dari banyak monomer monosakarida.
Salah satunya dari polisakarida ialah pati, bentuk utama dari penyimpanan
energi pada suatu tanaman. Pati ialah bahan makanan pokok pada sebagian besar
manusia. Makanan seperti jagung, kentang, beras, dan juga gandum memiliki
kandungan pati yang tinggi.
-Protein
Protein adalah senyawa
organik komplek berbobot molekul besar yang terdiri dari asam amino yang
dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen,
nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor.
-Lemak
Lemak (Lipid) adalah zat
organik hidrofobik yang bersifat sukar larut dalam air.Namun lemak dapat larut
dalam pelarut organik seperti kloroform,eter dan benzen. Lemak adalah
suatu ester alam yang berasal dari hewan dan tanaman. Lemak yang berasal dari
tanaman (lemak nabati) disebut minyak, walaupun ada juga sebagian minyak dari
hewan, misalnya minyak ikan. Lemak dan minyak digolongkan ke dalam kelompok
lipid. Kandungan kimia lemak dan minyak sama, tetapi wujud fisiknya berbeda, seperti
ditunjukkan pada tabel berikut.
-Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan polimer, molekul yang sangat
besar yang terdiri dari unit yang lebih kecil berulang kali lagi dan lagi.
Unit-unit kecil yang polimer yang dibuat dikenal sebagai monomer. Dalam kasus
asam nukleat, monomer yang disebut nukleotida.
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 parallel.
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.
B.
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.
C. Perbedaan metabolit primer dan metabolir
sekunder (achmad, 1986)
|
Metabolit
primer
|
Metabolit
sekunder
|
|
|
Distribusi
|
Merata
dalam tiap organisme
|
Tidak
merata
|
|
Fungsi
|
Universal,
antara lain sumber energi, pertumbuhan
|
Ekologis,
antara lain penarik serangga, pertahanan.
|
|
Struktur
kimia
|
Perbedaan
kecil
|
Berbeda-beda
|
|
fisiologi
|
Berkaitan
dengan struktur kimia
|
Tidak
berkaitan dengan struktur kimia
|
D. 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. Hal ini dapat dilihat pada gambar 13.3.
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).
E. Manfaat Metabolit Primer dan
Metaboit Sekunder dalam Kehidupan
a.
Metabolit
Primer
Metabolit dan metabolisme primer
dibutuhkan untuk menunjang terjadinya pertumbuhan pada setiap organisme; oleh
karena itu bersifat growth link.
b. Metabolit
Sekunder
Metabolit sekunder banyak bermanfaat
bagi manusia dan makhluk hidup lain karena banyak diantaranya bersifat sebagai
obat, pigmen, vitamin ataupun hormone serta kebanyakan diantaranya adalah
antibiotik. Contohnya adalah kloramfenikol dari Streptomyces venezuellae,
Penicillin dari Penicillium notatum, dan papaverin yang dihasilan oleh Papaver
sp.
