Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam

Metabolisme sangat dibutuhkan semua mahluk hidup sebab metabolisme bertugas menyusun (Anabolisme) senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks dan membongkar (katabolisme) dari senyawa kompleks menjadi senyawa yang sederhana. Tanpa metabolisme, mahluk hidup tidak dapat bertahan hidup.

Hasil dari proses metabolisme (produk) yaitu metabolit.

Metabolit dibagi menjadi dua : metabolit primer dan ,metabolit sekunder.

Metabolit primer merupakan senyawa yang menyusun sangat penting bisa dikatakan sebagai Fundantional building block bagi mahluk hidup.

Metabolit sekunder bersifat tidak mempengaruhi akan eksistensi mahluk hidup.

Tujuan lain metabolit sekunder dibentuk untuk suatu bentuk upaaya untuk mempertahankan diri. metabolit terdapat pada tanaman. Tanaman pada lahan yang tercemar ,kebakaran ,banjir ,dll tanaman ini tidak dapat melarikan diri untuk menghindarinya ,namun dengan adanya metabolit sekunder agar dapat mempertahankan diri maka tanaman tersebut akan membentuk metabolit sekunder.

Contoh jenis hasil metabolit primer yaitu Protein,Karbonhidrat,Lemak .

Contoh jenis hasil metabolit sekunder yaitu Terpenoid,Steroid ,Flavonoid, Alkonoid dan poliketida.

A.    Definisi Metabolit

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.

B.     Perbedaan Metabolit Primer dan Metabolit Sekunder Mikroorganisme

Terdapat dua bentuk dasar metabolit mikroorganisme yang disebut metabolit primer dan sekunder. Metabolit primer merupakan salah satu yang dibentuk selama fase pertumbuhan primer mikroorganisme, sedangkan metabolit sekunder merupakan salah satu yang dibentuk menjelang akhir fase pertumbuhan primer mikroorganisme, seringkali menjelang atau fase stationer pertumbuhan.

Disini akan dijelaskan perbedaan antara metabolit primer dan metabolit sekunder antara lain sebagai berikut :

	METABOLIT PRIMER	METABOLIT SEKUNDER
Distribusi	Merata dalam tiap organisme	Tidak merata
Fungsi	Universal .antara lain sember energi dan pertumbuhan	Ekologis .antara lain sebagai pertahanan hidup
Struktur kimia	Struktur kimia sedikit perbedaan	Struktur kimia berbeda
Hasil produk	Produk metabolit primer sama untuk semua organisme	Produk metabolisme tergantung dari spesies.
Fisiologis	Berkaitan dengan struktur kimia	Tidak berkaitan dengan struktur kimia

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.

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 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.

3.        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).

C.    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 dariStreptomyces venezuellae, Penicillin dariPenicillium notatum, dan papaverin yang dihasilan oleh Papaver sp.

PERMASALAHAN :

1. Bagaimanakah hubungan struktur dan kreatifan beberapa senyawa organik bahan alam terhadap suatu penyakit tertentu ?
2. Jelaskan bagaimana suatu senyawa organik bahan alam dapat diketahui alur biosintesisnya ?