BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Bahan alam adalah bahan yang berasal dari organisme, baik yang masih

dalam keadaan hidup maupun yang sudah tidak hidup lagi, yang dalam keadaan

dipelihara atau yang dibiarkan tanpa pemeliharaan secara khusus, atau dengan

kata lain yang sudah dibudidayakan maupun yang dibiarkan secara liar berada di

permukaan bumi. Dengan demikian, yang dimaksudkan dengan bahan alam

adalah tumbuhan dan hewan yang masih hidup atau yang sudah tidak hidup, juga

berbagai macam mineral dan bahan tambang yang merupakan fosil organik dan

anorganik.

Berdasarkan lingkungan hidupnya, bahan alam terdapat di daratan maupun

di laut, dank arena memiliki perbedaan yang mendasar, perlu dibedakan bahan

alam laut dan bahan alam daratan. Uraian singkat mengenai bahan alam tersebut

hanya untuk memperlihatkan bahwa bahan alam adalah bahan kajian yang sangat

rumit dan memerlukan pengkajian komprehensif yang bersifat antar disiplin dari

bidang biologi (anatomi, morfologi, fisiologi, budidaya), farmasi (farmakognosi,

fitokimia, farmakologi, toksikologi, kimia farmasi, formulasi) dan kimia (organik,

analisis kimia, sintesis). 

Bahan alam merupakan sumber bahan kimia yang berasal dari produk

metabolisme, terdiri atas senyawa kimia dengan struktur sederhana sampai yang

sangat rumit dan dari semua golongan senyawa kimia. Karena berasal dari hasil

metabolisme, semua bahan kimia di dalam bahan alam memiliki aktivitas fisiologi

selam masig berada di dalam organisme hidup.

Dalam tubuh tanaman ada dua macam metabolisme: primer dan sekunder.

Proses metabolisme primer menghasilkan senyawa-senyawa yang digunakan

dalam proses biosintesis sehari-hari, yaitu karbohidrat, protein, lemak dan asam

nukleat. Sebaliknya proses metabolisme sekunder menghasilkan senyawa dengan

aktivitas biologis tertentu seperti alkaloid, terpenoid, flavonoid, tannin dan

steroid. Kadangkala senyawa yang dikandung oleh satu tanaman dari genus

tertentu bersifat spesifik. Misalnya tanaman dari genus papaver, Papaver

somniferum dan Papaver septigerum, menghasilkan morfin, senyawa yang

berkhasiat menenangkan.

I.2. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan Biosintesis Metabolis secara umum?

2. Bagaimana Biosintesis Metabolisme Primer?

3. Bagaimana Biosintesis Metabolisme Sekunder?

I.3. Tujuan

1. Untuk mengetahui Biosintesis Metabolis secara umum

2. Untuk mengetahui Biosintesis Metabolisme Primer

3. Untuk mengetahui Biosintesis Metabolisme Sekunder

I.4. Manfaat

Adapun manfaat dari penulisan makalah ini untuk memberikan informasi

tentang Biosintesis Metabolis Primer dan Biosentesis Metabolisme Sekunder.

Nama : Arista Pasisingi

Nim : 821412005

Kelas : A S1 Farmasi 2012

Tugas : Botani Farmasi

A. Biosintesis Metabolis

Istilah biosintesis dan biogenesis keduanya berarti pembentukan senyawa

alami oleh organisme hidup. Biosintesis juga diartikan sebagai pembentukan

molekul alami dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, atau suatu proses

anabolisme.

Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari

komposisi metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada

suatu bagian tubuh dinamakan metabolomika.

Pengetahuan tentang metabolisme yang sifatnya fundamental dan vital

bagi makhluk hidup telah mengantarkan kita ke suatu tingkat pemahaman yang

mendalam tetneang proses-proses yang berkaitan. Suatu jarring-jaring yang

kompleks dari reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim kini telah kita ketahui,

yang bermula dari pengikatan karbondioksida dalam proses fotosintesis, sampai

ke senyawa-senyawa yang beragam yang disebut metabolit primer, misalnya asam

amino, asetil koenzim-A, asam mevalonat, gula, dan nukleotida. Senyawa yang

sifat dan perannya sangat penting bagi keseluruhan energitika yang terlibat dalam

dlaam metabolisme adalah koenzim adenosine trifosfat (ATP), yang berperan

sebagai penghantar energi dan bekerja bersama, seperti koenzim yang lain,

dengan enzim-enzim tertentu dalam reaksi-reaksi yang kemudian dikatalisis.

B. Biosintesis Metabolis Primer

Jaring-jaring reaksi meliputi metabolisme primer dan metabolisme

sekunder. Jika diumpamakan sebagai jalan, metabolisme primer melewati jalan

utama, sedangkan metabolisme sekunder merupakan terminal-terminal pada

cabang-cabang jalan utama tersebut.

Polisakarida, protein, lemak, dan asam nukleat mrupakan penyusun utama

dari makhluk hidup, karena itu disebut metabolit premer. Keseluruhan proses

sintesis dan perombakan zat-zat ini, yang dilakukan oleh organisme untuk

kelangsungan hidupnya, disebut proses-proses metabolisme primer. Metabolisme

primer dari semua organisme sama, meskipun sangat berbeda genetiknya.

Beberapa contoh senyawa metabolit primer antara lain:

Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling

utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang

merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu

sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen,

oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting

dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein

lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang

membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan

(imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen

penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu

sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang

tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida,

lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain

itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam

biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang

dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi

translasi yang dilakukan ribosom. Sampai tahap ini, protein masih "mentah",

hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme

pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa

Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa

organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi

dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa),

cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan

materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan

jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbondioksida

menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau

polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila

dihidrolisis. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida

atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat

digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu

senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air.

Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian

dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.  Bentuk molekul

karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut

monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat

merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai

yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya

pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula

disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa

monosakarida).

Garis besar karbohidrat dapat dibedakan :

1. Gula :

Monosakarida (aldosa dan ketosa) : triosa, pentosa, tetrosa, heksosa, dsb.

Oligosakarida: disakarida, trisakarida, dsb.

2. Turunan gula : Alkohol, ester, asam, glikosida

3. Polisakarida (glikan) 

Heksosan: glukan, galaktan,  maman, fruktan, glukomannan,

galaktomannan

Pentosan: xylan, araban 

Glukoronan: gukoronan, galakturonan

Karbohidrat cadangan

1. Sukrosa / sakarosa (disakarida) Tanaman penghasil : Saccharum officinarum,

F. Graminae, Beta vulgaris, F.Chenopodiaceae  

2. Pati : dihasilkan oleh tanaman Zea mays, Sorghum biscolor, Ipomoea batatas

3. Fitoglikon dihasilkan Zea mays 

4. Fruktan dihasilkan oleh Dahlia tuber, Inula sp tanaman penghasil inulin 

5. Mannan  dihasilkan oleh Cyanopsis tetragonolobus, Ceratonia siligaea 

6. Gom eksudat dihasilkan oleh Acasia senegal, Prunus urasus Prunus

viriginiana, P.armeniaca Sterculia ursus, Astragalgus sp.→ menghasilkan

tragacanth.

Lemak atau Lipid tidak sama dengan minyak. Orang menyebut lemak

secara khusus bagi minyak nabati atau hewani yang berwujud padat pada suhu

ruang. Lemak juga biasanya disebutkan kepada berbagai minyak yang dihasilkan

oleh hewan, lepas dari wujudnya yang padat maupun cair.1 gram lemak

menghasilkan 39.06 kjoule atau 9,3 kcal. Lemak terdiri atas unsur-unsur karbon,

hidrogen, dan oksigen.

Karena struktur molekulnya yang kaya akan rantai unsur karbon(-CH2-

CH2-CH2-)maka lemak mempunyai sifat hydrophob. Ini menjadi alasan yang

menjelaskan sulitnya lemak untuk larut di dalam air. Lemak dapat larut hanya di

larutan yang apolar atau organik sepe,rti: eter, Chloroform, atau benzol. Secara

umum dapat dikatakan bahwa lemak biologis memenuhi 3 fungsi dasar bagi

manusia, yaitu:

1. Penyimpan energi 

2. Transportasi metabolik sumber energi 

3. Sumber zat untuk sintese bagi hormon, kelenjar empedu serta menunjang

proses pemberian signal Signal transducing.

Fungsi metabolit primer bagi tumbuhan :

1. Diperlukan untuk memenuhi kebutuhan dasar hidup bagi tumbuhan.

2. Untuk pertumbuhan atau perkembangan bagi tumbuhan tersebut.

3. Sebagai cadangan makanan.

C. Biosintesis Metabolis Sekunder

Proses-proses kimia jenis lain terjadi hanya pada spesies tertentu sehingga

memberikan produk yang berlainan, sesuai dengan spesiesnya. Reaksi yang

demikian nampaknya tidak merupakan proses yang terpenting bagi ekstistensi dari

suatu organisme, karena itu disebut proses metabolisme sekunder. Produk-produk

metabolisme sekunder, serupa engan yang semula disebut sebagai produk alami

oleh para ahli kimia organik, misalnya senyawa-senyawa terpen, alkaloid, pigmen.

Metabolit sekunder meskipun tidak sangat penting bagi eksistensi suatu individu,

sering berperan pada kelangsungan hidup suatu spesies dalam perjuangan

menghadapi spesies lain.

Metabolit sekunder dapat dibedakan dari metabolisme primer, atas dasar

kriteria berikut: penyebarannya lebih terbatas, terdaapt terutama pada tumbuhan

dan mikroorganisme serta memiliki karakteristik untuk tiap genera, spesies atau

strain tertentu. Metabolit itu dibentuk melalui alur (pathway) yang khusus dari

metabolit primer. Sebaliknya, metabolit perimer sebarannya luas, pada semua

benda hidup dan sangat erat terlibat dalam proses-proses kehidupan yang

essensial. Metabolit sekunder tidaklah bersifat esensieal unuk kehidupan, meski

penting bagi organisme yang menghasilkannya. Namun demikian, sebagian besar

peran dan kepentingannya, juga masih belum diketahui dengan jelas. Hal yang

menarik untuk diperhtikan ialah bahwa metabolit sekunder dibiosintesis terutama

dari banyak metabolit primer.

Beberapa reaksi yang secara umum penting dalam metabolisme sekunder:

1. Penkopelan (coupling) oksidatif fenol

2. Metilasi

3. Hidroksilasi substrat aromatik

4. Hidroksilasi pada atom-atom karbon jenuh.

Biosintesis metabolit sekunder sangat beragam tergantung dari goIongan

senyawa yang bersangkutan. Jalur yang biasanya dilalui dalam pembentukan

metabolit sekunder ada tiga jalur, yaitu jalur asam asetat, jalur asam sikimat, dan

jalur asam mevalonat.

1. Jalur asam asetat

Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan

berdasarkan pada biosintesisnya. Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan

sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam

asetat (C2) via reaksi kondensasi. Termasuk poliketida adalah asam temak,

poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik

seperti antrakinon dan tetrasiklina. Pembentukan rantai poli-ß-keto dapat

digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-

oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut

serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat

berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup. Akan tetapi studi

tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap

secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan

enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas.

2. Jalur asam sikimat

Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik,

utamanya L-fenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung

dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan,

sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino esensial yang harus

terdapat dalam diet manusia maupun hewan. Zantara pusat adalah asam

sikimat, suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa

tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga

terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Adapun contoh reaksi

yang terjadi dalam biosintesis asam polifenolat. Dalam biosintesis L-triptofan

dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.

3. Jalur asam mevalonat

Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang

besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang

bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit

isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat

(mevalonic acid : MVA).

Karakteristik umum bahan metabolit sekunder:

Cenderung dihasilkan pada akhir fase pertumbuhan pada media batch

culture atau pada pertumbuhan yang substratnya dibatasi pada media

continuous culture.

Diproduksi dari bahan metabolit intermediet tetapi dengan bantuan enzim-

enzim khusus yang dikode oleh gen tertentu..

Tidak bersifat esensial untuk pertumbuhan atau metabolisme normal.

Spesifik untuk genus, spesies bahkan strain tertentu.

Senyawa hasil metabolisme sekunder lazim dikenal sebagai metabolit

sekunder, senyawa-senyawa itu diproduksi sebagai benteng pertahanan tumbuhan

dari pengaruh buruk lingkungan atau serangan hama penyakit. Metabolit sekunder

tidak memiliki fungsi khusus dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

Mereka lebih dibutuhkan untuk eksistensi kelangsungan hidup tanaman itu di

alam. Karena fungsinya yang berhubungan dengan interaksi di alam, maka tugas-

tugas metabolit sekunder mirip seperti pasukan tentara di suatu negara.

Fungsi pertama metabolit sekunder adalah melindungi tanaman dari

serangan mikroba, contohnya tanaman akan membentuk fitoaleksin, senyawa

khusus yang disintesis di sekitar sel yang terinfeksi. Kedua, mempertahankan diri

dari gangguan predator. Ketiga, untuk melawan gangguan herbivora yaitu dengan

membentuk senyawa toksik yang menyebabkan ia menjadi beracun. Keempat,

perlindungan terhadap lingkungan, misalnya antosianin diproduksi untuk

melindungi tanaman dari terpaan sinar UV. Kelima, memenangkan persaingan

caranya dengan menghasilkan senyawa yang bersifat alelopati, beracun terhadap

tanaman lain di sekitarnya. Keenam, sebagai agen atraktan, menarik kehadiran

serangga dan herbivora lain untuk membantu penyebaran biji. Senyawanya berupa

pigmen yang membuat organ reproduksi berwarna cerah.

Di dalam satu tanaman, tidak mungkin hanya mengandung satu macam

metabolit sekunder, hal itu yang menyebabkan mengapa satu tanaman tertentu

dapat memiliki beberapa macam khasiat/ efek terapi yang berbeda-beda sesuai

dengan metabolit sekunder yang terkandung di dalamnya.

BAB III

PENUTUP

III.1. Kesimpulan

Istilah biosintesis dan biogenesis keduanya berarti pembentukan senyawa

alami oleh organisme hidup. Biosintesis juga diartikan sebagai pembentukan

molekul alami dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, atau suatu proses

anabolisme. Biosntesis Metabolis dibagi menjadi dua bagian yaitu Biosintesis

Metabolis Primer dan Biosentesis Metabolisme Sekunder. Dalam tubuh tanaman

ada dua macam metabolisme: primer dan sekunder. Proses metabolisme primer

menghasilkan senyawa-senyawa yang digunakan dalam proses biosintesis sehari-

hari, yaitu karbohidrat, protein, lemak dan asam nukleat. Sebaliknya proses

metabolisme sekunder menghasilkan senyawa dengan aktivitas biologis tertentu

seperti alkaloid, terpenoid, flavonoid, tannin dan steroid. Kadangkala senyawa

yang dikandung oleh satu tanaman dari genus tertentu bersifat spesifik. Misalnya

tanaman dari genus papaver, Papaver somniferum dan Papaver septigerum,

menghasilkan morfin, senyawa yang berkhasiat menenangkan.

III.2. Saran

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Kimia dan Farmakolgi Bahan Alam. Online di: http://www.poltekkes-

bsi.ac.id/fasilitas/perpustakaan/daftar-buku/39-kimia-a-farmakologi-

bahan-alam.html diakses tanggal 02 Januari 2012

Rachmat, Judhi. Kimia Bahan Alam. Online di:

http://materikuliahjr.blogspot.com/p/kimia-bahan-alam.html diakses

tanggal 02 Januari 2012

Rakhmawaty, Rita, M.Si Apt. Jurnal Biokimia Bahan Alam. Universitas

Muhammadiyah Malang: Malang

Wibowo, Marlia Singgih. Biosintesis Senyawa Obat. School Of Pharmacy ITB:

Bandung