SENYAWA METABOLIT SEKUNDER

A. Pengertian metabolit sekunder

Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks. Sedangkan senyawa-senyawa organik yang dihasilkan dan terlibat dalam metabolisme itu disebut sebagai metabolit. Beberapa metabolit penting dalam metabolisme tersebut adalah senyawa senyawa: karbohidrat, protein, lemak dan asam nukleat; yang kesemuanya (kecuali lemak) berupa senyawa berbentuk polimerik; yaitu senyawa karbohidrat tersusun dari unit-unit gula, protein tersusun dari asam-asam amino, dan asam nukleat terdiri dari nukleotid-nukleotid.

Makhluk hidup mempunyai kemampuan yang bervariatif dalam melakukan sintesis dan transformasi senyawa organik tersebut. Misalnya tanaman sangat efektif menggunakan proses fotosintesis untuk sintesis karbohidrat; sedangkan organisme lain seperti mikroba dan hewan melakukan sintesis dari senyawa anorganik yang dikonsumsinya. Jadi jalur-jalur metabolik secara garis besar dapat dibagi ke dalam dua macam jalur, yaitu jalur yang bertanggung jawab terhadap degradasi material yang dikonsumsi, dan jalur yang bertanggung jawab terhadap sintesis senyawa-senyawa organik tertentu (yang dibutuhkan) dari senyawa dasar yang didapatnya.

Meskipun karakteristik makhluk hidup sangatlah bervariasi, akan tetapi jalur metabolik yang secara umum mensintesis dan memodifikasi senyawa-senyawa karbohidrat, protein, lemak dan asam nukleat ternyata secara esensial sama pada semua makhluk (bersifat universal); walaupun ada sedikit penyimpangan. Kesamaan ini menunjukkan adanya keseragaman proses yang fundamental pada semua mahluk hidup, yang secara kolektif disebut sebagai metabolisme primer, dan segala senyawa yang terlibat didalam jalur metabolisme tersebut disebut sebagai metabolit primer (Dewick, 1999, Strohl, 1997).

Beberapa contoh proses metabolisme primer adalah (Dewick, 1999):1. Katabolisme senyawa karbohidrat dan gula, biasanya terjadi melalui jalur glikolisis dan siklus Krebs asam sitrat trikarboksilat yang menghasilkan energi dari reaksi oksidasi,2. Katabolisme lemak melalui reaksi J3-oksidasiyang juga menghasilkan energi3. Optimasi pembentukan energi melalui proses oksidasi fosforilasi pada organisme aerobik, dl1.Metabolit dan metabolisme primer dibutuhkan untuk menunjang terjadinya pertumbuhan pada setiap organisme; oleh karena itu bersifat growth link.

Berlawanan dengan jalur metabolisme primer terdapat jalur metabolisme lain yang melibatkan senyawa senyawa organik spesifik dan terjadi sangat terbatas di alam. Metabolisme itu disebut metabolisme sekunder, dan senyawa yang dihasilkan disebut sebagai metabolit sekunder. Metabolit sekunder tertentu hanya ditemukan pada organisme spesifik, atau bahkan strain (galur) yang spesifik, dan hanya diproduksi pada kondisi-kondisi tertentu (Dewick 1999). Sampai dengan saat ini telah diidentifikasi lebih dari 100.000 senyawa metabolit sekunder yang. dapat digolongkan ke dalam: a). senyawa tanpa atom nitrogen dalam struktumya (seperti golongan terpen, poliketid, saponin, poliasetilen, dU., dan b). senyawa mengandung nitrogen (golongan alkaloid, amina, glikosida sianogenik, asam amino non protein, proteinlenzim tertentu, dU.) (Wink, 1999). Pada kenyataannya di alam terdapat beberapa senyawa organik yang secara tegas tidak dapat digolongkan sebagai metabolit primer atau sekunder, contohnya asam-asam lemak dan gula-gula.

Sekitar seratus tahun yang lalu Stahl menyatakan bahwa metabolit sekunder memang tidak dibutuhkan untuk pertumbuhan, akan tetapi sangat dibutuhkan untuk kelangsungan hidupnya, yaitu merupakan senyawa yang berguna untuk menangkal serangan dari predator dan untuk bertahan terhadap lingkungan. (Wink,1999). Metabolit sekunder di alam dihasilkan dalam jumlah sangat kecil, dan dalam kondisi tertentu (kondisi stressing), serta tidak diproduksi secara universal tetapi hanya pada spesies atau bahkan strain spesifik.

B. Macam- macam metabolit sekunder

Ada beberapa cara klasifikasi bisa dibuat, seperti berdasarkan sifat struktur, asal-usul biosintesis, atau lainnya. Berdasarkan sifat strukturnya, Hanson (2011) membagi Metabolit Sekunder ke dalam 6 golongan, yaitu 1) poliketida dan asam lemak, 2) terpenoid dan steroid, 3) fenilpropanoid, 4) alkaloid, 5) asam amino khusus dan peptida, dan 6) karbohidrat khusus.Berdasarkan asal-usul biosintesisnya, Springob dan Kutchan (2009) membagi Metabolit Sekunder menjadi empat kelompok, yaitu 1) alkaloid, 2) fenilpropanoid, 3) poliketida, dan 4) terpenoid. Berdasarkan kandungan N, Wink (2010) membagi MS ke dalam dua kelompok besar, yaitu1) Metabolit Sekunder yang mengandung N dan 2) Meetbolit Sekunder yang tidak mengandung N. Kelompok pertama dibagi lagi menjadi 7 anak kelompok, dan kelompok kedua dibagi lagi menjadi 10 anak kelompok. 

C. Jalur Pembentukan Metabolit Sekunder

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.

Sebelum mengetahui jalur tersebut, berikut merupakan hubungan metabolit primer menjadi metabolit sekunder :

1. Jalur asam asetat

2. Jalur asam shikimat

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

D. Contoh senyawa metabolit sekunder

1. TerpenoidTerpenoida adalah merupakan komponen-komponen tumbuhan yang mempunyai bau

dan dapat diisolasi dari bahan nabati dengan penyulingan disebut sebagai minyak atsiri. Minyak atsiri yang berasal dari bunga pada awalnya dikenal dari penentuan struktur secara sederhana, yaitu dengan perbandingan aton hidrogen dan atom karbon dari suatu senyawa terpenoid yaitu 8 : 5 dan dengan perbandingan tersebut dapat dikatakan bahwa senyawa tersebut adalah golongan terpenoid. Minyak atsiri bukanlah senyawa murni akan tetapi merupakan campuran senyawa organik yang kadangkala terdiri dari lebih dari 25 senyawa atau komponen yang berlainan. Sebagaian besar komponen minyak atsiri adalah senyawa yang hanya mengandung karbon dan hidrogen atau karbon, hidrogen dan oksigen yang tidak bersifat aromatik yang secara umum disebut terpenoid. Sebagian besar terpenoid mempunyai kerangka karbon yang dibangun oleh dua atau lebih unit C-5 yang disebut unit isopren. Unit C-5 ini dinamakan demikian karena kerangka karbonnya sama seperti senyawa isoprene.

2. 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.

Percobaan-percobaan biogenetik menunjukkan bahwa steroid yang terdapat dialam berasal dari triterpenoid. Steroid yang terdapat dalam jaringan hewan beasal dari triterpenoid lanosterol sedangkan yang terdapat dalam jaringan tumbuhan berasal dari triterpenoid sikloartenol setelah triterpenoid ini mengalami serentetan perubahan tertentu. tahap- tahap awal dari biosintesa steroid adalah sama bagi semua steroid alam yaitu pengubahan asam asetat melalui asam mevalonat dan skualen (suatu triterpenoid) menjadi lanosterol dan sikloartenol.

Struktur umum senyawa steroid

3. Alkaloida

Alkaloid adalah suatu golongan senyawa organik yang terbanyak ditemukan dialam. Hampir seluruh senyawa alkaloida berasal dari tumbuh-tumbuhan dan tersebar luas dalam berbagai jenis tumbuhan. Semua alkaloida mengandung paling sedikit satu atom nitrogen yang biasanya bersifat basa dan dalam sebagian besar atom nitrogen ini merupakan bagian dari cincin heterosiklik.

Hampir semua alkaloida yang ditemukan dialam mempunyai keaktifan biologis tertentu, ada yang sangat beracun tetapi ada pula yang sangat berguna dalam pengobatan. Misalnya kuinin, morfin dan stiknin adalah alkaloida yang terkenal dan mempunyai efek sifiologis dan psikologis. Alakaloida dapat ditemukan dalam berbagai bagian tumbuhan seperti biji, daun, ranting dan kulit batang. Alakloida umumnya ditemukan dalam kadar yang kecil dan harus dipisahkan dari campuran senyawa yang rumit yang berasal dari jaringan tumbuhan. Alkaloida tidak mempunyai tatanam sistematik, oleh karena itu, suatu alkaloida dinyatakan dengan nama trivial, misalnya kuinin, morfin dan stiknin. Hampir semua nama trivial ini berakhiran –in yang mencirikan alkaloida.

4. 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.

5. Saponin

Saponin adalah suatu glikosida yang mungkin ada pada banyak macam tanaman. Saponin ada pada seluruh tanaman dengan konsentrasi tinggi pada bagian-bagian tertentu, dan dipengaruhi oleh varietas tanaman dan tahap pertumbuhan. Fungsi dalam tumbuh-tumbuhan tidak diketahui, mungkin sebagai bentuk penyimpanan karbohidrat, atau merupakan waste product dari metabolisme tumbuh-tumbuhan. Kemungkinan lain adalah sebagai pelindung terhadap serangan serangga.

Sifat-sifat Saponin adalah:1) Mempunyai rasa pahit2) Dalam larutan air membentuk busa yang stabil3) Menghemolisa eritrosit4) Merupakan racun kuat untuk ikan dan amfibi5) Membentuk persenyawaan dengan kolesterol dan hidroksisteroid lainnya6) Sulit untuk dimurnikan dan diidentifikasi7) Berat molekul relatif tinggi, dan analisis hanya menghasilkan formula empiris yang

mendekati.Toksisitasnya mungkin karena dapat merendahkan tegangan permukaan (surface

tension). Dengan hidrolisa lengkap akan dihasilkan sapogenin (aglikon) dan karbohidrat (hexose, pentose dan saccharic acid).

Berdasarkan atas sifat kimiawinya, saponin dapat dibagi dalam dua kelompok:1) Steroids dengan 27 C atom.2) Triterpenoids, dengan 30 C atom.

Macam-macam saponin berbeda sekali komposisi kimiawinya, yaitu berbeda pada aglikon (sapogenin) dan juga karbohidratnya, sehingga tumbuh-tumbuhan tertentu dapat mempunyai macam-macam saponin yang berlainan, seperti:

·Quillage saponin : campuran dari 3 atau 4 saponin·Alfalfa saponin : campuran dari paling sedikit 5 saponin

·Soy bean saponin : terdiri dari 5 fraksi yang berbeda dalam sapogenin, atau karbohidratnya, atau dalam kedua-duanya.