Apa itu metabolit sekunder dan fungsinya

Metabolit sekunder adalah produk akhir metabolisme primer yang disintesis setelah fase pertumbuhan telah selesai dan penting dalam kegiatan ekologi dan aktivitas sel lainnya. Umumnya mikroorganisme mensintesis banyak kelompok senyawa metabolit sekunder, bukan satu, misalnya, strain Streptomyces menghasilkan 35 Antrasiklin pada suatu waktu, bukan satu. Metabolit sekunder tidak diperlukan untuk pertumbuhan, reproduksi, dan perkembangan sel. Seperti yang dinyatakan di atas, bahwa metabolit sekunder tidak secara langsung menguntungkan pertumbuhan dan perkembangan sel, tetapi mereka melakukan beberapa fungsi yang tidak diketahui yang mendukung kelangsungan hidup sel.

1. Perkenalan

Metabolisme dapat didefinisikan sebagai jumlah dari semua reaksi biokimia yang dilakukan oleh suatu organisme. Metabolit adalah zat antara dan produk metabolisme dan biasanya terbatas pada molekul kecil. Istilah “sekunder” yang diperkenalkan oleh A. Kossel pada tahun 1891 menyiratkan bahwa metabolit primer ada di setiap sel hidup yang mampu membelah diri, metabolit sekunder hanya hadir secara kebetulan dan tidak memiliki signifikansi yang sangat penting bagi kehidupan organisme. Meskipun metabolit sekunder berasal dari metabolisme primer, mereka tidak membentuk kerangka molekul dasar organisme. Ketidakhadirannya tidak segera membatasi kehidupan suatu organisme, suatu sifat yang bertentangan dengan metabolit primer, tetapi kelangsungan hidup organisme tersebut terganggu sampai batas yang lebih besar. Kehadiran dan sintesisnya diamati pada spesies yang kurang beruntung secara ekologis dalam kelompok filogenetik.

Perbedaan antara metabolit primer dan sekunder adalah ambigu karena banyak zat antara dalam metabolisme primer tumpang tindih dengan zat antara dari metabolit sekunder. Asam amino meskipun dianggap sebagai produk metabolit primer juga merupakan metabolit sekunder. Bertentangan dengan pengamatan bahwa sterol adalah metabolit sekunder yang merupakan bagian tak terpisahkan dari banyak kerangka struktural sel. Sifat mosaik perantara menunjukkan jalur biokimia umum yang dimiliki oleh metabolisme primer dan sekunder.

Metabolit sekunder berfungsi sebagai zona penyangga di mana kelebihan C dan N dapat didorong untuk membentuk bagian tidak aktif dari metabolisme primer. C dan N yang disimpan dapat kembali ke metabolit primer dengan disintegrasi metabolit metabolit sekunder saat dibutuhkan. Ada dinamika dan keseimbangan halus antara aktivitas metabolisme primer dan sekunder (Gambar 1) yang dipengaruhi oleh pertumbuhan, diferensiasi jaringan dan perkembangan sel atau tubuh, dan juga tekanan eksternal.

Oleh karena itu, metabolit sekunder atau produk alami dapat didefinisikan sebagai kelompok heterogen dari produk metabolisme alami yang tidak esensial untuk pertumbuhan vegetatif dari organisme penghasil, tetapi mereka dianggap sebagai senyawa pembeda yang memberikan peran adaptif, misalnya, dengan berfungsi sebagai senyawa pertahanan atau pensinyalan, molekul dalam interaksi ekologis, simbiosis, transportasi logam, kompetisi, dan sebagainya.

Banyaknya sekresi metabolit sekunder dipanen oleh manusia untuk meningkatkan kesehatan mereka (antibiotik, penghambat enzim, imunomodulator, agen antitumor, dan penggerak pertumbuhan hewan dan tumbuhan), memperlebar piramida nutrisi sehat (pigmen dan nutraceuticals), meningkatkan produktivitas pertanian (pestisida, insektisida, efektor persaingan ekologis dan simbiosis dan feromon), dan karenanya berdampak ekonomi masyarakat kita dengan cara positif tertentu. Mereka adalah sumber antibiotik.

2. Klasifikasi metabolit sekunder

Lebih dari 2.140.000 metabolit sekunder diketahui dan biasanya diklasifikasikan menurut keanekaragamannya yang luas dalam struktur, fungsi, dan biosintesis. Ada lima kelas utama metabolit sekunder seperti terpenoid dan steroid, zat yang berasal dari asam lemak dan polyketide, alkaloid, polipeptida nonribosom, dan kofaktor enzim.

2.1. Terpenoid dan steroid

Mereka adalah kelompok utama zat yang diturunkan secara biosintesis dari isopentenyl difosfat. Saat ini, lebih dari 35.000 senyawa terpenoid dan steroid yang diketahui telah diidentifikasi. Terpenoid memiliki berbagai variasi struktur yang tidak terkait, sedangkan steroid memiliki kerangka karbon tetrasiklik yang sama dan merupakan terpenoid yang dimodifikasi yang disintesis dari lanosterol triterpen.

2.2. Alkaloid

Ada lebih dari 12.000 senyawa alkaloid yang diketahui, dan struktur dasarnya terdiri dari gugus amina dasar dan diturunkan secara biosintesis dari asam amino.

2.3. Zat-zat dan turunan asam lemak

Sekitar 10.000 senyawa diidentifikasi dan di biosintesis dari prekursor asil sederhana seperti propionil CoA, asetil CoA, dan metilmalonil CoA.

2.4. Polipeptida nonribosom

Senyawa turunan asam amino ini disintesis secara biologis oleh kompleks enzim multifungsi tanpa transkripsi RNA langsung.

2.5. Kofaktor enzim

Kofaktor enzim adalah nonprotein, komponen enzim molekul rendah.

3. Fungsi metabolit sekunder

Fungsi utama metabolit sekunder termasuk antibiotik adalah:

  • senjata kompetitif melawan makhluk hidup lain seperti hewan, tumbuhan, serangga, dan mikroorganisme
  • agen pengangkut logam
  • agen untuk hubungan simbiosis dengan organisme lain
  • agen reproduksi dan efektor diferensiasi
  • agen komunikasi antar organisme

Fungsi lain termasuk gangguan dalam pembentukan spora (tidak wajib) dan perkecambahan. Secara dominan, metabolit sekunder digunakan untuk berbagai aktivitas biologis seperti agen antimikroba dan antiparasit, penghambat enzim dan agen antitumor, agen imunosupresif, dll.

4. Sumber metabolit sekunder

Sumber utama metabolit sekunder adalah tanaman (80% metabolit sekunder), bakteri, jamur, dan banyak organisme laut (spons, tunikata, karang, dan siput).

4.1. Metabolit sekunder tumbuhan

Metabolit sekunder tumbuhan mewakili produk yang sangat bernilai ekonomis. Ini digunakan sebagai bahan kimia bernilai tinggi seperti obat-obatan, rasa, wewangian, insektisida, pewarna, dll. Tanaman kaya akan berbagai macam metabolit sekunder, seperti tanin, terpenoid, alkaloid, dan flavonoid, yang telah ditemukan memiliki sifat antimikroba vitro. Tumbuhan memiliki kemampuan yang hampir tak terbatas untuk mensintesis zat aromatik, yang sebagian besar adalah fenol atau turunannya yang disubstitusi oksigen. Sekitar 25.000 terpenoid dikenal sebagai senyawa sekunder dan berasal dari prekursor lima karbon isopentenyl difosfat (IPP). Secara total, sekitar 12.000 alkaloid yang dikenal diidentifikasi, dan mereka memiliki satu atau lebih atom nitrogen yang disintesis dari asam amino. 8000 senyawa fenolik yang diketahui disintesis baik melalui jalur asam shikimic atau melalui jalur malonat / asetat.

Banyak alkaloid yang digunakan dalam pengobatan, biasanya dalam bentuk garam. Beberapa contoh termasuk vinblastine yang memiliki sifat antitumor; kina yang memiliki sifat antipiretik dan antimalaria [12]; dan reserpin yang dapat digunakan untuk mengobati tekanan darah tinggi. Alkaloid dianggap sebagai bahan cadangan untuk sintesis protein, sebagai zat pelindung yang mencegah serangan hewan atau serangga, dan sebagai stimulan tanaman atau pengatur atau hanya sebagai produk detoksifikasi. Alkaloid yang saat ini digunakan secara klinis termasuk analgesik morfin dan kodein, agen antikanker vinblastin, colchicine penekan gout, tubocurarine pereda otot, ajmalicine antiaritmia, sanguinarine antibiotik, sanguinarine antibiotik, dan skopolamin sedatif.

Studi in vitro menunjukkan bahwa fenol alami memiliki antimikroba, antivirus, anti-inflamasi, dan tindakan vasodilatasi. Ini melindungi tumbuhan terhadap faktor-faktor buruk yang mengancam kelangsungan hidupnya di lingkungan yang tidak menguntungkan, seperti kekeringan, kerusakan fisik atau infeksi. Ketahanan tanaman terhadap radiasi UV disebabkan oleh senyawa fenolik terutama fenilpropanoid yang ada di dalamnya. Senyawa fenolik bertindak sebagai antioksidan yang melindungi sel dari stres oksidatif yang mencari radikal bebas dengan sumbangan atom hidrogen. Tindakan fenolik sebagai senyawa neuroprotektif, fungisida, bakterisida dan efek anti-aterosklerosis, dan aktivitas antikanker telah didokumentasikan dengan baik.

Terpenoid adalah zat pewangi dan perasa yang penting secara komersial. Prenol dan α-bisabolol digunakan dalam aroma masing-masing karena aroma buah dan aroma bunga yang manis. Terpo Mono dan sesqui adalah dasar dari parfum alami dan juga rempah-rempah dan perasa dalam industri makanan. Peran terpenoid sebagai agen farmasi dengan aktivitas seperti antibakteri dan antineoplastik masih dalam penyelidikan. Ada contoh diterpen yang dipamerkan dalam sitotoksik, antitumor, dan aktivitas antimikroba in vitro. Terpen sangat penting untuk kehidupan di sebagian besar organisme yang melakukan kontrol metabolisme dan memediasi interaksi antar dan intra spesies, misalnya, memproduksi senyawa sebagai respons terhadap faktor-faktor herbivora atau stres, dan juga telah ditunjukkan bahwa bunga dapat memancarkan terpenoid untuk menarik serangga penyerbuk dan bahkan menarik tungau yang menguntungkan, yang memakan serangga herbivora. Cheng et al.  telah melaporkan bahwa terpene dapat bertindak sebagai pembawa pesan kimiawi yang memengaruhi ekspresi gen yang terlibat dalam fungsi pertahanan tanaman atau memengaruhi ekspresi gen tanaman tetangga.



Updated: 14/02/2020 — 02:56

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *