Biosintesis Metabolit Primer dan Sekunder

Pada organisme hidup, terjadi proses perubahan dari molekul yang sederhana menjadi molekul yang kompleks dengan melalui proses metabolisme dengan produk hasilnya merupakan suatu metabolit, proses yang terjadi ini disebut dengan Biosintesis. Proses biosintesis ini terjadi di organel sel tunggal dan juga di organel sel ganda dimana prosesnya dibantu oleh kerja enzim. Reaksi yang terjadi di dalam organisme hidup ini baik reaksi sederhana sampai di tingkat sel, itulah yang dinamakan dengan Metabolisme. Secara sederhananya, metabolisme adalah proses yang berlangsung dalam tubuh untuk mendapatkan energi. Ketika makanan masuk melalui mulut dan masuk ke saluran pencernaan, maka zat gizi yang terkandung dalam makanan yang kita konsumsi akan diubah menjadi energi untuk melakukan aktivitas tubuh. Proses metabolisme ini kemudian untuk bahan dasar dalam menyusun lipid, asam nukleat, dan jenis karbohidrat lain. Metabolisme pada tanaman dibagi menjadi 2, yaitu metabolisme primer dan metabolisme sekunder.

A. Metabolit Pimer

Pada tumbuhan, metabolisme primer yang terjadi yaitu ketika fotosintesis dan juga respirasi. Hasil  produk dari metabolisme primer ini dinamakan metabolit primer, yaitu seperti karbohidrat, lipid, asam amino dan protein, dan lain sebagainya.

1. Biosintesis Karbohidrat

a. Monosakarida, dihasilkan dari proses fotosintesis pada tumbuhan yang memiliki klorofil. Proses fotosintesis ada dua macam reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang membutuhkan cahaya matahari, dimana energi elektromagnetik yang berasal dari cahaya matahari diubah menjadi kimia. Kemudian pada reaksi gelap menggunakan hasil dari reaksi terang yang menghasilkan energi, maka energi ini digunakan untuk mengubah karbondioksida (CO2) menjadi gula melalui reaksi enzimatik pada reaksi gelap. Adapun persamaan reaksi yang terjadi yaitu :

Adapun reaksi terang dan reaksi gelap berturut-turut yaitu :

b. Sukrosa, merupakan produk gula pertama serta bahan dari transport utama dalam fotosintesis. Biosintesis metabolit dalam tumbuhan berlangsung berdasarkan tahap biosintesisnya, walaupun tahap alternatif ini terjadi antara glukosa 1-fosfat dan fruktosa yang akan menghasilkan sukrosa. Reaksi yang terjadi yaitu fruktosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat , dan setelah itu bereaksi dengan UTP dan menghasilkan UDP-glukosa, dimana UDP-glukosa ini akan bereaksi dengan fruktosa 5-fosfat menghasilkan sukrosa fosfat.

2. Biosintesis Lipid

Pada biosintesis asam lemak, terjadi 2 komplek enzim plus ATP, NaDPH2, Mn²⁺, dan CO2. Asetat bereaksi dengan KoA serta dihasilkanlah asetil KoA. Asetil-KoA ini bereaksi dengan CO2 menghasilkan malonil-KoA, selanjutnya bereaksi dengan asetil KoA menghasilkan 5 karbon yang kemudian mengalami reduksi dan eliminasi menghasilkan butinil-KoA. Hasil butinil-KoA ini selanjutnya akan bereaksi kembali dengan malonil-KoA yang menghasilkan 7 karbon yang akan direduksi menjadi Kaproil-KoA. Reaksi yang berulang inilah menyebabkan terbentuknya asam lemak dengan dengan atom karbon genap dalam rantainya. Dalam biosintesis lipi yang menggunakan molekul gliserol turunannya di dapat dari isomer-L dan kemudian dari -gliserolfosfat (L-GP). Senyawa asam L-flisofosfatidat, dan asam L-fosfatidat diubah menjadi B-digliserida yang akhirnya kembali menjadi asam fosfatidat atau bereaksi dengan asetil KoA dan asam lemak kemudian membentuk trigliserida.

3. Biosintesis Asam Amino dan Protein
Susunan asam amino akan membentuk protein. Asam amino ada 2 macam yaitu esensial dimana tidak dapa disintesis dalam tubuh sehingga hanya di dapat dari protein diluar tubuh, kemudian yang kedua yaitu asam amino non esensial. Adapun jalur terjadinya biosintesis asam amino yaitu dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

B. Metabolit Sekunder
Metabolisme sekunder merupakan proses non esensial yang terjadi pada tahap diferensial berubah menjadi sel fasestasioer dalam tubuh organisme. Hasil dari metabolisme sekunder yaitu metabolit sekunder. Hasil ini tidak digunakan untuk pertumbuhan oragnisme melainkan untuk pertahanan tubuh. Metabolit sekunder ini di dapat dari hasil turunan metabolisme primer, seperti protein, lipid, karbohidrat, dan asam nukleat. Dalam biosintesis metabolit sekunder terdapat 3 jalur, yaitu asam  malonat asetat, asam sikimat, dan asam mevalonat asetat.

1. Jalur Asam Malonat Asetat
Turunan rantai poli-β-keto dapat menjelaskan keberagaman struktur, dimana turunan ini dihasilkan dari koupling unit asam asetat (C2) melalui tahap kondensasi. Adapun reaksinya yaitu :

Sederet reaksi Claisen dapat memberikan bayangan mengenai pembuatan rantai poli-β-keto, yang mana keanekaragamannya dapat melibatkan urutan β-oksidasi dalam proses metabolisme asam lemak. Dalam reaksi Claisen ini melibatkan 2molekul asetil-KoA menghasilkan asetoasetil-KoA sampai didapatkan rantai poli-β-keto. Poliketida melibatkan asam lemak, antibiotika makrolida, poliasetilena, dan senyawa aromatik. Asam lemak dalam biosintesisnya dibantu oleh enzim asam lemak sintase. Tanaman yang dapat menghasilkan asam malonat asetat yaitu jarak pagar, kelapa sawit, jagung, zaitun, kacang tanah, dan kedelai.

2. Jalur Asam Sikimat

Dalam jalur ini berlangsung dalam organisme tumbuhan, dan tidak berlangsung pada hewan. Hasilnya akan menghasilkan senyawa aromatik utama yaitu L-fenilalanin, L-tirosin, dan L-triptofan. Namun karena hanya terjadi pada tumbuhan, maka penamaannya tetap asam amino esensial, bukan asam amino aromatik.  Asam ini dapat ditemukan dalam tanaman Illicium sp. serta dalam mutan seperti Escherichia coil. Zantara asam korismat juga terjadi pada reaksi L-triptofan yang berasal dari asam 4-hidroksibenzoat. Dalam jalur ini, metabolisme yang disintesis yaitu asam sinamat, fenol, asam benzoic, Lignin, koumarin, tanin, asam amino benzoic dan quinon. Adapun reaksi yang terjadi yaitu :

3. Jalur Asam Mevalonat Asetat

Terpenoid merupakan turunan dari unit isoprena (C5), yang berasal dari proses metabolisme asam asetat pada jalur asam mevalonat (mevalonic acid = MVA). Senyawa yang dihasilkan yaitu Essential oil, Squalent, Monoterpenoid, Menthol, Korosinoid, Steroid, Terpenoid, Sapogenin, Geraniol, ABA, dan GA3.  Reaksi yang terjadi yaitu :

C. Hubungan Metabolit Primer dan Metabolit Sekunder

Hubungan antara metablit primer dan metabolit sekunder dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

D. Fungsi Metabolit Sekunder

Adapun fungsi dari metabolit sekunder yaitu : untuk proteksi terhadap serangan mikroba seperti fitoaleksin dan elisitor, untuk proteksi serangan herbivora, untuk proteksi gangguan lingkungan seperti sinar UV dan osmoproteksi, untuk agen alelopati, untuk menarik serangga agar membantu menyebarkan biji seperti pigmen, serta untuk pertahanan tumbuhan terhadap serangga.

Berdasarkan yang telah dipaparkan di atas maka timbullah beberapa pertanyaan, yaitu :

1. Berdasarkan pengertian metabolisme yang telah dijelaskan, apakah metabolisme sama dengan pencernaan? Jelaskan!

2. Selain contoh tanaman yang dapat menghasilkan asam malonat asetat yang sudah di sebutkan, adakah contoh lain dari tanaman yang menghasilkan asam malonat? Jika ada, sebutkan!

3. Mengapa penamaan asam amino pada jalur asam sikimat bukan asam amino aromatik?