KARAKTERISTIK SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

KARAKTERISTIK

 SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

               Sejak kehidupan manusia pertama Nabi Adam AS hingga detik ini manusia memanfaatkan bahan alam untuk hidup. Untuk mendukung kehidupan: kelahiran, pertumbuhan, makan, minum, pakaian, papan, keindahan, seni, beragama, dan kematian manusia tidak bisa terlepas dari bahan alam. Kesemua aspek kehidupan tersebut manusia sangat tergantung dengan zat alami yang dihasilkan oleh makhluk hidup lain. Dari sisi makhluk produsen, senyawa alami ada yang digunakan sebagai zat esensial untuk hidup dan ada zat yang sekedar untuk mendukung kehidupan. Zat esensial untuk hidup digunakan untuk dasar-dasar kehidupan: tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Sedangkan zat pendukung kehidupaan digunakan sebagai zat pertahanan dari gangguan makhluk lain, menarik (attractant) makhluk lain, dan alelopat untuk mendominasi suatu kawasan, menetralkan racun, dll.

            Senyawa alami secara umum adalah molekul kimia berupa mineral, metabolit primer, dan metabolit sekunder. Secara famili besar, metabolit primer dan metabolit sekunder adalah senyawa organik.

            Biosintesis merupakan proses pembentukan suatu metabolit (produk metabolisme) dari molekul yang sederhana sehingga menjadi molekul yang lebih kompleks yang terjadi pada organisme hidup Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Bahan alam dibedakan menjadi dua berdasarkan fungsi terhadap makhluk hidup pembuatnya yakni:

1. Metabolit primer

2. Metabolit sekunder

            Metabolit sekunder adalah senyawa yang disintesis oleh makhluk tumbuhan, mikrobia atau hewan melewati proses biosintesis yang digunakan untuk menunjang kehidupan namun tidak vital (jika tidak ada tidak mati) sebagaimana gula, asam amino dan asam lemak. Metabolit ini memiliki aktifitas farmakologi dan biologi. Di bidang farmasi secara khusus, metabolit sekunder digunakan dan dipelajari sebagai kandidat obat atau senyawa penuntun (lead compound) untuk melakukan optimasi agar diperoleh senyawa yang lebih poten dengan toksisitas minimal (hit).

1. METABOLITE PRIMER

            Metabolisme primer pada tumbuhan seperti respirasi dan fotosintesis yang merupakan proses yang esensial bagi kehidupan tumbuhan. Metabolisme primer membentuk metabolit primer. Metabolisme sekunder merupakan proses yang tidak esensial bagi kehidupan organisme. Metabolisme sekunder terjadi pada saat sel dalam tahap diferensiasi menjadi sel yang lebih terspesialisasi (fase stasioner).

            Sedangkan yang dimaksud dengan metabolit primer yaitu hasil metabolisme yang digunakan untuk kelangsungan hidup (proses tumbuh), contoh : asam amino, asetil CoA, gula – gula, nuklelotida, asam sitrat, lipid, protein, dan karbohidrat. Metabolit sekunder yaitu hasil metabolisme yang tidak digunakan untuk proses pertumbuhan, tetapi misalnya untuk pertahanan diri, contoh : senyawa yang diturunkan dari metabolit primer seperti protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat. Secara sederhana dibagi atas 3 golongan besar, yaitu fenolik, senyawa bernitrogen, dan terpenoid.

Memiliki ciri:

            Esensial untuk hidup: pertumbuhan normal, perkembangan dan reproduksi. Berupa enzim fisiologis, menghasilkan energi misalnya karbohidrat.  

·       Terlibat langsung dalam fungsi fisiologis normal protein dan enzim  

·       Terdapat di dalam organisme atau sel

·       Dikenal dengan istilah metabolit sentral

·       Berat molekul (BM) dari kecil dalam bentuk monomer hingga sangat besar polimer ( > 1500 Dalton).

·        Contoh: glukosa, asam organik sederhana, asam lemak, protein, hormon, enzim adalah metabolit primer.

2. METABOLITE SEKUNDER

            Metabolit sekunder adalah senyawa organik yang dihasilkan tumbuhan yang tidak memiliki fungsi langsung pada fotosintesis, pertumbuhan atau respirasi, transport solut, translokasi, sintesis protein, asimilasi nutrien, diferensiasi, pembentukan karbohidrat, protein dan lipid. Metabolit sekunder yang seringkali hanya dijumpai pada satu spesies atau sekelompok spesies berbeda dari metabolit primer (asam amino, nukelotida, gula, lipid) yang dijumpai hampir di semua kingdom tumbuhan. Metabolit sekunder yang merupakan hasil samping atau intermediet metabolisme primer:

            • Berperan penting pada dua strategi resistensi, yaitu: a) level struktur, phenyl propanoid

               Adalah komponen utama polimer dinding polimer lignin dan suberin, b) menginduksi

               Antibiotic pertahanan yang berasal dari fenolik dan terpenoid (fitoaleksin)

            • Melindungi tumbuhan dari gangguan herbivor dan menghindari infeksi yang

               disebabkan oleh patogen mikrobia. Tumbuhan menggunakan metabolit sekunder

               sebagai antibiotik atau agen sinyal selama interaksi dengan patogen

            • Menarik polinator dan hewan penyebar biji

            • Berperan sebagai agen kompetisi antar tanaman

            • Memberikan kontribusi yang bernilai terhadap hubungan antara tumbuhan dan

               lingkungannya

Memiliki ciri:  

·       Tidak terlibat langsung dalam metabolism/kehidupan dasar pertumbuhan, perkembangan dan reproduksi.  

·       Tidak esensial, ketiadaan jangka pendek tidak berakibat  kematian. Ketiadaan jangka panjang mengakibatkan kelemahan dalam pertahanan diri, survival, estetika, menarik serangga.

·       Golongan metabolit sekunder distribusi hanya pada spesies  pada filogenetik /familia tertentu.

·       Seringkali berperan di dalam pertahanan terhadap musuh.

·       Senyawa organik dengan berat molekul 50-1500 Dalton Sehingga disebut mikro molekul.  

·       Penggolongan utama: terpenoid, fenil propanoid, poliketida, dan alkaloid adalah metabolit sekunder.  

·       Pemanfaatan oleh manusia: untuk obat, parfum, aroma, bumbu, bahan rekreasi dan relaksasi.

3. SEJARAH PENEMUAN BEBERAPA SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

            Pada masa awal perkembangan ilmu kefarmasian dan kedokteran, segala informasi yang terkait dengan obat dan cara penggunaannya dalam budaya Barat disebut “Materia Medica”, yang berarti bahan obat. Pada saat itu, sebagian besar bahan obat berasal dari bahan alam, utamanya yang berasal dari tumbuhan. Penelitian besar-besaran terhadap tumbuhan untuk pengobatan di dunia Barat  370-285 sebelum±pertama kali dilakukan oleh Theophrastus di Yunani ( Masehi), salah seorang murid Aristoteles. Dia mengumpulkan berbagai informasi dari para sarjana, bidan, pencari akar-akaran, dan dokter keliling.

            Pengetahuannya baru bisa disamai 300 tahun kemudian oleh Dioscorides. Dioscorides adalah dokter Yunani yang juga sebagai ahli botani, merupakan orang pertama yang menggunakan ilmu tumbuh-tumbuhan sebagai ilmu farmasi terapan. Hasil karyanya de Materia Medica Libri Quinque, dianggap sebagai awal dari pengembangan botani farmasi dan dalam penyelidikan bahan obat alam. Dalam naskah tersebut diuraikan 600 tumbuhan obat, beberapa bahan hewan dan mineral. Banyak sekali tumbuhan obat yang diuraikan Dioscorides seperti: aspidium, opium, hyoscyamus dan kina masih digunakan sebagai obat sampai sekarang.

            Lambat laun, seiring dengan meningkatnya pengetahuan tentang obat, spesialisasi disiplin ilmu mulai menjadi kebutuhan. Pada awal abad ke-19, material medika bercabang menjadi farmakologi (mempelajari tentang aksi obat) dan farmakognosi (mempelajari semua aspek tentang obat, dengan sedikit penekanan pada aksi obat). Istilah farmakognosi berasal dari Bahasa Latin pharmakon = obat, dan gnosis = pengetahuan; yang digunakan J.A. Schmidt dalam naskahnya yang berjudul Lehrbuch der Materia medica yang diterbitkan di Vienna pada tahun 1811. Selanjutnya, C.A. Seydler menggunakan istilah tersebut dalam disertasinya yang berjudul Analectica Pharmacognostica di Jerman pada tahun 1815.

            Pada akhir abad ke-19, para kimiawan mulai mensintesis senyawa organik dalam jumlah besar dengan struktur kimia yang makin kompleks. Beberapa senyawa kimia tersebut bermanfaat dalam pengobatan. Ilmu kimia medisinal yang sejak lama “tidur” setelah era Paracelsus, saat itu mulai berkembang. Oleh karenanya, terdapat 3 ilmu dasar dalam ilmu farmasi, yakni: farmakologi (ilmu yang mempelajari aksi dan efek obat), farmakognosi (ilmu yang mempelajari obat bahan alam dari: tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme) dan kimia medisinal (ilmu sintesis obat). Situasi ini bertahan hingga pada pertengahan abad ke-20, di mana pendidikan dan penelitian bidang obat lebih ditekankan kepada obat-obat sintetis dengan tanpa mengesampingkan obat-obat bahan alam. Mereka yang terus mempelajari tumbuhan obat dididik dengan dasar ilmu kimia sehingga berkembang menjadi kimiawan bahan alam (natural product chemist).

PERMASALAHAN: 

1. Hal apa yang menyebabkan hasil dari suatu metabolite sekunder hanya dijumpai pada tanaman atau sekelompok tanaman tertentu saja?

2. Bagaimana cara mengetahui apakah suatu tumbuhan mengandung senyawa tertentu hasil dari metabolite sekunder?

3. Bagaimana peran dari hasil metabolite sekunder bagi tumbuhan dalam proses kelangsungan hidup tumbuhan tersebut?