a. Metabolit Primer

            Senyawa yang secara langsung memiliki fungsi/terlibat dalam proses metabolisme

utama, jalur katabolisme dan anabolisme pada makhluk hidup. .

b. Metabolit  Sekunder

            Senyawa yang tidak memiliki fungsi untuk pertumbuhan dan perkembangan secara

langsung, dimana senyawa tersebut penting untuk kelangsungan hidup dan interaksi dengan

lingkungan.

Beberapa fungsi metabolit sekunder :

1. Proteksi terhadap serangan mikroba, seperti :

fitoaleksin, senyawa pertahanan yang dapat diinduksi

- struktur bermacam-macam

- disintesis di dalam sel di sekitar sel yang terinfeksi

- terakumulasi dalam konsentrasi yang tinggi pada sel yang mati

elisitor-senyawa kimia spesifik yang menginduksi respons mekanisme pertahanan

tumbuhan

2. Proteksi terhadap serangan/gangguan herbivora

umumnya bersifat konstitutif

pestisida alami pada tumbuhan dapat mencapi 10% berat kering, dimana tumbuhan

liar memiliki potensi sebagai toksin.

3. Proteksi terhadap gangguan lingkungan

proteksi terhadap UV, contoh : antosianin, kutikula

osmoproteksi, contoh  : prolin, glisin, betain

4. Agen alelopati, menghambat pertumbuhan tanaman di sekitarnya (kompetisi)

5. Menarik serangga pollinator dan hewan herbivora untuk membantu penyebaran biji seperti

pigmen, minyak wangi dan biji seringkali terlindungi oleh adanya toksin.

Jalur Pembentukan Metabolit Sekunder

Senyawa metabolit sekunder diproduksi melalui jalur di luar biosinthesa karbohidrat dan protein. Ada tiga jalur utama untuk pembentukan metabolit sekunder, yaitu 1) jalur Asam Malonat asetat, 2) Asam Mevalonat asetat dan 3) Asam Shikimat.

a.    Jalur Asam Malonat

Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan melalui jalur asam malonat diantaranya: asam lemak (laurat, miristat, palmitat, stearat, oleat, linoleat, linolenic), gliserida, poliasetilen, fosfolipida, dan glikolipida.

Tanaman yang menghasilkan senyawa ini antara lain:  Jarak pagar, kelapa sawit, kelapa, jagung, kacang tanah, zaitun, bunga matahari, kedelai, wijen, kapas, coklat, dan alpukat.

b.    Jalur Asam Mevalonat

Senyawa metabolit sekunder dari jalur ini diantaranya adalah Essential oil, Squalent, Monoterpenoid, Menthol, Korosinoid, Streoid, Terpenoid, Sapogenin, Geraniol, ABA, dan GA3.

c.    Jalur Asam Sikhimat

Metabolit sekunder yang disintesis melalui jalur asam shikimat diantaranya adalah Asam Sinamat, Fenol, Asam benzoic, Lignin, Koumarin, Tanin, Asam amino benzoic dan Quinon.

 

JALUR METABOLISME SEKUNDER

c. Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam

METABOLIT PRIMER

1.      Tersebar merata dalam tiap organisme2.      Fungsi universil, sumber energi, enzim, pengemban keturunan, dan bahan struktur3.      Perbedaan struktur kimia kecil4.      keaktifan fisiologis berkaitan dengan struktur kimia

METABOLIT SEKUNDER

1.   Tersebar tidak merata dalam tiap organisme2.   Fungsi ekologis; penarik serangga, pelindung diri, alat bersaing, hormon.3.    Struktur kimia berbeda-beda4.    Keaktifan fisiologis berkaitan dengan struktur kimia

II. METODE ISOLASI DAN BIOAKTIFITAS SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM

a. Metode isolasi

1.      Infundasi

Definisi :

      Sediaan cair yang dibuat  dengan mengekstraksi simplisia nabati dengan  air suhu 90oC

selama 15 menit.

Cara pembuatan:

Campur simplisia dengan air secukupnya, panaskan di atas penangas air selama15 menit

terhitung mula isuhu mencapai 90 oC sambil sekali-kali diaduk. Saring selagi panas melalui

kain flanel, tambahkan air panas secukupnya melalui ampas hingga diperoleh volume infuse

yang dikehendaki.

2.   Maserasi

      Maserasi merupakan proses perendaman sampel dengan pelarut organik yang digunakan pada

temperatur ruangan. Proses ini sangat menguntungkan dalam isolasi senyawa bahan alam

karena dengan perendaman sampel tumbuhan akan terjadi pemecahan dinding dan membran

sel akibat perbedaan tekanan antara di dalam dan di luar sel, sehingga metabolit sekunder

yang ada dalam sitoplasma akan terlarut dalam pelarut organik. Selain itu ekstraksi senyawa

akan sempurna karena dapat diatur waktu perendaman yang dilakukan. Pemilihan pelarut

untuk proses maserasi akan memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan

kelarutan senyawa bahan alam pelarut tersebut. Secara umum pelarut metanol merupakan

pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam

karena dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder. Kelemahan isolasi dengan

maserasi adalah waktu pengerjaan lama dan penyarian kurang sempurna.

      Macam-macam Maserasi :

      a. Digesti

          - maserasi dengan pemanasan 40-500C

          - hanya untuk senyawa tahan panas

          - keuntungan : kekentalan kurang, daya larut naik, kecepatan difusi naik

      b. Maserasi dengan pengaduk kontinue

          - mengurangi waktu hingga menjadi 6-24 jam

      c. Remaserasi

          - maserasi beberapa kali

      d. Maserasi melingkar

         - cairan penyari selalu bergerak dan menyebar

      e. Maserasi melingkar bertingkat

         - untuk mendapatkan penyarian yang sempurna

3.   Perkolasi

      Definisi :

      Penyarian yang dilakukan dg  mengalirkan cairan penyari melalui serbuk simplisia yang telah

dibasahi.

      Cara kerja:

      Serbuk simplisia ditempatkan dalam suatu bejana silinder, yang bagian bawahnya diberi sekat

berpori. Cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tersebut, cairan penyari

akan melarutkan zat aktif sel-sel yang dilalui sampai mencapai keadaan jenuh. Cairan akan

bergerak ke bawah karena beratnya sendiri dan cairan di atasnya.

4.  Penyarian bertingkat (Sokletasi)

      Cara Kerja :

Penyari diisikan pada labu, serbuk simplisia diisikan pd tabung dari kertas saring. Cairan

penyari diuapkan hingga mendidih,uap penyari akan naik keatas melalui serbuk simplisia dan

uap penyari akan mengembun karena didinginkan dengan pendingin balik. Embun turun

dalam simplisia dan melarutkan zat aktif dan kembali ke dalam labu. Cairan menguap

kembali dan berulang proses di atas.

5.   Ekstrak

Definisi :

Sediaan pekat yang diperoleh dengan mengekstraksi zat aktif dari simplisia nabati atau

simplisia hewani menggunakan pelarut yang sesuai, kemudian semua atau hampir semua

pelarut diuapkan dan massa atau serbuk yang tersisa diperlakukan sedimikian hingga

memenuhi bahan baku yang telah ditetapkan.

Cara pembuatan :

Sebagian besar ekstrak dibuat dengan ekstraksi bahan baku obat secara perkolasi. Seluruh

perkolat biasanya dipekatkan dengan cara destilasi dengan pengurangan tekanan, agar bahan

utama obat sesedikit mungkin terkena panas.

6.   Ekstrak cair

Sediaan cair simplisia nabati yang mengandung etanol sebagai pelarut atau sebagai pengawet

atau sebagai pelarut dan pengawet. Jika tidak dinyatakan lain pada masing-masing

monografi, tiap ml ekstrak mengandung bahan aktif 1g simplisia yang memenuhi

syarat. Ekstrak cair yang cenderung membentuk endapan dapat didiamkan dan disaring.

b. Metode Fraksinasi:

Kromatografi

      Penggunaan kromatografi sangat membantu dalam pedeteksian senyawa metabolit

sekunder dan dapat dijadikan sebagai patokan untuk proses pengerjaan berikutnya dalam

menentukan struktur senyawa.

Hasil yang diperoleh dari isolasi baik berupa ekstrak, destilat,perkolat dll dideteksi

jumlah kompenen senyawa yang terkandung di dalamnya menggunakan Kromatografi Lapis

Tipis (KLT) preparatif atau plat KLT siap pakai. Terjadinya pemisahan komponen-komponen

pada KLT dengan Rf tertentu dapat dijadikan sebagai panduan untuk memisahkan komponen

kimia tersebut dengan menggunakan kolom kromatografi (KKG, KKV, KKT dll) dan sebagai

fasa diam dapat digunakan silikagel dan eluen (fasa gerak) yang digunakan berdasarkan hasil

yang diperoleh dari KLT dan akan lebih baik bila kepolaran eluen pada kolom kromatografi

sedikit di bawah kepolaran eluen pada KLT.

      Pemilihan eluen sebaiknya dimulai dari pelarut organik non polar seperti n-heksan dan

ditingkatkan kepolarannya seperti menggunakan etil asetat, kloform atau dikloro metan

(DCM). Proses fraksinasi ini dilakukan berulang kali hingga diperoleh senyawa murni.

Senyawa murni diketahui dengan jelas bila telah dideteksi dengan KLT menggunakan 3

sistem eluen menunjukkan satu noda. Selain dengan KLT kemurnian suatu senyawa dapat

dilakukan dengan penentuan titik lelehnya dimana range titik lelehnya tidak lebih dari satu.

KOLOM KROMATOGRAFI

c. Identifikasi Senyawa dan Penentuan Struktur

                  Senyawa bahan alam hasil isolasi dan fraksinasi selanjutnya diidentifikasi  stuktur

kimianya menggunakan spektroskopi seperti di bawah ini :

a.   Spektroskopi UV

      merupakan metode yang akam memberikan informasi adanya kromofor dari senyawa organik

dan membedakan senyawa aromatik atau senyawa ikatan rangkap yang berkonjugasi dengan

senyawa alifatik rantai jenuh.

b.   Spektroskopi IR

      metode yang dapat menentukan serta mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam

senyawa organik, yang mana gugus fungsi dari senyawa organik akan dapat ditentukan

berdasarkan ikatan dari tiap atom dan merupakan bilangan frekuensi yang spesifik.

c.   Nuklir Magnetik Resonansi Proton (NMR)

      metode ini akan mengetahui posisi atom-atom karbon yang mempunyai proton atau tanpa

proton. Di samping itu akan dikenal atom-atom lainnya yang berkaitan dengan proton.

d.   Spektroskopi massa

      mengetahui berat molekul senyawa dan ditunjang dengan adanya fragmentasi ion molekul

yang menghasilkan pecahan-pecahan spesifik untuk suatu senyawa berdasarkan m/z dari

masing-masing fragmen yang terbentuk. Terbentuknya fragmen-fragmen dengan terjadinya

pemutusan ikatan apabila disusun kembali akan dapat menentukan kerangka struktur senya

yang diperiksa.

d. Uji Bioaktivitas Metabolit Sekunder

            Metabolit sekunder yang dimiliki makhluk hidup baik itu hewan atau tumbuhan

mempunyai aktifitas biologis dan ada pula diantaranya yang non aktif. Uji bioaktifitas

(bioassay) suatu metabolit sekunder senyawa alam dapat dilakukan secara in vivo maupun in

vitro. Prosedur bioassay dari senyawa alam maupun sintetis sangat tergantung pada aktifitas

biologis apa yang dicari atau ditapis dari perpustakaan/ database senyawa yang ada.

            Bioassay dengan biaya murah, mudah dan cepat merupakan pilihan untuk menapis

senyawa bahan alam, baik penapisan ekstrak kasar maupun dalam penapisan fraksi-fraksi saat

isolasi, diantaranya adalah :

1.  Piscidal activity (aktifitas racun terhadap ikan). Salah satu bioassay berdasarkan “brine shrimp

bioassay”. Tumbuhan yang mempunyai aktifitas racun bagi ikan juga ditemukan mempunyai

aktifitas lain seperti insektisida, inhibitor pertumbuhan tumbuhan, co-karsinogen atau irritant.

Dalam hal ini, aktifitas piscidal merupakan marker yang berguna untuk bioaktifitas lainnya.

2.  Uji antimikroba dan antijamur. Bioassay antimikroba dapat dilakukan dengan menguji daya

hambat pertumbuhan mikroba dalam medium padat oleh senyawa yang diuji . Metode ini

lebih sederhana dan mudah dibanding dengan menguji daya hambat senyawa uji terhadap

enzim yang berfungsi dalam sintesis protein, DNA atau dinding sel.

3. Uji antifeedant, uji yang dilakukan untuk mendeteksi senyawa metabolit sekunder yang

bersifat aktif biologis terhadap serangga. Ekstrak tumbuhan yang diuji ditambahkan ke dalam

makanan serangga kemudian beberapa jenis serangga uji diberi makan dengan diet yang telah

dicampur dengan ekstrak uji dan kemudian serangga tersebut dianalisa.

Secara keseluruhan tahap-tahap isolasi, fraksinasi , karakterisasi senyawa metabolit

sekunder dan uji bioaktivitasnya adalah seperti terlihat pada bagan berikut ini :

Metabolisme pada tumbuhan berlangsung dalam proses fotosintesis. Proses ini memang terbagi menjadi 2 bagian, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Mungkin yang Anda maksud kedua reaksi tersebut, karena tidak ada pembagian metabolisme primer dan sekunder. Jika itu yang Anda maksud, berikut ini penjelasannya : 

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan makhluk hidup berklorofil untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan memanfaatkan energi cahaya. Fotosintesis merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi. Berikut ini adalah reaksi kimia singkat dari proses fotosintesis 12H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2 + 6H2O 

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis. Fotosintesis dapat dibagi menjadi 2 Tahap, yaitu sebagai berikut : 

1. Reaksi Terang Reaksi terang terjadi bila ada cahaya matahari dan terjadi di bagian Grana. Pada tahap ini, klrofil di dalam grana menyerap cahaya matahari. Ketika klorofil menyerap engergi foton pada cahaya, elektron akan terlepas ke orbit terluar sehingga terjadi pelepasan elektron. Elektron yang terlepas akan ditangkap oleh unit penangkap elektron yang disebut fotosistem. Proses ini disebut sebagai sensibilitas Akibat pelepasan elektron ini jumlah elektron menjadi tidak stabil. Pada waktu bersamaan, molekul air terpecah menjadi hidrogen dan oksigen. Elaktron dari air inilah yang dipakai untuk menstabilkan korofil Proses ini disebut sebagai fotolisis Hidrogen yang terlepas kemudian ditampung oleh koenzim NADP (Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat). Bentuk NADP kemudian berubah menjadi NADPH2 dan oksigen tetap dalam keadaan bebas.

Kemudian NADPH2 direduksi dan selama proses ini berlangsung, dihasilkanlah ATP (Adenosin Tri-Posphat). Sintesis ATP ini disebut sebagai proses fotofosforilasi Kesimpulannya, pada reaksi terang dihasilkan Oksigen, ATP dan NADPH 

2. Reaksi Gelap Reaksi gelap adalah reaksi yang tidak memerlukan cahaya dan terjadi di stroma. ATP dan NADPH yang dihasilkan dalam reaksi terang digunakan lagi untuk mereduksi CO2 menjadi gula (glukosa, maltosa, fruktosa dan amilum. Proses pertama adalah pengikatan (fiksasi) CO2 oleh senyawa ribosa bifosfat (RuBP). Senyawa ini kemudian dipecah menjadi 2 senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P) Pembentukan senyawa G3P ini memerlukan ATP dan NADPH. G3P kemudian diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat. Senyawa inilah yang kemudian diubah menjadi glukosa yang akan dipakai oleh tumbuhan untuk menjalankan aktivitas tubuhnya. Kesimpulannya, pada reaksi gelap dihasilkan berbagai macam gula seperti glukosa, maltosa, fruktosa dan amilum