Wednesday, 24 October 2012

BIOTEKNOLOGI METABOLIT SEKUNDER


TUGAS
BIOTEKNOLOGI
METABOLIT SEKUNDER 
DISUSUN OLEH :

FITRI SILVIANI                             0904015105
FRISCA MAYASARI                     0904015108
HAFILIA HAZNAWATI                 0904015115
IKA APRILIYANI                           0904015131
INDAH FITRIA SARI                     0904015139
INDRIYANTI                                   0904015141
KHALIMAH                                     0904015154
KHOIRUNNISA                               0904015155
LIA NURMAYANTI                       0904015160
NUR WAHIDA RAHMA                0904015201

SEMESTER VII
KELAS C
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS FARMASI DAN SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
JAKARTA
2012




BAB I
PENDAHULUAN

Hutan tropis yang kaya dengan berbagai jenis tumbuhan adalah merupakan sumber daya hayati dan sekaligus sebagai gudang senyawa kimia, baik senyawa kimia dari hasil metabolisme primer (metabolit primer) seperti protein, karbohidrat, dan lemak yang digunakan oleh tumbuhan itu sendiri untuk pertumbuhannya ataupun senyawa kimia dari hasil metabolisme sekunder (metabolit sekunder) seperti terpenoid, steroid, kumarin, flavonoid, dan alkaloid. Senyawa metabolit sekunder merupakan senyawa kimia yang umumnya mempunyai kemampuan bioaktivitas dan berfungsi sebagai pelindung tumbuhan dari gangguan hama penyakit untuk tumbuhan itu sendiri atau lingkungannya.
Metabolit sekunder adalah senyawa metabolit yang tidak esensial bagi pertumbuhan organisme dan ditemukan dalam bentuk yang unik atau berbeda-beda antara spesies yang satu dan lainnya. Setiap organisme biasanya menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang berbeda-beda, bahkan mungkin satu jenis senyawa metabolit sekunder hanya ditemukan pada satu spesies dalam suatu kingdom. Senyawa ini juga tidak selalu dihasilkan, tetapi hanya pada saat dibutuhkan saja atau pada fase-fase tertentu. Fungsi metabolit sekunder adalah untuk mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, misalnya untuk mengatasi hama dan penyakit, menarik polinator, dan sebagai molekul sinyal. Singkatnya, metabolit sekunder digunakan organisme untuk berinteraksi dengan lingkungannya.
Metabolisme sekunder (juga disebut metabolisme khusus) adalah istilah untuk jalur dan molekul kecil produk dari metabolisme yang tidak mutlak diperlukan untuk kelangsungan hidup organisme. Senyawa kimia sebagai hasil metabolit sekunder telah banyak digunakan untuk zat warna, racun, aroma makanan, obat-obatan dan sebagainya. Serta banyak jenis tumbuhan yang digunakan sebagai obat-obatan, dikenal sebagai obat tradisional sehingga perlu dilakukan penelitian tentang penggunaan tumbuh-tumbuhan berkhasiat dan mengetahui senyawa kimia yang bermanfaat sebagai obat.




BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

A.        Pengertian Metabolit Sekunder Sekunder 
Tanaman dengan kemampuannya mensintesa berbagai persenyawaan organic, merupakan pendukung kehidupan di bumi ini. Persenyawaan-persenyawaan yang dihasilkan dapat digolongkan atas metabolit primer dan metabolit sekunder. Metabolit primer terlibat dalam proses fisiologi utama dengan mekanisme yang sudah diketahui. Sedangkan metabolit sekunder terlibat dalam proses-proses yang masih belum sepenuhnya dipahami. Walaupun fungsinya dalam tanaman belum spenuhnya diungkapkan, namun metabolit sekunder sudah digunakan dalam industry seperti: industry farmasi, wangi-wangian, aditif makanan, pemanis, pewarna, dan antimikroba. Metabolit sekunder merupakan senyawa yang tidak terlibat langsung dalam pertumbuhan, perkembangan, atau reproduksi makhluk hidup yang fungsinya masih belum diketahui secara pasti. Senyawa ini biasa digunakan untuk pertahanan dan perkembangbiakan tanaman. Kebanyakan senyawa metabolit sekunder ini beracun bagi hewan. Penggolongan metabolit sekunder berdasarkan biosentesisnya meliputi senyawa alkaloid, fenol, dan terpenoin.


Gambar Tanaman-tanaman penghasil Metabolit




B.        Peranan Metabolit Sekunder
1.      Sistem pertahanan terhadap virus, bakteri dan fungi. 
2.      Sistem pertahanan terhadap herbivore : molusca, anthropoda dan vertebrata 
3.      Sistem pertahanan terhadap tanaman lain melalui allelopati 
4.      Atractan bagi binatang-binatang yang membantu polinasi dan penyerbukan biji 
5.      Penyimpangan nitrogen 
6.      System transportasi nitrogen 
7.      Proteksi terhadap sinar U.V. 

Golongan persenyawaan yang telah diteliti meliputi: alkaloid, flavonoid, phenol, saponine, terpene, asam amino non protein dan quinon. Diperkirakan hanya sekitar 15% dari spesies tanaman yang telah diidsolasi persenyawan-persenyawaannya. Dari tiap spesies hanya 1-2 persenyawaan yang diketahui dengan pasti. 
Selain bernilai ekonomis karena dapat digunakan dalam industry, metabolit juga memegang peranan penting dalam pertanian dan pemuliaan tanaman. Metabolit sekunder yang penting bagi tanaman menurut Schlee, 1986; Levin, 1976; Savein, 1977; Wink, 1987, yang dihimpun oleh Wink (1988) :

Fungsi Biologis
Golongan persenyawaan
Antraktan
Betaalanine, asthocyanine, carotenoid, flavonoid, asam amino, amine, gula
Allelopati
Fenol, asam amino non protein, phloridzin, juglone, quercelin, polyacexylon, sesquiterpene lactone
Antrifungal
Asam protocatichuic, asam chlorogenic, tannin, solanin, limonene, geraniol, citrol, juglon, lupanine, furanocoumarine, saponin, canavanine, nobeletin
Antibakteri
Citronelal, canavanine, terterine, Azetidine-2-carboxilic acid
Antiviral
Lycorine, sparteine

Insect repellence

Tannin, asam caffeat, asam ferulat, citropine, colchicine, nicotine, piperine, glycoside cyanogenic, cocemarine, saponin, cucurbitacin, grossypol, liminene, rutin, morin, quercetin, berberine, inhibitor protease, asam amino non protin.
Toksik untuk vertebrata
Iso flavon, coumarin, juglone, cardenolide, glycoside cyanogenik, saponin, hypericin, grossypol, tannin, alkaloid pada umunya, asam amino non protein.

C.        Sumber Metabolit Sekunder Pada Tanaman. 

Beberapa jenis senyawa metabolit sekunder yang telah diproduksi secara komersial melalui kultur jaringan adalah: 
1.      Produksi Shikonin yaitu suatu senyawa napthaquinon yang digunakan sebagai bahan pewarna dan bahan obat-obatan telah diproduksi dalam skala komersial oleh Mitsui Petrochemical Co. 
2.      Produksi nikotin dalam konsentrasi tinggi dari beberapa kalus Nicotiana 
3.      Produksi berberin dari Coptis japonica. 
Sedikitnya senyawa metabolit sekunder yang telah diproduksi secara komersial antara lain disebabkan oleh masih rendahnya kuantitas produksi senyawa tersebut dalam kultur jaringan tanaman. Oleh karena itu, tujuan produksinya melalui kultur jaringan adalan untuk memproduksi sel, kalus atau embrio somatik yang dapat memproduksi senyawa metabolir sekunder dalam kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan produksinya pada tanaman. Beberapa contoh perbandingan produksi senyawa metabolit sekunder melalui kultur jaringan dengan isolasi di daun antara lain penigkatan kadar kurkumin pada tanaman kunyit dan temulawak. 


Senyawa Kurkumin pada tanaman Kunyit dan Temulawak 

Kunyit (Curcuma domestica Val ) dan temulawak (Curcuma xanthorhiza Val) merupakan tanaman obat potensial penghasil kurkumin. Selain sebagai bahan baku obat, dapat juga digunakan sebagai bumb dapur dan zat pewarna alami. Rimpangnya sangat bermanfaat sebagai antikoagulan, menurunkan tekanan darah, obat cacing, obat asma, penambah darah, mengobati sakit perut, penyakit hati, karminatif stimulant, gatal-gatal, gigitan serangga, diare dan rematik. Kandungan utama didalamnya salah satu yaitu kurkumin (Rahardjo dan Rostiana, 2004). Kunyit mengandung 3-4% kurkumin, terdiri atas kurkumin I 94%, kurkumin II 6%, dan kurkumin III 0,3%. 

Gambar Tanaman Kunyit (Curcuma domestica)

Kurkumin merupakan salah satu produk senyawa metabolit sekunder dari tanaman Zingiberaceae, khusunya kunyit dan temulawak yang telah dimanfaatkan dalam industry farmasi, makanan, farfum dan lain-lain. Senyawa kurkumin ini, seperti halnya senyawa kimia lain seperti antibiotic, alkaloid, steroid, minyak atsiri, resin, fenol yang merupakan hasil dari metabolit sekunder suatu tanaman. 

Kurkominoid adalah sekelompok senyawa fenolik yang terkandung dalam rimpang tanaman family Zingiberaceae antara lain: Curcuma longa syn. Curcuma domestica (kunyit) dan Curcuma xanthorhiza (temulawak). Kurkumanoid bermanfaat untuk mencegah timbulnya infksi berbagai penyakit. Kandungan utama dari kurkumanoid adalah kurkumin yang berwarna kuning. Kandungan kurkumin di dalam kunyit berkisar 3-4%. Kurkumin (C2H20O6) atau diferuloyl methane pertama kali diisolasi pada tahun 1815. Kemudian tahun 1910, kurkumin diperoleh dalam bentuk Kristal dan dapat dilarutkan pada tahun 1913. Kurkumin tidak dapat larut dalam air tetapi dapat larut dalam etanol dan aceton . 

Metabolit sekunder seperti kurkumin dari tanaman kunyit dan temulawak dapat dibentuk dengan cara menginduksi jaringan tanaman pada media yang mengandung zat pengatur tumbuh untuk membentuk kalus. Kalus berasal dari potongan organ yang telah steril dalam media yang telah mengadung auksin dan kadangkala sitokinin. Kalus selanjutnya diperbanyak dengan cara kultur kalus ataupun suspensi dan dapat juga menggunakan elisitor dalam fermentor atau bioreactor, contohnya ginseng. 

Senyawa metabolit sekunder melalui kultur jaringan dapat diisolasi dari kalus atau sel. Kandungannya dapat ditingkatkan melalui seleksi bahan tanaman atau jaringan, tingkat pertumbuhan tanaman, pemakaian zat pengatur tumbuh dan prekusor, pemakaian mutagen baik secara fisik maupun kimia serta manipulasi faktor lingkungan. Kalus sebagai bahan senyawa sekunder dan produk lainnya dapat dipacu pembentukan dan pertumbuhannya dengan pemakaian zat pengatur tumbuh 2,4D, NAA, dan sering pula direkombinasikan dengan sitokinin. Adakalanya, kombinasi auksin dengan sitokinin selain slain dapat merangsang proses pembelahan sel juga mempengaruhi kandungan senyawa sekundernya. Hasil penelitian Staba (1976) mendapatkan peningkatan kandungan diosgenin dengan penggunaan 2,4D pada tanaman Dioscarea deltoidea. 

Pada kultur sel, kalus akan kehabisan hara yang disebabkan karena masa kultur yang panjang yang mengakibatkan penguapan air dan unsur hara dari waktu ke waktu. Selain kehabisan hara, sel-sel dalam kalus juga mengeluarkan persenyawaan-persenyawaan hasil metabolit sekunder. Sehingga akan menghasilkan senyawa kurkumin dalam jumlah besar dalamwaktu singkat.

Kultur suspensi adalah kalus yang ditumbuhkan pada media cair dan kultur suspensi ini praktis digunakan untuk produksi bahan-bahan sekunder. Dalam kultur suspensi ini dikenal dua kelompok kultur yaitu kultur batch dan continues. Dalam kerangka batch, media hara dan volume tetap, tetapi konsentrasi hara berubah sesuai dengan pertumbuhan sel. Pada masa inkubasi terjadi pertambahan biomassa yang mengikuti pola sigmoid. Setelah mencapai suatu masa tertentu sel berhenti membelah. Oleh karena itu, kultur batch harus selalu diperbaharui. Sementara kultur continues merupakan kultur jangka panjang dengan suplai hara yang konstan dalam wadah yang besar. Dalam kultur ini terdapat system untuk sirkulasi mengeluarkan media lama dan ditambahkan dengan media baru. Dalam kultur sel continuous terdapat dua tipe yaitu tipe tertutup (close type) dan tipe terbuka (open type). Dalam tipe tertutup sel bertambah trus tanpa dipanen, hanya media yang disirkulasi. Sedangkan pada tipe terbuka, penambahan media baru disertai juga dengan panen sel dan mdia. Tipe kultur continuous yang terbuka dapat menggunakan chemostat atau turbidostat. Chemostat menggunakan standar konsentrasi bahan-bahan kimia tertentu yang mengatur laju pertumbuhan misalnya konsentrasi N, P, atau glukosa. 

Keberhasilan sintesa metabolit sekunder dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan kendala biologis. Faktor lingkungan dapat meliputi cahaya, penggunaan zat pengatur tumbuh, prekusor, unsur hara yang tersedia, komposisi medium, perbedaan morfologi, jaringan tanaman yang digunakan dan aktivitas biosintesa (Tabata dalam Dalimuthe, 1987). Bahan aktif dari suatu tanaman ini, dapat diperoleh dari tanaman lengkap. Tanaman berinteraksi dengan lingkungan memperoleh metabolit sekunder yang bermacam-macam (Harborne, 1996). 
Seleksi in vitro untuk mendaparkan kalus dari tanaman kunyit dan temulawak yang mengandung kurkumin tinggi dapat dilakukan dengan menggunakan agen seleksi filtrate atau elisitor yang ditambahkan ke dalam media tumbuh. Agen seleksi filtrat adalah jasad renik atau bagaian dari gen-gen jasad renik yang mampu menampung gen asing yang ditumpangkan pada struktur jasad renik tersebut dan ditransplantasikan ke dalam sel-sel yang diharapkan mampu mengubah sifat-sifat sel. 

Beberapa contoh dari metabolit sekunder adalah:
Kelas
Contoh Senyawa
Contoh Sumber
Efek dan kegunaan
SENYAWA MENGANDUNG NITROGEN
ALKALOID
Nikotin, kokain, teobromin
Tembakau, coklat
Mempengaruhi neurotransmisi dan menghambat kerja enzim
TERPENOID
MONOTERPEN
Mentol, linalool
Tumbuhan mint dan banyak tumbuhan lainnya
Mempengaruhi neurotransmisi, menghambat transpor ion, anestetik
DITERPEN
Gossypol
Kapas
Menghambat fosforilasi, toksik
Triterpena, Glikosida kardiak (Jantung)
Digitogenin
Digitalis (Foxglove digitalis sp.)
Stimulasi otot jantung, memengaruhi transpor ion
STEROL
Spinasterol
Bayam
Mempengaruhi kerja hormon hewan
FENOLIK
ASAM FENOLAT
Kafeat, klorogenat
Semua tanaman
Menyebabkan kerusakan oksidatif, timbulnya warna coklat pada buah dan wine.
TANNIN
gallotanin, tanin terkondensasi
oak, kacang-kacangan
Mengikat protein, enzim, menghambat digesti, antioksidan.
LIGNIN
Lignin
Semua tanaman darat
Struktur, serat

D.        Kandungan Metabolit Sekunder
Secara umum kandungan metabolit sekunder dikelompokkan berdasarkan sifat dan reaksi khas suatu metabolit sekunder dengan pereaksi tertentu. Adapun pengelompokkan kandungan metabolit sekunder pada bahan alam hayati adalah sebagai berikut :

1.  Alkaloid
Alkaloid merupakan kelompok senyawa yang mengandung nitrogen dalam bentuk gugus fungsi amin. Alkaloid merupakan golongan zat tumbuhan sekunder yang besar. Pada umumnya, alakaloid mencakup senyawa yang bersifat basa yang mengandung satu atau lebih atom N sebagai bagian dalam surem siklik. Alkaloid kebanyakan ditemukan pada Angiospermae dan jarang pada Gymnospermae dan Cryptogamae. Senyawa ini cukup banyak jenisnya dan terkadang memiliki struktur kimia yang sangat berbeda satu sama lain, meskipun berada dalam satu kelompok.
Alkaloid sering kali beracun bagi manusia dan memiliki kegiatan fisiologi yang menonjol dan sering digunakan dalam bidang pengobatan. Alkaloid biasanya tanpa warna dan bersifat optis aktif. Alkaloid biasanya berbentuk kristal dan jarang berbentuk cairan. Alkaloid tidak dapat diidentifikasi dengan ekstrak tumbuhan dengan menggunakan kromatografi tunggal. Biasanya alkaloid diidentifikasi dengan diekstraksi menggunakan pelarut alkohol yang bersifat lemah dan diendapkan ke dalam ammonia pekat. Pemurnian selanjutnya dilaksanakan dengan ekstraksi. Adanya alkaloid dapat diuji dengan menggunakan berbagai pereaksi alkaloid. Adalima golongan alkaloid, yaitu tembakau, tropana, opium, ergat, dan kavolfia.
Pengelompokan alkaloid biasanya didasarkan pada prekursor pembentuknya. Kebanyakan dibentuk dari asam amino seperti lisin, tirosin, triptofan, histidin dan ornitin. Sebagai contoh, nikotin dibentuk dari ornitin dan asam nikotinat. Beberapa kelompok alkaloid disajikan dalam tulisan ini. Diantaranya adalah kelompok alkaloid benzil isoquinon, seperti: papaverin, berberin, tubokurarin dan morfin. Jenis alkaloid yang banyak terdapat pada famili Solanaceae, tergolong ke dalam kelompok alkaloid tropan, seperti: atropin, yang ditemukan pada Atropa belladona dan skopolamin. Kokain yang berasal dari tumbuhan koka, Erythroxylon coca, juga termasuk ke dalam kelompok ini, meskipun koka tidak termasuk anggota famili Solanaceae. Alkaloid dengan struktur inti berupa indol, dikelompokkan sebagai alkaloid indol, seperti: strikhnin dan quinin yang berasa pahit dan merupakan senyawa penolak makan bagi serangga. Kelompok alkaloid pirrolizidin merupakan ester alkaloid pada genus Senecio, seperti: senecionin. Kelompok lain dari alkaloid yang berasal asam amino lisin adalahquinolizidin yang sering disebut sebagai alkaloid lupin karena banyak terdapat pada genus Lupinus. Alkaloid polihidroksi memiliki stereokimia yang mirip dengan gula, sehingga mengganggu kerja enzim glukosidase. Kelompok alkaloid polihidroksi merupakan penolak makan bagi serangga. Beberapa jenis alkaloid merupakan derivat dari asam nikotinat, purin, asam antranilat, poliasetat dan terpenes. Mereka dikelompokkan ke dalam alkaloid purin, seperti: kafein.

2.   Triterpenoid / Steroid
Triterpenoid adalah sekelompok senyawa turunan asam mevalonat. Semua jenis triterpenoid dipisahkan dengan cara yang sama, yaitu berdasarkan KLT dan KGC. Identitas dipastikan dengan menentukan titik didih. Triterpenoid tersebar luas dalam dammar, gabas, dan kutin tumbuhan. Asam damar adalah asam triterpenoid yang sering bersama-sama dengan gompolisakarida dalam damar gom.
Triterpenoid yang paling penting dan tersebar luas adalah triterpenoid pentasiklik. Senyawa ini ditemukan dalam tumbuhan seprimitif sphagrum, tetapi yang paling umum pada tumbuhan berbiji. Pada pemeriksaan triterpenoid dalam tumbuhan, jaringan kering harus dihilangkan lemaknya, lalu diekstraksi dengan methanol panas. Selanjutnya, ekstrak metanol yang telah dihidrolisis dapat diperiksa langsung. Uji deteksi lain yang digunakan adalah uji deteksi yang dipakai untuk triterpenoid secara umum, misalnya H2SO4 saja atau diencerkan dengan air alkohol.
Terpenoid merupakan kelompok metabolit sekunder terbesar. Saat ini hampir dua puluh ribu jenis terpenoid telah teridentifikasi. Kelompok ini merupakan derivat dari asam mevalonat atau prekursor lain yang serupa dan memiliki keragaman struktur yang sangat banyak. Struktur terpenoid merupakan satu unit isopren (C5H8) atau gabungan lebih dari satu unit isopren, sehingga pengelompokannya didasarkan pada jumlah unit isopren penyusunnya.
Monoterpenoid umumnya bersifat volatil dan biasanya merupakan penyusun minyak atsiri. Monoterpenoid memberikan aroma yang khas pada tumbuhan. Monoterpenoid dikelompokkan sebagai :
 a. Asiklik, contoh : geraniol
 b. Monosiklik, contoh: limonene
 c. Bisiklik, contoh: pinene
Untuk mencegah terjadinya keracunan diri (autotoxicity), tumbuhan membentuk tempat penyimpanan khusus. Kelompok terbesar dari terpenoid adalah sesquiterpen yang juga merupakan penyusun minyak atsiri. Contoh yang cukup dikenal dari kelompok ini adalah poligodial dan warburganal yang merupakan zat penolak makan berbagai jenis serangga. Diterpenoid, seperti asam resin (misalnya: asam abietat) dari tumbuhan keluarga pinus-pinusan dan klerodan (misalnya: ajugarin dari tumbuhan Ajuga remota) merupakan zat penolak makan bagi serangga. Triterpenoid merupakan senyawa metabolit sekunder yang tersebar luas dan beragam. Perwujudan dari senyawa ini dapat berupa resin, kutin maupun semacam gabus. Termasuk ke dalam kelompok ini adalah limonoid (misalnya: azadirachtin), lantaden, dan cucurbitacin (misalnya: cucurbitacin B). Azadirachtin terkenal sebagai zat penolak makan yang sangat kuat bagi serangga. Demikian juga dengan cucurbitacin.

3.  Fenolik
Fenolik merupakan kelompok senyawa aromatis dengan gugus fungsi hidoksil. Cara klasik untuk mendeteksi senyawa fenol sederhana ialah dengan menambahkan larutan besi (II) klorida 1 %. Pigmen fenolik warnanya dapat dilihat selama proses isolasi dan proses pemurnian. Salah satu golongan fenolik yaitu melamin tumbuhan pada penguraian basa yang menghasilkan fenol sederhana. Fenolik merupakan senyawa yang banyak ditemukan pada tumbuhan. Fenolik memiliki cincin aromatik dengan satu atau lebih gugus hidroksi (OH-) dan gugus-gugus lain penyertanya. Senyawa ini diberi nama berdasarkan nama senyawa induknya, fenol. Senyawa fenol kebanyakan memiliki gugus hidroksi lebih dari satu sehingga disebut sebagai polifenol. Fenol biasanya dikelompokkan berdasarkan jumlah atom karbon pada kerangka penyusunnya.
Kelompok terbesar dari senyawa fenolik adalah flavonoid, yang merupakan senyawa yang secara umum dapat ditemukan pada semua jenis tumbuhan. Biasanya, satu jenis tumbuhan mengandung beberapa macam flavonoid dan hampir setiap jenis tumbuhan memiliki profil flavonoid yang khas. Flavonoid adalah kelompok senyawa fenil propanoid dengan kerangka karbon C6-C3-C6. Flavonoid merupakan senyawa yang larut dalam air dan dapat diekstraksi dengan etanol 70%. Flavonoid merupakan senyawa fenol. Oleh karena itu, warnanya akan berubah jika bertambah basa atau ammonia. Inti flavonoid biasanya berikatan dengan gugusan gula sehingga membentuk glikosida yang larut dalam air. Pada tumbuhan, flavonoid biasanya disimpan dalam vakuola sel.
Flavonoid dan isoflavonoid adalah salah satu golongan senyawa metabolit sekunder yang banyak terdapat pada tumbuh-tumbuhan, khususnya dari golongan leguminoceae (tanaman berbunga kupu-kupu). Kandungan senyawa flavonoid dalam tanaman sangat rendah yaitu sekitar 25 %. Senyawa-senyawa tersebut pada umunya dalam keadaan terikat / konjugasi dengan senyawa gula.
Secara umum, flavonoid dikelompokkan lagi menjadi kelompok yang lebih kecil (sub kelompok), yaitu:
a.       Flavon, contoh: luteolin
b.      Flavanon, contoh: naringenin
c.       Flavonol, contoh: kaempferol,
d.      Antosianin dan
e.       Calkon.
Beberapa jenis flavon, flavanon dan flavonol menyerap cahaya tampak, sehingga membuat bunga dan bagian tumbuhan yang lain berwarna kuning atau krem terang. Sedangkan jenis-jenis yang tidak berwarna merupakan zat penolak makan bagi serangga (contoh: katecin) ataupun merupakan racun (contoh: rotenon). Rutin, yang merupakan glikosida flavonol yang tersebar di hampir semua jenis tumbuhan, juga merupakan zat penolak makan yang kuat bagi serangga polifagus, seperti Schistocerca americana. Sementara itu paseolin, dilaporkan merupakan glikosida flavonol yang paling efektifsebagai zat penolak makan bagi serangga. Pada percobaan dengan kumbang pemakan akar, Costelytra zealandica, paseolin memberikan nilai FD50 yang sangat rendah, yaitu 0.03 ppm. Tanin merupakan senyawa polifenol dengan berat molekul antara 500 sampai dengan 20000 dalton. Pada sel tumbuhan, tanin selalu berikatan dengan protein sehingga disebut merupakan zat yang menurunkan nilai nutrisi dari jaringan tumbuhan bagi pemakannya.

4. Saponin
Saponin adalah kelompok senyawa dalam bentuk glikosida atau steroid. Saponin merupakan senyawa aktif permukaan yang kuat yang menimbulkan busa jika dikocok dalam air dan pada konsentrasi yang rendah sering menyebabkan hemolisis sel darah merah. Dalam larutan yang sangat encer, saponin sangat beracun untuk ikan dan tumbuhan yang mengandung saponin telah digunakan sebagai racun ikan selama beratus-ratus tahun. Beberapa saponin juga digunakan sebagai anti mikroba.
 Saponin memiliki karakteristik berupa buih. Sehingga ketika direaksikan dengan air dan dikocok maka akan terbentuk buih yang dapat bertahan lama. Saponin mudah larut dalam air dan tidak larut dalam eter. Saponin memiliki rasa pahit menusuk dan menyebabkan bersin serta iritasi pada selaput lendir. Jika digunakan dengan benar saponin dapat bermanfaat sebagai sumber anti bakteri dan anti virus, meningkatkan sistem kekebalan tubuh, meningkatkan vitalitas, mengurangi kadar gula dalam darah, dan mengurangi penggumpalan darah.
Dikenal dua jenis saponin, yaitu glikosida triterpenoid alkohol dan glikosida struktur steroid. Kedua jenis saponin ini larut dalam air dan etanol tetapi tidak larut dalam eter. Saponin steroid paling umum ditemukan dalam keluarga liliceae, amarillidaceae, dan droscoreaceae.

5.  Kumarin
Kumarin adalah kelompok senyawa fenil provanoid dengan kerangka benzene dan pirin C6-C3. Hampir semua kumarin alam mempunyai oksigen. Kumarin terdapat dalam semua bagian tumbuhan dan tersebar luas di dunia tumbuhan, tetapi yan terutama terdapat dalam rumput-rumputan (graminae), angrek, jeruk (rutaceae), dan polong-polongan (leguminasae). Kumarin yang paling umum terdapat pada tumbuhan tinggi ialah skopoletin.
Kumarin mempunyai berbagai efek fisiologi terhadap tumbuh-tumbuhan dan hewan. Pada tumbuhan efeknya adalah menghambat atau menstimulasi asam indol-3-asetat oksidase, menstimulasi produksi etilena, menghambat sintesis selulosa. Pada hewan, kumarin mempunyai efek toksik terhadap mikroorganisme dan dapat membunuh serangga.

6.  Zat warna Kuinon
Kuinon adalah senyawa berwarna yang mencapai kromospor dasar, seperti kromospor pada benzo kuinon yang terdiri atas dua gugus karbonil yang berkonjugasi dengan dua ikatan rangkap karbon. Untuk mengidentifikasi kuinon, dapat dipilih empat kelompok, yaitu benzokuinon, naftokuinon, antrakuinon, kuinon isoprenoid. Tiga kelompok pertama biasanya terhidrolisasi dan bersifat senyawa fenol. Dengan demikian, diperlukan hidrolisis asam untuk melepaskan kuinon bebasnya.

7.  Glukosinolat dan sianogenik
§  Glukosinolat
Glukosinolat merupakan metabolit sekunder yang dibentuk dari beberapa asam amino dan terdapat secara umum pada Cruciferae (Brassicaceae). Glukosinolat dikelompokkan menjadi setidaknya 3 kelompok, yakni :
a.       Glukosinolat alifatik (contoh: sinigrin), terbentuk dari asam amino alifatik (biasanya metionin),
b.      Glukosinolat aromatik (contoh: sinalbin), terbentuk dari asam amino aromatik (fenilalanin atau tirosin) dan
c.       Glukosinolat indol, yang terbentuk dari asam amino indol (triptofan).
Keragaman jenis glukosinolat tergantung pada modifikasi ikatannya dengan gugus lain melalui hidroksilasi, metilasi dan desaturasi. Hidrolilis dari glukosinolat terjadi karena adanya enzim mirosinase, sehingga menghasilkan beberapa senyawa beracun seperti isotiosianat, tiosianat, nitril, dan epitionitril. Senyawa-senyawa tersebut merupakan racun bagi serangga yang bukan spesialis pemakan tumbuhan Cruciferae, dan merupakan zat penolak makan bagi ulat kilan, Trichoplusia ni.

§  Sianogenik
Semua jenis tumbuhan mempunyai kemampuan untuk mensintesis glikosida sianogenik.Namun, tidak semua jenis tumbuhan mengumpulkan senyawa ini dalam sel-selnya. Pada famili Rosaceae, senyawa ini disimpan pada vakuola. Pada saat sel tumbuhan dirusak, glikosida sianogenik akan dihidrolisis secara enzimatis menghasilkan asam sianida (HCN) yang sangat beracun dan merupakan zat penolak makan serangga dengan spektrum yang luas.

E.  Jalur Metabolisme
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 asarn mevalonat.
1.  JaIur asam asetat
Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan bersarna berdasarkan pada biosintesisnya. Poliketida adalah senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat, mempunyai kerangka dasar aromatik yang disusun oleh beberapa unit yang terdiri dari dua atom C. Senyawa poliketida merupakan suatu rantai poliketometilen [-(CH2 – CO)n-]. Metabolit sekunder yang merupakan turunan poliketida antara lain : quinon, benzophenon & xanthone, depsine & depsidon, aflatoksin, tetrasiklin dan antibiotik makrolida.
 Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam asetat (C2) via reaksi kondensasi, misalnya    n CH3CO2H [CH3C0]n –
Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina. Pembentukan rantai poli-ß-keto dapat digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup. Akan tetapi studi tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas.

2.  Jalur asam sikimat
Jalur asam sikimat merupakan jalur 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 tercantum dalam Gambar 3 — 7. Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.
Jalur shikimat menghasilkan metabolit sekunder antara lain : cinnamic acid, gallic acid, dan senyawa-senyawa aromatik.

3.  Jalur asam mevalonat (jalur isoprenoid)
Jalur mevalonat merupakan salah satu jalur biosintesa metabolit sekunder dengan precursor berupa senyawa lima atom C yang bercabang seperti tergambar di bawah ini.  Metabolit sekunder yang merupakan turunan dari mevalonat meliputi : terpen, steroid dan karotenoid.
Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA).

OH

CH3
OH
O2C
Mevalonat
 





4.  Metabolit turunan asam amino
Beberapa contoh metabolit sekunder turunan asam amino adalah jenis-jenis antibiotik, seperti : cycloserine, antibiotik β lactam (penicillin, cephalosporin), antibiotik peptida (bacitracin) dan chromopeptida (actinomycin).

5.  Metabolit turunan langsung dari karbohidrat
Contoh metabolit sekunder yang merupakan turunan langsung dari karbohidrat sebagai precursornya adalah kojic acid, mannitol dan gluconic acid. Metabolit-metabolit sekunder tersebut diturunkan secara langsung dari glukosa tanpa memecah rantai karbonnya

            6.  Metabolit hasil kombinasi biosintesis
a.   Asam amino – isoprenoid
Sebuah unit beratom C5 dari dimetilalil difosfat seringkali digabungkan dengan sebuah struktur yang diturunkan dari satu atau lebih asam amino (triptofan dan metionin), contohnya : ergot alkaloid pada Claviceps sp. Selain itu penggabungan antara asam amino triptofan, sebuah isoprenoid dan dua unit asetat pada Penicillium cyclopium menghasilkan cyclopiazonic acid (suatu mikotoksin)
b.   Poliketida – isoprenoid
Contoh: antibiotik siccanin yang dihasilkan oleh Helminthosporium siccans
c.   Poliketida – komponen siklus Krebs
Penicillium spiculisporum dapat menghasilkan decylcitrat yang merupakan substitut dari asam sitrat atau asam homositrat. Decylcitrat dihasilkan dari penggabungan antara lauroil-CoA (poliketida) dan asam oksaloasetat (komponen siklus Krebs).


F.   Fungsi Metabolit Sekunder
Beberapa fungsi metabolit sekunder :
1.      Proteksi terhadap serangan mikroba, seperti :
a.  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
b. Elisitor-senyawa kimia spesifik yang menginduksi respons mekanisme pertahanan tumbuhan
2.      Proteksi terhadap serangan/gangguan herbivora
a.       Umumnya bersifat konstitutif
b.      Pestisida alami pada tumbuhan dapat mencapi 10% berat kering, dimana tumbuhan liar memiliki potensi sebagai toksin.
3.      Proteksi terhadap gangguan lingkungan
a.       Proteksi terhadap UV, contoh : antosianin, kutikula
b.      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.

Industri maju, seperti yang kita saksikan sekarang tidak akan pernah ada tanpa dukungan pengembangan dan penyempurnaan teknologi sebelumnya secara berkesinambungan. Dalam perkembangannya, teknologi bergerak dalam tiga tahap yang berbeda; penelitian, pengembangan dan pemasyarakatan (komersial). Di awali dengan penelitian dasar yang kurang memperhatikan kegunaan dari hasil penelitian, dilanjutkan dengan penelitian terapan yang bertujuan mencari keterangan lanjutan untuk program pengembangan, dan akhirnya dikembangkan dengan rancangan rekayasa, baik terhadap produk maupun cara pengolahan dalam menciptakan barang-barang baru untuk dimasyarakatkan atau dipasarkan. Dalam dua abad terakhir ini, setidaknya ada tiga jenis revolusi dalam industri; industri batubara dan kereta api, industri minyak dan kimia serta industri elektronika dan bioteknologi. Yang paling baru dan ramai dibicarakan dewasa ini adalah revolusi industri bioteknologi, sebagai hasil dari penemuan dan meluasnya pengetahuan dasar tentang proses kehidupan pada tingkat molekul, sel dan genetik. Melalui bioteknologi, banyak permasalahan bersifat biologik yang pada masa lampau belum diketahui para ahli, sekarang telah dapat dipecahkan. Bioteknologi dan rekayasa genetik yang menyajikan pemecahan baru terhadap masalah yang bersifat biologik telah dapat menantang para ahli untuk lebih menaruh perhatian yang besar dalam bidang ini. Berangkat dari dataran pemikiran yang membatasi bioteknologi sebagai sebuah sistem pendekatan baru dalam mengubah bahan mentah melalui pengubahan yang bersifat biologik menjadi produk yang berguna, maka paduan ilmu di bidang biologi, biokimia dan rekayasa ini diharapkan menghasilkan penemuan baru atau penyempurnaan dalam pemecahan masalah kesehatan, pertanian dan lingkungan. 
Bahkan sampai saat inipun menurut perkiraan badan kesehatan dunia (WHO), 80% penduduk dunia masih menggantungkan dirinya pada pengobatan tradisional termasuk penggunaan obat yang berasal dari tanaman. Sampai saat ini seperempat dari obat-obat moderen yang beredar di dunia berasal dari bahan aktif yang diisolasi dan dikembangkan dari tanaman. Sebagai contoh misalnya aspirin adalah analgesik yang paling popular yang diisolasi dari tanaman Salix dan Spiraea, demikian pula paclitaxel dan vinblastine merupakan obat antikanker yang sangat potensial yang berasal dari tanaman. Permasalahannya adalah bagaimana menjaga tingkat produksi obat herbal tersebut dengan bahan baku obat herbal yang terbatas, karena sebagian besar bahan baku obat herbal diambil dari tanaman induknya. Di khawatirkan bahwa sumber daya hayati ini akan musnah disebabkan oleh adanya kendala dalam budidayanya. Bahkan disinyalir bahwa bahan obat herbal yang diproduksi dan diedarkan di Indonesia saat ini sebagian besar bahan bakunya sudah mulai diimpor dari beberapa negara lain.
Peranan bioteknologi dalam budidaya, multiplikasi, rekayasa genetika, dan skrining mikroba endofit yang dapat menghasilkan metabolit sekunder sangat penting dalam rangka pengembangan bahan obat yang berasal dari tanaman obat ini. Bahkan dengan kemajuan yang pesat dalam bidang bioteknologi ini telah dapat dihasilkan beberapa jenis tanaman transgenik yang dapat memproduksi vaksin rekombinan.
Salah satu bentuk perkembangan bioteknologi adalah proses peningkatan produksi terhadap produk metabolit sekunder. Hal ini dilakukan untuk dapat menghasilkan suatu produk metabolit sekunder yang bersifat unggul dan dalam jumlah melimpah. Permasalahnya saat ini adalah bagaimana peranan bioteknologi dapat membantu meningkatkan produksi metabolit sekunder dari mikroba, maupun teknik bioteknologi lainnya. Dari jurnal-jurnal yang sudah di review didapatkan bahwa beberapa senyawa bahan alam dapat dihasilkan oleh beberapa spesies mikroba.
1.      Rekayasa Genetika
Kemajuan yang telah dicapai dalam bidang bioteknologi dan teknik DNA rekombinan telah membantu mempercepat dan meningkatkan berbagai penelitian menuju ke arah pemahaman tentang biosintesis metabolit sekunder. Berbagai penelitian telah berhasil mengidentifikasi beberapa enzim yang berperan penting dalam jalan metabolisme, dan telah berhasil dilakukan rekayasa dan manipulasi terhadap enzim-enzim tersebut. Teknik rekayasa genetika dengan melakukan transformasi genetik telah dilakukan untuk memanipulasi lebih dari 120 jenis spesies dari sekitar 35 famili tanaman menggunakan perantara bakteri Agrobacterium ataupun transformasi langsung. Agrobacterium tumafaciens, dan Agrobacterium rhizogenes, merupakan bakteri Gram negatif yang terdapat di dalam tanah yang menyebabkan tumor crown gall dan hairy root pada tanaman. Bakteri Agrobacterium tumafaciens mengandung megaplasmid yang berperan penting dalam induksi tumor tanaman yang diberinama Ti plasmid. Selama proses infeksi, T-DNA yang merupakan segmen penting dari Ti plasmid ditransfer ke dalam nukleus sel yang terinfeksi dan terintegrasi ke dalam kromosom hospesnya. Sedangkan bakteri A. rhizogenes dapat menginduksi proliferasi multi branched di tempat akar yang terinfeksi, sehingga disebut dengan “hairy root”. Melalui infeksi ini dapat ditransfer T-DNA yang dikenal dengan root inducing plasmid (Ri plasmid), dan kemudian dapat terintegrasi ke dalam kromosom sel tanaman.
Kemampuan bakteri Agrobacterium tumafaciens, dan A. rhizogenes yang mampu masuk ke dalam nukleus dan berintegrasi ke dalam kromosom tanaman inilah yang dimanfaatkan oleh para peneliti bioteknologi untuk melakukan modifikasi secara genetik guna meningkatkan produksi matabolit sekunder tanaman obat, baik tanaman dikotil ataupun monokotil. Transformasi genetik terhadap tumbuhan obat telah banyak yang berhasil dilakukan. Beberapa di antaranya adalah transformasi genetic menggunakan Agrobacterium tumafaciens terhadap tanaman transgenik Azadirachta indica yang mengandung rekombinan plasmid pTiA6 , Atropa belladonna, dan Echinea purpurea dan terbukti dapat meningkatkan komposisi alkaloid secara signifikan.
Demikian pula transformasi genetic menggunakan Agrobacterium rhizogenestelah berhasil meningkatkan produksi artemisin sebesar 4.8 mg/ L, dari kultur selArtemisia annua L, dan dapat meningkatkan produksi alkaloid puerarin dari kultur selPueraria phaseoloides. Berbagai jenis tanaman lain juga telah diteliti peningkatan kadar metabolit sekunder yang dihasilkannya melalui transformasi genetik denganAgrobacterium rhizogenes antara lain adalah terhadap kultur sel/jaringan yang berasal dari tanaman Aconitum heterophyllum, Digitalis lanata, Papaver somniferum L, danSolanum aviculare.

2.      Produksi antibiotik dengan memanfaatkan mikroba
Peranan mikroba sendiri dalam usaha peningkatan hasil metabolit sekunder memegang peranan yang cukup penting. Di mana mikroba yang terlibat dalam peningkatan metabolit sekunder termasuk di antaranya adalah antibiotik, pigmen, toksin, kompetisi ekologi dan simbiosis, feromon, enzim inhibitor, imunomodulating agents, reseptor antagonis dan agonis, petisida, anti tumor agents,dan growth promoters dari tanaman dan hewan. Sehingga mikroba berpengaruh penting dalam kehidupan (Demain, 1998).
Selain itu juga diketahui bahwa aktifitas metabolit sekunder dari mikroba terbagi menjadi dua yaitu :
Metabolit sekunder dengan aktifitas non-antibiotik yaitu :
a. Antitumor agents
b. Protease/peptides inhibitors
c. Inhibitors of cholesterols biosynthesis
d. Inhibitor Angiotensin-Converting Enzyme (ACE)
e. Inhibitor lain
f. Immunosupresant.

Metabolit sekunder dengan aktifitas antibiotik, yaitu :
a. Antibacterial agents
b. Antifungal agents

Produksi antibiotik sendiri saat ini menggunakan berbagai teknik produksi, teknik umum yang sering digunakan terutama adalah memproduksi antibiotik adalah fermentasi dan modifikasi senyawa kimia dari hasil fermentasi.
Antibiotik merupakan molekul kecil yang disintesis oleh enzim. Aktifitas enzim sangat diperlukan dalam setiap jalur kompleks, selain itu juga penting untuk diketahui bahwa ada pengaruh fisiologis untuk mampu meningkatkan produksi fermentatif bagi organisme penghasil antibiotik. Produksi dari metabolit sekunder sendiri dihasilkan setelah fase pertumbuhan terhenti. Karena banyak antibiotik yang dihasilkan oleh organisme spore-forming (Streptomyces yang merupakan prokariot dan filamentous fungiyang merupakan eukariot) dan karena produk antibiotik dan sporulaton baru mulai dihasilkan pada awal fase stasioner, salah satu dugaan, proses ini terjadi dengan menggunakan mekanisme overlapping, yang dimodulasi oleh intercellular signaling molecules. Termasuk juga sinyal dari peptida dan lakton membran permeabel mirip dengan lakton acyl-homoserine yang dikenal bekerja sebagai quorum-sensing signal dalam bakteri Gram-negatif.
Bagaimanapun juga dalam beberapa kasus diketahui bahwa tidak ada ikatan yang kuat antara formasi spora dan produksi antibiotik, hal ini sanagat jelas dalam produksi antibiotik melalui nonsporulating organism. Sebagai contoh dari tipikal Gram-negatif,quorum signal lakton N-Hexanoyl homoserin menginduksi produksi dari carbapenem yang dihasilkan oleh Erwinia carotovora (yang masih behubungan dengan E. Coli) dengan melakukan ikatan secara langsung kepada operon protein repressor yang memproduksi carbapenem, juga dalam beberapa spesies Streptomyces, juga pada reseptor sistolik untuk aktifasi secara langsung dari lakton pada transkripsi gen untuk produksi antibiotik dengan cara yang sama.
Syarat untuk melakukan proses difusi adalah melalui sinyal quorum-sensing yang merupakan bagian dari penjelasan fakta bahwa produksi antibiotik sangat terbatas pada fase stasioner, dimana kepadatan sel akan menjadi lebih tinggi. Hipotesis yang dapat diambil pada kepadatan sel yang rendah, pertumbuhan secara cepat dan oleh sebab itu metabolisme primer merupakan prioritas utama dan hanya pada saat pertumbuhan menjadi perlahan saat kepadatan sel tinggi, menyebabkan sel mengeluarkan banyak energi untuk bias memproduksi metabolit sekunder, yaitu berupa antibiotik. Banyak organisme yang memproduksi antibiotik justru kurang produktif dengan adanya kelebihan sumber karbon, seperti misalnya glukosa. Hal ini mengingatkan pada fenomena catabolite repression yang kita ketahui dalam E. coli. Untuk mengatasi catabolite repression, sumber karbon harus ditambahkan kedalam kultur medium dengan hati-hati.
Dalam banyak kasus, kelebihan komponen nitrogen atau fosfat dalam medium fermentasi yang mengalami pengurangan produksi antibiotik. Keuntungan secara ekologi dari regulasi kemungkinan mirip dengan catabolite repression. Fosfat ditunjukkan untuk menghambat transkripsi dari beberapa gen untuk sintesis antibiotik, dan regulasi ini dihilangkan dalam tubuh mutants dengan melakukan delesi dari PhoR-PhoP dari dua komponen sistem regulasi.
Beberapa ilmuwan menduga antibiotik sendiri adalah sebagai produk akhir, kemungkinan usaha negatif-feedback regulation dalam proses sintesis. Data pendukung berasal dari penelitian dengan penambahan penicillin ke dalam kultur dari penicillin -produksi jamur ternyata menghambat sintesis dari antibiotik. Ternyata tingkatan dari penicillin exogenous untuk menghambat diperlukan dalam dalam jumlah tinggi dengan adanya overproduksi dari penicillin, menyatakan bahwa resistensi dari feedback inhibitionmerupakan sedikit factor dalam overproduksi dalam strain ini.
Metabolit sekunder disintesis dari metabolit primer, jadi produksi lebih efesien dari antibotik memerlukan arus stabil dari prekursor. Dalam banyak kasus, produksi dari prekursor terjadi suatu regulasi yang mekanismenya telah diketahui. Sebuah contoh menarik bagaimana regulasi dari suplai prekursor dan bagaimana hal tersebut dapat mempengaruhi produksi antibiotik yaitu berupa kondisi kultur dari produksi α-asam aminoadipik, sebuah prekursor untuk biosintesis β-laktam. Dalam jamur, α-asam aminoadipik adalah intermediate dalam jalur biosintesis lisin, karena lisin merupakan produk akhir dari jalur biosintesis, dimana level dari lisinnya tinggi sehingga menutupi proses biosintesis dengan menghambat enzim pertama dari jalur (feedback inhibition). Hasilnya akan menyebabkan kekurangan intermediate yang ada di jalur, termasuk α-asam aminoadipik, jadi kehadiran dari lisin yang berlebih akan menghambat dengan kuat produksi penicillin dari fermentasi P. Chrysogenum, namun sebaliknya dengan penambahan lisin berlebihan menjadi stimulat pada produksi cephamisin C daristreptomyces. Hal ini disebabkan α-asam aminoadipik disintesis secara total melalui rute lain dalam eubacteria, lisin berfungsi sebagai prekursor.
Selain α-asam aminoadipik, biosintesis dari penisilin atau cephalosporin memerlukan kehadiran sistein dan valin, Cara pembuatan sistein dibuat berbeda dalam jenis berbeda dan bahkan berbagai strain. P.chrysogenum, lebih banyak mengandung atom sulfur dari sistein yang merupakan turunan dari inorganik sulfat didalam medium. Hal ini berbeda dengan A. chrysogenum, dimana produksi dari cephalosporin diturunkan lebih banyak dari sistein dibandingkan dari metionin melalui reaksi transsulfuration. Dalam kasus ini metionin ditambahkan sebagai stimulat kuat produksi cephalosporin dan akan mengurangi suplai sistein. Selain itu, ketika beberapa jenis produksi lebih tinggi jumlah cephalosporin C yang telah diteliti, muncul sebuah hubungan proporsional antara tingkat sistationin dan γ-lyase, yaitu sebuah enzim yang terlibat dalam produksi sistein.
Dari beberapa pengembangan secara empirik dapat dibuat kondisi fermentasi untuk produksi antibiotik. Ternyata banyak proses fermentasi dilakukan dalam dua tahapan, dimulai dari tahapan spora, dengan aerasi yang cukup dan suplai nutrient yang baik maka akan dihasilkan sel dengan kepadatan tinggi. Tahapan ke dua adalah pada saat kultur dalam kondisi stasioner atau berhenti pertumbuhannya dan memulai produksi antibiotik dengan tetap memperhatikan nutrisi yang diberikan, dengan dikontrol secara hati-hati mengunakan continuous-feed processes.
Yang menyebabkan proses fermentasi untuk produksi penisilin jauh lebih baik dijelaskan dalam literature, daripada antibiotik lainnya. Dari data publikasi menunjukkan bahwa saat ini tersedia dalam strain P. chrysogenum, fraksi besar dari karbon dari glukosa ditambahkan ke dalam jalur penisilin G. Perhatian khusus harus di bayar untuk menyediakan hanya jumlah yang cukup dari prekursor rantai samping phenylacetic asam yang beracun, oleh karena itu harus ditambahkan dengan perlahan menggunakancontinuous-feed processes.
Secara umum proses fermentasi menggunakan proses batch fermentation, di mana sejumlah medium dimasukkan ke dalam tank yang steril dan di inokulasi dengan mikroorganisme. Kultur akan siap menuju fase lag dan exponensial dari pertumbuhan dan akhirnya mendekati fase stasioner, di mana di fase ini hampir tidak ada kenaikan kepadatan dari organisme, proses batch fermentation merupakan sistem tetutup, sedangkan sistem terbuka dapat menggunakan continuous fermentation. Medium steril dan segar ditambahkan secara konstan dengan jumlah yang sama dari medium yang mengandung mikroorganisme sehingga mengeluarkan produk secara konstan. Kelebihan dari continuous fermentation sendiri adalah medium akan menghasilkan produk dengan konsentrasi tinggi, sedangkan dalam batch fermentation justru banyak waktu yang akan terbuang untuk menunggu medium mencapai konsentrasi produktif. Walaupun continuous fermentation memiliki beberapa kelebihan, dalam skala industri hanya sedikit produk yang bisa dihasilkan karena continuous fermentation merupakan sistem terbuka, maka sangat sulit untuk menghindarkan dari kontaminan.
Metode bioteknologi telah terbukti dapat meningkatkan beberapa produksi beberapa metabolit sekunder pada tanaman. Salah satu metode bioteknologi yang dimanfaatkan untuk memproduksi metabolit sekunder yaitu kultur jaringan tanaman. Kultur jaringan yaitu metode perbanyakan organ, jaringan, sel, atau bagian sel di dalam suatu media yang sessuai secara aseptic dengan tujuan tertentu yang sifat-sifatnya akan sama dengan sifat genetik induknya. 
Prinsip budidaya melalui kultur jaringan bertitik tolak dari teori sel yang ditemukan oleh Schleiden dan Schwann, bahwa sel memiliki kemampuan autonom bahkan memiliki sifat totipotensi. Totipotensi merupakan kemampuan tiap-tiap sel yang diambil dari bagian manapun, yang jika diletakkan pada lingkungan sesuai akan tumbuh menjadi tanaman yang sempurna. 
Disamping faktor habitat tumbuh pada tempat yang sukar dicapai dan umur yang panjang, variasi kandungan metabolit penting, karena genotype dan lingkungan telah menimbulkan masalah untuk produksi skala industri. Oleh karena itu, penggunaan sisitem in vitro membuka suatu alternative yang menarik untuk produk-produk yang suplai bahan mentahnya tidak dapat dipastikan.












 BAB III
KESIMPULAN

Metabolit sekunder adalah senyawa yang tidak terlibat langsung dalam pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi makhluk hidup. Metabolit sekunder memegang peranan penting sebagai system pertahanan terhadap virus (bakteri dan fungi), herbivora (molusca, anthropoda dan vertebrata), tanaman lain (melalui allelopati), sebagai atractan bagi binatang membantu polinasi dan penyerbukan, penyimpanan nitrogen, sistem transport nitrogen dan proteksi terhadap sinar UV. 
Metabolit sekunder digunakan organisme untuk berinteraksi dengan lingkungannya. Metabolisme sekunder (juga disebut metabolisme khusus) adalah istilah untuk jalur dan molekul kecil produk dari metabolisme yang tidak mutlak diperlukan untuk kelangsungan hidup organisme.
Beberapa fungsi metabolit sekunder :
1.   Proteksi terhadap serangan mikroba
2.   Proteksi terhadap serangan/gangguan herbivora
3.   Proteksi terhadap gangguan lingkungan
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.














DAFTAR PUSTAKA


Dalimonthe, S.L, 1987. Kultur jaringan sebagai sarana untuk menghasilkan metabolit sekunder. Dalam buku Risalah Seminar Nasional Metabolit Sekunder. 1987. (Ed) Suwijiyo pramono, D. Gunawan dan C.J. Soegihardjo, 6-9 September, Yogyakarta. PAU Bioteknologi UGM. Hal. 157-162. 

Demain AL. (1998). Induction of Microbial Secondary Metabolism. International Microbiol.

Glazer AN., Nikaido H. (2007). Microbial Biotechnology: Fundamentals Of Applied Microbiology Second Edition. Cambridge University Press.

Hahn EJ., YS Kim, KW. Yu, CS Jeong,KY Paek. (2003). Adventitious Root Cultures of PanaxGingseng and Ginsedoside Production Though Large Scale Bioreactor System. J Plant Biotechnol.

Harbone, J. B., 1996. Recent advance in chemical ecology. Natural Product Reports 12: 83-98. 
Lu H., WX. Zou, JC. Meng, J. Hu, and RX Tan. (2000). New Bioactive Metabolites Produced by Colletotrichum sp., an Endophytic Fungus in Artemisia annua. Plant Sci.

Maksum R. (2004). Pemberian Vakasin melalui Tanaman Trangenik. Maj. Ilmu Kefarmasian Indonesia.

Maksum R. (2005). Peranan Bioteknologi dan Mikroba Endofit Dalam Perkembangan Obat Herbal. Maj. Ilmu Kefarmasian Indonesia.

Stafford A., P. Morris, MW. Fowler.(1986). Plant cell Biotchnology: A perspective. Enzyme Microbial Tech.

Strobel,GA.(2002).Microbial gifts from rain forests. Can. J. Plant Pathol.

http://wardhafla.blogspot.com/2012/01/metabolisme-sekunder.html?m=1 diakses pada tanggal 06 oktober 2012 pukul 22.00.  


1 comment:

  1. apa saja kegunaan alkaloid dalam bidang bioteknologi?
    produk apa yang sudah dihasilkan ?

    ReplyDelete