MAKROMOLEKUL

MAKROMOLEKUL

A. KARBOHIDRAT

            Karbohidrat adalah satu dari 3 zat makanan pokok, selain protein dan lemak. Fungsi utamanya adalah sebagai sumber tenaga. Karbohidrat terdapat pd nasi, roti, tepung, dan lain-lain. Nama lain karbohidrat adalah sakarida, dari bahasa Arab - sakkar- yang berarti gula.

            Karbohidrat mempunyai rumus umum C_n(H₂O)_m adalah senyawa dari karbon, hydrogen, dan oksigen. Contohnya glukosa (C₆H₁₂O₆), sukrosa/gula tebu (C₁₂H₂₂O₁₁) dan selulosa {(C₆H₁₀O₅)_n}.

            Berdasarkan reaksi hidrolisisnya karbohidrat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, dan poloisakarida.

1. Monosakarida

            Monosakarida dapat berupa aldosa (polihidroksialdehid) atau ketosa (polihidroksiketon). Golongan aldosa mempunyai satu gugus aldehid (-CHO-) dan beberapa gugus hidroksil, dan gugus ketosa mempunyai gugus keton (-CO-) dan beberapa gugus hidroksil. Perhatikan beberapa monosakarida berikut ini !

Gambar 1.

a.     Sifat-sifat monosakarida

Semua monosakarida adalah zat putih berwarna putih yang mudah larut dalam air. Larutannya bersifat optis aktif, yaitu larutannya mengalami perubahan sudut putaran, yang disebut mutarotasi. Contohnya glukosa yang mempunyai putaran jenis + 113⁰, kemudian berubah dan akhirnya tetap pada + 19⁰.

Semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi, yang bereaksi positif terhadap pereaksi Fehling, Tollens, maupun Benedict.

b.    Konfigurasi monosakarida

Semua monosakarida mempunyai atom C asimetris, yaitu atom C yang mengikat 4 atom yang berbeda. Setiap monosakarida mempunyai 2 bentuk kondigurasi, yaitu D (dekstro = kanan) dan L (levo = kiri). Penetapan D dan L didasarkan pada atom C nomor 5. Jika OH pada atom C nomor 5 mengarah ke kanan disebut D-glukosa, jika OH pada nomor 5 mengarah ke kiri disebut L-glukosa.

 

                 

Gambar.Struktur monosakarida dapat digambarkan dalam bentuk siklik/melingkar, atau perspektif.

PERHATIKAN GAMBAR 2 DIATAS !!!!

c. Beberapa monosakarida yang penting

1. Glukosa

Glukosa disebut gula anggur-terdapat di buah anggur-, gula darah-terdapat di darah-, atau dektrosa-memutar bidang polarisasi ke kanan. Kadar glukosa dalam darah sekitar 70 – 100 mg/100 ml atau 0,15 %. Jika kadar gula kadar gula terlalu tinggi, maka ginjal tidak dapat mengambil semuanya ke dalam darah, melainkan sebagian masuk ke urine.Glukosa merupakan monomer dari polisakarida. Polisakarida terpenting, yaitu amilum, selulosa, dan glikogen

2. Fruktosa

D-fruktosa terdapat dalam buah-buahan dan merupakan gula yang paling manis. Bersama dengan glukosa, fruktosa merupakan komponen utama dari madu.

3. Ribosa dan 2-Deoksiribosa

Ribosa dan 2-deosiribosa merupakan gula pentosa pembentuk RNA dan DNA.

2. Disakarida

            Disakarida terbentuk dari 2 monosakarida, yang dihubungkan dengan ikatan glikosida. Ikatan ini melibatkan gugus OH hemiasetal dari monosakarida yang satu dengan salah satu gugus OH monosakarida yang lain.

Gambar. Pembentukan glukosa (1 – 4) glikosida dari glukosa

            Beberapa disakarida yang penting :

            a. Sukrosa/gula pasir (1 glukosa + 1 fruktosa)

                        Sukrosa  diperoleh dari batang tebu atau umbi bit. Sukrosa juga terdapat dalam buah dan madu.

            Sukrosa terbentuk dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa

Gambar. Sukrosa

            b. Maltosa

                        Maltosa terdiri 2 molekul glukosa dengan ikatan (1-4). Maltosa diperoleh dari hidrolisis amilum.\

                                                                        Gambar. Maltosa

c.     Laktosa

Laktosa/gula susu terdiri 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa. Laktosa terdapat pd air susu. 

                                                            Gambar. Laktosa

3. Polisakarida

            Polisakarida merupakan gabungan banyak molekul monosakarida. Semua polisakarida larut dalam air dan tidak mereduksi pereduksi Fehling, Benedict, atau Tollens.

a.     Amilum/Pati

Amilum adalah polisakarida yang terdapat pada tumbuhan, yang terbentuk dari H₂O dan CO₂ pada klorofil pada tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari. Amilum disimpan dalam akar, batang, biji, atau daun.

Amilum dapat dipisahkan menjadi 2, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer rantai lurus yang terdiri lebih dari 1000/lebih glukosa dengan ikatan (1-4), sedangkan amilopektin merupakan polimer glukosa  dengan rantai bercabang.

Gambar. Amilum (terdiri dari amilosa dan amilopektin) yang terhidrolisis menjadi glukosa

b.    Glikogen

Amilum dugunakan manusia dan hewan sebagai sumber makanan. Dalam pencernaan amilum mengalami hidrolisis kemudian diserap dalam bentuk glukosa. Glukosa yang tidak digunakan untuk metabolisme tubuh diubah menjadi glikogen yang disimpan dalam hati dan jaringan otot. Jika tidak ada pasokan glukosa, glikogen ini yang diubah menjadi glukosa.

Glikogen menyerupai amilopektin tetapi lebih bercabang. Percabangan terjadi antara 6 – 12 unit glukosa. 1 molekul glikogen terdiri 1700 – 600.000 glukosa.

                                                           Gambar. Glikogen

c.     Selulosa

Bagian terbesar glukosa hasil fotosintesis diubah menjadi selulosa untuk membangun dinding sel dan serat tumbuhan. Selulosa merupakan polimer glukosa rantai lurus dari -D-glukosa dengan ikatan-(1-4). Panjang rantai berkisar 2.000 – 26.000. Rantai ini tersusun rapat dan melintir seperti serat dalam benang yang memberi kekuatan pada batang pohon.

                                                     Gambar. Selulosa

4. Reaksi Identifikasi Karbohidrat

1. Uji Molisch. Merupakan uji umum karbohidrat. Karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfanaftol, kemudian diberi H₂SO₄ pekat secukupnya sehingga terbentuk 2 lapisan cairan, yang pada bidang batas terbentuk warna ungu.

2. Uji Fehling atau Pereaksi Benedict. Identifikasi monosakarida dan disakarida (kecuali sukrosa) dapat ditunjukkan dengan uji ini yang menghasilkan endapan merah bata (Cu₂O).

3,  Uji Iodin. Polisakarida dapat ditunjukkkan dengan uji ini. Amilum akan memberikan warna ungu, glikogen memberi warna coklat merah, sedangkan selulosa memberi warna coklat.

B. PROTEIN

            Protein merupakan senyawa terpenting penyusun sel hidup, terdapat dalam semua jaringan hidup baik tumbuhan ataupun hewan. Protein merupakan polimer dari sekitar 20 jenis asam amino. Unsur utama protein adalah C, H, O, dan N. Banyak yang mengandung S, dan dalam jumlah sedikit mengandung P.

1. Asam Amino

            Asam amino merupakan senyawa karbon yang setidaknya mengandung 1 gugus karboksil (-COOH) dan 1 gugus amino. Jika gugus amino terikat pada atom C alfa (yaitu atom C yang terikat langsung dengan gugus karboksil) disebut asam amino, jika gugus amino terikat pada atom C beta, disebut asam amino, dan seterusnya. Dalam pembahasan berikut istilah asam amino yang dimaksudkan adalah asam amino.

                                                                        Gambar. Atom C alfa

                                           

Gambar. Rumus bangun 20 jenis asam amino

            Dalam asam amino gugus karboksil (-COOH) adalah gugus yang bersifat asam (dapat melepas H⁺), sedangkan gugus –NH₂ adalah gugus yang bersifat basa (dapat menyerap H⁺), sehingga asam amino dapat mengalami reaksi asam-basa intramolekul membentuk ion dipolar yang disebut ion zwitter. 

Gambar. Ion Zwitter

            Karena mempunyai gugus asam dan basa, maka asam amino bersifat amfoter (dapat bereaksi dengan asam dan basa). Jika direaksikan dengan asam, maka asam amino menjadi anion, sedangkan jika direaksikan dengan basa, maka asam amino menjadi kation.

Gambar. Reaksi asam amino dengan asam

2. Asam amino esensial dan non esensial

            Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disintesis dalam tubuh, yang meliputi valin, leusin, isoleusin, treonin, lisin, metionin, fenilalamin, triptofan, histidin, dan arginin. Asam amino non esensial adalah asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh, yang meliputi glisisn, alanin, serin, asam glutamate, tirosin, sistein, dan prolin.

3. Struktur protein

            Protein dibentuk dari 2 molekul asam amino melalui ikatan peptide, dan senyawa yang terbentuk disebut dipeptida. Suatu dipeptida juga mempunyai gugus –COOH dan –NH₂, oleh karena itu dapat mengikat asam amino lain membentuk tripeptida, dan seterusnya.

Gambar. Struktur Protein

4. Penggolongan protein

            a. Penggolongan protein berdasarkan komposisi kimia

            Berdasarkan komposisi kimia,protein dibagi menjadi protein sederhana (hanya terdiri asam amini, tdk ada gugus lain) dan protein konyugasi (terdiri rantai polipeptida yang terikat gugus lain). Contoh protein konjugasi adalah kasein, hemoglobin.

            b. Penggolongan berdasarkan bentuk

            Berdasarkan bentuknya protein dibagi menjadi protein globular/bulat panjang dan protein serabut. Contoh protein globular adalah enzim, dan antibody. Contoh protein serabut adalah rambut, wol, sutra.

            c.   Penggolongan protein berdasarkan fungsi biologi

            Berdasarkan fungsi biologi, protein dibagi 7 golongan :

1.     Enzim : protein yang berfungsi sebagai biokatalisator, contohnya tripsin 

2.     Protein transport : protein yang mengikat dan memindahkan molekul/ion spesifik, contohnya hemoglobin 

3.     Protein nutrient dan penyimpan : protein yang berfungsi sebagai cadangan makanan, contohnya kasein pada susu. 

4.     Protein kontraktil : protein yang memberikan kemampuan pada sel dan organism untuk bentuk atau bergerak, contohnya aktin dan myosin yang berperan dalam kontraksi otot 

5.     Protein struktur : protein sebagai penyangga untuk memberikan struktur kekuatan atau perlindungan, contohnya keratin pada rambut 

6.     Protein pertahanan/antibody : protein yang melindungi organisme terhadap organisme lain, contohnya bisa ular 

7.     Protein pengatur : protein yang mengatur aktivitas seluler atau fisiologi, contohnya hormon

C. LIPID

            Lipid merupakan substansi biologis yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut yang kurang polar, misalnya kloroform dan eter. 3 golongan lipid yang terpenting adalah :

1. Lemak

Lemak adalah ester dari gliserol dengan asam-asam lemak.

       R1, R2, dan R3 adalah rantai hidrokarbon dengan jumlah ato C dari 3 sampai 23.

Gambar. Rumus umum lemak

Gambar. Beberapa contoh struktur lemak

2. Fosfolipid

Fosfolipid juga merupakan ester datri gliserol, tetapi hanya 2 gugus OH dari gliserol itu yang diganti guhus asil/asam karnboksilat. Contoh fosfplipid fosfastidilkolin,fosfatidilserin.

Gambar. Struktur fosfolipid

3. Steroid

Struktur steroid berbeda dengan lemak dan fosfolipid. Steroid mempunyai struktur dasar yang terdiri 17 atom

Gambar. Beberapa contoh steroid (testoteron, estrogen, dan progesteron)

D. ASAM NUKLEAT

Asam nukleat adalah biomolekul yang berperan penting dalam penurunan sifat genetic dan sintesis protein. Ada 2 jenis asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA = deoxyribocleic acid) yang terdapat di dalam sel, dan asam ribonukleat (RNA = ribonukleat acid)

            Monomer asam nukleat adalah nukleotida. Nukleotida terdiri 3 jenis molekul sederhana, yaitu 1 basa nitrogen (basa purin/basa pirimidin), 1 gula pentose (ribosa/deoksiribosa) dan asam fosfat.

Gambar. Hasil hidrolisis asam nukleat

Perbedaan DNA dan RNA

NO	DNA	RNA
1	Mengandung 2 deoksiribosa	Mengandung ribosa
2	Basa nitrogen adalah adenine (A), guanin (G), timin (T), dan sitosin (S)	Basa nitrogen adalah adenine (A), guanin (G), urasil (U), dan sitosin (S)

             

Molekul DNA terdiri 2 rantai polimer melengkung yang membentuk heliks ganda (gambar di bawh ini). Heliks ganda ini dikukuhkan dengan ikatan hydrogen antara timin (T) pada rantai satu dengan adenine (A) pada rantai lainnya, dan antara sitosin (S) dari rantai satu dengan guanin (G) pada rantai lainnya.

Gambar. Molekul DNA