BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang
Bahan
kimia sering ditakuti oleh sebagian orang yang mungkin tidak mengerti kimia.
Sebenarnya bahan kimia meliputi semua benda yang terdapat dalam kehidupan
sehari-hari. Setiap benda di sekeliling kita, bahkan tubuh kita sendiri terdiri
atas bahan-bahan kimia. Buku, udara, rumah, makanan dan minuman, semuanya
termasuk bahan kimia. Bahan kimia terdapat dimana-mana. Tentunya tidak mungkin
bila Anda tidak ingin menjumpai bahan kimia, walaupun di ruang hampa.
Bahan
kimia yang terdapat di sekitar kita, banyak yang berasal dari alam dan banyak
pula yang dihasilkan oleh makhluk hidup. Batuan, besi, emas, kapas, gula,
garam, semuanya adalah contoh bahan kimia yang telah berabad-abad sangat besar
peranannya terhadap kehidupan manusia. Bahan-bahan tersebut dapat digunakan
untuk membangun rumah, membuat pakaian, dan merupakan bahan makanan.
Sesuai
dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK), telah ditemukan bahwa
banyak bahan alam yang secara ekonomis penting dan berguna, dapat dibuat dari
bahan baku yang lebih murah sehingga lahirlah industri kimia. Dewasa ini IPTEK
telah mengembangkan cara-cara untuk membuat bahan dan zat kimia baru, yang
sebelumnya tidak pernah ada. Nilon dan poliester yang digunakan untuk membuat
serat, kemudian dipintal dan ditenun menjadi kain, merupakan suatu contoh
adanya suatu inovasi.
Bahan
kimia di atas dikembangkan karena serat yang dibuat dari bahan ini mempunyai
beberapa sifat yang yang lebih unggul dibanding dengan sifat serat alam seperti
kapas dan wol. Dewasa ini demikian banyaknya zat kimia sintetis yang digunakan
dalam bidang kedokteran, industri dan rumah tangga. Oleh karena itu, dapat Anda
bayangkan apa yang akan terjadi bila kita mencoba untuk mengatasi kehidupan ini
tanpa zat-zat tersebut.
1.2 Tujuan
·
Memahami
maksud dari atom dan molekul dan peranannya sebagai dasar penyusun suatu
organisme
·
Mengetahui
definisi senyawa organik dan anorganik serta mampu menjelskan perbedaannya
·
Memahami
apa yang dimaksud ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen non polar sera mampu
menjelaskan perbedaannya
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Atom dan Molekul ( bagian terkecil dari makhluk hidup)
Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang
terdiri atas inti atom
serta awan elektron
bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang
bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1,
yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada
inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian
pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul.
Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral,
sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat
positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan
berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut.
Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia
atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur
tersebut.
Istilah atom
berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang
berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali
diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan
meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu
tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama
akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan
berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom,
membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika
kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan
atom.[1]
Dalam pengamatan
sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang
memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau
dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa
atom berpusat pada inti atom,[catatan 1]
dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak
memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif.
Hal ini dapat
mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan
neutron pada inti.[2]
Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi,
ataupun orbital,
yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan
menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras.
Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan
mempengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
Molekul didefinisikan sebagai sekelompok atom
(paling sedikit dua) yang saling berikatan dengan sangat kuat (kovalen) dalam
susunan tertentu dan bermuatan netral serta cukup stabil.[1][2]
Menurut definisi ini, molekul berbeda dengan ion
poliatomik. Dalam kimia organik
dan biokimia,
istilah molekul digunakan secara kurang kaku, sehingga molekul
organik dan biomolekul bermuatan pun dianggap termasuk molekul.
Dalam teori kinetika gas, istilah molekul sering digunakan untuk merujuk pada partikel gas
apapun tanpa bergantung pada komposisinya.[3] Menurut definisi ini, atom-atom gas mulia dianggap sebagai molekul walaupun gas-gas tersebut terdiri dari atom tunggal
yang tak berikatan.[4]
Sebuah molekul dapat terdiri atom-atom yang berunsur sama (misalnya oksigen O2), ataupun terdiri dari unsur-unsur berbeda (misalnya air H2O). Atom-atom dan kompleks yang berhubungan secara
non-kovalen (misalnya terikat oleh ikatan hidrogen dan ikatan ion) secara umum tidak dianggap sebagai satu molekul
tunggal
2.2
Senyawa Organik
Sudah sejak zaman purba orang mengetahui bahwa tubuh makhluk hidup
(manusia, tumbuhan, dan hewan) dapat menghasilkan berbagai macam zat. Gula
pasir didapat dari batang tebu, dan gula merah dihasilkan dari pohon enau.
Beras dan gandum dapat diuraikan oleh ragi menjadi alkohol.
Bangsa Mesir kuno sudah mengenal formalin, suatu zat pengawet yang
dihasilkan oleh semut. Orang Mesopotamia dahulu memperoleh zat-zat pewarna dari
hewan molluska. Pupuk urea didapatkan dengan menguapkan air seni (urine)
mamalia. Kini kita mengetahui bahwa fosil tumbuhan dan hewan yang terpendam
berabad-abad dalam tanah dapat berubah menjadi minyak bumi.
Menjelang akhir abad ke 18, para ahli kimia membagi senyawa-senyawa menjadi
dua kelompok :
- Senyawa organik, yang dihasilkan oleh makhluk hidup (organisme)
- Senyawa anorganik, yang dihasilkan oleh benda mati (kulit bumi atau udara)
Istilah organik dan anorganik sendiri diusulkan oleh ilmuwan dari Swedia,
Karl Wihem Scheele (1742 -1786) pada tahun 1780.
Pada tahun 1807, Jons Jakob Berzelius (1779-1848) mengeluarkan teori bahwa
senyawa-senyawa organik hanya dapat dibuat di dalam tubuh makhluk hidup dengan
bantuan “daya hidup” (Vis Vitalis dalam bahasa Latin). Dengan kata lain
menurut teori ini, senyawa organik tidak mungkin dapat dibuat dari senyawa
anorganik di laboratorium.
Oleh karena Berzelius dipandang sebagai ahli kimia terbesar pada saat itu,
teorinya ini dianut oleh para ilmuwan lainnya tanpa ragu-ragu.
Namun teori “daya hidup” ini tak bertahan lama. Teori ini berhasil
ditumbangkan oleh murid Berzelius sendiri yaitu Friedrich Wohler (1800 -1882)
dari Jerman. Pada tahun 1827, Wohler mereaksikan perak sianat dengan amonium
klorida untuk membuat amonium sianat.
AgOCN + NH4CL à NH4OCN + AgCl(s)
Ketika Wohler menguapkan pelarut air untuk memperoleh kristal padat amonium
sianat, ternyata pemanasan yang terlalu lama menyebabkan amonium sianat berubah
menjadi urea.
Penemuan Wohler itu menggemparkan dunia ilmu kimia, sebab urea (senyawa
organik) dapat dibuat dari amonium sianat (senyawa anorganik), atau sebagaimana
bunyi surat Wohler kepada Berzelius tertanggal 22 Februari 1828 : “Saya mampu
membuat urea dalam tabung reaksi tanpa bantuan ginjal hewan atau manusia“. Sejak
saat itu banyak senyawa organik yang diproduksi di laboratorium, bahkan para
ahli kimia mampu mensintesis senyawa-senyawa organik yang baru.
1. Karbohidrat
Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat
arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani
σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah
segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi.
Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup,
terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa),
cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen
pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa
pada tumbuhan, kitin
pada hewan
dan jamur).[1]
Pada proses fotosintesis, tetumbuhan
hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.
Secara biokimia,
karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.[2]
Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil
(sebagai aldehida
atau keton)
dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk
golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n,
yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n
molekul air.[3]
Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian
dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.[2]
Bentuk molekul
karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang
disebut monosakarida,
misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa.
Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi
rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida,
misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida,
terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian
beberapa monosakarida).
Peran dalam biosfer
Fotosintesis
menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara langsung
atau tidak langsung. Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri,
dan alga
fotosintetik memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu,
hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia,
benar-benar bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan.[4]
Pada proses fotosintesis,
karbon dioksida diubah menjadi karbohidrat yang kemudian dapat digunakan untuk
mensintesis materi organik lainnya. Karbohidrat yang dihasilkan oleh
fotosintesis ialah gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehida
3-fosfat.menurut rozison (2009) Senyawa ini merupakan bahan dasar
senyawa-senyawa lain yang digunakan langsung oleh organisme autotrof, misalnya
glukosa, selulosa, dan pati.
Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi
Kentang
merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung banyak karbohidrat. Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang
diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa,
merupakan nutrien
utama sel.
Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi
seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang
tersimpan di dalam molekul tersebut pada proses respirasi
seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon
monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul
organik kecil lainnya, termasuk asam amino
dan asam lemak.[1]
Sebagai nutrisi
untuk manusia,
1 gram
karbohidrat memiliki nilai energi 4 Kalori.[5]
Dalam menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia,
umumnya kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan
sumber karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia
(gandum
dan beras),
umbi-umbian (kentang,
singkong,
ubi jalar),
dan gula.[6]
Namun demikian,
daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam bergantung pada
sumbernya, yaitu bervariasi antara 90%–98%. Serat menurunkan daya
cerna karbohidrat menjadi 85%.[7]
Manusia tidak dapat mencerna selulosa sehingga serat selulosa yang dikonsumsi
manusia hanya lewat melalui saluran pencernaan dan keluar bersama feses. Serat-serat
selulosa mengikis dinding saluran pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan
lendir yang membantu makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga
selulosa disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat. Contoh
makanan yang sangat kaya akan serat selulosa ialah buah-buahan
segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.[8]
Selain sebagai
sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam basa
di dalam tubuh[rujukan?],
berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk struktur
sel dengan mengikat protein dan lemak.
Peran sebagai cadangan energi
Beberapa jenis
polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya
akan dihidrolisis
untuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan. Pati merupakan suatu
polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau
butiran di dalam organel
plastid,
termasuk kloroplas.
Dengan mensintesis pati, tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa.
Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi
cadangan.[9]
Sementara itu,
hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen.
Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian glikogen
pada sel-sel ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun
demikian, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi hewan untuk
jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras habis hanya dalam waktu
sehari kecuali kalau dipulihkan kembali dengan mengonsumsi makanan.[9]
Peran sebagai materi pembangun
Organisme
membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya, selulosa
ialah komponen utama dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat seperti
serabut, liat, tidak larut di dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai,
batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.[10]
Kayu terutama terbuat dari
selulosa dan polisakarida lain, misalnya hemiselulosa
dan pektin.
Sementara itu, kapas
terbuat hampir seluruhnya dari selulosa.
Polisakarida
struktural penting lainnya ialah kitin, karbohidrat yang menyusun kerangka luar (eksoskeleton) arthropoda
(serangga,
laba-laba,
crustacea,
dan hewan-hewan lain sejenis). Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan
mengeras ketika dilapisi kalsium karbonat. Kitin
juga ditemukan pada dinding sel berbagai jenis fungi.[8]
Sementara itu,
dinding sel bakteri
terbuat dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida dengan peptida,
disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu
kulit kaku dan berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagi membran sel
yang lunak dan sitoplasma di dalam sel.[11]
Karbohidrat
struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan
molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein,
dan glikolipid. Proteoglikan
maupun glikoprotein terdiri atas karbohidrat dan protein,
namun proteoglikan terdiri terutama atas karbohidrat, sedangkan glikoprotein
terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan misalnya pada perekat
antarsel pada jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang
melicinkan sendi
otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat dan lipid) banyak ditemukan
pada permukaan sel hewan.[12]
Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa oligosakarida dan dapat berfungsi
sebagai penanda sel. Misalnya, empat golongan
darah manusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O) mencerminkan
keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.[13]
Klasifikasi karbohidrat
Monosakarida
Monosakarida merupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri
atas beberapa atom
C dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis
menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa
yaitu glukosa
dan galaktosa. Contoh ketosa
yaitu fruktosa.
Disakarida dan oligosakarida
Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida
yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh dari disakarida
adalah sukrosa,
laktosa,
dan maltosa.
Polisakarida
Polisakarida
merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya.
Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n.
Contoh polisakarida adalah selulosa, glikogen, dan amilum.
2. KARBON
Karbon merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom
6 pada tabel periodik. Sebagai unsur golongan 14 pada tabel
periodik, karbon merupakan unsur non-logam dan bervalensi 4
(tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat digunakan
untuk membentuk ikatan kovalen.
Terdapat tiga macam isotop
karbon yang ditemukan secara alami, yakni 12C
dan 13C
yang stabil, dan 14C yang bersifat radioaktif dengan waktu paruh
peluruhannya sekitar 5730 tahun.[1]
Karbon merupakan salah satu dari di antara beberapa unsur yang diketahui
keberadaannya sejak zaman kuno.[2][3]
Istilah "karbon" berasal dari bahasa Latin
carbo, yang berarti batu bara.
Karbon memiliki
beberapa jenis alotrop, yang paling
terkenal adalah grafit,
intan,
dan karbon amorf.[4]
Sifat-sifat fisika karbon bervariasi bergantung pada jenis alotropnya. Sebagai
contohnya, intan berwarna transparan, manakala
grafit berwarna hitam dan kusam. Intan merupakan salah satu materi terkeras di
dunia, manakala grafit cukup lunak untuk meninggalkan bekasnya pada kertas.
Intan memiliki konduktivitas listik yang
sangat rendah, sedangkan grafit adalah konduktor
listrik yang sangat baik. Di bawah kondisi normal, intan memiliki konduktivitas termal yang tertinggi di
antara materi-materi lain yang diketahui. Semua alotrop karbon berbentuk padat
dalam kondisi normal, tetapi grafit merupakan alotrop yang paling stabil secara
termodinamik
di antara alotrop-alotrop lainnya.
Semua alotrop
karbon sangat stabil dan memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk bereaksi,
bahkan dengan oksigen. Keadaan oksidasi karbon yang paling umumnya
ditemukan adalah +4, manakala +2 dijumpai pada karbon
monoksida dan senyawa kompleks logam
transisi lainnya. Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur,
dolomit,
dan karbon dioksida, sedangkan sumber organik
terdapat pada batu bara,
tanah gambut,
minyak bumi,
dan klatrat metana. Karbon
dapat membentuk lebih banyak senyawa
daripada unsur-unsur lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa
organik murni yang telah dideskripsikan sampai sekarang.[5]
Karbon adalah
unsur paling berlimpah ke-15 di kerak Bumi
dan ke-4 di alam semesta. Karbon terdapat pada semua jenis makhluk hidup,
dan pada manusia, karbon merupakan unsur paling berlimpah kedua (sekitar 18,5%)
setelah oksigen.[6]
Keberlimpahan karbon ini, bersamaan dengan keanekaragaman senyawa
organik dan kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai
unsur dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil
diantara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan patokan dalam mengukur satuan massa atom.
3.
LEMAK
Lemak (bahasa Inggris: fat) merujuk pada
sekelompok besar molekul-molekul
alam yang terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen meliputi asam lemak,
malam,
sterol,
vitamin-vitamin
yang larut di dalam lemak (contohnya A, D, E, dan K), monogliserida, digliserida, fosfolipid,
glikolipid, terpenoid
(termasuk di dalamnya getah
dan steroid)
dan lain-lain.
Lemak secara khusus menjadi sebutan bagi minyak hewani pada suhu ruang, lepas
dari wujudnya yang padat maupun cair, yang terdapat pada jaringan tubuh yang
disebut adiposa.
Pada jaringan
adiposa, sel lemak
mengeluarkan
hormon
leptin
dan resistin
yang berperan dalam sistem kekebalan, hormon sitokina
yang berperan dalam komunikasi antar sel. Hormon sitokina yang dihasilkan oleh
jaringan adiposa secara khusus disebut hormon adipokina, antara lain kemerin, interleukin-6, plasminogen
activator inhibitor-1, retinol binding protein 4 (RBP4), tumor
necrosis factor-alpha (TNFα), visfatin, dan hormon
metabolik seperti adiponektin dan hormon adipokinetik.
Sifat dan Ciri ciri
Karena struktur
molekulnya yang kaya akan rantai unsur karbon(-CH2-CH2-CH2-)maka lemak
mempunyai sifat hydrophob. Ini menjadi alasan yang menjelaskan sulitnya lemak
untuk larut di dalam air. Lemak dapat larut hanya di larutan yang apolar atau
organik seperti: eter, Chloroform, atau benzol.
Fungsi
Secara umum dapat
dikatakan bahwa lemak memenuhi fungsi dasar bagi manusia, yaitu:
- Menjadi cadangan energi dalam bentuk sel lemak. 1 gram lemak menghasilkan 39.06 kjoule atau 9,3 kcal.
- Lemak mempunyai fungsi selular dan komponen struktural pada membran sel yang berkaitan dengan karbohidrat dan protein demi menjalankan aliran air, ion dan molekul lain, keluar dan masuk ke dalam sel.
- Menopang fungsi senyawa organik sebagai penghantar sinyal, seperti pada prostaglandin dan steroid hormon dan kelenjar empedu.
- Menjadi suspensi bagi vitamin A, D, E dan K yang berguna untuk proses biologis
- Berfungsi sebagai penahan goncangan demi melindungi organ vital dan melindungi tubuh dari suhu luar yang kurang bersahabat.
Lemak juga
merupakan sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang
membentuk membran semua jenis sel.
Membran
Sel eukariotik
disekat-sekat menjadi organel ikatan-membran yang melaksanakan fungsi biologis yang
berbeda-beda. Gliserofosfolipid adalah
komponen struktural utama dari membran biologis, misalnya
membran
plasma selular dan membran organel intraselular; di dalam sel-sel
hewani membran plasma secara fisik memisahkan komponen intraselular dari
lingkungan ekstraselular.
Gliserofosfolipid adalah molekul amfipatik (mengandung
wilayah hidrofobik dan hidrofilik) yang
mengandung inti gliserol yang terkait dengan dua "ekor" turunan asam
lemak oleh ikatan-ikatan ester dan ke satu gugus "kepala" oleh suatu ikatan
ester fosfat.
Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama membran biologis, komponen
lipid non-gliserida lainnya seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol
di dalam membran sel hewani) juga ditemukan di dalam membran biologis. Di dalam
tumbuhan dan alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokinovosildiasilgliserol
yang kekurangan gugus fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas
dan organel yang berhubungan dan merupakan lipid yang paling melimpah di dalam
jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan tinggi, alga, dan bakteri tertentu.
Dwilapis telah
ditemukan untuk memamerkan tingkat-tingkat tinggi dari keterbiasan ganda yang
dapat digunakan untuk memeriksa derajat keterurutan (atau kekacauan) di dalam
dwilapis menggunakan teknik seperti interferometri
polarisasi ganda.
Cadangan energi
Triasilgliserol,
tersimpan di dalam jaringan adiposa, adalah bentuk utama dari cadangan energi
di tubuh hewan. Adiposit,
atau sel lemak, dirancang untuk sintesis dan pemecahan sinambung dari
triasilgliserol, dengan pemecahan terutama dikendalikan oleh aktivasi enzim
yang peka-hormon, lipase.
Oksidasi lengkap asam lemak memberikan materi yang tinggi kalori, kira-kira
9 kkal/g,
dibandingkan dengan 4 kkal/g untuk pemecahan karbohidrat
dan protein.
Burung pehijrah yang harus terbang pada jarak jauh tanpa makan menggunakan
cadangan energi triasilgliserol untuk membahanbakari perjalanan mereka.
Pensinyalan
Di beberapa tahun
terakhir, bukti telah mengemuka menunjukkan bahwa pensinyalan lipid adalah
bagian penting dari pensinyalan sel.
Pensinyalan lipid dapat muncul melalui aktivasi reseptor
protein G berpasangan atau reseptor nuklir, dan
anggota-anggota beberapa kategori lipid yang berbeda telah dikenali sebagai
molekul-molekul pensinyalan dan sistem kurir kedua. Semua
ini meliputi sfingosina-1-fosfat,
sfingolipid yang diturunkan dari seramida yaitu molekul kurir potensial yang
terlibat di dalam pengaturan pergerakan kalsium,pertumbuhan sel, dan apoptosis;
diasilgliserol (DAG) dan fosfatidilinositol fosfat
(PIPs), yang terlibat di dalam aktivasi protein kinase C yang
dimediasi kalsium;prostaglandin, yang merupakan satu jenis asam
lemak yang diturunkan dari eikosanoid yang terlibat di dalam radang and kekebalan; hormon steroid
seperti estrogen,
testosteron,
dan kortisol, yang memodulasi
fungsi reproduksi, metabolisme, dan tekanan darah; dan oksisterol seperti
25-hidroksi-kolesterol yakni agonis reseptor X hati.
Fungsi lainnya
Vitamin-vitamin
yang "larut di dalam lemak" (A,
D,
E,
dan K1)
– yang merupakan lipid berbasis isoprena – gizi esensial yang tersimpan di
dalam jaringan lemak dan hati, dengan rentang fungsi yang berbeda-beda. Asil-karnitina
terlibat di dalam pengangkutan dan metabolisme asam lemak di dalam dan di luar mitokondria,
di mana mereka mengalami oksidasi beta. Poliprenol
dan turunan terfosforilasi juga memainkan peran pengangkutan yang penting, di
dalam kasus ini pengangkutan oligosakarida melalui
membran. Fungsi gula fosfat poliprenol dan gula difosfat poliprenol di dalam
reaksi glikosilasi ekstra-sitoplasmik, di dalam biosintesis polisakarida
ekstraselular (misalnya, polimerisasi peptidoglikan
di dalam bakteri), dan di dalam protein eukariotik N-glikosilasi. Kardiolipin adalah
sub-kelas gliserofosfolipid yang mengandung empat rantai asil dan tiga gugus
gliserol yang tersedia melimpah khususnya pada membran mitokondria bagian
dalam. Mereka diyakini mengaktivasi enzim-enzim yang terlibat dengan fosforilasi oksidatif.
Metabolisme
Lemak yang menjadi
makanan bagi manusia dan hewan lain adalah trigliserida, sterol, dan fosfolipid
membran yang ada pada hewan dan tumbuhan. Proses metabolisme lipid menyintesis
dan mengurangi cadangan lipid dan menghasilkan karakteristik lipid fungsional
dan struktural pada jaringan individu.
Biosintesis
Karena irama laju
asupan karbohidrat
yang cukup tinggi bagi makhluk hidup, maka asupan tersebut harus segera diolah
oleh tubuh, menjadi energi maupun disimpan sebagai glikogen.
Asupan yang baik terjadi pada saat energi yang terkandung dalam karbohidrat
setara dengan energi yang diperlukan oleh tubuh, dan sangat sulit untuk
menggapai keseimbangan ini. Ketika asupan karbohidrat menjadi berlebih, maka
kelebihan itu akan diubah menjadi lemak. Metabolisme yang terjadi dimulai dari:
- Asupan karbohidrat, antara lain berupa sakarida, fruktosa, galaktosa pada saluran pencernaan diserap masuk ke dalam sirkulasi darah menjadi glukosa/gula darah. Konsentrasi glukosa pada plasma darah diatur oleh tiga hormon, yaitu glukagon, insulin dan adrenalin.
- Insulin akan menaikkan laju sirkulasi glukosa ke seluruh jaringan tubuh. Pada jaringan adiposa, adiposit akan mengubah glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dan gliserol fosfat, masing-masing dengan bantuan satu molekul ATP.
- Jaringan adiposit ini yang sering dikonsumsi kita sebagai lemak.
- Glukosa 6-fosfat kemudian dikonversi oleh hati dan jaringan otot menjadi glikogen. Proses ini dikenal sebagai glikogenesis, dalam kewenangan insulin.
- Pada saat rasio glukosa dalam plasma darah turun, hormon glukagon dan adrenalin akan dikeluarkan untuk memulai proses glikogenolisis yang mengubah kembali glikogen menjadi glukosa.
- Ketika tubuh memerlukan energi, glukosa akan dikonversi melalui proses glikolisis untuk menjadi asam piruvat dan adenosin trifosfat.
- Asam piruvat kemudian dikonversi menjadi asetil-KoA, kemudian menjadi asam sitrat dan masuk ke dalam siklus asam sitrat.
- Pada saat otot berkontraksi, asam piruvat tidak dikonversi menjadi asetil-KoA, melainkan menjadi asam laktat. Setelah otot beristirahat, proses glukoneogenesis akan berlangsung guna mengkonversi asam laktat kembali menjadi asam piruvat.
Sementara itu:
- lemak yang terkandung di dalam bahan makanan juga dicerna dengan asam empedu menjadi misel.
- Misel akan diproses oleh enzim lipase yang disekresi pankreas menjadi asam lemak, gliserol, kemudian masuk melewati celah membran intestin.
- Setelah melewati dinding usus, asam lemak dan gliserol ditangkap oleh kilomikron dan disimpan di dalam vesikel. Pada vesikel ini terjadi reaksi esterifikasi dan konversi menjadi lipoprotein. Kelebihan lemak darah, akan disimpan di dalam jaringan adiposa, sementara yang lain akan terkonversi menjadi trigliserida, HDL dan LDL. Lemak darah adalah sebuah istilah ambiguitas yang merujuk pada trigliserida sebagai lemak hasil proses pencernaan, sama seperti penggunaan istilah gula darah walaupun:
- trigliserida terjadi karena proses ester di dalam vesikel kilomikron
- lemak yang dihasilkan oleh proses pencernaan adalah berbagai macam asam lemak dan gliserol.
- Ketika tubuh memerlukan energi, baik trigliserida, HDL dan LDL akan diurai dalam sitoplasma melalui proses dehidrogenasi kembali menjadi gliserol dan asam lemak. Reaksi yang terjadi mirip seperti reaksi redoks atau reaksi Brønsted–Lowry; asam + basa --> garam + air; dan kebalikannya garam + air --> asam + basa
- Proses ini terjadi di dalam hati dan disebut lipolisis. Sejumlah hormon yang antagonis dengan insulin disekresi pada proses ini menuju ke dalam hati, antara lain:
- Glukagon, sekresi dari kelenjar pankreas
- ACTH, GH, sekresi dari kelenjar hipofisis
- Adrenalin, sekresi dari kelenjar adrenal
- TH, sekresi dari kelenjar tiroid
- Lemak di dalam darah yang berlebih akan disimpan di dalam jaringan adiposa.
- Lebih lanjut gliserol dikonversi menjadi dihidroksiaketon, kemudian menjadi dihidroksiaketon fosfat dan masuk ke dalam proses glikolisis.
- Sedangkan asam lemak akan dikonversi di dalam mitokondria dengan proses oksidasi, dengan bantuan asetil-KoA menjadi adenosin trifosfat, karbondioksida dan air.
Kejadian ini
melibatkan sintesis asam lemak dari asetil-KoA
dan esterifikasi asam lemak pada saat pembuatan triasilgliserol, suatu proses
yang disebut lipogenesis atau sintesis asam lemak. Asam
lemak dibuat oleh sintasa asam lemak yang
mempolimerisasi dan kemudian mereduksi satuan-satuan asetil-KoA. Rantai asil
pada asam lemak diperluas oleh suatu daur reaksi yang menambahkan gugus asetil,
mereduksinya menjadi alkohol, mendehidrasinya
menjadi gugus alkena
dan kemudian mereduksinya kembali menjadi gugus alkana.
Enzim-enzim biosintesis asam lemak dibagi ke dalam dua gugus, di dalam hewan
dan fungi, semua reaksi sintasa asam lemak ini ditangani oleh protein tunggal
multifungsi, sedangkan di dalam tumbuhan, plastid
dan bakteri memisahkan kinerja enzim tiap-tiap langkah di dalam lintasannya.
Asam lemak dapat diubah menjadi triasilgliserol yang terbungkus di dalam lipoprotein dan disekresi
dari hati.
Sintesis asam lemak
tak jenuh melibatkan reaksi desaturasa, di mana ikatan
ganda diintroduksi ke dalam rantai asil lemak. Misalnya, pada manusia,
desaturasi asam stearat oleh stearoil-KoA
desaturasa-1 menghasilkan asam oleat.
Asam lemak tak jenuh ganda-dua (asam linoleat) juga asam
lemak tak jenuh ganda-tiga (asam
linolenat) tidak dapat disintesis di dalam jaringan mamalia, dan
oleh karena itu asam lemak esensial dan harus diperoleh dari
makanan.
Sintesis
triasilgliserol terjadi di dalam retikulum endoplasma oleh lintasan
metabolisme di mana gugus asil di dalam asil lemak-KoA dipindahkan ke gugus
hidroksil dari gliserol-3-fosfat dan diasilgliserol.
Terpena
dan terpenoid,
termasuk karotenoid,
dibuat oleh perakitan dan modifikasi satuan-satuan isoprena
yang disumbangkan dari prekursor reaktif isopentenil pirofosfat
dan dimetilalil pirofosfat.
Prekursor ini dapat dibuat dengan cara yang berbeda-beda. Pada hewan dan archaea,
lintasan mevalonat
menghasilkan senyawa ini dari asetil-KoA. sedangkan pada tumbuhan
dan bakteri lintasan non-mevalonat
menggunakan piruvat dan gliseraldehida
3-fosfat sebagai substratnya. Satu reaksi penting yang menggunakan
donor isoprena aktif ini adalah biosintesis steroid. Di
sini, satuan-satuan isoprena digabungkan untuk membuat skualena
dan kemudian dilipat dan dibentuk menjadi sehimpunan cincin untuk membuat lanosterol. Lanosterol
kemudian dapat diubah menjadi steroid, seperti kolesterol
dan ergosterol.
Degradasi
Oksidasi beta adalah
proses metabolisme di mana asam lemak dipecah di dalam mitokondria
dan/atau di dalam peroksisoma untuk
menghasilkan asetil-KoA. Sebagian besar, asam lemak dioksidasi oleh suatu
mekanisme yang sama, tetapi tidak serupa dengan, kebalikan proses sintesis asam
lemak. Yaitu, pecahan berkarbon dua dihilangkan berturut-turut dari ujung
karboksil dari asam itu setelah langkah-langkah dehidrogenasi,
hidrasi, dan oksidasi untuk
membentuk asam keto-beta, yang
dipecah dengan tiolisis. Asetil-KoA
kemudian diubah menjadi Adenosina trifosfat, CO2, dan H2O
menggunakan daur asam sitrat dan rantai
pengangkutan elektron. Energi yang diperoleh dari oksidasi sempurna
asam lemak palmitat adalah 106 ATP. Asam lemak rantai-ganjil dan tak jenuh
memerlukan langkah enzimatik tambahan untuk degradasi.
4. Protein
Protein
(asal kata protos dari bahasa Yunani
yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik
kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer
dari monomer-monomer asam amino
yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.
Molekul protein mengandung karbon,
hidrogen,
oksigen, nitrogen
dan kadang kala sulfur
serta fosfor.
Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim.
Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti
misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton.
Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi,
sistem kendali dalam bentuk hormon,
sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara.
Sebagai salah satu sumber gizi,
protein berperan sebagai sumber asam amino
bagi organisme
yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul
raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang
merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan
salah satu molekul
yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Biosintesis protein alami sama dengan
ekspresi genetik.
Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi
menjadi RNA, yang
berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom.[1]
Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam
amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein
yang memiliki fungsi penuh secara biologi.[2][3]
Struktur
Struktur
tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet
dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan
koordinat dari Bank Data Protein (nomor 1EDH).
Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa
struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga),
dan kuartener (tingkat empat):[4][5]- struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik.
- struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
- alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;
- beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
- beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
- gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4]
- struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.
- contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.
5.
Asam
nukleat
Asam
nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting
dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam
nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari
sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai
struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa
nitrogen atau basa nukleotida (basa N).
Ada
dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic
acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid
(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam
nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula
pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami
kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula
2’-deoksiribosa.
Perbedaan
struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada
DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatik heterosiklik
(mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin
dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik),
sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA,
dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G).
Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA
basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA
tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U). Timin berbeda
dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga
timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.
Komponen-komponen
asam nukleat
a).
gugus fosfat
b). gula pentosa
c). basa N
Nukleosida
dan nukleotida
Penomoran
posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan tanda aksen (1’, 2’, dan
seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan penomoran posisi pada cincin
basa. Posisi 1’ pada gula akan berikatan dengan posisi 9 (N-9) pada basa
purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidik
atau glikosilik (Gambar 2.2). Kompleks gula-basa ini dinamakan nukleosida.
Jika gula
pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat
berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula, nukleotidanya akan
ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosin monofosfat, sitidin
monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah
deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo) nukleosidanya
terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin, dan deoksitimidin.
Ikatan
fosfodiester
Selain
ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N, pada asam
nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan
antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil
pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan
fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester.
Oleh
karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotida dengan gula
pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus menghubungkan kedua
nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian, akan terbentuk suatu
rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya satu sama lain
dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.
Pada pH
netral adanya gugus fosfat akan menyebabkan asam nukleat bermuatan negatif.
Inilah alasan pemberian nama ’asam’ kepada molekul polinukleotida meskipun di
dalamnya juga terdapat banyak basa N. Kenyataannya, asam nukleat memang
merupakan anion asam kuat atau merupakan polimer yang sangat bermuatan negatif.
Struktur
tangga berpilin (double helix) DNA
Model
tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua rantai
polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah pilinan ke
kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah
luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan
dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan – pasangan basa antara kedua
rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan dengan basa T
pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C.
Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah
(nonkovalen). Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua,
sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya
ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu
sama lain dan saling komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada
salah satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang lainnya dapat
ditentukan.
Jarak
antara dua pasangan basa yang berurutan adalah 0,34 nm. Sementara itu, di dalam
setiap putaran spiral terdapat 10 pasangan basa sehingga jarak antara dua basa
yang tegak lurus di dalam masing-masing rantai menjadi 3,4 nm. DNA semacam ini
dikatakan berada dalam bentuk B atau bentuk yang sesuai dengan model asli
Watson-Crick. Bentuk yang lain, misalnya bentuk A, akan dijumpai jika DNA
berada dalam medium dengan kadar garam tinggi.
Modifikasi
struktur molekul RNA
Tidak
seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai tunggal sehingga tidak
memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi struktur juga terjadi
akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai tunggal itu sendiri
(intramolekuler).
Dengan
adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga macam RNA, yaitu RNA
duta atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah atau transfer
RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan
sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai
struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA tersebut
berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing.
Sifat-sifat
Fisika-Kimia Asam Nukleat
Beberapa
sifat fisika-kimia asam nukleat. Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam
nukleat, pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan
apung.
Stabilitas
asam nukleat
Ketika
kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder
RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanya
ikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya
tidaklah demikian. Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan
sama kuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA
berada dalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak
berpengaruh terhadap stabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar
menentukan spesifitas perpasangan basa.
Penentu
stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan (stacking
interactions) antara pasangan-pasangan basa. Permukaan basa yang
bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela
perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.
Pengaruh asam
Di dalam
asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari
100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi
komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya
ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam
nukleat dikatakan bersifat apurinik.
Pengaruh
alkali
Pengaruh
alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status
tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan
struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut
kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan
terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA
mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH
netral sekalipun, RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan
dengan DNA karena adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
Denaturasi kimia
Sejumlah
bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral.
Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan
formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa
tersebut dapat merusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder
asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
Viskositas
DNA
kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karena
diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapa
sentimeter. Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain
itu, DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyai
viskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat
rentan terhadap fragmentasi fisik. Hal ini menimbulkan masalah tersendiri
ketika kita hendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
Kerapatan
apung
Analisis
dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung (bouyant
density)-nya. Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat
molekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang
sama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika
larutan ini disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl
yang pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien
kerapatan. Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien
yang sesuai dengan kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi
seimbang dalam tingkat kerapatan (equilibrium density gradient
centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik.
2.4
Polar dan Non-polar
Ikatan
kovalen polar
Ikatan
kovalen polar adalah suatu ikatan kovalen dimana elektron-elektron yang
membentuk ikatan lebih banyak menghabiskan waktunya untuk berputar dan
berkeliling disekitar salah satu atom. Pada molekul HCl elektron yang berikatan
akan lebih dekat kepada atom klor daripada Hidrogen. Polaritas ikatan ini dapat
digambarkan dalam bentuk panah atau symbol δ+ , δ-. δ+ adalah tanda bahwa atom
lebih bersifat elektropositif di banding dengan atom yang menjadi pasangannya.
δ- berarti bahaw atom lebih bersifat elektronegatif daripada atom yang menjadi
pasangan ikatannya.
Ikatan
kovalen nonpolar
Kovalen
murni (non polar) adalah memiliki ciri Titik muatan negatif elektron
persekutuan berhimpit, sehingga pada molekul pembentukuya tidak terjadi momen
dipol, dengan perkataan lain bahwa elektron persekutuan mendapat gaya tarik
yang sama
Struktur H2 dan CO2 adalah contoh ikatan kimia non polar karena daya tariknya seimbang baik antara H dengan H atau antar O dengan C kiri dan kanan seimbang. Sehingga momen dipolnya menjadi nol. Contoh lain adalah senyawa CH4, H2, O2, Br2 dan lain-lain
Perbedaan
Senyawa Polar dan Non-polar
Senyawa polar dan non polar
Ciri-ciri senyawa polar :
·
dapat
larut dalam air dan pelarut polar laiN
·
memiliki
kutub + dan kutub - , akibat tidak meratanya distribusi elektron
memiliki
pasangan elektron bebas (bila bentuk molekul diketahui) atau memiliki perbedaan
keelektronegatifan
Contoh : alkohol, HCl, PCl3, H2O, N2O5
Ciri-ciri senyawa non polar :
·
tidak
larut dalam air dan pelarut polar lain
·
Tidak
memiliki kutub + dan kutub - , akibat meratanya distribusi elektron tidak
memiliki pasangan elektron bebas (bila bentuk molekul diketahui) atau
keelektronegatifannya sama
Contoh : Cl2, PCl5, H2, N2
Ukuran
Kuantitatif Titik Didih Senyawa Kovalen
*
Senyawa polar titik didihnya lebih tinggi daripada senyawa non polar
·
Urutan titik didih, ikatan
hidrogen > dipol-dipol > non polar-non polar atau ikatan hidrogen >
Van der Waals > gaya London
·
Bila sama-sama polar/non polar,
yang Mr besar titik didihnya lebih besar
Untuk
senyawa karbon Mr sama, rantai C memanjang titik didih > rantai bercabang
(bulat).
BAB III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang
mengelilinginya dan atom sebagai cikal-bakal pembentukan makhluk hidup di muka
bumi.
Bahwa setiap makhluk hidup
sebenarnya adalah terbuat dari atom yaitu suatu partikel2 yang sangat kecil dan
akhirnya terus berkembang dan berkembang, dari yang kecil melakukan perubahan
kimia sehingga bisa menjadi lebih besar dan terus membesar.
Kelompok-kelompok
utama senyawa organik sejauh kehidupan yang bersangkutan adalah semua dibangun di sekitar atom karbon:
·
Karbohidrat
·
Lemak
·
Karbon
·
Protein
·
Asam
nukleat
Ikatan kovalen polar adalah suatu
ikatan kovalen dimana elektron-elektron yang membentuk ikatan lebih banyak
menghabiskan waktunya untuk berputar dan berkeliling disekitar salah satu atom.
Pada molekul HCl elektron
Kovalen murni (non polar) adalah memiliki ciri Titik muatan
negatif elektron persekutuan berhimpit, sehingga pada molekul pembentukuya
tidak terjadi momen dipol, dengan perkataan lain bahwa elektron persekutuan
mendapat gaya tarik yang sama
3.2
Saran
1. Tetap kompak
dan jangan miss kominukasi lagi
DAFTAR
PUSTAKA
·
Atinirmala, Pratita.2008.Biologi
Praktis.Yogyakarta: Kreasi Wacana.
·
Drs. Dedi M. Rochman dan Saptjih
Nurwiati,S.Pd.2007.Intisari Biologi Untuk SMA.Bandung: Pustaka Setia.
·
Forum Tentor.2009.Buku Biologi
SMA.Yogyakarta: PT. Buku Kita.
·
Pratita Atinirmala,S.Si.2008.Perang
Siasat Biologi Praktis.Yogyakarta:Kreasi Wacana Yogyakarta
·
Prawirohartono.2000.Buku Pelajaran
Biologi.Jakarta:Bhumi Aksara
·
R. Gunawan Susilowarno.2008.Biologi
SMA/MA Kelas XII.Jakarta:Grasindo
No comments:
Post a Comment