BIOMOLEKUL

BIOMOLEKULTim Pengampu M.K. Biokimia PertanianBIOMOLEKULBiomolekul merupakan senyawa-senyawa organik pembentuk organisme hidup.

Terdapat empat bentuk senyawa biomolekul:KarbohidratLipidProteinAsam NukleatKARBOHIDRATKarbohidrat merupakan Polihidroksi aldehida, polihidroksi keton, dan turunan-turunannya.Rumus Umum Karbohidrat:Cn(H2O)n atau Cn H2n OnTidak semua senyawa dengan rumus Cn H2n On merupakan Karbohidrat.Contoh: C2H4O2 ---> Rumus empiris asam asetat C3H6O3 ---> Rumus empiris asam laktatPenggolongan KarbohidratKarbohidrat digolongkan menjadi:Monosakarida: Karbohidrat tunggal.Contoh: Glukosa, Fruktosa, GalaktosaOligosakarida: Karbohidrat yang disusun atas beberapa monosakarida.Contoh: Disakarida (Maltosa, Sukrosa, Laktosa) Polisakarida: Karbohidrat yang disusun atas > 10 monosakarida.Contoh: Pati (Tumbuhan), Glikogen (Hewan)

Glukosa

Fruktosa

GalaktosaMaltosa

Sukrosa

Laktosa

http://www.elmhurst.edu/

http://www.elmhurst.edu/Derivat MonosakaridaMonosakarida dapat membentuk berbagai macam derivat (turunan) yang mempunyai fungsi penting dalam sel hidup.Contoh: Glikosida, gula alkohol, asam gula, ester asam fosfat, dan gula asam aminoGLIKOSIDASebagai contoh N-glikosida yang biasa disebut N-glikosamin. Salah satu anggota N-glikosamin adalah sitidin, suatu komponen pembentuk asam nukleat. Molekulnya terdiri atas gula ribosa dalam betuk furan dan sitosin.

Struktur SitidinB. ALKOHOL GULABeberapa macam alkohol gula yang terdapat di alam misalnya D-glusitol (dari glukosa), D-manitol (dari manosa), dan gliserol. Gula-gula alkohol yang banyak terdapat di dalam tumbuhan: Serbitol, manitol, myo-inositol.Sorbitol (dari glukosa) banyak terdapat dalam kulit dan daging buah beberapa jenis tanaman buah. Myo-inositol dalam bentuk ester fosfatnya membentuk asam fitik dan terdapat dalam jumlah banyak dalam biji.

D-glusitol(Sorbitol)D-manitolGliserolC. ASAM GULASenyawa-senyawa asam gula diperoleh dari oksidasi aldosa menjadi asam karboksilat pada C1, C6, atau keduanya dengan nama umum: Asam aldonatAsam uronatAsam aldaratContoh:

Asam askorbat (vitamin C)Asam glukuronat

Asam glukonatD. ESTER ASAM FOSFATEster asam fosfat dengan monosakarida banyak terdapat dalam sel hidup dan merupakan senyawa antara dalam proses metabolisme karbohidrat. Beberapa contohnya: glukosa-6-fosfat (G-6P), glukosa-1-P, Fruktosa-6-fosfat (F-6P), Fruktosa-1,6-bisfosfat.

E. GULA ASAM AMINOMerupakan gula yang mengandung gugus rumit, biasanya terletak pada C2-nya. D-glukosamin dan D-galaktosamin merupakan dua macam gula asam amino yang banyak terdapat di dalam organisme. Glukosamin terdapat dalam jaringan hewan dan merupakan komponen kitin pada insekta dan crustacea, sedangkan galaktosamin merupakan komponen lipida.

Glukosamin dapat juga berada dalam bentuk yang lebih kompleks, misalnya N-asetil-D-glukosamin dan N-asetil-muramat. Keduanya merupakan bagian utama dinding sel bakteri. N-asetilneraminat merupakan komponen selubung sel (cell coat) pada sel hewan.

LIPIDHampir seluruh lipid terdiri atas C, H, dan O. Beberapa lipid ada yang mengandung nitrogen atau nitrogen beserta fosfor. Sebagian besar lipid adalah ester dari asam-asam karboksilat rantai panjang (disebut asam lemak).Asam lemak umumnya mengandung jumlah karbon genap dan tidak bercabang. Yang terbanyak adalah yang memiliki jumlah karbon 18-20 per molekul, tetapi jumlah atom karbon dalam suatu asam lemak dapat beragam dari 4 sampai >40.Klasifikasi LipidKlasifikasi lipid berdasarkan hasil yang didapat setelah mengalami hidrolisis, dan yang umum digunakan adalah:Lipid SederhanaEster yang dibentuk dari asam lemak dan alkohol alifatik. 1. Lemak NetralHasil hidrolisisnya adalah gliserol dan 3 molekul asam lemak (disebut trigliserida). Trigliserida tidak bermuatan sehingga disebut lemak netral.2. Malam (wax)Merupakan campuran kompleks yang terdiri atas komponen lipid, keton, alkana 25-30 C, dan alkohol sekunder. Komponen lipidnya jika dihidrolisis menghasilkan asam lemak berantai panjang dan alkohol yang bukan gliserol.Lipid MajemukLipid majemuk jika dihidrolisis menghasilkan asam lemak, alkohol, ditambah satu atau lebih senyawa lain. 1. FosfolipidTerdiri atas asam fosfat, alkohol, asam lemak, dan komponen ke empat yang mengandung nitrogen. Berdasarkan jenis alkoholnya, fosfolipid digolongkan menjadi dua:Fosfolipid yang mengandung gliserol (fosfogliserida).Hampir semua fosfolipid jenis ini mengandung satu asam lemak jenuh & satu asam lemak tidak jenuh. Komponen ke empatnya dapat berupa garam kuartener dari kolin: HO-CH2-CH2-N+(CH3)3 seperti pada lecithin. Pada cephalin, komponen ke empat dapat serin, inositol, atau etanolamine.GliserolAsam lemak jenuhAsam lemak tidak jenuhAsam fosfat (komponen ke empat)Gambar rumus umum fosfogliserida

Serine

Inositol

EthanolamineGambar komponen ke empat pada cephalinFosfolipid yang mengandung spingosine (spingolipid).Spingosine adalah suatu amino alkohol dengan rumus struktur:CH3 (CH2)12 CH=CH-CH-CH-CH-CH2OH OH NH2Gugus hidroksil yang paling ujung dari spingosine berikatan ester dengan asam fosfat, dan asam fosfat ini kemudian berikatan lagi dengan komponen ke empat, yaitu choline. Asam lemaknya akan terikat pada spingosine dengan ikatan amida.

Asam LemakAsam fosfatGambar rumus struktur spingogelineSPINGOSINECholine2. GlikolipidGlikolipid mengandung molekul gula dan komponen ke empat seperti pada fosfolipid. Alkohol pada glikolipid dapat berupa gliserol atau spingosine.

GLISEROLAsam LemakAsam LemakGulaSPINGOSINAsam LemakGulaC. Lipid Tak Tersabunkan (Non Saponifiable lipid)Saponifikasi adalah hidrolisis alkalis terhadap ester. Lipid-lipid yang disebutkan sebelumnya dapat disaponifikasi karena dapat dihidrolisis dengan alkali. Sel mengandung pula sejumlah kecil lipid yang bukan ester, yaitu steroid dan terpene.1. SteroidSteroid adalah turunan dari cincin kompleks dengan struktur yang disebut perhydrocyclopentanopenanthene. 2. TerpeneTerpene adalah hidrokarbon yang dibentuk dari penggabungan beberapa molekul isoprena (2-metil-1,3-butadiena).

Struktur perhydrocyclopentanopenantheneStruktur isoprena (2-metil-1,3-butadiena)Fungsi LipidFungsi lipid dalam sistem hidup adalah:Penyimpan energi kimia (Bahan bakar sel hidup)Komponen utama struktur membran selLapisan pelindungKomponen vitamin, hormon, dan pigmenPROTEINKomponen utama dalam sel hidupBM 5000 s.d. 1000.000 atau lebihProtein pembentuk struktur sel/protein aktifPolimer dari asam amino-asam amino (monomer)Mengandung senyawa nitrogen (N)Klasifikasi Protein Berdasarkan Fungsi BiologiEnzimProtein PembangunProtein KontraktilProtein PengangkutProtein HormonProtein Bersifat racunProtein CadanganEnzimGolongan protein paling penting dan terbesar (>1000). Berfungsi sebagai katalisator reaksi kimia dalam jasad hidup (biokatalisator). Enzim bekerja spesifik. Berbentuk molekul globular, terdiri atas satu rantai polipeptida atau lebih.Contoh: amilase, tripsin, sitokrom oksidase

Protein PembangunUnsur pembentuk strukturGlikoprotein --> membranAlpha keratin --> kulitKolagen --> Jaringan penyambungElastin --> Sendi3. Protein KontraktilBerperan dalam proses gerakMiosin AktinDinein --> Flagel

Proten PengangkutKemampuan mengikat --> mengangkut molekul Hemoglobin --> mengangkut oksigenSerum albumin --> mengangkut asam lemakSeruloplasmin --> mengangkut ion tembagaMiofibil5. Protein HormonProtein aktif --> merangsang atau menghambatInsulin --> metabolisme glukosaHormon pertumbuhan --> auksin, sitokininProten Bersifat RacunRacun/bisa ular atau laba-labaRisin --> Protein racun dari berasKlasifikasi Protein Berdasarkan Bentuk MolekulProtein serat (fibrous protein): a keratin, b keratin, fibroin, kolagen, elastin

Protein bulat (globular protein)Klasifikasi Protein Berdasarkan KepolaranProtein hidrofil, misalnya protein-protein sitoplasma

Protein hidrofob, misalnya protein-protein membran

HidrofilHidrofobProtein sitoplasma

Protein membran, porinASAM NUKLEATAsam nukleat merupakan bagian utama sel.5-15% bobot kering sel.Fungsi utama adalah menyimpan dan memindahkan informasi genetik secara tepat pada biosintesis protein di dalam setiap sel.Terdiri atas dua jenis: DNA (Deoxyribonucleic acid) dan RNA (Ribonucleic acid).Asam nukleat tersusun atas monomer nukleotida yang masing-masing dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Satu molekul nukleotida terdiri atas satu molekul gula pentosa, satu molekul basa nitrogen, dan satu molekul fosfat.Gula PentosaPada DNA gula pentosanya adalah 2-deoksi-D-ribofuranosa, sedangkan pada RNA gula pentosanya adalah Beta-D-ribofuranosa.

Gula pentosa pada RNA

Gula pentosa pada DNABasa NitrogenDua macam basa nitrogen penyusun asam nukleat adalah derivat-derivat purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (sitosin, urasil, dan timin).

Derivat purin penyusun RNA adalah adenin dan guanin, sedangkan derivat pirimidinya adalah sitosin dan urasil.

Derivat purin penyusun DNA adalah adenin dan guanin, sedangkan derivat pirimidinnya adalah sitosil dan timin.

Purin

Adenin

Guanin

Pirimidin

Sitosin

Uracil

TiminNukleosidaNukleosida merupakan senyawa yang terbentuk dari satu molekul alpha-D-ribofuranosa atau 2-deoksi-alpha-D-ribofuranosa dengan satu molekul basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan N-betha-glikosida. Ikatan ini menghubungkan antara atom C No. 1 dari molekul pentosa dengan atom N-9 dari derivat purin atau atom N-1 dari derivat pirimid.NukleotidaEster yang terbentuk antara nukleosida dan asam fosfat. Esterifikasai pada ribonukleosida dapat terjadi pada atom C-2, C-3, dan 5 karena terdapat gugus hidroksil, sedangkan pada 2-deoksiribonukleosida dapat terjadi pada atom C-3 dan 5.Nukleotida penyusun sel adalah nukleosida-5-fosfat. Terdapat dua macam nukleotida: ribonukleotida dan 2-deoksiribonukleotida. Yang dianggap sangat penting di antara nukleotida yang ada adalah adenosin-5-monofosfat (AMP), adenosin-5-difosfat (ADP), dan adenosin-5-trifosfat (ATP). Fungsi nukleotida AMP, ADP, ATP adalah berperan terutama di dalam penyimpanan dan pelepasan energi kimiawi selama berlangsungnya metabolisme di dalam sel. Fungsi umum AMP, ADP, ATP adalah sebagai prekursor RNA dan DNA, sebagai bagian dari enzim yang mengkatalisis proses oksidasi-reduksi, sebagai pembawa (carrier) residu gula di dalam biosintesis disakarida.

AMPADPATP