MAKALAH BIOLOGI SEL MOLEKULER

STRUKTUR DAN FUNGSI MAKROMOLEKUL

Disusun oleh:

ARIANI ANUGRAH PUTRI (11308144003)

AGUNG WIBAWA PUTRA (11308144005)

HEFI MARDIAS SIWI (11308144015)

NENI SETIANA (11308144036)

GANDA ADITYA WIBOWO (11308144037)

BIOLOGI SWADANA

JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2012

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah Biologi Sel dan Molekuler dengan topik

“Struktur dan Fungsi Makromolekul Sel” ini dengan baik dan lancar.

Terselesaikannya makalah ini tidak lepas dari bimbingan dan dukungan banyak

pihak.Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada pihak-

pihak yang telah membantu tersebut.

Ucapan terima kasih yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada beliau:

1. Ibu Yoni Suryani, S.U., Bapak Drajat Pramiadi, M.Si., Ibu Evy Yulianti, M.Sc., dan

Bapak Dr.Heru Nurcahyo selaku pembimbing dalam mata kuliah Bioselmol.

2. Orang tua, keluarga, dan teman-teman yang selalu memberi semangat dan dukungan

pada kami.

Dalam makalah ini, kami menyadari masih banyak kekurangan.Oleh karena itu kritik

dan saran yang membangun untuk kebaikan makalah ini sangat diharapkan.Semoga makalah

ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

Yogyakarta, September 2012

Tim Penyusun

PENDAHULUAN

Makromolekul dalam sel dibentuk sebagai susunan berulang dari satuan-satuan

struktur dasar dinamakan monomer, monomer satu dengan lainnya dihubungkan dengan

ikatan kovalen. Makromolekul yang dibentuk dinamakan polimer. Suatu polimer adalah suatu

molekul yang terdiri atas banyak sub unit yang sama atau menyerupai. Sub unit berperan

sebagai pembangun polimer dinamakan monomer. Beberapa sub unit yang kecil ada yang

berfungsi sebagai monomer, juga mempunyai fungsi lain. Pada bagian ini yang dibahas

mengenai molekul-molekul penting dalam sel yang memang disintesis dalam sel atau

setidaknya menjadi bagian yang penting dalam menyusun badan sel.

Makromolekul yang penting yang ada didalam sel ada 4 kategori yaitu :

1. Protein

2. Lipid

3. Karbohidrat

4. Asam Nukleat

Perbedaan dari keempat makromolekul di alam tergantung dari monomer

pembentuknya, tetapi mekanisme kimiawi yang digunakan sel untuk membuat dan menulis

polimer secara mendasar sama untuk semua makromolekul. Monomer dirangkaikan bersama

melalui proses yang dikenal sebagai sintesis kondensasi. Dari proses ini berakibat

membebaskan molekul air bagi setiap penambahan monomer satu rantai.

Bila dua monomer bergabung akan dibebaskan molekul air, satu monomer kehilangan

gugus hidroksil (OH) dan yang lain kehilangan sebuah hidrogen (H). dan dari proses tadi akan

membentuk suatu polimer. Polimer yang dipecah atau diputus akan menjadi monomer

kembali melalui proses hidrolisis.

HO HO

HIDROLISIS SINTESIS KONDENSASI

H2O

H2O

HO HO

Monomer Monomer Monomer

Monomer MonomerH H

Monomer

PEMBAHASAN

A. PROTEIN

Protein merupakan senyawa kimia yang mengandung asam amino, tersusun atas atom-

atom C, H, O dan N. struktur dari asam amino:

Asam amino sendiri yang menyusun protein terdiri dari 20 asam amino. Asam amino-asam

amino tadi digilongkan berdasarkan gugus R nya menjadi 4, yaitu sebagai berikut:

1. Gugus R Non polar

2. Gugus R Polar

3. Gugus R bermuatan Negativ (asam)

- Asam aspartate - Asam glutamate

4. Gugus R bermuatan positif (basa)

- Arginin

- Histidin - Lisin

Berdasarkan strukturnya,protein digolongkan menjadi:

1. Protein Primer

2. Protein Sekunder

3. Protein Tersier

4. Protein Kwarterner

Berikut ini adalah protein-protein penyusun sel beserta fungsinya:

1. Protein Integral

Jenis protein ini berlekatan rapat dengan membran, protein ini membentang diluar

sel dan sitoplasma. Fungsi:

a. Perekat antara sel satu dengan sel yang lainya

b. Reseptor. Protein integral yang berikatan dengan karbohidrat dapat membentuk

sisi reseptor untuk menerima pesan kimia dari sel lainnya. Sebagian protein

integral membentuk channel pada membran atau membentuk pompa sebagai

tempat lewatnya ion-ion.

2. Protein perifer

Protein ini terikat longgar pada permukaan membrandan tidak tertanam dalam

bilayer lipid.Seluruhnya berlokasi dibagian luar dari lipid bilayer, baik

dipermukaan ekstraselular sel maupun dilapisan sitoplasmik. Fungsi: sebagai

struktur pendukung dan perubahan bentuk membran saat pergerakan dan

pembelahan sel dan sebagai enzim atau pengatur fungsi intraseluler.

3. Protein Histon

DNA pada sel eukarot dikemas dengan protein histon. Satu kompleks histon, DNA

digulung kurang lebih dua kali. Histon adalah protein yang bersifat basa (basic protein)

multisubunit yang tersusun dari dua rantai polipeptida heterotetramer, yaitu H1, H3, H4, H2A

dan H2B. Subunit-subunit ini kaya akan asam amino yang bermuatan positif atau bersifat

basa seperti lisin dan arginin. Protein histon berada dalam inti sel, berdesakan di sekitar

untaian DNA. Protein ini berfungsi sebagai pengatur DNA. Asosiasi antara satu histon dengan

satu segmen asam deoksiribonukleat disebut nukleosom.Fungsi histon adalah untuk mengunci

DNA dalam struktur nukleosom serta berperan dalam meregulasi ekspresi gen.

4. Hemoglobin

Merupakan protein globuler dengan empat subunit polipeptida.Dua dari satu jenis

(rantai alfa) dan dari dua jenis lain (rantai beta). Setiap sub unit memiliki suatu komponen non

polipeptida yang disebut Heme dengan atom besi yang mengikat oksigen. Hemoglobin

berfungsi sebagai transport karbondioksida dan oksigen dalam darah.

Hemoglobin, globin bagian protein. Setiap jenis rantai merupakan polipeptida yang disusun

oleh 141 as amino dg bentuk protein kwartener (rantai alfa)

5. Enzim

Enzim adalah protein yang berfungsi sebagai katalisator senyawa yang meningkatkan

reaksi kimia tanpa ikut bereaksi dengan substrat.Fungsi dari enzim adalah sebagai katalisator

reaksi-reaksi metabolik dalam sel. bagian bagian enzim terdiri dari :

a. Kofaktor ion logam

Berupa logam yang berikatan lemah dengan enzim

b. Koenzim

Koenzim berupa molekul organik. Biasanya koenzim berikatan lemah. Koenzim

yang berikatan kuat pada apoenzim disebut gugus prostetik.

c. Holoenzim

Enzim yang strukturnya sempurna dan aktif mengkatalisis yang bersama-sama

dengan koenzim/ion logam disebut holoenzim.

6. Mioglobin

Mioglobin adalah suatu protein kecil yang terdapat di sel otot. Molekul ini berfungsi

dalam penyimpanan dan pemindahan oksigen dari hemoglobin dalam sirkulasi ke enzim-

enzim respirasi dalam sel kontraktil. Dibandingkan hemoglobin, mioglobin memiliki afinitas

yang tinggi terhadap oksigen, sehingga terjadi kecenderunan penyimpanan oksigen di otot.

Terdiri dari 8 rantai alfa, dg 154 residu as amino.

7. Antibodi

Antibodi merupakan molekul protein berbentuk-Y yang mengandung empat rantai

polipeptida.Molekul ini mempunyai sisi pengikat yang bersifat komplementer

terhadap bentuk struktur spesifik molekul antigen.Molekul antibodi mempunyai

dua sisi pengikat yang membuatnya mampu membentuk kisi-kisi tiga dimensi

molekul antibodi dan antigen secara berganti-ganti. Merupakan protein khusus yang

dibuat oleh limposit yang dapat bergabung dengan antigen yang menimbukan

pembentukan suatu antigen-antibodi kompleks. Mempunyai gugus karboksil

8. Kolagen

Merupakan suatu protein serat yang terdiri atas tiga polipeptida helix yang mengalami

lilitan untuk membentuk struktur yang mirip pelintiran tali dengan kekuatan yang luar

biasa.Kolagen dijumpai di tulang, tendon, kulit, pembuluh darah, dan kornea mata. Kolagen

mengandung sekitar 33%glisin, dan 21% prolin serta hidroksiprolin, suatu asam amino yang

dihasilkan melalui residu prolin.Meliputi 40% protein dalam tubuh manusia.Fungsi kolagen

adalah menguatkan jaringan ikat pada kulit, tulang, ligamen, tendon dan bagian lain tubuh

kita.

9. Hormon

Merupakan protein yang membantu mengatur aktivitas seluler atau

fisiologis.Contohnya, hormon Insulin.Insulin adalah salah satu hormon utama yang mengatur

metabolisme zat gizi.Strukturnya terdiri dari protein kecil yang mengandung asam amino.

Protein ini terdiri dari dua rantai polipetida, rantai A mengandung dua asam amino dan rantai

B mengandung 30 asam amino yg dihubungkan dg ikatan sulfur. Rantai-rantai tersebut

disatukan oleh dua ikatan sulfida. Selain itu, rantai A mengandung sebuah rantai disulfida.

B. KARBOHIDRAT

Secara kimia karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton, yang

mempunyai rumus molekul umum (CH2O)n atau senyawa-senyawa yang terdiri dari

molekul karbon (C) hydrogen (H) dan oksigen (O) atau hidrat (H2O).

Karbohirat dibagi menjadi 4 golongan yaitu:

1. Monosakarida 1 unit gula

2. Disakarida 2 unit gula

3. Oligosakarida 3 unit gula

4. Polisakarida ratusan unit gula

Berikut ini adalah karbohidrat-karbohidrat penyusun sel dan fungsinya:

1. Glikogen

glikogen merupakan homopolisakarida nutrien bercabang yang terdiri dari atas

glukosa dalam ikatan 1→4 dan 1→6. Banyak ditemukan dalam hampir semua

sel hewan dan juga dalam protozoa serta bakteri. Fungsi glikogen sebagai

cadangan karbohidrat dalam tubuh yang disimpan dalam hati dan otot. Amilum

sebagai penyedia glukosa pada sel tumbuhan.

2. Selulosa

Merupakan komponen utama dinding sel tumbuhan yang menyelubungi sel-sel

tumbuhan. Fungsi dasar selulosa adalah untuk menjaga struktur dan kekakuan bagi tanaman.

Selulosa bertindak sebagai kerangka untuk memungkinkan tanaman untuk menahan kekuatan

mereka dalam berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda. Struktur selulosa terbentuk dari β-D

glukosa (dimana monosakarida yang berdekatan) terikat bersama dengan ikatan β(1→4)

glikosidik.

3. Pectin

Pektin merupakan polimer dari asam D-galakturonat yang dihubungkan dengan ikatan

1-4 glikosidik. Fungsinya penyusun dinding sel tumbuhan dan buah. Biasanya dapat kita

temukan di kulit buah.

4. Khitin

merupakan homopolimer dari β-1,4 N-setil-D-glukosamin dan merupakan polimer

kedua terbanyak di alam setelah selulosa. Banyak digunakan oleh antropoda untuk

membangun eksoskeleton atau kerangka luarnya. Kitin juga ditemukan dalam banyak fungi.

Fungsi lain membangun eksoskeleton pada serangga.

5. Peptidoglikan

Susunannya terdiri dari polimer besar dan terbuat dari N-asetil glukosamin dan

asam N-Asetil muramat dengan ikatan kovalen. Fungsi peptidoglikan adalah

sebagai pembentuk dinding sel bakteri dan cyanobackteria.

6. Glikolipid

Glikolipid sederhana mengandung galaktosa, asam lemak, dan sfingosin atau serebosida.

Glikolipida sederhana hanya mengandung galaktosa, asam lemak dengan berat molekul besar,

dan sfingosin atau serebrosida.Masing-masing serebrosida dibedakan oleh jenis asam lemak

dalam molekulnya. Glikolipida hanya dijumpai pada permukaan luar sel. Pada sel hewan

dibentuk dalam jumlah yang banyak dari sfingosin, jarang dari gliserol. Ada dua kelas utama

yaitu gangliosida dan serebrosida, keduanya secara khusus penting dalam system saraf  pusat.

7. Glikoprotein

Glikoprotein mengandung rantai karbohidrat yang menempel pada protein

membran.

Fungsi : sebagai reseptor senyawa seperti hormon, sebagai tempat pengenalan

sel-like sel dan perlekatan sel. Tersusun atas protein yang mengandung

karbohidrat yang terikat secara kovalen.

C. LIPID

Lipid memiliki ciri-ciri tidak larut dalam air bukan karena mempunyai rantai

yang panjang, akan tetapi karena lipid bersifat non polar. Ciri lainnya lipid merupakan

timbunan bahan bakar utama dan juga sebagai komponen membran sel (lipid polar).

Lipid tersusun atas asam lemak dan gliserol.

Lipit terdiri atas tiga golongan yaitu:

1. Lipid sederhana

2. Lipid kompleks

3. Derivat Lipid

Berikut ini adalah lipid-lipid penyusun sel :

1. Spingolipid

Sfingolipid mempunyai kepala yang bersifat polar dan dua ekor yang bersifat non polar, tetapi

senyawa ini tidak mengandung gliserol. Sfingolipid yang berlimpah yaitu sfingomielin yang

merupakan komponen utama mielin dan membran otak serta jaringan saraf lainnya.

Sfingomielin tersusun atas satu molekul berantai panjang yang disebut sfingosin, asam

lemak, kolin,fosfor.

2. Fosfolipid

Fosfolipid merupakan molekul terbesar penyususn membran sel. gugus ketiga

pada molekul gliserol berikatan dengan satu gugus fosfat. Suatu fosfolipid

memiliki satu kepala hidrofilik(polar) dan dua ekor hidrofobik. Keragaman

fosfolipid didasarkan pada perbedaan asam lemak dan gugus yang terikat dengan

gugus fosfor di kepalanya. Suatu kelompok fosfat terikat secara kuat pada posisi

karbon 3 dan pada posisis tersebut ia dapat berikatan dengan salah satu molekul

seperti residu kolin, serin, etanol, amin, atau inositol. Fosfolipida meliputi

fosfatidilgliserol, fosfatidilkolin, fosfatidiletanoalamin, fosfatidil-inositol, dan

fosfatidilserin.

Fosfatidilkolin(mengikat kolin), fosfatidiletanoalamin, dan fosfatidilserin

berfungsi sebagai penyusun membran pada hati. Fosfatidilkolin juga terdapat

sebagai bagian dari jaringan saraf, khususnya otak. Fosfatidilgliserol bekerja

meningkatkan enzim jaringan paru.

Dari macam fosfolida yang ada, perpedaan dari setiap macamnya terdapat pada

kepalanya.

gambar phospatidylcholine

gambar phospatidyl athanolamine

Fosfatidil inositol

Fosfatidil serin

3. Steroid

Steroid adalah lipid yang ditandai dengan suatu kerangka karbon yang terdiri atas

empat cincin yang menyatu yang dikenal sebagai inti steroid. Tiga diantaranya merupakan

cincin hexagonal dan satu diantaranya disebut cincin pentagonal. Fungsi steroid bermacam-

macam, diantaranya ada yang berperan sebagai hormon, pengemusi lemak dalam saluan

cerna.

4. Kolesterol

Kolesterol adalah sterol yang lazim ditemui pada membran sel. steroid penting

lainnya adalah hormon seks pria dan hormon seks wanita, dan vitamin-vitamin

yang larut dalam lemak (seperti vitamin D). Kolesterol pada membran sel

berfungsi mengurangi fluiditas membran dengan mengurangi pergerakan

fosfolipid pada suhu sedang, dan menghambat pembekuan pada suhu rendah

5. Vitamin D (Calcitrol)

Vitamin D didapatkan dari makanan atau dari fotolisis 7-dehydrocholesterol di

kulit yang terkena sinar matahari. Calcitrol bekerja dengan hormon paratiroid

untuk menyeimbangkan kalsium di darah dan mengendapkan kalsium di tulang.

D. ASAM NUKLEAT

Asam nukleat merupakan polimer yang dibentuk oleh mononukleotida sebagai satuan

pembentuknya. Fungsinya yang terpenting adalah dalam mekanisme molekuler yaitu

menyimpan, mereplikasi, dan mentranskripsi informasi genetik. Nukleotida terdiri dari satu

gugus fosfat, satu basa nitrogen, dan satu monosakarida dengan lima atom karbon.

1. Basa nitrogen

Merupakan derivat pirimidin atau purin, struktur kimianya serupa cincin. Basa-basa

nitrogen yang terdapat dalam asam nukleat ada dua golongan yaitu basa pirimidin dan

basa purin.

a. Purin : adenin, guanin.

b. Pirimidin : sitosin, timin, urasil

2. Gugus fosfat

Gugusan pospat yang mengikat molekul basa nitrogen dengan gula pentosa dengan

ikatan ester.

3. Gula pentosa ( mengandung 5 atom C )

a. Ribosa

b. Deoksiribosa

Berikut ini adalah asam nukleat penyusun sel:

1. DNA

DNA tersusun atas mononukleotida, polinukleotida, deoksiribosanukleotida.

Molekul DNA mengandung dua rantai polinukleotida yang disatukan oleh ikatan

hidrogen diantara basanya. DNA memiliki struktur rantai double heliks. Fungsi

DNA antara lain sumber informasi bagi sintesis semua molekul protein sel dan

organisme dan sebagai informasi yang diwariskan ke keturunan.

2. RNA

RNA adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul ribonukleotida. Seperti DNA,

RNA ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom c nomor 3 dengan atom c nomor 5 pada

molekul ribosa dengan perantara gugus fosfat. RNA sebagai penyimpan informasi genetik

misalnya pada materi genetik virus. RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada

proses translasi untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim )

yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Niel A.2000. Biologi. Jakarta: Erlangga.

Lehninger, A.L.1987. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 1. Surabaya: Erlangga.

Marks, Dawn B,dkk.1987. Biokimia Kedokteran Dasar. Jakarta: EGC.

Yuwono, Triwibowo. 2007. Biologi Molekuler. Jakarta: Erlangga.

Proteoglikan merupakan jenis protein