Monomer dan Polimer

Prinsip konstruksi Lipid, Polisakarida, Protein dan polynucleotides adalah kelompok utama makromolekul yang ditemukan di semua organisme hidup.Molekul raksasa melaksanakan semua fungsi penting yang dibutuhkan oleh sel. Makromolekul terlibat dalam proses seperti pencernaan makanan, penyimpanan informasi, manipulasi energi dan metabolisme.Mereka adalah kompleks, asosiasi besar subunit molekul yang muncul mustahil sulit dimengerti. Untungnya mereka semua dibangun menggunakan prinsip konstruksi yang sama.

Monomer dan Polimer

Monomer adalah molekul kecil, kebanyakan organik, yang dapat bergabung dengan molekul lain yang sejenis untuk membentuk molekul yang sangat besar, atau polimer. Semua monomer memiliki kapasitas untuk membentuk ikatan kimia untuk setidaknya dua molekul monomer lainnya.

monomer

Polimer adalah kelas bahan sintetis terdiri dari kelipatan unit sederhana yang disebut monomer. Polimer adalah rantai dengan jumlah yang tidak ditentukan unit monomer.

polimer

Homopolimer adalah polimer yang dibuat dengan bergabung bersama monomer dari komposisi kimia yang sama atau struktur.

polimer yang terdiri dari semua monomer yang sama

Heteropolymers merupakan polimer yang terdiri dari lebih dari satu jenis monomer.

polimer yang terdiri dari lebih dari satu jenis

monomer

Polimer Buatan dan Sifat Khusus

Salah satu manusia pertama yang menemukan, dan membuat, polimer buatan, adalah kimiawan Jerman Hans von Pechmann. Itu mungkin kecelakaan. Pada tahun 1899 ia

menemukan mencurigakan, lengket, zat putih di bagian bawah termos di mana ia telah mencoba untuk menguraikan diazometana. Dia tidak tahu apa yang telah dibuat, sehingga ia berbalik analisis materi ke Eugen Bamberger dan Friedrich Tschirner, yang menemukan rantai panjang-CH 2 -, yang mereka sebut "polimetilena".

Beberapa tahun kemudian (1935) di Inggris, Eric Fawcett dan Reginald Gibson punya pengalaman serupa. Mereka berusaha sangat keras untuk membuat gas ledak (etilena) bereaksi dengan molekul yang jauh lebih besar (benzaldehida), dengan memaksa mereka bersama-sama di bawah tekanan tinggi. Apa yang mereka dapatkan adalah tidak berguna, (sehingga mereka pikir!), Putih, padat lilin yang tidak dapat digunakan untuk sesuatu yang menarik atau praktis.Betapa salahnya mereka, tapi tidak banyak lagi yang dilakukan dengan "polietilen" sampai awal Perang Dunia Kedua.

Tiba-tiba ada kebutuhan untuk fleksibel, isolator non-reaktif untuk pergi sekitar kabel dari penemuan baru - radar. Perusahaan Inggris Imperial Chemical Industries kembali menemukan polyethylene dan memasukkannya ke dalam produksi pada tahun 1939.

Molekul kecil dari etilena gas berbau yang kemudian, dan sekarang, berubah menjadi polimer yang disebut polietilena dengan menyatukan monomer etilen menjadi rantai panjang. Beberapa rantai dapat selama 10.000 unit. Dalam beberapa bentuk rantai ini cabang, dan mereka semua kumparan dan lipat. Metode manufaktur modern mulai dengan gas etilen yang dipanaskan di bawah tekanan yang sangat tinggi sampai menjadi apa yang dikenal sebagai low-density polyethylene.

Bahan ini adalah kristal, termoplastik transluscent yang melembutkan ketika dipanaskan. Hari ini, konsumen membeli dan menggunakan polietilen dalam sejumlah besar cara, mulai dari kemasan, kantong sampah, botol soda dan kontainer, sekitar kawat (itu gunanya asli), dan dalam hampir setiap mainan atau produk gudang di pasar.Manusia modern sangat, sangat tergantung pada polimer buatan ini tertentu.

polyvinylchloride Polimer kedua yang paling populer, dan berguna, buatan "polivinil klorida", PVC. Dalam bentuk itu murni PVC cukup kaku dan tidak akan mudah terbakar, sehingga membentuk dasar dari semua jenis pipa, dan penutup untuk hal-hal seperti dinding, jendela dan pintu.Ketika hal-hal lain, yang disebut plasticizer, ditambahkan ke PVC, bahan menjadi jauh lebih fleksibel dan dapat digunakan untuk menghasilkan segalanya dari selang taman untuk mandi tirai.

Seperti yang universal, dan aman, bahan memiliki awal yang berbahaya. Monomer yang digunakan dalam sintesis itu adalah gas beracun mematikan yang disebut vinil klorida. Gas ini dibuat dengan melewatkan oksigen, hidrogen klorida dan etilena atas tembaga, yang bertindak sebagai katalis. Setelah penyimpanan yang sangat hati-hati dan penanganan, vinil klorida dicampur dengan inisiator yang memulai proses polimerisasi.

PVC adalah homopolimer, yang dalam bentuknya yang murni terlalu kaku untuk kebanyakan aplikasi. Namun jika momomer kedua, vinil asetat juga dimasukkan ke dalam rantai, produk yang lebih fleksibel dibuat yang memiliki banyak kegunaan. Pada tahun 1930, Union Carbide Corporation pertama kali mulai membuat ini 'kopolimer', menyebutnya "Vinylite", dan menekan musik ke dalamnya untuk membuat piringan hitam.

Karbon dan Natural Bio-Polimer 

Atom karbon memiliki enam elektron, empat di tingkat energi terluar.Karbon dapat membentuk empat ikatan kovalen dengan atom lain dan / atau molekul. Atom karbon dapat link ke atom karbon lain untuk membuat string karbon panjang yang membentuk tulang punggung dari banyak molekul organik alami. Ini adalah properti khusus atom karbon yang membuat mereka begitu penting. Hidup didasarkan pada kimia karbon.

Natural Bio-polimer Ada empat kelas utama bio-polimer berdasarkan sifat-sifat atom karbon;

Bio-Polymer Jenis Monomer (s)

Hidrokarbon / lipid homopolimer -CH 2 - unit

Polisakaridahomo-dan heteropolymers

unit gula

Protein heteropolymerunit asam amino

Polynucleotides heteropolymer unit nukleotida

ASAM NUKLEAT

Gambar 14.54. Molekul sederhana asam nukleat

1. Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta pemindahan informasi

2. genetik (polinukleotida)   Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk, yi. asam deoksiribosa 3. (DNA) dan asam ribosa (RNA).   Keduanya merupakan polimer linier, tidak

bercabang dan 4. tersusun dari subunit-subunit yg disebut nukleotida   Pd sel eukariot, DNA terdapat di

dlm nukleus, sedangkan 5. pada sel prokariot, terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbg molekul

hereditas atau pewarisan sifat.6. Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm

sitoplasma (ribosom)7. Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik

heterosiklik (mengandung karbon, 8. nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat

polimer bersifat asam.9. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya

mengalami kehilangan satu 10. atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa11. Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta

pemindahan informasi 12. genetik (polinukleotida)   Asam nukleat terdapat dlm 2 bentuk, yi. asam deoksiribosa 13. (DNA) dan asam ribosa (RNA).   Keduanya merupakan polimer linier, tidak

bercabang dan

14. tersusun dari subunit-subunit yg disebut nukleotida   Pd sel eukariot, DNA terdapat di dlm nukleus, sedangkan

15. pada sel prokariot, terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbg molekul hereditas atau pewarisan sifat.

16. Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm sitoplasma (ribosom)

17. Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik heterosiklik (mengandung karbon,

18. nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.

19. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu

20. atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa

21. Pada kenyataannya memang urutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagi

22. spesifisitasnya.   Dengan perkataan lain, penggambaran suatu molekul asam 23. nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya saja.   Pada asam nukleat terbentuk

ikatan glikosidik (glikosilik) 24. dan fosfodiester   Ikatan glikosidik terjadi karena adanya ikatan antara posisi 25. 1’ pada gula dengan posisi 9 (N-9) pada basa purin atau posisi 1 (N-1) 26. Suatu basa yang terikat pada satu gugus gula disebut nukleosida. Sedangkan,

nukleotida sendiri adalah 27. nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat   Jadi, apabila gulanya adalah

ribosa, maka nukleosidanya 28. dapat berupa adenosin (rA), guanosin (rG), sitidin (rC), dan uridin (rU).

Nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu

29. adenosin monofosfat (AMP=asam adenilat), guanosin monofosfat (GMP= as guarilat), sitidin monofosfat (CMP=as

30. sitidilat), dan uridin monofosfat (UMP= as uridilat)31. Jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, nukleosidanya

terdiri atas deoksiadenosin (dA), 32. deoksiguanosin (dG), deoksisitidin (dC), dan deoksitimidin (dT).  Sedangkan,

nukleotidanya masing-masing adalah 33. deoksiadenosin monofosfat (dAMP=as deoksiadenilat); deoksiguanosin monofosfat

(dGMP=as deoksiguanilat); 34. deoksisitidin monofosfat (dCMP=as deoksisitidilat) dan timidin monofosfat (TMP=as

timidilat)35. Pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang

menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada 36. posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida

berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan 37. fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester 38. Basa purin dan pirimidin tidak berikatan secara kovalen satu sama lain39. Oleh karena itu, suatu polinukleotida tersusun atas kerangka gula-fosfat yang

berselang-seling dan mempunyai ujung 5’-P 40. dan 3’-OH.  Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai polinukleotida linier mempunyai arah tertentu

PROTEIN

Protein merupakan polimer asam-asam amino, karbohidrat merupakan polimer monosakarida, asam nukleat merupakan polimer mononukleatida.

Protein adalah polimer karena terdiri dari Asam Amino, monomer protein.

Polimerisasi asam amino[sunting]

.

Reaksi kondensasi dua asam amino membentuk ikatan peptida

Protein merupakan polimer yang tersusun dari asam amino sebagai monomernya.

Monomer-monomer ini tersambung dengan ikatan peptida, yang mengikat gugus karboksil

milik satu monomer dengan gugus amina milik monomer di sebelahnya. Reaksi

penyambungan ini (disebut translasi) secara alami terjadi di sitoplasma dengan

bantuan ribosomdan tRNA.

Pada polimerisasi asam amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu

asam amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino lainnya akan

terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini termasuk dalam reaksi dehidrasi.

Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam

bentuk residu asam amino.

Protein mempunyai struktur yang sangat kompleks. Struktur protein memegang peranan penting dalam menentukan aktivitas biologisnya. Struktur protein dapat dibedakan ke dalam 4 tingkatan, yaitu struktur primer, sekunder, tersier dan kuartener.Struktur primer adalah urut-urutan asam amino dalam rantai polipeptida yang menyusun protein. Protein pertama yang berhasil ditentukan struktur primernya adalah insulin, yaitu hormon yang berfungsi mengatur kadar gula darah.Sebagai contoh insulin sapi terdiri dari dua rantai polipeptida, yang ditandai dengan rantai A (terdiri dari 21 asam amino) dan rantai B (terdiri dari 30 asam amino). Kedua rantai disatukan oleh ikatan silang disulfida (‒S‒S‒) yang berasal dari unit sistein (Cys). Selama bertahun-tahun, insulin yang diekstraksi dari pankreas sapi digunakan untuk terapi bagi orang-orang yang menderita kekurangan insulin (Diabetes). Kini insulin manusia telah dapat diproduksi melalui industri genetika.

 Struktur sekunder berkaitan dengan bentuk dari suatu rantai polipeptida. Oleh karena gaya-gaya nonkovalen, seperti ikatan hidrogen atau gaya dispersi, suatu rantai polipeptida menggulung seperti spiral (alfa heliks) atau seperti lembaran kertas continues form (beta-pleated sheet), atau bentuk triple heliks.

Struktur tersier protein merupakan bentuk tiga dimensi dari suatu protein. Bagaikan seutas mie yang diletakkan di dalam cawan, suatu rantai polipeptida dapat melipat atau menggulung sehingga mempunyai bentuk tiga dimensi tertentu. Struktur tersier protein dikukuhkan oleh berbagai macam gaya, sepert ikatan hidrogen, ikatan silang disulfida, interaksi hidrofobik atau hidrofilik, serta jembatan garam.

Setiap protein mempunyai bentuk tiga dimensi tertentu. Jadi semua molekul hemoglobin sebagai contoh, mempunyai bentuk tiga dimensi yang sama. Bentuk tiga dimensi protein sangat berperan dalam menentukan fungsi biologis protein tersebut. Sering kali sutatu molekul organik bukan protein terikat pada rantai polipeptida dalam struktur tersiernya. Sebagian protein hanya mengandung rantai tunggal polipeptida, tetapi yang lain, yang disebut protein oligomer, terdiri dari dua atau lebih rantai. Sebagai contoh, hemoglobin mempunyai empat rantai. Masing-masing rantai merupakan satu subunit protein. Susunan subunit-subunit dalam protein oligomer disebut struktur kuartener.

POLISAKARIDA

Polisakarida adalah karbohidrat yang terdiri atas banyak monosakarida. Polisakarida merupakan senyawa polimer alam (umumnya homopolimer) dengan monosakarida sebagai monomernya. Polisakarida dapat digolongkan ke dalam dua kelompok besar secara fungsional, yaitu polisakarida simpanan dan polisakarida struktural.

Tabel 14.2. Polisakarida dengan monomer dan jenis ikatan glikosidanya.

Polisakarida

Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting.

1. Selulosa Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

Struktur selulosa

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

2. Pati / AmilumPati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari

glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya.

Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Struktur amilosa

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

Struktur amilopektin

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

Polisakarida adalah polimer yang tersusun dari ratusan hingga ribuan

satuan monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik.[rujukan?]Polisakarida

adalah karbohidrat, sehingga tersusun hanya dari atom karbon (C), hidrogen (H),

dan oksigen (O). Contoh polisakarida adalah pati,glikogen, agarosa, dan selulosa. Beberapa

polisakarida kompleks dapat juga memiliki atom tambahan misalnya nitrogen,

seperti pektin, kitin, danlignin.

Polisakarida mencakup senyawa yang paling sering ditemukan di bumi (selulosa) dan

memasok energi dan aktivitas bagi kehidupan di dalamnya.

Jenis dan penamaan[sunting]

Polisakarida memiliki ukuran molekul yang besar sehingga mudah sekali ditemukan variasi-

variasi di dalamnya. Variasi ini sering dapat dilihat perbedaannya melalui sifat-sifat fisiknya.

Menurut strukturnya, dikenal polisakarida lurus dan bercabang. Semakin banyak cabang

yang dimiliki suatu molekul membuat polisakarida tersebut cenderung lengket.

Menurut fungsinya, polisakarida dibedakan menjadi polisakarida cadangan (storage) dan

polisakarida penyusun (structural).[rujukan?] Polisakarida cadangan berfungsi sebagai

cadangan pemasok energi (dalam bentuk gula) yang dibutuhkan sel,

melalui hidrolisis enzimatik.[rujukan?] Polisakarida penyusun adalah bahan penyusun sel atau

jaringan[rujukan?]. Polisakarida penyusun biasanya sukar diurai secara biologis dan

memerlukan asam kuat untuk memecahkan ikatan molekulnya. Sebaliknya, polisakarida

cadangan mudah diurai secara biologis.

Polisakarida biasa diberi nama berdasarkan monomer penyusunnya. Polisakarida yang

tersusun dari glukosa dinamakan glukan, sedangkan dari mannosa dinamakan mannan.

Kelompok polisakarida menurut monomer

Monomer Polisakarida Ikatan kimia Contoh

ArabinosaArabinoxilan,

Arabinoglukan ?

Fruktosa Fruktan 1,4-glikosidik Inulin

Galaktosa Galaktan  ? Galaktan, Agarosa

Glukosa Glukan1,4-glikosidik; 1,6-

glikosidikAmilosa, glikogen, selulosa, dekstran

Mannosa Mannan  ? MOS

Xilosa Xilan  ? Hemiselulosa

LIPID

Monomer lipid ada bermacam-macam, bergantung pada jenis lipidnya, diantaranya asam lemak, kolin, etanolamin, serin dan lain-lain.

Setiap makromolekul terdiri dari molekul organik yang lebih kecil. Untuk karbohidrat dan protein molekul-molekul yang lebih kecil dikenal sebagai monomer. Monomer yang sama atau identik kovalen terikat bersama untuk menciptakan molekul polimer yang besar. Monomer Unit untuk karbohidrat adalah monosakarida atau gula sederhana. Ketika dua monosakarida tersebut dihubungkan oleh ikatan kovalen disakarida yang dibuat. Ketika beberapa monosakarida terikat bersama-sama polisakarida, atau gula yang kompleks, dibuat. Polisakarida adalah polimer karbohidrat. Protein terdiri dari monomer yang disebut asam amino. Ada dua puluh asam amino dan mereka dapat dirangkai dalam kombinasi unik yang dikenal sebagai rantai polipeptida, unit polimer untuk protein. Protein adalah hanya lengkap dan fungsional ketika rantai polipeptida dilipat menjadi bentuk 3-D yang unik,

Pengecualian untuk monomer / polimer aturan adalah lipid. Unit dasar Lipid tidak dianggap monomer. Salah satu jenis lipid atau lemak terdiri dari asam lemak dan gliserol molekul dalam rasio 3:1. Ikatan tiga asam lemak untuk satu molekul gliserol menciptakan trigliserida.

Monomer, atau satuan dasar terikat bersama-sama untuk menciptakan molekul yang lebih besar melalui dehidrasi. Ini melibatkan penghapusan sebuah molekul air di situs ikatan. Molekul yang lebih besar dapat dipecah oleh proses sebaliknya, hidrolisis. Hal ini terjadi ketika air ditambahkan untuk memecah ikatan kovalen diciptakan selama dehidrasi.

lipid

Tubuh menyimpan lemak sebagai energi cadangan. Lipid adalah hidrofobik ("air-membenci") dan dengan demikian jauh lebih sulit untuk memecah energi dari karbohidrat. Lipid, bagaimanapun, mengandung lebih banyak energi per satuan berat maka karbohidrat. Oleh karena itu lebih efisien bagi tubuh untuk menggunakan lemak sebagai energi yang tersimpan. Tubuh akan menggunakan sumber karbohidrat untuk bahan bakar awal, tetapi jika "bahan bakar cepat" habis, tubuh akan berubah menjadi mogok lipid untuk sumber energi yang kaya. Lipid adalah molekul lemak dan ada banyak jenis yang berbeda. Pada lab ini, kita akan mempelajari molekul trigliserida, yang digunakan oleh organisme untuk penyimpanan energi. Trigliserida terdiri dari tiga molekul asam lemak dan satu molekul gliserol terikat dalam sebuah hubungan ester. Unsur-unsur dasar molekul ini C, H dan O. Seperti lipid, bahan kimia Sudan IV yang tidak larut dalam air, yang, bagaimanapun, larut dalam lipid. Oleh karena itu untuk menguji keberadaan lipid dalam solusi Anda akan menggunakan Sudan IV Test. Dalam tes ini merah gelap Sudan IV ditambahkan ke larutan bersama dengan etanol untuk melarutkan apapun lipid mungkin. Jika lipid hadir Sudan IV akan noda mereka oranye kemerahan, memberikan tes positif.