1.3. BIOMOLEKUL

Fisiologi Tumbuhan Drs. Ismail, M.S.

1.3. Bio Molekul

.Bahan kimia lain yang diperlukan untuk hidup adalah senyawa organik

makromolekul, yang dapat dikelompokkan dalam empat kelompok, protein, asam

nukleat, karbohidrat dan lipid. Makromolekul tersebut tersusun dari monomer

khusus, seperti ditunjukkan dalam tabel berikut. Keempat kelompok bahan kimia

tersebut menyusun 93% berat kering organisme, sisanya 7% molekul organik kecil

(seperti vitamin) dan ion anorganik.

Kelompok monomer polimer % berat keringProtein Asam amino Polipeptida 50

As. nukleat Nucleotida Polinukleotida 18Karbohidrat Monosakarida Polisakarida 15

Komponen Unit besar % berat keringlipid As. lemak + gliserol Trigliserida 10

A. Karbohidrat

Karbohidrat hanya mengandung unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O)

Kelompok monomer, dimer dan polimer , ditunjukkan dalam diagram berikut:

Biologi FMIPA UNM, 2008 19


1). Monosakarida (gula sederhana)

Monosakarida mempunyai rumus umum (CH2O)n, dimana n = 3-7. Monosakarida

umum dan sangat penting adalah glukosa, dengan enam atom C atau disebut gula

heksosa dengan rumus C6H12O6. Struktur glukosa dapat dilihat pada gamabr 1.11:

-glukosa (monomer tepung dan glikogen) disederhanakan

-glukosa (monomer selulosa)

Gbr. 1.11. Struktur Glukosa

Isomer glukosa adalah fruktosa dan galaktosa.



Karbohidrat berkarbon-lima, gula pentosa (dengan n = 5, C5H10O5) di antaranya

ribosa dan deoksiribosa (terdapat dalam asam nukleat dan ATP) dan ribulosa (terjadi

dalam fotosintesis).

2). Disakarida

Disakarida terbentuk bila dua monosakarida berikatan dengan ikatan glikosidik.

Dalam reaksi tersebut dikeluarkan molekul air (H2O):

Gambar 1.12. menunjukkan dua molekul glukosa berikatan membentuk disakarida

maltosa. Jenis reaksi tersebut dimana dibentuk H20, dinamakan reaksi kondensasi.

Reaksi kebalikan, dimana ikatan diputus dengan penambahan air (seperti dalam

pencernaan makanan), disebut reaksi hidrolisis.

Gbr. 1.12. Struktur molekul maltosa

reaksi polimerisasi adalah reaksi kondensasi

reaksi pemecahan adalah hidrolisis

Terdapat tiga disakarida umum:



Maltosa . atau glukosa 1-4-glukosa. Terbentuk pada pencernaan amilum oleh

amilase.

Sukrosa (gula tebu) atau glukosa 1-2 fructosa. Umum terdapat pada

tumbuhan, kurang reaktif dibandingkan dengan glukosa.

Laktosa (gula susu) atau galaktosa 1-4 glukosa. Hanya terdapat dalam susu

mamalia.

3). Polisakarida

Polisakarida merupakan rantai panjang dari sejumlah monosakarida yang berikatan

melalui ikatan glikosidik. Tiga polisakarida penting adalah

Amilum : cadangan makanan tumbuhan, dalam bentuk tidak terlarut dalam

air, bentuk butiran, karena tidak larut maka tidak mengubah PA sel juga

berarti tidak menyebabkan sel menyerap air secara osmosis, terdiri dari

campuran amilosa dan amilopektin.

Amilosa : poli -(1-4) α-glucose, rantai

tidak bercabang, cenderung berbentuk

heliks

Amilopektin : poli-(1-4) α-glucose, rantai

bercabang (sekitar 4% cabang (1-6).

Karena struktur molekul lebih terbuka

dengan banyak ujung, maka lebih cepat

dihidrolisis enzim amilase.

Amilosa dan amilopektin keduanya dipecah oleh enzim amilase menjadi maltosa dengan kecepatan yang berbeda.

Gbr. 1.13. Struktur molekul amilum

Selulosa : hanya terdapat dalam tumbuhan, sebagai komponen dinding sel.

Struktur selulosa dibangun oleh poli (1-4) β glukosa (Gambar 1.14).



Gbr. 1.14. Struktur molekul selulosa

Terdapat perbedaan antara amilum dan selulosa dalam struktur dan sifat. Polimer α

(1-4) dalam glukosa amilum membentuk satruktur koil - granula, sedangkan rantai

polimer 1-4) glukosa dalam selulosa berbentuk lurus. Ratusan rantai dalam

selulosa dihubungkan oleh ikatan hidrogen membentuk mikrofibril selulosa.

Mikrofibril tersebut sangat kuat dan kaku, yang memberikan kekuatan sel tumbuhan

(perhatikan gambar 1.15).

Ikatan β-glikosidik tidak dapat diputus oleh amilase, melainkan oleh enzim selulase.

Hanya organisme seperti bakteri yang memiliki enzim selulase, karena hewan

herbivor, seperti sapi dapat menjadikan selulosa sebagai bahan makanan. Melalui

hubungan mutualistik, selulosa dapat dicernakan. Manusia tidak dapat mencerna

selulosa.

Gbr. 1.15. Struktur molekul mikrofibril selulosa

Plisakarida lainnya adalah:



Kitin (poli glukose amin), terdapat dalam dinding sel jamur dan eksoskleton

insekta.

Pektin (poli galaktosa uronat), terdapat dalam dinding sel tumbuhan.

Agar (poli galaktosa sulfat), terdapat dalam agar dan digunakan untuk

tepung agar.

Murein (polimer gula-peptida), terdapat dalam dinding sel bakteri.

Lignin (polimer kompleks), terdapat di dalam dinding sel xilem, komponen tama kayu.

B. Protein

Protein adaah polimer protein paling penting yang berperan daam hampir semua

sifat kehidupan. Protein terdiri atas satu atau lebih rantai polipeptida. Tiap rantai

polipeptida biasanya dibangun oleh ratusan asam amino. Komposisi dan ukuran tiap

protein bergantung pada macam dan jumlah asam aminonya. Umumnya 18 hingga

20 macam asam amnio yan gberbeda terdapat dalam protein, tetapi sebagian besar

protein mempunyai lengkap 20 macam asam amino yang berbeda. Selain itu

tumbuhan mengandung 20 – 40 asam amino tambahan yang terdapat bebas dalam

ekstrak tumbuhan tetapi jarang terdapat dalam protein.

Asam amino tersusun dari unsur C H O N S. Struktur umum asam amino ditunjukkan

pada gambar 1.16.



(RCNH2COOH)

Atom karbon ditengah mengikat

empat gugus yang berbeda:

Atom hidrogen

Amino (basa)

Karboksil (asam)

"R" (gugus samping)

Gbr. 1.16. Struktur umum asam amnio

Dari struktur asam amino itu –NH2 adalah gugus amino dan –COOH gugus karboksil.

Kedua gugus tersebut umum untuk semua asam amino dengan sedikit modifikasi

pada gugus amino dalam prolin. R menunjukkan sisa dari molekul yang berbeda

untuk setiap macam asam amino. Tabel 1.1. memperlihatkan struktur keduapuluh

asam amnio yang umum terdapat dalam protein.

Asam amino disebut demikian karena mempunyai dua gugus yaitu gugus amino dan

gugus asam, dengan muatan yang berlawanan. Pada pH netral (terdapat pada

umumnya organisme hidup), gugus tersebut terionisasi, dengan muatan positif pada

satu ujung molekul dan muatan negatif pada ujung lainnya. Dengan seperti ini

molekul yang bersangkutan menjadi nol, dan disebut zwitterion. Muatan asam

amino berubah dengan berubahnya pH:

pH rendah (asam) netral pH Ph tinggi (basa)

muatan = +1 muatan = 0 muatan = -1

Perubahan tersebut menjelaskan pengaruh pH pada enzim.



Tabel 1.1. Terdapat 20 jenis asam amino dengan perbedaan pada gugus R.

Dua puluh gugus R asam amnio Macam Gugus R sederhana Gugus R Basa

Glisin Gly G

Lysin

Lys K

Alanin Ala A

Arginin

Arg R

Valin Val V

Histidin

His H

Leusin Leu L

Asparagin

Asn N

Isoleusin Ile I

Glutamin

Gln Q Gugus Hidroksil Gugus R Asam

Serin Ser S

Aspartat

Asp D

Threonin Thr T

Glutamat

Glu E Gugus R Sulfur Gugsu R Cincin



CysteinCys C

Phenylalanin

Phe F

MethioninMet M

Tyrosin

Tyr Y Gugsu R Siklik

ProlinPro P

Tryptophan

Trp WPolipeptida

Asam maino satu dengan lainnya terhubung oleh ikatan peptida. Reaksi antar asam

amino mengeluarkan air (Gambar 1.17):

Gbr. 1.17. Ikatan Peptida

Bila dua asam amino berikatan akan membentuk dipeptida. Tiga asam amino akan

membentuk tripeptida. Banyak asam amino akan membentuk polipeptida., seperti:

+NH3-Gly — Pro — His — Leu — Tyr — Ser — Trp — Asp — Lys — Cys-COO-

Pada rantai polipeptida satu ujung dengan gugus amino (NH3) bebas, disebut N-

terminal, dan ujung lainnya dengan gugus karboksil (CO2) bebas, disebut C-terminal.



Kedudukan protein dalam proses biologi telah banyak diketahui. Beberapa protein

dalam jumlah banyak terdapat dalam organ penyimpan, seperti endosperm dan

kotiledon.

3. Lipid

Lipid merupakan senyawa hidrofobik, tersusun dari unsur karbon, hidrogen dan

oksigen.Beberapa lipid juga mengandung nitrogen, fosfor, dan atau sulfur. Lipid

dapat dikelompokkan seperti berikut:

a. Trigliserida

Trigliserida sering disebut lemak atau minyak. Tersusun dari gliserol dan asam lemak.

Glyserol, molekul berkarbon-tiga

dengan tiga gugus alkohol.

Asam lemak merupakan molekul panjang, ujung hidrofilik dan non-polar, ekor

hidrofobik. Rantai hidrokarbon terdiri dari 14-22 CH2. Rumus asam lemak dapat

ditulis sebagai R-COO-.

Jika tidak terdapat ikatan rangkap C=C dalam rantai hidrokarbon,

disebut asam lemak jenuh (=jenuh dengan hidrogen). Asam lemak jenuh

mempunyai rantai lurus dan titik lebur tinggi.



Jika terdapat ikatan rangkap C=C dalam rantai hidrokarbon, disebut

asam lemak tidak jenuh. Asam lemak tidak jenuh mempunyai rantai bengkok

dengan titik lebur rendah. Asam lemak dengan lebih dari satu ikatan rangkap

disebut poly-unsaturated fatty acids(PUFAs).

Satu molekul gliserol yang mengikat tiga molekul asam lemak membentuk molekul trigliserida.

Trigliserida tidak larut dalam air. Digunakan sebagai cadangan makanan, penyekat

dan pelindung dalam jaringan lemak (atau jaringan adiposa) yang terdapat di bawah

kulit (sub-kutaneus) atau pembungkus organ.



Trigliserida yang mengandung asam lemak jenuh mempunyai titik

lebur tinggi dan umumnya terdapat pada hewan berdarah-panas.

Pada temperatur kamar bentuknya padat (lemak), contoh mentega.

Trigliserida yang mengandung asam lemak tidak jenuh mempunyai

titik lebur rendah dan umumnya terdapat pada hewan berdarah-dingin

dan tumbuhan. Pada temperatur kamar bentuknya cair (minyak),

contoh minyak ikan, minyak kelapa.

b. Phospholipid

Phospholipids mempunyai struktur mirip dengan trigliserida, tetapi dengan gugus

fosfat pada salah satu rantai asam lemak. Dapat pula terdapat gugus lain yang

berikatan dengan fosfat. Fosfolipid mempunyai “kepala” hidrofilik yang polar (gugus

fosfat dengan muatan negatif) dan dua “ekor” hidrofobik yang non-polar (rantai asam

lemak). Fosfolipid merupakan komponen utama membran sel.

4. ASAM NUKLEAT

Di dalam sel terdapat dua macam asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA)

dan asam ribonukleat (RNA). Kedua asam nukleat itu merupakan makromolekul

yang besar. Asam nukleat adalah suatu polimer terdiri atas banyak monomer

nukleotida. Tiap nukleotida dibangun oleh satu basa nitrogen, satu gula pentosa dan



satu asam fosfat. Kombinasi satu basa nitrogen dan satu gula pentosa tanpa asam

fosfat disebut satu nukleosida (Gambar 1.18)

Gbr. 1.18. Komponen asam nukleat (DNA dan RNA)

---


1.3. BIOMOLEKUL

Documents

Transcript of 1.3. BIOMOLEKUL