BAB II AIR

SUB BAB1. INTERAKSI NON KOVALEN2. KESEIMBANGAN IONIK3. SISTEM BUFFER4. AIR SEBAGAI REAKTAN5. INTERAKSI MAKROION DALAM LARUTAN6. KESESUIAN LINGKUNGAN AIR BAGIORGANISME

“AIR”- SENYAWA BERLIMPAH DALAM SISTEM HIDUP (± 70% )- MEDIUM TRANSPORT nutrien & energi kimia, REAKSI

ENZIMATIS METABOLISME

STRUKTUR & FUNGSI sel beradaptasi dengan SIFAT FISIK& KIMIA AirAIR & produk IONISASI mempengaruhi sifat penting komponensel (protein, lipid, as. nukleat, enzim)

_ Weak interactions are the key means by which molecules interact with oneanother: Enzyme with SUBTRATE, HORMONE with RECEPTOR,ANTIBODIES with ANTIGEN_ The STRENGHT AND SPECIFICITY OF WEAK INTERACTIONS are highlydependent on medium in which they take place, and majority of biologicalinteractions take place in water. Two properties of water are especiallyimportant biologically.

AIR SEBAGAI PELARUTSifat AIR sebagai pelarut istimewa karena potensialmembentuk ikatan H & sifat dipolar molekul airKelompok senyawa yang larut dalam Air:A. SENYAWA DG GUGUS POLARMolekul yang memiliki gugus fungsional yangdapat membentuk ikatan H dengan air (hidroksil,amina, sulfidril, ester, keton) atau molekul yangmempunyai ikatan H internal seperti α-helix proteinyang larut dalam air.B. SENYAWA IONIKNaCl, molekul dipolar air tertarik kuat kepada ion Na+ &Cl-, dan menarik keluar dari kristal membentuk hidrat ionNa+ & Cl- dalam larutanC. MOLEKUL AMFIPATIK- Senyawa yg mempunyai gugus HIDROFILIK &HIDROFOBIK.Contoh asam lemak & detergen-Senyawa ini terdispersi dalam air membentuk MISEL,29gugus hidrofilik (kepala POLAR) berinteraksi dgmolekul air & gugus hidrofobik (ekor NON POLAR)sembunyi di dalam struktur-Molekul amfipatik merupakan DASAR MEMBRANBILAYER biologi

KESEIMBANGAN IONIKAIR adalah molekul essensial netral, yang hanyasedikit cenderung terdisosiasi:H2O + H2O <=> H3O+ + OHAsam1 Basa 2 asam 2 Basa 1

2 H2O] <=> H O+ + OH-38H3O+ _ Berperan sebagai ASAM (proton donor) danBASA (proton acceptor) yang dikenalAUTOIONISASI AIR.Autoionisasi air disederhanakan seperti sbb:H2O <=> H+ + OH

_ Persamaan kesetimbangan autoionisasi air, tetapan hasil kali ionair ( Kw) pada suhu 25oCKw = [H+] [OH-] = 1 x 10-14 MLarutan netral jika [H+] = [OH-].Pada suhu 25oC, [H+] = [OH-] = 1 x 10-7M. Jika [H+] diketahui, makapH larutan dapat dihitung:

pH = log 1/ log [H+]= – log [H+]

BUFFER BIOLOGI PENTING1. SISTEM FOSFATCairan intraseluler terdiri pasangan asam-basa konjugat,H2PO4- (donor proton) & HPO42- (akseptor proton)H2PO4- <=> H+ + HPO42-Efektivitas sistem buffer ini mendekati pH 6.86, kapasitas buffernya

efektif dalam cairan intraseluler (pH 6.9-7.4)2. SISTEM BIKARBONAT DALAM PLASMA DARAHH2CO3 <=> H+ + HCO3-donor proton akseptor proton

_ Mekanisme Buffer bikarbonat melibatkan 3 ekuilibriumdapat balik diantara CO2 dalam paru-paru & HCO3-dalam plasma darah. Sistem bikarbonat plasma darahberada dalam keadaan seimbang dengan persediaanCO2H2CO3 <=> H+ + HCO3-, dimana

CO2 (d) + H2O <=> H2CO3CO2 (g) <=> CO2 (d)

_ Kelebihan H+ menyebabkan peningkatan H2CO3yang terurai membentuk CO2 (d) terlarut.Kelebihan CO2 (d) dalam plasma darah dilepassebagai CO2 gas dalam paru-paru &dikeluarkandari tubuh._ Sebaliknya, kelebihan OH- menyebabkan H+

OH Hmenurun & H2CO3 terdisosiasi membentuk H+ &HCO3-, kemudian di kembalikan dari CO2 (g) yangmelarut kedalam plasma CO2 (d) dan bereaksidengan air membentuk H2CO3

_ pH plasma darah dipertahankan pada 7.4Asidosis akibat kelebihan produksi asammetabolit pada penderita Diabetes Melitus(DM) pH darah turun sampai 6.8menyebabkan kematian.Mekanisme molekuler apa didalam selyang sensitif terhadap pH ???- Aktivitas katalitik ENZIM

KESESUAIAN LINGKUNGAN AIR BAGIORGANISME_ Organisme hidup (makromolekul sel)beradaptasi dengan lingkungan air_ Panas jenis air yang tinggi (buffer panas),suhu organisme relatif tetap_ Tingkat kohesi internal tinggi, (ikatan H)membawa nutrien pada sel tumbuhan dariakar ke daun selama transpirasi

BAB III PROTEIN & ASAM AMINO

A S A M A M I N O_ 1. Terdapat 20 L-asam amino penyusun protein.Protein membran bakteri mengandung beberapa DAsamamino3_ 2. Rantai samping ( “ R " ) membedakan asamamino satu dengan lainnya_ 3. Asam amino bersifat sebagai “ ZWITERION”

_ 4.Selama kelaparan (starvation ), beberapa asamamino (dikenal GLUKOGENIK) berperan sebagaiprekursor GLUKOSA melalui GLUKONEOGENESIS._ 5.Asam amino dietary ada yang ESSENSIAL(harus ada dalam diet) atau NON ESSENSIAL(dapat disintesis oleh tubuh )4_ 6. Asam amino adalah monomer unit pembentukprotein yang dihubungkan melalui ikatan kovalendalam ikatan PEPTIDA

STEREOKIMIA ASAM AMINO_ Bersifat Asimetrik , Pusat Kiral_ Ada 2 bentuk Isomer yang berbeda, sifat kimia &fisiknya identik, kecuali ARAH PUTARAN SINARTERPOLARISASI (polarimeter)6_ Ke 20 as.amino bersifat Optis Aktif Kecuali Glisin_ Stereoisomer dinamakan berdasarkan konfigurasiAbsolut

KLASIFIKASI ASAM AMINO BERDASARKAN RANTAISAMPING_ 1. Asam amino dengan rantai samping (R)

ALIFATIK (Non polar) : Glisin, Alanin, Valin, Leusin,Isoleusin, Prolin, metionin_ 2. Asam amino POLAR TIDAK BERMUATAN : Serin,13sistein, Treonin, Metionin, asparagin, glutamin_ 3. Asam amino AROMATIK: Fenilalanin, Tirosin,Triptofan

_ 4. Asam amino BERMUATANPOSITIF (basa) : Histidin,Lisin, Arginin_ 5. Asam amino BERMUATANNEGATIF (asam) :As.aspartat, As.Glutamat14_ Beberapa asam amino khususyang ada di protein,_ 4-hidroksiprolin & 5-hidroksilisin (kolagen )_ Desmosin terdiri 4 mol lisin(elastin)

PEPTIDA_ Ikatan kovalen yang menghubungkan antara α-AMINO dari satu asam amino dengan α-KARBOKSIL dari asam amino yang laindikenal “IKATAN PEPTIDA”19_ Gugus amino & karboksil ujung yang tidakbereaksi dikenal “amino terminal/ N-terminal &karboksil terminal/C terminal”.

STUKTUR IKATAN PEPTIDA_ Mempunyai karakter ikatan rangkap_ Atom yang terikat pada karbonil & N terletak dalam satu

bidang, sedangkan gugus atom disekitar ikatan peptida” TIPETRANS”21

STABILITAS IKATAN PEPTIDA_ Ikatan peptida dapat dihidrolisis dengan asam/basakuat seperti 6 M HCl_ Enzim Proteolitik (protease) katalis bersifatselektif untuk pemotongan ikatan (Table. 2.3)23_ Beberapa peptida menunjukkan aktivitas biologisseperti insulin (sel B pangkreas), antibiotika_ Contoh lain pemanis buatan (aspartam)

P R O T E I NMakromolekul polipeptida yang tersusun olehsejumlah L- asam amino yang dihubungkanikatan peptida berbobot molekul ribuan- jutaan.28Protein mempunyai KOMPOSISI, DERET DANPANJANG RANTAI asam amino urutan yangberbeda , memiliki konformasi tiga dimensi yangberbeda & bersifat khusus sesuai dengan fungsibiologisnya

SIFAT AKTIF BIOLOGI PROTEIN_ KATALITIK (enzim) : lipase, protesase, ribonuklease_ STRUKTUR BIOLOGIS (protein struktural): kolagen, keratin, elastin_ PENYIMPAN ZAT MAKANAN (protein nutrien): kasein, ovalbumin, gliadin_ PENGANGKUT (protein transport): hemoglobin, serum albumin,lipoprotein30_ MOTIL (protein kontraktil) : aktin, miosin_ PENGATUR (protein hormon): insulin_ PERLINGUNGAN (antibodi,pengumpal darah): imunoglobin, fibrinogen_ PROTEIN TOKSIN : bisa ular,botulisme

DENATURASI PROTEIN_ PH & suhu ekstrim,pelarut organik, urea,detergen dll_ Aktivitas enzimbiologis proteinhilang (susunan tiga33dimensi khaspolipetida terganggu/terbuka menjadistruktur acak tanpaterjadi kerusakanstruktur kerangka

kovalen)

Protein FIBROUS & Protein GLOBULAR_ PROTEIN FIBROUS / SERAT_ Rantai polipetida menbentuk untaian / lembaran panjang_ Pertahanan luar (kulit, bulu, kuku, rambut); fungsipenyangga & pemberi bentuk34_ Keratin; Polipeptida membentuk α-helix (rambut/wol,b-keratin (fibroin & jaring laba)_ Kolagen & elastin (urat, persendian, tulang)

KOLAGEN_ Protein yang paling berlimpah (1/3 total massa protein) dalam tubuhseperti kulit, urat & tulang._ Jaringan pengikat berkolagen terdiri dari serat yang tersusun oleh fibrilkolagen yang terkoordinasi tergantung fungsi biologis jaringan._ Fibril kolagen tersusun dari tropokolagen (struktur heliks tiga untai38dengan 1000 residu). Tropokolagen yang berdekatan berikatan silangsehingga protein ini tidak meregang_ Jika didihkan dalam air terjadi transformasi men_ Protein Globular_ Polipeptida berlipat rapat membentuk globular_ FUNGSI BIOLOGIS : enzim, (transport oksigen,nutrien & ion anorganik didalam darah); hormon;antibodi_ Three-dimensional folding of the protein myoglobin43

jadi gelFAKTOR YANG MEMPENGARUHI STRUKTURSEKUNDER & TERSIER_ IKATAN HIDROGEN diantara gugus R residu padasimpul yang berdekatan : OH serin dengan N histidin_ GAYA TARIK IONIK diantara R yang bermuatan -COO- (asam glutamat) dengan -NH + (lisin45NH3_ INTERAKSI HIDROFOBIK ; gugus R hidrofobikberkelompok dibagian dalam globular_ IKATAN KOVALEN; ribonuklease mengandungresidu sistin membentuk jembatan kovalen

BAB IV ENZIM_ Protein yang berfungsi meningkatkan reaksi kimiadalam sistem biologis._ Unit fungsional dari metabolisme sel, bekerja secaraterkoordinasi mengkatalis reaksi penguraian nutrien,menyimpan & mengubah energi kimia serta membuatmakromolekul sel.

_ Protein inaktif (apoenzim) + (kofaktor)=> koenzim :vitamin, Ion logamHoloenzim

_ Proenzim (zimogen) → enzim + peptida kecil

aktivator autokatalisis

LIPID_ Senyawa organik TIDAK LARUT dalam AIR &dapat diEKSTRAK dari sel dg PELARUTNONPOLAR_ FUNGSI_ ENERGI KIMIA SIMPANAN (Storage Lipid) : Fattyacids, oils, triacylglycerols, waxes_ MEMBRAN /STRUKTURAL SEL sebagai tempat terjadireaksi metabolik : Phospholipids, glycolipids,sterols_ SIGNALING, KOFAKTOR, PIGMEN :Phosphatidyinositols, eicosanoid, steroid hormon,vitamin, quinon, dolikol)_ .

_ SIFAT MEMBRAN : melindungi sel darilingkungan, sistem transport, adanyakompartemen di dalam sel, terdapatreseptor/sisi pengenalan.Lipid membran _ sebagai komponenPenyusun 5% to 10% berat kering sel, andLipid penyimpanan (storage lipids) lebihdari 80% berat jaringan adiposit.

_ SIFAT MOLEKULER & STRUKTUR LIPID_LIPID meliputi: vitamin larut lemak, hormonsteroid, lilin, asam lemak, triasilgliserol (lemak),prostaglandin, fosfogliserida, spingolipida &turunannya._Bersifat AMPIFATIK. Bagian kepala molekul lipidbersifat POLAR (gugus COOH) & ekornya NONPOLAR (rantai hidrokarbon)_Membentuk MISEL & BILAYER bila berinteraksidengan air.

_ ASAM LEMAK_Komponen unit pembangun lipid_Asam organik dengan atom C-4 hingga C-24_Memiliki kepala gugus karboksil & ekorhidrokarbon panjang_Terdapat dalam bentuk terikat dengan kelaslipid lainnya

_ T R I A S I L G L I S E R O L (TG)_Ester asam lemak dari GLISEROL dengan 3molekul ASAM LEMAK_ Lemak, lemak netral, trigliserida_Komponen utama depot lemak sel

hewan/tumbuhan_Hewan tertentu, selain depot cadangan energi jugainsulator terhadap suhu._Hidrolisis TG oleh LIPASE ; KOH/NaOH(saponifikasi/penyabunan); asam/basa

_ WAX (LILIN)_Ester asam lemak berantai panjang (C14-36)dengan alkohol berantai panjang (C16-22)_Rambut, bulu, wol, daun_Organisme laut (plankton) , lilin sebagaibentuk penyimpanan utama bahan bakar_ Detergen sodium dodecyl sulfat (SDS)

LIPID POLAR SBG PENYUSUN MEMBRAN BIOLOGI_ 1. FOSFOLIPIDA_ Dua as.lemak berikatan ester dg gugus OH pertama & kedua padagliserol, serta OH ketiga berikatan ester dg P (asam fosfat)“Fosfogliserida”_ Penamaannya menurut JENIS ALKOHOL PADA KEPALA. Contohfosfatidiletanolamin, fosfatidilkholin (mengandung alkohol etanolamin &kholin)_ Dapat dihidrolisis oleh asam/basa, fosfolipase menghasilkan as.lemak,gliserol, as. Fosfat

_ 2. SPINGOLIPID_ Kelas kedua terbesar lipid membran_ Mempunyai kepala polar & 2 ekor nonpolar serta tidak mengandunggliserol_ Spingosin; spingomeilen; serebrosida; ganglio

_ 3. STEROID_ Kelas Lipid tidakmengandung asamlemak_ Molekul kompleks larutdalam lemak dg 4 cincinsaling bergabung_ Sterol; kolesterol &senyawa turunan esterkomponen pentingplasma lipoprotein &membran sel,stigmasterol (Seltumbuhan)_ P.356 Lehninger

M E M B R A N S E L_Komponen utama adalah LIPID POLAR (20-80%)& PROTEIN (enzim & sistem transport)_Bersifat fleksibel, fluid, sangat tipis, permeabelterhadap air, impermeabel terhadap Na+, Cl- , H+dan molekul polar tidak bermuatan._Memiliki STRUKTUR FLUIDA MOZAIK (Gbr strukturmembran).

_ Protein PERIFERAL & INTEGRAL dg as.amino R hidrofilik (periferal) & as. amino Rhidrofobik (integral) pada permukaan protein

_Memiliki Asimetri Spesifik_ Lipid polar pada permukaan luar & dalam berbedakomposisi_ Sistem transport membran berfungsi satu arah. Contohsel darah merah (SDM) terdapat sistem ATPasepengangkut Na+K+ yang memompa Na+ keluar & K+ kedalam sel, dan tidak memompa kearah yang berlawanan._ Membran plasma luar kaya dengan oligosakarida(glikolipid & glikoprotein) yang tidak dijumpai pada bagiandalam.

_ Membran memiliki fungsi kompleksa.Mengkontrol masuk/keluar senyawaORGANIK/ANORGANIK tertentu dari seluntuk menjaga keseimbangan iMembrane Proteins_ Proteins determine membrane’s specific functions_ cell membrane & organelle membranes each haveunique collections of proteins_ Membrane proteins:_ peripheral proteins_ loosely bound to surface of membrane_ cell surface identity marker (antigens)_ integral proteins_ penetrate lipid bilayer, usually across whole membrane_ transmembrane protein_ transport proteins_ channels, permeases (pumps)nternalHomeostasis (SISTEM TRANSPORT)b.Memproteksi & mensupport sel, bagian luarterdapat sisi pengenalan spesifik (contoh selhati /otot terdapat sisi yg dapat mengikathormon glukagon/adrenalinTerdapat sisi pengenalan spesifik. Contoh reseptor_ SISTEM TRANSPORT_ Transport PASIF_ Tidak memerlukan Energi_ Molekul Bergerak random,dari konsentrasi TINGGI ke RENDAH_ Tipe T.Pasif:1. DIFUSI SEDERHANAhighlowWeeee!!!_ _ 2. DIFUSI TERFASILITASI, dibantu oleh Protein transporter. kecmaks jika ada peningkatan konsentrasi_ 3. OSMOSIS. Difusi air_ Mekanisme:_ Protein pore, Contoh ionosphore antibiotik gramisidin_ molekul pembawa : contoh difusi glukosa oleh glukosatransporter eritrosit GLU4hormon insulin, glukagon pada sel hati & otot.

Membrane Proteins_ _ Transport AKTIF

Memerlukan energi_Transport melawan gradien energi /konsentrasi; konsentrasirendah_konsentrasi tinggi)high lowThis isgonnabe hardwork!!_ Pompa Na+ & K+ oleh ATP aseTipe Transport Aktif ada 3:1.Protein Pumps2.Endositosis3.Eksositosis

Proteins determine membrane’s spTransport Pasif:1. Difusi1. Difusi: Partikel bergerakrandom dari area konsentrasiTINGGI ke RENDAH.• Difusi terus berlangsung hinggaterjadi kesetimbanganhttp://bio.winona.edu/berg/Free.htm

ecific functionsDifusi senyawa/partikelspesifik melalui proteintransport pada membrana. Protein Transportspesifik – “seleksi”Facilitated2. Difusi Terfasilitasi A Bhanya molekul tertentumenyebrang membraneb. Transports larger orcharged molecules diffusion(ChannelProtein)Diffusion(LipidBilayer)Carrier Protein _ http://bio.winona.edu/berg/Free.htm

_ Difusi air melaluimembran selektif permeabel.3. Osmosis Osmosis_ Air bergerak dariKonsentrasi TINGGIke RENDAH •Air bergerak bebasmelalui pores.•Solut (Hijau) terlalu besaruntuk bergerakmenyebrangi membran._ cell membrane & organelle Tipe Transport AKTIF1. Protein Pumps –Protein transportmemerlukan energiuntuk kerja

Sodium PotassiumPumps (ActiveTransport using proteins)•Contoh: PompaNa+/ K+ yg pentingdalam respon syaraf. Protein changesshape to movemolecules: thisrequires energy!membranes each haveunique collection_