BAB I PENDAHULUAN
A. Pengantar Biomolekul
Biomolekul adalah molekul besar maupun molekul kecil apapun yang terdapat dalam organisme hidup dan dibuat oleh sel. Biomolekul merupakan senyawa-senyawa organik sederhana pembentuk organisme hidup dan bersifat khas sebagai produk aktifitas biologis. Biomolekul dapat dipandang sebagai turunan hidrokarbon, yaitu senyawa karbon dan hidrogen yang mempunyai kerangka dasar yang tersusun dari atom karbon, yang disatukan oleh ikatan ikat an kovalen. Kerangka Keran gka dasar hidrokarbon bersifat sangat stabil, karena ikatan tunggal dan ganda karbon-karbon menggunakan pasangan electron bersama-sama secara merata. Biomolekul bersifat polifungsionil, mengandung dua atau lebih jenis gugus fungsiyang berbeda. Pada molekul tersebut, tiap gugus fungsi mempunyai sifat dan reaksi kimia sendiri-sendiri. B. Tujuan
1. Memahami pengertian Biomolekul 2. Mengetahui fungsi biomolekul 3. Memahami struktur dan gugus fungsional karbohidrat, lemak dan protein 4. Mengetahui proses pencernaan dan absorbsi karbohidrat, lemak dan protein 5. Mengetahui tentang Nukleotida 6. Mengetahui perbedaan antara RNA dan DNA
1
BAB 2 PEMBAHASAN
1.
Pengertian Biomolekul
Biomolekul adalah molekul besar maupun molekul kecil apapun yang terdapat dalam organisme hidup dan dibuat oleh sel. 2.
Mengetahui fungsi biomolekul
Biomolekul mempunyai fungsi tertentu dalam sel, misalnya: a. Protein sebagai enzim, alat transpor,antibodi, hormon dan pembentuk membran; b. Karbohidrat sebagai sumber energi, komponen pembentuk membran dan dinding sel; c. Lipid sebagai sumber energi, hormon, dan pembentuk sel; d. Asam nukleat sebagai faktor genetika, koenzim, pembawa energi, dan pengatur biosintesis protein. 3.
Memahami struktur dan gugus fungsional karbohidrat, lemak dan protein a. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi utama karbohidrat adalah penghasil energi didalam tubuh. Tiap 1 gram karbohidrat yang dikonsumsi akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal dan energi hasil proses oksidasi (pembakaran) karbohidrat ini kemudian akan digunakan oleh tubuh untuk menjalankan berbagai fungsi-fungsinya seperti bernafas, kontraksi jantung dan otot serta juga untuk menjalankan berbagai aktivitas fisik seperti berolah raga atau bekerja. Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok berdasarkan ukuran dan kelarutannya : a) Monosakarida (Gula Sederhana)
Monosakarida terdapat dalam bentuk „Rantai Terbuka‟ dan bentuk cincin. Kedua bentuk ini dengan mudah saling bertukar bentuk. Hanya ada tiga monosakarida yang sering terdapat pada makanan yaitu: glukosa (gula darah atau dekstrosa), fruktosa (gula buah), dan galaktosa. Ketiganya memiliki rumus molekul C6H12O6 dan disebut juga Heksosa karena memiliki 6 atom karbon. Monosakarida dengan lima atom karbon disebut pentose contohnya ribose dan deoksiribosa.
2
(Gambar 2.1)
Fruktosa, galaktosa dan glukosa merupakan isomer (memiliki rumus molekul yang sama tetapi rumus strukturnya berbeda.
(Gambar 2.2) Semua monosakarida merupakan gula pereduksi karena mudah bereaksi dengan reagen larutan Benedict dan Fehling. Monosakarida akan mereduksi larutan reagen yang berwarna biru menjadi merah bata, tes ini digunakan oleh ahli biologi untuk mengidentifikasi gula pereduksi. Larutan benedict dan Fehling digunakan dirumah sakit untuk mendeteksi glukosa di dalam darah dan urin. Monosakarida mengandung banyak gugus fungsional hidroksil (- OH). Gugus hidroksil dapat membentuk ikatan hydrogen dengan air, membuat monosakarida larut dalam air. Adanya gugus – OH pada atom karbon dalam molekul juga dianggap memberikan rasa „manis‟ pada gula.
3
b) Disakarida
Disakarida yang penting dalam makanan adalah sukrosa (gula meja atau gula tebu), laktosa (gula susu), dam maltose (gula Malt). Laktosa dan maltose merupakan gula pereduksi tetapi sukrosa bukan merupakan gula pereduksi. Disakarida terbentuk bila dua monosakarida bergabung dengan melepas satu molekul air dalam reaksi kondensasi Kondensasi Monosakarida + monosakarida
disakarida + air
Ikatan kovalen yang menggabungkan dua unit monosakarida disebut ikatan glikosidik ikatan −C−O−C− ini merupakan gugus fungsional eter
(gambar 2.3)
Disakarida terlalu besar untuk di absorbsi langsung diusus dan harus dicerna menjadi monosakarida sebelum diabsorbsi. Hal ini terjadi melalui proses hidrolisis. Hidrolisis merupakan kebalikan dari kondensasi dan melibatkan penambahan air, biasanya dibantu oleh enzim sebagai katalis. c) Polisakarida
Polisakarida adalah rantai panjang molekul-molekul gula, struktur seperti ini disebut polimer atau makromolekul. Polisakarida dapat mengandung hingga 26.000 molekul glukosa dan biasanya tidak larut air karena ukurannya yang besar. Tiga polisakarida yang penting adalah selulosa, pati dan glikogen. (1) Selulosa (serat) Selulosa terdapat dalam semua tumbuhan sebagai dari bagian dinding selnya dan merupakan senyawa organic terbanyak dibumi.selulosa terdiri dari rantai lurus molekul glukosa yang panjang dan tidak dapat dicerna karena manusia tidak memiliki enzim selulose. Selulose bersifat higroskopik, yaitu menyerap air sehingga membuat tinja lebih bermassa dan lebih lunak untuk dikeluarkan. Serat yang berlebihan dapat 4
menyebabkan flatulensi (buang gas) karena fermentasi selulose dan makanan yang tidak tercerna oleh bakteri di usus besar menghasilkan gas seperti metana dan hydrogen sulfide. Diet tinggi serat dapat mencegah kanker usus besar.
(Gambar 2.4) (2) Pati Pati dan glikogen merupakan zat cadangan yang baik karena tidak terlalu larut dalam air. Molekul pati berakumulasi membentuk granul pati yang banyak terlihat pada banyak sel tumbuhan, misalnya kentang. Karbohidrat merupakan sumber energy pangan yang disukai. Kira 60% karbohidrat yang dikonsumsi dalam diet orang inggris adalah pati dan 40% sisanya berupa gula. (3) Glikogen Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen (pati hewani) pada manusia dan hewan. Gilkogen dapat ditemui di hati dan otot skelet, dan terbentuk dari banyak molekul glukosa yang saling bertautan dalam rantai-rantai bercabang. Di sel hati (Hepatosit) glukosa diubah menjadi glikogen dengan adanya insulin , proses ini disebut glikonenesis. Proses sebaliknya (gilkogen menjadi glukosa) disebut glikogenolisis. Dalam tubuh terdapat cadangan karbohidrat yang cukup berupa glikogen untuk persediaan energy 1 hari, dan glukosa untuk cadangan kebutuhan 5
energy selama 1 jam. Gilkogen juga disimpan dalam otot skelet, dan diubah menjadi glukosa oleh enzim fosforilase otot. Glukosa yang dihasilkan di otot dengan cara ini hanya digunakan untuk energy kontraksi otot. Jika cadangan glikogen penuh maka glukosa dapat diubah menjadi lemak yang disimpan dijaringan adipose. b. Lemak
Sebagian besar biomolekul diklarifikasikan sebagai lipid karena sifatnya yang larut dalam lemak (lipofilik) dan pelarut organic seperti alcohol, tetapi tidak larut dalam air. Lipid digai menjadi 4 golongan: 1) Trigliserida Trigliserida merupakan lemak yang ditemukan dalam makanan dan merupakan sumber paling kaya energy yang didapat dari makanan. Merupakan rantai panjang atom karbon dan hydrogen yang mengandung gugus fungsional asam karboksilat karena rantai karbon hidrofobik yang panjang ini, maka tidak larut dalam air, jika karbon dalam rantai hanya berikatan tunggal (C-C) maka disebut asam lemak jenuh. Jika terdapat ikatan karbon ganda (C=C) maka disebut asam lemak tidak jenuh. Semakin banyak ikatan ganda yang terdapat dalam molekul semakin besar kemungkinan asam lemak berbentuk minyak. 2) Fosfolipid Memiliki struktur yang sama dengan trigliserida. Perbedaannya adalah fosfolipid hanya mengandung dua asam lemak, dan asam lemak ketiga digantikan oleh gugus yang mengandung fosfor. Membran sel fosfolipid memiliki fungsi proteksi dan penting untuk mentransport zat ke dalam dan ke luar sel. 3) Steroid Steroid merupakan senyawa larut dalam lemak, steroid yang penting dalam tubuh adalah hormone seks, garam empedu, kortikosteroid dan kolesterol 4) Prostaglandin Prostaglandin merupakan turunan asam lemak, dapat ditemukan pada semua jaringan tubuh dan berfungsi sebagai mediator kimia. Prostaglandin dapat meningkatkan atau menurunkan tekanan darah, mengatur pembekuan darah dan berperan penting dalam pengaturan suhu dan persepsi nyeri. Prostaglandin juga digunakan sebagai obatobatan. Aspirin mencegah prostaglandin sehingga dapat digunakan sebagai analgesic dan antipiretik. 6
c. Protein
Protein merupakan makromolekul atau polimer. Asam amino merupakan satuan pembentuk protein. 1) Asam amino Asam amino memiliki 2 gugus fungsional yaitu amino – NH2 dan gugus asam karboksilat – COOH. Umumnya terdapat dua puluh asam amino berbeda pada makanan. Dari asam amino ini ada 10 asam amino tidak esensial karena dapat dibuat oleh tubuh. Sisanya adalah asam amino esensial karena harus didapatkan dari makanan. Jumlah protein pada makanan bervariasi, jika makanan mengandung semua asam amino esensial maka disebut sebagai protein komplit, sedangkan jika hanya sedikit mengandung asam amino esensial disebut protein inkomplit
(Gambar 2.5) 2) Polipeptida dan dipeptida Jika dua asam amino saling berikatan melalui ikatan peptida, maka akan dibentuk dipeptida. Polipeptida mengandung 10 atau lebih asam amino yang saling berikatan melalui ikatan peptide. Protein mengandung lebih dari 50 asam amino yang saling berikatan melalui ikatan peptide, akan tetapi sebagian besar protein mengandung beribu-ribu asam amino karena merupakan makromolekul. Beberapa protein memiliki struktur kuaterner, yaitu 2 atau lebih rantai polipeptida yang tersusun menjadi protein multisubunit, misalnya hemoglobinyang memiliki 4 subunit (dua beta (β) dan 2 alfa (α))
7
(Gambar 2.6)
3) Enzim Enzim merupakan katalis biologis. Katalis mempercepat kecepatan reaksi tetapi tidak digunakan atau tidak berubah dalam reaksi. Sifat-sifat enzim antara lain: a) Enzim bersifat spesifik dan umumnya hanya mengkatalis satu jenis reaksi kimia b) Enzim paling baik bekerja pada temperature optimum, yaitu pada suhu tubuh o
37 C. temperature tinggi dapat mendenaturasi enzim dengan memecah ikatan hydrogen dalam enzim sehingga enzim tidak lagi dapat bekerja. c) Enzim dapat dihambat-racun dapat menempati „lokasi‟yang seharunya ditempati substrat 4. Pencernaan Dan Absorbsi Karbohidrat, Lemak Dan Protein
Molekul-molekul yang besar akan dipecah menjadi molekul yang lebih kecil oleh enzimenzim dipencernaan sehingga dapat diabsorbsi. Protein dicerna menjadi asam amino, karbohidrat menjadi monosakarida dan lemak menjadi asam lemak dan gliserol.
8
a) Karbohidrat
Pencernaan pati dimulai dari mulut. Amylase saliva pada ludah akan memecah pati menjadi dekstrin dan maltose. Semakin lama makanan dikunyah, enzim akan bekerja lebih efektif. Sebagian besar pencernaan karbohidrat dilakukan diusus halus. Pancreas akan akan mensekresi amylase pancreas ke duodenum dan akan menghidrolisis setiap pati yang ada menjadi maltose. Kemudian pencernaan akan diselesaikan oleh enzim pada sel-sel permukaan
(gambar 2.7)
b) Lemak
Pencernaan lemak hanya terdapat pada usus halus. Lemak dan produk pencernaannya tidak larut dalam air, membentuk globul besar pada usus. Enzim lipase tidak mampu mencerna globul besar ini, sehingga empedu disekresi dari hati ke duodenum . Empedu adalah cairan yang terdiri dari ion-ion, garam empedu, pigmen, kolesterol, lesitin dan mucus. Garam empedu akan mengemulsi lemak, sehingga memecah globul lemak menjadi droplet yang lebih kecil. Lipase kemudian akan mencerna lemak menjadi asam lemak bebas dan monogliserida. Segera setelah terbentuk, garam empedu akan bergabung dengan lesitin dan kolesterol untuk membentuk misel. Begitu sampai di dalam sel epitel 9
usus halus, asam lemak bebas dan monogliserida akan bergabung kembali menjadi trigliserida. Trigliserida ini akan dilapisi oleh lapisan tunggal lipoprotein, kolesterol, dan fosfolipid membentuk kolimikron. Proses pencernaan lemak : Lemak Garam empedu Droplet lemak kecil Lipase pancreas pH 8 Monosakarida dan asam lemak bebas Garam empedu Misel Trigliserida Kilomikron ABSORBSI
c) Protein
Pencernaan protein dimulai dilambung. Enzim pepsin bertanggung jawab untuk pencernaan protein dan disekresi dalam bentuk tidak aktif yaitu pepsinogen. Kondisi lambung yang asam akan mengaktifkan pepsinogen menjadi pepsin. Pepsin memecah protein menjadi polipeptida. Pencernaan protein berlanjut di duodenum. Enzim-enzim pancreas-tripsin, kimotripsin dan karboksipeptidase disekresi dalam bentuk tidak aktif. Setiap harinya sekitar 50 g asam amino harus diabsorbsi untuk mempertahankan keseimbangan nitrogen positif, yaitu sintesis protein (nitrogen) melebihi kecapatan pemecahan dan pembuangannya. Keseimbangan nitrogen negative berarti pemecahan proteinnya melebihi sintesisnya, hal ini terjadi pada waktu sakit, misalnya infeksi atau luka bakar. Asam amino kemudian diabsorbsi kedalam kapiler darah usus halus.
10
Proses Pencernaan Protein :
(Gambar 2.9)
5. Nukleotida
Setiap nukleotida terdiri dari tiga bagian : a. Gugus fosfat b. Gula dengan lima karbon c. Basa yang mengandung nitrogen Rantai nukleotida pada molekul asam nukleat saling terikat melalui gugus fosfat / gula. Terdapat empat basa yang berbeda pada DNA : Adenin, Sitosin, Timin dan Guanin. 6. Perbedaan antara DNA dan RNA
Asam nukleat merupakan molekul terbesar yang ditemukan dalam tubuh. Asam nukleat pertama kali ditemukan dari inti (nucleus) sel. Ada dua jenis asam nukleat yaitu: a. Asam deoksiribonukleat (DNA) membawa materi genetic (kromosom) dan menyediakan instruksi sintesis protein b. Asam Ribonukleat (RNA) diperlukan untuk sintesis protein
11
Perbedaan antara DNA dan RNA
Letak dalam sel
DNA
RNA
Sebagian besar di nucleus, beberapa
Disentesis di nucleus
di mitokondria
RNA messenger (mRNA) terdapat dalam
nucleus,
RNA
transfer
(tRNA) terdapat disitoplasma, dan RNA-ribosom
(rRNA)
terdapat
dalam ribosom
Fungsi
Membentuk materi genetic
Sintesi protein
Menyediakan instruksi untuk sintesis
Materi genetic dalam beberapa virus
protein Replikasi
sendiri
sebelum
pembelahan sel
Ribosa
Gula
Deoksiribosa
Adenin
Basa
Adenin (A)
Guanin
Guanin (G)
Sitosin
Sitosin (C)
Urasil (U)
Timin (T)
Kecil, 20.000-40.000
Ukuran (massa rumus relative)
Sangat besar-Miliaran
Heliks rantai tunggal
Struktur
Rantai ganda yang berputar menjadi heliks ganda
BAB III 12
PENUTUP A. Kesimpulan
1. Biomolekul adalah molekul besar maupun molekul kecil apapun yang terdapat dalam organisme hidup dan dibuat oleh sel. 2. Karbohidrat dapat diklasifikasikan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida 3. Semua karbohidrat mengandung gugus OH, gugus fungsional hidroksil 4. Unit structural karbohidrat adalah glukosa 5. Lipid diklasifikasikan menjadi trigliserida, fosfolipid, steroid dan prostaglandin 6. Protein merupakan rantai asam amino yang saling berikatan melalui ikatan peptide 7. Enzim adalah katalis biologis 8. Karbohidrat dicerna menjadi monosakaridasebelum diabsorbsi 9. Lemak dicerna menjadi gliserol dan asam lemak sebelum diabsorbsi 10. Protein dicerna menjadi asam amino sebelum diabsorbsi.
KATA PENGANTAR 13
Tiada kata terindah yang dapat kami ucapkan selain Puji dan Syukur atas Kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan TaufiqNYA kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah dengan berjudul “ BIOMOLEKULER” ini tepat pada waktunya. Kami menyadari makalah ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak yang bersifat membangun sangat diharapakan demi perbaikan dan penyempurnaan dalam penyusunan makalah selanjutnya. Akhirnya, hanya kepada Allah SWT kami berserah dan kami berharap makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua. Makassar, September 2012 Penyusun,
Kelompok III
iii 14
Daftar Pustaka
James, Joyce et all. 2002. Prinsip-Prinsip Sains Untuk Keperawatan.Erlangga.Jakarta Cree, Laurie et all. 2006. Sains dalam Keperawatan. EGC. Jakarta Nurfallah Firdausih, posted 23/2/2012. Makalah Biomolekuler .mi.scrib.com
14 15
