Karbohirat

Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun hanya dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana. Banyak karbohidrat yang merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta bercabang-cabang.

Karbohidrat merupakan bahan makanan penting dan sumber tenaga yang terdapat dalam tumbuhan dan daging hewan. Selain itu, karbohidrat juga menjadi komponen struktur penting pada makhluk hidup dalam bentuk serat (fiber), seperti selulosa, pektin, serta lignin.
Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh. Tubuh menggunakan karbohidrat seperti layaknya mesin mobil menggunakan bensin. Glukosa, karbohidrat yang paling sederhana mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengubahnya menjadi tenaga untuk menjalankan sel-sel tubuh.

Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam basa di dalam tubuh, berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan pembentuk struktur sel dengan mengikat protein dan lemak.

Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan.

Gambaran proyeksi Haworth struktur glukosa (α-D-glukopiranosa)

Glukosa (C6H12O6, berat molekul 180.18) adalah heksosa—monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut “cincin piranosa”, bentuk paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0.0026% pada pH 7.

Glukosa merupakan sumber tenaga yang terdapat di mana-mana dalam biologi. Kita dapat menduga alasan mengapa glukosa, dan bukan monosakarida lain seperti fruktosa, begitu banyak digunakan. Glukosa dapat dibentuk dari formaldehida pada keadaan abiotik, sehingga akan mudah tersedia bagi sistem biokimia primitif. Hal yang lebih penting bagi organisme tingkat atas adalah kecenderungan glukosa, dibandingkan dengan gula heksosa lainnya, yang tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein. Reaksi ini (glikosilasi) mereduksi atau bahkan merusak fungsi berbagai enzim. Rendahnya laju glikosilasi ini dikarenakan glukosa yang kebanyakan berada dalam isomer siklik yang kurang reaktif. Meski begitu, komplikasi akut seperti diabetes, kebutaan, gagal ginjal, dan kerusakan saraf periferal (‘’peripheral neuropathy’’), kemungkinan disebabkan oleh glikosilasi protein.

Bentuk rantai D-Glukosa.

Dalam respirasi, melalui serangkaian reaksi terkatalisis enzim, glukosa teroksidasi hingga akhirnya membentuk karbon dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama dalam bentuk ATP. Sebelum digunakan, glukosa dipecah dari polisakarida.

Glukosa dan fruktosa diikat secara kimiawi menjadi sukrosa. Pati, selulosa, dan glikogen merupakan polimer glukosa umum polisakarida).

Dekstrosa terbentuk akibat larutan D-glukosa berotasi terpolarisasi cahaya ke kanan. Dalam kasus yang sama D-fruktosa disebut “levulosa” karena larutan levulosa berotasi terpolarisasi cahaya ke kiri.

// Isomerisme

Glukosa berubah dari proyeksi Fischer ke proyeksi Haworth.

Gula terdapat dalam dua enantiomer ( isomer cermin), D-glukosa dan L-glukosa, tapi pada organisme, yang ditemukan hanya isomer D-isomer. Suatu karbohidrat berbentuk D atau L berkaitan dengan konformasi isomerik pada karbon 5. Jika berada di kanan proyeksi Fischer, maka bentuk cincinnya adalah enantiomer D, kalau ke kiri, maka menjadi enantiomer L. Sangat mudah diingat, merujuk pada D untuk “dextro”, yang merupakan akar bahasa Latin untuk “right” (kanan), sedangkan L untuk “levo” yang merupakan akar kata “left” (kiri). Struktur cincinnya sendiri dapat terbentuk melalui dua cara yang berbeda, yang menghasilkan glukosa-α (alfa) jeungt β (beta). Secara struktur, glukosa-α jeung -β berbeda pada gugus hidroksil yang terikat pada karbon pertama pada cincinnya. Bentuk α memiliki gugus hidroksil “di bawah” hidrogennya (sebagaimana molekul ini biasa digambarkan, seperti terlihat pada gambar di atas), sedangkan bentuk β gugus hidroksilnya berada “di atas” hidrogennya. Dua bentuk ini terbentuk bergantian sepanjang waktu dalam larutan air, hingga mencapai nisbah stabil α:β 36:64, dalam proses yang disebut mutarotasi yang dapat dipercepat.

Sintesis

  1. sebagai hasil fotosintesis pada tumbuhan dan beberapa prokariota.
  2. terbentuk dalam hati dan otot rangka dari pemecahan simpanan glikogen (polimer glukosa).
  3. disintesis dalam hati dan ginjal dari zat antara melalui proses yang disebut glukoneogenesis.

Peran dalam metabolisme

Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi tubuh manusia, yang menyediakan 4 kalori (17 kilojoule) energi pangan per gram. Pemecahan karbohidrat (misalnya pati) menghasilkan mono- dan disakarida, terutama glukosa. Melalui glikolisis, glukosa segera terlibat dalam produksi ATP, pembawa energi sel. Di sisi lain, glukosa sangat penting dalam produksi protein dan dalam metabolisme lipid. Karena pada sistem saraf pusat tidak ada metabolisme lipid, jaringan ini sangat tergantung pada glukosa.

Glukosa diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen (“pati hewan”) dan sel lemak, yang menyimpannya sebagai lemak. Glikogen merupakan sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat dibutuhkan lebih banyak energi. Meskipun lemak simpanan dapat juga menjadi sumber energi cadangan, lemak tak pernak secara langsung dikonversi menjadi glukosa. Fruktosa dan galaktosa, gula lain yang dihasilkan dari pemecahan karbohidrat, langsung diangkut ke hati, yang mengkonversinya menjadi glukosa.

Amilopektin merupakan polisakarida yang tersusun dari monomer α-glukosa (baca: alfa glukosa). Amilopektin merupakan molekul raksasa dan mudah ditemukan karena menjadi satu dari dua senyawa penyusun pati, bersama-sama dengan amilosa.

Walaupun tersusun dari monomer yang sama, amilopektin berbeda dengan amilosa, yang terlihat dari karakteristik fisiknya. Secara struktural, amilopektin terbentuk dari rantai glukosa yang terikat dengan ikatan 1,6-glikosidik, sama dengan amilosa. Namun demikian, pada amilopektin terbentuk cabang-cabang (sekitar tiap 20 mata rantai glukosa) dengan ikatan 1,4-glikosidik.

Amilopektin tidak larut dalam air.

Glikogen (disebut juga ‘pati otot’) yang dipakai oleh hewan sebagai penyimpan energi memiliki struktur mirip dengan amilopektin. Perbedaannya, percabangan pada glikogen lebih rapat/sering.

Karbohidrat biasanya digolongkan menurut strukturnya sebagai monosakarida, disakarida dan polisakarida.

Disakarida terdiri dari dua cincin monosakarida. Ikatan yang menghubungkan kedua monosakarida tersebut dinamakan ikatan glikosidik, yang terbentuk dengan cara kondensasi gugus hidroksil dari salah satu atom karbon nomor 2, 4, atau 6, pada monosakarida yang kedua. Bentuk disakarida umum, seperti multosa terdiri dari dua glukosa. Dalam maltosa, jembatan oksigen terbentuk antara atom karbon nomor 1 dari D-glukosa dan atom karbon nomor 4 dari D-glukosa lain. Ikatan yang terbentuk dinamakan ikatan 1 ®  4 glikosidik.

Gugus hidroksil anomerik dan gugus hidroksil gula atau senyawa yang lain dapat membentuk ikatan yang disebut ikatan glikosida dengan membebaskan air :

R-OH  +  HO-R’  à R-O-R’  +  H2O

Maltosa terbentuk dari 2 molekul glukosa melalui ikatan glikosida.  Fruktosa dan glukosa juga dapat membentuk sakarida, dinamakan sukrosa. Sedangkan laktosa yang terdapat dalam susu terbentuk dari b-D-galaktosa dan b-D- glukosa.

Sukrosa

Sukrosa (gula pasir) terbentuk dari satu molekul  α-D- glukosa dan b-D-fruktosa melalui ikatan α (1→ 4) glikosidik. Secara alami, sukrosa dapat diperoleh dari sari atau getah beberapa tanaman seperti tebu, dan bit. Sebagai bahan pangan, sukrosa bernilai kalori tinggi.

Maltosa

Maltosa terdiri dari dua glukosa. Pada maltosa, jembatan oksigen terbentuk antara atom karbon nomor 1 dari D- glukosa dan atom karbon nomor 4 dari D-glukosa lain. Ikatan yang terbentuk dinamakan ikatan α (1→ 4) glikosidik.

Laktosa

Laktosa (gula susu) tersusun dari satu molekul D-glukosa dan satu molekul D- galaktosa melalui ikatan β (1→ 4 ) glikosidik.

Ke Atas

Protein, (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”), yang ditemukan oleh Jِns Jakob Berzelius pada tahun 1838.  adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organismeyang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosoma. Sampai tahap ini, protein masih “mentah”, hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pasca translasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.

Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (COOH) dan amina (NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C “alfa” atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Dalam hal ini, gugus amina terprotonasi menjadi NH3 dan gugus karboksil terionisasi  sebagai COO. Suatu asam α-amino, sering disebut asam amino saja, merupakan pembangun protein yang mempunyai struktur umum seperti berikut :

Dalam hal ini, atom karbon (setelah karbon dari gugus karboksilat) ditandai dengan  α dan merupakan penghubung gugus amino.

Struktur asam amino

Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya:

Isomerisme pada asam amino

Karena atom C pusat mengikat empat gugus yang berbeda, maka asam amino—kecuali glisin—memiliki isomer optik: l dan d. Cara sederhana untuk mengidentifikasi isomeri ini dari gambaran dua dimensi adalah dengan “mendorong” atom H ke belakang pembaca (menjauhi pembaca). Jika searah putaran jarum jam (putaran ke kanan) terjadi urutan karboksil-residu- amina maka ini adalah tipe d. Jika urutan ini terjadi dengan arah putaran berlawanan jarum jam, maka itu adalah tipe l. (Aturan ini dikenal dalam bahasa Inggris dengan nama CORN, dari singkatan COOH – RNH2).

Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkan tipe d. Dinding sel bakteri banyak mengandung asam amino tipe d.

Polimerisasi asam amino

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) terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosoma dan tRNA. Gambar berikut menunjukkan tahap polimerisasi:

Tahap 1 menunjukkan keadaan awal. Sebelum disambung, asam amino membentuk formasi zwitter-ion (tahap 2) dengan berpindahnya atom H dari karboksil menuju amina yang berakibat kedua gugus menjadi bermuatan listrik (terionisasi). Tahap 3 menunjukkan lokasi penyambungan yang membebaskan satu molekul air (reaksi dehidrasi). Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam amino.

Asam amino dasar (standar)

Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing- masing dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino proteinogenik. Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik.

Berikut adalah ke-20 asam amino baku (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein:

Asam amino alifatik sederhana

Asam amino hidroksi-alifatik

Asam amino dikarboksilat (asam)

Amida

Asam amino basa

Asam amino dengan sulfur

Prolin

    • Prolin (Pro, P) (memiliki gugus siklik)

Asam amino aromatik

Kelompok ini memiliki cincin benzena.

Fungsi biologi asam amino

    • Penyusun protein.
    • Kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme (vitamin dan asam nukleat).
    • Pengikat ion metal penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimatik.

Glisin (Gly, G) atau asam aminoetanoat adalah asam amino alami paling sederhana. Rumus kimianya C2H5NO2. Asam amino ini bagi manusia bukan merupakan asam amino esensial karena tubuh manusia dapat mencukupi kebutuhannya.

Glisin merupakan satu-satunya asam amino yang tidak memiliki isomer optik karena gugus residu yang terikat pada atom karbon alpha adalah atom hidrogen sehingga terjadi simetri. Jadi, tidak ada L-glisin atau D-glisin.

Glisin merupakan asam amino yang mudah menyesuaikan diri dengan berbagai situasi karena strukturnya sederhana. Sebagai misal, glisin adalah satu-satunya asam amino internal pada heliks kolagen, suatu protein struktural. Pada sejumlah protein penting tertentu, misalnya sitokrom c, mioglobin, dan hemoglobin, glisin selalu berada pada posisi yang sama sepanjang evolusi (terkonservasi). Penggantian glisin dengan asam amino lain akan merusak struktur dan membuat protein tidak berfungsi dengan normal.

Secara umum protein tidak banyak pengandung glisin. Perkecualian ialah pada kolagen yang dua per tiga dari keseluruhan asam aminonya adalah glisin.

Glisin merupakan asam amino nonesensial bagi manusia. Tubuh manusia memproduksi glisin dalam jumlah mencukupi. Glisin berperan dalam sistem saraf sebagai inhibitor neurotransmiter pada sistem saraf pusat (CNS).

1.2.1 Ion Zwitter

Asam amino bersifat amfoterik, artinya berperilaku sebagai asam yang dapat mendonasikan proton pada basa kuat, atau dapat juga berperilaku sebagai basa yang dapat menerima proton dari asam kuat.

Asam amino yang ditunjukkan di atas berada dalam bentuk ionisasi ganda, dinamakan zwitterion. Zwitterion merupakan bentuk yang lebih dominan pada pH mendekati netral di dalam sistem biologi (disebut juga pH isolistrik atau pH pada titik isolistrik). Gugus karboksil merupakan cukup kuat. Sehingga protonnya terdisosiasi cukup besar. Demikian pula, gugus amino adalah basa kuat, sehingga menarik proton sangat kuat pada pH netral. Jika asam amino berada dalam larutan asam, gugus-COO cenderung mengikat ion hidrogen,

¾COO + H ⇌ COOH-

Hal ini akibat dari tetapan disosiasi asamnya (Ka). Hal serupa, dalam larutan basa, gugus NH3 cenderung melepaskan proton,

NH3 ═= ─ NH2 + H

Yang bergantung pada tetapan disosiasi basa (Kb). Karena itu, muatan total molekul asam amino akan tergantung pada pH larutannya.

Apabila asam amino dilarutkan dalam pH larutan sama dengan pH isolistriknya (pl), asam amino akan membentuk zwitterion. Pada pH yang lebih kecil dari pl, asam amino bermuatan negatif, perubahan ini digambarkan seperti berikut:

RMS

Dengan diketahuinya titik isolistrik dari suatu asam amino, sangat menguntungkan bagi kepentingan praktis, khususnya pemisahan asam-asam amino menggunakan elektroforesis dengan mengatur pH larutan, asam amino yang memiliki titik isolistrik pada pH tersebut tida bergerak ke arah katoda maupun anoda sel elektroforesis, sedangkan asam amino yang bermuatan negatif akan bergerak kearah anoda,; dan asam amino yang bermuatan positif akan bergerak keara katoda sel elektroforesis

1.2.2 Denaturasi

Ikatan-ikatan kimia yang lemah pada protein dapat dipecahkan atau dirusak dengan perlakuan tertentu, yang mengakibatkan sutau polipeptida melakukan ‘unfold’. Bila hal ini terjadi, protein dikatakan mengalami denaturasi. Bila larutan protein dipanaskan, kalor dapat memecahkan beberapa ikatan lemah, seperti ikatan hidrogen, gaya van der Waals, maupun antaraksi hidrofob. Perubahan pH juga dapat merubah struktur protein sebab akan merubah muatan dari gugus rantai samping asam amino, yang pada akhirnya dapat mempengaruhi ikatan ionik maupun ikatan hidrogen. Pereaksi seperti larutan urea 8,0 M, dapat merusak baik ikatan hidrogen maupun antaraksi hidrofob.

Banyak protein yang terdenaturasi dapat diubah kembali membentuk struktur semula, bila molekul bersangkutan masih terlarut dalam larutan urea. Jika sedikit demi sedikit, konentrasi urea diturunkan melalui proses dialisis,  protein terdenaturasi akan dapat terenaturasi kembali ke dalam bentuk alaminya. Ikatan-ikatan yang lemah terbentuk kembali tahap demi tahap. Contohnya enzim nuklease yang mempunyai residu asam amino 149 dan berfungsi untuk mendegradasi DNA dan RNA, dapat terdenaturasi total dalam suasana asam. Bila larutan enzim ini dinetralkan, enzim dapat terenaturasi dalam waktu kurang dari satu detik. Kecepatan renaturasi ini menjadi petunjuk bahwa konfigurasi tiga dimensi merupakan akibat dari antaraksi antara asam amino dengan lingkungannya. Dalam hal ini, program ginetik dari sel hanya menentukan struktur primer dari protein, lebih khusus adalah urutan asam amino, sedangkan struktur tersier lebih banyak ditentukan oleh faktor luar

Fungsi Protein

1.3.1 Protein Struktural

Protein struktural adalah komponen penting dalam berbagai jaringan seperti gigi, kulit, tulang, urat daging, dan rambut. Misalnya, pada hewan,  kolagen dan elastin menyediakan suatu struktur serat dalam jaringan ikat hewanseperti tendon dan ligamen.  Serangga dan laba menggunakan serat sutera untuk emmbentuk kokon dan sarangnya.  Keratin adalah protein rambut, bulu, tanduk dan tempelan lain pada kulit.

Ke Atas
1.3.2 Protein Cadangan

Protein juga dapat terdapat sebagai cadangan asam amino. Ovalbumin adalaj protein putih telur yang digunakan sebagai sumber asam amino bagi embrio yang sedang berkembang. Kasein, protein susu, merupakan sumber utama asam  bagi bayi mamalia.  Tumbuhan memiliki protein cadangan pada bijinya.

Ke Atas
1.3.3 Protein Transport

Protein transport dalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion tertentu dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin dalam sel darah merah mengikat oksigen pada saat darah memasuki paru-paru dan membawanya ke jaringan periferal, dimana oksigen dilepaskan untuk proses oksidasi bahan makanan. Plasma darah mengandung lipoprotein yang membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein yang terdapat pada membran sel juga merupakan protein transport, berfungsi untuk mentransportasikan glukosa, asam amino, dan nutrien lain melewati membran sel.

1.3.4 Protein Hormonal

Beberapa protein berfungsi untuk mengatur metabolisme sel atau aktivitas fisiologi. Misalnya hormon. Insulin adalah hormon yang berperan  untuk mengatur metabolisme glukosa. Bila sel kekurangan hormon ini akan menderita penyakit diabetes. Hormon pertumbuhan dan paratiroid berfungsi untuk mengatur konsentrasi ion Ca2+ dan transport phosfat.

Ke Atas
1.3.5 Protein Reseptor

Protein juga dapat berperan dalam memberikan respons sel terhadap rangsangan kimiawi.  Reseptor yang ada dalam sel-sel syaraf akan mendeteksi sinyal kimiawi yagn dilepaskan oleh sel- sel syaraf lainnya.

1.3.6 Protein Kontraktil

Dalam aktivitas pergerakan, aktin dan miosin bertanggung jawab atas pergerakan otot.  Protein kontraktil bertanggung jawab ats pergerakan atau getaran silia dan flagela yang menggerakkan banyak sel.

1.3.7 Protein Pertahanan

Protein juga memiliki peran penting perlindungan terhadap penyakit.  Suatu protein Antibodi akan menyerang bakteri dan virus, sebagai bagian dari mekanisme pertahanan tubuh.

1.3.8 Protein Enzimatik

Enzim adalah jenis protein yang mempunyai sifat sangat beragam tetapi spesifik. Enzim berperan sebagai katalisis untuk berbagai reaksi biokimia. Hampir seluruh reaksi kimia molekul biologi dalam sel dikatalisis oleh enzim. Sampai tahun 1980-an telah ditemukan lebih dari 2000 macam enzim, masing-masing memiliki kemampuan khusus dalam mengkatalisis reaksi kimia yang berbeda pada tiap organisme.

Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat zat yang bereaksi untuk kemudian mempercepat proses reaksi. Secara lebih jelas, enzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktifasi yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi, sehingga akan mempercepat jalannya reaksi. Enzim bekerja secara spesifik, dalam artian setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu jenis senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan karena struktur kimia tiap tiap enzim berbeda dan bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim alpha amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, pH, kofaktordan inhibitor. Tiap tiap enzim memiliki suhu dan pH (tingkat keasaman) yang berbeda beda yang disebabkan karena strukturnya yang juga berbeda. Diluar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan.Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.

Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.

_

Lipida (dari kata Yunani, Lipos, lemak) dikenal oleh masyarakat awam sebagai minyak (organik, bukan minyak mineral atau minyak bumi), lemak, dan lilin. Istilah “lipida” mengacu pada golongan senyawa hidrokarbon alifatik nonpolar dan hidrofob, yang esensial dalam menyusun struktur dan menjalankan fungsi sel hidup. Karena nonpolar, lipida tidak larut dalam pelarut polar, seperti air atau alkohol, tetapi larut dalam pelarut nonpolar, seperti eter atau kloroform.

Lipid digolongkan menurut karakteristik kelarutannya. Lipid didefinisikan sebagai zat yang tidak larut dalam air, yang dapat diekstrak dari sel melalui pelarut organik seperti eter dan benzen. Lipid yang ditemukan dalam tubuh manusia dapat di bagi ke dalam empat kelas menurut struktur molekulnya, yaitu lemak, phosfolipid, malam (lilin), dan steroid.

2.1 Sifat Fisika dan Kimia

Lipid adalah zat biologi yang larut dalam pelarut organik nonpolar seperti kloroform, karbon tetraklorida, eter, dan benzen. Lipid meliputi lemak dan minyak makanan, lipid dari membran biologi, hormon steroid, dan banyak lagi senyawa lainnya. Lipid berbeda dari kelompok molekul biologi yang telah dibahas di atas, sebab tidak ada polimer lipid analog dengan polimer asam amino, gula, atau asam nukleat. Namun demikian, lipid dibentuk dengan ikatan bukan kovalen.

Secara umum, struktur umum lipid dapat digambarkan sebagai berikut:

Lemak merupakan estergliserol yang terbentuk dari dua jenis molekul yang lebih kecil melalui reaksi dehidrasi. Lemak tersusun dari dua jenis molekul, yaitu gliserol dan asam lemak.  Dalam pembentukan lemak, tiga asam lemak masing- masing berikatan dengan gliserol melalui ikatan ester, suatu ikatan antara gugus hidroksil dengan gugus karboksil.  Karena itu, lemak disebut juga triasilgliserol; di samping nama lain trigliserida.  Asam lemak pada dalam suatu molekul lemak bisa sama ketiga-tiganya (seperti pada contoh gambar di bawah), atau bisa terdiri atas dua atau tiga jenis asam lemak yang berlainan.
Gliserol

Gliserol merupakan sejenis alkohol yang memiliki tiga karbon, yang masing-masingnya mengandung sebuah gugus hidroksil.

Asam Lemak

Asam lemak adalah asam karboksilat dengan jumlah atom karbon banyak. Biasanya asam lemak mengandung 4 – 24 atom karbon, dan mempunyai satu gugus karboksil. Bagian alkil dari asam lemak bersifat nonpolar, sedangkan gugus karboksil bersifat polar. Bila bagian alkil asam lemak mengandung ikatan rangkap, dinamakan asam lemak tak jenuh.Contohnya asam oleat.  Sebaliknya, bila tidak memiliki ikatan rangkap dinamakan asam lemak jenuh, seperti pada asam stearat dan asam palmitat.  Ester gliserol yang terbentuk dari asam lemak tak jenuh dinamakan minyak, sedangkan yang berasal dari asam lemak jenuh dinamakan lemak. Titik leleh lemak lebih tinggi daripada minyak, sehingga minyak cenderung mencair pada suhu kamar.

Asam lemak jenuh
Asam stearat
Asam palmitat
Asam lemak tak jenuh
Asam oleat

Lipid berfungsi antara lain sebagai:

a. Sumber energi

b. Komponen membran sel

c. Hormon

Pemahaman kimia asam nukleat merupakan dasar untuk memahami genetik biokimia. Asam nukleat adalah makromolekul dengan massa molekul sangat tinggi yang fungsinya untuk menyimpan dan mentransfer informasi genetik. Terdapat dua jenis asam nukleat, yaitu asam ribonukleat (RNA) yang berlokasi terutama dalam sitiplasma, dan asam deoksiribonukleat (DNA) yang terpusat dalam inti sel.

Seperti halnya protein dan karbohidrat, asam nukleat juga merupakan suatu polimer, dimana monomer asam nukleat adalah nukleotida. Molekul nukleotida terdiri dari nukleosida dan asam phosfat, tepatnya nukleotida adalah suatu ester phosfat dari nukleosida. Nukleosida dibentuk melalui penggabungan satu monosakarida di atas dengan salah satu dari basa yang mengandung nitrogen.

Terdapat dua jenis asam nukleat, yaitu asam ribonukleat (RNA) yang berlokasi terutama dalam sitoplasma, dan asam deoksiribonukleat (DNA) yang terpusat dalam inti sel.

Terdapat perbedaan struktur yang penting antara asam nukleat DNA dan RNA. Setiap nukleotida RNA mengandung suatu gugus –OH pada atom C2 cincin furanosa, tapi pada DNA hal itu tidak ditemukan. Selain itu, basa nitrogen yang digunakan juga berbeda. DNA mengandung dua purin: adenin (A) dan guanin (G) dan dua pirimidin: sitosin (S) dan timin (T). sedangkan RNA mengandung pirimidin: urasil (U) pengganti timin (T), dan sejumlah nukleotida lain. Namun demikian, bukti menyarankan bahwa nukleotida tambahan ini dibentuk melalui modifikasi adenin, guanin, sitosin, atau urasil setelah polimer RNA dihasilkan.

Perbedaan DNA dan RNA

Parameter DNA RNA
Komponen : Gula

Basa Nitrogen

Purin

Pirimidin

Deoksiribosa

Adenin, Guanin

Citosin, Timin

Ribosa

Adenin, Guanin

Citosin, Urasil

Bentuk Rantai: panjang, ganda dan berpilin (doble helix) Rantai: pendek, tunggal, tidak berpilin
Letak Di dalam nukleus, kloroplas, mitokondria Di dalam nukleus, sitoplasma, kloroplas, mitokondria
Kadar Tetap Tidak Tetap
.4 Komponen Nukleotida

Nukleotida merupakan ester fosfat dari Nukleosida, dimana satu gugus hidroksil pada bagian gula dari nukleosida diesterifikasi degan asam fosfat.  Dengan demikian, nukloetida secara umum trdiri dari nukleosida (gula heterosiklik dan basa purin atau pirimidin) dan fosfat yang terikat pada gulanya.

Dengan demikian, antara nukleotida dan nukleosida dapat dibandingkan seperti pada gambar berikut:

Iklan
%d blogger menyukai ini: