Makalah botani chemistry of life

MAKALAH BOTANI

“CHEMISTRY OF LIFE”

Disusun Oleh:

KELOMPOK 4 :

Ekayanti Nurlaili F.E (105040201111064)

Yuni Mariyati (105040201111100)

Nurtia Ni’matur (105040201111086)

M. Saifullah (105040201111096)

Rifauldin (105040201111085)

Sakti parama yoga

PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2010

KATA PENGANTAR

Puji syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Allah Swt yang telah melimpahkan rahmat

dan, taufiq serta hidayahnya kepada kami semua, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mata

kuliah Botani yang membahas “CHEMISTRY OF LIFE”

Insya Allah dengan baik dan tepat waktu.

Makalah ini kami buat dengan tujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Botani dan agar

kami juga dapat memahami lebih jelas tentang kimia kehidupan.

Untuk itu dengan rendah hati kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Kusriharti, selaku Pengajar Mata Kuliah Botani.

2. Dan semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan makalah ini.

Dengan dibuatnya makalah ini, semoga dapat menambah wawasan kita semua, bagi pembaca

pada umumnya dan kami sebagai penyusun pada khususnya. Makalah yang kami buat memang jauh

dari sempurna, maka kami mengharapkan kritik dan saran dari pembaca dalam pembuatan makalah

selanjutnya.

Malang, November 2010

Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar............................................................................................. i

Daftar Isi...................................................................................................... ii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang………........................................................

1.2 Tujuan.................................................................................

BAB II. PEMBAHASAN

2.1 Atom dan Molekul..............................................................

2.2 Senyawa Organik................................................................

2.3 Polar dan Non-polar..........................................................

2.3.1 Ikatan Kovalen Polar

2.3.2 Ikatan Kovalen Non-Polar

2.3.3 Perbedaan Senyawa Polar dan Non-Polar

BAB III. KESIMPULAN

3.1 Kesimpulan.....................................................................

3.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………….

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan kimia sering ditakuti oleh sebagian orang yang mungkin tidak mengerti

kimia. Sebenarnya bahan kimia meliputi semua benda yang terdapat dalam kehidupan

sehari-hari. Setiap benda di sekeliling kita, bahkan tubuh kita sendiri terdiri atas bahan-

bahan kimia. Buku, udara, rumah, makanan dan minuman, semuanya termasuk bahan

kimia. Bahan kimia terdapat dimana-mana. Tentunya tidak mungkin bila Anda tidak

ingin menjumpai bahan kimia, walaupun di ruang hampa.

Bahan kimia yang terdapat di sekitar kita, banyak yang berasal dari alam dan

banyak pula yang dihasilkan oleh makhluk hidup. Batuan, besi, emas, kapas, gula,

garam, semuanya adalah contoh bahan kimia yang telah berabad-abad sangat besar

peranannya terhadap kehidupan manusia. Bahan-bahan tersebut dapat digunakan untuk

membangun rumah, membuat pakaian, dan merupakan bahan makanan.

Sesuai dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK), telah

ditemukan bahwa banyak bahan alam yang secara ekonomis penting dan berguna, dapat

dibuat dari bahan baku yang lebih murah sehingga lahirlah industri kimia. Dewasa ini

IPTEK telah mengembangkan cara-cara untuk membuat bahan dan zat kimia baru, yang

sebelumnya tidak pernah ada. Nilon dan poliester yang digunakan untuk membuat serat,

kemudian dipintal dan ditenun menjadi kain, merupakan suatu contoh adanya suatu

inovasi.

Bahan kimia di atas dikembangkan karena serat yang dibuat dari bahan ini

mempunyai beberapa sifat yang yang lebih unggul dibanding dengan sifat serat alam

seperti kapas dan wol. Dewasa ini demikian banyaknya zat kimia sintetis yang

digunakan dalam bidang kedokteran, industri dan rumah tangga. Oleh karena itu, dapat

Anda bayangkan apa yang akan terjadi bila kita mencoba untuk mengatasi kehidupan ini

tanpa zat-zat tersebut.

1.2 Tujuan

Memahami maksud dari atom dan molekul dan peranannya sebagai dasar

penyusun suatu organisme

Mengetahui definisi senyawa organik dan anorganik serta mampu menjelskan

perbedaannya

Memahami apa yang dimaksud ikatan kovalen polar dan ikatan kovalen non polar

sera mampu menjelaskan perbedaannya

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Atom dan Molekul ( bagian terkecil dari makhluk hidup)

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron

bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif,

dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki

neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya

elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan

membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama

bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda

bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan

jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom

menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur

tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat

dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen

yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada

abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan

menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan

metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil

menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa

'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan

para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.[1]

Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil

yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan

menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom

berpusat pada inti atom,[catatan 1] dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama.

Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat

mengalami peluruhan radioaktif.

Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada

inti.[2] Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital,

yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun

memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom

menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan mempengaruhi sifat-sifat magnetis atom

tersebut.

Molekul didefinisikan sebagai sekelompok atom (paling sedikit dua) yang saling

berikatan dengan sangat kuat (kovalen) dalam susunan tertentu dan bermuatan netral serta

cukup stabil.[1][2] Menurut definisi ini, molekul berbeda dengan ion poliatomik. Dalam kimia

organik dan biokimia, istilah molekul digunakan secara kurang kaku, sehingga molekul

organik dan biomolekul bermuatan pun dianggap termasuk molekul.

Dalam teori kinetika gas, istilah molekul sering digunakan untuk merujuk pada partikel gas

apapun tanpa bergantung pada komposisinya.[3] Menurut definisi ini, atom-atom gas mulia

dianggap sebagai molekul walaupun gas-gas tersebut terdiri dari atom tunggal yang tak

berikatan.[4]

Sebuah molekul dapat terdiri atom-atom yang berunsur sama (misalnya oksigen O2), ataupun

terdiri dari unsur-unsur berbeda (misalnya air H2O). Atom-atom dan kompleks yang

berhubungan secara non-kovalen (misalnya terikat oleh ikatan hidrogen dan ikatan ion)

secara umum tidak dianggap sebagai satu molekul tunggal.

2.2 Senyawa Organik

Sudah sejak zaman purba orang mengetahui bahwa tubuh makhluk hidup (manusia,

tumbuhan, dan hewan) dapat menghasilkan berbagai macam zat. Gula pasir didapat dari

batang tebu, dan gula merah dihasilkan dari pohon enau. Beras dan gandum dapat diuraikan

oleh ragi menjadi alkohol.

Bangsa Mesir kuno sudah mengenal formalin, suatu zat pengawet yang dihasilkan oleh

semut. Orang Mesopotamia dahulu memperoleh zat-zat pewarna dari hewan molluska. Pupuk

urea didapatkan dengan menguapkan air seni (urine) mamalia. Kini kita mengetahui bahwa

fosil tumbuhan dan hewan yang terpendam berabad-abad dalam tanah dapat berubah menjadi

minyak bumi.

Menjelang akhir abad ke 18, para ahli kimia membagi senyawa-senyawa menjadi dua

kelompok :

1. Senyawa organik, yang dihasilkan oleh makhluk hidup (organisme)

2. Senyawa anorganik, yang dihasilkan oleh benda mati (kulit bumi atau udara)

Istilah organik dan anorganik sendiri diusulkan oleh ilmuwan dari Swedia, Karl Wihem

Scheele (1742 -1786) pada tahun 1780.

Pada tahun 1807, Jons Jakob Berzelius (1779-1848) mengeluarkan teori bahwa senyawa-

senyawa organik hanya dapat dibuat di dalam tubuh makhluk hidup dengan bantuan “daya

hidup” (Vis Vitalis dalam bahasa Latin). Dengan kata lain menurut teori ini, senyawa organik

tidak mungkin dapat dibuat dari senyawa anorganik di laboratorium.

Oleh karena Berzelius dipandang sebagai ahli kimia terbesar pada saat itu, teorinya ini dianut

oleh para ilmuwan lainnya tanpa ragu-ragu.

Namun teori “daya hidup” ini tak bertahan lama. Teori ini berhasil ditumbangkan oleh murid

Berzelius sendiri yaitu Friedrich Wohler (1800 -1882) dari Jerman. Pada tahun 1827, Wohler

mereaksikan perak sianat dengan amonium klorida untuk membuat amonium sianat.

AgOCN + NH4CL à NH4OCN + AgCl(s)

Ketika Wohler menguapkan pelarut air untuk memperoleh kristal padat amonium sianat,

ternyata pemanasan yang terlalu lama menyebabkan amonium sianat berubah menjadi urea.

Penemuan Wohler itu menggemparkan dunia ilmu kimia, sebab urea (senyawa organik) dapat

dibuat dari amonium sianat (senyawa anorganik), atau sebagaimana bunyi surat Wohler

kepada Berzelius tertanggal 22 Februari 1828 : “Saya mampu membuat urea dalam tabung

reaksi tanpa bantuan ginjal hewan atau manusia“. Sejak saat itu banyak senyawa organik

yang diproduksi di laboratorium, bahkan para ahli kimia mampu mensintesis senyawa-

senyawa organik yang baru.

1. Karbohidrat

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani

σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling

melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup,

terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada

tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada

tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur).[1] Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau

mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau

senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.[2] Karbohidrat

mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil.

Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai

rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n

molekul air.[3] Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus

demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.[2]

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang

disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat

merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang

panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan

selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua

monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).

Peran dalam biosfer

Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara

langsung atau tidak langsung. Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan alga

fotosintetik memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu, hampir semua

organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof

untuk mendapatkan makanan.[4]

Pada proses fotosintesis, karbon dioksida diubah menjadi karbohidrat yang kemudian dapat

digunakan untuk mensintesis materi organik lainnya. Karbohidrat yang dihasilkan oleh

fotosintesis ialah gula berkarbon tiga yang dinamai gliseraldehida 3-fosfat.menurut rozison

(2009) Senyawa ini merupakan bahan dasar senyawa-senyawa lain yang digunakan langsung

oleh organisme autotrof, misalnya glukosa, selulosa, dan pati.

Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi

Kentang merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung banyak karbohidrat.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup.

Monosakarida, khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata,

glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh

tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut

pada proses respirasi seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon

monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil

lainnya, termasuk asam amino dan asam lemak.[1]

Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram karbohidrat memiliki nilai energi 4 Kalori.[5] Dalam

menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya kandungan karbohidrat

cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan sumber karbohidrat ini misalnya padi-

padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian (kentang, singkong, ubi jalar), dan

gula.[6]

Namun demikian, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam

bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi antara 90%–98%. Serat menurunkan daya cerna

karbohidrat menjadi 85%.[7] Manusia tidak dapat mencerna selulosa sehingga serat selulosa

yang dikonsumsi manusia hanya lewat melalui saluran pencernaan dan keluar bersama feses.

Serat-serat selulosa mengikis dinding saluran pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan

lendir yang membantu makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga

selulosa disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat. Contoh makanan

yang sangat kaya akan serat selulosa ialah buah-buahan segar, sayur-sayuran, dan biji-bijian.[8]

Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi untuk menjaga keseimbangan asam

basa di dalam tubuh[rujukan?], berperan penting dalam proses metabolisme dalam tubuh, dan

pembentuk struktur sel dengan mengikat protein dan lemak.

Peran sebagai cadangan energi

Beberapa jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya

akan dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan. Pati merupakan suatu

polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau

butiran di dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati, tumbuhan

dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama,

sehingga pati merupakan energi cadangan.[9]

Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebut glikogen. Manusia dan

vertebrata lainnya menyimpan glikogen terutama dalam sel hati dan otot. Penguraian

glikogen pada sel-sel ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun

demikian, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi hewan untuk jangka waktu

lama. Glikogen simpanan akan terkuras habis hanya dalam waktu sehari kecuali kalau

dipulihkan kembali dengan mengonsumsi makanan.[9]

Peran sebagai materi pembangun

Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya, selulosa

ialah komponen utama dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut

di dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu

dari jaringan tumbuhan.[10] Kayu terutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain,

misalnya hemiselulosa dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari

selulosa.

Polisakarida struktural penting lainnya ialah kitin, karbohidrat yang menyusun kerangka luar

(eksoskeleton) arthropoda (serangga, laba-laba, crustacea, dan hewan-hewan lain sejenis).

Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan mengeras ketika dilapisi kalsium karbonat. Kitin

juga ditemukan pada dinding sel berbagai jenis fungi.[8]

Sementara itu, dinding sel bakteri terbuat dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida

dengan peptida, disebut peptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku dan

berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagi membran sel yang lunak dan

sitoplasma di dalam sel.[11]

Karbohidrat struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan

molekul lain ialah proteoglikan, glikoprotein, dan glikolipid. Proteoglikan maupun

glikoprotein terdiri atas karbohidrat dan protein, namun proteoglikan terdiri terutama atas

karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan

misalnya pada perekat antarsel pada jaringan, tulang rawan, dan cairan sinovial yang

melicinkan sendi otot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat dan

lipid) banyak ditemukan pada permukaan sel hewan.[12] Karbohidrat pada glikoprotein

umumnya berupa oligosakarida dan dapat berfungsi sebagai penanda sel. Misalnya, empat

golongan darah manusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O) mencerminkan keragaman

oligosakarida pada permukaan sel darah merah.[13]

Klasifikasi karbohidrat

Monosakarida

Monosakarida merupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri

atas beberapa atom C dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis menjadi karbohidrat

lain. Monosakarida dibedakan menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa yaitu glukosa

dan galaktosa. Contoh ketosa yaitu fruktosa.

Disakarida dan oligosakarida

Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida yang

berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh dari disakarida adalah

sukrosa, laktosa, dan maltosa.

Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai

monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh polisakarida adalah

selulosa, glikogen, dan amilum.

2. KARBON

Karbon merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel

periodik. Sebagai unsur golongan 14 pada tabel periodik, karbon merupakan unsur non-

logam dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat

digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Terdapat tiga macam isotop karbon yang

ditemukan secara alami, yakni 12C dan 13C yang stabil, dan 14C yang bersifat radioaktif

dengan waktu paruh peluruhannya sekitar 5730 tahun.[1] Karbon merupakan salah satu dari di

antara beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman kuno.[2][3] Istilah "karbon"

berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti batu bara.

Karbon memiliki beberapa jenis alotrop, yang paling terkenal adalah grafit, intan, dan karbon

amorf.[4] Sifat-sifat fisika karbon bervariasi bergantung pada jenis alotropnya. Sebagai

contohnya, intan berwarna transparan, manakala grafit berwarna hitam dan kusam. Intan

merupakan salah satu materi terkeras di dunia, manakala grafit cukup lunak untuk

meninggalkan bekasnya pada kertas. Intan memiliki konduktivitas listik yang sangat rendah,

sedangkan grafit adalah konduktor listrik yang sangat baik. Di bawah kondisi normal, intan

memiliki konduktivitas termal yang tertinggi di antara materi-materi lain yang diketahui.

Semua alotrop karbon berbentuk padat dalam kondisi normal, tetapi grafit merupakan alotrop

yang paling stabil secara termodinamik di antara alotrop-alotrop lainnya.

Semua alotrop karbon sangat stabil dan memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk bereaksi,

bahkan dengan oksigen. Keadaan oksidasi karbon yang paling umumnya ditemukan adalah

+4, manakala +2 dijumpai pada karbon monoksida dan senyawa kompleks logam transisi

lainnya. Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur, dolomit, dan karbon

dioksida, sedangkan sumber organik terdapat pada batu bara, tanah gambut, minyak bumi,

dan klatrat metana. Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur-unsur

lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa organik murni yang telah dideskripsikan sampai

sekarang.[5]

Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di kerak Bumi dan ke-4 di alam semesta.

Karbon terdapat pada semua jenis makhluk hidup, dan pada manusia, karbon merupakan

unsur paling berlimpah kedua (sekitar 18,5%) setelah oksigen.[6] Keberlimpahan karbon ini,

bersamaan dengan keanekaragaman senyawa organik dan kemampuannya membentuk

polimer membuat karbon sebagai unsur dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur

yang paling stabil diantara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan patokan dalam

mengukur satuan massa atom.

3. LEMAK

Lemak (bahasa Inggris: fat) merujuk pada sekelompok besar molekul-molekul alam yang

terdiri atas unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen meliputi asam lemak, malam, sterol,

vitamin-vitamin yang larut di dalam lemak (contohnya A, D, E, dan K), monogliserida,

digliserida, fosfolipid, glikolipid, terpenoid (termasuk di dalamnya getah dan steroid) dan

lain-lain.

Lemak secara khusus menjadi sebutan bagi minyak hewani pada suhu ruang, lepas dari

wujudnya yang padat maupun cair, yang terdapat pada jaringan tubuh yang disebut adiposa.

Pada jaringan adiposa, sel lemak mengeluarkan hormon leptin dan resistin yang berperan

dalam sistem kekebalan, hormon sitokina yang berperan dalam komunikasi antar sel. Hormon

sitokina yang dihasilkan oleh jaringan adiposa secara khusus disebut hormon adipokina,

antara lain kemerin, interleukin-6, plasminogen activator inhibitor-1, retinol binding protein

4 (RBP4), tumor necrosis factor-alpha (TNFα), visfatin, dan hormon metabolik seperti

adiponektin dan hormon adipokinetik.

Sifat dan Ciri ciri

Karena struktur molekulnya yang kaya akan rantai unsur karbon(-CH2-CH2-CH2-)maka

lemak mempunyai sifat hydrophob. Ini menjadi alasan yang menjelaskan sulitnya lemak

untuk larut di dalam air. Lemak dapat larut hanya di larutan yang apolar atau organik seperti:

eter, Chloroform, atau benzol.

Fungsi

Secara umum dapat dikatakan bahwa lemak memenuhi fungsi dasar bagi manusia, yaitu:

1. Menjadi cadangan energi dalam bentuk sel lemak. 1 gram lemak menghasilkan 39.06

kjoule atau 9,3 kcal.

2. Lemak mempunyai fungsi selular dan komponen struktural pada membran sel yang

berkaitan dengan karbohidrat dan protein demi menjalankan aliran air, ion dan

molekul lain, keluar dan masuk ke dalam sel.

3. Menopang fungsi senyawa organik sebagai penghantar sinyal, seperti pada

prostaglandin dan steroid hormon dan kelenjar empedu.

4. Menjadi suspensi bagi vitamin A, D, E dan K yang berguna untuk proses biologis

5. Berfungsi sebagai penahan goncangan demi melindungi organ vital dan melindungi

tubuh dari suhu luar yang kurang bersahabat.

Lemak juga merupakan sarana sirkulasi energi di dalam tubuh dan komponen utama yang

membentuk membran semua jenis sel.

Membran

Sel eukariotik disekat-sekat menjadi organel ikatan-membran yang melaksanakan fungsi

biologis yang berbeda-beda. Gliserofosfolipid adalah komponen struktural utama dari

membran biologis, misalnya membran plasma selular dan membran organel intraselular; di

dalam sel-sel hewani membran plasma secara fisik memisahkan komponen intraselular dari

lingkungan ekstraselular. Gliserofosfolipid adalah molekul amfipatik (mengandung wilayah

hidrofobik dan hidrofilik) yang mengandung inti gliserol yang terkait dengan dua "ekor"

turunan asam lemak oleh ikatan-ikatan ester dan ke satu gugus "kepala" oleh suatu ikatan

ester fosfat. Sementara gliserofosfolipid adalah komponen utama membran biologis,

komponen lipid non-gliserida lainnya seperti sfingomielin dan sterol (terutama kolesterol di

dalam membran sel hewani) juga ditemukan di dalam membran biologis. Di dalam tumbuhan

dan alga, galaktosildiasilgliserol, dan sulfokinovosildiasilgliserol yang kekurangan gugus

fosfat, adalah komponen penting dari membran kloroplas dan organel yang berhubungan dan

merupakan lipid yang paling melimpah di dalam jaringan fotosintesis, termasuk tumbuhan

tinggi, alga, dan bakteri tertentu.

Dwilapis telah ditemukan untuk memamerkan tingkat-tingkat tinggi dari keterbiasan ganda

yang dapat digunakan untuk memeriksa derajat keterurutan (atau kekacauan) di dalam

dwilapis menggunakan teknik seperti interferometri polarisasi ganda.

Organisasi-mandiri fosfolipid: liposom bulat, misel, dan dwilapis lipid

Cadangan energi

Triasilgliserol, tersimpan di dalam jaringan adiposa, adalah bentuk utama dari cadangan

energi di tubuh hewan. Adiposit, atau sel lemak, dirancang untuk sintesis dan pemecahan

sinambung dari triasilgliserol, dengan pemecahan terutama dikendalikan oleh aktivasi enzim

yang peka-hormon, lipase. Oksidasi lengkap asam lemak memberikan materi yang tinggi

kalori, kira-kira 9 kkal/g, dibandingkan dengan 4 kkal/g untuk pemecahan karbohidrat dan

protein. Burung pehijrah yang harus terbang pada jarak jauh tanpa makan menggunakan

cadangan energi triasilgliserol untuk membahanbakari perjalanan mereka.

Pensinyalan

Di beberapa tahun terakhir, bukti telah mengemuka menunjukkan bahwa pensinyalan lipid

adalah bagian penting dari pensinyalan sel. Pensinyalan lipid dapat muncul melalui aktivasi

reseptor protein G berpasangan atau reseptor nuklir, dan anggota-anggota beberapa kategori

lipid yang berbeda telah dikenali sebagai molekul-molekul pensinyalan dan sistem kurir

kedua. Semua ini meliputi sfingosina-1-fosfat, sfingolipid yang diturunkan dari seramida

yaitu molekul kurir potensial yang terlibat di dalam pengaturan pergerakan

kalsium,pertumbuhan sel, dan apoptosis; diasilgliserol (DAG) dan fosfatidilinositol fosfat

(PIPs), yang terlibat di dalam aktivasi protein kinase C yang dimediasi

kalsium;prostaglandin, yang merupakan satu jenis asam lemak yang diturunkan dari

eikosanoid yang terlibat di dalam radang and kekebalan; hormon steroid seperti estrogen,

testosteron, dan kortisol, yang memodulasi fungsi reproduksi, metabolisme, dan tekanan

darah; dan oksisterol seperti 25-hidroksi-kolesterol yakni agonis reseptor X hati.

Fungsi lainnya

Vitamin-vitamin yang "larut di dalam lemak" (A, D, E, dan K1) – yang merupakan lipid

berbasis isoprena – gizi esensial yang tersimpan di dalam jaringan lemak dan hati, dengan

rentang fungsi yang berbeda-beda. Asil-karnitina terlibat di dalam pengangkutan dan

metabolisme asam lemak di dalam dan di luar mitokondria, di mana mereka mengalami

oksidasi beta. Poliprenol dan turunan terfosforilasi juga memainkan peran pengangkutan

yang penting, di dalam kasus ini pengangkutan oligosakarida melalui membran. Fungsi gula

fosfat poliprenol dan gula difosfat poliprenol di dalam reaksi glikosilasi ekstra-sitoplasmik, di

dalam biosintesis polisakarida ekstraselular (misalnya, polimerisasi peptidoglikan di dalam

bakteri), dan di dalam protein eukariotik N-glikosilasi. Kardiolipin adalah sub-kelas

gliserofosfolipid yang mengandung empat rantai asil dan tiga gugus gliserol yang tersedia

melimpah khususnya pada membran mitokondria bagian dalam. Mereka diyakini

mengaktivasi enzim-enzim yang terlibat dengan fosforilasi oksidatif.

Metabolisme

Lemak yang menjadi makanan bagi manusia dan hewan lain adalah trigliserida, sterol, dan

fosfolipid membran yang ada pada hewan dan tumbuhan. Proses metabolisme lipid

menyintesis dan mengurangi cadangan lipid dan menghasilkan karakteristik lipid fungsional

dan struktural pada jaringan individu.

Biosintesis

Karena irama laju asupan karbohidrat yang cukup tinggi bagi makhluk hidup, maka asupan

tersebut harus segera diolah oleh tubuh, menjadi energi maupun disimpan sebagai glikogen.

Asupan yang baik terjadi pada saat energi yang terkandung dalam karbohidrat setara dengan

energi yang diperlukan oleh tubuh, dan sangat sulit untuk menggapai keseimbangan ini.

Ketika asupan karbohidrat menjadi berlebih, maka kelebihan itu akan diubah menjadi lemak.

Metabolisme yang terjadi dimulai dari:

Asupan karbohidrat, antara lain berupa sakarida, fruktosa, galaktosa pada saluran

pencernaan diserap masuk ke dalam sirkulasi darah menjadi glukosa/gula darah.

Konsentrasi glukosa pada plasma darah diatur oleh tiga hormon, yaitu glukagon,

insulin dan adrenalin.

Insulin akan menaikkan laju sirkulasi glukosa ke seluruh jaringan tubuh. Pada

jaringan adiposa, adiposit akan mengubah glukosa menjadi glukosa 6-fosfat dan

gliserol fosfat, masing-masing dengan bantuan satu molekul ATP.

o Jaringan adiposit ini yang sering dikonsumsi kita sebagai lemak.

Glukosa 6-fosfat kemudian dikonversi oleh hati dan jaringan otot menjadi glikogen.

Proses ini dikenal sebagai glikogenesis, dalam kewenangan insulin.

o Pada saat rasio glukosa dalam plasma darah turun, hormon glukagon dan

adrenalin akan dikeluarkan untuk memulai proses glikogenolisis yang

mengubah kembali glikogen menjadi glukosa.

Ketika tubuh memerlukan energi, glukosa akan dikonversi melalui proses glikolisis

untuk menjadi asam piruvat dan adenosin trifosfat.

Asam piruvat kemudian dikonversi menjadi asetil-KoA, kemudian menjadi asam

sitrat dan masuk ke dalam siklus asam sitrat.

o Pada saat otot berkontraksi, asam piruvat tidak dikonversi menjadi asetil-KoA,

melainkan menjadi asam laktat. Setelah otot beristirahat, proses

glukoneogenesis akan berlangsung guna mengkonversi asam laktat kembali

menjadi asam piruvat.

Sementara itu:

lemak yang terkandung di dalam bahan makanan juga dicerna dengan asam empedu

menjadi misel.

Misel akan diproses oleh enzim lipase yang disekresi pankreas menjadi asam lemak,

gliserol, kemudian masuk melewati celah membran intestin.

Setelah melewati dinding usus, asam lemak dan gliserol ditangkap oleh kilomikron

dan disimpan di dalam vesikel. Pada vesikel ini terjadi reaksi esterifikasi dan konversi

menjadi lipoprotein. Kelebihan lemak darah, akan disimpan di dalam jaringan

adiposa, sementara yang lain akan terkonversi menjadi trigliserida, HDL dan LDL.

Lemak darah adalah sebuah istilah ambiguitas yang merujuk pada trigliserida sebagai

lemak hasil proses pencernaan, sama seperti penggunaan istilah gula darah walaupun:

o trigliserida terjadi karena proses ester di dalam vesikel kilomikron

o lemak yang dihasilkan oleh proses pencernaan adalah berbagai macam asam

lemak dan gliserol.

Ketika tubuh memerlukan energi, baik trigliserida, HDL dan LDL akan diurai dalam

sitoplasma melalui proses dehidrogenasi kembali menjadi gliserol dan asam lemak.

Reaksi yang terjadi mirip seperti reaksi redoks atau reaksi Brønsted–Lowry; asam +

basa --> garam + air; dan kebalikannya garam + air --> asam + basa

o Proses ini terjadi di dalam hati dan disebut lipolisis. Sejumlah hormon yang

antagonis dengan insulin disekresi pada proses ini menuju ke dalam hati,

antara lain:

Glukagon, sekresi dari kelenjar pankreas

ACTH, GH, sekresi dari kelenjar hipofisis

Adrenalin, sekresi dari kelenjar adrenal

TH, sekresi dari kelenjar tiroid

o Lemak di dalam darah yang berlebih akan disimpan di dalam jaringan adiposa.

Lebih lanjut gliserol dikonversi menjadi dihidroksiaketon, kemudian menjadi

dihidroksiaketon fosfat dan masuk ke dalam proses glikolisis.

Sedangkan asam lemak akan dikonversi di dalam mitokondria dengan proses oksidasi,

dengan bantuan asetil-KoA menjadi adenosin trifosfat, karbondioksida dan air.

Kejadian ini melibatkan sintesis asam lemak dari asetil-KoA dan esterifikasi asam lemak

pada saat pembuatan triasilgliserol, suatu proses yang disebut lipogenesis atau sintesis asam

lemak. Asam lemak dibuat oleh sintasa asam lemak yang mempolimerisasi dan kemudian

mereduksi satuan-satuan asetil-KoA. Rantai asil pada asam lemak diperluas oleh suatu daur

reaksi yang menambahkan gugus asetil, mereduksinya menjadi alkohol, mendehidrasinya

menjadi gugus alkena dan kemudian mereduksinya kembali menjadi gugus alkana. Enzim-

enzim biosintesis asam lemak dibagi ke dalam dua gugus, di dalam hewan dan fungi, semua

reaksi sintasa asam lemak ini ditangani oleh protein tunggal multifungsi, sedangkan di dalam

tumbuhan, plastid dan bakteri memisahkan kinerja enzim tiap-tiap langkah di dalam

lintasannya. Asam lemak dapat diubah menjadi triasilgliserol yang terbungkus di dalam

lipoprotein dan disekresi dari hati.

Sintesis asam lemak tak jenuh melibatkan reaksi desaturasa, di mana ikatan ganda

diintroduksi ke dalam rantai asil lemak. Misalnya, pada manusia, desaturasi asam stearat oleh

stearoil-KoA desaturasa-1 menghasilkan asam oleat. Asam lemak tak jenuh ganda-dua (asam

linoleat) juga asam lemak tak jenuh ganda-tiga (asam linolenat) tidak dapat disintesis di

dalam jaringan mamalia, dan oleh karena itu asam lemak esensial dan harus diperoleh dari

makanan.

Sintesis triasilgliserol terjadi di dalam retikulum endoplasma oleh lintasan metabolisme di

mana gugus asil di dalam asil lemak-KoA dipindahkan ke gugus hidroksil dari gliserol-3-

fosfat dan diasilgliserol.

Terpena dan terpenoid, termasuk karotenoid, dibuat oleh perakitan dan modifikasi satuan-

satuan isoprena yang disumbangkan dari prekursor reaktif isopentenil pirofosfat dan

dimetilalil pirofosfat. Prekursor ini dapat dibuat dengan cara yang berbeda-beda. Pada hewan

dan archaea, lintasan mevalonat menghasilkan senyawa ini dari asetil-KoA. sedangkan pada

tumbuhan dan bakteri lintasan non-mevalonat menggunakan piruvat dan gliseraldehida 3-

fosfat sebagai substratnya. Satu reaksi penting yang menggunakan donor isoprena aktif ini

adalah biosintesis steroid. Di sini, satuan-satuan isoprena digabungkan untuk membuat

skualena dan kemudian dilipat dan dibentuk menjadi sehimpunan cincin untuk membuat

lanosterol. Lanosterol kemudian dapat diubah menjadi steroid, seperti kolesterol dan

ergosterol.

Degradasi

Oksidasi beta adalah proses metabolisme di mana asam lemak dipecah di dalam mitokondria

dan/atau di dalam peroksisoma untuk menghasilkan asetil-KoA. Sebagian besar, asam lemak

dioksidasi oleh suatu mekanisme yang sama, tetapi tidak serupa dengan, kebalikan proses

sintesis asam lemak. Yaitu, pecahan berkarbon dua dihilangkan berturut-turut dari ujung

karboksil dari asam itu setelah langkah-langkah dehidrogenasi, hidrasi, dan oksidasi untuk

membentuk asam keto-beta, yang dipecah dengan tiolisis. Asetil-KoA kemudian diubah

menjadi Adenosina trifosfat, CO2, dan H2O menggunakan daur asam sitrat dan rantai

pengangkutan elektron. Energi yang diperoleh dari oksidasi sempurna asam lemak palmitat

adalah 106 ATP. Asam lemak rantai-ganjil dan tak jenuh memerlukan langkah enzimatik

tambahan untuk degradasi.

4. Protein

Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") 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 organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.

Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom.[1] Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.[2][3]

Struktur

Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein (nomor 1EDH).

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):[4][5]

struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik.

struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

o alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;

o beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);

o beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dano gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4]

struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.

contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan

dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.

Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.

Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.

5. Asam nukleat

Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang

peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya

tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga

polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai

monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus

fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N).

Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau

deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid

(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam

nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA

gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya

mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga

dinamakan gula 2’-deoksiribosa.

Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-

nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur

berupa cincin aromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat

dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa

purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin

hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA, dan juga RNA,

purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin

ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA basa pirimidin

terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai

gantinya terdapat urasil (U). Timin berbeda dengan urasil hanya karena

adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan

sebagai 5-metilurasil.

Komponen-komponen asam nukleat

a). gugus fosfat

b). gula pentosa 

c). basa N

Nukleosida dan nukleotida

Penomoran posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan

tanda aksen (1’, 2’, dan seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan

penomoran posisi pada cincin basa. Posisi 1’ pada gula akan berikatan dengan

posisi 9 (N-9) pada basa purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui

ikatan glikosidik atau glikosilik (Gambar 2.2).  Kompleks gula-basa ini

dinamakan nukleosida.

Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka

nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu

pula, nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat,

guanosin monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara

itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka

(2’-deoksiribo) nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin,

deoksisitidin, dan deoksitimidin.

Ikatan fosfodiester

Selain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan

basa N, pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat

yang menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa

dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan

ini dinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada

dalam bentuk diester.

Oleh karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu

nukleotida dengan gula pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus

menghubungkan kedua nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian,

akan terbentuk suatu rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya

satu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.

Pada pH netral adanya gugus fosfat akan menyebabkan asam nukleat

bermuatan negatif. Inilah alasan pemberian nama ’asam’ kepada molekul

polinukleotida meskipun di dalamnya juga terdapat banyak basa N.

Kenyataannya, asam nukleat memang merupakan anion asam kuat atau

merupakan polimer yang sangat bermuatan negatif.

Struktur tangga berpilin (double helix) DNA

Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai

dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah

pilinan ke kanan.  Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke

arah luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu

pilinan dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan – pasangan basa

antara kedua rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan

dengan basa T pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan

basa C. Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang

lemah (nonkovalen). Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap

dua, sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga.

Adanya ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida

terikat satu sama lain dan saling komplementer. Artinya, begitu sekuens basa

pada salah satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang lainnya dapat

ditentukan.

Jarak antara dua pasangan basa yang berurutan adalah 0,34 nm.

Sementara itu, di dalam setiap putaran spiral terdapat 10 pasangan basa

sehingga jarak antara dua basa yang tegak lurus di dalam masing-masing

rantai menjadi 3,4 nm. DNA semacam ini dikatakan berada dalam bentuk B

atau bentuk yang sesuai dengan model asli Watson-Crick. Bentuk yang lain,

misalnya bentuk A, akan dijumpai jika DNA berada dalam medium dengan

kadar garam tinggi.

Modifikasi struktur molekul RNA

Tidak seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai

tunggal sehingga tidak memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi

struktur juga terjadi akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai

tunggal itu sendiri (intramolekuler).

Dengan adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga

macam RNA, yaitu RNA duta atau messenger RNA (mRNA), RNA

pemindah atau transfer RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA).

Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA

dan rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga

struktur molekul RNA tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-

masing.

Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat

Beberapa sifat fisika-kimia asam nukleat. Sifat-sifat tersebut adalah

stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia,

viskositas, dan kerapatan apung.

Stabilitas asam nukleat

Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun

struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut

menjadi stabil akibat adanya ikatan hidrogen di antara basa-basa yang

berpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklah demikian. Ikatan hidrogen di

antara pasangan-pasangan basa hanya akan sama kuatnya dengan ikatan

hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA berada dalam bentuk rantai

tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadap stabilitas

struktur asam nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa. 

Penentu stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi

penempatan (stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa.

Permukaan basa yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air

dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut

menjadi kuat. 

Pengaruh asam

Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu

lebih dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi

komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer,

hanya ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga

asam nukleat dikatakan bersifat apurinik.

Pengaruh alkali

Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya

perubahan status tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan

menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk

enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya,

perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen

sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi. Hal yang

sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun, RNA jauh

lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karena adanya

gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.

Denaturasi kimia

Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam

nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2)

dan formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-

senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur

sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami

denaturasi.

Viskositas

DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat

tinggi karena diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat

mencapai beberapa sentimeter. Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk

tipis memanjang. Selain itu, DNA merupakan molekul yang relatif kaku

sehingga larutan DNA akan mempunyai viskositas yang tinggi. Karena

sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat rentan terhadap fragmentasi fisik.

Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika kita hendak melakukan isolasi

DNA yang utuh.

Kerapatan apung

Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung (bouyant

density)-nya. Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat molekul tinggi,

misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang sama dengan larutan

tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3.  Jika larutan ini disentrifugasi dengan kecepatan yang

sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan

membentuk gradien kerapatan. Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi

gradien yang sesuai dengan kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang

dalam tingkat kerapatan (equilibrium density gradient centrifugation) atau sentrifugasi

isopiknik. 2.4 Polar dan Non-polar

Ikatan kovalen polar

Ikatan kovalen polar adalah suatu ikatan kovalen dimana elektron-

elektron yang membentuk ikatan lebih banyak menghabiskan waktunya untuk

berputar dan berkeliling disekitar salah satu atom. Pada molekul HCl elektron

yang berikatan akan lebih dekat kepada atom klor daripada Hidrogen. Polaritas

ikatan ini dapat digambarkan dalam bentuk panah atau symbol δ+ , δ-. δ+ adalah

tanda bahwa atom lebih bersifat elektropositif di banding dengan atom yang

menjadi pasangannya. δ- berarti bahaw atom lebih bersifat elektronegatif

daripada atom yang menjadi pasangan ikatannya.

ikatan1

Ikatan kovalen nonpolar

Kovalen murni (non polar) adalah memiliki ciri Titik muatan negatif

elektron persekutuan berhimpit, sehingga pada molekul pembentukuya tidak

terjadi momen dipol, dengan perkataan lain bahwa elektron persekutuan

mendapat gaya tarik yang sama

Struktur H2 dan CO2 adalah contoh ikatan kimia non polar karena daya tariknya

seimbang baik antara H dengan H atau antar O dengan C kiri dan kanan seimbang.

Sehingga momen dipolnya menjadi nol. Contoh lain adalah senyawa CH4, H2, O2,

Br2 dan lain-lain

Perbedaan Senyawa Polar dan Non-polar

Senyawa polar dan non polar

Ciri-ciri senyawa polar :

dapat larut dalam air dan pelarut polar laiN

memiliki kutub + dan kutub - , akibat tidak meratanya distribusi elektron

memiliki pasangan elektron bebas (bila bentuk molekul diketahui) atau

memiliki perbedaan keelektronegatifan

Contoh : alkohol, HCl, PCl3, H2O, N2O5

Ciri-ciri senyawa non polar :

tidak larut dalam air dan pelarut polar lain

Tidak memiliki kutub + dan kutub - , akibat meratanya distribusi elektron

tidak memiliki pasangan elektron bebas (bila bentuk molekul diketahui)

atau keelektronegatifannya sama

Contoh : Cl2, PCl5, H2, N2

Ukuran Kuantitatif Titik Didih Senyawa Kovalen

* Senyawa polar titik didihnya lebih tinggi daripada senyawa non polar

Urutan titik didih, ikatan hidrogen > dipol-dipol > non polar-non polar atau

ikatan hidrogen > Van der Waals > gaya London

Bila sama-sama polar/non polar, yang Mr besar titik didihnya lebih besar

Untuk senyawa karbon Mr sama, rantai C memanjang titik didih > rantai

bercabang (bulat).

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya dan atom sebagai cikal-bakal pembentukan makhluk hidup di muka bumi.

Bahwa setiap makhluk hidup sebenarnya adalah terbuat dari atom yaitu suatu partikel2 yang sangat kecil dan akhirnya terus berkembang dan berkembang, dari yang kecil melakukan perubahan kimia sehingga bisa menjadi lebih besar dan terus membesar.

Kelompok-kelompok utama senyawa organik sejauh kehidupan yang bersangkutan adalah

semua dibangun di sekitar atom karbon:

Karbohidrat

Lemak

Karbon

Protein

Asam nukleat

Ikatan kovalen polar adalah suatu ikatan kovalen dimana elektron-elektron yang membentuk ikatan lebih banyak menghabiskan waktunya untuk berputar dan berkeliling disekitar salah satu atom. Pada molekul HCl elektron

Kovalen murni (non polar) adalah memiliki ciri Titik muatan negatif elektron

persekutuan berhimpit, sehingga pada molekul pembentukuya tidak terjadi momen dipol,

dengan perkataan lain bahwa elektron persekutuan mendapat gaya tarik yang sama

3.2 Saran

1. Tetap kompak dan jangan miss kominukasi lagi

DAFTAR PUSTAKA

Atinirmala, Pratita.2008.Biologi Praktis.Yogyakarta: Kreasi Wacana. Drs. Dedi M. Rochman dan Saptjih Nurwiati,S.Pd.2007.Intisari Biologi Untuk

SMA.Bandung: Pustaka Setia. Forum Tentor.2009.Buku Biologi SMA.Yogyakarta: PT. Buku Kita.

Pratita Atinirmala,S.Si.2008.Perang Siasat Biologi Praktis.Yogyakarta:Kreasi Wacana Yogyakarta

Prawirohartono.2000.Buku Pelajaran Biologi.Jakarta:Bhumi Aksara R. Gunawan Susilowarno.2008.Biologi SMA/MA Kelas XII.Jakarta:Grasindo