Senyawa Penyusun Sel Makhluk Hidup

Makrokmolekul adalah molekul besar yang terdiri atas banyak atom atau blok penyusun.  Sebagian besar makromolekul berupa polimer atau suatu molekul panjang yang tersusun atas banyak blok penyusun identik dan dihubungkan dengan ikatan-ikatan kovalen. Blok penyusun dari suatu polimer adalah molekul kecil yang disebut monomer. Monomer-monomer dihubungkan melalui suatu reaksi kondensasi atau dehidrasi sehingga dua molekul tersebut dapat melakukan ikatan secara kovalen melalui pelepasan satu molekul air. Sel hidup mempunyai empat makromolekul, yaitu karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat.

1.      Karbohidrat

Karbohidrat  adalah polihidroliks aldehida (golongan aldosa) atau polihidroliks keton (golongan ketosa) dengan rumus molekul (CH₂O)_n. Karbohidrat berfungsi sebagai bahan penyusun struktur sel dan dan sumber energi. Karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari monomer-monomer. Berdasarkan jumlah monomer yang menyusun polimer, karbohidrat dapat digolongkan menjadi monoasakarida, disakarida,dan polisakarida.

a.      Monosakarida

Monosakarida  (yunani, monos = tuggal, sacchar = gula) yang umum  terdapat di alam, memiliki atom C berjumlah sekitar 3 – 7 atom. Pemberian nama  monosakarida ditentukan oleh jumlah atom C, misalnya triosa (memiliki 3 atom C), pentosa (memiliki 5 atom C), dan hektosa (memiliki 6 atom C). Monosakarida bisa berasal dari golongan aldosa (gula aldehida) ataupun golongan ketosa (gula keton). Senyawa-senyawa yang termasuk monosakarida, yaitu gliseraldehid,  ribosa, glukosa, dihidroksiaseton, ribulosa, dan fruktosa. Struktur  antara glukosa dan galaktosa hanya berbeda dalam penempatan bagian-bagian di sekitar karbon asimetris (karbon yang terikkat dengan empat jenis pasangan kovalen yang berbeda). Glukosa merupakan nutrien utama sel, sedangkan ribosa dan ribulosa terkandung dalam asam nukleat (DNA,RNA, dan koenzim).

b.     Disakarida

Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan yang dinamakan glikosidik, yaitu suatu ikatan kovalen yang terbentuk melalui reaksi dehidrasi. Senyawa yang tergolong disakarida, yaitu maltosa, selobiosa, laktosa, dan sukrosa. Maltosa terdiri atas dua molekul glukosa, biasanya dihasilkan dari hidrolisis pati dan digunakan sebagai bahan pertumbuhan bir. Selobiosa merupakan hasil dari hidrolisis selulosa dan terdiri atas dua molekul glukosa. Laktosa terdiri atas satu molekul glukosa yang berikatan dengan satu molekul galaktosa dan dapat ditemukan dalam susu. Sukrosa tersusun atas glukosa dan fruktosa, yang bisa ditemukan dalam tanaman tebu (Saccharum officinarum) dan umbi bit serta dikenal sebgai gula yang sehari-hari kita konsumsi.

c.      Polisakarida

Polisakarida merupakan makromolekul yang terdiri atas ratusan bahkan hingga ribuan monosakarida yang saling berikatan melalui ikatan yang dinamakan glikosidik. Beberapa fungsi dari polisakarida adalah sebagai berikut.

·  Sebagai materi simpanan atau cadangan. Jika diperlukan, polisakarida akan  dihidrolisis menjadi gula untuk kebutuhan sel. Contohnya pati atau amilum yang terdapat pada tanaman dan glikogen yang terdapat pada hewan.  Bentuk pati yang sederhana atau tidak bercabang disebut amilosa, sedangkan bentuk pati yang yang lebih kompleks atau polimer bercabang disebut amilopektin. Pada manusia dan vetebrata, glkogen banyak disimpan di dalam sel hati dan otot.

·   Sebagai materi pembangunan (struktural), contohnya selulosa dan kitin. Selulosa merupakan bahan penyusun dinding sel tumbuhan. Kitin merupakan bahan penyusun eksosketelon pada Arthropada, seperti serangga, laba-laba, dan udang. Monomer kitin terdiri atas molekul glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen.  Pada bidang kedokteran, kitin dapat digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel serta akan terurai setelah sayatan atau luka sembuh.

2.      Lipid

Lipid memiliki peran sebagai komponen strktural membran sel, cadangan bahan bakar  (sumber energi), lapisan pelindung, komponen vitamin, dan komponen hormon. Lipid bersifat hidrofobik, yaitu sedikit atau tidak memiliki afinittas (keterkaitan) terhadap air. Senyawa lipid yang paling penting bagi makhluk hidup adalah lemak, fosfolipid, dan steroid. Senyawa lipid lainnya, yaitu sfingpoloid, lilin,karotenoid (sebagai bahan baku vitamin A), dan limonen dalam minyak lemon.

a.      Lemak

Lemak disebut juga trigliserida atau triasilgliserol dan tersusun dari satu molekul   gliserol dan tiga molekul asam lemak. Gliserol merupakan sejenis alkohol dengan tiga atom karbon yang masing-masing mengandung gugus hidroksil, sedangkan asam lemak terdiri atas 16 hingga 18 atom karbon. Asam lemak dapat dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. Pada asam lemak jenuh tidak terdapat ikatan ganda di antara atom-atom karbon pada struktur ekor hidrokarbon sehingga atom hidrogen sebanyak mungkin akan terikat pada kerangka karbon. Asam stearat dan asam palmitat merupakan contoh asam lemak jenuh. Pada asam lemak tidak jenuh terdapat satu atau lebih ikatan ganda yang terbentuk melalui pengeluaran atom hidrogen dari kerangka karbon. Contoh asam tidak jenuh, yaitu asam linoleat, asam oleat, dan asam linolenat.

Lemak yang memiliki asam lemak jenuh disebut lemak jenuh, contohnya lemak hewan yang berbentuk padat pada suhu ruangan. Sementara itu, lemak yang memiliki asam lemak tidakjenuh disebut lemak tidak jenuh, contohnya lemak nabati (minyak tumbuhan) dan minyak ikan yang berbentuk cair pada suhu ruangan.

b.     Fosfolipid

Fosfolipid (fosfogliserida) terdiri atas asam lemak, gliserol, dan alkohol. Gugus hidroksil pada molekul gliserol berikatan dengan gugus fosfat. Pada umumnya, fosfolipid tersusun dari dua jenis asam lemak, yaitu jenuh dan satu lagi yang bersifat tidak jenuh. Fosfolipid menunjukan sifat ambivalen terhadap air karena memiliki ekor hidrokarbon yang bersifat hidrofobik (tidak memiliki afinitas terhadap air) dan kepala dengan gugus fosfat yang bersifat hidrofilik (memiliki afinitas terhadap air). Fosfolipid merupakan komponen utama membran sel. Membran sel tersusun dari lapisan ganda (bilayer) fosfolipid.

c.      Sfingolipid

Sfingolipid tersusun dari tiga komponen, yaitu satu molekul sfingosin, satu molekul asam lemak, dan satu kepala polar fosforikolin. Sfingolipid terdapat pada selubung mielin sel saraf.

d.     Steroid

Steroid adalah lipid yang mempunyai kerangka karbon dengan bentuk empat cincin yang menyatu. Senyawa yang tergolong ke dalam kelompok steroid, yakni stigmasterol dan sitosterol (terdapat pada tanaman), ergosterol (terdapat pada ragi dan merupakan bahan baku vitamin D), serta kolesterol. Kolesterol terdapat dalam otak, sel saraf, membran sel, dan berperan sebagai prekursor (senyawa pendahulu) dalam sintesis hormon seks vertebrata. Namun, jika konsentrasi kolesterol dalam darah terlalu tinggi, akan menyebabkan aterosklerosis.

e.      Lilin

Lilin adalah senyawa yang terbentuk dari ester asam lemak dengan alkohol yang bukan gliserol. Asam lemak yang menyusun lilin umumnya adalah asam palminat. Sementara itu, alkohol penyusunan umumnya mempunyai 26 hingga 34 atom karbon (C).

3.      Protein

Protein merupakan komponen penyusun sel yang meliputi sekitar 50% dari bobot kering tersebut. Protein berfungsi sebagai dukungan struktural, penyimpanan, pergerakan, transpor subtansi tertentu, pengiriman sinyal, enzim, dan pertahanan untuk melawan substansi asing. Molekul protein sangat beragam, baik struktur maupun fungsinya. Manusia memiliki puluhan ribu jenis protein yang berbeda. Meskipun sangat beragam, tetapi semua jenis protein merupkan polimer yang dibangun dari kumpulan 20 jenis asam amino, yaitu glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin metinon, fenilanin, triptofan, prolin, serin, treonin, sistein, tirosin, asaparagin, glutamin, asam aspartat, asam glutamat, lisin, arginin, dan histidin.  Asam amino ialah molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan amino. Polimer asam amino disebut juga polipeptida. Suatu protein terdiri atas satu atau lebih polipeptida. Setiap plolipeptida  spesfik karena memiliki urutan linier  yang unik dari asam amino tersebut.

Contohnya :

Hemoglobin è Val – His – Leu – Thr – Pro – Glu – Glu

                          1      2        3        4        5       6        7 ..................146

Setiap jenis molekul protein memiliki bentuk tiga dimensi atau konformasi yang unit. Namun, bentuk konformasi tersebut dapat berubah dari konformasi asli apabila terjadi perubahan kondisi fisik dan kimawi lingkungan protein tersebut, misalnya pH, konsentrasi garam,  dan suhu. Perubahan bentuk  konformasi asli karena perubahan kondisi lingungan disebut denaturasi.

4.      Asam Nukleat

     Asam nukleat memiliki fungsi sebagai tempat penyimpanan sifat individu yang diwariskan, penyimpanan energi, dan koenzim. Asam nukleat merupakan polinukleotida, yakni suatu polimer yang satuan penyusunnya yaitu nukleotida. Nukleotida terdiri atas tiga komponen, yaitu basa nitrogen, pentosa (gula berkarbon lima), dan gugus fosfat. Ada dua golongan basa nitrogen, yaitu pirimidin dan purin. Basa nitrogen pirimidin terdiri atas timin (T), sitonin (S), dan urasil (U), sedangkan purin terdiri atas adenin (A), dan guanin (G).

Berdasarkan jenis nukleotidanya, asam nukleat dibedakan menjadi dua macam, yaitu asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA). Molekul DNA dan RNA  memiliki beberapa perbedaan pokok. DNA hanya memiliki satu macam jenis, sedangkan RNA memiliki tiga macam jenis, yaitu m-RNA (messenger RNA sebagai pembawa pesan), r-RNA (ribosomal RNA yang terdapat dalam ribosom), dan t-RNA (transfer RNA untuk membawa asam amino).

Nukleotida tidak hanya terdapat dalam molekul DNA dan RNA, namun juga terdapat dalam molekul lainnya sebagai penyimpanan energi dan koenzim. Molekul nukleotida menyimpan energi, misalnya adenosin monofosfat (AMP), adenosin difosfat (ADP), adenosin trifosfat (ATP), guanosin monofosfat (GMP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (STP), dan uridin monofosfat (UMP). Molekul nukloetida yang digunakan sebagai koenzim, contohnya nikotinamida adenin dinukleotida (NAD⁺), flavin adenin dinukleotida (FAD), dan flavin mononukleotida (FMN).

 Download file lengkap: Bab 1 Sel