Senyawa Organik Penyusun Sel

Secara garis besar dapat dikelompokan menjadi 4 kelompok utama yaitu Karbohidrat, Lipida, Protein dan Asam Nukleat.

1.     Karbohidrat (sakarida)

Berasal dari bahasa latin karbo=karbon dan hidrat= air. Karbohidrat tersusun dari 3 jenis unsure yaitu Karbon, Oksigen dan Hidrogen dengan rumus umum Cn(H₂O)n. Melihat rumus empiris tersebut, maka senyawa ini dapat diduga sebagai ”hidrat dari karbon”, sehingga disebut karbohidrat. Rumus empiris seperti itu tidak hanya dimiliki oleh karbohidrat melainkan juga oleh hidrokarbon seperti asam asetat. Oleh karena itu suatu senyawa termasuk karbohidrat tidak hanya ditinjau dari rumus empirisnya saja, tetapi yang paling penting ialah rumus strukturnya. Dari rumus struktur akan terlihat bahwa ada gugus fungsi penting yang terdapat pada molekul karbohidrat yaitu gugus fungsi karbonil (aldehid dan keton). Gugus-gugus fungsi itulah yang menentukan sifat senyawa tersebut. Berdasarkan gugus yang ada pada molekul karbohidrat, maka senyawa tersebut didefinisikan sebagai polihidroksialdehida dan polihidroksiketon. Istilah sakarida sendiri berasal dari bahasa latin dan mengacu pada rasa manis senyawa karbohidrat sederhana.

Karbohidrat ter bagi dalam 4 kelompok besar, yaitu :

a.    Monosakarida (C_nH_2nO_n)

Monosakarida (dari Bahasa Yunani mono: satu, sacchar: gula) adalah senyawa karbohidrat dalam bentuk gula yang paling sederhana. Monosakarida yang tidak bias dihidrolisis menjadi bagian yang lebih kecil.Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa)

·         Triosa

Triosa adalah monosakarida yang mengandung 3 atom karbon. Contoh : gliseraldehida dan dihidroksiaseton

·         Tertrosa

Tertrosa adalah monosakarida yang mengandung 4 atom karbon. Contoh : Erutrulose

·         Pentosa

Mengandung 5 atom karbon . didalam sel terdapat pada Asam Nukleat  (DNA ,RNA) dan beberapa koenzim. Contoh : ribosa, dan deoksiribosa

·         Heksosa

Mengandung 6 atom karbon. Contoh : glukosa, fruktosa, dan galaktosa

b.   Disakarida

Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida.
1. Maltosa

     Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa. 
2.       Sukrosa

Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α. Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa. Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal 
3.       Laktosa

Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun
dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β. Hidrolisis dari
laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan
jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa.

c.      Oligosakarida

Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 8 (delapan) molekul monosakarida. Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya.

d.      Polisakarida

Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida.

Polisakarida terdiri dari :

Homopolisakarida ; dibentuk oleh monosakarida yang sama, misalnya molekul amilum dan glikogen. Amilum cadangan makanan pada sel tumbuhan sedangkan glikogen cadangan pada sel hewan.

Amilum ; terdiri dari amilosa dan amilopektin

Glikogen ; merupakan polimer dari molekul glukosa. Pada sel hewan jumlahnya sangat sedikit. Tetapi pada mollusca, hati, otot banyak mengandung glikogen.

Inulin ; zat ini banyak terdapat pada sel akar tumbuhan tertentu, polosakarida ini tergolong fruktosa yang dihidrolisis menghasilkan fruktosa.

Selulosa ; adalah polimer dari sellobiosa dengan rumus kimia (C₁₂H₂₂O₁₁). Sellulosa banyak terdapat pada dinding sel tumbuhan tinggi yang berfungsi sebagai pelindung sel.

2.     Lipida

Lipida dapat di ekstraksi dari jaringan sel hewan maupun tumbuham memalui pelarut lemak. Lipid mencakup asam lemak, lemak netral, fosfolipid, glikolipid, terpen, dan streroid.

Asam lemak berperan penting sebagai penyusun selaput plasma.

Asam lemak memiliki dua daerah:

a. rantai hidrokarbon; bersifat hidrofobik tidak larut dalam air dan kurang reaktif;

b. gugus asam karboksilat; mengion di dalam larutan. Terlarut dalam air, mudah bereaksi

membentuk ester.

Fosfolipid mempunyai ekor hidrofobik yang terdiri dari dua buah rantai asam lemak dan

gugus kepala yang bersifat hidrofilik. Dua buah lapisan fosfolipid dapat berkaitan ekor

dengan ekor membentuk dwilapisan fosfolipid yang merupakan struktur dasar selaput

plasma.

Macam-macam lipida yang terdapat didalam makhluk hidup :

a.      Lipida sederhana ialah ester alcohol atau trigliserida yang asam lemak dan alcohol.

b.     Lipida gabungan merupakan ester asam lemak yang dihidrolisa menghasilkan asam lemak, alcohol dan zat-zat yang lain. Lipida gabungan terdapat dalam protoplasma sel hewan dan sel tumbuhan yaitu : fosfolipida, spingolipida.

3.      Protein

     Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa selain polisakarida, lipid dan polinukleotida yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Molekul protein berukuran lebih besar dibandingkan dengan karbohidrat dan lipida. Satuan penyusun protein adalah asam amino. 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.

Protein terdiri dari unsur-unsur C, H, O, dan N.

Peran protein:

·         sebagai katalisator berbagai reaksi kimia,

·         memberi kekakuan struktural,

·         memantau permeabilitas selaput sel,

·         mengatur kadar metabolit yang diperlukan

·         menyebabkan gerakan, dan

·         memantau kegiatan gen

Struktur protein ada 4 tingkatan yaitu :

1. Struktur primer menunjukkan jumlah, jenis dan urutan asam amino dalam molekul protein (rentetan asam amino dalam suatu molekul protein)
2. Struktur sekunder menunjukkan banyak sifat suatu protein, ditentukan oleh orientasi molekul sebagai suatu keseluruhan, bentuk suatu molekul protein (misalnya spiral) dan penataan ruang kerangkanya (ikatan hidrogen antara gugus N-H, salah satu residu asam amino dengan gugus karbonil C=O residu asam yang lain)
3. Struktur tersier menunjukkan keadaan kecenderungan polipeptida membentuk lipatan tali gabungan (interaksi lebih lanjut seperti terlipatnya kerangka untuk membentuk suatu bulatan)
4. Struktur kuartener menunjukkan derajat persekutuan unit-unit protein.

Ditinjau dari strukturnya, protein dapat dibagi dalam 2 golongan yaitu:

1. Protein sederhana yang merupakan protein yang hanya terdiri atas molekul-molekul asam amino. Misalnya Albumin dan Gobulin
2. Protein gabungan yang merupakan protein yang terdiri atas protein dan gugus bukan protein. Gugus ini disebut gugus prostetik dan terdiri atas karbohidrat, lipid atau asam nukleat.

Protein sederhana dan gabungan dapat digolongkan sebagai berikut :

§  Protein primer, struktur molekulnya terdiri atas asam amino yang tersusun secara linier dengan katan peptide

§  Protein sekunder, struktur molekulnya terdiri dari ratusan asam amino yang tersebar secara spiral

§  Protein tertier, struktur molekulnya terdiri dari beberapa rantai polipeptida yang dihubungkan dengan katan sulfur misalnya globulin

§  Protein quarter, struktur molekulnya mengandung dua ikatan atau lebih peptide yang berkatan dengan katan kovalen yang lemah. Misalnya hemoglobin

Protein sederhana menurut bentuk molekulnya dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu:

1. Protein fiber. Molekul protein ini terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang memanjang dan dihubungkan satu sama lain oleh beberapa ikatan silang hingga merupakan bentuk serat atau serabut yang stabil. Protein fiber tidak larut dalam pelarut-pelarut encer, baik larutan garam, asam, basa ataupun alkohol. Berat molekulnya yang besar belum dapat ditentukan dengan pati dan sukar dimurnikan. Kegunaan protein ini hanya untuk membentuk struktur jaringan dan bahan, contohnya adalah keratin pada rambut.
2. Protein globular. Protein globular pada umumnya berbentuk bulat atau elips dan terdiri atas rantai polipeptida yang terlibat. Protein globular/speroprotein berbentuk bola, protein ini larut dalam larutan garam dan asam encer, juga lebih mudah berubah di bawah pengaruh suhu, konsentrasi asam dan asam encer. Protein ini mudah terdenaturasi.

     Protein sangat penting artinya bagi mahkluk hidup, karena semua enzim yang terlibat dalam reaksi-reaksi metabolism adalah protein, tetapi tidak semua protein adalah enzim

4.     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.

Fungsi asam nukleat adalah :

§  Mengontrol aktivitas biosintesis pada sel

§  Membawa informasi genetic.