Materi #4 Makromolekul PDF

MAKRO MOLEKUL Makromolekul 1. Karbohidrat 2. Protein 3. Lipid Karbohidrat Karbohidrat berasal dari hidrat dan karbon. Karbohidrat disebut juga sakarida (dari bahasa Arab,sakkar berarti “gula“) adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat berasal dari hidrat...

MAKRO MOLEKUL Makromolekul 1. Karbohidrat 2. Protein 3. Lipid Karbohidrat Karbohidrat berasal dari hidrat dan karbon. Karbohidrat disebut juga sakarida (dari bahasa Arab,sakkar berarti “gula“) adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat berasal dari hidrat suatu karbon dengan rumus empiris Cx(H2O)y, merupakan polihidroksialdehid atau polihidroksiketon Berdasarkan gugus fungsinya, karbohidrat terbagi menjadi polihidroksi- aldehida atau polihidroksi-keton dan bila dihidrolisis akan menghasilkan monomernya. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil  Berdasarkan reaksi hidrolisisnya, karbohidrat dibagi menjadi : 1. monosakarida 2. disakarida Klasifikasi 3. polisakarida karbohidrat Monosakarida 1. Monosakarida dapat berupa aldosa (polihidroksialdehida) atau ketosa (polihidroksiketon). 2. Golongan aldosa mempunyai satu gugus aldehida (-CHO) dan beberapa gugus hidroksil, sedangkan golongan ketosa mempunyai satu gugus keton (-CO-) dan beberapa gugus hidroksil. 3. Terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Macam-macam monosakarida: triosa (C3) : gliseraldehida tetrosa (C4) : treosa dan eritrosa pentosa (C5) : ribosa, xilosa, arabinosa heksosa (C6) : glukosa, manosa, fruktosa, dan galaktosa. 4. Monosakarida juga bersifat sebagai gula pereduksi (reducing sugars) yang dapat mereduksi oksidator lemah seperti pereaksi Tollens dan Benedict. Monosakarida yang paling banyak ditemukan dalam tubuh organisme adalah monosakarida yang dibangun dengan 6 (enam) atom C yang dikenal sebagai glukosa. Pada molekul ini terdapat lima gugus hidroksi dan satu gugus aldehid yang terikat pada atom karbon. Glukosa memiliki dua isomer yaitu manosa dan galaktosa. Sifat-sifat Monosakarida 1. Kelarutan dalam Air Semua monosakarida merupakan zat padat berwarna putih yang mudah larut dalam air. 2. Oksidasi Semua monosakarida, baik aldosa maupun ketosa, merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi. Larutan monosakarida bereaksi positif dengan pereaksi Fehling atau pereaksi Benedict maupun dengan pereaksi Tollens. Beberapa Monosakarida 1. Glukosa Glukosa disebut juga gula anggur (karena terdapat dalam buah anggur), gula darah (karena terdapat dalam darah) 2. Fruktosa Fruktosa terdapat dalam buah-buahan dan merupakan gula yang paling manis. Bersamasama dengan glukosa, merupakan komponen utama dari madu.. 3. Ribosa dan 2-Deoksiribosa Ribosa dan 2-deoksiribosa merupakan gula pentosa yang membentuk RNA dan DNA.  Glukosa dengan rumus molekul C6H12O6 adalah monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan polihidroksi aldehida (memiliki gugus CHO).  Glukosa dan fruktosa banyak terkandung pada buah-buahan yang manis. Fruktosa juga terdapat dalam madu dan rasanya lebih manis daripada glukosa  Perbandingan tingkat kemanisan antara fruktosa dan glukosa adalah 100 : 74 Disakarida Senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yang sejenis atau tidak. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2 molekul monosakarida. Sukrosa : glukosa + fruktosa Maltosa : glukosa + glukosa Laktosa : glukosa + galaktosa Disakarida yang paling banyak terdapat di alam seperti maltosa terbentuk dari 2 molekul glukosa melalui ikatan glikosida. Disakarida Polisakarid a Senyawa yang terdiri dari gabungan molekul monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang. Polisakarida Macam-macam polisakarida : 1. Amilum/tepung 2. Glikogen 3. Selulosa Polisakarida 1. Amilum Amilum atau pati adalah polisakarida yang terdapat dalam tumbuhan. Disimpan dalam akar, batang, biji, dan daun 2. Glikogen Manusia dan banyak hewan menggunakan amilum sebagai makanan. Dalam sistem pencernaan, amilum mengalami hidrolisis kemudian diserap dalam bentuk glukosa. Glukosa yang tidak segera digunakan diubah menjadi glikogen dan disimpan dalam hati dan jaringan otot. 3. Selulosa Bagian terbesar dari glukosa yang terbentuk pada proses fotosintesis diubah menjadi selulosa, yaitu untuk membangun dinding sel dan serat tumbuhan. Tidak dapat dihidrolisis oleh sistem pencernaan manusia sehingga tidak dapat digunakan sebagi bahan makanan Uji Karbohidrat Uji Molisch Uji ini digunakan untuk uji umum adanya karbohidrat dalam sampel. Mula-mula larutan sampel diberi beberapa tetes larutan α-naftol, lalu diberi H2SO4 pekat secukupnya hingga terbentuk dua lapisan cairan. Bila terbentuk cincin warna merah keunguan, larutan sampel mengandung karbohidrat. Uji Fehling dan Uji Benedict. Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya gula pereduksi, yaitu monosakarida dan disakarida (kecuali sukrosa). Gula pereduksi akan bereaksi dengan pereaksi Fehling ataupun pereaksi Benedict menghasilkan endapan merah bata Cu2O. Uji iodin Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya amilum (pati). Larutan sampel yang mengandung amilum (amilosa) setelah diberi larutan iodin akan menghasilkan warna biru tua. Uji benedict Uji benedict selain untuk menguji kandungan gula pereduksi pada makanan, juga untuk mengetahui kandungan glukosa pada urine.  Kegunaan Karbohidrat Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi penting, di antaranya sebagai berikut: a. Sebagai komponen utama penyusun membran sel; b. Sebagai sumber energi, terutama untuk beberapa organ tubuh seperti otak, lensa mata, dan sel saraf, sumber energinya sangat bergantung pada glukosa dan tidak dapat digantikan oleh sumber energi lainnya. Setiap 1 gram glukosa menghasilkan 4,1 kkal; c. Berperan penting dalam metabolisme, menjaga keseimbangan asam dan basa, membentuk struktur sel, jaringan, dan organ tubuh; d. Membantu penyerapan kalsium, misalnya laktosa; e. Merupakan bahan pembentuk senyawa lain, misalnya protein dan lemak; g. Karbohidrat beratom C lima buah, yaitu ribosa dan deoksiribosa, merupakan komponen DNA dan RNA yang berperan penting dalam pewarisan sifat. Protein dan Asam Amino  Protein 1. Protein adalah senyawa terpenting penyusun sel hidup. 2. Fungsi biologis protein sangat beragam, antara lain sebagai pembangun, pengatur, pertahanan, dan sebagai sumber energi. 3. Protein merupakan polimer yang terbentuk dari gabungan asam amino melalui reaksi polimerisasi kondensasi. 4. Unsur utama penyusun protein adalah C, H, O, dan N. Ada juga protein yang mengandung belerang (S) 5. Sebagai pembangun, pengatur, pertahanan, dan sumber energi Asam Amino Asam amino merupakan suatu golongan senyawa karbon yang setidaknya mengandung satu gugus karboksil (−COOH) dan satu gugus amino (−NH2). Asam amino dalam protein disebut juga asam α-amino, karena gugus aminonya terikat pada atom C-α (atom C yang terikat langsung pada gugus karboksil). Struktur umum dari asam amino ditunjukkan pada gambar berikut. Asam amino yang satu dengan asam amino yang lain berbeda pada gugus −R yang terikat pada atom C-α Sifat-sifat asam amino: dapat membentuk ion zwitter, yaitu ion dipolar yang terbentuk dari reaksi asam-basa intramolekul. Jika direaksikan dengan asam membentuk kation, jika direaksikan dengan basa membentuk anion. bersifat amfoter (berifat asam atau bersifat basa) merupakan senyawa optis aktif (memutar bidang polarisasi cahaya karena mempunyai C kiral (c yang mengikat ke 4 atom/ gugus yang berbeda/ C asimetris, kecuali glisin Polimerisasi membentuk protein melalui ikatan peptida Ion Zwitter Molekul asam amino dapat mengalami reaksi asam-basa intramolekul membentuk suatu ion dipolar yang disebut ion zwitter. Oleh karena mempunyai gugus asam dan gugus basa, maka asam amino bersifat amfoter Asam Amino Esensial dan Non Esensial Asam Amino Esensial Asam-asam amino yang tidak dapat disintesis dalam tubuh. Contoh: histidin, arginin, valin, leusin, isoleusin, treonin, triptofan, lisin, metionin, dan fenilalanin. Asam Amino Nonesensial Asam-asam amino yang dapat disintesis dalam tubuh. Contoh asam amino non esensial yaitu alanin, asam aspartat, asam glutamat, sistein, glutamin, glisin, tirosin Berikut terdapat 20 macam asam amino yang umum dikenal.  Kegunaan Protein a. Komponen utama penyusun membran sel, seperti protein integral, protein perifer, dan glikoprotein. b. Sebagai sumber energi, setiap gramnya akan menghasilkan 4,1 kkal. c. Bahan dalam sintesis substansi penting seperti hormon, enzim, zat antibodi, dan organel sel lainnya. d. Enzim, yaitu protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia dan biokimia didalam atau di luar sel-sel hidup. e. Imunoglobulin (zat antibodi), yaitu protein pelindung yang berperan penting dalam respon kekebalan makhluk hidup untuk menetralisasi zat-zat asing yang menyebabkan infeksi. Contohnya adalah interferon, dan trombin. f. Sebagai senyawa buffer, yakni berperan menjaga stabilitas pH cairan tubuh dan sebagai zat larut dalam cairan tubuh, protein membantu dalam pemeliharaan tekanan osmotik dalam sekat-sekat rongga tubuh. g. Hormon, adalah protein yang dihasilkan oleh kelenjar endoktrin tubuh atau sel-sel tertentu lainnya. Hormon berfungsi untuk mengatur dan merangsang beberapa proses dalam makhluk hidup, misalnya metabolisme. Contoh hormon protein antara lain adalah insulin, lipoprotein, dan prolaktin. Uji Protein Uji Biuret Uji Biuret digunakan untuk mengidentifikasi ada atau tidaknya kandungan protein dalam suatu bahan pangan. Uji ini bersifat umum untuk protein (polipeptida), tetapi tidak menunjukkan reaksi positif untuk asam amino dikarenakan pereaksi hanya bereaksi dengan ikatan peptida. Mula-mula larutan sampel ditetesi larutan NaOH, lalu ditetesi larutan CuSO4 encer. Jika terbentuk warna ungu, larutan sampel mengandung protein. Uji Ninhidrin Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya asam amino dan/atau protein dalam sampel. Mula-mula larutan sampel diberi beberapa tetes larutan ninhidrin yang tidak berwarna, lalu dipanaskan beberapa menit. Bila terbentuk warna ungu, larutan sampel mengandung asam amino atau protein. Uji Xantoproteat Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya protein yang mengandung gugus fenil (cincin benzena). Bila protein yang mengandung cincin benzena dipanaskan dengan asam nitrat pekat, maka akan terbentuk warna kuning yang dapat berubah menjadi jingga jika dibuat alkali (basa) dengan larutan NaOH. Uji Belerang Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya unsur belerang (sulfur) dalam protein. Mula-mula larutan protein yang telah ditetesi larutan NaOH pekat dipanaskan, lalu diberi beberapa tetes larutan timbal(II) asetat. Jika terbentuk endapan hitam (PbS), protein tersebut mengandung belerang. Lipid Lipid merupakan kelompok biomolekul yang terdiri dari beragam senyawa organik tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut- pelarut organik nonpolar seperti kloroform dan eter. Penggolongan lipid cenderung didasarkan pada sifat fisik (kelarutan), bukan pada struktur senyawa. Berikut akan dibahas tiga golongan lipid yang penting, yaitu: 1. Lemak dan minyak Lemak dan minyak merupakan ester dari gliserol dengan asam-asam lemak. Oleh karena itu, lemak dan minyak sering juga disebut sebagai trigliserida. Perbedaan utama dari lemak dan minyak adalah wujudnya dalam suhu ruang. Lemak mengandung lebih banyak asam lemak jenuh sehingga berwujud padat pada suhu ruang. Sedangkan, minyak mengandung lebih banyak asam lemak tak jenuh sehingga berwujud cair pada suhu ruang. Berikut struktur umum dari trigliserida (lemak dan minyak), dengan R1, R2, dan R3 adalah rantai hidrokarbon yang jumlah atom karbonnya dari 3 hingga 23. Perbedaan Lemak dan Minyak a. Minyak umumnya berasal dari tumbuhan, seperti minyak kelapa, minyak jagung, dan minyak zaitun. b. Minyak banyak mengandung asam lemak tak jenuh, seperti asam oleat (C17H33COOH), asam linoleat (C17H31COOH), dan asam linolenat (C17H29COOH). c. Sedangkan lemak yang berwujud padat lebih banyak mengandung asam lemak jenuh, seperti asam stearat (C17H35COOH) dan asam palmitat (C15H31COOH). Lemak merupakan lipid yang dapat mengalami reaksi hidrolisis dengan menggunakan asam kuat atau enzim lipase. Hasil hidrolisis lemak adalah gliserol dan asam lemak. Reaksi-reaksi Lemak dan Minyak 1. Hidrolisis Lemak dan minyak dapat mengalami hidrolisis karena pengaruh asam kuat atau enzim lipase membentuk gliserol dan asam lemak. 2. Penyabunan Reaksi lemak atau minyak dengan suatu basa kuat seperti NaOH atau KOH menghasilkan sabun. Oleh karena itu, reaksinya disebut reaksi penyabunan (saponifikasi). Reaksi penyabunan menghasilkan gliserol sebagai hasil samping. 3. Hidrogenasi Minyak Minyak dapat dipadatkan melalui hidrogenasi (adisi hidrogen). Reaksi ini dapat dikatalisis oleh serbuk nikel. Omega 3, 6, dan 9 Asam Lemak Omega (ω) Penamaan asam lemak omega merupakan penamaan untuk jenis asam lemak tak jenuh yang dimulai dari ujung ekor hidrokarbon (gugus metil) pada susunan rantai asam lemak. Ada tiga jenis asam lemak tak jenuh yang disebut sebagai asam lemak omega yaitu ω3, ω6 dan ω9. Adanya angka setelah simbol ω merupakan posisi ikatan karbon rangkap yang pertama dihitung dari ujung ekor gugus metil dari molekul asam lemak. Asam lemak omega merupakan asam lemak esensial kecuali omega-9. Contoh asam lemak esensial dari ω3 yaitu asam linolenat (LNA), EPA dan DHA, sementara dari ω6 seperti asam linoleat. 2. Fosfolipid Fosfolipid juga merupakan ester dari gliserol yang hanya terdapat dua asam lemak yang terikat pada gliserol sedangkan gugus alkohol yang ketiga mengikat gugus fosfat. Berbeda dengan lemak yang bersifat hidrofob, fosfolipid bersifat amfifilik, karena terdiri dari ekor nonpolar yang hidrofob dan kepala polar yang hidrofil. 3. Steroid Steroid merupakan lipid tak terhidrolisis yang bukan golongan ester. Struktur dasar steroid terdiri dari 17 atom karbon yang membentuk sistem cincin tetrasiklik. Uji Lemak Kertas buram digunakan sebagai uji lemak. Bahan makanan yang mengandung lemak akan membuat kertas buram menjadi transparan jika dioleskan pada kertas buram.