KOMPONEN KIMIA SEL Delayota Science Club (DSC) Januari 2011
Keistimewaan Atom Karbon Mempunyai empat elektron valensi Membentuk ikatan dengan atom sejenis Ikatan kovalen tunggal Ikatan kovalen rangkap dua Ikatan kovalen rangkap tiga Mampu membentuk rantai yang panjang Mempunyai isomeri
Senyawa Karbon Alifatik (rantai terbuka) Aromatik (cincin benzena) Alisiklik (melingkar)
Isomeri Senyawa-senyawa dengan rumus molekul sama namun rumus struktur berbeda. ISOMER KERANGKA ISOMER STRUKTUR ISOMER POSISI ISOMER FUNGSI ISOMER ISOMER RUANG ISOMER GEOMETRIS ISOMER OPTIS
Deret Homolog
Amati tabel berikut! Sifat Etana Etanol Metanol C 2 H 6 C 2 H 5 OH CH 3 OH Wujud pada suhu kamar Gas Cair Cair Titik didih -89 C 78 C 65 C Kelarutan dengan air Tidak larut Larut sempurna Larut sempurna Dicampur dengan Natrium Tidak bereaksi Bereaksi Bereaksi
Gugus Fungsi Senyawa Karbon Merupakan atom atau kumpulan atom yang paling menentukan sifat suatu senyawa karbon. amina primer
Polimer dan Monomer Pada umumnya molekul-molekul dalam tubuh organisme merupakan polimer, misalnya: Karbohidrat Protein Asam nukleat Ada juga yang bukan polimer: Lemak Vitamin/mineral
Karbohidrat (sakarida) Merupakan biomolekul yang paling banyak ditemukan di alam. Terdiri dari unsur C, H, dan O. Berdasarkan kompleksitas struktur, dapat dibagi menjadi 3 golongan: Monosakarida Oligosakarida Polisakarida
Fungsi Didalam organisme memiliki berbagai peranan: Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolisme Pati, glikogen dgn cepat dpt diubah mjd glukosa Bagian dari kerangka struktural pembentuk RNA dan DNA gula ribosa dan deoksiribosa Elemen struktural pd dinding sel tanaman, bakteri dan eksoskleleton Arthropoda polisakarida Identitas sel berikatan dgn protein atau lipid dan berfungsi dlm proses pengenalan antar sel (cell-cell recognition) oligosakarida
Monosakarida Gula paling sederhana Rumus molekul (CH 2 O) n Terdapat dalam 2 bentuk Aldosa gugus aldehida Ketosa gugus keton Monosakarida plg sederhana mempunyai jumlah karbon 3 gliseraldehid dan dihidroksiaseton Monosakarida yang paling umum adalah heksosa Di alam biasa terdapat dlm konformasi D
Aldosa
Ketosa
Penyajian Rumus Struktur
Beberapa Monosakarida Penting Glukosa: Terdapat di dlm darah, sumber ATP dalam respirasi seluler Tersimpan dlm btk polimer: pati dan glikogen Struktural : selulosa Galaktosa: Dikenal sebagai gula dalam susu dan yoghurt sebagai bagian dari laktosa Terdapat dalam polimer sebagai agar Fruktosa : Gula dalam madu dan buah-buahan Juga berasal dari hasil hidrolisis sukrosa
Disakarida Disakarida terbentuk melalui ikatan glikosida antara dua molekul monosakarida. Ikatan glikosida terbentuk dari eliminasi air antara gugus hidroksil dari suatu monosakarida berbentuk siklis dengan gugus hidroksil senyawa yang lain.
Beberapa Disakarida Penting Maltosa : hasil hidrolisis pati t.d 2 glukosa yg terikat dgn ikatan α 1-4 Hidrolisis maltase Sukrosa : Dikenal sebagai gula meja diperoleh dari tebu dan beet t.d. glukosa dan fruktosa yang terikat dgn cara C1α glu - C2 β fru Hidrolisis sukrase / invertase Laktosa : Dikenal sebagai gula susu t.d galaktosa dan glukosa yg terikat dgn cara C1 β gal C4 glu Hidrolisis laktase / β galaktosidase
Polisakarida Merupakan polimer unit monosakarida Unit monomer dapat berupa: homopolisakarida (satu jenis monomer) heteropolisakarida (dua jenis monomer) Polisakarida Glikogen Selulosa Khitin Amilopektin Amilosa Monomer D-Glukosa D-Glukosa N-Asetil-D- Glukosamin D-Glukosa D-Glukosa Ikatan α 1 6 bercabang β1 4 β1 4 α 1 6 bercabang α 1 4
Pati Merupakan polimer glukosa Terdiri dari 2 macam polisakarida Amilosa tidak bercabang Amilopektin banyak cabang C 1-6 setiap 10-30 residu Hidrolisis amilase (endoglikosidase) Tidak larut dalam air, sehingga byk digunakan sbg bentuk simpanan karbohidrat pd tanaman.
Sellulosa Struktural karbohidrat utama pada tumbuhan berkayu dan berserat Polimer D-glukosa linear dengan iktn β1 4 Dengan iktn tersebut menyebabkan mempy karakter yg sangat berbeda dgn amilosa Bentuk spt fiber / serat lurus dan memanjang Setiap residu glukosa membtk pita yang antara satu dgn yg lain saling berputar 180
Kitin Merupakan polimer N-asetil β D glukosamin Terhubung dengan ikatan β 1 4, sehingga memiliki struktur yg mirip dengan selulosa kecuali pada gugus OH atom C 2 diganti dengan gugus amino yg terasilasi Terdistribusi luas di banyak organisme terutama menyusun eksoskeleton beberapa moluska dan artropoda
Pengujian Keberadaan Karbohidrat Uji Molisch uji umum untuk karbohidrat, menggunakan larutan alfanaftol dan asam sulfat pekat. Uji Lugol Larutan I 2 dalam KI, menguji adanya polisakarida. Uji Tollens menggunakan larutan perak nitrat (AgNO 3 ) menguji adanya gula pereduksi. Uji Benedict / Fehling menggunakan larutan fehling A (CuSO 4 ) dan larutan fehling B (NaOH dan kaliumnatrium tartrat/garam rochelle) lalu dipanaskan, menguji adanya gula pereduksi. Uji Barfoerd membedakan jenis-jenis karbohidrat.
Protein Molekul yg sangat vital untuk organisme, terdapat di semua sel hidup. Tersusun oleh 20 macam asam amino standar. Struktur dan fungsi ditentukan oleh kombinasi, jumlah, dan urutan asam amino. Sifat fisik dan kimiawi dipengaruhi oleh asam amino penyusunnya.
Fungsi Protein
Fungsi Protein (2)
Asam Amino merupakan unit penyusun protein Struktur: satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent: gugus amino, gugus karboksil, satu atom H dan rantai samping (gugus R) yang berbeda-beda untuk tiap asam amino. Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan struktur, ukuran, muatan listrik, dan sifat kelarutan dalam air.
Klasifikasi Asam amino Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai samping) Biasanya sifat-sifat seperti: hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, ada/tidaknya gugus terionisasi NON POLAR AROMATIK Asam amino POLAR BASIC (+) ACIDIC (-)
Asam amino standar Asam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar Diketahui asam amino ke 21 disebut selenosistein (jarang ditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidase Selenenosistein mempy kode genetik: UGA biasa utk stop kodon tjd pd mrna dgn struktur 2nd yg banyak.
Ionisasi Asam Amino Di dalam larutan dgn ph fisiologis (mendekati netral) asam amino dgn gugus amino dan gugus karboksil terionisasi Zwitterion
Sifat Asam dan Basa Asam Amino Donor proton (Asam Bronsted- Lowry) Akseptor proton (Basa Bronsted-Lowry) Asam amino dapat membentuk zwitter ion yang bersifat asam maupun basa, sehingga asam amino bersifat AMFOTER.
Struktur Protein Pembentukan Ikatan Peptida (struktur primer)
Struktur Protein. (lanjutan) Struktur primer: rangkaian asam amino dalam satu rantai polipeptida. Struktur sekunder: bentuk rantai polipeptida karena adanya gaya-gaya non-kovalen antar asam amino Struktur tersier: gulungan/lipatan spiral rantai polipeptida dalam ruang dimensi tiga. Struktur kuarterner: adanya aksi antara dua molekul protein atau lebih.
Ikatan pada Struktur Tersier Protein
Denaturasi Protein Denaturasi adalah rusaknya struktur sekunder, tersier, dan kuarter protein karena panas atau ph yang tidak sesuai (terlalu asam/terlalu basa).
Pengujian Keberadaan Protein Uji Biuret: menguji adanya ikatan peptida dengan larutan NaOH dan larutan CuSO 4 encer, memberikan warna biru jika hasilnya positif. Uji Xantoproteat: menguji adanya asam amino dengan gugus fenil (cincin benzena). Sampel dipanaskan dengan asam nitrat pekat, bila hasilnya positif akan terbentuk warna kuning, lalu dititrasi dengan basa hingga diperoleh warna jingga. Uji Belerang: sampel dipanaskan dengan larutan NaOH pekat (6 M) lalu diberi larutan timbel asetat (Pb(CH 3 COO) 2 ). Bila terbentuk endapan hitam (PbS), berarti sampel mengandung protein yang tersusun oleh asam amino dengan atom S. Uji Millon: menguji keberadaan asam amino tirosin dengan menggunakan larutan HNO 3 pekat, sehingga menggumpal dan berwarna putih, bila dipanaskan terjadi warna merah.
Lipid Berbeda dengan karbohidrat dan protein, lipid bukan merupakan suatu polimer Suatu molekul dikatagorikan dalam lipid apabila: mempunyai kelarutan yg rendah di dalam air larut dalam pelarut organik (eter, kloroform) Terdiri dari unsur C, H, dan O
Fungsi Lipid Pembawa zat-zat makanan yang esensial, termasuk asam-asam lemak dan vitamin (A, D, E, dan K). Sumber energi tetap (9,3 kkal/gram). Pelindung alat-alat dalam tubuh. Menjaga kestabilan suhu tubuh. Penahan rasa lapar
Klasifikasi Lipid Lemak sederhana : lemak minyak LEMAK (LIPID) Lemak campuran : fosfolipid (lipid + fosfat) lipoprotein (lipid + protein) Lemak asli : asam lemak sterol
Asam Lemak Struktur umum asam lemak: Kepala : hidrofilik Ekor : hidrofobik Sehingga asam lemak dikatakan mempunyai sifat amfipatik Asam lemak yang sering ditemui di alam pada umumnya mempunyai jumlah karbon genap Berdasar ada tidaknya ikatan rangkap, dapat digolongkan menjadi 2: Asam lemak jenuh = tidak mempunyai ikatan rangkap pada rantai hidrokarbonnya Asam lemak tak jenuh = mempunyai ikatan rangkap pada rantai hidrokarbonnya
Triasilgliserol (TAG) Merupakan senyawa yg terdiri dari gliserol dan tiga asam lemak yang dihubungkan oleh ikatan ester. Asam lemak tsb bisa sama maupun berbeda. Tidak terdapat sbg komponen membran tetapi terakumulasi di dalam jaringan adiposa Ketika akan digunakan, ikatan ester dihirolisis dengan enzim lipase
Fosfolipid In a phospholipid, two fatty acids and a phosphate group are attached to glycerol The two fatty acid tails are hydrophobic, but the phosphate group and its attachments form a hydrophilic head
Kolesterol Carbon skeleton is four joined carbon rings Many functions in living things, including cell membranes Raw material for other molecules, including hormones, bile salts (for digestion), cortisone and other anti-inflammatories
Steroid Have backbones bent into rings, as in cholesterol Are often hormones or the basis of hormones Fat-soluble vitamins have similar structure Estrogen testosterone vitamin D