KOMPOSISI-KIMIA-SEL by PakGuruSableng

VIEWS: 163 PAGES: 32

									Komposisi Kimia Sel                                              35


                 KOMPOSISI KIMIA SEL
                           Adnan
      (Dosen Biologi FMIPA Universitas Negeri Makassar)




A. PENDAHULUAN
        Elemen utama sebuah sel adalah protoplasma.
Protoplasma pada semua sel terdiri atas dua komponen
utama, yaitu komponen anorganik dan komponen organik.
Komponen-komponen anorganik terdiri atas air, garam-
garam mineral, gas oksigen, karbon dioksida, nitrogen,
dan amonia, sedangkan komponen organik terutama
terdiri atas karbohidrat, lipida, protein, dan beberapa
komponen-komponen spesifik seperti enzim, vitamin, dan
hormon (Sheeler & Bianchi, 1983). Pada sel hewan dan
tumbuhan, protoplasma mengandung sekitar 75-85% air,
10-20% protein, 2-3% lipida, 1% karbohidrat, dan 1% zat-
zat anorganik lainnya (De Robertis et al., 1975).

B. KOMPONEN ANORGANIK
1. Air
       Di dalam sel, air terdapat dalam dua bentuk, yaitu
bentuk bebas dan bentuk terikat. Air dalam bentuk bebas
mencakup 95% dari total air di dalam sel. Umumnya air
berperan sebagai pelarut dan sebagai medium dispersi
sistem koloid. Air dalam bentuk terikat mencakup 4-5%
dari total air di dalam sel (De Robertis et al., 1975).
Kandungan air pada berbagai jenis sel bervariasi diantara
tipe sel yang berbeda. kandungan air (persen dari berat
basah total) pada hati tikus, otot rangka tikus, telur bintang
laut, E. coli, dan biji jagung secara berturut-turut masing-

                                                           35
36                                                             Biologi Sel


masing terdiri atas 6—72%, 76%, 77%, 73%, dan 13%
(Sheeler & Bianchi, 1983). Air merupakan medium tempat
berlangsungnya transpor nutrien, reaksi-reaksi enzimatis
metabolisme sel dan transpor energi kimia (Lehninger,
1988). Di dalam sel hidup, kebanyakan senyawa biokimia
dan sebahagian besar dari reaksi-reaksinya berlangsung
dalam lingkungan cair. Air berperan aktif dalam banyak
reaksi biokimia dan merupakan penentu penting dari sifat-
sifat makromolekul seperti protein (Mayes et al., 1988). Air
dan produk ionisasinya seperti ion O+ dan OH- sangat
mempengaruhi berbagai sifat komponen penting sel
seperti enzim, protein, asam nukleat, dan lipida. Sebagai
contoh, aktivitas katalitik enzim sangat tergantung pada
konsentrasi ion H+ dan OH- (Lehninger, 1988). Oleh sebab
itu, semua aspek dari struktur dan fungsi sel harus
beradaptasi dengan sifat-sifat fisik dan kimia air.
       Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa air
merupakan komponen sel yang dominan dan berfungsi
untuk :
    a. Pelarut berbagai zat organik dan anorganik,
       misalnya berbagai jenis ion-ion, glukosa, sukrosa,
       asam amino, serta berbagai jenis vitamin.
    b. Bahan pengsuspensi zat-zat organik dengan
       molekul besar seperti protein, lemak, dan pati.
       Dalam hal tersebut, air merupakan medium dispersi
       dari sistem koloid protoplasma.
    c. Air merupakan media transpor berbagai zat yang
       terlarut atau yang tersuspensi untuk berdifusi atau
       bergerak dari suatu bagian sel ke bagian sel yang
       lain.
    d. Air merupakan media berbagai proses reaksi-reaksi
       enzimatis yang berlangsung di dalam sel.




36
Komposisi Kimia Sel                                                           37

    e. Air digunakan untuk mengabsorbsi panas dan
       mencegah perubahan temperatur yang drastis di
       dalam sel.
       Air mempunyai titik lebur, titik didih dan panas
penguapan yang lebih tinggi dibandingkan dengan hampir
semua cairan (tabel 2.1). Kenyataan ini menunjukkan
adanya gaya tarik yang kuat diantara molekul-molekul air
yang berdekatan yang memberikan air gaya kohesi
internal yang tinggi. Sebagai contoh, panas penguapan
merupakan ukuran langsung dari jumlah energi yang
dibutuhkan untuk mengalahkan gaya tarik menarik
diantara molekul air yang berdekatan, sehingga molekul
tersebut dapat saling berpisah dan masuk ke dalam fase
gas.
Tabel 2.1 Titik lebur, titik didih dan panas penguapan air dan
         beberapa pelarut lainnya (Lehninger, 1988).

   Jenis Zat          Titik Lebur       Titik Didih         Panas
     Cair                 (0C)              (0C)          Penguapan
                                                           (Kal/g)*
 Air                       0               100                   540
 Metanol                 -98                65                   263
 Etanol                 -117                78                   204
 Propanol               -127                97                   164
 Aseton                  -95                56                   125
 Hexana                  -98                69                   101
 Benzen                    6                80                    94
 Khloroform              -63                61                    59
*Jumlah kalori energi panas yang diperlukan untuk mengubah 1,0 g cairan
  pada titik didihnya (tekanan atmosfer) menjadi keadaan gas pada suhu yang
  sama.

      Besarnya daya tarik antara dua molekul air yang
berdekatan disebabkan karena setiap atom hidrogen
menggunakan sepasang elektron secara bersama-sama
dengan atom oksigen sehingga menyebabkan atom

                                                                        37
38                                                                  Biologi Sel


molekul air berbentuk huruf V atau tetrahedral. Sisi
oksigen yang berhadapan dengan dua hidrogen relatif
kaya akan elektron, sedangkan pada sisi lainnya, inti
hidrogen yang relatif tidak ditutupi membentuk daerah
dengan muatan positif sehingga dikatakan bahwa molekul
air bersifat dipolar atau dwikutub (Mayes, 1988;
Lehninger, 1988) karena pemisahan muatan tersebut,
maka dua molekul air dapat tertarik satu dengan yang
lainnya oleh gaya elek-trostatik diantara muatan negatif
sebagian pada atom oksigen dari suatu molekul air dan
muatan positif sebagian pada atom hidrogen dari molekul
air yang lain. Jenis interaksi elektrostatik ini disebut ikatan
hidrogen.

       Donor Hidrogen                Akseptor Hidrogen
                O  H ……………… O                 C

                O  H ……………… N

                O  H ……………… O

            N  O  H ……………… O                  C

            N  O  H ……………… O

            N  O  H ……………… N

Gambar 2.1. Ikatan hidrogen. Atom yang berikatan kovalen dengan H
           adalah donor hidrogen, sedangkan atom elektronegatif
           lainnya adalah akseptor (Lehninger, 1988).
       Ikatan hidrogen segera terbentuk antara atom yang
bersifat elektronegatif, biasanya atom oksigen atau
nitrogen, dan suatu atom hidrogen yang berikatan kovalen
dengan atom elektronegatif lainnya pada molekul yang

38
Komposisi Kimia Sel                                            39

sama atau molekul lain. Atom hidrogen yang berikatan
dengan atom elektronegatif kuat seperti oksigen
cenderung mempunyai muatan positif kuat sebagian.
Akan tetapi, atom hidrogen yang berikatan kovalen
dengan atom karbon yang tidak bersifat elektronegatif
tidak berpartisipasi dalam pembentukan ikatan hidrogen.


2. Garam-garam Mineral
        Kandungan garam-garam mineral pada berbagai
tipe sel sangat bervariasi (tabel 2.2). Di dalam sel, garam-
garam mineral dapat mengalami disosiasi menjadi anion
dan kation. Bentuk-bentuk anion dan kation tersebut
dinamakan ion. Ion-ion dapat terlarut di dalam cairan sel
atau terikat secara khusus pada molekul-molekul lain
seperti protein dan lipida. Secara umum, garam-garam
mineral memiliki dua fungsi (Sheeler & Bianchi, 1983),
yaitu :
a. Fungsi osmosis, dalam arti bahwa konsentrasi total
    garam-garam terlarut berpengaruh terhadap pelaluan
    air melintasi membran sel;
b. Fungsi yang lebih spesifik, yaitu peran seluler setiap
    ion terhadap struktur dan fungsi dari partikel-partikel
    seluler dan makromolekul.
        Berbagai jenis garam-garam mineral sangat
penting untuk kelangsungan aktivitas metabolisme sel,
misal-nya ion Na+ dan K+, berperan dalam memelihara
tekanan osmosis dan keseimbangan asam basa cairan
sel. Retensi ion-ion menghasilkan peningkatan tekanan
osmosis sebagai akibat masuknya air ke dalam sel.
        Beberapa ion-ion anorganik berperan sebagai
kofaktor (tabel 2.3) dalam aktivitas enzim, misalnya ion
magnesium. Fosfat anorganik digunakan dalam sintesis
ATP yang mengsuplai energi kimia untuk proses

                                                         39
40                                                                 Biologi Sel


kehidupan dari sel melalui proses fosforilasi oksidatif. Ion-
ion kalsium dijumpai dalam sirkulasi darah dan di dalam
sel. Di dalam tulang, ion-ion kalsium berkombinasi dengan
ion-ion fosfat dan karbonat membentuk kristalin. Fosfat
dijumpai di dalam darah dan di dalam cairan jaringan
sebagai ion-ion bebas, tetapi fosfat di dalam tubuh banyak
terikat dalam bentuk fosfolipida, nukleotida, fosfoprotein,
dan gula-gula terfosforilasi (De Robertis et al., 1975).
Tabel 2.3. Beberapa enzim yang mengandung atau memerlukan
           unsur anorganik esensial sebagai kofaktor (Lehninger,
           1988).

   Unsur                               Enzim
 Anorganik
 Fe2+, Fe3+    Oksidase sitokhrom, Katalase, Peroksidase

 Cu2+          Oksidase sitokhrom

 Zn2+          Polimerase DNA, Anhidrase karbonik,
               Dehidrase alcohol
 Mg2+          Hexokinase, 6-fosfatase glukosa

 Mn2+          Arginase

 K+            Piruvat kinase (juga memerlukan Mg2+)

 Ni2+          Urease

 Mo            Nitrat reduktase

 Se            Peroksidase glutation


       Beberapa fungsi seluler dari berbagai jenis ion
ditunjukkan pada tabel 2.4. Di dalam sel juga terkandung
berbagai jenis gas yang berasal dari lingkungan atau
dihasilkan oleh metabolisme sel. Beberapa gas yang
terdapat di atmosfer dapat masuk ke dalam sel misalnya


40
Komposisi Kimia Sel                                                      41

gas oksigen (O2), karbon dioksida (CO2), dan gas nitrogen
(N2). Di dalam sel, oksigen berperan untuk mengoksidasi
bahan-bahan makanan. Karbon dioksida selain berasal

Tabel 2.4 Fungsi-fungsi seluler dari beberapa jenis ion (Sheeler &
          Bianchi, 1983).

 Unsu        Ion                         Fungsi
   r
   Mo     MoO=4       Kofaktor atau aktivator enzim (fiksasi nitrogen,
                      metabolisme asam nukleat, oksidasi aldehida)
   Co     Co2+        Unsur utama vitamin B12
   Cu     Cu+,        Unsur utama plastocyanin dan kofaktor enzim-
          Cu2+        enzim pernapasan

   I      I-          Unsur utama tiroksin dan hormon-hormon lain
   B      BO3-,       Mengaktifkan arbinose isomerase
          B4O7=
   Zn     Zn2+        Kofaktor atau aktivator enzim         (karbonat
                      anhidrase, karboksi peptidase)
   Mn     Mn2+        Kofaktor atau aktivator enzim        (beberapa
                      kinase, isositrat dekarboksilase)
   Fe     Fe2+,       Unsur utama Hb dan sitokhrom
          Fe3+
   Mg     Mg2+        Unsur utama klorofil, mengaktifkan ATP-ase
   S      SO4=        Unsur utama koenzimA, biotin, tiamin, dan
                      protein
   P      PO4=,       Unsur utama lipida, protein, asam nukleat, dan
          HPO4-       gula fosfat

   Ca     Ca2+        Unsur   utama    dinding sel tumbuhan,
                      komponen matriks jaringan tulang, kofaktor
                      enzim-enzim koagulasi
   K      K+          Kofaktor piruvat kinase


                                                                    41
42                                                           Biologi Sel




dari lingkungan luar, juga dihasilkan dalam oksidasi bahan
makanan sebagai hasil sampingan. CO2 dapat bereaksi
dengan air membentuk asam karbonat yang selanjutnya
mengalami disosiasi membentuk ion hidrogen dan
bikarbonat dengan reaksi sebagai berikut :

C6H12O6 + 6 CO2          6 H2O + 6 CO2 + Energi
 CO2 + H2O         H2CO3
 H2CO3            +
                H + HCO3-
      Umumnya karbon dioksida di dalam sel berada
dalam bentuk bikarbonat atau karbonat (Sheeler &
Bianchi, 1983).

C. Komponen Organik
       Komponen-komponen organik sel terdiri atas
protein, lipid, karbohidrat, dan beberapa komponen-
komponen spesifik lainnya seperti enzim, vitamin, dan
hormon. Lebih kurang 10-20% isi sel terdiri atas protein.
Protein merupakan makromolekul dengan berat molekul
berkisar     antara    10.000-10.000.000.      sedangkan
karbohidrat di dalam sel kurang lebih 1% dan umumnya
dalam     bentuk    monosakarida,      disakarida,   dan
oligosakarida, sedangkan lipida berkisar 2-3%. Masing-
masing komponen organik sel tersebut akan dibahas
secara terpisah pada uraian selanjutnya.

1. Protein
      Protein adalah makromolekul yang terdiri atas
asam-asam α-amino yang saling berikatan dengan ikatan
kovalen diantara gugus α-karboksil asam amino dengan


42
Komposisi Kimia Sel                                              43


gugus α-amino dari asam amino yang lain. Ikatan di
antara asam amino disebut ikatan peptida. Beberapa unit
asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida disebut
polipeptida. Molekul protein dapat terdiri atas satu atau
sejumlah rantai polipeptida dan setiap rantai dapat terdiri
atas ratusan hingga jutaan residu asam amino.

a. Klasifikasi
       Hingga saat ini belum ada klasifikasi protein yang
secara umum memuaskan. Klasifikasi protein yang
menonjol didasarkan pada antara lain:
       • Kelarutan
       • Bentuk keseluruhan
       • Peranan biologis
       Pembagian        protein    juga    dapat     dilakukan
berdasarkan fungsi dan strukturnya.              Berdasarkan
fungsinya, protein diklasifikasikan menjadi (i) protein
enzim, berperan dalam mempercepat reaksi-reaksi
biokimia, (ii) protein sruktural, membentuk struktur-struktur
biologis, (iii) protein transpor, berperan sebagai
pengangkut subtansi-subtansi penting, dan (iv) protein
pertahanan, melindungi tubuh dari invasi benda-benda
asing. Berdasarkan strukturnya, protein diklasifikasikan
menjadi: (i) protein globular, memi-liki pelipatan-pelipatan
yang kompleks, struktur tertier de-ngan bentuk yang tidak
teratur. Protein serabut, meman-jang, lipatan sederhana,
umum dijumpai pada protein struktural.
       Dalam uraian berikut ini hanya dibahas klasifikasi
berdasarkan       bentuk      dan     peranan     biologisnya.
Berdasarkan bentuknya, protein dibagi menjadi :
1) Protein globular




                                                           43
44                                                            Biologi Sel


   Rantai polipeptida mengandung banyak lipatan dan
   berbelit. Rasio aksial kurang dari 10, misalnya insulin,
   albumin, globulin plasma, dan kebanyakan enzim.
2) Protein fibrosa
   Rantai polipeptida atau kelompok rantai yang
   membelit dalam bentuk spiral atau heliks, dan
   dihubungkan oleh ikatan disulfida dan hidrogen. Rasio
   aksial lebih besar dari 10, misalnya keratin dan
   miosin.




                 Gambar 2.3. Struktur protein.

       Klasifikasi protein atas dasar peranan biologisnya
ditunjukkan pada tabel 2.5.
b. Ikatan-ikatan pada Struktur Protein
        Struktur protein umumnya dipertahankan oleh dua
ikatan sangat kuat yaitu ikatan peptida dan ikatan
disulfida; dan tiga ikatan yang lemah, yaitu ikatan
hidrogen, interaksi hidrofobik dan interaksi elektrostatif.
1) Ikatan peptida
       Ikatan peptida adalah ikatan yang menghubungkan
atom α-karboksil dari suatu asam amino dan atom α
nitrogen dari asam amino yang lain.



44
Komposisi Kimia Sel                                                    45




              Gambar 2.4. Pembentukan Ikatan peptida


Tabel 2.5. Penggolongan protein berdasarkan peranan biologisnya

         Golongan                           Contoh
 Enzim                      Ribonuklease
                            Tripsin
 Protein transpor           Hemoglobin
                            Albumin serum
                            Mioglobin
                            β-lipoprotein
 Protein nutrient dan       Gliadin (Gandum)
 penyimpan                  Ovalbumin (Telur)
                            Kasein (Susu)
                            Feritin
 Protein Kontraktil         Aktin
                            Miosin
                            Tubulin
                            Dynein
 Protein struktural         Keratin
                            Fibroin
                            Kolagen
                            Elastin
                            Proteonglikan
 Protein pertahanan         Antibodi

                                                                  45
46                                                        Biologi Sel


                          Fibrinogen
                          Trombin
                          Toksin Botulinus
                          Toksin Difteri
                          Bisa ular
                          Risin
Protein pengatur          Hormon Insulin
                          Hormon Tumbuh
                          Kortikotropin
                          Hormon Paratiroid


      Peptida yang dibentuk oleh dua molekul asam
amino disebut dipeptida; bila dibentuk oleh 3 molekul
asam amino disebut tripeptida; dan bila dibentuk oleh
banyak molekul asam amino disebut polipeptida.

2) Ikatan disulfida
        Terbentuk antara 2 residu sistein yang saling
berhubungan 2 bagian rantai polipetida melalui residu
sistein.
                   NH                    HN
             O=C                                    C=O
                      CH − CH2 − S − S − CH2 − CH
               HN                                   NH
                      C=O                     O=C

3) Ikatan hidrogen
      Terbentuk antara gugus NH- atau -OH dan gugus
C=O dalam ikatan peptida atau -COO- dalam gugus R,
misalnya dua peptida mungkin membentuk ikatan
hidrogen.


46
Komposisi Kimia Sel                                                         47

                        |                                     |
                        C = O ................................ H − N
                        |                                     |
                      H−N                                C=O
                        |                                     |
4) Interaksi hidrofobik
       Rantai samping non polar asam amino netral pada
protein cenderung bersekutu.
5) Interaksi elektrostatik
     Merupakan ikatan garam antara gugus yang
bermuatan berlawanan pada rantai samping asam amino.

c. Sifat-sifat Protein
1) Membentuk ion
      Protein dalam air mampu membentuk ion + dan -,
dalam suasana asam membentuk ion positif dan dalam
suasana basa membentuk ion negatif.
2). Denaturasi
       Denaturasi adalah perubahan konformasi alamiah
menjadi suatu konformasi yang tidak menentu. Hal ini
dapat terjadi karena terjadinya perubahan suhu, pH, atau
terjadinya suatu reaksi dengan senyawa-senyawa lain
misalnya ion-ion logam.


d. Asam Amino
      Asam amino adalah asam karboksilat yang
mempunyai gugus amino. Asam amino yang terdapat
sebagai komponen protein mempunyai gugus NH2 pada
atom karbon α dari posisi gugus -COOH. Atom karbon α

                                                                       47
48                                                        Biologi Sel


dari asam amino kecuali glisin masing-masing
dihubungkan pada empat gugus kimia yang berlainan
sehingga atom karbon α bersifat asimetris. Oleh karena
itu, molekul asam amino mempunyai dua konfigurasi yaitu
D dan L.

                   COOH                     COOH
                   |                        |
            H2N − C − H                  H − C − NH2
                  |                         |
                  R                         R
             Asam α-L-amino           Asam α-D-Amino
       Molekul asam amino dikatakan mempunyai
konfigurasi L, apabila gugus NH2 di sebelah kiri atom
karbon α. Bila gugus NH2 di sebelah kanan atom karbon
α, maka asam amino tersebut mempunyai konfigurasi D.
Struktur umum asam amino adalah:




        Klasifikasi asam   amino      didasarkan atas:
pembentukannya di dalam tubuh dan strukturnya.
Klasifikasi asam amino berdasarkan pembentukannya di
dalam tubuh ditunjukkan pada tabel 2.6.

48
Komposisi Kimia Sel                                              49

Tabel 2.6 Klasifikasi asam amino berdasarkan pembentukannya di
          dalam tubuh (Lehninger, 1988)

 Asam Amino Esensil           Asam Amino Non Esensil
 Arginin                    Alanin
 Histidin                   Aspargin
 Isoleusin                  Asam Aspartat
 Leusin                     Sistein
 Metionin                   Glutamin
 Fenilalanin                Asam Glutamat
 Threonin                   Glisin
 Triptofan                  Hidroksilisin
 Valin                      4-hidroksiprolin
                            Prolin
                            Serin
                            Tirosin


       Asam amino esensial adalah asam amino yang
tidak dapat dibuat dalam tubuh. Sedangkan asam amino
non esensial adalah asam amino yang dapat dibuat
dalam tubuh.
       Berdasarkan           strukturnya,     asam     amino
dikelompokkan menjadi 7 yaitu asam amino dengan rantai
samping yang :
       a. Merupakan rantai karbon yang alifatik, misalnya
          glisin, alanin, valin, leusin dan isoleusin.
       b. Mengandung gugus hidroksil, misalnya serin dan
          threonin
       c. Mengandung atom belerang, misalnya sistein,
          dan metionin
       d. Mengandung gugus asam atau amidanya,
          misalnya asam aspartat, aspargin, asam
          glutamate, dan glutamine.
       e. Mengandung gugus basa,             misalnya arginin,
          lisin, hidroksilisin dan histidin


                                                           49
50                                                            Biologi Sel


      f. Mengandung           cincin     aromatic, misalnya
          fenilalanin, tirosin dan triptofan.
       g. Membentuk ikatan dengan atom N pada gugus
          amino, misalnya prolin dan hidroksi prolin
       Uraian klasifikasi asam amino berdasarkan
strukturnya diuraikan lebih detail pada pembahasan
berikut. Beberapa rumus kimia asam amino adalah
sebagai berikut:




50
Komposisi Kimia Sel                                       51




2. Karbohidrat
      Molekul karbohidrat adalah substansi yang terdiri
atas atom-atom C, H, dan O. Perbandingan antara
molekul H dan O adalah 2:1. Jadi memiliki rasio yang
sama dengan molekul air (H2O), misalnya:
      Ribosa         = C6H10O5
      Glukosa        = C6H12O6
      Sukrosa        = C12H24O11
      Rumusa empiris dari karbohidrat adalah Cn(H2O)n.
Dengan dasar perbandingan tersebut, orang pada
mulanya berkesimpulan bahwa dalam karbohidrat
terdapat air, sehingga digunakan kata karbohidrat yang
berasal dari kata karbon dan hidrat atau air.


                                                     51
                     52                                                          Biologi Sel




covalent bond by dehydration




                      Gambar 2.5. Struktur kimia glukosa, maltosa dan sukrosa

                            Karbohidrat sering disebut sakarida. Ada beberapa
                     senyawa yang memiliki rumus empiris seperti karbohidrat
                     tetapi bukan karbohidrat, misalnya C2H4O2 (asam asetat),
                     CH2O (formaldehida). Dengan demikian, senyawa yang
                     termasuk karbohidrat tidak hanya ditinjau dari rumus
                     empirisnya saja, tetapi yang penting adalah rumus
                     strukturnya.
                            Dari rumus struktur, akan terlihat bahwa ada gugus
                     fungsi penting yang terdapat pada molekul karbohidrat.
                     Gugus fungsi itulah yang menentukan sifat senyawa
                     tersebut. Berdasarkan gugus molekul yang ada pada
                     karbohidrat, maka karbohidrat dapat didefenisikan secara
                     kimia sebagai plohidroksialdehid atau polihidroksiketon
                     serta yang menghasilkannya pada proses hidrolisis.
                            Berbagai senyawa yang termasuk kelompok
                     karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda-beda

                     52
Komposisi Kimia Sel                                         53

ukurannya, yaitu dari senyawa sederhana dengan berat
molekul ren-dah hingga berat molekul besar. Berbagai
senyawa terse-but dapat dibagi dalam empat golongan,
yaitu monosaka-rida, disakarida, oligosakarida, dan
polisakarida.

a. Monosakarida
        Monosakarida sering disebut gula sederhana
(simple sugars) adalah karbohidrat yang tidak dapat
dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi.
Molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja.
Monosakarida      dapat     dikelompokkan     berdasarkan
kandungan atom karbonnya, yaitu triosa, tetrosa, pentosa,
dan heksosa atau heptosa. Misalnya :
        Triosa       = (C3H6O3)
        Tetrosa      = (C4H8O4)
        Pentosa      = (C5H10O5)
        Heksosa      = (C6H12O6)
        Monosakarida atau gula sederhana hanya terdiri
atas satu unit polihidroksialdehida atau keton atau hanya
terdiri atas satu molekul sakarida. Monosakarida yang
umum dikenal mempunyai rumus empiris (CH2O)n, dimana
n = 3 atau jumlah yang lebih besar lainnya. Kerangka
monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal
yang tidak bercabang. Satu diantara atom karbon
berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen membentuk
gugus karbonil, masing-masing atom karbon lainnya
berikatan dengan gugus hidroksil. Jika gugus karbonil
berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut
adalah suatu aldosa, dan jika gugus karbonil berada pada
posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu ketosa.
Berbagai jenis monosakarida aldosa dan ketosa
ditunjukkan pada gambar 2.6.

                                                      53
54                                                         Biologi Sel




Gambar 2.6 Berbagai jenis monosakarida dalam bentuk
          aldosa (Frisell, 1982)


b. Disakarida.
        Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang
berikatan      kovalen    terhadap    sesamanya.  Pada
kebanyakan        disakarida,    ikatan    kimia   yang
menggabungkan kedua unit monosakarida disebut ikatan
glikosida, dan dibentuk jika gugus hidroksil pada salah
satu gula bereaksi dengan karbon pada gula yang kedua.
        Disakarida     menghasilkan       dua    molekul
monosakarida yang sama atau berbeda bila mengalami
hidrolisis, misalnya:


54
Komposisi Kimia Sel                                             55


        Maltosa       →Glukosa + Glukosa
        Laktosa       →Glukosa + Galaktosa
     Sukrosa       →Glukosa + Fruktosa
     Oligosakarida    menghasilkan        3-6      molekul
monosakarida bila mengalami hidrolisis, misalnya :
        Maltotriosa   →3 residu Glukosa
        Rafinosa      →Galaktosa+ Galaktosa
                             + Fruktosa
        Stakiosa      → Galaktosa + Glukosa
                             + Fruktosa
c. Polisakarida
        Polisakarida atau glikan tersusun atas unit-unit gula
yang panjang. Polisakarida dapat dibagi menjadi dua
kelas       utama      yaitu      homopolisakarida       dan
heteropolisakarida. Homopolisakarida yang mengalami
hidrolisis hanya menghasilkan satu jenis monosakarida,
sedangkan heteropolisakarida bila mengalami hidrolisis
sempurna       menghasilkan     lebih   dari   satu     jenis
monosakarida.




                                                          55
56                                                             Biologi Sel




       Gambar 2.6. Struktur kimia pati dan selulosa

     Polisakarida menghasilkan lebih dari enam molekul
monosakarida bilamana mengalami hidrolisis, misalnya :
      Amilum : amilosa → 250-300 glukosa
      amilopektin → 1000 glukosa
      Glikogen     → Glukosa
      Selulosa     → Glukosa + Selulosa
      Seluniosa    → Glukosa


3. Lipida
       Lipida adalah senyawa organik berminyak atau
berlemak yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam
pelarut non polar seperti eter, kloroform dan benzen. Jenis

56
Komposisi Kimia Sel                                      57

lipida yang paling banyak adalah triasilgliserol yang
merupakan bahan bakar utama bagi hampir semua
organisme.
       Lipida polar adalah komponen utama membran sel,
yaitu “tempat” terjadinya reaksi-reaksi metabolik.
Membran melindungi sel dari lingkungan dan juga
memung-kinkan adanya kompartemen-kompartemen di
dalam sel untuk aktivitas metabolik. Tetapi, membran
bukan hanya sekedar pembungkus sel, tetapi membran
mengandung banyak enzim penting dan sistim transpor.


a. Klasifikasi
       Klasifikasi lipida menurut Bloor (Mayes, 1988)
adalah sebagai berikut :
1). Lipida sederhana, yaitu ester asam lemak dengan
    berbagai alkohol, terdiri atas:
    a. Lemak, yaitu ester asam lemak dengan gliserol
    b. Lilin, yaitu ester asam lemak dengan alkohol
       monohidrat yang mempunyai berat molekul yang
       lebih besar.




                                                    57
58                                                          Biologi Sel




          Gambar 2.7. Struktur kimia asam lemak.
2).Lipida campuran, yaitu ester asam lemak yang
   mengandung gugus tambahan selain alkohol dan asam
   lemak, terdiri atas:
   a. Fosfolipida, yaitu lipida yang mengandung residu
      asam fosfat sebagai tambahan asam lemak dan
      alkohol
   b. Glikolipida, yaitu campuran asam lemak dengan
      karbohidrat
   c. Lipida campuran lain seperti sulfolipida dan
      aminolipida, termasuk lipoprotein
   d. Derivat lipida, yaitu zat yang diturunkan dari
      golongan-golongan di atas bila mengalami hidrolisis



58
Komposisi Kimia Sel                                                      59


b. Asam lemak.
        Asam lemak adalah asam karboksilat yang
diperoleh dari hidrolisis ester, terutama gliserol dan
kolesterol. Asam lemak terdiri atas asam lemak jenuh, bila
tidak mengandung ikatan rangkap, misalnya asetat,
palmitat, stearat, dan arakidat, sedangkan asam lemak
yang lain, yaitu asam lemak tidak jenuh, bila mengandung
satu atau lebih ikatan rangkap, misalnya palmitoleat, oleat,
elaidat, linoleat, dan arakhidonat.
        Trisasilgliserol sering disebut sebagai asam lemak
netral adalah ester alkohol gliserol dan asam lemak. Jika
asam lemak diesterifikasi dengan alkohol monohidrat yang
mempunyai berat molekul besar sebagai pengganti
gliserol, senyawa yang dihasilkan memiliki titik lebur yang
tinggi dan disebut lilin.

1). Fosfolipida
         Fosfolifida meliputi (i) asam fosfatidat dan fosfa-
tidilgliserol, (ii) fosfati-dilkolin, (iii) fosfatidiletanolamin, (iv)
fosfatidilinositol, (v) fosfatidilserin, (vi) lisofosfolipid, (vii)
plasmalogen, dan (viii) sfingomielin.
         Asam fosfatidat adalah penting sebagai perantara
dalam sintesis triasilgliserol dan fosfolipida, tetapi tidak
banyak ditemukan di dalam jaringan. Kardiolipin adalah
fosfolipida yang ditemukan dalam membran mitokondria
yang dibentuk dari fosfatidilgliserol.



                                                                   59
60                                                              Biologi Sel


        Fosfatidilkolin atau lesitin mengandung gliserol dan
asam lemak serta asam fosfat dan kolin. Tersebar luas di
dalam sel-sel tubuh dan mempunyai fungsi metabolik dan
struktural yang sangat penting pada membran sel.
Fosfatidiletanolamin       atau     sefalin mirip    dengan
fosfatidilkolin, hanya kolinnya diganti dengan etanolamin.
Seperti halnya fosfatidilserin dan fosfatidiletanolamin,
fosfatidilinositol juga merupakan komponen membran
yang sangat penting. Fosfatidilserin mengandung asam
amino sering sebagai pengganti etanolamin. Sfingomielin
merupakan jenis fosfolipida yang banyak dijumpai pada
jaringan otak dan saraf.




Gambar   2.8.   Berbagai   macam   fosfolipida   (http://www.
         surrey.ac.uk/SBMS/ACADEMICS_homepage/hinto
         n/Cell%20Biol%202%202004.)




60
Komposisi Kimia Sel                                       61


2). Glikolipida
       Glikolipida mengandung seramida dan galaktosa.
Oleh sebab itu, sfingolipida dapat dikelompokkan ke
dalam     glikolipida. Glikolipida sederhana    hanya
mengandung galaktosa, asam lemak dengan berat
molekul besar, dan sfingosin atau serebrosida. Masing-
masing serebrosida dibedakan oleh jenis asam lemak
dalam molekulnya.




Gambar 2.1 Struktur serebrosida (R=H) dan sulfatida
           (serebrosida sulfat, R=SO=) (Mayes, 1988)


3) Steroid
       Semua steroid memiliki inti siklik serupa yang
menyamai fenanteren (cincin A, B, dan C) yang
merupakan tempat perlekatan cincin siklopentana (D).
Hormon steroid merupakan hormon turunan kolsterol,
bersifat lipofilik dan dapat masuk ke dalam sel target.


                                                     61
62                                                           Biologi Sel


Reseptor umumnya terdapat di dalam inti sel, di dalam
sitoplasma sel, dan kadang-kadang pada membrane
plasma. Hormon steroid bekerja mengaktivasi DNA untuk
sintesis protein, cara kerjanya lambat dan relatif lama.
Beberapa contoh hormon steroid adalah cortisol,
estrogen, and testosterone




 Gambar 2.9. Beberapa contoh hormone steroid (Bowen, A.R.
                          2001)


4. Asam Nukleat
      Asam nukleat merupakan senyawa penting yang
terdapat di dalam sel, tersusun atas unit-unit nukleotida.
Setiap nukleotida tersusun atas basa purin atau pirimidin

62
Komposisi Kimia Sel                                               63

yang terikat pada gula pentosa dan diesterifikasi dengan
asam fosfat. Di alam dikenal dua jenis asam nukleat yaitu
ADN dan ARN.
      Gula pentosa terdiri atas ribosa dan deoksiribosa.
Dalam keadaan bebas, gula tersebut berbentuk pirinosa,
akan tetapi dalam suatu nukleotida gula tersebut
berbentuk furanosa.




          Gambar 2.2 Struktur gula ribosa dan deoksiribosa


        Basa pirimidin diturunkan dari senyawa pirimidin
yang berupa cincin pirimidin. Di dalam nukleotida dan
asam nukleat, pirimidin yang umum dijumpai adalah
sitosin, urasil, dan timin. Selain itu, sering dijumpai dalam
bentuk 5-hidroksimetilsitosin dan 5-metilsitosin.




                                                             63
64   Biologi Sel




64
Komposisi Kimia Sel                                          65




    Gambar 2.3 Struktur basa purin dan basa pirimidin
           Anonim. 2007. DNA Structur and function.
http://www.bios.niu.edu/johns/genetics/chromo_struct.ppt.


     Basa purin adalah turunan dari senyawa purin yang
mengandung cincin pirimidin dan cincin imidazol yang

                                                        65
66                                                                   Biologi Sel


berikatan secara bersama. Basa purin yang sangat
penting dalam nukleotida dan asam nukleat adalah adenin
dan guanin.
       Jika basa purin dan basa pirimidin berikatan de-
ngan gula, maka terbentuk nukleosida. Bila nukleosida
diesterifikasi dengan asam fosfat, maka terbentuk nukleo-
tida (gambar 2.12).




Gambar 2.4 Struktur nukleosida dan nukleotida (De Robertis et al.,
            1975).




66

								
To top