I. Learning Objective
1. Bagaimana struktur, jenis dan fungsi makromolekul?
2. Bagaimana proses metabolisme protein?
II. Pembahasan
1. Bagaimana struktur, jenis dan fungsi makromolekul?
A. KARBOHIDRAT
Rumus umum dari karbohidrat adalah : Cn(H2O)n atau CnH2nOn. Kabohidrat mengandung karbon yang bersenyawa dengan hidrogen dan oksigen.
• Monosakarida: merupakan gula sederhana.
• Disakarida: Dibentuk oleh kombinasi kimia dari 2 molekul monosakarida dengan pembebasan satu molekul air.
• Trisakarida: trisakarida rafinase terdiri atas satu molekul masing-masing glukose, galaktose, fruktose
• Polisakarida: Tersusun atas sejumlah molekul gula sederhana (Frandson. 1993).
• Aldosa (berupa aldehid)
• Ketosa (berupa keton) (Nugroho, 2004).
Berdasarkan jumlah atom C pada rantai, monosakarida digolongkan menjadi : Triosa (tersusun atas 3 atom C), Tetrosa (tersusun atas 4 atom C), Pentosa (tersusun atas 5 atom C), Heksosa (tersusun atas 6 atom C), Heptosa (tersusun atas 7 atom C), Oktosa (tersusun atas 3 atom C)
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel (Nugroho, 2004).
B. PROTEIN
Adalah molekul yang kompleks, berat molekulnya besar, yang terutama terdiri atas asam amino yang mengalami polimerisasi (gabungan) menjadi suatu rantai polipeptida. Rumus umum untuk asam amino ialah
Protein meliputi lebih dari 50% bobot kering sebagian besar sel dan molekul ini sangat berguna sebagai alat bantu dalam hampir setiap hal yang dilakukan oleh organisme(Campbell, 1999).
Protein dapat digolongkan menjadi protein sederhana, protein gabungan, dan protein derivat.
• Protein sederhana: apabila dihidrolisa hanya akan menghasilkan asam-asam amino atau derivatnya saja. Macam-macam protein sederhana beserta contoh-contohnya adalah albumin, globulin, protamin, plolamin, histon, albuminoid.
• Protein gabungan: terdiri atas protein sederhana yang bergabung dengan komponen yang bukan protein atau yang bukan asam amino, yang lazim disebut gugus prostetik. Contohnya: glicoprotein, lipoprotein, nukleoprotein, kromoprotein, metaloprotein, fosfoprotein.
• Protein derivat adalah hasil pemecahan dari protein yang ada di alam, agar supaya dikurangi kompleksitasnya. Contohnya derivat protein primer, protein, metaprotein, protein koagulasi, derivat protein sekunder, protease, pepton, dan peptida (Frandson. 1993).
Tiga tingkatan struktur yang saling berhimpitan pada protein:
• Struktur primer: terdiri dari asam amino
• Struktur sekunder: lilitan dan lipatan yang berulang pada segmen-segmen dalam rantai polipeptidanya.
• Struktur tersier: Lapisan tumpang tindih diatas pola struktur sekunder
• Struktur kuartener: keseluruhan struktur protein yang dihasilkan dari penggabungan semua unit polipeptida (Campbell et all. 1999).
Asam amino terutama terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen dalam konfigurasi yang bermacam-macam, ditambah satu atau dua buah gugus amino (NH2). Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disentesa sama sekali oleh tubuh, kalaupun bisa tidak cukup cepat untuk dapat memenuhi guna pertumbuhan yang normal. Sedangkan asam amino non esensial dapat disentesa dalam jumlah cukup guna mendukung pertumbuhan yang normal (Frandson. 1993).
Tidak larut air, tapi larut dalam pelarut organik aseton, benzen, khloroform. Asam lemak adalah asam karboksilat yg mempunyai rantai C panjang dengan rumus kimia:
O
R C OH
R adalah rantai C jenuh/tak jenuh 4 – 24 atom C. Rantai C yang jenuh tidak terdapat ikatan rangkap. Rantai C yang tak jenuh terdapat ikatan rangkap 2, 3, yang terbentuk melalui pengeluaran atom hidrogen dari kerangka karbon. Asam lemak akan memiliki bentuk bengkok pada tempat di mana terdapat ikatan ganda.
Lipid digolongkan menjadi lipid sederhana, lipid gabungan, serta lipid derivat.
• Lipid sederhana adalah ester dari asam-asam lemah dan alkohol dan termasuk macam-macam lemak (ester asam lemak dan gliserol) dan wax (ester asam lemak dan alkohol selain gliserol).
• Lipid gabungan: mengandung beberapa gugus selain alkohol dan asam lemak, seperti asam fosfor, nitogen dan karbohidrat
• Lipid derivat merupakan senyawa yang dihasilkan oleh hidrolisa lipida sederhana ataupun lipida gabungan (Frandson. 1993).
Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:
• Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh (saturated fatty acid, tidak memiliki ikatan rangkap) dan asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid, memiliki satu atau lebih ikatan rangkap)
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang. Rumus umum dari asam lemak adalah :
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak yaitu:
Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
(Nugroho, 2004).
• Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.
Fosfogliserida (fosfolipid) adalah lipid yang mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak.
Penggunaan fosfogliserida adalah sebagai komponen penyusun membran sel dan agen emulsi (Nugroho, 2004).
• Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain. Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.
Lipoprotein
Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein.
Ada 4 klas mayor dari lipoprotein plasma yang masing-masing tersusun atas beberapa jenis lipid, yaitu :
a. Kilomikron
Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal
b. VLDL (very low - density lypoproteins)
VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak
c. LDL (low - density lypoproteins)
LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer
d. HDL (high - density lypoproteins)
HDL mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati (Nugroho, 2004).
• Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid, kolesterol, dan malam
Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol. Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul non gliserol.
Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid merupakan sfingolipid.
Kolesterol
Kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon. Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan stroke.
Steroid
Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron.
Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan sebagainya.
Malam/ lilin (waxes)
Malam tidak larut di dalam air dan sulit dihidrolisis. Malam sering digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kulit, rambut dan lain-lain. Malam merupakan ester antara asam lemak dengan alkohol rantai panjang (Nugroho, 2004).
Fungsi lipid :
• Sebagai penyusun struktur membran sel
Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.
• Sebagai cadangan energi
Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa
• Sebagai hormon dan vitamin
Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis (Nugroho, 2004).
D. ASAM NUKLEAT
Asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga merupakan polinukleotida. Satu nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat (PO4-). Sedangkan nukleosida terdiri atas sebuah gula pentosa dan sebuah basa nitrogen (purin/pirimidin). Jadi nukleosida adalah nukleotida yang tanpa fosfat, sedangkan nukleotida adalah nukleosida+fosfat. (Pratiwi, 2008)
Asam nukleat berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik Polimer nukleotida dihubungkan dgn ikatan fosfodiester (Campbell et all, 1999).
Ada 2 macam yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA)
1. DNA
STRUKTUR DNA
Asam deoksiribonukleat yang merupakan molekul komplek yang dibentuk oleh 3 macam molekul yaitu:
a. Gula pentosa (deoksiribosa);
b. Fosfat (PO4-)
c. Basa nitrogen, yaitu:
• Purin: Guanin (G) dan Adenin (A)
• Pirimidin: Timin (T) dan Citosin (C)
Pada RNA, timin diganti dengan urasil (U)
Struktur kimia DNA menurut Watson-Crick yang berupa tangga berpilin tersusun atas:
• Gula dan fosfat sebagai induk tangga
• Basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga:
G dengan C dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (hidrogen).
T dengan A dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H (hidrogen)
Fungsi DNA
Membawa informasi genetik, mengontrol aktivitas baik langsung maupun tidak langsung, berperan dalam proses sintesis protein, membentuk RNA (Campbell et all, 1999).
2. RNA
Asam Ribonukleat (ribonucleic acid/RNA) adalah sebuah molekul yang terdiri dari banyak nukleotida nukleotida berbentuk seperti rantai. Tiap nukleotidanya terdiri dari satu gula ribosa (untuk RNA), satu gugus fosfat, dan salah satu dari basa-basa nitrogen berikut ini: adenin, guanin, sitosin, urasil.
STRUKTUR RNA:
RNA tersusun dari :
• Gula pentose, yang dikenal dengan ribosa
• Asam fosfat
• Basa nitrogen yang dibedakan menjadi 2 tipe dasar :
- Pirimidin dibedakan atas : sitosin( S ) dan urasil ( U )
- Purin dibedakan atas : adenin ( A ) dan guanin ( G )
Molekul ARN dapat berbentuk pita tunggal atau pita double tetapi tidak berpilin spiral seperti pada molekul DNA. RNA berbentuk pita tunggal terdapat sebagai bahan genetik pada virus tumbuhan (TMV), virus hewan seperti virus influenza RNA yang terdiri dari pita doubel tapi tidak berpilin spiral terdapat sebagai bahan genetik pada beberapa virus tanaman
Macam RNA berdasarkan fungsinya:
1. ARN Duta atau Messenger RNA (mRNA)
RNA-kurir atau mRNA (dari bahasa Inggris, messenger-RNA) adalah satu kelas RNA yang memiliki tugas utama menjadi "pembawa pesan" kode dari DNA kepada rRNA untuk "dibaca" dan selanjutnya diterjemahkan (translasi) menjadi urutan protein.
2. RNA pemindah atau disingkat ARNp ( trasfer RNA )
Adalah suatu polimer yang mengandung 75-95 nukleotida. t-RNA membawa asam amino yang spesifik yang dibutuhkan untuk membuat protein.t-RNA membawa asam amino bentuk aktif keribosom untuk membentuk ikatan peptida, sesuai urutan yang ditentukan oleh m-RNA.
3. ARN ribosom atau disingkat ARNr (ribosomonal RNA)
• Adalah suatu polimer yang mengandung 100-3100 nukleotida yang membentuk sebagian ribosom, granul protein- RNA yang berfungsi pada biosintesa protein.
• RNA ribosom komponen utamanya adalah ribosom yang mempunyai peran katalitik dan srtuktural pada sintesis protein.
FUNGSI RNA
Sebagai penyimpan informasi genetik, Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup, penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori ”dunia RNA”, yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA (Campbell et all, 1999).
2. Bagaimana proses metabolisme protein?
• Metobolisme Protein (Katabolisme)
Degradasi protein (katabolisme) menghasilkan asam amino. Kemudian asam-asam amino itu dilepas gugus aminonya melalui deaminasi oksidatif di sel-sel hati dan menghasilkan asam keton. Asam keton kemudian masuk ke dalam siklus krebs guna pembentukan energi tatkala cadangan karbohidrat terpakai habis, atau dapat membentuk piruvat yang akhirnya membentuk glukose melalui glukoneogenesis. Atau dapat pula asam keton itu masuk ke dalam proses lipogenesis untuk membentuk lemak. Sebagai hasil deaminasi yang terjadi di dalam sel hati, dibentuk juga amonia (NH3), yang kemudian berperan dalam pembentukan urea. Seperti halnya dalam metabolisme karbohidrat dan lemak, metabolisme protein diatur oleh aktifitas relatif dari berbagai hormon (Frandson. 1993).
• Sintesis Protein (Anabolisme)
Aliran informasi genetik mengikuti dogma central (central dogma) dalam genetika. Dogma central merupakan konsep dasar sifat hereditas yang menentukan ciri-ciri spesifik suatu spesies, yaitu aliran informasi bahan genetik dari DNA ke urutan asam amino protein. Pada dogma genetik dikenal tiga proses, yaitu:
• Proses replikasi: proses penggandaan bahan informasi genetik
• Proses transkripsi: proses sintesis RNA dengan menggunakan DNA sebagai cetakan
• Proses Translasi: proses penerjemahan kode genetik pada mRNA menjadi urutan asam amino dalam sintesis protein (Pratiwi. 2008).
Replikasi DNA
Satu molekul DNA heliks ganda di konversi menjadi dua molekul anak yang identik. Karena basa pada kedua rantai heliks ganda saling komplementer, maka satu rantai berfungsi sebagai cetakan bagi produksi satu rantai anak baru.
Proses replikasi mula-mula berlangsung dengan bekerjanya enzim topoisomerase (girase) dengan mengendorkan lilitan DNA dupleks (rantai ganda). Enzim helikase memotong ikatan hidrogen antara basa-basa penyusun DNA sehingga lilitan rantai ganda DNA menjadi terbuka. Enzim single strand binding protein akan menstabilkan DNA untai tunggal yang terbentuk dengan menjaga agar basa-basa pada DNA untai tunggal tersebut tidak berpasangan lagi. Pada tahap ini terbentuk wujud serupa garpu (replication fork) pada lokasi awal replikasi, dan disebut dengan origin of replication.
Pada tahap replikasi selanjutnya, enzim RNA primerase menyintesis RNA primer berupa potongan pendek RNA untuk mengawali sintesis, karena enzim DNA polimerase III yang berperan dalam polimerisasi DNA hanya dapat menambahkan RNA primer, kemudian bekerja dengan menambahkan nukleotida-nukleotida bebas yang terdapat di sitoplasma sehingga membentuk satu rantai DNA baru yang disebut untai penuntun (leading strand) karena disintesis secara kontinu oleh DNA polimerase III menghasulkan satu rantai yang lain disebut lagging strand (untai potongan). Disintesis dalam bentuk fragmen-fragmen pendek. Fragmen ini dikenal sebagai fragmen Okazaki.
Replikasi berakhir saat enzim DNA polimerase I melepaskan RNA primer. DNA polimerase I juga mengkatalisis penyambungan antar fragmen DNA baru (pengisian gap). Penyambungan fragmen dilakukan dengan cara pematrian (sealing) dengan membentuk ikatan fosfodiester yang dikatalisis oleh enzim DNA ligase (Pratiwi.2008).
Transkripsi DNA
Transkripsi adalah sintesis RNA dari cetakan DNA. Terdapat tiga jenis RNA pembawa pesan (mesengger RNA, mRNA), RNA ribosomal (ribosomal RNA, rRNA), RNA transfer (transfer RNA, tRNA). RNA ribosomal merupakan bagian integral dari ribosom yang berfungsi bagi sintesis protein dalam sel. RNA transfer juga terlibat dalam sintesis protein. RNA pembawa pesan membawa informasi yang dikode untuk membuat protein spesifik dari DNA ke ribosom, tempat protein disintesis.
Selama proses transkripsi, rantai mRNA disintesis menggunakan rantai DNA sebagai cetakan. Basa sitosin (C) pada DNA akan berpasangan dengan guanin (G) pada mRNA, demikian sebaliknya. Basa timin (T) pada DNA akan berpasangan dengan adenin (A) pada mRNA, namun basa adenin (A) pada DNA tidak berpasangan dengan timin pada RNA melainkan dengan urasil (U). Urasil mempunyai struktur kimia yang agak berbeda dengan timin namun berpasangan basa dengan cara yang sama.
Proses transkripsi memerlukan enzim RNA polimerase yang berfungsi untuk mengkatalisis pembentukan rantai mRNA dari cetakan DNA (Pratiwi.2008).
Translasi DNA
Proses sintesis protein disebut translasi, karena pada proses ini terjadi proses penerjemahan bahasa asam nukleat pada mRNA yang disebut kodon menjadi bahasa protein. Kodon adalah kelompok tiga nukleotida (triplet) seperti halnya AGU, GGG, atau AAA. Setiap kodon mengkode asam amino tertentu.
Terdapat 64 kodon dan 20 asam amino. Dari 64 triplet kodon dalam kode genetik dan 20 asam amino. Dari 64 triplet kodon dalam kode genetik, hanya 61 kodon yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan peptida. Tiga buah kodon lainnya yaitu UAA, UAG, dan UGA merupakan kodon STOP dan tidak dapat mengkode asam amino. Ketiga kodon tersebut digunakan sebagai penanda berhentinya proses translasi. Kodon yang digunakan sebagai dimulainya proses translasi START adalah kodon UAG.
Proses translasi berlangsung pada tapak translasi pada di ribosom. RNA transfer (tRNA) memiliki tapak antikodon yang merupakan sekuens tiga basa komplementer dengan kodon pada mRNA. Fungsi ribosom adalah sebagai tempat translasi dengan memperantarai pengikatan antikodon tRNA dengan kodon mRNA sehingga asam amino dapat dirakit (Pratiwi.2008).
III. Daftar Pustaka
Campbell, Neil A; Jane B Reece; Lawrence G Mitchell. 1999. Biologi Edisi 5 Jilid 1 . Erlangga: Jakarta
Frandson, R D. 1993. Anatomi dan Fisiologi Ternak. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta
Nugroho, Heru Santoso Wahito. 2004. Metabolisme Karbohidrat. http://static.schoolrack.com/files/14204/34772/4-metabolisme_karbohidrat.doc. Diakses : 24 Oktober 2011
Pratiwi, Sylvia T. 2008. Mikrobiologi Farmasi. Erlangga: Jakarta
1. Bagaimana struktur, jenis dan fungsi makromolekul?
2. Bagaimana proses metabolisme protein?
II. Pembahasan
1. Bagaimana struktur, jenis dan fungsi makromolekul?
A. KARBOHIDRAT
Rumus umum dari karbohidrat adalah : Cn(H2O)n atau CnH2nOn. Kabohidrat mengandung karbon yang bersenyawa dengan hidrogen dan oksigen.
• Monosakarida: merupakan gula sederhana.
• Disakarida: Dibentuk oleh kombinasi kimia dari 2 molekul monosakarida dengan pembebasan satu molekul air.
• Trisakarida: trisakarida rafinase terdiri atas satu molekul masing-masing glukose, galaktose, fruktose
• Polisakarida: Tersusun atas sejumlah molekul gula sederhana (Frandson. 1993).
Tabel 1. Klasifikasi Karbohidrat
| Monosakarida | Pentose | 1. Arabinose |
| 2. Ribose | ||
| 3. Xilose | ||
| Heksose | 1. Fruktose | |
| 2. Galaktose | ||
| 3. Glukose | ||
| 4. Manose | ||
| Disakarida | 1. Selobinase (glukose dan glukose ikatan beta) | |
| | 2. Laktase (galaktose dan glukose ikatan beta) | |
| | 3. Maltase (glukose dan glukose ikatan alfa) | |
| | 4. Sukrose (glukose dan fruktose ikatan alfa) | |
| Trisakarida | 1. Melezitose (glukose, fruktose, dan glukose) | |
| | 2. Rafinase (fruktose, glukose, dan galaktose) | |
| Polisakarida | 1. Solulose (glukose, ikatan beta) | |
| | 2. Dekstrin (glukose, ikatan alfa dan alfa) | |
| | 3. Glikogen (glukose, ikatan alfa dan alfa) | |
| | 4. Inulin (fruktose, ikatan beta) | |
| | 5. Amilopektin (alfa dan alfa) | |
| Campuran | Kitin, hemiselulose, musilage, pektin | |
(Frandson. 1993).
Berdasarkan lokasi gugus –C=O, monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu:• Aldosa (berupa aldehid)
• Ketosa (berupa keton) (Nugroho, 2004).
Berdasarkan jumlah atom C pada rantai, monosakarida digolongkan menjadi : Triosa (tersusun atas 3 atom C), Tetrosa (tersusun atas 4 atom C), Pentosa (tersusun atas 5 atom C), Heksosa (tersusun atas 6 atom C), Heptosa (tersusun atas 7 atom C), Oktosa (tersusun atas 3 atom C)
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel (Nugroho, 2004).
B. PROTEIN
Adalah molekul yang kompleks, berat molekulnya besar, yang terutama terdiri atas asam amino yang mengalami polimerisasi (gabungan) menjadi suatu rantai polipeptida. Rumus umum untuk asam amino ialah
Protein meliputi lebih dari 50% bobot kering sebagian besar sel dan molekul ini sangat berguna sebagai alat bantu dalam hampir setiap hal yang dilakukan oleh organisme(Campbell, 1999).
Protein dapat digolongkan menjadi protein sederhana, protein gabungan, dan protein derivat.
• Protein sederhana: apabila dihidrolisa hanya akan menghasilkan asam-asam amino atau derivatnya saja. Macam-macam protein sederhana beserta contoh-contohnya adalah albumin, globulin, protamin, plolamin, histon, albuminoid.
• Protein gabungan: terdiri atas protein sederhana yang bergabung dengan komponen yang bukan protein atau yang bukan asam amino, yang lazim disebut gugus prostetik. Contohnya: glicoprotein, lipoprotein, nukleoprotein, kromoprotein, metaloprotein, fosfoprotein.
• Protein derivat adalah hasil pemecahan dari protein yang ada di alam, agar supaya dikurangi kompleksitasnya. Contohnya derivat protein primer, protein, metaprotein, protein koagulasi, derivat protein sekunder, protease, pepton, dan peptida (Frandson. 1993).
Tiga tingkatan struktur yang saling berhimpitan pada protein:
• Struktur primer: terdiri dari asam amino
• Struktur sekunder: lilitan dan lipatan yang berulang pada segmen-segmen dalam rantai polipeptidanya.
• Struktur tersier: Lapisan tumpang tindih diatas pola struktur sekunder
• Struktur kuartener: keseluruhan struktur protein yang dihasilkan dari penggabungan semua unit polipeptida (Campbell et all. 1999).
Asam amino terutama terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen dalam konfigurasi yang bermacam-macam, ditambah satu atau dua buah gugus amino (NH2). Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disentesa sama sekali oleh tubuh, kalaupun bisa tidak cukup cepat untuk dapat memenuhi guna pertumbuhan yang normal. Sedangkan asam amino non esensial dapat disentesa dalam jumlah cukup guna mendukung pertumbuhan yang normal (Frandson. 1993).
Tabel 2. Klasifikasi Asam amino berdasar pengaruhnya pada pertumbuhan tikus
| Esensial | Non essensial |
| Arginin | Alanin |
| Histidin | Asparagin |
| Isoleusin | Asam Aspartat |
| Leusin | Sistein |
| Lisin | Sistin |
| Mentionin | Asam Glutamat |
| Fenilalanin | Glutamin |
| Treonin | Glisin |
| Triptofan | Hidroksiprolin |
| Valin | Prolin |
| | Serin |
| Tirosin |
(Frandson. 1993).
Tabel 3. Fungsi protein
| Jenis protein | Fungsi | Contoh |
| Protein struktural | Pendukung | Serangga dan laba-laba menggunakan serat sutera, masing-masing untuk membentuk kokon dan sarangnya. Kolagen dan elastin menyediakan suatu struktur serat dalam jaringan ikat hewan, seperti tendon dan ligamen. Keratin adalah protein rambut, tanduk, bulu, dan tempelan lain pada kulit |
| Protein simpanan/ cadangan | Cadangan asam amino | Ovalbumin adalah protein pada putih telur yag digunakan sebagai sumber asam amino bagi embrio yang sedang berkembang. Kasein, protein susu, merupakan sumber utama asam amino untuk bayi mamalia. Tumbuhan memiliki protein cadangan dalam bijinya |
| Protein transpor | Mengangkut substansi lain | Hemoglobin, protein yang mengandung besi dalam darah vertebrata mengangkut oksigen dari paru-paru ke bagian tubuh lain. Protein transpor lainnya mengangkut molekul melewati membran sel |
| Protein hormonal | Koordinasi aktivitas organisme | Insulin, suatu hormon yang disekresi oleh pankreas, membantu mengatur konsentrasi gula dalam darah vertebrata |
| Protein reseptor | Respon sel terhadap rangsangan kimiawi | Reseptor yang ada di dalam membran sel-sel saraf akan mendeteksi sinyal kimiawi yang dilepaskan oleh sel-sel saraf lainnya |
| Protein kontraktil | Pergerakan | Aktin dan miosin bertanggungjawab atas pergerakan otot. Protein kontraktil bertanggungjawab atas pergerakan atau getaran silia dan flagela yang menggerakan banyak sel |
| Protein pertahanan | Perlindungan terhadap penyakit | Antibodi menyerang bakteri dan virus |
| Protein enzimatik | Percepatan reaksi-reaksi kimiawi secara selektif | Enzim pencernaan menghidrolisis polimer dalam makanan |
(Campbell, 1999).
C. LIPIDTidak larut air, tapi larut dalam pelarut organik aseton, benzen, khloroform. Asam lemak adalah asam karboksilat yg mempunyai rantai C panjang dengan rumus kimia:
O
R C OH
R adalah rantai C jenuh/tak jenuh 4 – 24 atom C. Rantai C yang jenuh tidak terdapat ikatan rangkap. Rantai C yang tak jenuh terdapat ikatan rangkap 2, 3, yang terbentuk melalui pengeluaran atom hidrogen dari kerangka karbon. Asam lemak akan memiliki bentuk bengkok pada tempat di mana terdapat ikatan ganda.
Lipid digolongkan menjadi lipid sederhana, lipid gabungan, serta lipid derivat.
• Lipid sederhana adalah ester dari asam-asam lemah dan alkohol dan termasuk macam-macam lemak (ester asam lemak dan gliserol) dan wax (ester asam lemak dan alkohol selain gliserol).
• Lipid gabungan: mengandung beberapa gugus selain alkohol dan asam lemak, seperti asam fosfor, nitogen dan karbohidrat
• Lipid derivat merupakan senyawa yang dihasilkan oleh hidrolisa lipida sederhana ataupun lipida gabungan (Frandson. 1993).
Terdapat beberapa jenis lipid yaitu:
• Asam lemak, terdiri atas asam lemak jenuh (saturated fatty acid, tidak memiliki ikatan rangkap) dan asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid, memiliki satu atau lebih ikatan rangkap)
Asam lemak merupakan asam monokarboksilat rantai panjang. Rumus umum dari asam lemak adalah :
CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH
Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12 sampai dengan C24. Ada dua macam asam lemak yaitu:
Asam lemak jenuh (saturated fatty acid)
Asam lemak ini tidak memiliki ikatan rangkap
Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid)
Asam lemak ini memiliki satu atau lebih ikatan rangkap
(Nugroho, 2004).
• Gliserida, terdiri atas gliserida netral dan fosfogliserida
Gliserida netral adalah ester antara asam lemak dengan gliserol. Fungsi dasar dari gliserida netral adalah sebagai simpanan energi (berupa lemak atau minyak). Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2 atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak dinamakan trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.
Fosfogliserida (fosfolipid) adalah lipid yang mengandung gugus fosfat. Lemak termodifikasi ketika fosfat mengganti salah satu rantai asam lemak.
Penggunaan fosfogliserida adalah sebagai komponen penyusun membran sel dan agen emulsi (Nugroho, 2004).
• Lipid kompleks, terdiri atas lipoprotein dan glikolipid
Lipid kompleks adalah kombinasi antara lipid dengan molekul lain. Contoh penting dari lipid kompleks adalah lipoprotein dan glikolipid.
Lipoprotein
Lipoprotein merupakan gabungan antara lipid dengan protein.
Ada 4 klas mayor dari lipoprotein plasma yang masing-masing tersusun atas beberapa jenis lipid, yaitu :
a. Kilomikron
Kilomikron berfungsi sebagai alat transportasi trigliserid dari usus ke jaringan lain, kecuali ginjal
b. VLDL (very low - density lypoproteins)
VLDL mengikat trigliserid di dalam hati dan mengangkutnya menuju jaringan lemak
c. LDL (low - density lypoproteins)
LDL berperan mengangkut kolesterol ke jaringan perifer
d. HDL (high - density lypoproteins)
HDL mengikat kolesterol plasma dan mengangkut kolesterol ke hati (Nugroho, 2004).
• Non gliserida, terdiri atas sfingolipid, steroid, kolesterol, dan malam
Lipid jenis ini tidak mengandung gliserol. Jadi asam lemak bergabung dengan molekul-molekul non gliserol.
Sifongolipid adalah fosfolipid yang tidak diturunkan dari lemak. Penggunaan primer dari sfingolipid adalah sebagai penyusun selubung mielin serabut saraf. Pada manusia, 25% dari lipid merupakan sfingolipid.
Kolesterol
Kolesterol merupakan jenis lipid yang menyusun membran plasma. Kolesterol juga menjadi bagian dari beberapa hormon. Kolesterol berhubungan dengan pengerasan arteri. Dalam hal ini timbul plaque pada dinding arteri, yang mengakibatkan peningkatan tekanan darah karena arteri menyempit, penurunan kemampuan untuk meregang. Pembentukan gumpalan dapat menyebabkan infark miokard dan stroke.
Steroid
Beberapa hormon reproduktif merupakan steroid, misalnya testosteron dan progesteron.
Steroid lainnya adalah kortison. Hormon ini berhubungan dengan proses metabolisme karbohidrat, penanganan penyakit arthritis rematoid, asthma, gangguan pencernaan dan sebagainya.
Malam/ lilin (waxes)
Malam tidak larut di dalam air dan sulit dihidrolisis. Malam sering digunakan sebagai lapisan pelindung untuk kulit, rambut dan lain-lain. Malam merupakan ester antara asam lemak dengan alkohol rantai panjang (Nugroho, 2004).
Fungsi lipid :
• Sebagai penyusun struktur membran sel
Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.
• Sebagai cadangan energi
Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa
• Sebagai hormon dan vitamin
Hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis (Nugroho, 2004).
D. ASAM NUKLEAT
Asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga merupakan polinukleotida. Satu nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat (PO4-). Sedangkan nukleosida terdiri atas sebuah gula pentosa dan sebuah basa nitrogen (purin/pirimidin). Jadi nukleosida adalah nukleotida yang tanpa fosfat, sedangkan nukleotida adalah nukleosida+fosfat. (Pratiwi, 2008)
Asam nukleat berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik Polimer nukleotida dihubungkan dgn ikatan fosfodiester (Campbell et all, 1999).
Ada 2 macam yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA)
1. DNA
STRUKTUR DNA
Asam deoksiribonukleat yang merupakan molekul komplek yang dibentuk oleh 3 macam molekul yaitu:
a. Gula pentosa (deoksiribosa);
b. Fosfat (PO4-)
c. Basa nitrogen, yaitu:
• Purin: Guanin (G) dan Adenin (A)
• Pirimidin: Timin (T) dan Citosin (C)
Pada RNA, timin diganti dengan urasil (U)
Struktur kimia DNA menurut Watson-Crick yang berupa tangga berpilin tersusun atas:
• Gula dan fosfat sebagai induk tangga
• Basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga:
G dengan C dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (hidrogen).
T dengan A dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H (hidrogen)
Fungsi DNA
Membawa informasi genetik, mengontrol aktivitas baik langsung maupun tidak langsung, berperan dalam proses sintesis protein, membentuk RNA (Campbell et all, 1999).
2. RNA
Asam Ribonukleat (ribonucleic acid/RNA) adalah sebuah molekul yang terdiri dari banyak nukleotida nukleotida berbentuk seperti rantai. Tiap nukleotidanya terdiri dari satu gula ribosa (untuk RNA), satu gugus fosfat, dan salah satu dari basa-basa nitrogen berikut ini: adenin, guanin, sitosin, urasil.
STRUKTUR RNA:
RNA tersusun dari :
• Gula pentose, yang dikenal dengan ribosa
• Asam fosfat
• Basa nitrogen yang dibedakan menjadi 2 tipe dasar :
- Pirimidin dibedakan atas : sitosin( S ) dan urasil ( U )
- Purin dibedakan atas : adenin ( A ) dan guanin ( G )
Molekul ARN dapat berbentuk pita tunggal atau pita double tetapi tidak berpilin spiral seperti pada molekul DNA. RNA berbentuk pita tunggal terdapat sebagai bahan genetik pada virus tumbuhan (TMV), virus hewan seperti virus influenza RNA yang terdiri dari pita doubel tapi tidak berpilin spiral terdapat sebagai bahan genetik pada beberapa virus tanaman
Macam RNA berdasarkan fungsinya:
1. ARN Duta atau Messenger RNA (mRNA)
RNA-kurir atau mRNA (dari bahasa Inggris, messenger-RNA) adalah satu kelas RNA yang memiliki tugas utama menjadi "pembawa pesan" kode dari DNA kepada rRNA untuk "dibaca" dan selanjutnya diterjemahkan (translasi) menjadi urutan protein.
2. RNA pemindah atau disingkat ARNp ( trasfer RNA )
Adalah suatu polimer yang mengandung 75-95 nukleotida. t-RNA membawa asam amino yang spesifik yang dibutuhkan untuk membuat protein.t-RNA membawa asam amino bentuk aktif keribosom untuk membentuk ikatan peptida, sesuai urutan yang ditentukan oleh m-RNA.
3. ARN ribosom atau disingkat ARNr (ribosomonal RNA)
• Adalah suatu polimer yang mengandung 100-3100 nukleotida yang membentuk sebagian ribosom, granul protein- RNA yang berfungsi pada biosintesa protein.
• RNA ribosom komponen utamanya adalah ribosom yang mempunyai peran katalitik dan srtuktural pada sintesis protein.
FUNGSI RNA
Sebagai penyimpan informasi genetik, Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup, penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori ”dunia RNA”, yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA (Campbell et all, 1999).
2. Bagaimana proses metabolisme protein?
• Metobolisme Protein (Katabolisme)
Degradasi protein (katabolisme) menghasilkan asam amino. Kemudian asam-asam amino itu dilepas gugus aminonya melalui deaminasi oksidatif di sel-sel hati dan menghasilkan asam keton. Asam keton kemudian masuk ke dalam siklus krebs guna pembentukan energi tatkala cadangan karbohidrat terpakai habis, atau dapat membentuk piruvat yang akhirnya membentuk glukose melalui glukoneogenesis. Atau dapat pula asam keton itu masuk ke dalam proses lipogenesis untuk membentuk lemak. Sebagai hasil deaminasi yang terjadi di dalam sel hati, dibentuk juga amonia (NH3), yang kemudian berperan dalam pembentukan urea. Seperti halnya dalam metabolisme karbohidrat dan lemak, metabolisme protein diatur oleh aktifitas relatif dari berbagai hormon (Frandson. 1993).
• Sintesis Protein (Anabolisme)
Aliran informasi genetik mengikuti dogma central (central dogma) dalam genetika. Dogma central merupakan konsep dasar sifat hereditas yang menentukan ciri-ciri spesifik suatu spesies, yaitu aliran informasi bahan genetik dari DNA ke urutan asam amino protein. Pada dogma genetik dikenal tiga proses, yaitu:
• Proses replikasi: proses penggandaan bahan informasi genetik
• Proses transkripsi: proses sintesis RNA dengan menggunakan DNA sebagai cetakan
• Proses Translasi: proses penerjemahan kode genetik pada mRNA menjadi urutan asam amino dalam sintesis protein (Pratiwi. 2008).
Replikasi DNA
Satu molekul DNA heliks ganda di konversi menjadi dua molekul anak yang identik. Karena basa pada kedua rantai heliks ganda saling komplementer, maka satu rantai berfungsi sebagai cetakan bagi produksi satu rantai anak baru.
Proses replikasi mula-mula berlangsung dengan bekerjanya enzim topoisomerase (girase) dengan mengendorkan lilitan DNA dupleks (rantai ganda). Enzim helikase memotong ikatan hidrogen antara basa-basa penyusun DNA sehingga lilitan rantai ganda DNA menjadi terbuka. Enzim single strand binding protein akan menstabilkan DNA untai tunggal yang terbentuk dengan menjaga agar basa-basa pada DNA untai tunggal tersebut tidak berpasangan lagi. Pada tahap ini terbentuk wujud serupa garpu (replication fork) pada lokasi awal replikasi, dan disebut dengan origin of replication.
Pada tahap replikasi selanjutnya, enzim RNA primerase menyintesis RNA primer berupa potongan pendek RNA untuk mengawali sintesis, karena enzim DNA polimerase III yang berperan dalam polimerisasi DNA hanya dapat menambahkan RNA primer, kemudian bekerja dengan menambahkan nukleotida-nukleotida bebas yang terdapat di sitoplasma sehingga membentuk satu rantai DNA baru yang disebut untai penuntun (leading strand) karena disintesis secara kontinu oleh DNA polimerase III menghasulkan satu rantai yang lain disebut lagging strand (untai potongan). Disintesis dalam bentuk fragmen-fragmen pendek. Fragmen ini dikenal sebagai fragmen Okazaki.
Replikasi berakhir saat enzim DNA polimerase I melepaskan RNA primer. DNA polimerase I juga mengkatalisis penyambungan antar fragmen DNA baru (pengisian gap). Penyambungan fragmen dilakukan dengan cara pematrian (sealing) dengan membentuk ikatan fosfodiester yang dikatalisis oleh enzim DNA ligase (Pratiwi.2008).
Transkripsi DNA
Transkripsi adalah sintesis RNA dari cetakan DNA. Terdapat tiga jenis RNA pembawa pesan (mesengger RNA, mRNA), RNA ribosomal (ribosomal RNA, rRNA), RNA transfer (transfer RNA, tRNA). RNA ribosomal merupakan bagian integral dari ribosom yang berfungsi bagi sintesis protein dalam sel. RNA transfer juga terlibat dalam sintesis protein. RNA pembawa pesan membawa informasi yang dikode untuk membuat protein spesifik dari DNA ke ribosom, tempat protein disintesis.
Selama proses transkripsi, rantai mRNA disintesis menggunakan rantai DNA sebagai cetakan. Basa sitosin (C) pada DNA akan berpasangan dengan guanin (G) pada mRNA, demikian sebaliknya. Basa timin (T) pada DNA akan berpasangan dengan adenin (A) pada mRNA, namun basa adenin (A) pada DNA tidak berpasangan dengan timin pada RNA melainkan dengan urasil (U). Urasil mempunyai struktur kimia yang agak berbeda dengan timin namun berpasangan basa dengan cara yang sama.
Proses transkripsi memerlukan enzim RNA polimerase yang berfungsi untuk mengkatalisis pembentukan rantai mRNA dari cetakan DNA (Pratiwi.2008).
Translasi DNA
Proses sintesis protein disebut translasi, karena pada proses ini terjadi proses penerjemahan bahasa asam nukleat pada mRNA yang disebut kodon menjadi bahasa protein. Kodon adalah kelompok tiga nukleotida (triplet) seperti halnya AGU, GGG, atau AAA. Setiap kodon mengkode asam amino tertentu.
Terdapat 64 kodon dan 20 asam amino. Dari 64 triplet kodon dalam kode genetik dan 20 asam amino. Dari 64 triplet kodon dalam kode genetik, hanya 61 kodon yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan peptida. Tiga buah kodon lainnya yaitu UAA, UAG, dan UGA merupakan kodon STOP dan tidak dapat mengkode asam amino. Ketiga kodon tersebut digunakan sebagai penanda berhentinya proses translasi. Kodon yang digunakan sebagai dimulainya proses translasi START adalah kodon UAG.
Proses translasi berlangsung pada tapak translasi pada di ribosom. RNA transfer (tRNA) memiliki tapak antikodon yang merupakan sekuens tiga basa komplementer dengan kodon pada mRNA. Fungsi ribosom adalah sebagai tempat translasi dengan memperantarai pengikatan antikodon tRNA dengan kodon mRNA sehingga asam amino dapat dirakit (Pratiwi.2008).
III. Daftar Pustaka
Campbell, Neil A; Jane B Reece; Lawrence G Mitchell. 1999. Biologi Edisi 5 Jilid 1 . Erlangga: Jakarta
Frandson, R D. 1993. Anatomi dan Fisiologi Ternak. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta
Nugroho, Heru Santoso Wahito. 2004. Metabolisme Karbohidrat. http://static.schoolrack.com/files/14204/34772/4-metabolisme_karbohidrat.doc. Diakses : 24 Oktober 2011
Pratiwi, Sylvia T. 2008. Mikrobiologi Farmasi. Erlangga: Jakarta
0 komentar:
Posting Komentar