KOMPONEN KIMIA SEL. Delayota Science Club (DSC) Januari 2011

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 GEOMETRIS ISOMER RUANG

ISOMER OPTIS

Deret Homolog

Amati tabel berikut! Sifat

Etana C2H6

Etanol C2H5OH

Metanol CH3OH

Wujud pada suhu kamar

Gas

Cair

Cair

Titik didih

-89°C

78 °C

65 °C

Kelarutan dengan air

Tidak larut

Larut sempurna

Larut sempurna

Bereaksi

Bereaksi

Dicampur Tidak bereaksi dengan Natrium

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 (CH2O)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-DGlukosamin 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 I2 dalam KI, menguji adanya polisakarida.  Uji Tollens  menggunakan larutan perak nitrat (AgNO3) menguji adanya gula pereduksi.  Uji Benedict / Fehling  menggunakan larutan fehling A (CuSO4) 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

AROMATIK NON POLAR

Asam amino

BASIC (+)

ACIDIC (-)

POLAR

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 BronstedLowry) 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 CuSO4 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(CH3COO)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 HNO3 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

Lemak campuran

(LIPID)

: 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