Biomolekul

Biomolekul adalah senyawa organik yg dapat ditemukan dlm badan makhluk hidup. Pada lazimnya biomolekul ialah senyawa yg berskala relatif besar, sehingga berbagai macam biomolekul tergolong makromolekul. Dalam postingan ini akan dibahas empat golongan biomolekul yg utama pada makhluk hidup, yaitu karbohidrat, protein, lipid, & asam nukleat.

Karbohidrat

Nama karbohidrat (“hidrat karbon”) berasal dr rumus empiris senyawa-senyawa kelompok ini yg mampu dinyatakan dgn C_x(H₂O)_y. Sebagai teladan, glukosa memiliki rumus molekul C₆H₁₂O₆ atau C₆(H₂O)₆. Namun, karbohidrat sebetulnya bukanlah hidrat dr karbon. Karbohidrat merupakan senyawa polihidroksialdehida ataupun polihidroksiketon.

Penggolongan karbohidrat

Berdasarkan hasil hidrolisisnya, karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi:

1. Monosakarida, yakni karbohidrat yg paling sederhana, tak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yg lebih sederhana. Misalnya, glukosa, fruktosa, ribosa, & galaktosa.

   

2. Disakarida, yaitu karbohidrat yg bila dihidrolisis terurai menjadi dua molekul monosakarida. Misalnya:

• • sukrosa terdiri dr satu molekul glukosa & satu molekul fruktosa
  • maltosa terdiri dr dua molekul glukosa
  • laktosa terdiri dr satu molekul glukosa & satu molekul galaktosa

    

3. Polisakarida, yaitu karbohidrat yg bila dihidrolisis terurai menjadi banyak (lebih dr 10) molekul monosakarida. Misalnya:

• • amilum (pati) yg merupakan polimer dr D-glukosa.

    Amilum mampu dipisahkan menjadi dua serpihan, yaitu amilosa ( 20%) & amilopektin ( 80%). Amilosa berbentuk rantai lurus dgn ikatan glikosida α-1,4’-. Amilopektin berbentuk rantai bercabang yg pula dihubungkan ikatan α-1,4’, dgn percabangan melalui ikatan glikosida α-1,6’.

• • glikogen yg merupakan polimer dr D-glukosa bercabang dgn ikatan glikosida α-1,4’- & α-1,6’-.
  • selulosa yg merupakan polimer dr D-glukosa lurus dgn ikatan glikosida β-1,4’-.

Uji karbohidrat

• Uji Molisch

Uji ini digunakan untuk memperlihatkan adanya karbohidrat dlm sampel. Mula-mula larutan sampel diberi beberapa tetes larutan α-naftol, lalu diberi H₂SO₄ pekat seperlunya sampai terbentuk dua lapisan cairan. Bila terbentuk cincin warna merah keunguan, larutan sampel mengandung karbohidrat.

• Uji Fehling & Uji Benedict

Uji ini dipakai untuk memberikan adanya gula pereduksi, yaitu monosakarida & disakarida (kecuali sukrosa). Gula pereduksi akan bereaksi dgn pereaksi Fehling ataupun pereaksi Benedict menghasilkan endapan merah bata Cu₂O.

• Uji iodin

Uji ini digunakan untuk menawarkan adanya amilum. Larutan sampel yg mengandung amilum (amilosa) sehabis diberi larutan iodin akan menghasilkan warna biru.

Protein

Protein merupakan polimer dr asam α-amino. Massa molekul realtifnya berkisar dr 6000 sampai beberapa juta. Unsur utama penyusun protein yaitu C, H, O, & N.

Asam amino

Asam amino merupakan sebuah golongan senyawa karbon yg setidaknya mengandung satu gugus karboksil (−COOH) & satu gugus amino (−NH₂). Asam amino dlm protein disebut pula asam α-amino, karena gugus aminonya terikat pada atom C-α (atom C yg terikat pribadi pada gugus karboksil). Struktur lazim dr asam amino ditunjukkan pada gambar berikut.

Asam amino yg satu dgn asam amino yg lain berlainan pada gugus −R yg terikat pada atom C-α. Berikut terdapat 20 macam asam amino yg biasa dikenal.

Protein tersusun dr sekitar 20 macam asam amino tersebut yg dapat dibedakan menjadi asam amino esensial & asam amino nonesensial. Asam amino esensial adalah asam amino yg tak dapat disintesis di dlm badan insan, sehingga mesti disuplai dr makanan. Asam amino esensial terdiri dr 10 macam, yakni histidin, arginin, valin, leusin, isoleusin, treonin, triptofan, lisin, metionin, & fenilalanin. Asam amino nonesensial ialah asam amino yg mampu disintesis dlm badan manusia.

Sifat-sifat asam amino:

• dapat membentuk ion zwitter, yakni ion dipolar yg terbentuk dr reaksi asam-basa intramolekul

  

• bersifat amfoter (dapat bereaksi dgn asam maupun dgn basa)
• merupakan senyawa optis aktif, kecuali glisin
• mampu berikatan dgn asam amino lain melalui ikatan peptida

  

Struktur protein

Struktur protein dapat dibedakan ke dlm empat tingkatan, yakni:

1. Struktur primer: urut-urutan asam amino dlm rantai polipeptida.
2. Struktur sekunder: susunan rantai polipeptida menggulung mirip spiral (heliks-α) ataupun berbaris bersisian (lembar-β) oleh alasannya adanya gaya-gaya nonkovalen, mirip ikatan hidrogen.
3. Struktur tersier: susunan tiga dimensi dr struktur sekunder yg terbentuk melalui ikatan hidrogen, ikatan disulfida, interaksi hidrofobik/hidrofilik, serta ikatan ion.
4. Struktur kuartener: susunan tiga dimensi yg terdiri atas beberapa rantai peptida.

Uji protein

• Uji Ninhidrin

Uji ini dipakai untuk menawarkan adanya asam amino dan/atau protein dlm sampel. Mula-mula larutan sampel diberi beberapa tetes larutan ninhidrin yg tak berwarna, kemudian dipanaskan beberapa menit. Bila terbentuk warna ungu, larutan sampel mengandung asam amino atau protein.

• Uji Biuret

Uji ini digunakan untuk memberikan adanya ikatan peptida, sehingga mampu mendeteksi protein namun tak mampu mendeteksi asam amino bebas. Mula-mula larutan sampel ditetesi larutan NaOH, kemudian ditetesi larutan CuSO₄ encer. Jika terbentuk warna ungu, larutan sampel mengandung protein.

• Uji Xantoproteat

Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya protein yg mengandung gugus fenil (cincin benzena). Bila protein yg mengandung cincin benzena dipanaskan dgn asam nitrat pekat, maka akan terbentuk warna kuning yg mampu bermetamorfosis jingga bila dibentuk alkalin (basa) dgn larutan NaOH.

• Uji Belerang

Uji ini dipakai untuk memberikan adanya unsur welirang (sulfur) dlm protein. Mula-mula larutan protein yg telah ditetesi larutan NaOH pekat dipanaskan, lalu diberi beberapa tetes larutan timbal(II) asetat. Jika terbentuk endapan hitam (PbS), protein tersebut mengandung belerang.

Lipid

Lipid merupakan kelompok biomolekul yg terdiri dr bermacam-macam senyawa organik tak larut dlm air, tetapi larut dlm pelarut-pelarut organik nonpolar seperti kloroform & eter. Penggolongan lipid condong didasarkan pada sifat fisik (kelarutan), bukan pada struktur senyawa. Berikut akan dibahas tiga golongan lipid yg penting, yaitu:

Lemak & minyak

Lemak (fat) mirip mentega & minyak (oil) mirip minyak kelapa, merupakan ester dr gliserol dgn asam-asam lemak. Oleh sebab itu, lemak & minyak sering pula disebut selaku trigliserida. Perbedaan utama dr lemak & minyak adalah wujudnya dlm suhu ruang. Lemak mengandung lebih banyak asam lemak jenuh sehingga berwujud padat pada suhu ruang. Sedangkan, minyak mengandung lebih banyak asam lemak tak jenuh sehingga berwujud cair pada suhu ruang.

Berikut struktur biasa dr trigliserida (lemak & minyak), dgn R₁, R₂, & R₃ yakni rantai hidrokarbon yg jumlah atom karbonnya dr 3 sampai 23.

Lemak merupakan lipid yg dapat mengalami reaksi hidrolisis dgn memakai asam besar lengan berkuasa atau enzim lipase. Hasil hidrolisis lemak adalah gliserol & asam lemak.

Fosfolipid

Fosfolipid pula merupakan ester dr gliserol yg hanya terdapat dua asam lemak yg terikat pada gliserol sedangkan gugus alkohol yg ketiga mengikat gugus fosfat. Berbeda dgn lemak yg bersifat hidrofob, fosfolipid bersifat amfifilik, karena terdiri dr ekor nonpolar yg hidrofob & kepala polar yg hidrofil.

Steroid

Steroid merupakan lipid tak terhidrolisis yg bukan golongan ester. Struktur dasar steroid terdiri dr 17 atom karbon yg membentuk sistem cincin tetrasiklik.

Asam Nukleat

Asam nukleat yakni biomolekul yg berperan penting dlm penurunan sifat-sifat genetik & sintesis protein. Ada dua jenis asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA = deoxyribonucleic acid) & asam ribonukleat (RNA = ribonucleic acid). DNA maupun RNA merupakan polimer dr nukleotida. Nukleotida terdiri atas tiga komponen, yakni:

• Gula pentosa

Gula pentosa penyusun DNA yaitu 2-deoksi-D-ribosa, sedangkan gula pentosa penyusun RNA yaitu D-ribosa.

• Gugus fosfat

Gugus fosfat menghubungkan satu nukleotida dgn nukleotida yg lain. Pada gugus fosfat terbentuk ikatan fosfodiester yg mengikat gula pentosa dr dua molekul nukeotida.

• Basa nitrogen

Lima basa nitrogen yg menyusun asam nukleat ialah adenin, guanin, sitosin, timin, & urasil. Adenin, guanin, & sitosin terdapat pada DNA maupun RNA. Sedangkan, timin hanya terdapat pada DNA & urasil hanya terdapat pada RNA.

Contoh Soal Biomolekul & Pembahasan

Contoh Soal 1

Pereaksi yg digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsional aldehida dlm glukosa ialah ….

A. pereaksi Biuret

B. pereaksi ninhidrin

C. kertas timbal asetat

D. pereaksi Fehling

E. larutan kanji

Jawaban: D

Glukosa termasuk gula pereduksi yg bereaksi positif dgn pereaksi Fehling menciptakan endapan merah bata.

Contoh Soal 2

Berikut data hasil percobaan uji protein.

Sampel	Tes
	Biuret	Xantoproteat	Pb-asetat
P	ungu	jingga	hitam
Q	ungu	−	−
R	ungu	−	hitam
S	ungu	jingga	−
T	ungu	−	−

Berdasarkan data di atas maka protein yg mengandung gugus inti benzena yaitu ….

A. P & Q

B. P & R

C. P & S

D. Q & S

E. Q & T

Jawaban: C

Protein yg mengandung gugus inti benzena akan bereaksi positif dlm uji Xantoproteat menghasilkan warna jingga.

Referensi

Brown, Theodore L. et al. 2015. Chemistry: The Central Science (13^th edition). New Jersey: Pearson Education, Inc.

Johari, J.M.C. & Rachmawati, M. 2008. Kimia SMA & MA untuk Kelas XII Jilid 3. Jakarta: Esis

McMurry, John. 2012. Organic Chemistry (8^th edition). California: Brooks/Cole, Cengage Learning

Nelson, D.L. & Cox, M.M. 2013. Lehninger Principles of Biochemistry (6^th edition). New York: W. H. Freeman and Company

Petrucci, Ralph H. et al. 2011. General Chemistry: Principles and Modern Applications (10^th edition). Toronto: Pearson Canada Inc.

Purba, Michael. 2007. Kimia 3B untuk Sekolah Menengan Atas Kelas XII. Jakarta: Erlangga

Sudarmo, Unggul. 2007. Kimia Sekolah Menengan Atas 3 untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Phibeta

Wade, L.G. & Simek, J.W. 2016. Organic Chemistry (9^th edition). Harlow: Pearson Education Limited

Artikel: Biomolekul

Kontributor: Nirwan Susianto, S.Si.

Alumni Kimia FMIPA UI

Materi Sosiologiku.com yang lain:

• Konfigurasi Elektron
• Fraksi Minyak Bumi
• Deret Volta