Download - Analisis Perbedaan Masing
TUGAS BIOKIMIA
A. Perbedaan Karbohidrat, Lemak, Lipid, Protein dan Asam Nukleat Berdasrkan Struktur dan Fungsinya.1. Karbohidrat
Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena
merupakan sumber energi utama bagi manusia dan hewan yang harganya
relatif murah. Semua karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan. Melalui
fotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari mampu
membentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO2) berasal dari udara dan air
(H2O) dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah klarbohidrat sederhana
glukosa. Di samping itu dihasilkan oksigen (O2) yang lepas di udara.
Sinar matahari
klorofil
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
karbohidrat
Produk yang dihasilkan terutama dalam bentuk gula sederhana yang
mudah larut dalam air dan mudah diangkut ke seluruh sel-sel guna penyediaan
energi. Sebagian dari gula sederhana inmi kemudian mengalami polimerisasi
dan membentuk polisakarida. Ada dua jenis polisakarida tumbuh-tumbuhan,
yaitu pati dan nonpati. Pati adalah bentuk simpanan karbohidrat berupa
polimer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik (ikatan antara
gugus hidroksil atom C nomor 1 pada molekul glukosa dengan gugus
hiodroksil atom nomor 4 pada molekul glukosa lain dengan melepas 1 mol
air). Polisakarida nonpati membentuk struktur dinding sel yang tidak larut
dalam air. Struktur polisakarida nonpati mirip pati, tapi tidak mengandung
ikatan glikosidik. Serelia, seperti beras, gandum, dan jagung serta umbi-
umbian merupakan sumber pati utama di dunia. Polisakarida nonpati
merupakan komponen utama serat makanan.
1
Di negara-negara sedang berkembang kurang lebih 80% energi
makanan berasal dari karbohidrat. Di negara-negara maju seperti Amerika
Serikat dan Eropa Barat, angka ini lebih rendah, yaitu rata-rata 50%. Nilai
B. JENIS-JENIS KARBOHIDRAT
1. Karbohidrat Sederhana
Karbohidrat sederhana terdiri dari:
1.1.Monosakarida
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena
terdiri atas 6-rantai atau cincin karbon. Atom-atom hidrogen dan
oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagai
gugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu
gizi, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macam
monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu
6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannya
hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen
di sekitar atom-atom karbon. Perbedaan dalam susunan atom inilah
yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan
sifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida yang terdapat di
alam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro (D). gugus
hidroksil ada karbon nomor 2 terletak di sebelah kanan. Struktur
kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Jenis
heksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi adalah manosa.
Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa,
seperti ribosa dan arabinosa
2
Struktur terbuka
O H O O O
C—H H—C—OH C—H C—H COH
H—C—OH C==O H—C—OH HO—C—H H—C—OH
HO—C—H HO—C—H HO—C—H H—C—OH H—C—OH
H—C—OH H—C—OH HO—C—H H—C—OH H—C—OH
H—C—OH H—C—OH H—C—OH H—C—OH H—C—OH
H—C—OH H—C—OH H—C—OH H—C—OH H—C—OH
H H H H H
D-Glukosa D-Fruktosa D-Galaktosa D-Manosa D-Ribosa
Struktur Cincin
CH2OH
O H OH H OH OH
H OH
D-Glukosa
CH2OH O OH
OH CH2OH
OH
D-Fruktosa
CH2OH
HO O OH OH
OH
D-Galaktosa
CH2OH
O H OH OH HO OH
D-Manosa
CH2OH O OH
OH OH
D-Ribosa
3
2. Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam
dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan
bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa memegang peranan sangat
penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati,
sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses
metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam
tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi.
3. Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis.
Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C6H12O6, namun
strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan
pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.
4. Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa,
akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
5. Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel
terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.
6. Pentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya
sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.
1.2.Disakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa,
dan trehaltosa.
Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gizi, oleh karena itu akan
dibahas secara terbatas. Disakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat
satu sama lain melalui reaksi kondensasi. kedua monosakarida saling mengikat
berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen (O). ikatan glikosidik ini
biasanya terjadi antara atom C nomor 1 dengan atom C nomor 4 dan membentuk
ikatan alfa, dengan melepaskan satu molekul air. hanya karbohidrat yang unit
monosakaridanya terikat dalam bentuk alfa yang dapat dicernakan. Disakarida
dapat dipecah kembali mejadi dua molekul monosakarida melalui reaksi hidrolisis.
Glukosa terdapat pada ke empat jenis disakarida; monosakarida lainnya adalah
fruktosa dan galaktosa.
CH2OH CH2OH O O
4
OH O OH HO OH
OH OH
Maltosa
CH2OH CH2OH O O CH2OH H OH HO HO O CH2OH
OH OH
Sukrosa
CH2OH CH2OH O O O
OH OH OH OH
OH OH
Laktosa
Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial
gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda macam bahan
makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang
banayk digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui
proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah,
sayuran, dan madu.
Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap
pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau
bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati.
Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa
dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan
terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap
tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme
yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare.
Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa
5
adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan
lebih sukar larut daripada disakarida lain.
Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai
gila jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa
juga terdapat dalam serangga.
1.3.Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuat secara sintesis.
Ada empat jenis gula alkohol yaitu sorbitol, manitol, dulsitol, dan inositol.
Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari
glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO)
dalam glukosa menjadi alkohol (CH2OH). Struktur kimianya dapat dilihat di
bawah.
Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien
diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan
sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat
dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula
darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dari lima puluh gram sehari
dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes.
H H
H—C—OH H—C—OH
H—C—OH HO—C—H
HO—C—H HO—C—H
H—C—OH H—C—OH
H—C—OH H—C—OH
H—C—OH H—C—OH
H H
Sorbitol Manitol
Manitol dan Dulsitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa
dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel.
Secara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis
alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.
6
Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdfapat
dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.
1.4.Oligosakarida
Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.
Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-
unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du
dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah
oleh enzim-enzim perncernaan.
Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa
unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di
dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak
dicernakan secara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.
B. Karbohidrat Kompleks
2.2.Polisakarida
Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana
yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis polisakarida
yang penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida
nonpati.
Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan
karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama
terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian.
Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama
lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu
sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya
mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang
tidak bercabang, sedangkan amilopektin adfalah polimer yang susunannya
bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang.
amilosa amilopektin
7
Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati atau dibentuk melalui
hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam
makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan
campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar
dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil
sehingga tidak mudah menimbulkan diare.
Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan
karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di
dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan
selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk
keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat
digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan
glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan
diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan lemak.
2.2.Polisakari dan Nonpati/Serat
Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam
mencegah berbagai penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut
dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa,
hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase,
glukan, dan algal.
C. Sumber Karbohidrat
Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-
kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung-
tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak
mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan bit serta kacang-
8
kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daun-daunan.
Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali
mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan
pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.
D. Fungsi Karbohidrat
1. Sumber Energi
Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh. Karbohidrat
merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruh dunia, karena banyakdi
dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gram karbohidrat menghasilkan 4
kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuh berada dalam sirkulasi darah sebagai
glukosa untuk keperluan energi segera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati
dan jaringan otot, dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan
sebagai cadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakan
karbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.
2. Pemberi Rasa Manis pada Makanan
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dan disakarida. Gula
tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalag gula yang paling manis. Bila
tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7;
glukosa 0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,2.
3. Penghemat Protein
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk
memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat
pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan
digunakan sebagai zat pembangun.
4. Pengatur Metabolisme Lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga
menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton, dan asam beta-
hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan ketidakseimbangan natrium
dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan ini menimbulkan ketosis atau asidosis
yang dapat merugikan tubuh.
5. Membantu Pengeluaran Feses
Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltik usus dan
memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makanan mengatur peristaltik usus.
9
Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid, penyakit-penyakit
divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetes mellitus, dan jantung koroner
yang berkaitan dengan kadar kolesterol darah tinggi.
Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lama tinggal
dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteri yang
menguntungkan.
2. Lemak3. Lipid4. Protein
Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”)
adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari
monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.
Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur
serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan
virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan
dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan
sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem
kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam
transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam
amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan
polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein
merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan
oleh JÃ’ns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
B. Ciri Molekul Protein
Protein adalah makromolekul polipeptida yang tersusundari sejumlah L-asam amino
yang dihubungkan oleh ikatan peptide, bobot molekul tinggi. Suatu molekul protein disusun
oleh sejumlah asam amino dengan susunan tertentu dan bersifat turunan.
Rantai polipeptida sebuah molekul protein mempunyai satu konformasi yang sudah
tertentu pada suhu dan pH normal. Konformasi ini disebut konformasi asli, sangat stabil
sehingga memungkinkan protein dapat diisolasi dalam keadaan konformasi aslinya itu.
10
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan
dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan
sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem
kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam
transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam
amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Semua jenis protein terdiri dari rangkaian dan kombinasi dari 20 asam amino. Setiap
jenis protein mempunyai jumlah dan urutan asam amino yang khas. Di dalam sel, protein
terdapat baik pada membran plasma maupun membran internal yang menyusun organel sel
seperti mitokondria, retikulum endoplasma, nukleus dan badan golgi dengan fungsi yang
berbeda-beda tergantung pada tempatnya.
1. Berat molekulnya besar, ribuan sampai jutaan, sehingga merupakan suatu
makromolekul.
2. Umumnya terdiri atas 20 macam asam amino. Asam amino berikatan (secara kovalen)
satu dengan yang lain dalam variasi urutan yang bermacam-macam, membentuk suatu
rantai polipeptida. Ikatan peptida merupakan ikatan antara gugus α-karboksil dari
asam amino yang satu dengan gugus α-amino dari asam amino yang lainnya.
3. Terdapatnya ikatan kimia lain, yang menyebabkan terbentuknya lengkungan-
lengkungan rantai polipeptida menjadi struktur tiga dimensi protein. Sebagai contoh
misalnya ikatan hidrogen, ikatan hidrofob (ikatan apolar), ikatan ion atau elektrostatik
dan ikatan Van Der Waals.
4. Strukturnya tidak stabil terhadap beberapa faktor seperti ph, radiasi, temperatur,
medium pelarut organik, dan deterjen.
5. Umumya reaktif dan sangat spesifik, disebabkan terdapatnya gugus samping yang
reaktif dan susunan khas struktur makromolekulnya.
C. StrukturStruktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat
satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat). Struktur
primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui
ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi
lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.
Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
11
1. alpha helix (α-helix, “puntiran-alfa”), berupa pilinan rantai asam-asam amino
berbentuk seperti spiral;
2. beta-sheet (β-sheet, “lempeng-beta”), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun
dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau
ikatan tiol (S-H);
3. beta-turn, (β-turn, “lekukan-beta”); dan
4. gamma-turn, (γ-turn, “lekukan-gamma”)
Gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder akan menghasilkan struktur tiga
dimensi yang dinamakan struktur tersier. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan.
Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk
oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur
kuartener. Contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode:
1. Hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N hcl) dan kemudian komposisi
asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer,
2. Analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman,
3. Kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan
4. Penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.
Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular
dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa
menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan
satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari
protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-
alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur
sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-
350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein
yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai
polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda
dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah,
maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah
12
yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener,
setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.
Bila susunan ruang atau rantai polipeptida suatu molekul protein berubah, maka
dikatakan protein ini terdenaturasi. Sebagian besar protein globular mudah mengalami
denaturasi, jika ikatan-ikatan yang membentuk konfigurasi molekul tersebut rusak. Kadang-
kadang perubahan ini memang dikehendaki namun sering juga merugikan sehingga perlu
dicegah.
Ada dua macam denaturasi yaitu pengembangan rantai peptida dan pemcahan protein
menjadi unit yang lebih kecil tanpa disertai pengembangan molekul. Terjadinya kedua jenis
denaturasi ini tergantung pada keadaan molekul. Yang pertama terjadi pada rantai
polipeptida, dan yang kedua terjadi pada bagian molekul yang bergabung dalam ikatan
sekunder.
Masalah utama terjadinya denaturasi meliputi : Panas dan Radiasi Sinar Ultraviolet,
Pelarut-pelarut Organik, Asam atau Basa, Ion Logam Berat, dan Pereaksi Alkaloid.
D. Fungsi Protein
1. Enzim
Protein yang paling bervariasi dan mempunyai kekhususan tinggi adalah protein yang
mempunyai aktivitas katalis, yakni enzim. Hampir semua reaksi kimia biomolekul organik
didalam sel dikatalis oleh enzim. Lebih dari 2000 jenis enzim , masing-masing dapat
mengkatalisa reaksi kimia yang berbeda, telah ditemukan dalam berbagai bentuk kehidupan.
2. Protein Transport
Protein transport didalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion spesifik
dari satu organ ke organ lain. Hemoglobin pada sel darah merah mengikat oksigen ketika
darah melalui paru-paru, dan membawa oksigen ke jaringan periferi. Plasma darah
mengandung lipo protein. Yang membawa lipid dari hati ke organ lain. Protein transport lain
terdapat didalam membran sel dan menyesuaikan strukturnya untuk mengikat dan membawa
glukosa, asam amino dan nutrien lain melalui membran menuju kedalam sel.
3. Protein Nutrien dan Penyimpan
Biji berbagai tumbuhan menyimpan protein nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhan
embrio tanaman, terutama protein biji dari gandum, jagung dan beras.
4. Protein Kontraktil atau Motil
13
Beberapa protein memberikan kemampuan kepada sel organisme untuk berkontraksi,
mengubah bentuk atau bergerak. Aktin dan miyosin adalah protein filamen yang berfungsi
didalam sistem kontraktil otot kerangka dan juga didalam banyak sel.
5. Protein Stuktur
Banyak protein yang berperan sebagai filamen, kabel, atau lembaran penyanggah untuk
memberikan struktur biologi, kekuatan atau proteksi. Komponen utama dari urat dan tulang
rawan adalah protein serabut kolagen yang mempunyai daya tegang yang amat tinggi.
Hampir semua komponen kulit adalah kolagen murni.
6. Protein Pertahanan
Banyak protein yang mempertahankan organisme dalam melawan serangan oleh spesies lain
atau melindungi organisme tersebut dari luka. Imunoklobulin atau antibodi pada vertebrata
adalah protein khusus yang dibuat oleh limposit yang dapat mengenali dan mengendapkan
atau menetralkan serangan bakteri, virus atau protein asing dari spesies lain. Fibrinogen dan
trombin merupakan protein penggumpal darah yang menjaga kehilangan darah jika sistem
pembuluh terluka, bisa ular, toksin bakteri, dan protein tumbuhan beracun seperti risin.
7. Protein Pengatur
Beberapa protein membantu mengatur aktivitas seluler atau fisiologi. Diantara jenis ini
terdapat sejumlah hormon, seperti insulin, yang mengatur metabolisme gula dan
kekurangannya, menyebabkan penyakit diabetes, hormon pertumbuhan dari pituitary dan
hormon paratiroid, yang mengatur transport Ca++ dan fosfat juga. Represor mengatur
biosintesa enzim oleh sel bakteri
5. Asam Nukleat
Analisis perbedaan masing-masing biomolekuk berdasarjan struktur dan fungsinya
1. Konsep esensial dari masing-masing biomolekul’2. Analisis model pembelajaran yang tepat
3. RRP materi asam nukleat
14
RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
A. Identitas
Satuan Pendidikan : SMA N 5 Kabupaten Tangerang
Mata Pelajaran : Kimia
Kelas/Semester : XII IPA/2
Materi Pokok : Asam Nukleat
Alokasi Waktu : 3 jam pelajaran (1 pertemuan)
B. Kompetensi Inti
1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya
2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli
(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan
menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam
berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam
menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.
3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,
prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi,
seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan,
kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta
menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai
dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.
4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait
dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan
mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan
C. Kompetensi Dasar
1.1 Menyadari adanya keteraturan struktur partikel materi sebagai wujud kebesaran
Tuhan YME dan pengetahuan tentang struktur partikel materi sebagai hasil
pemikiran kreatif manusia yang kebenarannya bersifat tentatif.
1.2 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu, disiplin, jujur, objektif,
terbuka, mampu membedakan fakta dan opini, ulet, teliti, bertanggung jawab,
15
kritis, kreatif, inovatif, demokratis, komunikatif) dalam merancang dan melakukan
percobaan serta berdiskusi yang diwujudkan dalam sikap sehari-hari.
1.3 Menunjukkan perilaku kerjasama, santun, toleran, cintadamai dan peduli
lingkungan serta hemat dalam memanfaatkan sumber daya alam .
2.1 Menunjukkan perilaku responsif, dan proaktif serta bijaksana sebagai wujud
kemampuan memecahkan masalah dan membuat keputusan.
2.2 Menalar dan menganalisis struktur, tata nama, sifat dan kegunaan makromolekul (polimer,
karbohidrat, dan protein)
D. Indikator
1. Mengagungkan kebesaran Tuhan YME
2. Menyadari bahwa ketentuan yang ditetapkan oleh Tuhan YME adalah yang
terbaik untuk semua ciptaan-Nya.
3. Menjelaskan struktur asam nukleat
4. Menjelaskan tata nama asam nukleat
5. Menjelaskan sifat asam nukleat
6. Menjelaskan kegunaan asam nukleat
E. Materi
Bahan genetik
Sebagai bahan penurunan sifat, kromosom tersusun atas nukleoprotein, suatu senyawa antara asam nukleat dengan protein seperti histon dan/atau protamin. Asam nukleat inilah yang berperan sebagai bahan genetik. Dikenal 2 macam asam nukleat, yaitu DNA sebagai bahan genetik yang sesungguhnya dan RNA.
Asam nukleat merupakan senyawa penting yang tersusun atas nukleotida-nukleotida. Atau dengan kata lain asam nukleat merupakan suatu polimer/rantai nukleotida (polinukleotida). Setiap nukleotida tersusun atas sebuah nukleosida dan gugus fosfat. Sedangkan setiap nukleosida tersusun atas gula pentosa berupa deoksiribosa atau ribose dan basa nitrogen baik dari turunan purin yaitu guanin dan adenin maupun turunan pirimidin yaitu sitosin, timin atau urasil. Agar lebih jelas coba cermati skema di bawah:
16
Skema susunan asam nukleat.
Gula pentosa
Gula pentosa telah Saudara pelajari dalam pokok bahasan karbohidrat, yaitu suatu monosakarida beratom C 5 buah. Coba perhatikan kembali struktur gula pentosa berupa ribosa dan deoksiribosa di bawah ini:
Dst.
Dst.
Basa N (guanin, adenin, sitosin, timin, urasil)
Pentosa (ribosa, deoksiribosa)
Basa N (guanin, adenin, sitosin, timin, urasil)
Pentosa (ribosa, deoksiribosa)
Basa N (guanin, adenin, sitosin, timin, urasil)
Pentosa (ribosa, deoksiribosa)
Basa N (guanin, adenin, sitosin, timin, urasil)
Pentosa (ribosa, deoksiribosa)
Basa N (guanin, adenin, sitosin, timin, urasil)
Pentosa (ribosa, deoksiribosa)
Fosfat
Nukleosida
Fosfat
Nukleosida
Fosfat
Nukleosida
Dst.
Dst.
Fosfat
Nukleosida
Fosfat
Nukleosida
Dst.
Nukleotida
Nukleotida
Nukleotida
Nukleotida
Nukleotida
Asam Nukleat(DNA, RNA)
17
Struktur gula pentosa
Basa Nitrogen
Basa nitrogen ada 2 golongan yaitu:1. Derivat purin yang terdiri atas adenin dan guanin
Kedua basa N ini terdapat di dalam RNA maupun DNA2. Derivat pirimidin yang terdiri atas sitosin, urasil dan timin
Dari ketiga basa N di atas, sitosin terdapat dalam RNA dan DNA, urasil hanya ada pada RNA dan timin hanya ada pada DNA.
Coba perhatikan struktur 5 basa basa N berikut:
Struktur basa nitrogen
Nukleosida
DeoksiribosaRibosa
PirimidinPurin
TiminUrasilSitosinGuaninAdenin
18
Nukleosida merupakan gabungan antara gula pentosa baik ribosa ataupun deoksiribosa dengan salah satu basa N. Jika gula pentosa berupa ribose, maka basa N yang mungkin diikat adalah guanin, adenin, sitosin dan urasil. Sedangkan jika gula pentosa berupa deoksiribosa, maka basa N yang terikat adalah guanin, adenin, sitosin dan timin. Penamaan nukleosida dapat Saudara baca pada tabel system penamaan nukleosida dan nukleotida.
Struktur berbagai macam nukleosida
Deoksitimidin DeoksisitidinDeoksiadenosin
Deoksiguanosin
Nukleosida pirimidinNukleosida purin
UridinSitidinGuanosinAdenosin
19
Tabel Sistem penamaan nukleosida dan nukleotidaGula pentosa Basa Nitrogen Nama
nukleosidaGugus fosfat
Nama nukleotidaRibosa Deoksi-
ribosa AdeninGuanin Sitosin Urasil Timin
Adenosin Adenosin monofosfat
Guanosin Guanosin monofosfat Sitidin Sitidin monofosfat Uridin Uridin monofosfat
Deoksiadenosin
Deoksiadenosin monofosfat
Deoksiguanosin
Deoksiguanosin monofosfat
Deoksisitidin Deoksisitidin monofosfat
Deoksitimidin Deoksitimidin monofosfat
Nukleotida
Nukleotida merupakan gabungan antara nukleosida dengan gugus fosfat. Karena ada 8 macam nukleosida maka nukleotida juga ada 8 macam. Lihat kembali tabel.
20
Struktur nukleotida
Asam nukleat
Asam nukleat merupakan polimer nukleotida (polinukleotida), baik nukleotida purin maupun nukleotida pirimidin. Ada 2 jenis asam nukleat penting dalam tubuh yaitu DNA dan RNA. Dalam biomedik asam nukleat memiliki arti yang sangat penting. Lintasan informasi dasar dalam pembahasan asam nukleat adalah bahwa DNA mengarahkan sintesis RNA dan RNA mengarahkan sintesis protein.
DNA
Sebagai polinukleotida, DNA tersusun atas nukleotida-nukleotida. Coba lihatlah kembali bahwa nukleotida tersusun atas nukleosida-nukleosida. Setiap nukleosida tersusun atas gula pentosa dan basa nitrogen.
Deoksiuridin monofosfat
Deoksisitidin monofosfat
Deoksiguanosin monofosfat
Deoksiadenosin monofosfat
Uridin monofosfat
Sitidin monofosfat
Guanosin monofosfat
Adenosin monofosfat
Nukleotida pirimidinNukleotida purin
21
Basa N yang menyusun DNA adalah adenin, guanin, sitosin dan timin. Sedangkan gula pentosa yang menyusun DNA adalah deoksiribosa. Agar lebih jelas coba perhatian gambar struktur DNA.
Tampak bahwa setiap gugus fosfat dari satu nukleotida berikatan dengan deoksiribosa dari nukleotida berikutnya. Dari gambar dapat Saudara lihat bahwa deoksiguanosin monofosfat (dGMP)/deoksiguanilat dihubungkan dengan deoksiadenosin monofosfat (dAMP)/deoksiadenilat, dihubungkan lagi dengan deoksisitidin monofosfat (dCMP)/deoksisitidilat, dihubungkan lagi dengan deoksitimidin monofosfat (dTMP)/deoksitimidilat dan seterusnya. Urutan nukleotida-nukleotida ini berbeda-beda pada setiap individu.
Struktur DNA (A)
22
Struktur DNA
23
Struktur DNA
24
DNA mengandung 2 untai polinukleotida. Setiap basa N pada nukleotida untaian pertama akan berikatan (ikatan hidrogen) dengan basa N pada nukleotida kedua. Sifat khas dari ikatan ini adalah bahwa setiap basa N adenin (A) selalu berikatan dengan timin (T), sedangkan guanin (G) selalu berikatan dengan sitosin (C). Setiap ikatan antara 2 basa N ini membentuk struktur menyerupai anak tangga, sedangkan deoksiribosa dan fosfat akan membentuk struktur menyerupai ibu tangga. Jika struktur ini diamati secara utuh akan terlihat struktur seperti tangga tetapi dalam kondisi terpilin, sehingga sering disebut sebagai struktur pilinan ganda (double helix).
RNA
RNA sebagaimana DNA juga merupakan asam nukleat, sehingga juga tersusun atas nukleotida-nukleotida dengan segala unsur-unsur penyusunnya. Ada beberapa perbedaan antara RNA dan DNA yaitu:1. RNA tersusun atas gula pentosa ribosa bukan deoksiribosa2. RNA memiliki komponen pirimidin yang berbeda dengan dengan DNA.
Pada RNA pirimidin yang ada adalah sitosin dan urasil. Dengan demikian secara lengkap basa N pada RNA adalah adenin, guanin, sitosin dan urasil. Sedangkan pada DNA adalah adenin, guanin, sitosin dan timin.
3. RNA terdapat dalam bentuk untaian tunggal, tidak seperti DNA yang memiliki untaian ganda. Namun RNA dapat melipat dirinya sehingga pada bagian tertentu didapatkan sifat untaian ganda.
Ada 3 macam RNA yaitu
1. Messenger RNA (mRNA) mRNA memiliki ukuran dan stabilitas yang paling heterogen. mRNA berfungsi sebagai pembawa pesan messenger, yang mengangkut informasi dari DNA ke mesin pembuat protein. mRNA memiliki struktur tunggal. Urutan basa nitrogen di dalamnya dikelompok-kelompokkan menjadi triplet-triplet (urutan 3 basa N) sehingga sering disebut sebagai kode triplet atau lazim dinamakan kodon.
Struktur mRNA
25
Daftar kodon dari mRNA
Nukleotida
pertama
Nukleotida kedua Nukleotida ketigaU C A G
UPhePhe LeuLeu
SerSer Ser Ser
TyrTyr
TermTerm
CysCys
TermTrp
UCAG
CLeuLeuLeuLeu
Pro Pro Pro Pro
HisHisGlnGln
ArgArgArgArg
UCAG
AIleIleIle
Met
ThrThrThrThr
AsnAsnLysLys
Ser SerArgArg
UCAG
GValValValVal
AlaAlaAlaAla
AspAspGluGlu
GlyGlyGlyGly
UCAG
Misalnya urutan kodon adalah UUG maka nukleotida I adalah U, nukleotida kedua adalah U dan nukleotida III adalah G. Jika dicocokkan dengan tabel maka kodon tersebut sesuai untuk asam amino Leusin. Kodon UAC sesuai untuk asam amino Tyr, dan seterusnya.Phe : fenilalaninLeu : LeusinIle : isoleusinMet : metioninVal : valinSer : serinPro : prolinThr : threoninAla : alanin Tyr : tirosinTerm : terminalHis : histidinGln : glutaminAsn : asparaginLys : lisinAsp : aspartatGlu : glutamatCys : sisteinTrp : triptofanArg : argininGly : glisin
2. Transfer RNA (tRNA)
26
Memiliki panjang 74-95 nukleotida. Dalam setiap sel minimal terdapat 20 spesies tRNA yang masing-masing sesuai dengan masing-masing dari 20 jenis asam amino. Struktur dari tRNA adalah menyerupai daun semanggi yang terdiri dari 4 lengan, yaitu :- Lengan akseptor yang terdiri atas pasangan basa N dan berakhir
pada rangkaian CCA. Lengan ini mengikat asam amino dalam proses sintesis protein.
- Lengan anti kodon yang terdiri pasangan basa N dan berakhir pada 3 basa N yang dapat mengenali kodon dari mRNA (memiliki basa N yang komplementer terhadap kodon)
- Lengan D - Lengan CSelain itu juga ada struktur lengan tambahan.tRNA berfungsi sebagai pemindah asam amino menuju mRNA dalam proses sintesis protein.
Struktur tRNA
3. Ribosom RNA (rRNA)Ribosom merupakan struktur nucleoprotein sitoplasma yang bertindak sebagai mesin pembentuk protein dari cetakan mRNA. Pada ribosom mRNA dan tRNA saling berinteraksi untuk menyusun protein spesifik. Sebagai nucleoprotein, ribosom tersusun atas asam nukleat berupa rRNA.
27
Struktur rRNA
F. Strategi Pembelajaran
Model : Cooperative Learning
Pendekatan : Scientific
Metode : Diskusi dan Mind Map
G. Media dan Sumber Belajar
1. Media : Papan tulis, laptop, LCD, dan Infokus
2. Sumber Belajar :
a. Haris, A. 2013. Kimia untuk SMA/MA kelas X Peminatan. Bandung : Yrama Widya.
b. Internet
H. Langkah-langkah Pembelajaran
Langkah Pembelajaran Alokasi
Waktu
Keterangan
1. Pendahuluan (fase orientasi)
a. Guru mengucapkan salam kepada siswa
dengan senyum yang
bersahabat/komunikatif
b. Guru mengajak siswa berdoa bersama
sesuai keyakinan masing-masing
c. Guru memeriksa kehadiran siswa
10
Menit
28
d. Guru menyampaikan materi
e. pembelajaran dan tujuan pembelajaran
yang harus dicapai siswa dalam
pembelajaran ini
f. Guru memotivasi siswa dengan perrtanyaan :
“Siapa yang sudah pernah mendengar dpa itu
“DNA”? Apakah itu DNA? Tahukah kamu
bila didalam DNA terdapat asam nukleat?
g. Siswa dibagi menjadi beberapa kelompok
yang terdiri dari 5 orang.
II. Kegiatan Inti
a. Mengamati
Siswa mengamati tayangan video asam
nukleat.
b. Menanya
Siswa diharapkan bertanya mengenai
struktur DNA dan RNA.
c. Mengumpulkan Data
Siswa melakukan diskusi dan membuat
mind map untuk mengetahui struktur, tata
nama, sifat dan kegunaan asam nukleat
dari berbagai sumber.
d. Mengasosiasi
Siswa dalam kelompok menganalisis
dan menyimpulkan struktur, tata nama,
sifat dan kegunaan asam nukleat.
e. Mengkomunikasikan
Perwakilan dari masing-masing
kelompok menyampai kan hasil
diskusinya (presentasi) dan
kesimpulannya dengan tata bahasa
yang benar.
Guru mengkonfirmasi pengetahuan
siswa yang belum tepat.
100
menit
10
menit
Audio, visual, kinestetik
Audio, visual, kinestetik
Audio, kinestetik
Audio
Audio, visual, kinestetik
Audio, visual, kinestetik
29
BREAKTIME : Siswa (Dipandu
oleh perwakilan siswa) menyanyikan
lagu kimia.
Guru memberikan kuis berupa
permainan “Snow Ball” yaitu siswa
diminta untuk membuat sebuah
pertanyaan diatas selembar kertas,
lalu kertas tersebut dibulatkan dan
dijadikan bola. Siswa melemparkan
bola pertanyaan tersebut secara acak.
Siswa diberikan waktu permainan
selama 20 menit
Siswa yang memperoleh poin
tertinggi akan mendapatkan
penghargaan sebagai “Kelompok
Paling DNA”.
III. Penutup (fase evaluasi)
a. Guru bersama siswa menyimpulkan
materi pemmbelajran pada hari tersebut.
b. Memberikan tugas individu untuk berlatih
pada buku paket
c. Menginformasikan rencana kegiatan
pembelajaran yang akan datang.
15
menit
Audio, visual, kinestetik
H. Penilaian Hasil Pembelajaran
1. Penilaian Kognitif
Penilaian Individu (Tugas)
Jenis Tagihan : Tugas Individu
Alat ukur : Tes Tulis
30
Bentuk : Essay
2. Penilaian Afektif
Penilaian Diri
Penilaian Antarteman
3. Penilaian Psikomotorik
4. jurnal
31