MAKROMOLEKUL

Dra. Yustini Alioes,Msi, Apt

I. KARBOHIDRAT

Turunan aldehida atau keton dari alkohol polihidroksil atau zat-zat yang pada hidrolisis menghasilkan derivat-derivat tersebut.

Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik, tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida).

Sebagian besar karbohidrat dengan berat molekul yang rendah, manis rasanya. Karena itu juga digunakan istilah "gula" untuk zat-zat yang tergolong karbohidrat.

Karbohidrat dapat dibagi dalam 4 golongan besar:(1) Monosakarida (2) Disakarida (3) Oligosakarida (4) Polisakarida

1. MONOSAKARIDA (CnH2nOn)

"simple sugars" karena tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut.

Pembagian monosakarida adalah:1.Aldosa, yang mengandung gugus aldehida Contoh : glukosa,galaktosa 2.Ketosa, yang mengandung gugus keton Contoh : fruktosa

Beberapa Reaksi Kimia yang Penting

1. Reduksi Pereaksi Fehling/ Benediet. Jumlah Cu yang tereduksi

ukuran kadar gula. Larutan Barfoed membedakan

monosakaria dari disakarida.( waktu utk monosakarida 30 menit sdgkan disakarida > 30 menit )

2. Osazon Test osazon penting untuk identifikasi

gula karena osazon berbagai karbohidrat mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang berbeda.

Pada pembentukan osazon hanya C karbonil (gugus aldehida atau keton) dan atom C yang bersebelahan letaknya turut bereaksi.

3 Interkonversi• Dalarn larutan alkali lemah seperti Ba(OH)2 dan

Ca(OH)2 glukosa dapat berubah menjadi fruktosa atau manosa dan sebaliknya. Ini terjadi melalui bentuk enendial.

4. OksidasiOksidasi gugus aldehida suatu

aldosa suatu asam aldonat : asam glukonat.

Oksidasi pada gugus alkohol primer suatu asam uronat, :asam glukuranat.

Oksidasi dengan asam nitrat pekat asam sakarat dengan 2 gugus COOH.

2. DISAKARIDA (Cn(H2O)n-1)

Disakarida 2 molekul monosakarida yang sama /berlainan, misalnya sukrosa, maltosa, laktosa . 3. POLISAKARIDA1. Pati a. Amilosa (15 -20%) b.Amilopektin (80 - 85%) Berat molekul pati berkisar antara 50.000 sampai beberapa juta.

Hidrolisis pati pemanasan dgn asam encer amilodestrin (warna biru) akroodekstrin ( merah), maltosa dan glukosa yang tidak memberi warna dengan iodium

2. GlikogenPolisakarida ini, yang terdapat pada

hewan, disebut juga sehagai "animal starch". Molekulnya lebih kecil daripada pati

Glikogen tidak mereduksi larutan Benedict dan dengan iodium memberi warna merah.

3. InulinZat ini terdapat dalam akar tumbuh-

tumbuhan tertentu. Polisakarida ini termasuk golongan : fruktosan yang pada hidrolisis menghasilkan fruktosa.

Dengan iodium inulin tidak memberi warna. Dalam air panas ia mudah larut.

Inulin digunakan untuk penetapan "glomerular filtration rate".

4. SelulosaKarbohidrat ini membentuk struktur sel

tumbuh-tumbuhan. Pada hidrolisis yang tidak lengkap

disakarida selobiosa, sedangkan pada hidrolisis yang lengkap -glukosa.

Selulosa tidak larut dalam air; berat molekulnya antara 50.000 sampai 400.000 300 - 2500 molekul glukosa.

Dengan iodium, selulosa tidak memberi warna.

Enzim '' enzim pencernaan tidak dapat memecah selulosa selulosa penting sebagai sumber "bulk" dalam makanan.

5. KitinPolisakarida ini membentuk struktur

sel avertebrata, banyak terdapat misalnya pada kulit kerang.

Kitin terdiri dari molekul-molekul N-asetil-D-glukosamin yang berikatan dengan ikatan glukosida (1-4).

PERCOBAAN KARBOHIDRAT 1. Test Molisch

Dasarnya adalah pembentukan furfural atau turunannya disebabkan daya dehidrasi asam pekat terhadap karbohidrat. Dengan -naftol, furtural akan membentuk suatu senyawa yang berwarna ungu.

2. Pembentukan OsazonSuatu aldosa atau ketosa akan bereaksi dengan fenilhidrazin membentuk fenilhidrazon kristal

3. Test BenedictLarutan tembaga alkalis akan direduksi oleh gula yang mempunyai gugus aldehida atau keton bebas Cu2O endapan merah bata.

4. Modifikasi Test BarfoedTest ini ditujukan untuk membedakan monosakarida dari disakarida. Perbedaan dengan test Benedict ialah bahwa pada percobaan ini reduksi terjadi dalam suasana asam. Pereaksi terdiri dari larutan kupriasetat yang ditambah dengan asam laktat

5. Test SeliwanoffPada umumnya reaksi ini spesifik untuk ketosa. Dasarnya ialah pembentukan 4 hidroksime furfural yang bereaksi dengan resorsinol (1,3-dihidroksi benzen) membentuk suatu senyawa berwarna merah.

6. Test Tauber Terhadap Pentosa Pereaksi terdiri atas larutan benzidin 2% dalam asam.asetat glasial Warna merah cherry.

7. Reaksi TollensReaksi ini untuk pentosa yang membedakannya dari heksosa.

8. Peragian hidrolisa dengan menggunakan ragi / enzim yg cocok Alkohol + CO2

9. Test Asam MusatDari semua karbohidrat hanya galaktosa dan laktosa yang pada oksidasi dengan asam nitrat menghasilkan asam yang tidak dapat larut. .

10. Hidrolisis Sukrosa dengan HCl monosakarida test Benedict dll

11. Test IodiumMetoda Letakkan sejumlah kecil pati pada

suatu piring reaksi. Tambahkan setetes larutan iodium encer. Perhatikan warna biru yang terbentuk.

Lakukan juga percobaan ini terhadap dekstrin, glikogen, gummi arabikum, inulin dan agar-agar.

II. LEMAKDefinisi “ Suatu senyawa organik yang

heterogen yang mengandung asam lemak yang mempunyai sifat – sifat ; relatif tidak larut dalam air tapi larut dalam pelarut organik yang non polar seperti eter, kloroform ,benzen dan lain – lain.”

Asam lemak :Asam karboksilat alifatik yang sebagian

besar dari hidrolisa lemak alami dan minyakPada umumnya mempunyai jumlah atom

karbon genapDapat dijenuhkan atau dapat mempunyai

satu atau lebih ikatan rangkap

Contoh ; R – CH2-CH2-COOH

Asam Lemak JenuhAsam Jumlah

Karbon/StrukturAsal

Kaprilat 8 : CH3 (CH2)6COOH

Lemak mentega dan minyak kelapa

Kaprat 10: CH3(CH2)8COOH

Minyak kelapa

Laurat 12: CH3(CH2)10COOH

Minyak kelapa

Miristat 14: CH3(CH2)12COOH

Minyak sayuran

Palmitat 16: CH3(CH2)14COOH

Lemak hewan

Stearat 18: CH3(CH2)16COOH

Lemak hewan dan minyak sayuran

Arakidat 20: CH3(CH2)18COOH

Minyak kacang

Asam Lemak Tak JenuhAsam Jumlah Karbon/Struktur Asal

Palmitoleat

16: CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH

Lemak mentega

Oleat 18:CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

Semua lemak

Arakidonat 20:CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3CH=CH(CH2)3COOH

Minyak ikan

KLASIFIKASI LEMAK : 1. Lemak sederhana: ester asam

lemak dengan senyawa alkohol ( gliserol )a. Lemak ( fat ) ester asam

lemak dengan ester; trigliseridab. Waxer (Lilin) ester asam lemak

dengan alkohol rantai panjang.

2. Lemak komplek : ester asam lemak dengan senyawa lainnya

a. Fosfolipid di jaringan otak Ex : gliserol fosfolipid, spingo

fosfolipid b. Glikolipid : adalah gabungan asam lemak dengan spingosine dan karbohidratContoh lainnya ; - Sulfolipid - Aminolipid - Lipoprotein

3.Precusor and Derived Lipids ; - Asam lemak. - Gliserol - Steroid - Alkohol – alkohol lainnya - Benda keton - Vitamin larut lemak - Hormon

PERANAN BIOMEDIK LEMAK

a. Makanan : - Sumber bahan makanan berenergi tinggi - Sumber vitamin larut dalam lemak; vitamin

ADEK - Asam lemak esensial b. Dalam tubuh : - Simpanan energi ; jaringan adiposa - Insulater panas ; kulit / organListrik ; saraf - Lipo protein ; - sel membran

- mitokondria - transpor lemak

c. Pengetahuan ; biokimia lemak: penting untuk patofisiologis

penyakit – penyakit seperti ;Obesitas HipertensiDiabetes melitusPJKBatu empedu

IV. SUMBER LEMAK MAKANAN

Minyak kelapa : kadar tertinggiMentega Kadar lemak rendah dengan protein tinggi ;

ikanSusu bubuk lebih besar dari susu murniAlpokatKacang tanahDaging babi

Sumber kolesterol ;Otak 3 gram / 100 gramUsus 1,5 gram / 100 gramHati 0,8 gram / 100 gramKuning telur 0,4 / 100 gram

Dianjurkan 300 mg hari.Efek samping kolesterol terasa setelah jangka panjang ( 20 th kemudian)

Misalnya ; Jantung koroner

FUNGSI-FUNGSI KHUSUS DARI LIPID

1. Lipid Permukaan Tumbuhan : - Merupakan penting bagi

tumbuhan hijau yang tumbuh dalam lingkungan kering dimana air harus disimpan.

- Penting untuk menjaga penguapan air ( senyawa lilinnya)

- Mempunyai peranan melindungi

2. Feromon : - Merupakan zat yang digunakan

oleh serangga dan jenis lain untuk berhubungan sebagai tanda isyarat tertentu dalam melakukan aktifitas

3. Prostaglandin ; - Merupakan penyampai kimia lipid

dalam tubuh manusia - Asam lemak dengan 20 karbon - Dalam konsentrasi kecil

mengadakan reaksi fisiologik Sangat penting dalam pengobatan peradangan dan alergi dan radang sendi ( rheumatoid arthritis )

III. PROTEIN

“ Suatu senyawa organik yang bila dihidrolisis akan menghasilkan beberapa asam amino “

| R-C-NH2 |

COOH

KLASIFIKASI 7 gol berdsrkan struktur rantai samping R. sbg berikut:(1) Dengan rantai samping alifatik. Contoh: glisin, alanin, valin, leusin dan isoleusin.(2) Dengan rantai samping yg mengandung gugus Hidrofisil ,contoh: serin, treonin. (3) Dengan rantai samping yg mengandung atom sulfat. Contoh: sistein, metionin.(4) Dengan rantai samping yg megandung gugus COOH atau amidanya. Contoh: asam aspartat, asparagin, asam glutamat, ghitamin.

(5) Dengan rantai samping yg mengandung gugus NH2 . . Contoh: arginin, lisin, hidroksilisin.(6) Dengan rantai samping yg mengandung cincin aromatik. Contoh: fenilalanin, tirosin dan triptofan.(7) Asam imino. Contoh: prolin, 4-hidroksiprolin.

SIFAT-SIFAT ASAM AMINOAsam amino merupakan kristal putih yang larut dalam air (kecuali sistin dan tirosin)dan dalam asam /alkali kuat dan amonium sulfat atau natrium kloridaBeberapa asam amino seperti glisin, alanin, serin dan prolin rasanya manis; triptofan dan leusin rasanya tawar, sedangkan arginin rasanya pahit.

Semua asam amino kecuali glisin mengandung atom C asimetris, keaktifan optis, memutar bidang cahaya polarisasi ke kiri (-) atau ke kanan (+).

Semua asam amino bersifat amfoter: berionisasi sebagai asam (COO-) dan basa (NH3+) dan garam dengan alkali/ asam.

Pada pH tubuh (pH = 7,4) asam amino "zwitterion".

Pada pH isoelektrik (pI) muatan positif dan negatif asam amino sama besar, pH ini asam amino tidak bergerak di dalam medan listrik.

REAKSI KIMIA senyawa berwarnasecara kwalitatif /kwantitatif. 1. Reaksi umum untuk asam amino (Reaksi Ninhidrin). suatu komplek berwarna biru

(kuning untuk prolin dan OH-prolin). Pengukuran intensitas warna biru itu merupakan dasar penetapan kwantitatif asam amino- (lihat Gbr.4-1).

Reaksi-reaksi warna khusus

ASAM AMINO NAMA REAKSI

WARNA

Arginin Sakaguchi merah Histidin, tirosin Pauly merah Triptofan Hopkins-Cole ungu Triptofan Ehrlich biru Tirosin Millon merah Tirosin, triptofan dan fenilalanin

Xonthoprotein

kuning

Sistein Nitroprusside

merah

PEPTIDAProtein merupakan rangkaian asam

amino yang berikatan satu sama lain dengan ikatan peptida, dibentuk antara gugus karboksil asam amino yang satu dengan gugus amino asam amino berikutnya (lihat Gambar 4-2).

.

.

- Zat-zat terdiri dari 2 asam amino dipeptida, 3 asam amino disebut tripeptida dan seterusnya tetrapeptida, pentapeptida, oktapeptida dan seterusnya.

- Polimer yang terdiri dari asam amino kurang dari 100 buah disebut polipeptida

- lebih dari 100 asam amino disebut protein

Test PROTEIN1. Reaksi Biuret reaksi terhadap ikatan peptida.Biru

lembayung. 2.Pengaruh Logam Berat Presipitat 3."Salting Out" Protein 4. Kolorimetri Beberapa asam amino memberi

reaksi warna yg khusus. Intensitas warna dpt dipakai utk menentukan asam-asam amino ini secara kwantitatif.

Gambar 4-1. Reaksi Ninhidrin

5. Kromatografi Cara ini banyak dipakai sedikit bahan.a. Kromatografi kertas saring. b. Kromatografi lapis tipis (Thin Layer

Chromatography). Dalam waktu terakhir ini kromatografi lapis tipis, banyak menggantikan kromatografi kertas saring karena:

- Pemisahan zat-zat dapat lebih sempurna jenis adsorbent dapat dipilih.

- Waktu pemisahan lebih cepatc. Ion-Exchange Chromatografi (Moare & Stein).

Untuk pemisahan asam amino digunakan adsorbent yang terdiri dari partikel-partikel polar

6. Cara Biologis

PROTEINNama protein (Yunani = yang utama)

pertama diajukan oleh Berselius untuk senyawa-senyawa organik komplex yang terdapat di dalam sel binatang dan tumbuh-tumbuhan.

Tumbuh-tumbuhan dan bakteri dapat membuat protein dari nitrogen an-organik, tetapi binatang dan manusia memerlukan asam amino untuk sintesis protein.

Asam amino yg diperlukan tubuh dpt dibagi dlm 2 kelompok, yaitu:1.Asam amino esensial asam amino yg mutlak hrs ada dlm makanan, krn tdk dpt disintesis oleh tubuh. Utk manusia, asam amino tersebut ialah: triptofan, fenilalanin, lisin, treonin, valin, metionin, leusin2.Asam amino non-esensial yg dpt disintesis oleh tubuh sendiri. Asam amino ini juga perlu terdpt dlm makanan sebagai sumber nitrogen.

Komposisi Kimia Protein

Sebagian besar protein terdiri dari unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dgn perincian sbb :

C =50 - 55%H = 6 - 7,3%O =19 - 24% %N = 13 - 19% (= 16% utk penetapan kadar

protein dlm zat makanan atau cairan biologis).

Unsur-unsur lain yg sering juga terdpt di dlm protein adalah S, P, Fe, Mn, I, Cu, Zn dll

Klasifikasi

Klasifikasi protein berdasarkan rumus bangun sangat sulit, karena rumus bangun protein belum diketahui seluruhnya. Klasifikasi yang lazim dikemukakan ialah yang berdasarkan atas daya larutnya dan komposisi kimianya terutama asam amino.

1. Simple Protein asam amino L- atau derivatnya. Contoh;Albumin,Globulin,Glutelin,Prolamin ,Albuminoid(Skleroprotein),Histon,Protamin2. Conjugated Protein Protein yg bergbg dgn zat yg bukan

protein gugus prostetik.(a ) Alit kleoprotein Gugus prostetiknya ialah asam nukleat. Contoh: nuklein, nukleohiston

.(b) Glikoprotein Gugus prostetiknya ialah karbohidrat,

yang pada hidrolisis menghasilkan heksosamin.

Contoh: musin dlm saliva, 1-globulin dan 2-globulin dlm plasma.

(c) Fosfoprotein Senyawa dgn ggs prostetiknya

mengandung fosfor, tetapi bukan fosfolipid atau asam nukleat.

Contoh: kasein dalam susu.

(d ) Kromoprolein Senyawa yang mengandung gugus kromoforik. Contoh: hemoglobin, hemosianin, sitokrom,

flavoprotein.

(e) Lipoprotein Gugus prostetiknya ialah suatu lipid spt:

triasilgliserol, fosfolipid, kolesterol dll. Contoh: kilomikron, VLDL (very low density

lipoprotein). LDL (low density lipoprotein) dalam darah.

(f ) Metalloprotein Gugus prostetiknya ialah suatu logam. Contoh: seruloplasmin (Cu), siderofilin (Fe).

(3) Menurut btknya molekul Protein dibagi dlm 2 gol:

(a) Protein Globuler Protein ini mempunyai perbandingan sumbu (panjang : lebar) < 10. Contoh: insulin, albumin dan globulin plasma, ribonuklease dan pepsin. (b ) Protein Fibrous Protein ini berbtk spt batang dgn perbandingan sumbu > 10. Contoh: fibrinogen, keratin, miosin.

Sifat-sifat Umum Protein

(1)Protein mrpkan suatu makromolekul yg dlm larutan membentuk koloid liofil (emulsoid).

(2) Hidrolisis protein menghslkan asam amino-L-.

Hidrolisis protein dpt dilakukan dgn :Asam spt;HCl 6 N atau H2SO4 8 N, disertai pemanasan. Dgn HCl 6 N pada suhu 110°C sebagian besar protein dpt dihidrolisis sempurna selama 20 - 70 jam.

(5) Struktur Protein - Asam-asam amino dlm molekul protein

diikat dgn ikatan peptida. - Macam, jumlah dan urutan asam amino

di dlm molekul protein menentukan

struktur primer merupakan rantai poli peptida. - Rantai tadi terlipat membentuk heliks. Btk heliks ini dipertahankan oleh ikatan disulfida dan ikatan hidrogen. Ini merupakan struktur sekunder.

- Struktur sekunder tersusun membentuk lapisan,kristal, atau serabut struktur tersier. Struktur tersier dipertahankan oleh ikatan

hidrogen dan gaya Van der Waals. - Beberapa protein mempunyai struktur

kwartemer yaitu susunan beberapa unit yang mempunyai struktur primer sekunder dan tersier. Struktur kwarterner ini sangat penting untuk fungsi suatu protein, misalnya enzim.

(6) Denaturasi Protein

Denaturasi adalah perubahan sifat fisik dan faal suatu protein akibat pecahnya ikatan hidrogen dan ikatan nonpolar di dlm molekul protein, shg terjadi perubahan pd struktur sekunder, tersier dan kwartemer. '

Denaturasi protein dpt terjadi oleh: zat asam atau basa kuat, logam berat, pemanasan, alkohol, sinar-X, sinar ultraviolet, zat kimia seperti urea dan sebagainya.

Perubahan-perubahan yg terjadi pd protein akibat denaturasi ialah berkurangnya daya larut protein, hilangnya aktivitas enzim dan hormon, berubah atau hilangnya sifat aslinya