Biomolekul

Biomolekul yaitu senyawa organik yg dapat didapatkan dlm badan makhluk hidup. Pada umumnya biomolekul adalah senyawa yg berskala relatif besar, sehingga beberapa jenis biomolekul tergolong makromolekul. Dalam artikel ini akan dibahas empat kelompok biomolekul yg utama pada makhluk hidup, yaitu karbohidrat, protein, lipid, & asam nukleat.

Karbohidrat

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

Penggolongan karbohidrat

Berdasarkan hasil hidrolisisnya, karbohidrat mampu dikelompokkan menjadi:

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

   

2. Disakarida, yakni 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, yakni karbohidrat yg bila dihidrolisis terurai menjadi banyak (lebih dr 10) molekul monosakarida. Misalnya:

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

    Amilum dapat dipisahkan menjadi dua cuilan, yakni 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 lewat 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 menunjukkan adanya karbohidrat dlm sampel. Mula-mula larutan sampel diberi beberapa tetes larutan α-naftol, lalu diberi H₂SO₄ pekat secukupnya hingga terbentuk dua lapisan cairan. Bila terbentuk cincin warna merah keunguan, larutan sampel mengandung karbohidrat.

• Uji Fehling & Uji Benedict

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

• Uji iodin

Uji ini digunakan untuk menunjukkan adanya amilum. Larutan sampel yg mengandung amilum (amilosa) setelah 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 adalah C, H, O, & N.

Asam amino

Asam amino merupakan suatu golongan senyawa karbon yg setidaknya mengandung satu gugus karboksil (−COOH) & satu gugus amino (−NH₂). Asam amino dlm protein disebut pula asam α-amino, sebab 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 lazim diketahui .

Protein tersusun dr sekitar 20 macam asam amino tersebut yg dapat dibedakan menjadi asam amino esensial & asam amino nonesensial. Asam amino esensial yakni asam amino yg tak mampu disintesis di dlm badan manusia, sehingga harus disuplai dr masakan. 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 insan.

Sifat-sifat asam amino:

• dapat membentuk ion zwitter, yaitu 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 lewat ikatan peptida

  

Struktur protein

Struktur protein mampu dibedakan ke dlm empat tingkatan, yaitu:

1. Struktur primer: urut-urutan asam amino dlm rantai polipeptida.
2. Struktur sekunder: susunan rantai polipeptida menggulung seperti spiral (heliks-α) ataupun berbaris bersisian (lembar-β) oleh alasannya adanya gaya-gaya nonkovalen, seperti 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 digunakan untuk memperlihatkan 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 dapat mendeteksi protein tetapi 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 menawarkan 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 dapat bermetamorfosis jingga kalau dibuat alkalin (basa) dgn larutan NaOH.

• Uji Belerang

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

Lipid

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

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 sebagai trigliserida. Perbedaan utama dr lemak & minyak adalah wujudnya dlm suhu ruang. Lemak mengandung lebih banyak asam lemak bosan sehingga berwujud padat pada suhu ruang. Sedangkan, minyak mengandung lebih banyak asam lemak tak bosan sehingga berwujud cair pada suhu ruang.

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

Lemak merupakan lipid yg mampu mengalami reaksi hidrolisis dgn memakai asam berpengaruh atau enzim lipase. Hasil hidrolisis lemak yakni 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, sebab 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 metode cincin tetrasiklik.

Asam Nukleat

Asam nukleat ialah 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 adalah 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 adalah adenin, guanin, sitosin, timin, & urasil. Adenin, guanin, & sitosin terdapat pada DNA maupun RNA. Sedangkan, timin cuma terdapat pada DNA & urasil cuma terdapat pada RNA.

Contoh Soal Biomolekul & Pembahasan

Contoh Soal 1

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

A. pereaksi Biuret

B. pereaksi ninhidrin

C. kertas timbal asetat

D. pereaksi Fehling

E. larutan kanji

Jawaban: D

Glukosa tergolong 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 SMA Kelas XII. Jakarta: Erlangga

Sudarmo, Unggul. 2007. Kimia Sekolah Menengan Atas 3 untuk Sekolah Menengan Atas 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 Wargamasyarakat.org lainnya:

• Konfigurasi Elektron
• Fraksi Minyak Bumi
• Deret Volta