Makromolekul

STRUKTUR DAN FUNGSI MOLEKUL BIOLOGIS BERUKURAN BESAR (MAKROMOLEKUL)

Fersty Isna Kusumawardani

Program Studi Pendidikan Biologi – Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Jember

Jl. Kalimantan 37, Kampus Tegal Boto – Jember 68121

*E-mail :fersty08@gmail.com

ABSTRAK

Artikel ini dibuat untuk memudahkan mahasiswa, khususnya mahasiswa pendidikan biologi dalam memahami serta mengetahui jenis, struktur, dan fungsi molekul biologis berukuran besar (makromolekul). Makromolekul merupakan polimer, yang tersusun dari monomer-monomer. Polimer itu sendiri dapat diartikan sebagai molekul panjang yang terdiri dari banyak blok pembangun yang mirip atau identik dan tertaut oleh ikatan kovalen. Sedangkan,unit berulang yang berperan sebagai blok pembangun polimer disebut monomer.Pada senyawa organik kehidupan, terdapat empat kelas makromolekul. Empat kelas makromolekul itu diantaranya adalah karbohidrat, lipid, protein dan asam nukleat. Dari masing-masing makromolekul tersebut terdapat struktur dan fungsi yang berbeda-beda. Perbedaan dari keempat makromnolekul di alam tergantung dari  monomer pembentuknya, tetapi mekanisme kimiawi yang digunakan sel untuk membuat dan menulis polimer, secara mendasar sama untuk semua makromolekul.

Kata Kunci : makromolekul, karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat

PENDAHULUAN

Setiap sel memiliki ribuan jenis makromolekul yang berbeda. Antara tipe sel yang satu dengan yang lain memiliki kumpulan makromolekul yang bervariasi, bahkan dalam organisme yang sama. Variasi polimer ini salah satunya dapat dilihat dari perbedaan bawaan diantara saudara kandung. Dari contoh simpel tersebut maka dapat diartikan bahwa keanekaragaman makromolekul dalam dunia kehidupan akan semakin luas dan tidak menutup kemungkinan variasinya akan muncul tidak terbatas.

Konsep molekul kehidupan sebenarnya sangatlah sederhana. Molekul-molekul kecil yang dimiliki semua organisme tersusun menjadi berbagai makromolekuler unik. Terlepas dari keanekaragaman yang luar biasa, struktur dan fungsi molekular tetap dapat dikelompokan menjadi beberapa kelas. Pada setiap kelas, molekul besar memiliki sifat emergen yang tidak di temukan dalam blok-blok pembangunnya secara individual.

PEMBAHASAN

Makromolekul dalam sel dibentuk sebagai susunan berulang dari satuan-satuan struktur dasar yang dinamakan monomer, monomer satu dengan yang lainnya dihubungkan dengan ikatan kovalen. Makromolekul yang dibentuk dinamakan polimer. Polimer adalah suatu molekul yang terdiri atas banyak sub unit yang sama atau menyerupai. Sub unit yang berperan sebagai pembangun polimer dinamakan monomer. Beberapa sub unit yang kecil ada yang berfungsi sebagai monomer, juga mempunyai fungsi lain. Berikut kita akan membahas tentang molekul-molekul penting dalam sel yang di sintesis dalam sel atau setidaknya menjadi bagian penting dalam menyusun badan sel.

Karbohidrat

Karbohidrat berperan sebagai bahan bakar dan materi pembangun. Karbohidrat dibagi menjadi 3 macam, yaitu monosakarida atau biasa di kenal dengan gula sederhana, disakarida yang di kenal dengan gula ganda karena terdiri dari dua monosakarida yang digabungkan oleh reaksi dehidrasi, dan polisakarida yang merupakan polimer yang tersusun dari banyak blok pembangun gula.

Monosakarida (C6H12O6)

Monosakarida merupakan jenis karbohidrat yang paling umum,sangat sederhana,dan memiliki satu gugusan gula serta tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil. Banyaknya atom dalam monosakarida biasanya 3 sampai 7 (triosa sampai heptosa). Berdasarkan gugusnya monosakarida digolongkan menjadi golongan aldosa (mengandung gugus aldehid) dan ketosa (mengandung gugus keton). Golongan aldosa terdiri atas glukosa dan galaktosa. Yang termasuk ketosa adalah fruktosa. Fungsi monosakarida salah satunya adalah sebagai sumber karbon yang dapat diubah menjadi molekul lain atau dikombinasikan menjadi polimer.

Disakarida (C12H22O11)n

Disakarida terdiri dari dua monosakarida yang digabungkan oleh tautan glikosida, ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi. Misalnya, maltosa adalah disakarida yang terbentuk dari pertautan dua molekul glukosa. Maltosa merupakan bahan yang digunakan dalam pembuatan bir. Disakarida yang paling umum adalah sukrosa atau biasa dikenal dengan gula pasir (gula tebu). Kedua monomernya adalah glukosa dan fruktosa. Tumbuhan umumnya mentranspor karbohidrat dari daun ke akar dan organ nonfotosintetik lain dalam bentuk sukrosa. Yang terakhir adalah laktosa, gula dalam susu. Laktosa terdiri atas molekul glukosa yang digabungkan ke molekul galaktosa. Fungsi disakarida salah satunya juga sebagai sumber karbon yang dapat diubah menjadi molekul lain atau dikombinasikan menjadi polimer.

Polisakarida

Polisakarida adalah senyawa yang tersusun atas banyak satuan monosakarida yang digabungkan oleh tautan glikosida. Polisakarida merupakan polimer alam dari monosakarida dengan rumus umum (C6H10O5)n. Hidrolisis lengkap terhadap polisakarida menghasilkan monosakarida. Yang termasuk polisakarida antara lain selulosa, pati atau amilum, glikogen, dan kitin. Selulosa adalah komponen utama dinding kokoh yang menyelubungi sel tumbuhan.hidrolisis secara lengkap dari selulosa menghasilkan glukosa. Selulosa tidak larut dalam air dan tidak dapat dicerna oleh manusia. Penggunaan selulosa adalah pada pembuatan kertas dan rayon. Pati, pati banyak terdapat dalam biji, akar, dan umbi yang merupakan cadangan makanan bagi tumbuhan itu sendiri.  Hidrolisis pati menghasilkan glukosa. Pati sedikit larut dalam air, dengan larutan yodium memberiukan warna biru, larutan pati bersifat optis aktif putar kanan. Dalam tumbuhan pati dibuat dari reaksi fotosintesis. Glikogen, glikogen merupakan polisakarida yang terdapat dalam badan hewan terutama dalam hati. Hidrolisis glikogen menghasilkan glukosa. Larutan glikogen bersifat optis aktif putar kanan. Kitin, kitin adalah polisakarida yang digunakan artropoda (serangga,laba-laba,krustasea,dan hewan lain yang berkerabat) untuk membangun eksoskeletonnya. Kitin murni bersifat seperti kulit dan fleksibel, namun menjadi keras ketika tertanami dengan kalsium karbonat. Kitin serupa dengan selulosa, hanya saja monomer glukosa kitin memiliki embelan yang mengandung nitrogen.

Lipid

Lipid merupakan kelompok molekul hidrofobik yang beraneka ragam. Lipid adalah senyawa (gliserida) yang merupakan ester dari asam lemak dengan gliserol. Oleh karena gliserol mengandung tiga gugus OH, maka satu molekul gliserol akan mengikat 3 molekul asam membentuk Trigliserida. Contoh dari lipid adalah triasilgliserol yang terdiri dari gliserol dan 3 asam lemak. Triasilgliserol merupakan sumber energi yang penting. Fosfolipid, fosfolipid terdiri dari gugus fosfat dan 2 asam lemak. Salah satu fungsi trialsilgliserol adalah adanya lapisan ganda lipid pada membran sel. Dan yang terakhir adalah steroid, steroid merupakan empat cicin menyatu yang dilekati gugus kimia. Fungsi steroid antara lain steroid yang merupakan komponen dari membran sel (kolesterol) dan sinyal yang berjalan melalui tubuh (hormon).

Protein

Protein adalah molekul pembangun sel. Protein tidak memiliki bentuk dan struktur baku,karena sel paling sederhanapun memiliki kurang lebih 2.000 jenis protein yang berbeda. Sel tetap dapat melangsungkan kehidupan karena berfungsinya beragam protein yang berbeda ini secara sangat harmonis.
Protein terbuat dari molekul-molekul lebih kecil yang disebut "asam amino" yang terbentuk oleh beragam kombinasi berbeda dari atom karbon, nitrogen dan hidrogen. Terdapat 500-1.000 asam amino dalam sebuah protein berukuran rata-rata. Sejumlah protein berukuran jauh lebih besar.

Protein terdiri dari satu atau lebih polipeptida, yang masing-masing terlipat dan mengumpar menjadi struktur berdimensi tiga yang spesifik. Gambaran umum fungsi protein adalah sebagai berikut :

Tipe Protein	Fungsi
Protein Enzimatik	Percepatan selektif pada reaksi kimia
Protein Struktural	Penyokong
Protein Simpanan	Simpanan asam amino
Protein Transpor	Transport zat-zat lain
Protein Hormonal	Koordinasi aktivitas organisme
Protein reseptor	Respons sel terhadap rangsangan kimia
Protein Kontraktil dan motorik	Pergerakan
Protein Pertahanan	Perlindungan dari penyakit

Asam Nukleat

Asam nukleat adalah salah satu dari empat kelas molekul biokimia. Asam nukleat termasuk RNA (asam ribonukleta) dan DNA (asam deoksiribonukleat). Asam nukleat terdiri dari rantai molekul kecil yang disebut nukleotida, yang diikat bersama oleh ikatan kovalen. Asam nukleat terdiri dari DNA dan RNA. DNA (asam deoksiribonukleat) merupakan persenyawaan kimia yang palinmg pentimng pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari mkhluk hidup dalam keseluruhannya dari generasi satu ke generasi berikutnya. DNA merupakan dua benang polinukleotida ganda dan berpilin (double heliks). Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian nukleutida. Setiap nukleutida tersusun atas gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen), gugusan asam fosfat yang terikat pada atom c nomor 5 dari gula, dan gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom c nomor 1 dari gula). Ada 2 basa nitrogen dalam DNA, yaitu Purin (Adenin dan Guanin) serta Pirimidin (Timin dan Sitosin). RNA memiliki bentuk pita tunggal dan tidak berpilin. Tiap pita RNA merupakan polinukleotida yang tersusun atas banyak ribonukleotida. Tiap ribonukleotida tersusun atas gula ribosa,asam fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen untuk RNA terdiri dari Purin (Adenin dan Guanin) serta Pirimidin (Urasil dan Sitosin). RNA disintesis oleh DNA didalam inti sel dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya.

Fungsi asam nukleat adalah:

• Fungsi utamanya adalah menyimpan dan mentransfer informasi genetik.
• Untuk menggunakan informasi genetik untuk mengarahkan sintesis protein baru.
• Asam deoksiribonukleat adalah penyimpanan untuk tempat untuk informasi genetik dalam sel.
• DNA mengontrol sintesis RNA di dalam sel.
• Informasi genetik yang ditransmisikan dari DNA ke pembentukan protein dalam sel.
• RNA juga mengarahkan produksi protein baru dengan mengirimkan informasi genetik pada struktur bangunan protein.
• Fungsi dari urutan basa nitrogen dalam tulang punggung DNA menentukan protein yang disintesis.
• Fungsi dari heliks ganda DNA adalah bahwa tidak ada gangguan terjadi pada informasi genetik jika hilang atau rusak.
• RNA mengarahkan sintesis protein.
• m-RNA mengambil pesan genetik dari RNA.
• transfer t-RNA mengaktifkan asam amino, ke tempat sintesis protein.
• r-RNA sebagian besar hadir dalam ribosom, dan bertanggung jawab atas stabilitas m-RNA.

KESIMPULAN

1.       Komponen sel makhluk hidup terdiri atas bermacam-macam molekul. Berdasarkan atas ukurannya, secara umum molekul yang ada di dalam sel makhluk hidup dibedakan atas dua kelompok, yaitu molekul kecil dan makromolekul. Makromolekul mempunyai peranan khusus dan sangat penting bagi makhluk hidup misalnya karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat.

2.       Protein adalah molekul pembangun sel. Protein terbuat dari molekul-molekul lebih kecil yang disebut "asam amino" yang terbentuk oleh beragam kombinasi berbeda dari atom karbon, nitrogen dan hidrogen.Protein fungsional contohnya sebagai sistem imunitas dan pengangkutan.Protein struktural contohnya sebagaipenyusun utama dari DNA atau RNAadalah protein, terutama protein Histon.

3.       Karbohidrat memiliki struktur dan fungsi. Secara fungsional contoh karbohidratnya adalah amilum dan glikogen, sedangkan secara struktural, contoh karbohidratnya adalah penyusun membran sel dan dinding sel, yaitu kitin, selulosa, glikolipid, dan glikoprotein. Karbohidrat memiliki fungsi sebagai reseptor, perekat, dan anti beku.

4.       Lipid digolongkan menjadi lipid sederhana, lipid kompleks, dan derivat lipid. Lipid berfungsi pada membran sel sebagai fospolipid. Dalam membran juga terdapat kolesterol (salah satu contoh dari steroid).

5.       Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat terdiri dari DNA dan RNA. Yang membedakan keduanya adalah gula pentosanya, pada DNA adalah deoksiribosa dan pada RNA adalah ribose. DNA memiliki ikatan double helix dan RNA single helix.