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 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.