Komponen Kimiawi Sel

 A. UNSUR DAN SENYAWA KIMIAWI MAKHLUK HIDUP

        Di dalam sel hidup terdapat senyawa kimiawi yang dihasilkan dari aktivitas sel, disebut biomolekul. Seluruh senyawa tersebut saling berinteraksi secara terarah dan teratur, sehingga menunjukkan ciri kehidupan. Untuk mengetahui jenis senyawa dan unsur yang menyusun tubuh makhluk hidup, perlu dilakukan suatu analisis. Tetdapat perbedaan komposisi senyawa penyusun tubuh hewan dengan tumbuhan. Tubuh hewan lebih banyak mengandung protein, sedangkan tubuh tumbuhan lebih banyak mengandung karbohidrat, 

Tabel 1. Komposisi Senyawa Kimiawi pada tubuh makhluk hidup (dalam % berat)

Tabel 2. Komposisi Unsur penyusun Tubuh Makhluk hidup (dalam % berat)

        Seperti halnya sel, komponen kimiawi sel juga merupakan komponen yang dibutuhkan untuk menyusun tubuh makhluk hidup. Komponen dasar tersebut merupakan unsur dan senyawa dasar yang penting untuk aktivitas sel di dalam tubuh makhluk hidup. Kebutuhan unsur dan senyawa dasar tersebut diambil dari makanan dan lingkungan sekitarnya. Senyawa dasar secara bertahap diubah menjadi senyawa yang lebih kompleks, baik fungsi maupun strukturnya, yang biasa disebut makromolekul.

B. STRUKTUR DAN FUNGSI MAKROMOLEKUL 

    Makromolekul merupakan molekul besar yang terdiri atas banyak atom atau blok penyusun. Sebagian besar makromolekul berupa polimer atau suatu molekul panjang yang terdiri atas banyak blok penyusun identik, dan dihubungkan dengan ikatan-ikatan kovalen. Blok penyusun dari suatu polimer adalah molekul kecil yang disebut monomer. Monomer-monomer dihubungkan melalui suatu reaksi kondensasi atau dehidrasi, sehingga dua molekul dapat berikatan secara kovalen melalui pelepasan satu molekul air. Sel hidup memiliki empat makromolekul, yaitu karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat. 

1. KARBOHIDRAT

    Karbohidrat adalah polihidroksi aldehida (golongan aldosa) atau polihidroksi keton (golongan ketosa) dengan rumus molekul (CH2O)n . Karbohidrat berfungsi sebagai bahan bakar (sumber energi), bahan penyusun struktur sel, dan sumber energi. Karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari monomer-monomer. Berdasarkan jumlah monomer yang menyusun polimer, karbohidrat dapat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida. 

a. Monosakarida

Monosakarida (Yunani, monos = tunggal, sacchar = gula) yang umum terdapat di alam, memiliki atom C berjumlah sekitar 3 — 7 atom. Pemberian nama monosakarida ditentukan oleh jumlah atom C, misalnya triosa (memiliki 3 atom C), pentosa (memiliki 5 atom C), dan heksosa (memiliki 6 atom C). Monosakarida dapat berasal dari golongan aldosa (gula aldehida) maupun golongan ketosa (gula keton). Senyawa-senyawa yang termasuk monosakarida, yaitu gliseraldehid, ribosa, glukosa, galaktosa, dihidroksiaseton, ribulosa, dan fruktosa. Struktur antara glukosa dan galaktosa hanya berbeda dalam penempatan bagian-bagian di sekitar karbon asimetris (karbon yang terikat dengan 4 jenis pasangan kovalen yang berbeda). Glukosa merupakan nutrien utama sel, sedangkan ribosa dan ribulosa terkandung dalam asam nukleat (DNA, RNA, dan koenzim).

b. Disakarida

Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosidik, yaitu suatu ikatan kovalen yang terbentuk melalui reaksi dehidrasi. Senyawa yang termasuk disakarida, yaitu maltosa, selobiosa, laktosa, dan sukrosa. Maltosa terdiri atas dua molekul glukosa, biasanya dihasilkan dari hidrolisis pati dan digunakan sebagai bahan pembuatan bir. Selobiosa berasal dari hidroligis selulosa, dan terdiri atas dua molekul glukosa. Laktosa terdiri atas satu molekul glukosa yang berikatan dengan satu molekul galaktosa, dan dapat ditemukan di dalam susu. Sukrosa terdiri atas glukosa dan fruktosa, dapat ditemukan dalam tanaman tebu (Saccharum officinarum) dan umbi bit, serta dikenal sebagai gula yang sehari-hari kita konsumsi.

c. Polisakarida

Polisakarida merupakan makromolekul yang terdiri atas ratusan hingga ribuan monosakarida yang saling berikatan melalui ikatan glikosidik. Beberapa fungsi dari polisakarida adalah sebagai berikut :

- Sebagai materi simpanan atau cadangan. Jika diperlukan akan dihidrolisis menjadi gula untuk kebutuhan sel. Contohnya pati atau amilum yang terdapat pada tanaman, dan glikogen yang terdapat pada hewan. Bentuk pati yang sederhana atau tidak bercabang disebut amilosa, sedangkan bentuk pati yang lebih kompleks atau polimer bercabang disebut amilopektin. Pada manusia dan vertebrata, glikogen banyak disimpan di dalam sel hati dan otot. 

- Sebagai materi pembangun (struktural), contohnya selulosa dan kitin. Selulosa merupakan bahan penyusun dinding sel tumbuhan. Kitin merupakan bahan penyusun eksoskeleton pada Arthropoda, seperti serangga, laba-laba, dan udang. Monomer kitin terdiri atas molekul glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Pada bidang kedokteran, kitin dapat digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel, serta akan terurai setelah sayatan atau luka sembuh. 

Gambar 1. Kitin digunakan untuk membuat benang operasi

2. LIPID

    Lipid berfungsi sebagai komponen struktural membran sel, cadangan bahan bakar (sumber energi), lapisan pelindung, komponen vitamin, dan komponen hormon. Lipid bersifat hidrofobik, yaitu sedikit atau tidak memiliki afinitas (ketertarikan) terhadap air. Senyawa lipid yang paling penting bagi makhluk hidup adalah lemak, fosfolipid, dan steroid. Senyawa lipid lainnya, yaitu sfingolipid, lilin, karotenoid (sebagai bahan baku vitamin A), dan limonen dalam minyak lemon.

a. Lemak

Lemak disebut juga trigliserida atau triasilgliserol, tersusun dari satu molekul gliserol dan tiga molekul asam lemak. Glliserol merupakan sejenis alkohol dengan tiga atom karbon yang masingmasing mengandung gugus hidroksil, sedangkan asam lemak terdiri atas 16 hingga 18 atom karbon. Asam lemak dapat dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh. Pada asam lemak jenuh tidak terdapat ikatan ganda di antara atom-atom karbon pada struktur ekor hidrokarbon, sehingga atom hidrogen sebanyak mungkin akan terikat pada kerangka karbon. Contoh asam lemak jenuh, yaitu asam stearat dan asam palmitat. Pada asam lemak tidak jenuh terdapat satu atau lebih ikatan ganda yang terbentuk melalui pengeluaran atom hidrogen dari kerangka karbon. Contoh asam lemak tidak jenuh, yaitu asam linoleat, asam oleat, dan asam linolenat.

Lemak yang memiliki asam lemak jenuh disebut lemak jenuh, contohnya lemak hewan yang berbentuk padat pada suhu ruangan. Sementara itu, lemak yang memiliki asam lemak tidak jenuh disebut Jemak tidak jenuh, contohnya lemak nabati (minyak tumbuhan) dan minyak ikan yang berbentuk cair pada suhu ruangan.

b. Fosfolipid 

Fosfolipid (fosfogliserida) terdiri atas gliserol, asam lemak, dan alkohol. Gugus hidroksil pada molekul gliserol berikatan dengan gugus fosfat. Pada umumnya, tersusun dari dua jenis asam lemak, yaitu satu yang bersifat jenuh dan satu lagi yang bersifat tidak jenuh. Fosfolipid menunjukkan sifat ambivalen terhadap air, karena memiliki ekor hidrokarbon yang bersifat hidrofobik (tidak memiliki afinitas terhadap air) dan kepala dengan gugus fosfat yang bersifat hidrofilik (memiliki afinitas terhadap air). Fosfolipid merupakan komponen utama membran sel. Membran sel tersusun dari lapisan ganda (bilayer) fosfolipid. 

c. Sfingolipid 

Sfingolipid tersusun dari 3 komponen, yaitu 1 molekul sfingosin, 1 molekul asam lemak, dan 1 kepala polar fosforilkolin. Sfingolipid terdapat pada selubung mielin sel saraf. 

d. Steroid 

Steroid merupakan lipid yang memiliki kerangka karbon dengan bentuk empat cincin yang menyatu. Senyawa yang termasuk ke dalam kelompok steroid, yaitu stigmasterol dan sitosterol (terdapat pada tanaman), ergosterol (terdapat pada ragi dan merupakan bahan baku vitamin D), dan kolesterol. Kolesterol terdapat dalam otak, sel saraf, membran sel, dan berperan sebagai prekursor (senyawa pendahulu) dalam sintesis hormon seks vertebrata. Namun, jika konsentrasi kolesterol dalam darah terlalu tinggi akan menyebabkan aterosklerosis. 

e. Lilin 

Lilin merupakan senyawa yang terbentuk dari ester asam lemak dengan alkohol yang bukan gliserol. Asam lemak yang menyusun senyawa tersebut umumnya adalah asam palmitat. Sementara itu, alkohol penyusunnya umumnya memiliki 26 hingga 34 atom karbon (C). 

3. PROTEIN 

       Protein merupakan komponen penyusun sel yang meliputi sekitar 50% dari bobot kering sel tersebut. Protein berfungsi sebagai dukungan struktural, penyimpanan, pergerakan, transpor substansi tertentu, pengiriman sinyal, enzim, dan pertahanan untuk melawan substansi asing. Molekul protein sangat beragam, baik struktur maupun fungsinya. Manusia memiliki puluhan ribu jenis protein yang berbeda. Meskipun sangat beragam, tetapi semua jenis protein merupakan polimer yang dibangun dari kumpulan 20 jenis asam amino, yaitu glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin, metionin, fenilalanin, triptofan, prolin, serin, treonin, sistein, tirosin, asparagin, glutamin, asam aspartat, asam glutamat, lisin, arginin, dan histidin. Asam amino adalah molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan amino. Polimer asam amino disebut juga polipeptida. Suatu protein terdiri atas satu atau lebih polipeptida. Setiap polipeptida spesifik, karena memiliki urutan linier yang unik dari asam-asam amino tersebut. 

Contohnya: 

Haemoglobin 

[Vall] — [Hig] — [Leu] — [Thy] — [Pro] — [Glu] — [Glu] 

   1                2               3                 4                5               6                 7 ...........  146

Setiap jenis molekul protein memiliki bentuk tiga dimensi atau konformasi yang unik. Namun, bentuk konformasi tersebut dapat berubah dari konformasi asli apabila terjadi perubahan kondisi fisik dan kimiawi lingkungan protein tersebut, misalnya pH, konsentrasi garam, dan suhu. Perubahan bentuk konformasi asli karena perubahan kondisi lingkungan disebut denaturasi. 

4. ASAM NUKLEAT

        Asam nukleat berfungsi sebagai tempat penyimpanan sifat individu yang diwariskan, penyimpanan energi, dan koenzim. Asam nukleat merupakan polinukleotida, yaitu suatu polimer yang satuan penyusunnya adalah nukleotida. Nukleotida terdiri atas 3 komponen, yaitu basa nitrogen, pentosa (gula berkarbon lima), dan gugus fosfat. Ada dua golongan basa nitrogen, yaitu pirimidin dan purin. Basa nitrogen pirimidin terdiri atas timin (T), sitosin (S), dan urasil (U), sedangkan purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G).

        Berdasarkan jenis nukleotidanya, maka asam nukleat dibedakan menjadi dua macam, yaitu asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA). Molekul DNA dan RNA memiliki beberapa perbedaan pokok. DNA hanya memiliki satu macam jenis, sedangkan RNA memiliki tiga macam jenis, yaitu m-RNA (messenger RNA sebagai pembawa pesan), r-RNA (Ribosomal RNA yang terdapat dalam ribosom), dan t-RNA (transfer RNA untuk membawa asam amino).

        Nukleotida tidak hanya terdapat dalam molekul DNA dan RNA, tetapi juga terdapat dalam molekul lainnya sebagai penyimpan energi dan koenzim. Molekul nukleotida penyimpan energi, misalnya adenosin monofosfat (AMP), adenosin difosfat (ADP), adenosin trifosfat (ATP), guanosin monofosfat (GMP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (STP), dan uridin monofosfat (UMP). Molekul nukleotida yang digunakan sebagai koenzim, contohnya adalah nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+), flavin adenin dinukleotida (FAD), dan flavin mononukleotida (FMN). 

KLIK DISINI Baca Info Menarik Selanjutnya :)