PENGERTIAN BIOKIMIA
Biokimia berasal dari kata bio artinya organisme hidup, sedangkan kimia adalah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang perilaku dari bahan-bahan kimia. Ilmu Kimia juga menitikberatkan terhadap komposisi bahan dan sifat-sifat yang berhubungan dengan komposisi. Juga mengkonsentrasikan perbedaan interaksi senyawa satu dengan senyawa lainnya dalam reaksi kimia untuk membentuk zat-zat baru (Brady dan Humiston, 1986).Dengan demikian dapat digabungkan dua pengertian diatas bahwa Biokimia meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat senyawa serta reaksi yang terjadi di dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan (Poedjiadi, 1994). Ilmu Biokimia bertujuan mempelajari sifat zat kimia yang terdapat di dalam jasad hidup dan senyawa yang diproduksinya, mempelajari fungsi dan transformasi zat kimia serta menelaah transformasi tersebut sehubungan dengan aktivitas kehidupan (Girindra, 1993).
Dari dua definisi Biokimia di atas, dapat disimpulkan bahwa ada, dua aspek, yaitu struktur senyawa dan reaksi antara senyawa di dalam organisme hidup. Dengan mempelajari struktur senyawa dan reaksi yang terjadi, sifat-sifat umum organisme hidup dapat dijelaskan secara rinci. Demikian pula faktor-faktor
lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas kehidupan dapat diketahui, sehingga dapat dihindari terjadinya dampak lingkungan negatif. Jasad hidup (benda hidup) adalah sekumpulan zat tak hidup yang dapat berbaur dan bereaksi serta berinteraksi satu sama lain dengan cara dan susunan yang sangat rumit, namun teratur dengan baik (Girindra, 1993). Contohnya, protein dan asam nukleat merupakan komponen utama penyusun sel. Dengan mengetahui susunan kimia, struktur, sifat senyawa serta proses metabolisme yang terjadi di dalam sel, dapat dijelaskan beberapa sifat umum sel, misalnya yang berhubungan dengan faktor genetik pertumbuhan sel, penyediaan dan penggunaan energi bagi proses metabolisme di dalam sel, dan aktivitas enzim sebagai biokatalis dalam proses metabolisme.
Jasad hidup (benda hidup) tersusun darl molekul-molekul yang tidak bernyawa. Bila komponen jasad hidup (benda hidup) diisolasi dan diteliti, molekul-molekul ini tidak bertentangan dengan hukum fisika dan kimia, yang berlaku juga bagi benda-benda mati. Walaupun demikian, organisme hidup mempunyai ciri-ciri hidup yang tidak diperlihatkan oleh benda-benda mati.
Menurut para ahli ada tiga ciri hidup yang dapat diidentifikasi bahwa sel hidup: (1) sangat terorganisasi dan sangat komplek, tiap komponen mempunyai fungsi yang sangat spesifik; (2) mempunyai kemampuan untuk mengektrak energi dari sekelilingnya, dan (3) dapat menurunkan sifat atau merepleksikan dirinya sendiri dengan tepat dan terencana. Ciri hidup pertama, menunjukkan bahwa tidak hanya berlaku untuk struktur mikroskopik, seperti jantung, paru-paru, dan otak, tetapi juga bagi struktur intraseluler mikroskopik, seperti inti sel. Demikian pula, senyawa kimia di dalam sel, seperti protein dan lemak mempunyai fungsi khusus. Contoh lainnya, tanaman mempunyai 3 tiga organ, seperti daun, batang dan akar. Ketiganya mempunyai fungsi yang khusus dan sama-sama melaksanakan tugas agar tumbuhan dapat hidup. Ciri hidup kedua, memperlihatkan organisme hidup mempunyai kemampuan untuk mengektrak, mengubah dan menggunakan energi lingkungannya dalam bentuk zat organik atau energi sinar matahari. Dengan energi ini memungkinkan organisme hidup membangun dan struktur kompleknya, yang diperlukannya untuk melangsungkan kerja mekanis pada pergerakan, dan untuk memindahkan senyawa kimia melalui membran. Organisme hidup tidak pernah berada dalam keadaan seimbang di dalam dirinya atau dengan lingkungannya. sedangkan benda mati tidak menggunakan energi secara terencana untuk mempertahankan strukturnya dan untuk melakukan kerja. Jika terus dibiarkan, benda mati cenderung terurai menuju keseimbangan dengan lingkungannya. Ciri hidup ketiga merupakan sifat sel hidup yang paling menonjol karena kemampuannya untuk berproduksi hampir sempurna selama ratusan bahkan ribuan generasi, Eschericia coli bentuk dan ukurannya tidak mengalami perubahan, bahkan struktural penyusunnya pun tidak mengalami perubahan menyolok. Informasi genetik semua sel jasad hidup, semuanya terdapat di dalam DNA (deoxyribonucleic acid).
1. BIOKIMIA PROTEIN
Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
A. STRUKTUR PROTEIN
Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):[4][5]
struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik. struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral; beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H); beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4] struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener. contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin. Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.
Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.
B. KEKURANGAN PROTEIN
Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet.
Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:
Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin) Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor, penyakit kekurangan protein.[7] Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali adalah:
hipotonus gangguan pertumbuhan hati lemak Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.
C. SINTESE PROTEIN
Artikel utama: ProteinbiosyntheseDari makanan kita memperoleh Protein. Di sistem pencernaan protein akan diuraikan menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9 asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh esensiil, sedangkan sebagian asam amino dapat disintesa sendiri atau tidak esensiil oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut dengan DNAtranskripsi. Kemudian mRNA hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.
D. SUMBER PROTEIN
Daging Ikan Telur Susu, dan produk sejenis Quark Tumbuhan berbji Suku polong-polongan Kentang Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel, Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, mengujicobakan protein konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani, sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati. Dari eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati, lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama.
E. KEUNTUNGAN PROTEIN
Sumber energi Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel.
2. BIOKIMIA KARBOHIDRAT
Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang banyak dijumpai di alam, terutama sebagai penyusun utama jaringan tumbuh-tumbuhan. Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida (berasal dari bahasa latin saccharum = gula). Senyawa karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton yang mengandung unsur-unsur karbon (C))., hidrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus empiris total (CH2O)n.. Karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida, diantaranya glukosa yang mempunyai rumus molekul C6H12O6.
Karbohidrat merupakan bahan yang sangat diperlukan tubuh manusia, hewan, dan tumbuhan disamping lemak dan protein. Senyawa ini dalam jaringan merupakan cadangan makanan atau energi yang disimpan dalam sel. Sebagian besar karbohidrat yang ditemukan di alam terdapat sebagai polisakarida dengan berat molekul tinggi. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai bentuk penyimpanan bagi monosakarida, sedangkan yang lain sebagai penyusun struktur di dalam dinding sel dan jaringan pengikat.
Pada tumbuhan, karbohidrat di sintesa dari CO2 dan H2O melalui proses fotosintesis dalam sel berklorofil dengan bantuan sinar matahari. Karbohidrat yang dihasilkan merupakan cadangan makanan yang disimpan dalam akar, batang, dan biji sebagai pati (amilum). Karbohidrat dalam tubuh manusia dan hewan dibentuk dari beberapa asam amino, gliserol lemak, dan sebagian besar diperoleh dari makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Karbohidrat dalam sel tubuh disimpan dalam hati dan jaringan otot dalam bentuk glikogen.
Klasifikasi karbohidrat
Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda-beda. Ukurannya, yaitu dari senyawa yang sederhana yang mempunyai berat molekul 90 hingga senyawa yang mempunyai berat molekul 500.000 bahkan lebih. Dari rumus umum karbohidrat, dapat diketahui bahwa senyawa ini adalah suatu polimer yang tersusun atas monomer-monomer. Berdasarkan monomer yang menyusunnya, karbohidrat dibedakan menjadi 3 golongan yaitu:
1.Monosakarida
Ialah karbohidrat yang sederhana, dalam arti molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi lunak menjadi karbohidrat lain. Monosakarida yang paling sederhana ialah gliseraldehida dan dihidroksiaseton.
Gliseraldehida dapat disebut aldotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus aldehid. Dihidroksiaseton dinamakan ketotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus keton. Monosakarida yang terdiri atas empat atom karbon disebut tetrosa dengan rumus C8H8O4. eritrosa adalah contoh aldotetrosa dan eritrulosa adalah suatu ketoterosa. Pentosa dan heksosa (C6H12O6) merupakan monosakarida yang penting dalam kehidupan.
Monosakarida yang penting lainnya ialah : glukosa, fruktosa, galaktosa, pentosa.
Glukosa
Adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisasi kearah kanan. Di alam, terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dalam reaksi antara karbondioksida dalam air disebut fotosintesis dan glukosa yang terbentuk terus digunakan untuk pembentukan amilum atau selulosa.
6CO2 + 6H2O =====> C6H12O6 + 6CO2
amilum terbentuk dari glukosa dengan jalan penggabungan molekul-molekul glukosa yang membentuk rantai lurus maupun bercabang dengan melepaskan molekul air.
nC6H12O6 =====> (C6H12O5)n + nH2O
glukosa amilum
(n = bilangan yang besar)
Fruktosa
Madu lebah selain glukosa juga mengandung fruktosa. Fruktosa adalah suatu ketohektosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Pada umumnya monosakarida dan disakarida mempunyai rasa manis.
Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada glukosa dengan pereaksi selianoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dihidroksi-benzena) dalam asam HCl. Pereaksi ini khas untuk menunjukkan adanya ketosa. Fruktosa berkaitan dengan glukosa membentuk sukrosa, yaitu gula yang biasa digunakan sehari-hari dengan pemanis, dan berasal dari tebu atau bit.
Galaktosa
Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Balaktosa mempunyai rasa kurang manis dari pada glukosa dan kurang larut dalam air.
Pentosa
Beberapa pentosa yang penting di antaranya ialah arobinosa, xilosa, ribose dan 2-deoksiribosa. Keempat pentosa ini ialah aldopentosa dan tidak terdapat dalam keadaan bebas dialam. Arabinosa diperoleh dari gom arab dengan jalan hidrolisis, sedangkan xilosa diperoleh dari proses hidrolisis terhadap jerami atau kayu. Xilosa terdapat pada urin seseorang yang disebabkan oleh suatu kelainan pada metabolisme karbohidrat. Kondisi seseorang sedemikian itu disebut pentosuria. Ribose dan deoksiribosa merupakan komponen dari molekul asam nukleat dan dapat diperoleh dengan cara hidrolisi.
2.Oligosakarida
Ialah karbohidrat yang tersusun dari dua sampai sepuluh satuan monosakarida. Oligosakarida yang umum dalah disakarida, yang terdiri atas dua satuan monosakarida dan dapat dihidrolisis menjadi monosakarida. Contoh: sukrosa, maltosa dan laktosa.
Sukrosa
Ialah ialah gula yang kita kjenal sehari-hari baik yang berasal dari tebu maupun yang berasal dari bity. Selain pada tebu dan bit. Sukrosa terdapat pula pada tumbuhalain misakllnya, dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa. Pada molekul sukrosa terdapat ikatan antara molekul glukosa dan fruktosa, yaitu antara atom karbon nomor 1 pada glukosa dengan atom karbon nomor 2 pada fruktosa melalui atom oksigen. Kedua atom karbon tersebut adalah atom karbon yang mempunyai gugus, -OH glikosidik, atau atom karbon yang merupakan gugus aldehida pada glukosa dan gugus keton pada fruktosa. Oleh karena itu, molekul sukrosa tidak mempunyai gugus aldehida atau keton bebas, atau tidak mempunyai gugus – OH glikosidik. Dengan demikian sukrosa tidak mempunyai sifat dapat mereduksi ion-ion Cu++ atau Ag+ dan juga tidak membentuk osazon.
Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis ialah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekular. Glukosa memutar cahaya terpolarisasi ke kanan, sedangkan fruktosa ke kiri. Oleh karena itu, fruktosa mempunyai rotasi spesifik lebih besar dari pada glukosa, maka campuran glukosa dan fruktosa sebagai hasil hidrolisis itu memutar ke kiri. Dengan demikian pada proses hidrolisis ini terjadi perubahan sudut putar mula-mula ke kanan menjadi ke kiri. Dan oleh karena itu, proses ini di sebut juga inverse. Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa di sebut gula invert. Madu lebah sebagian besar terdiri atas gula invert. Dengan demikian madu mempunyai rasa lebih manis dari pada gula.
Laktosa
Dengan hidrolisis laktosa akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara atom nomor 1 pada galaktosa dan karbon nomor 4 pada glukosa.. dalam susu terdapat laktosa yang sering disebut gula susu. Pada wanita yang sedang dalam masa dalam laktasi, laktosa kadang-kadang terdaapat dalam urine dalam konsentrasi yang sangat rendah. Dibandingkan dengan glukosa, laktosa mempunyai rasa yang kurang manis. Molekul laktosa masih mempunyai gugus –OH glikosidik . dengan demikia n leaksosa mempunyai sifat mereduksi dan muta rotasi. Apabila laktosa dihidrolisis kemudian di panaskan dengan asam nitrat akan terbentuk asam musat.
Maltosa.
Adalah dua disakarida yang terbentuk dari dua molekul glukosa. Maltosa masih mempunyai sifat mereduksi karena maltosa mempunyai guus -OH glikosidik. Maltosa merupakan hasil antara dalam proses hidrolisis amilum dengan asam maupun dengan enzim. Hidrolisis amilum akan memberikan hasil akhir glukosa. Dalam tubuh kita amilum mengalami hidrolisis menjadi maltosa oleh enzim amilase. Maltosa ini kemudian di uraikan oleh enzim maltase menjadi glukosa. Yang digunakan oleh tubuh. Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasa lebih manis dari pada laktosa, tetapi kurang manis dari pada kukrosa.. urutan rasanya sampai tidak terlalu manis pada beberapa mono dan disakarida adalah:
Fruktosa → gula invert → sukrosa → glukosa → xilosa → maltosa → galaktosa → laktosa
3.Polisakarida
Ialah karbohidrat yang tersusun lebih dari sepuluh satuan monosakarida dan dapat berantai lurus dan bercabang. Polisakarida dapat di hidrolisis oleh asam atau enzim tertentu yang kerjanya spesifik. Hidrolisis sebagian polisakarida menghasilkan oligosakarida dan dapat digunakan untuk mementukan struktur polisakarida. Contoh : amilum, glikogen, dekstrin, dan sellulosa.
Sifat-sifat karbohidrat
Pada umumnya, karbohidrat berupa serbuk putih yang mempunyai sifat sukar larut dalam pelarut nonpolar tetapi mudah larut dalam air kecuali, polisakarida bersifat tidak larut dalam air.
Amilum dengan air dingin akan membentuk suspensi dan bila dipanaskan akan membentuk pembesaran berupa pasta dan bila didinginkan akan membentuk koloid yang kental semacam gel. Suspensi amilum akan memberikan warna biru dengan larutan iodium. Hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasikan adanya amilum dalam suatu bahan. Hidrolisis sempurna amilum oleh asam atau enzim akan menhasilkan glukosa.
Glikogen mempunyai struktur empiris yang serupa dengan amilum pada pertumbuhan. Pada proses hidrolisis, glikogen menghasilkan pula glukosa karena, baik amilum maupun glikogen, tersusun dari sejumlah satuan glukosa. Glokogen dalam air akan membentuk koloid dan memberikan warna merah dengan larutan iodium. Pembentukan glikogen dari glukosa dalam sel tubuh diatur oleh hormon insulin dan prosesnya disebut glycogenesis. Sebaiknya, proses hidrolisis glikogen menjadi glukosa disebut glycogenolysis.
Semua jenis karbohidrat, baik monosakarida, disakarida, maupun polisakarida akan berwarna merah-ungu bila larutannya dicampur beberapa tetes α-naftol dalam alkohol dan ditambahkan asam sulfat pekat, sehingga tidak bercampur. Warna ungu akan tampak pada di bidang batas antara kedua cairan. Sifat ini dipakai sebagai dasar uji kualitatif adanya karbihidrat dalam suatu bahan dan dikenal degan uji molisch.
Monosakarisa dan disakarida memiliki rasa manis, sehingga sering disebut gula. Rasa manis dari gula disebabkan oleh gugus hidroksilnya. Kebanyakan monosakarida dan disakarida, kecuali sukrosa, adalah gula pereduksi. Sifat mereduksi disebabkan adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekulnya. Larutn gula bereaksi positif dengan pereaksi Fehling, pereaksi Tollens, maupun pereaksi benedict. Sebaliknya, kebanyakan polisakarida adalah gul;a nonpereduksi.
4. BIOKIMIA LIPID(LEMAK)
Kali ini saya akan membahas mengenai Lipid , apakah Lipid itu secara singkat Lipid adalah sekumpulan senyawa yang memiliki ciri-ciri yang bersifat Hidrofobik. Sehingga , Lemak tersebut tidak dapat bersatu dengan air , sehingga dapat dimanfaatkan sebagai cadangan energi bagi tubuh .
Tujuan Praktikum
Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui kelarutan lemak dalam berbagai solvent (zat
pelarut), penjenuhan, ketengikan, emulsi dan sifat lemak yang lain.
Tinjauan Pustaka
Lipid adalah sekumpulan senyawa di dalam tubuh yang memiliki ciri-ciri yang serupa dengan malam, gemuk (grease), atau minyak. Karena bersifat hidrofobik, golongan senyawa ini dapat dipakai tubuh sebagai sarana yang bermanfaat untuk berbagai keperluan. Misalnya jenis lipid yang dikenal sebagai trigliserida berfungsi sebagai bahan bakar yang penting. Senyawa ini sangat efisien untuk dipakai sebagai simpanan bahan penghasil energi karena terkumpul dalam butir-butir kecil yang hampir-hampir bebas air, membuatnya jauh lebih ringan daripada timbunan karbohidrat setara yang sarat air.
Jenis lipid yang lain lagi merupakan bahan structural yang penting. Kemampuan lipid jenis ini untuk saling bergabung menyingkirkan air dan senyawa polar lain menyebabkannya dapat membentuk membran sehingga memungkinkan adanya berbagai organisme yang kompleks. Membran tersebut memisahkan satu sel dengan sel yang lain di dalam jaringan, serta memisahkan berbagai organel di dalam sel menjadi ruangan-ruangan yang memiliki ciri kimia tertentu sehingga dapat ditata dan diatur sendiri (Gilvery & Goldstein, 1996).
Lemak berkarakteristik sebagai biomolekul organik yang tidak larut atau sedikit larut dalam air dan dapat diekstrasi dengan pelarut non-polar seperti chloroform, eter, benzene, heksana, aseton dan alcohol panas. Di masa lalu, lemak bukan merupakan subjek yang menarik untuk riset biokimia. Karena kesukarannya dalam meneliti senyawa yang tidak larut dalam air dan berfungsi sebagai cadangan energi dan komponen struktural dari membran, lemak dianggap tidak memiliki peranan metabolik beragam seperti yang dimiliki biomolekul lain, contohnya karbohidrat dan asam amino.
Namun, dewasa ini, riset lemak merupakan subjek yang paling menawan dari riset biokimia, khususnya dalam penelitian molekular mengenai membran. Pernah diduga sebagai struktur lembam (inert), dewasa ini membran dikenal secara fungsional sebagai dinamik dan suatu pengertian molekular dari fungsi selularnya merupakan kunci untuk menjelaskan berbagai komponen biologi yang penting, contohnya, sistem transport aktif dan respon selular terhadap rangsang luar (Armstrong, 1995). Jaringan bawah kulit di sekitar perut, jaringan lemak sekitar ginjal mengandung banyak lipid terutama lemak kira-kira sekitar 90%, dalam jaringan otak atau dalam telur terdapat lipid kira-kira sebesar 7,5-30% (Riawan, 1990).
Suatu asam lemak merupakan suatu rantai hodrokarbon dengan suatu gugusan karboksil terminal, telah diidentifikasi lebih dari 70 asam lemak yang tersedia di alam. Walaupun asam lemak berantai pendek, contohnya, asam lemak berantai empat-atau enam- adalah lazim ditemukan, namun triasilgliserolutama ditemukan pada tumbuh-tumbuhan memiliki asam lemak dengan jumlah atom karbon genap, dengan panjang 14 hingga 22 karbon. Asam lemak jenuh tidak mengandung ikatan ganda C=C dalam strukturnya, sementara asam lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan ganda, yang kadang-kadang berada dalam konfigurasi geometris cis. Asam lemak tidak jenuh paling melimpah memiliki satu atau dua ikatan ganda (masing-masing, asam lemak monoenoat dan dienoat); namun, asam lemak olefinik dengan tiga (trienoat) dan empat (tetraenoat) ikatan ganda juga ditemukan secara alamiah (Armstrong, 1995).
Pada hakekatnya, asam lemak tidak jenuh memiliki titik lebur yang lebih rendah dibandingkan asam lemak jenuh. Contohnya, asam lemak jenuh C 18 (asam stearat) memiliki titih didih 70 oC; suatu bentuk monoenoat (asam oleat) melebur pada 13 oC dan suatu bentuk dienoat (asam linoleat) pada -5 oC.
Triasilgliserol tumbuhan (minyak tumbuh-tumbuhan) adalah cair pada suhu ruang, karena mereka memiliki proporsi asam lemak tidak jenuh yang lebih besar daripada triasilgliserol hewan (contohnya, lemak babi), yang padat atau semi-padat pada suhu yang sama.
Perbedaan dalam kandungan asam lemak tidak jenuh ini mendapat banyak perhatian, karena pengertian bahwa asupan harian yang berlebihan dari asam lemah jenuh dan kolesterol berkaitan dengan terjadinya penyakit jantung.
Sebagai akibatnya, penasehat medis dan gizi menyarankan suatu penurunan dari lemah hewan (dan kolesterol) dalam diet, dengan proporsi yang lebih tinggi dari asupan lemak berupa triasilgliserol yang tinggi dalam asam lemak polyunsaturated, yaitu asam lemak yang mengandung dua atau lebih ikatan ganda).
Asupan lemak yang lebih rendah juga merupakan kalori dari suatu diet, karena atas dasar berat, lebih dari dua kali lipat kalori (energi) didapat dari lemak daripada karbohidrat dan protein (Armstrong, 1995).
Molekul asam lemak memiliki daerah hidrofobik dan daerah hidrofilik sekaligus. Dua sifat yang saling bertolak belakang dalam satu molekul inilah yang umumnya mendasari berbagai fungsi biologis lipid. Ekor hidrokarbon asam lemak cenderung saling berkumpul sedemikian rupa sehingga hanya sedikit saja berhubungan dengan air.. Sebaliknya, gugus karboksilnya, karena bersifat polar, cenderung untuk berhubungan dengan lingkungan sekitar yang terutama terdiri atas air (Gilvery and Goldstein, 1996).
Lemak merupakan komponen utama dari membrane sistem kehidupan, Dua tipe lemak yang dapat tersaponifikasi dalam membrane memiliki suatu gugusan fosfat dalam strukturnya dan dengan demikian disebut fosfolipid.
Salah satu jenis memiliki gliserol sebagai senyawa induk (fosfogliserida) dan yang lain memiliki sfingosin (sfingolipid). Dua komponen lemak lain yang penting dari membrane adalah glikolipid yang mengandung karbohidrat dan steroid kolesterol, yang disebut terakhir ini merupakan suatu lemak non-saponifikasi yang berasal dari eukariotik yang ditemukan dalam membrane seluler hewan (Armstrong, 1995).
Senyawa-senyawa yang termasuk lipid dapat dibagi dalam beberapa golongan. Ada beberapa cara penggolongan yang dikenal.
Bloor membagi lipid dalam tiga golongan besar, yaitu:
(1) lipid sederhana, yaitu ester asam lemak dengan berbagai alkohol, contohnya lemak atau gliserida dan lilin (waxes).
(2) lipid gabungan yaitu ester asam lemak yang mempunyai gugus tambahan, contohnya fosfolipid, cerebrosida.
(3) derivate lipid, yaitu senyawa yang dihasilkan oleh proses hidrolisis lipid, contohnya asam lemak, gliserol dan sterol.
Di samping itu berdasarkan sifat kimianya yang penting, lipid dapat dibagi dalam dua golongan besar, yaitu lipid yang dapat disabunkan, yakni yang dapat dihidrolisis dengan basa, contohnya lemak, dan lipid yang tidak dapat disabunkan, contohnya steroid. Lipid dibagi dalam beberapa golongan berdasarkan kemiripan struktur kimianya, yaitu: asam lemak, lemak, lilin, fosfolipid, sfingolipid, terpen, steroid, lipid kompleks (Riawan, 1990).
Asam lemak adalah asam lemah. Apabila larut dalam air molekul asam lemak akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. Dalam hal ini pH larutan tergantung pada konstanta keasaman dan derajat ionisasi masing-masing asam lemak. Rumus pH untuk asam lemah pada umumnya telah dikemukakan oleh Henderson-Hasselbach. Asam lemak dapat bereaksi dengan basa, membentuk garam.
R-COOH + NaOH -> R-COONa + H2O
Garam natrium atau kalium yang dihasilkan oleh asam lemak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai sabun. Sabun kalium disebut sabun lunak dan digunakan untuk sabun bayi. Asam lemak yang digunakan pada sabun pada umumnya adalah asam palmitat atau stearat. Minyak adalah ester asam lemak tidak jenuh dengan gliserol. Melalui proses hidrogenasi dengan bantuan katalis Pt atau Ni, asam lemak tidak jenuh diubah menjadi asam lemak jenuh, dan melalui proses penyabunan dengan basa NaOH atau KOH akan terbentuk sabun dan gliserol (Riawan, 1990).
Sabun digunakan sebagai bahan pembersih kotoran , terutama kotoran yang bersifat seperti lemak atau minyak karena sabun dapat mengemulsikan lemak atau minyak. Jadi sabun dapat berfungsi sebagai emulgator. Pada proses pembentukan emulsi ini, bagian hidrofob sabun masuk ke dalam lemak, sedangkan ujung yang bermuatan negatif ada di bagian luar.
Oleh karena adanya gaya tolak antara muatan listrik negate ini, maka kotoran akan terpecah menjadi partikel-partikel kecil dan membentuk emulsi. Dengan demikian kotoran mudah terlepas dari kain atau benda lain. Sabun mempunyai sifat dapat menurunkan tegangan permukaan air, Hal ini tampak dari timbulnya busa apabila sabun dilarutkan dalam air dan diaduk (Riawan, 1990).
Lipid memiliki reaksi kimia yang khas, antara lain:
a. Hidrolisis
Hidrolisis lipid seperti triasilgliserol dapat dilakukan secara enzimatik dengan bantuan lipase, menghasilkan asam-asam lemak dan gliserol. Sifat lipase pancreas dapat dimanfaatkan yang lebih suka memecahkan ikatan ester pada posisi 1 dan 3 daripada posisi 2 dari triasilgliserol (Harper, 1980).
b. Penyabunan
Hidrolisis lemak oleh alkali disebut penyabunan. yang dihasilkan adalah gliserol dan garam alkali asam lemak yang disebut sabun (Harper, 1980).
c. Penguraian (kerusakan, ketengikan) lipid
Ketengikan adalah perubahan kimia yang menimbulkan bau dan rasa tidak enak pada lemak (Harper, 1980).
Penyebabnya antara lain auto oksidasi, hidrolisis dan kegiatan bakteri (Riawan, 1990). Oksigen udara dianggap menyerang ikatan rangkap pada asm lemak untuk membentuk ikatan peroksida. Dengan demikian bilangan yodium turun, walaupun sedikit asam lemak bebas dan gliserol dilepaskan. Timbal atau tembaga mengkatalisis ketengikan.
Mengasingkan oksigen atau menambah zat antioksidan menghambat proses ketengikan. Radikal-radikal bebas dihasilkan dihasilkan selama pembentukan peroksida, dan ini dapat merusak jaringan-jaringan jidup kecuali terdapat antioksidan, misalnya tokoferol (vitamin E) yang bereaksi radikal-radikal bebas
Alat dan Bahan
Alat-alat
Rak tabung
Tabung reaksi
Lampu spirtus
Penjepit tabung
Gelas ukur
Pipet tetes
Corong
Korek api
Penangas air
Kertas minyak
Lempeng tetes
Bahan-bahan
Chloroform
Eter
Air
Na2CO3
Larutan empedu encer
Pereaksi Hubl
Minyak zaitun
Minyak jarak
Minyak kelapa
Gliserol
Larutan NaHSO4.
Cara Kerja
1. Uji Kelarutan dan Terjadinya Emulsi
Disediakan 5 tabung reaksi yang diisi dengan ketentuan sebagai berikut: tabung 1 berisi chloroform dan tiga tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Tabung 2 diisi dengan 2 ml eter dan 3 tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Tabung 3 diisi dengan 2 ml air dan 3 tetes minyak kelapa. Tabung ke 4 diisi dengan 2 ml Na2CO3 dan 3 tetes minyak kelapa. Tabung 5 diisi dengan 2 ml larutan empedu encer dan 3 tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Semua perubahan yang terjadi diamati dan dicatat.
2. Uji Angka Iod (Ketidak-jenuhan)
Ke dalam tabung reaksi dicampurkan 9 ml chloroform dan 9 tetes pereaksi Hubl. Setelah digojok, larutan tersebut dibagi ke dalam 3 buah tabung reaksi yang berbeda. Tabung pertama ditetesi oleh minyak kalapa, tabung kedua ditetesi oleh minyak jagung, tabung ketiga ditetesi oleh minyak hewan. Semua penetesan dilakukan hingga warna merah muda hilang.
2. Uji Akrolein
Pada tabung pertama diisikan 0,5 ml minyak kelapa dan 1 ml KHSO4 dan kemudian dipanaskan. Amati perubahan yang terjadi. Pada tabung kedua diisikan 0,5 ml gliserol dan 1 ml KHSO4 dan kemudian dipanaskan. Amati perubahan yang terjadi.
3. Uji Angka Asam
Ke dalam sebuah tabung reaksi dicampurkan 2,5 gram sample (minyak atau margarine) yang sudah dicairkan, 12,5 ml pelarut lemak, 0,25 ml phenolptalein dan kemudian semua campuran tersebut divortex. Kemudian dilakukan titrasi dengan 1 N KOH hingga warna larutan menjadi tepat berwarna pink. Kemudian dilakukan pencatatan jumlah mol KOH 0,1 N yang diperlukan.
4. Uji Noda Lemak
Disediakan dua buah tabung reaksi, ke dalam tabung reaksi pertama diisi dengan setengah sendok kecil tepung gandum dan 2 ml eter yang kemudian digojok. Larutan yang terjadi dituangkan ke dalam droplet dan eter yang tertinggal dibiarkan menguap. Filtrat yang tersisa diusap dengan kertas minyak dan dilakukan pengamatan noda lemak pada kertas. Pada tabung kedua, dimasukkan setengah sendok kecil tepung kedelai dan 2 ml eter dan kemudian digojok. Larutan yang terjadi dituangkan ke dalam droplet dan eter yang tertinggal dibiarkan menguap. Filtrat yang tersisa diusap dengan kertas minyak dan dilakukan pengamatan noda lemak pada kertas.
Hasil Pengamatan
1. Uji Kelarutan dan Terjadinya Emulsi
Tabung 1. Minyak kelapa larut dalam chloroform.
Tabung 2. Minyak kelapa larut dalam eter.
Tabung 3. Minyak tidak larut dalam air, batas antara minyak dan air terlihat jelas.
Tabung 4. Terjadi sedikit gelembung putih pada permukaan larutan
Tabung 5. Terbentuk adanya butir-butir lemak. Minyak mengalami emulsi.
Minyak mempunyai sifar tidak larut dalam pelarut polar dan larut dalam pelarut non-polar seperti alkohol panas, eter, khloroforn, benzene. Pada hasil percobaan, minyak kelapa yang diteteskan pada kloroform dan eter akan larut dan tidak larut dalam air. Hal ini sesuai dengan dasar teori yang digunakan menurut Armstrong (1995). Sifat-sifat lemak yang mengalami saponifikasi dan membentuk emulsi juga sesuai dengan tinjauan pustaka.
2. Uji Angka Iod (Ketidakjenuhan)
Tabung 1. Setelah ditetesi 20 tetes warna menjadi jernih sekali
Tabung 2. Warna agak keruh setelah ditetesi 25 tetes.
Tabung 3. Warna keruh sekali dan warna merah muda hilang setelah ditetesi 20 tetes.
Minyak kelapa dan minyak jagung termasuk ke dalam asam lemak tak jenuh yang mngandung ikatan ganda. Minyak kelapa lebih jenuh daripada minyak jagung meskipun keduanya sama-sama asam lemak tak jenuh. Sedangkan minyak hewan termasuk asam lemak jenuh. Percobaan in ikurang berhasil karena kurang sesuai dengan tinjauan pustaka yang digunakan karena pada hasil percobaan tidak ditemukan konsistensi pola kejenuhan dan ketidakjenuhan. Seharusnya, makin jenuh suatu asam lemak, maka makin banyak pereaksi Hubl yang dibutuhkan. Percoban ini kurang berhasil karena adanya kontaminan misalnya air, tetesan tidak sama, dan mungkin kurang homogen saat melakukan homogenasi.
3. Uji Akrolein (Ketengikan)
Tabung 1. Terdapat warna kuning pada bagian ata larutan dan putih di bagian bawah. Bau yang ditimbulkan tengik setekah dilakukan pemanasan.
Tabung 2. Terdapat endapan melayang (agak keruh) dan bau yang ditimbulkan lebih tengik dari tabung pertama.
Lemak akan terhidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol lebih cepat tengik daripada minyak karena gliserol mengalami dehidrasi menjadi akrolein, sedangkan asam lemak akan mengalami oksidasi menjadi keton dan aldehida. Minyak kelapa harus mengalami hidrolisis terlebih dahulu. Hal ini sesuai dengan dasar teori yang digunakan menurut Riawan (1990) yang menyatakan bahwa penyebab ketengikan antara lain adanya auto-oksidasi, hidrolisis dan kegiatan bakteri (jasad renik).
4. Uji Angka Asam
dengan perhitungan angka asam:
(ml titrasi X 5,6)/ gram sample = (15 X 5,6)/ 2,5318 = 33,18 mg KOH/gram sampel
Uji angka asam adalah uji yang dilakukan untuk mengetahi jumlah milligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas dari 1 gram lemak.
5. Uji Noda Lemak
Tabung 1. Larutan yang terbentuk adalah berwarna putih. Noda lemak yang terbentuk sangat sedikit
Tabung 2. Larutan yang terbentuk berwarna kuning dan setelah eter diuapkan dan noda diusapkan, terdapat noda lemak yang lebih nyata dibandingkan dengan hasil tabung pertama.
Pada hasil percobaan tabung pertama terdapat sedikit noda lemak karena pad tepung gandum kandungan karbohidratnya lenih banyak daripada kandungan lemaknya. Sedangkan pada tepung kedelai, kandungan lemaknya lebih banyak dibandingkan kandungan lemak tepung gandum.
AMP siklik ini terbentuk dari ATP oleh enzim adenil siklase. Kemudian AMP siklik ini dapat dihidrolisis oleh enzim fosfodiesterase menjadi AMP.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenina dengan timina dan guanina dengan sitosina) yang membentuk DNA beruntai ganda.DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,
Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.
Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å[2]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida[3].
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA.[4]
Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk. Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai pasangannya.
Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.
Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.
Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.[5]
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.
Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.
Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa.[1] Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Biokimia berasal dari kata bio artinya organisme hidup, sedangkan kimia adalah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari tentang perilaku dari bahan-bahan kimia. Ilmu Kimia juga menitikberatkan terhadap komposisi bahan dan sifat-sifat yang berhubungan dengan komposisi. Juga mengkonsentrasikan perbedaan interaksi senyawa satu dengan senyawa lainnya dalam reaksi kimia untuk membentuk zat-zat baru (Brady dan Humiston, 1986).Dengan demikian dapat digabungkan dua pengertian diatas bahwa Biokimia meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat senyawa serta reaksi yang terjadi di dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan (Poedjiadi, 1994). Ilmu Biokimia bertujuan mempelajari sifat zat kimia yang terdapat di dalam jasad hidup dan senyawa yang diproduksinya, mempelajari fungsi dan transformasi zat kimia serta menelaah transformasi tersebut sehubungan dengan aktivitas kehidupan (Girindra, 1993).
Dari dua definisi Biokimia di atas, dapat disimpulkan bahwa ada, dua aspek, yaitu struktur senyawa dan reaksi antara senyawa di dalam organisme hidup. Dengan mempelajari struktur senyawa dan reaksi yang terjadi, sifat-sifat umum organisme hidup dapat dijelaskan secara rinci. Demikian pula faktor-faktor
lingkungan yang dapat mempengaruhi aktivitas kehidupan dapat diketahui, sehingga dapat dihindari terjadinya dampak lingkungan negatif. Jasad hidup (benda hidup) adalah sekumpulan zat tak hidup yang dapat berbaur dan bereaksi serta berinteraksi satu sama lain dengan cara dan susunan yang sangat rumit, namun teratur dengan baik (Girindra, 1993). Contohnya, protein dan asam nukleat merupakan komponen utama penyusun sel. Dengan mengetahui susunan kimia, struktur, sifat senyawa serta proses metabolisme yang terjadi di dalam sel, dapat dijelaskan beberapa sifat umum sel, misalnya yang berhubungan dengan faktor genetik pertumbuhan sel, penyediaan dan penggunaan energi bagi proses metabolisme di dalam sel, dan aktivitas enzim sebagai biokatalis dalam proses metabolisme.
Jasad hidup (benda hidup) tersusun darl molekul-molekul yang tidak bernyawa. Bila komponen jasad hidup (benda hidup) diisolasi dan diteliti, molekul-molekul ini tidak bertentangan dengan hukum fisika dan kimia, yang berlaku juga bagi benda-benda mati. Walaupun demikian, organisme hidup mempunyai ciri-ciri hidup yang tidak diperlihatkan oleh benda-benda mati.
Menurut para ahli ada tiga ciri hidup yang dapat diidentifikasi bahwa sel hidup: (1) sangat terorganisasi dan sangat komplek, tiap komponen mempunyai fungsi yang sangat spesifik; (2) mempunyai kemampuan untuk mengektrak energi dari sekelilingnya, dan (3) dapat menurunkan sifat atau merepleksikan dirinya sendiri dengan tepat dan terencana. Ciri hidup pertama, menunjukkan bahwa tidak hanya berlaku untuk struktur mikroskopik, seperti jantung, paru-paru, dan otak, tetapi juga bagi struktur intraseluler mikroskopik, seperti inti sel. Demikian pula, senyawa kimia di dalam sel, seperti protein dan lemak mempunyai fungsi khusus. Contoh lainnya, tanaman mempunyai 3 tiga organ, seperti daun, batang dan akar. Ketiganya mempunyai fungsi yang khusus dan sama-sama melaksanakan tugas agar tumbuhan dapat hidup. Ciri hidup kedua, memperlihatkan organisme hidup mempunyai kemampuan untuk mengektrak, mengubah dan menggunakan energi lingkungannya dalam bentuk zat organik atau energi sinar matahari. Dengan energi ini memungkinkan organisme hidup membangun dan struktur kompleknya, yang diperlukannya untuk melangsungkan kerja mekanis pada pergerakan, dan untuk memindahkan senyawa kimia melalui membran. Organisme hidup tidak pernah berada dalam keadaan seimbang di dalam dirinya atau dengan lingkungannya. sedangkan benda mati tidak menggunakan energi secara terencana untuk mempertahankan strukturnya dan untuk melakukan kerja. Jika terus dibiarkan, benda mati cenderung terurai menuju keseimbangan dengan lingkungannya. Ciri hidup ketiga merupakan sifat sel hidup yang paling menonjol karena kemampuannya untuk berproduksi hampir sempurna selama ratusan bahkan ribuan generasi, Eschericia coli bentuk dan ukurannya tidak mengalami perubahan, bahkan struktural penyusunnya pun tidak mengalami perubahan menyolok. Informasi genetik semua sel jasad hidup, semuanya terdapat di dalam DNA (deoxyribonucleic acid).
1. BIOKIMIA PROTEIN
Protein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
A. STRUKTUR PROTEIN
Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):[4][5]
struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik. struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral; beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H); beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4] struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener. contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin. Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa.
Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.
B. KEKURANGAN PROTEIN
Protein sendiri mempunyai banyak sekali fungsi di tubuh kita. Pada dasarnya protein menunjang keberadaan setiap sel tubuh, proses kekebalan tubuh. Setiap orang dewasa harus sedikitnya mengkonsumsi 1 g protein pro kg berat tubuhnya. Kebutuhan akan protein bertambah pada perempuan yang mengandung dan atlet-atlet.
Kekurangan Protein bisa berakibat fatal:
Kerontokan rambut (Rambut terdiri dari 97-100% dari Protein -Keratin) Yang paling buruk ada yang disebut dengan Kwasiorkor, penyakit kekurangan protein.[7] Biasanya pada anak-anak kecil yang menderitanya, dapat dilihat dari yang namanya busung lapar, yang disebabkan oleh filtrasi air di dalam pembuluh darah sehingga menimbulkan odem.Simptom yang lain dapat dikenali adalah:
hipotonus gangguan pertumbuhan hati lemak Kekurangan yang terus menerus menyebabkan marasmus dan berkibat kematian.
C. SINTESE PROTEIN
Artikel utama: ProteinbiosyntheseDari makanan kita memperoleh Protein. Di sistem pencernaan protein akan diuraikan menjadi peptid peptid yang strukturnya lebih sederhana terdiri dari asam amino. Hal ini dilakukan dengan bantuan enzim. Tubuh manusia memerlukan 9 asam amino. Artinya kesembilan asam amino ini tidak dapat disintesa sendiri oleh tubuh esensiil, sedangkan sebagian asam amino dapat disintesa sendiri atau tidak esensiil oleh tubuh. Keseluruhan berjumlah 21 asam amino. Setelah penyerapan di usus maka akan diberikan ke darah. Darah membawa asam amino itu ke setiap sel tubuh. Kode untuk asam amino tidak esensiil dapat disintesa oleh DNA. Ini disebut dengan DNAtranskripsi. Kemudian mRNA hasil transkripsi di proses lebih lanjut di ribosom atau retikulum endoplasma, disebut sebagai translasi.
D. SUMBER PROTEIN
Daging Ikan Telur Susu, dan produk sejenis Quark Tumbuhan berbji Suku polong-polongan Kentang Studi dari Biokimiawan USA Thomas Osborne Lafayete Mendel, Profesor untuk biokimia di Yale, 1914, mengujicobakan protein konsumsi dari daging dan tumbuhan kepada kelinci. Satu grup kelinci-kelinci tersebut diberikan makanan protein hewani, sedangkan grup yang lain diberikan protein nabati. Dari eksperimennya didapati bahwa kelinci yang memperoleh protein hewani lebih cepat bertambah beratnya dari kelinci yang memperoleh protein nabati. Kemudian studi selanjutnya, oleh McCay dari Universitas Berkeley menunjukkan bahwa kelinci yang memperoleh protein nabati, lebih sehat dan hidup dua kali lebih lama.
E. KEUNTUNGAN PROTEIN
Sumber energi Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel.
2. BIOKIMIA KARBOHIDRAT
Karbohidrat merupakan senyawa karbon yang banyak dijumpai di alam, terutama sebagai penyusun utama jaringan tumbuh-tumbuhan. Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida (berasal dari bahasa latin saccharum = gula). Senyawa karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton yang mengandung unsur-unsur karbon (C))., hidrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus empiris total (CH2O)n.. Karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida, diantaranya glukosa yang mempunyai rumus molekul C6H12O6.
Karbohidrat merupakan bahan yang sangat diperlukan tubuh manusia, hewan, dan tumbuhan disamping lemak dan protein. Senyawa ini dalam jaringan merupakan cadangan makanan atau energi yang disimpan dalam sel. Sebagian besar karbohidrat yang ditemukan di alam terdapat sebagai polisakarida dengan berat molekul tinggi. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai bentuk penyimpanan bagi monosakarida, sedangkan yang lain sebagai penyusun struktur di dalam dinding sel dan jaringan pengikat.
Pada tumbuhan, karbohidrat di sintesa dari CO2 dan H2O melalui proses fotosintesis dalam sel berklorofil dengan bantuan sinar matahari. Karbohidrat yang dihasilkan merupakan cadangan makanan yang disimpan dalam akar, batang, dan biji sebagai pati (amilum). Karbohidrat dalam tubuh manusia dan hewan dibentuk dari beberapa asam amino, gliserol lemak, dan sebagian besar diperoleh dari makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Karbohidrat dalam sel tubuh disimpan dalam hati dan jaringan otot dalam bentuk glikogen.
Klasifikasi karbohidrat
Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda-beda. Ukurannya, yaitu dari senyawa yang sederhana yang mempunyai berat molekul 90 hingga senyawa yang mempunyai berat molekul 500.000 bahkan lebih. Dari rumus umum karbohidrat, dapat diketahui bahwa senyawa ini adalah suatu polimer yang tersusun atas monomer-monomer. Berdasarkan monomer yang menyusunnya, karbohidrat dibedakan menjadi 3 golongan yaitu:
1.Monosakarida
Ialah karbohidrat yang sederhana, dalam arti molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi lunak menjadi karbohidrat lain. Monosakarida yang paling sederhana ialah gliseraldehida dan dihidroksiaseton.
Gliseraldehida dapat disebut aldotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus aldehid. Dihidroksiaseton dinamakan ketotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus keton. Monosakarida yang terdiri atas empat atom karbon disebut tetrosa dengan rumus C8H8O4. eritrosa adalah contoh aldotetrosa dan eritrulosa adalah suatu ketoterosa. Pentosa dan heksosa (C6H12O6) merupakan monosakarida yang penting dalam kehidupan.
Monosakarida yang penting lainnya ialah : glukosa, fruktosa, galaktosa, pentosa.
Glukosa
Adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisasi kearah kanan. Di alam, terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dalam reaksi antara karbondioksida dalam air disebut fotosintesis dan glukosa yang terbentuk terus digunakan untuk pembentukan amilum atau selulosa.
6CO2 + 6H2O =====> C6H12O6 + 6CO2
amilum terbentuk dari glukosa dengan jalan penggabungan molekul-molekul glukosa yang membentuk rantai lurus maupun bercabang dengan melepaskan molekul air.
nC6H12O6 =====> (C6H12O5)n + nH2O
glukosa amilum
(n = bilangan yang besar)
Fruktosa
Madu lebah selain glukosa juga mengandung fruktosa. Fruktosa adalah suatu ketohektosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Pada umumnya monosakarida dan disakarida mempunyai rasa manis.
Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada glukosa dengan pereaksi selianoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dihidroksi-benzena) dalam asam HCl. Pereaksi ini khas untuk menunjukkan adanya ketosa. Fruktosa berkaitan dengan glukosa membentuk sukrosa, yaitu gula yang biasa digunakan sehari-hari dengan pemanis, dan berasal dari tebu atau bit.
Galaktosa
Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Balaktosa mempunyai rasa kurang manis dari pada glukosa dan kurang larut dalam air.
Pentosa
Beberapa pentosa yang penting di antaranya ialah arobinosa, xilosa, ribose dan 2-deoksiribosa. Keempat pentosa ini ialah aldopentosa dan tidak terdapat dalam keadaan bebas dialam. Arabinosa diperoleh dari gom arab dengan jalan hidrolisis, sedangkan xilosa diperoleh dari proses hidrolisis terhadap jerami atau kayu. Xilosa terdapat pada urin seseorang yang disebabkan oleh suatu kelainan pada metabolisme karbohidrat. Kondisi seseorang sedemikian itu disebut pentosuria. Ribose dan deoksiribosa merupakan komponen dari molekul asam nukleat dan dapat diperoleh dengan cara hidrolisi.
2.Oligosakarida
Ialah karbohidrat yang tersusun dari dua sampai sepuluh satuan monosakarida. Oligosakarida yang umum dalah disakarida, yang terdiri atas dua satuan monosakarida dan dapat dihidrolisis menjadi monosakarida. Contoh: sukrosa, maltosa dan laktosa.
Sukrosa
Ialah ialah gula yang kita kjenal sehari-hari baik yang berasal dari tebu maupun yang berasal dari bity. Selain pada tebu dan bit. Sukrosa terdapat pula pada tumbuhalain misakllnya, dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa. Pada molekul sukrosa terdapat ikatan antara molekul glukosa dan fruktosa, yaitu antara atom karbon nomor 1 pada glukosa dengan atom karbon nomor 2 pada fruktosa melalui atom oksigen. Kedua atom karbon tersebut adalah atom karbon yang mempunyai gugus, -OH glikosidik, atau atom karbon yang merupakan gugus aldehida pada glukosa dan gugus keton pada fruktosa. Oleh karena itu, molekul sukrosa tidak mempunyai gugus aldehida atau keton bebas, atau tidak mempunyai gugus – OH glikosidik. Dengan demikian sukrosa tidak mempunyai sifat dapat mereduksi ion-ion Cu++ atau Ag+ dan juga tidak membentuk osazon.
Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis ialah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekular. Glukosa memutar cahaya terpolarisasi ke kanan, sedangkan fruktosa ke kiri. Oleh karena itu, fruktosa mempunyai rotasi spesifik lebih besar dari pada glukosa, maka campuran glukosa dan fruktosa sebagai hasil hidrolisis itu memutar ke kiri. Dengan demikian pada proses hidrolisis ini terjadi perubahan sudut putar mula-mula ke kanan menjadi ke kiri. Dan oleh karena itu, proses ini di sebut juga inverse. Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa di sebut gula invert. Madu lebah sebagian besar terdiri atas gula invert. Dengan demikian madu mempunyai rasa lebih manis dari pada gula.
Laktosa
Dengan hidrolisis laktosa akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara atom nomor 1 pada galaktosa dan karbon nomor 4 pada glukosa.. dalam susu terdapat laktosa yang sering disebut gula susu. Pada wanita yang sedang dalam masa dalam laktasi, laktosa kadang-kadang terdaapat dalam urine dalam konsentrasi yang sangat rendah. Dibandingkan dengan glukosa, laktosa mempunyai rasa yang kurang manis. Molekul laktosa masih mempunyai gugus –OH glikosidik . dengan demikia n leaksosa mempunyai sifat mereduksi dan muta rotasi. Apabila laktosa dihidrolisis kemudian di panaskan dengan asam nitrat akan terbentuk asam musat.
Maltosa.
Adalah dua disakarida yang terbentuk dari dua molekul glukosa. Maltosa masih mempunyai sifat mereduksi karena maltosa mempunyai guus -OH glikosidik. Maltosa merupakan hasil antara dalam proses hidrolisis amilum dengan asam maupun dengan enzim. Hidrolisis amilum akan memberikan hasil akhir glukosa. Dalam tubuh kita amilum mengalami hidrolisis menjadi maltosa oleh enzim amilase. Maltosa ini kemudian di uraikan oleh enzim maltase menjadi glukosa. Yang digunakan oleh tubuh. Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasa lebih manis dari pada laktosa, tetapi kurang manis dari pada kukrosa.. urutan rasanya sampai tidak terlalu manis pada beberapa mono dan disakarida adalah:
Fruktosa → gula invert → sukrosa → glukosa → xilosa → maltosa → galaktosa → laktosa
3.Polisakarida
Ialah karbohidrat yang tersusun lebih dari sepuluh satuan monosakarida dan dapat berantai lurus dan bercabang. Polisakarida dapat di hidrolisis oleh asam atau enzim tertentu yang kerjanya spesifik. Hidrolisis sebagian polisakarida menghasilkan oligosakarida dan dapat digunakan untuk mementukan struktur polisakarida. Contoh : amilum, glikogen, dekstrin, dan sellulosa.
Sifat-sifat karbohidrat
Pada umumnya, karbohidrat berupa serbuk putih yang mempunyai sifat sukar larut dalam pelarut nonpolar tetapi mudah larut dalam air kecuali, polisakarida bersifat tidak larut dalam air.
Amilum dengan air dingin akan membentuk suspensi dan bila dipanaskan akan membentuk pembesaran berupa pasta dan bila didinginkan akan membentuk koloid yang kental semacam gel. Suspensi amilum akan memberikan warna biru dengan larutan iodium. Hal ini dapat digunakan untuk mengidentifikasikan adanya amilum dalam suatu bahan. Hidrolisis sempurna amilum oleh asam atau enzim akan menhasilkan glukosa.
Glikogen mempunyai struktur empiris yang serupa dengan amilum pada pertumbuhan. Pada proses hidrolisis, glikogen menghasilkan pula glukosa karena, baik amilum maupun glikogen, tersusun dari sejumlah satuan glukosa. Glokogen dalam air akan membentuk koloid dan memberikan warna merah dengan larutan iodium. Pembentukan glikogen dari glukosa dalam sel tubuh diatur oleh hormon insulin dan prosesnya disebut glycogenesis. Sebaiknya, proses hidrolisis glikogen menjadi glukosa disebut glycogenolysis.
Semua jenis karbohidrat, baik monosakarida, disakarida, maupun polisakarida akan berwarna merah-ungu bila larutannya dicampur beberapa tetes α-naftol dalam alkohol dan ditambahkan asam sulfat pekat, sehingga tidak bercampur. Warna ungu akan tampak pada di bidang batas antara kedua cairan. Sifat ini dipakai sebagai dasar uji kualitatif adanya karbihidrat dalam suatu bahan dan dikenal degan uji molisch.
Monosakarisa dan disakarida memiliki rasa manis, sehingga sering disebut gula. Rasa manis dari gula disebabkan oleh gugus hidroksilnya. Kebanyakan monosakarida dan disakarida, kecuali sukrosa, adalah gula pereduksi. Sifat mereduksi disebabkan adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekulnya. Larutn gula bereaksi positif dengan pereaksi Fehling, pereaksi Tollens, maupun pereaksi benedict. Sebaliknya, kebanyakan polisakarida adalah gul;a nonpereduksi.
3. BIOKIMIA MINERAL
Dalam Ilmu gizi mineral biasanya disebut unsur-unsur mineral atau nutrien/zat gizi anorganik. Unsur-unsur mineral yang terkandung dalam tubuh ada sekitar 20 macam, yang telah terbukti esensial dalam makanan kurang lebih ada 17 macam.
Unsur Mineral Dalam tubuh
Mineral yang esensial sebagai zat gizi dibagi dalam 2 kategori, yaitu unsur-unsur makronutrien (>0,005 % berat badan) dan unsur-unsur micronutrient (
Mineral yang terdapat dalam tubuh dan makanan terutama terdapat dalam bentuk ion, ion positif terutama Na+, K+, Ca+, sedangkan ion negative Cl-, sulfat, dan fosfat. Ion-ion ini terdapat pada cairan tubuh. Sedangkan pada tulang dan gigi mineral berada dalam nbentuk garam, terutama garam kalsiu, dan fosfat. Mineral juga terdapat dalam bentuk senyawa organic, misalnya dalam fosfoprotein, fosfolipid, hemoglobin, dan hormone tiroksin.
Adanya keseimbangan ion-ion mineral dalam tubuh berfungsi mengatur proses metabolisme, mengatur keseimbangan asam basa, tekanan osmotic, membantu transport senyawa-senyawa penting pembentuk membrane, dan secara tidak langsung membantu prose pertumbuhan.
Yang perlu diperhatikan di sini adalah peran mineral dalam tubuh berkaitan satu dengan yang lainnya, dimana kelebihan atau kekurangan salah satu mineral akan berpengaruh terhadap kerja mineral lainnya.
Kalsium, besi, dan iodium merupakan elemen-elemen yang seringkali tidak terdapat cukup dalam makanan kita (terutama terjadi pada negara-negara yang sedang berkembang). Oleh karena itu ketiga elemen tadi bisa dijadikan patokan akan terpenuhinya mineral dalam diet seseorang, jadi jika ketiga elemen tadi jumlahnya telah memenuhi diet seseorang, maka nutrient lainnya pun akan terpenuhi pula jumlahnya.
1. Kalsium (Ca)
Kalsium berkaitan erat dengan fosfor, sehingga asupan kalsium perlu ditingkatkan jika kita yang kita makan banyak mengandung protein atau fosfor. Baik kalsium dan fosfor keduanya berhubungan dengan sejumlah mekanisme fisoilogis dalam tubuh.
Tubuh kita memerlukan kalsium selama hidup kita, terutama pada masa kanak-kanak, masa mengandung, dan masa laktasi. Untuk pasien alkoholik para peneliti menganjurkan sekitar 1,2 g/hari, begitu juga dengan pasien-pasien yang mengalami sindrom malabsorpsi, pasien yang sedang menjalani pengobatan dengan obat-obatan kortikosteroid, isoniazid, tetasiklin, atau antasid yang mengandung alumunium.
Kadar mineral dalam tubuh mencapai jumlah 39% dari jumlah seluruh mineral, dan 99% kalsium tersebut berada dalam jaringan keras, tulang dan gigi. Sedangkan yang 1 % terdapat pada darah, cairan di dalam dan di luar sel.
Kalsium mempunyai peran penting dalam proses kontraksi otot, menjaga normalitas kerja jantung, dan merupakan activator enzim-enzim tertentu.
Absorpsi kalsium dibantu oleh vitamin D, vitamin C, dan laktosa, sedangkan oksalat dan fitat mengganggu penyerapan kalsium. Penggunaan kalsium ini sendiri diatur oleh hormone paratiroid.
Defisiensi kalsium pada anak-anak menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tulang dan gigi, riketsia, serta osteoporosis pada orang dewasa.
Sumber kalsium terbaik adalah susus, ikan laut, udang keju, daun singkong, dan kacang panjang.
2. Fosfor
Menempati kadar nomor dua terbanyak dalam tubuh yaitu sebanyak 22 % dari seluruh mineral yang ada. Kurang lebih 80% berada dalam bentuk kalsium fosfat kristal yang tidak larut, yang memberikan kekuatan pada gigi. Sedangkan sisanya (20%) didistribusi dalam tiap sel dan dalam cairan diluar sel bersama karbohidrat, lipid, protein, serta senyawa lainnya.
Contoh senyawa fosfat yang penting dalam tubuh kita antara lain: ATP, keratin fosfat, koenzim golongan vitamin B, dan fosfolipid.
Defisiensi forfor pada orang dewasa umumnya jarang terjadi kecuali pada alkoholisme, penggunaan antasid jangka waktu cukup lama, pasien dengan penyakit hati atau hiperparatiroidisme.
Sumber makanan yang mengandung fosfor antara lain: susu, keju, daging, kacang-kacangan, dan padi-padian.
3. Besi (Fe)
Kadar besi dalam tubuh kita relative kecil sekitar 40-50 mg/ berat badan untuk pria dewasa, dan sekitar 35-50 mg/ berat badan wanita dewasa. Rata-rata kebutuhan tubuh kita terhadap unsur besi sekitar 12-18 mg / hari.
Kebanyakan besi yang esensial dalam tubuh terdapat dalam hemoglobin, sekitar 5 % terdapat pada otot (mioglobin), pada hati, sumsum tulang belakang tersimpan sekitar 20%, dan kurang dari 1% terdapat dalam sel tubuh sebagai bagian dari enzim oksido-reduktase.
Unsur besi diserap melalui dinding usus (terbanyak di duodenum bagian atas) dalam bentuk ion fero. Ion ini tidak langsung digunakan oleh tubuh melainkan disimpan terlebih dahulu dalam hati, limpa, dan sumsum tulang belakang, baru kemudian dibawa keseluruh jaringan tubuh dalam bentuk kompleks besi-protein ( dari hati disebut feritin dan hemosiderin, dari plasma darah disebut transferin ).
Besi berperan pelaksanaan transport oksigen dari paru-paru ke jaringan begitu pula dalam proses respirasi sel, pembentukan hemoglobin juga memerlukan adanya ion besi. Masa hidup butir darah merah termasuk hemaoglobin adalah 120 hari.
Penyerapan besi dibantu oleh vitamin C dan keasaman cairan lambung. Sumber makanan yang mengandung besi antara lain: hati, daging, kuning telur, sayuran yang berwarna hijau tua dan kacang-kacangan.
4. Sulfur (S)
Unsur ini terdapat pada semua protein, terutama pada keratin kulit dan rambut, serta pada insulin hormone yang mengontrol metabolisme karbohydrat. Sulfur juga terdapat pada karbohidrat heparin, yaitu suatu antikoogulan yang terdapat pada hati. Vitamin yang mengandung sulfur adalah biotin dan tiamin.
Sampai saat ini angka kebutuhan sulfur untuk tubuh manusia belum diketahui. Yang pasti sumber makanan yang mengandung sulfur ialah makanan yang banyak mengandung protein.
5. Tembaga (Cu)
Unsur ini berperan dalam maturasi sel-sel darah merah dan proses pembentukan hemoglobin. Sejumlah enzim yang mengandung tembaga antara lain: seruliplasmin, tirosinase, monoaminoksidase, oksidase asam askorbat dan lain sebagainya.
Kebutuhan tembaga bagi orang dewasa kurang lebih 2,5 – 5,0 mg/hari, pada bayi dan anak-anak membutuhkan kurang lebih 0,005 – 0,1 mg/kg berat badan / hari.
6. Kobalt (Co)
Kobalt merupakan komponen vitamin B12 yang merupakan fungsi dari kobalt yang diketahui. Dan fungsi dari vitamin ini juga sudah jelas yaitu sebagai maturasi sel-sel darahmerahdan menjaga normalitas kerja semua sel.
Kobalt hanya sedikit sekali diserap oleh dinding usus, dalam tubuh kobalt disimpan dalam limpa, hati, ginjal dan pancreas. Dalam darah berjumlah kurang lebih 1 mg/ml.
Defisiensi kobalt menyebabkan anemia, yang sebenarnya lebih karena disebabkan adanya gangguan penyerapan vit B12 (biasanya diakibatkan kelainan individu yaitu ketidakmampuan memproduksi mukosa lambung yang penting untuk penyerapan vitamin B12 itu).
Tumbuhan sama sekali tidak memerlukan kobalt, sehingga sumber makanan yang mengandung kobalt mutlak berasal dari hewani. Kelebihan diet kobalt dapat mengakibatkan polisitemia (produksi berlebihan sel-sel darah merah).
7. Serat
Serat makanan yang diterjemahkan dari dietary fiber menurut Trowal (1972) merupakan bagian dari sel tanaman (polisakarida pada dinding sel, lignin, serta lipid tumbuhan) yang tidak dapat dicernakan oleh enzim dalam tubuh kita.
Senyawa yang termasuk serat antara lain.
Selulosa
Selulosa merupakan komponen fibrousdinding sel tanaman. Sifatnya yang paling utama adalah kemampuannya menyerap air dan mengambang. Selulosa menyebabkan sekresi garam-garam empedu diperbesar. Selulosa juga mampu mengikat asam fosfat.
Hemiselulosa
Hemiselulosa merupakan campuran gula pentose dan heksosa. Sifatnya mudah mengikat air dan ion, serta mudah dicerna.
Pektin
Jumlahnya paling sedikit diantara serat lainnya. Sifatnya dapat membentuk gel dan ion, juga dapat menurunkan absorpsi kolesterol.
Gom tanaman, musilago
Cirinya pada tanaman adalah zat ini akan mengental bila tumbuhan dilukai. Secara komersial go mini digunakan sebagao emulgator , pengental dan stabilisator dalam industry makanan.
Musilago biasanya terdapat pada endosperm atau tempat penyimpanan polisakarida biji tanama. Bagi tanaman musilago berfungsi menahan air sehingga biji tidak mongering.
Gom dan musilago mempengaruhi proses metabolisme kolesterol dan kerja garam empedu, menurunkan kolesterol darah, meningkatkan kadar kolesterol tinja, dan mencegah kenaikan kadar kolesterol hati.
Lignin
Lignin merupakan polimer dengan BM 1.000 – 4.500, fungsinya adalah mengikat garam-garam ampedu.
Dilihat dari macam-macam serat diatas, serat jelas bukan bagian dari gizi, tetapi fungsinya sama pentingnya bagi tubuh karena serat berperan penting pada proses pencernaan makanannya.
Serat bisa kita peroleh dari sayuran, dan buah-buahan.
TranslateKali ini saya akan membahas mengenai Lipid , apakah Lipid itu secara singkat Lipid adalah sekumpulan senyawa yang memiliki ciri-ciri yang bersifat Hidrofobik. Sehingga , Lemak tersebut tidak dapat bersatu dengan air , sehingga dapat dimanfaatkan sebagai cadangan energi bagi tubuh .
Tujuan Praktikum
Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui kelarutan lemak dalam berbagai solvent (zat
pelarut), penjenuhan, ketengikan, emulsi dan sifat lemak yang lain.
Tinjauan Pustaka
Lipid adalah sekumpulan senyawa di dalam tubuh yang memiliki ciri-ciri yang serupa dengan malam, gemuk (grease), atau minyak. Karena bersifat hidrofobik, golongan senyawa ini dapat dipakai tubuh sebagai sarana yang bermanfaat untuk berbagai keperluan. Misalnya jenis lipid yang dikenal sebagai trigliserida berfungsi sebagai bahan bakar yang penting. Senyawa ini sangat efisien untuk dipakai sebagai simpanan bahan penghasil energi karena terkumpul dalam butir-butir kecil yang hampir-hampir bebas air, membuatnya jauh lebih ringan daripada timbunan karbohidrat setara yang sarat air.
Jenis lipid yang lain lagi merupakan bahan structural yang penting. Kemampuan lipid jenis ini untuk saling bergabung menyingkirkan air dan senyawa polar lain menyebabkannya dapat membentuk membran sehingga memungkinkan adanya berbagai organisme yang kompleks. Membran tersebut memisahkan satu sel dengan sel yang lain di dalam jaringan, serta memisahkan berbagai organel di dalam sel menjadi ruangan-ruangan yang memiliki ciri kimia tertentu sehingga dapat ditata dan diatur sendiri (Gilvery & Goldstein, 1996).
Lemak berkarakteristik sebagai biomolekul organik yang tidak larut atau sedikit larut dalam air dan dapat diekstrasi dengan pelarut non-polar seperti chloroform, eter, benzene, heksana, aseton dan alcohol panas. Di masa lalu, lemak bukan merupakan subjek yang menarik untuk riset biokimia. Karena kesukarannya dalam meneliti senyawa yang tidak larut dalam air dan berfungsi sebagai cadangan energi dan komponen struktural dari membran, lemak dianggap tidak memiliki peranan metabolik beragam seperti yang dimiliki biomolekul lain, contohnya karbohidrat dan asam amino.
Namun, dewasa ini, riset lemak merupakan subjek yang paling menawan dari riset biokimia, khususnya dalam penelitian molekular mengenai membran. Pernah diduga sebagai struktur lembam (inert), dewasa ini membran dikenal secara fungsional sebagai dinamik dan suatu pengertian molekular dari fungsi selularnya merupakan kunci untuk menjelaskan berbagai komponen biologi yang penting, contohnya, sistem transport aktif dan respon selular terhadap rangsang luar (Armstrong, 1995). Jaringan bawah kulit di sekitar perut, jaringan lemak sekitar ginjal mengandung banyak lipid terutama lemak kira-kira sekitar 90%, dalam jaringan otak atau dalam telur terdapat lipid kira-kira sebesar 7,5-30% (Riawan, 1990).
Suatu asam lemak merupakan suatu rantai hodrokarbon dengan suatu gugusan karboksil terminal, telah diidentifikasi lebih dari 70 asam lemak yang tersedia di alam. Walaupun asam lemak berantai pendek, contohnya, asam lemak berantai empat-atau enam- adalah lazim ditemukan, namun triasilgliserolutama ditemukan pada tumbuh-tumbuhan memiliki asam lemak dengan jumlah atom karbon genap, dengan panjang 14 hingga 22 karbon. Asam lemak jenuh tidak mengandung ikatan ganda C=C dalam strukturnya, sementara asam lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan ganda, yang kadang-kadang berada dalam konfigurasi geometris cis. Asam lemak tidak jenuh paling melimpah memiliki satu atau dua ikatan ganda (masing-masing, asam lemak monoenoat dan dienoat); namun, asam lemak olefinik dengan tiga (trienoat) dan empat (tetraenoat) ikatan ganda juga ditemukan secara alamiah (Armstrong, 1995).
Tabel Komponen Lemak dan Titik Didih
Pada hakekatnya, asam lemak tidak jenuh memiliki titik lebur yang lebih rendah dibandingkan asam lemak jenuh. Contohnya, asam lemak jenuh C 18 (asam stearat) memiliki titih didih 70 oC; suatu bentuk monoenoat (asam oleat) melebur pada 13 oC dan suatu bentuk dienoat (asam linoleat) pada -5 oC.
Triasilgliserol tumbuhan (minyak tumbuh-tumbuhan) adalah cair pada suhu ruang, karena mereka memiliki proporsi asam lemak tidak jenuh yang lebih besar daripada triasilgliserol hewan (contohnya, lemak babi), yang padat atau semi-padat pada suhu yang sama.
Perbedaan dalam kandungan asam lemak tidak jenuh ini mendapat banyak perhatian, karena pengertian bahwa asupan harian yang berlebihan dari asam lemah jenuh dan kolesterol berkaitan dengan terjadinya penyakit jantung.
Sebagai akibatnya, penasehat medis dan gizi menyarankan suatu penurunan dari lemah hewan (dan kolesterol) dalam diet, dengan proporsi yang lebih tinggi dari asupan lemak berupa triasilgliserol yang tinggi dalam asam lemak polyunsaturated, yaitu asam lemak yang mengandung dua atau lebih ikatan ganda).
Asupan lemak yang lebih rendah juga merupakan kalori dari suatu diet, karena atas dasar berat, lebih dari dua kali lipat kalori (energi) didapat dari lemak daripada karbohidrat dan protein (Armstrong, 1995).
Molekul asam lemak memiliki daerah hidrofobik dan daerah hidrofilik sekaligus. Dua sifat yang saling bertolak belakang dalam satu molekul inilah yang umumnya mendasari berbagai fungsi biologis lipid. Ekor hidrokarbon asam lemak cenderung saling berkumpul sedemikian rupa sehingga hanya sedikit saja berhubungan dengan air.. Sebaliknya, gugus karboksilnya, karena bersifat polar, cenderung untuk berhubungan dengan lingkungan sekitar yang terutama terdiri atas air (Gilvery and Goldstein, 1996).
Lemak merupakan komponen utama dari membrane sistem kehidupan, Dua tipe lemak yang dapat tersaponifikasi dalam membrane memiliki suatu gugusan fosfat dalam strukturnya dan dengan demikian disebut fosfolipid.
Salah satu jenis memiliki gliserol sebagai senyawa induk (fosfogliserida) dan yang lain memiliki sfingosin (sfingolipid). Dua komponen lemak lain yang penting dari membrane adalah glikolipid yang mengandung karbohidrat dan steroid kolesterol, yang disebut terakhir ini merupakan suatu lemak non-saponifikasi yang berasal dari eukariotik yang ditemukan dalam membrane seluler hewan (Armstrong, 1995).
Senyawa-senyawa yang termasuk lipid dapat dibagi dalam beberapa golongan. Ada beberapa cara penggolongan yang dikenal.
Bloor membagi lipid dalam tiga golongan besar, yaitu:
(1) lipid sederhana, yaitu ester asam lemak dengan berbagai alkohol, contohnya lemak atau gliserida dan lilin (waxes).
(2) lipid gabungan yaitu ester asam lemak yang mempunyai gugus tambahan, contohnya fosfolipid, cerebrosida.
(3) derivate lipid, yaitu senyawa yang dihasilkan oleh proses hidrolisis lipid, contohnya asam lemak, gliserol dan sterol.
Di samping itu berdasarkan sifat kimianya yang penting, lipid dapat dibagi dalam dua golongan besar, yaitu lipid yang dapat disabunkan, yakni yang dapat dihidrolisis dengan basa, contohnya lemak, dan lipid yang tidak dapat disabunkan, contohnya steroid. Lipid dibagi dalam beberapa golongan berdasarkan kemiripan struktur kimianya, yaitu: asam lemak, lemak, lilin, fosfolipid, sfingolipid, terpen, steroid, lipid kompleks (Riawan, 1990).
Asam lemak adalah asam lemah. Apabila larut dalam air molekul asam lemak akan terionisasi sebagian dan melepaskan ion H+. Dalam hal ini pH larutan tergantung pada konstanta keasaman dan derajat ionisasi masing-masing asam lemak. Rumus pH untuk asam lemah pada umumnya telah dikemukakan oleh Henderson-Hasselbach. Asam lemak dapat bereaksi dengan basa, membentuk garam.
R-COOH + NaOH -> R-COONa + H2O
Garam natrium atau kalium yang dihasilkan oleh asam lemak dapat larut dalam air dan dikenal sebagai sabun. Sabun kalium disebut sabun lunak dan digunakan untuk sabun bayi. Asam lemak yang digunakan pada sabun pada umumnya adalah asam palmitat atau stearat. Minyak adalah ester asam lemak tidak jenuh dengan gliserol. Melalui proses hidrogenasi dengan bantuan katalis Pt atau Ni, asam lemak tidak jenuh diubah menjadi asam lemak jenuh, dan melalui proses penyabunan dengan basa NaOH atau KOH akan terbentuk sabun dan gliserol (Riawan, 1990).
Sabun digunakan sebagai bahan pembersih kotoran , terutama kotoran yang bersifat seperti lemak atau minyak karena sabun dapat mengemulsikan lemak atau minyak. Jadi sabun dapat berfungsi sebagai emulgator. Pada proses pembentukan emulsi ini, bagian hidrofob sabun masuk ke dalam lemak, sedangkan ujung yang bermuatan negatif ada di bagian luar.
Oleh karena adanya gaya tolak antara muatan listrik negate ini, maka kotoran akan terpecah menjadi partikel-partikel kecil dan membentuk emulsi. Dengan demikian kotoran mudah terlepas dari kain atau benda lain. Sabun mempunyai sifat dapat menurunkan tegangan permukaan air, Hal ini tampak dari timbulnya busa apabila sabun dilarutkan dalam air dan diaduk (Riawan, 1990).
Lipid memiliki reaksi kimia yang khas, antara lain:
a. Hidrolisis
Hidrolisis lipid seperti triasilgliserol dapat dilakukan secara enzimatik dengan bantuan lipase, menghasilkan asam-asam lemak dan gliserol. Sifat lipase pancreas dapat dimanfaatkan yang lebih suka memecahkan ikatan ester pada posisi 1 dan 3 daripada posisi 2 dari triasilgliserol (Harper, 1980).
b. Penyabunan
Hidrolisis lemak oleh alkali disebut penyabunan. yang dihasilkan adalah gliserol dan garam alkali asam lemak yang disebut sabun (Harper, 1980).
c. Penguraian (kerusakan, ketengikan) lipid
Ketengikan adalah perubahan kimia yang menimbulkan bau dan rasa tidak enak pada lemak (Harper, 1980).
Penyebabnya antara lain auto oksidasi, hidrolisis dan kegiatan bakteri (Riawan, 1990). Oksigen udara dianggap menyerang ikatan rangkap pada asm lemak untuk membentuk ikatan peroksida. Dengan demikian bilangan yodium turun, walaupun sedikit asam lemak bebas dan gliserol dilepaskan. Timbal atau tembaga mengkatalisis ketengikan.
Mengasingkan oksigen atau menambah zat antioksidan menghambat proses ketengikan. Radikal-radikal bebas dihasilkan dihasilkan selama pembentukan peroksida, dan ini dapat merusak jaringan-jaringan jidup kecuali terdapat antioksidan, misalnya tokoferol (vitamin E) yang bereaksi radikal-radikal bebas
Alat dan Bahan
Alat-alat
Rak tabung
Tabung reaksi
Lampu spirtus
Penjepit tabung
Gelas ukur
Pipet tetes
Corong
Korek api
Penangas air
Kertas minyak
Lempeng tetes
Bahan-bahan
Chloroform
Eter
Air
Na2CO3
Larutan empedu encer
Pereaksi Hubl
Minyak zaitun
Minyak jarak
Minyak kelapa
Gliserol
Larutan NaHSO4.
Cara Kerja
1. Uji Kelarutan dan Terjadinya Emulsi
Disediakan 5 tabung reaksi yang diisi dengan ketentuan sebagai berikut: tabung 1 berisi chloroform dan tiga tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Tabung 2 diisi dengan 2 ml eter dan 3 tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Tabung 3 diisi dengan 2 ml air dan 3 tetes minyak kelapa. Tabung ke 4 diisi dengan 2 ml Na2CO3 dan 3 tetes minyak kelapa. Tabung 5 diisi dengan 2 ml larutan empedu encer dan 3 tetes minyak kelapa dan kemudian digojok. Semua perubahan yang terjadi diamati dan dicatat.
2. Uji Angka Iod (Ketidak-jenuhan)
Ke dalam tabung reaksi dicampurkan 9 ml chloroform dan 9 tetes pereaksi Hubl. Setelah digojok, larutan tersebut dibagi ke dalam 3 buah tabung reaksi yang berbeda. Tabung pertama ditetesi oleh minyak kalapa, tabung kedua ditetesi oleh minyak jagung, tabung ketiga ditetesi oleh minyak hewan. Semua penetesan dilakukan hingga warna merah muda hilang.
2. Uji Akrolein
Pada tabung pertama diisikan 0,5 ml minyak kelapa dan 1 ml KHSO4 dan kemudian dipanaskan. Amati perubahan yang terjadi. Pada tabung kedua diisikan 0,5 ml gliserol dan 1 ml KHSO4 dan kemudian dipanaskan. Amati perubahan yang terjadi.
3. Uji Angka Asam
Ke dalam sebuah tabung reaksi dicampurkan 2,5 gram sample (minyak atau margarine) yang sudah dicairkan, 12,5 ml pelarut lemak, 0,25 ml phenolptalein dan kemudian semua campuran tersebut divortex. Kemudian dilakukan titrasi dengan 1 N KOH hingga warna larutan menjadi tepat berwarna pink. Kemudian dilakukan pencatatan jumlah mol KOH 0,1 N yang diperlukan.
4. Uji Noda Lemak
Disediakan dua buah tabung reaksi, ke dalam tabung reaksi pertama diisi dengan setengah sendok kecil tepung gandum dan 2 ml eter yang kemudian digojok. Larutan yang terjadi dituangkan ke dalam droplet dan eter yang tertinggal dibiarkan menguap. Filtrat yang tersisa diusap dengan kertas minyak dan dilakukan pengamatan noda lemak pada kertas. Pada tabung kedua, dimasukkan setengah sendok kecil tepung kedelai dan 2 ml eter dan kemudian digojok. Larutan yang terjadi dituangkan ke dalam droplet dan eter yang tertinggal dibiarkan menguap. Filtrat yang tersisa diusap dengan kertas minyak dan dilakukan pengamatan noda lemak pada kertas.
Hasil Pengamatan
1. Uji Kelarutan dan Terjadinya Emulsi
Tabung 1. Minyak kelapa larut dalam chloroform.
Tabung 2. Minyak kelapa larut dalam eter.
Tabung 3. Minyak tidak larut dalam air, batas antara minyak dan air terlihat jelas.
Tabung 4. Terjadi sedikit gelembung putih pada permukaan larutan
Tabung 5. Terbentuk adanya butir-butir lemak. Minyak mengalami emulsi.
Minyak mempunyai sifar tidak larut dalam pelarut polar dan larut dalam pelarut non-polar seperti alkohol panas, eter, khloroforn, benzene. Pada hasil percobaan, minyak kelapa yang diteteskan pada kloroform dan eter akan larut dan tidak larut dalam air. Hal ini sesuai dengan dasar teori yang digunakan menurut Armstrong (1995). Sifat-sifat lemak yang mengalami saponifikasi dan membentuk emulsi juga sesuai dengan tinjauan pustaka.
2. Uji Angka Iod (Ketidakjenuhan)
Tabung 1. Setelah ditetesi 20 tetes warna menjadi jernih sekali
Tabung 2. Warna agak keruh setelah ditetesi 25 tetes.
Tabung 3. Warna keruh sekali dan warna merah muda hilang setelah ditetesi 20 tetes.
Minyak kelapa dan minyak jagung termasuk ke dalam asam lemak tak jenuh yang mngandung ikatan ganda. Minyak kelapa lebih jenuh daripada minyak jagung meskipun keduanya sama-sama asam lemak tak jenuh. Sedangkan minyak hewan termasuk asam lemak jenuh. Percobaan in ikurang berhasil karena kurang sesuai dengan tinjauan pustaka yang digunakan karena pada hasil percobaan tidak ditemukan konsistensi pola kejenuhan dan ketidakjenuhan. Seharusnya, makin jenuh suatu asam lemak, maka makin banyak pereaksi Hubl yang dibutuhkan. Percoban ini kurang berhasil karena adanya kontaminan misalnya air, tetesan tidak sama, dan mungkin kurang homogen saat melakukan homogenasi.
3. Uji Akrolein (Ketengikan)
Tabung 1. Terdapat warna kuning pada bagian ata larutan dan putih di bagian bawah. Bau yang ditimbulkan tengik setekah dilakukan pemanasan.
Tabung 2. Terdapat endapan melayang (agak keruh) dan bau yang ditimbulkan lebih tengik dari tabung pertama.
Lemak akan terhidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol lebih cepat tengik daripada minyak karena gliserol mengalami dehidrasi menjadi akrolein, sedangkan asam lemak akan mengalami oksidasi menjadi keton dan aldehida. Minyak kelapa harus mengalami hidrolisis terlebih dahulu. Hal ini sesuai dengan dasar teori yang digunakan menurut Riawan (1990) yang menyatakan bahwa penyebab ketengikan antara lain adanya auto-oksidasi, hidrolisis dan kegiatan bakteri (jasad renik).
4. Uji Angka Asam
dengan perhitungan angka asam:
(ml titrasi X 5,6)/ gram sample = (15 X 5,6)/ 2,5318 = 33,18 mg KOH/gram sampel
Uji angka asam adalah uji yang dilakukan untuk mengetahi jumlah milligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas dari 1 gram lemak.
5. Uji Noda Lemak
Tabung 1. Larutan yang terbentuk adalah berwarna putih. Noda lemak yang terbentuk sangat sedikit
Tabung 2. Larutan yang terbentuk berwarna kuning dan setelah eter diuapkan dan noda diusapkan, terdapat noda lemak yang lebih nyata dibandingkan dengan hasil tabung pertama.
Pada hasil percobaan tabung pertama terdapat sedikit noda lemak karena pad tepung gandum kandungan karbohidratnya lenih banyak daripada kandungan lemaknya. Sedangkan pada tepung kedelai, kandungan lemaknya lebih banyak dibandingkan kandungan lemak tepung gandum.
5. HORMON
Hormon adalah zat aktif yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin, yang masuk kedalam peredaran darah untuk mempengaruhi jaringan secara spesifik. Umumnya letak jaringan penghasil hormon dan jaringan target letaknya berjauhan. Istilah hormon ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1904 oleh William Baylissdan Ernest Starling untuk menerangkan kerja sekretin, suatu molekul yang dihasilkan duodenum yang merangsang keluarnya sel pankreas.
Dimasa lalu jika kita manusia memerlukan, atau membuat sediaan hormon untuk kasus tertentu (misal sediaan untuk pengobatan) maka sumber yang paling praktis adalah dari ternak seperti sapi, babi, dan biri-biri.
Tetapi beberapa hormon sifatnya sedemikian khas sehingga yang berasal dari binatang itu tidak efektif pada manusia, misalnya hormon pertumbuhan FSH dan LH (Luteinizing Hormon). Hormon dari hewan ini sering kali menimbulkan efek imunologis.
Sekarang sudah ada cara baru untuk membuat atau merancang hormon ini, dengan cara rekayasa genetika. Melalui rekayasa genetika ini, DNA dari mikroba dapat diarahkan untuk memproduksi rangkaian asam amino yang urutannya sesuai dengan hormon manusia yang diinginkan. Dengan cara baru ini dapat dibuat hormon alami dalam jumlah besar dan dalam waktu singkat. Hormon hasil rekayasa genetis ini juga tidak menimbulkan reaksi imunologis karena sama dengan hormon manusia asli.
Hormon terdiri atas berbagai macam senyawa yang dapat digolongkan dalam tiga kelompok yaitu:
a. Steroid, yaitu androgen, estrogen, dan andrenokortikoid
b. Derivat asam amino, yaitu epinefrin dan tiroksin
c. Peptida – protein, yaitu insulin, glukagon, parathormon, oksitosin, vasopresin, hormon yang dikeluarkan oleh mukosa usus dan lain-lainnya.
Mekanisme Kerja
Penelitian tentang mekanisme kerja hormon dimulai pada tahun 1950, pada saat itu Earl Sutherland meneliti bagaimana epinefrin dan glukagon bekerja pada reaksi pemecahan glikogen dan pembentukan glukosa oleh hati. Hasil penelitiannya menunjukan bahwa reaksi pemecahan glikogen menjadi glukosa dipercepat oleh adanya hormon-hormon tersebut.
Pada reaksi pemecahan ini epinefrin dan glukagon telah mengakibatkan terbentuknya suatu zat baru yang tahan panas sebagai zat antara, zat tersebut adalah AMP sklik atau adenosin 3, 5 monofosfat.
AMP (Adenosil Monofosfat)
AMP Siklik menjadi AMP
Jadi kesimpulan dari penelitian Sutherland terhadap mekanisme kerja hormon adalah sebagai berikut:
Adanya rangsangan dari luar maupun dari dalam menyebabkan kelenjar endokrinmemproduksi dan mengeluarkan hormon ke dalam plasma darah.
Setelah sampai pada sel yang menjadi tujuan, hormon bergabung dengan reseptor dan meningkatkan aktivitas adenil siklase yang terdapat pada membran.
Aktivitas adenil siklase yang meningkat ini menyebabkan peningkatan pembentukan AMP siklik yang terdapat dalam plasma sel yang dapat mengubah proses di dalam sel tersebut, misalnya aktivitas enzim, permeabilitas membran dan sebagainya.
Keseluruhan proses yang berubah ini dapat terwujud dalam tindakan sebagai jawaban fisiologik atau usaha yang dilakukan oleh manusia.
Jadi secara skematis mekanisme kerja hormon dapat dilihat pada gambar berikut:
Mekanisme Kerja Hormon
Hal-hal yang penting diperhatikan dalam mekanisme kerja hormon ini ialah:
- Sel mengandung reseptor bagi hormon dalam membran plasma.
- Penggabungan hormon dengan reseptornya dalam membran plasma dapat merangsang siklase adenil yang juga terdapat dalam membran plasma.
- Peningkatan aktivitas siklase adenil menyebabkan meningkatnya jumlah AMP siklik dalam sel.
- AMP siklik bekerja dalam sel untuk mengubah kecepatan satu atau beberapa proses.
Mekanisme Kerja Hormon Protein.
Reseptor hormon protein bersifat spesifik dan terdapat pada membran plasma sel target. Interaksi hormon dengan reseptornya mengakibatkan perangsangan atau penghambatan enzim adenilsiklase yang terikat pada reseptor tersebut.
Interaksi hormon-reseptor ini mengubah mengubah kecepatan sintesis siklik AMP dari ATP. Selanjutnya siklik AMP berfungsi sebagai mediator intrasel untuk hormon tersebut dan seluruh sistem ini berfungsi sebagai suatu mekanisme spesifik sehingga efek spesifik suatu hormon dapat terjadi.
Untuk protein ini siklik AMP menyebabkan aktivasi enzim-enzim protein kinase yang terlibat dalam proses fosforilasi pada sintesis protein dalam sel. Siklik AMP ini mempengaruhi kecepatan proses ini.
Hormon-hormon yang bekerja dengan cara diatas ialah hormon tropik adenohipofisis misalnya MSH (melanocyte stimulating hormone), glukagon, hormon paratiroid, dan gonadropin. Beberapa hormon membutuhkan ion Ca sebagai mediator intraselularnya (intracellular messenger, second messenger), molekul lain yang juga dapat bekerja sebagai mediator intrasel adalah GMP, diasilsgliserol, dan inositol trifosfat.
Mekanisme Kerja Hormon Steroid
Hormon steroid melewati membran sel masuk ke dalam sitoplasma setiap sel, baik sel target hormon steroid maupun sel lainnya. Tetapi reseptor hormon steroid hanya terdapat di dalam sel target yaitu dalam sitoplasmanya.
Bila hormon steroid berikatan dengan reseptor sitoplasma maka kompleks hormon-reseptor tersebut dengan atau tanpa modifikasi akan di transportasi ketempat kerjanya (sites of action) di dalam inti sel yaitu pada kromatin. Selanjutnya terjadilah beberapa hal yang berhubungan dengan peningkatan sintesis protein sesuai dengan fungsi masing-masing sel target.
Jenis-jenis Hormon.
A. Hormon Saluran Pencernaan.
Gastrin
Gastrin diproduksi oleh mukosa pilorik dan terbentuknya hormon ini dirangasang oleh adanya protein dari makanan atau mungkin juga oleh asam lambung. Rangsangan mekanik berupa gerakan lambung juga dapat meningkatkan produksi gastrin. Hormon ini dibawa oleh darah ke sel-sel tujuan dan mengakibatkan sel-sel tersebut mengeluarkan HD lebih banyak. Molekul gastrin adalah suatu heptapeptida.
Sekretin
Sekretin diproduki oleh mukosa usus, dan diangkut oleh darah ke pankreas. Hormon ini merangsang pankreas untuk mengeluarkan cairan pankreas yang mengandung banyak bikarbonat. Sekretin merupakan polipeptida yang kemungkinan juga merangsang aliran cairan usus dan merupakan salah satu faktor yang meningkatkan sekresi ampedu oleh hati.
Kolesistokinin
Kolesistokinin diproduksi oleh mukosa usus halus. Kolesistokinin merangsang pankreas untuk mengeluarkan cairan pankreas yang mengandung banyak enzim.
Pankreozimin
Pankreozimin diproduksi oleh mukosa usus halus bagian atas. Pengeluaran hormon pankreozimin dirangsang oleh adanya beberapa zat antara lain kasein, dekstrin, maltosa, laktosa, dan lain-lain. Pankreozimin merangsang keluarnya cairan pankreas yang mengandung banyak bikarbonat maupun enzim tinggi.
Pankreozimin bersifat tahan terhadap panas, tidak dapat dirusak oleh asam, namun tidak stabil terhadap alkali.
B. Hormon Adenohipofisis
Sekresi hormon hipofisis selian dikontrol oleh hipotalamus, dipengaruhi banyak faktor antara lain oleh obat hormon alamiah, atau antagonis hormon. Hormon hipofisis mengatur sintesis dan sekresi hormon serta zat-zat kimia di sel target, sebaliknya hormon yang disekresi tersebut juga mengatur sekresi hipofisis.
Pada vertebrata dikenal 10 hormon yang dihasilkan kelenjar hipofisis, 6 diantranya sudah diketahui kegunaannya pada manusia, sisanya belum diketahui peranannya.
Pada saat ini susunan asam amino semua hormon hipofisis telah diketahui dan beberapa telah dapat disintesis sebagian maupun keseluruhan. Sehingga memudahkan pembuatan hormon secara masal dalam waktu cepat dengan metode rekayasa genetik.
Proses ini penting sebab pada umumnya hormon hipofisis sangat spesifik untuk tipa spesies, sehingga sumber untuk penggunaan klinis yang memenuhi syarat hanya mungkin didapat dari ekstrak hipofisis manusia.
1. Hormon Pertumbuhan
Hormon pertumbuhan merupakan polipeptida dengan berat molekul 22.000. atau sekitar 10 % dari berat kelenjar hipofisis kering. Fungsi hormon pertumbuhan jelas untuk pertumbuhan, defisiensi hormon ini pada anak-anak menyebabkan kekerdilan (dwarfisme) sedangkan kelebihan hormon ini menyebabkan gigantisme pada anak atau akromegali pada orang dewasa.
Hormon pertumbuhan terutama mempengaruhi metabolisme karbohidrat dan lemak, dengan mekanisme kerja yang belum jelas. Hormon pertumbuhan memperlihatkan efek antiinsulin yaitu meninggikan kadar gula darah, tetapi disamping itu juga berefek seperti insulin yaitu menghambat penglepasan asam lemak dan merangsang penyerapan asam amino oleh sel.
Pada keadaan lapar hormon pertumbuhan menyebabkan mobilisasi lemak dari depot lemak untuk masuk ke peredaran darah. Hormon ini agaknya mengalihkan sumber energi dari karbohydrat ke lemak.
Sekresi hormon pertumbuhan secara fisologis diatur oleh hipotalamus. Hipotalamus menghasilkan faktor penglepas hormon pertumbuhan (GHRF = growth hormone releasing factor) yang merangsang sekresi hormon pertumbuhan . selain itu dalam hipotalamus juga menghasilkan somatostatin (GH-RIH = growth hormone releasing inhibitory hormone) yang menghambat sekresi beberapa hormon salah satunya hormon pertumbuhan.
Pada waktu istirahat sebelum makan pagi kadar hormon pertumbuhan sekitar 1-2 ng/ml, sedangkan pada keadaan puasa meningkat perlahan mencapai 8 ng/ml. Kadar ini meningkat segera setelah seseorang tertidur. Pada orang dewasa hormon pertumbuhan meningkat hanya ketika tidur, namun pada anak dan remaja hormon pertumbuhan juga meningkat pada waktu bangun tidur. Kerja fisik, stress dan rangsangan emosi merupakan stimulus fisiologi untuk meningkatkan sekresi hormon ini.
Sediaan :
- DOPAMIN = merangsang sekresi hormon pertumbuhan pada orang normal, tetapi pada kasus akromegali justru menghambat sekresi hormon pertumbuhan tersebut.
- BROMOKRIPTIN = dipakai untuk menekan sekresi hormon pertumbuhan pada penderita tumor hipofisis, mengendalikan kadar prolaktin.
- SOMATREM (1 mg setara dengan 2,6 IU hormon pertumbuhan) = hormon pertumbuhan hasil rekayasa genetik, mengadung gugus metionin tambahan pada terminal-N. Pemberian secara IM dan SC.
- SOMATROPIN (1 mg setara dengan 2,6 IU hormon pertumbuhan) = hormon hasil rekayasa genetik yang secara kimia identik dengan hormon pertumbuhan manusia.
2. Prolaktin
Pada manusia satu-satunya fungsi prolaktin yang jelas adalah untuk masa laktasi. Prolaktin mempengaruhi fungsi kelenjar susu dalam mempersiapkan, memulai, dan mempertahankan laktasi. Sekresi Prolaktin adalah hisapan bayi saat menyusui (suckling) sekresi prolaktin menghambat gonadotropin yang selanjutnya mempengaruhi fungsi ovarium. Itu semua menjelaskan infertilitas sementara pada ibu menyusui.
Pengaturan sekresi prolaktin diatur oleh hipotalamus. Kadar prolaktin dalam darah 5-10 ng / ml, pada pria sedikit lebih rendah. Kadar meningkat pada masa hamil, pada saat stress, dan hipoglikemia.
3. Gonadotropin
Hipofisis menghasilkan 2 jenis gonadotropin yang mengatur alat reproduksi, yaitu FSH dan LH. Keduanya diatur oleh hipotalamus melalui satu hormon pelepas LHRH ( LH releasing hormone) atau nama lainya GnRH (Gonadotropin releasing hormone).
Pada wanita FSH menyebabkan perkembangan folikel primer menjadi folikel Graaf. Setelah folikel berkembang maka LH akan merangsang folikel untuk mensekresi estrogen dan progesteron.
Pada pria FSH berfungsi menjamin terjadinya spermatogenesis, kemudian LH merangsang sel leydig untuk mensekresi testosteron.
C. Hormon Tiroid dan Antitiroid
1. Hormon Tiroid
Pada orang dewasa, berat kelenjar tiroid kira-kira 25-30g. Kelenjar ini menghasilkan hormon tiroid, terutama tiroksin (T4) dan triyodotironin (T3), keduanya adalah asam amino yang mengandung yodium dalam struktur molekulnya. Di dalam kelenjar tiroid, T4 dan T3 terdapat dalam bentuk ikatan dengan tiroglobulin, yaitu suatu protein dengan berat molekul 670.000,
Hampir semua gangguan fungsi tiroid terjadi karena gangguan sintesis hormon tiroid. Dengan demikian perlu diketahui biosintesis hormon tersebut. Secara garis besar biosintesis tiroid terdiri dari 4 tahap yaitu : (1) ambilan (uptake) ion yodida oleh tiroid; (2) oksidasi yodida dan yodinasi gugus tirosil; (3) perubahan radikal yodotirosil menjadi radikal yodotironil dalam triglobulin; dan (4) penglepasan T3 dan T4 kedalam darah (lihat gambar).
Ambilan Yodida
Yodium yang berasal dari makanan mencapai darah dalam bentuk yodida.Mekanisme transport aktif yodida ke tiroid dihambat oleh sejumlah ion misalnya tiosianat dan perklorat. Transport aktif yodida sertai transport kalium, karena itu mekanisme transport dihambat oleh glikosida jantung yang menghambat kumulasi kalium dalam sel. Sistem transport pemekatan yodida ini dipacu oleh tirotropin (TSH).
Oksidasi dan Yodinasi
Yodida yang diserap tiroid segera dioksidasi menjadi yodium. Yodium yang terbentuk itu cepat sekali bereaksi dengan gugus tirosil pada tiroglobulin, mula-mula terbentuk monoyodotirosin (MIT), kemudian diyodotirosin (DIT). Reaksi oksidasi yodida menjadi yodium adalah reaksi enzimatik, yang menggunakan enzim peroksidase. Reaksi tersebut dirangsang oleh TSH dan dihambat oleh tiourea, aminobenzen, dan imidazol.
Pembentukan Tiroksin dan Triyodotironin
Yodium yang terdapat dalam tiroid 20-30% berbentuk MIT, 30-45% berbentuk DIT, kira- kira 25% berbentuk T4, dan hanya sedikit berbentuk T3. Perbandingan jumlah T3 dan T4 tergantung pada berbagai faktor, antara lain perbandingan jumlah MIT dan DIT yang tersedia; dan ini tergantung dari jumlah yodium yang tersedia dalam tiroid.
Sekresi dan korversi hormon tiroid
Tiroksi dan triyodotironin disintesis dan disimpan sebagai bagian dari molekul tiroglobulin, karena itu untuk sekresinya diperlukan proses proteolisis. Molekul triglobulin dibentuk oleh 300 residu karbohidrat dan 5.500 residu asam amino dan hanya 2-5 diantaranya adalah T4: dengan demikian untuk melepaskanhormon tiroid, molekul tiroglobulin harus dipecah menjadi gugus-gugus asam amino. Mekanisme ini dipacu oleh tirotropin.
Jenis protein yang berikatan dengan hormon tiroid dalam plasma adalah : α-globulin, pre-albumin dan albumin. Kira-kira 85% tiroksin dalam plasma terikat globulin sebagai TBG (thyroxine -bindinc globulin), sisanya terikat pre-albumin sebagai TBPA (thyroxine-binding prealbumin) dan hanya kira-kira 1 % dalam bentuk bebas.
Kadar TBG dalam plasma dapat dipengaruhi oleh berbagai keadaan, umpamanya pada kadar estrogen plasma meninggi (pada kehamilan, terapi estrogen, penggunaan kontrasepsi oral), kadar TBG meninggi pula. Jadi dalam keadaan tersebut jumlah tiroksin yang terikat sebagai TBG bertambah. Pengikatan ini dapat dihambat secara kompetitif oleh aspirin, dilantin, atau steroid anabolic lain.
Fungsi dan mekanisme kerja tiroid
Mekanisme kerja tiroksin belum seluruhnya diketahui. Yang telah diketahui ialah hormone tiroid secara langsung masuk kedalam nudeus tanpa berikatan dengan reseptor dalam sitoplasma. Tiroksin berperan penting pada pembentukankalori, Pada metabolisme karbohidrat, protein dan kolesterol serta pada proses pertumbuhan.
Pembentukan kalori - Tiroksinmeninggikan konsumsi oksigen hampir pada semua jaringan yang aktif dalam proses metabolisme kecuali pada otak, hipofisis anterior, dan limpa. Dengan meningkatnya taraf metabolisme oleh tiroksin, maka kebutuhan badan akan semua zat makanan (karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan mineral) juga bertambah. Apabila kebutuhan ini tidak mencukupi, maka protein dan lemak endogen serta persediaan zat makanan lain dalam badan akan dimobilisasi. Kadang-kadang proses tersebut begitu hebat sehingga timbul gejala defisiensi vitamin dan osteoporosis. Tiroksin berperan penting dalam termogenesis (pengaturan suhu badan) yaitu pada suhu dingin sekresi tiroksin bertambah, maka pembentukan kalori juga bertambah. Karena tiroksin penting untuk perubahan karoten menjadi vitamin A di dalam hati maka pada hipotiroidisme sering didapati karotenemia dengan gejala kulit penderita nampak kekuning-kuningan selain itu, pada penderita tersebut jugasering terdapat anemia karena metabolisme sumsum tulang berkurangdangangguan absorpsi beberapa jenis vitamindalam usus, antara lain vitamin B12
Metabolisme Protein - Tiroksin pada kadar yang sedang, memperlihatkan efek anabolik berupa sintesis RNA dan protein yang bertambah. Pada hewan percobaan terbukti bahwa tiroksin merangsang semua enzim yang berhubungan dengan proses oksidasi dalam jaringan. sebaliknya, pada kadar yang tinggi tiroksin justru menghambat sintesis protein sehingga terjadi imbangan nitrogen negatif.
Metabolisme lemak dan kolesterol –Tiroksin merangsang proses lipolisis dan penglepasan asam lemak bebas dari jaringan lemak. Tiroksin merangsang sintesis kolesterol, tetapi juga merangsang hati untuk metabolisme kolesterol. penurunan kadar kolesterol disebabkan karena proses metabolisme melebihi proses sintesisnya.
Sistem Syaraf - Pada pasien hipotiroidismedewasa kecepatan berfikir lambat sekali dan kadar protein meninggi dalam cairan serebrospinal, hal ini dapat diperbaiki dengan pemberian hormon tiroid. Pada hipertiroidisme justru terjadi keadaan yang sebaliknya, penderita selalu gelisah, mudah tersinggung dan proses berfikirnya cepat sekali.
Gangguan Fungsi
1. Hipotiroidisme.
Gejala klinik yang tampak pada kretinisme berupa gangguan pertumbuhan badan (kretinisme) yaitu cebol, perkembangan mental terganggu, perut buncit karena tonus otot abdominal kurang, dan lidah membesar. Biasanya gejala timbul sangat perlahan-lahan dan sukar sekali dikenal sebelum seluruh gejala timbul. Sering gejalanya belum dikenal sampai anak berumur 2-3 tahun, sedangkan terapi harus dimulai sedini mungkin, segera setelah lahir. Oleh sebab itu biasanya gejala gangguan mental tidak bisa dihilangkan pada penderita tersebut. Kretinisme dapat disebabkan oleh tidak terbentuknya kelenjar tiroid dan bisa disebabkan oleh defisiensi yodium pada kehamilan.
2. Hipertiroidisme
Dibedakan 2 jenis hipertiroidisme, yaitu penyakit grave (penyakit Basedow) dan penyakit Plummer. Pada penyakit Grave tiroid membesar secara difus dan sering disertai gejala pada mata, sedangkan pada penyakit Plummergejala pada mata tidak ada dan biasanya disebabkan oleh hipersekresi hormon tiroid oleh satu nodulus tiroid saja.
Semua gejala hipertiroidisme terjadi karena pembentukan panas yang terlalu banyak, dan aktivitas syaraf simpatis yang bertambah. Seperti kulit kemerahan, panas, basah, otot lemah, tremor, nadi cepat dan denyut jantung lebih keras. Semuanya ini mengakibatkan nafsu makan bertambah, dan bila kebutuhan tersebut tidak dicukupi maka berat badan akan menurun. Penderita biasanya sukar tidur, sering merasa cemas dan gelisah, tidak tahan hawa panas dan perutnya sering mulas. Beberapa penderita mungunjukkan gejala payah jantung, osteoporosis, miopati dan sebagainya.
Sediaan:
Bubuk tiroid (Tiroid USP) mengandung tiroksin dan triyodotironin.
Tablet ekstrak tiroidtersedia sebagai tablet salut enteral atau tablet biasa 6,5 mg, 16 mg, 32 55 mg, 195 mg dan 325 mg.
Tiroglobulin (Proloid) tersedia dalam tablet 16mg, 32 mg, 65 mg, 100 mg. 195 mg dan 325 mg.
Tiroksin dipasarkan sebagai tablet 0,2 mg, mg, 0,8 mg, dan 2 mg.
Natrium levotiroksin terdapat dalam bentuk tablet dan sediaan suntikan (IV).
Natrium liotironin (1-triyodotironin) terdapatdalam bentuk tablet
2. Antitiroid
Ada 4 golongan penghambat sintesis hormon tiroid : (1) antitiroid, yang mengganggu sintesis hormon secara langsung (2) penghambat ion yang menghalangi mekanisme transport yodida; (3) yodida yang pada konsentrasi tinggi memiliki efek supresi terhadap kelenjar tiroid dan (4) yodium radioaktif yang merusak kelenjar dengan radiasi ion.
(a.) Mekanisme kerja Antitiroid yang mengganggu sintesis hormone secara langsung.
Antitiroid menghambat sintesis hormon tiroid dengan jalan menghambat proses pengikatan ion antitiroid juga menghambat proses penggabungan dari gugus yodotirosil untuk membentuk yodotironin. Cara kerjanya dapat dijelaskan dengan adanya hambatan terhadap enzim peroksidase sehingga oksidasi ion yodida dan gugus yodotirosil terganggu.
Efek samping
Reaksi yang paling sering timbul adalah demam obat, yang terutama terjadi dalam pengobatan. Gejala lain yang jarang sekali timbul adalah nyeri dan kaku sendi, terutama pada lengan dan pergelangan: nyeri itu dapat pindah ke sendi lain.
Indikasi
Antitiroid digunakan untuk pengobatan hipertiroidisme, baik untuk mengatasi gejala klinik sambil menunggu remisi spontan, maupun sebagai persiapan operasi. Selain itu, obat ini juga dapat dipakai dalam kombinasi dengan yodium radioaktif, dengan tujuan mempercepat timbulnya perbaikan klinis sementara menunggu efek terapi yodium radioaktif. Efek terapi biasanya baru tampak setelah masa laten yang agak panjang, dari beberapa hari sampai 1-2 minggu.
Sediaan:
Propiltiourasiltersedia dalam bentuk tablet 50mg Biasanya diberikan dengan dosis 100 mg
Vetimazol (1-metil-2-merkaptoimidazol) tersedia dalam bentuk tablet 5 mg dan 10 mg
Karbimazolsuatuderivat metimazol, terdapat dalam bentuk tablet 5 mg dan 10 mg
vetiltiourasilterdapat sebagai tablet 25 mg.
(b.) Mekanisme kerja dengan menghambat ion yodida.
Yang dimaksudkan dengan penghambat ion adalah obat yang dapat menghambat transport aktif ion yodida ke dalam kelenjar tiroid. contoh obat golongan ini antara lain ialah tiosianat (SCN), perklorat (D04-), nitrat (NO3,), fluoroborat (BF4), fluosulfonat (SO3F), difluofosfat (PO2F2).
Mekanisme kerja obat ini mungkin didasarkan atas penghambatan kompetitif terhadap mekanisme dalam memekatkan ion yodium.
(c.) Penggunaan Yodida.
Yodida terutama digunakan untuk persiapar, operasi tiroid pada hipertiroidisme. Biasanya yodida tidak diberikan tersendiri, tetapi diberikan setelah gejala hipertiroidisme diatasi dengan antitiroid, yaitu biasanya diberikan selama 10 hari sebelum oprasi dilakukan.
Sediaannya Natrium yodida dan Kalium yodida tersedia dalam bentuk kapsul, tablet, atau larutan jenuh dalam air.
(d.) Yodida radioaktif
Pada proses radiasi oleh suatu unsur radioaktif dipancarkan sinar-sinar α (inti helium), sinar β (elektron) dan sinar γ (gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan sinar X). Sinar α dan β daya tembusnya kecil, ionisasi terjadi pada daerah yang terbatas dan ion yang terbentuk di daerah itu banyak sekali, sehingga efeknya dapat dibatasi pada satu organ saja, dan sinar γ bersifat sebaliknya. Mekanisme kerjanya adalah Sinar yang dipancarkan mempengaruhi jaringan parenkim sekeliling folikel.
Sediaan yang terutama digunakan pada pengobatan hipertiroidisme, Larutan Natrium Yodida I131 dapat diberikan oral dan IV sedangkan kapsul Natrium Yodida I131tersedia untuk pemberian oral.
Tujuan penggunaan penghambat tiroid ialah untuk mengurangi aktivitas kelenjar tiroid pada penderita hipertiroid. Cara lain yang dapat ditempuh untuk tujuan yang sama adalah radiasi dan pembedahan. Dalam klinik, pemilihan cara dan obat apa yang akan digunakan untuk terapi hipertiroidisme tergantung dari penderita dan fasilitas yang tersedia.
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.
Struktur asam α-amino, dengan gugus amina di sebelah kiri dan gugus karboksil di sebelah kanan.Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.
Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.
Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.
Dua model molekul isomer optis asam amino alaninaKarena atom C pusat mengikat empat gugus yang berbeda, maka asam amino—kecuali glisina—memiliki isomer optik: l dan d. Cara sederhana untuk mengidentifikasi isomeri ini dari gambaran dua dimensi adalah dengan "mendorong" atom H ke belakang pembaca (menjauhi pembaca). Jika searah putaran jarum jam (putaran ke kanan) terjadi urutan karboksil-residu-amina maka ini adalah tipe d. Jika urutan ini terjadi dengan arah putaran berlawanan jarum jam, maka itu adalah tipe l. (Aturan ini dikenal dalam bahasa Inggris dengan nama CORN, dari singkatan COOH - R - NH2).
Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkan tipe d. Dinding sel bakteri banyak mengandung asam amino tipe d.
Reaksi kondensasi dua asam amino membentuk ikatan peptidaProtein merupakan polimer yang tersusun dari asam amino sebagai monomernya. Monomer-monomer ini tersambung dengan ikatan peptida, yang mengikat gugus karboksil milik satu monomer dengan gugus amina milik monomer di sebelahnya. Reaksi penyambungan ini (disebut translasi) secara alami terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosom dan tRNA.
Pada polimerisasi asam amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu asam amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino lainnya akan terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini termasuk dalam reaksi dehidrasi. Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam amino.
Berikut adalah ke-20 asam amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:
Bagi manusia, ada delapan (ada yang menyebut sembilan) asam amino esensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina. Histidina dan arginina disebut sebagai "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitina juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan.
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
6. BIOKIMIA ASAM AMINO
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C) yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu sebagai penyusun protein.
Struktur asam amino
Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa") sesuai dengan penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini, senyawa tersebut merupakan asam α-amino.
Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jika nonpolar.
Isomerisme pada asam amino
Pada umumnya, asam amino alami yang dihasilkan eukariota merupakan tipe l meskipun beberapa siput laut menghasilkan tipe d. Dinding sel bakteri banyak mengandung asam amino tipe d.
Polimerisasi asam amino
Lihat juga artikel tentang ekspresi genetik.
Pada polimerisasi asam amino, gugus -OH yang merupakan bagian gugus karboksil satu asam amino dan gugus -H yang merupakan bagian gugus amina asam amino lainnya akan terlepas dan membentuk air. Oleh sebab itu, reaksi ini termasuk dalam reaksi dehidrasi. Molekul asam amino yang telah melepaskan molekul air dikatakan disebut dalam bentuk residu asam amino.
Zwitter-ion
Karena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil sekaligus, zat ini dapat dianggap sebagai sekaligus asam dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik, gugus amina pada asam amino menjadi bermuatan positif (terprotonasi, –NH3+), sedangkan gugus karboksilnya menjadi bermuatan negatif (terdeprotonasi, –COO-). Titik isolistrik ini spesifik bergantung pada jenis asam aminonya. Dalam keadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion. Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai struktur kristal putih yang bertitik lebur tinggi karena sifat dipolarnya. Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk zwitter-ion pada pH netral maupun pH fisiologis yang dekat netral.
Asam amino dasar (standar)
Protein tersusun dari berbagai asam amino yang masing-masing dihubungkan dengan ikatan peptida. Meskipun demikian, pada awal pembentukannya protein hanya tersusun dari 20 asam amino yang dikenal sebagai asam amino dasar atau asam amino baku atau asam amino penyusun protein (proteinogenik). Asam-asam amino inilah yang disandi oleh DNA/RNA sebagai kode genetik.Berikut adalah ke-20 asam amino penyusun protein (singkatan dalam kurung menunjukkan singkatan tiga huruf dan satu huruf yang sering digunakan dalam kajian protein), dikelompokkan menurut sifat atau struktur kimiawinya:
Asam amino alifatik sederhana
- Glisina (Gly, G)
- Alanina (Ala, A)
- Valina (Val, V)
- Leusina (Leu, L)
- Isoleusina (Ile, I)
Asam amino hidroksi-alifatik
Asam amino dikarboksilat (asam)
- Asam aspartat (Asp, D)
- Asam glutamat (Glu, E)
Amida
- Asparagina (Asn, N)
- Glutamina (Gln, Q)
Asam amino basa
Asam amino dengan sulfur
Prolin
- Prolina (Pro, P) (memiliki gugus siklik)
Asam amino aromatik
- Fenilalanina (Phe, F)
- Tirosina (Tyr, Y)
- Triptofan (Trp, W)
Fungsi biologi asam amino
- Penyusun protein, termasuk enzim.
- Kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme (terutama vitamin, hormon dan asam nukleat).
- Pengikat ion logam penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimatik (kofaktor).
Asam amino esensial
Asam amino diperlukan oleh makhluk hidup sebagai penyusun protein atau sebagai kerangka molekul-molekul penting. Ia disebut esensial bagi suatu spesies organisme apabila spesies tersebut memerlukannya tetapi tidak mampu memproduksi sendiri atau selalu kekurangan asam amino yang bersangkutan. Untuk memenuhi kebutuhan ini, spesies itu harus memasoknya dari luar (lewat makanan). Istilah "asam amino esensial" berlaku hanya bagi organisme heterotrof.Bagi manusia, ada delapan (ada yang menyebut sembilan) asam amino esensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusina, leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina. Histidina dan arginina disebut sebagai "setengah esensial" karena tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam amino karnitina juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan untuk kepentingan pengobatan.
7. BIOKIMIA ASAM NUKLEAT
Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Asam deoksiribonukleat
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Karakteristik kimia
Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.
Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å[2]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida[3].
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA.[4]
Fungsi biologis
Replikasi
Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
Penggunaan DNA dalam teknologi
DNA dalam forensik
Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan. Pemrofilan DNA dikembangkan pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris. Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal). Metode ini adalah salah satu teknik paling tepercaya untuk mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang.DNA dalam komputasi
DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.
Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.
Sejarah
DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.[5]
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.
Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.
Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.
Asam ribonukleat
Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa.[1] Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
Tipe-tipe RNA
RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan, pada eukariota terdapat tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:[2]- RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase I.
- RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase II
- RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase III
Fungsi RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Baccarat - The Fastest Online Baccarat | FBCASINO
BalasHapusPlay Baccarat online at the FBCASINO casino with fast payouts. 바카라 사이트 Discover the most popular 인카지노 casino games kadangpintar from top providers.