MAKROMOLEKUL DALAM TUBUH MANUSIA

1. MAKROMOLEKULDALAM TUBUH MANUSIA Oleh ; DraYustiniAlioes,MSi,Apt BagianBiokimiaFakultasKedokteran UniversitasAndalas Padang

2. Pendahuluan Senyawa kimia yang dibutuhkan tubuh manusia dapat dibagi atas: 1. Senyawa makromolekul terutama: karbohidrat, protein, lipid 2. Senyawa mikromolekul terutama: mineral, vitamin

3. Karbohidrat Adalah suatu polihidroksi aldehid/keton Nama karbohidrat berasal dari kenyataan bahwa sebagian besar rumus empirisnya adalah karbon “hidrat” terhadap hidrogen dan oksigen (CH2O)n contoh; D-glukosa = C6H12O6 atau (CH2O)6 atau C6(H2O)6

4. KARBOHIDRAT KH yg dpt dihidrolisis KH yg tdkdpt dihidrolisis Disa Oligo Poli Monosakarida sakarida sakarida sakarida Makromolekul

5. Kepentingan Biomedis • Karbohidrat merupakan “tonggak kehidupan” kebanyakkan organisme. • Tanaman hijau mensintesis karbohidrat dari CO2 dan H2O melalui proses fotosintetik dengan menggunakan energi solar. • Hasil fotosintetik tersebut menjadi energi pokok bagi manusia, hewan, tanaman, dan mikroba yang tidak mampu melakukan fotosintetik.

6. Kepentingan Biomedis Glukosa adalah karbohidrat terpenting, karena; - karbohidrat yang paling banyak diabsorpsi. - gula lain dapat diubah menjadi glukosa di hepar. - bahan bakar metabolik utama. - prekursor bagi sintesis karbohidrat lain, misal; glikogen, ribosa, galaktosa, glikoprotein, dan proteoglikan. - Terlibat dalam diabetes, galaktosemia, dll.

7. Klasifikasi Karbohidrat • Monosakarida: Gula sederhana, terdiri dari hanya satu polihidroksi aldehid/keton. Misalnya; glukosa, galaktosa, fruktosa • Disakarida: Dua unit monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan kovalen. Misalnya; maltosa, sukrosa, laktosa • Oligosakarida: Rantai pendek yang terdiri dari 2 - 10 unit monosakarida. Misalnya; maltotriosa • Polisakarida: Rantai panjang yang terdiri dari lebih 10 molekul monosakarida. Misalnya; pati

8. Monosakarida Sifat: • Tidak berwarna. • Merupakan kristal padat yang bebas larut dalam air. • Tidak larut dalam pelarut nonpolar. • Kebanyakan mempunyai rasa manis.

9. D-glukosa L-glukosa

10. Glukosa Galaktosa

11. Rantai Lurus Fruktosa

12. Klasifikasi Lain Klasifikasi menurut jumlah atom C: triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7), oktosa (C8) Klasifikasi berdasarkan gugus: • aldosa (aldehid) • ketosa (keton)

13. Klasifikasi Gula-Gula Penting

14. Disakarida • Adalah dua monosakarida yang disatukan oleh sebuah O-glikosidat. • Terdiri dari; 1. Maltosa = glu-->glu dgn ikatan a(1-->4) 2. Laktosa = gal-->glu dgn ikatan b(1-->4) 3. Sukrosa = glu-->fruk dgn ikatan a(1-->2) • 1. Maltosa berasal dari pencernaan kanji. 2. Laktosa adalah gula susu. 3. Sukrosa adalah gula pasir.

15. Struktur Cincin • Monosakarida dalam larutan terutama berada dalam bentuk cincin. • Cincin dibentuk oleh reaksi antara gugus karbonil (aldehid dan keton) dengan gugus hidroksil dalam molekul yang sama. • Terdiri dari;- Piranosa (C6) - Furanosa (C5)

16. Struktur Cincin

17. Disakarida • Adalah dua monosakarida yang disatukan oleh sebuah O-glikosidat. • Terdiri dari; 1. Maltosa = glu-->glu dgn ikatan a(1-->4) 2. Laktosa = gal-->glu dgn ikatan b(1-->4) 3. Sukrosa = glu-->fruk dgn ikatan a(1-->2) • 1. Maltosa berasal dari pencernaan kanji. 2. Laktosa adalah gula susu. 3. Sukrosa adalah gula pasir.

18. Struktur Glikosidat

19. Oligosakarida • Terdapat sebagai komponen glikoprotein (mukoprotein) dan glikolipid, misalnya dalam imunoglobulin dan protein pembekuan darah. • Gugus karbohidrat dari glikoprotein dan glikolipid tersimpan di dalam membran sel yang terletak di permukaan ekstrasel. • Senyawa antara produk pencernaan kanji / pati / amilum.

20. PolisakaridaAmilum • Adalah bentuk karbohidrat simpanan pada tumbuhan, yang mengandung amilosa dan amilopektin. • Amilosa ialah glukosa rantai panjang tidak bercabang yang disatukan oleh a(1-->4). • Amilopektin ialah rantai glukosa dengan ikatan a(1-->4) yang disatukan di titik-titik cabang melalui a(1-->6). • Amilopektin serupa dengan glikogen, tetapi memiliki cabang lebih sedikit.

21. PolisakaridaGlikogen • Adalah bentuk karbohidrat simpanan pada hewan yang terdiri dari residu (unit) glukosa rantai panjang yang disatukan oleh a(1-->4), kecuali di titik-titik cabang memiliki ikatan a(1-->6). • Sebuah molekul glikogen mengandung hanya satu unit glukosa yang C anomeriknya bebas (tidak terikat) ke unit glukosa lain, bagian molekul ini disebut ujung pereduksi. • Residu glukosa pada ujung pereduksi tsb terikat pada protein glikogenin.

22. Struktur Glikogen

23. MukopolisakaridaGlikosaminoglikan • Adalah rantai polisakarida yang panjang dan tidak bercabang, misalnya; asam hialuronat, heparin, dan kondroitin sulfat. • Rantai ini memancar dari sebuah inti protein dan membentuk struktur yang menyerupai sikat botol yang disebut proteoglikan. • Proteoglikan dijumpai di matriks ekstrasel, cairan sinovium sendi, cairan vitreus mata, sekresi sel penghasil mukus, dan tulang rawan

24. Struktur Proteoglikan

25. Pemeriksaan Glukosa Darah • Adalah metode kolorimetrik berdasarkan prinsip oksidasi-reduksi. • Suatu senyawa akan membentuk warna bila mengalami reduksi oleh gula pereduksi, intensitas warna dapat digunakan untuk menentukan jumlah gula yang mengalami oksidasi. • Kelemahan metode ini ialah tidak spesifik untuk glukosa, karena fruktosa dan galaktosa juga ikut bereaksi. Tetapi pada puasa, kadar fruk-galak dpt diabaikan.

26. Metode Pemeriksaan Enzimatis • Darah yang diperoleh dari tusukan pada ujung jari ditaruh pada suatu strip plastik. • Strip ini mengandung suatu reagen yang terdiri dari enzim (biasanya Glukosa oksidase) yang mengubah glukosa dalam darah menjadi bahan yang bereaksi dengan zat warna. • Intensitas warna berkaitan langsung dengan konsentrasi glukosa darah.

27. Protein • Protein disintesis dari asam amino yang disatukan oleh ikatan peptida untuk membentuk rantai lurus. • Rantai ini kemudian akan melipat-lipat sehingga membentuk struktur tiga-dimensi protein. • Ada 20 jenis asam amino yang digunakan untuk mensintesis protein dalam ribosom.

28. Struktur Polipeptida

29. Asam Amino • Semua a-C pada asam amino mengandung; - Gugus amino (NH2) - Gugus karboksil (COOH) - Rantai sisi yang berbeda-beda (R) • Kecuali glisin, semua asam amino memiliki a-C yang bersifat asimetrik dan berkonfigurasi L. • Fungsi asam amino berkaitan dengan sifat kimia rantai sisinya.

30. 20 Jenis Asam Amino

31. Asam Amino Essensial

32. Asam Amino Non-Essensial

33. Ikatan Peptida • Ikatan peptida (ikatan amida) adalah; Ikatan yang menyatukan asam amino satu dengan asam amino lainnya untuk membentuk rantai linear yang disebut polipeptida. • Ikatan ini terjadi bila gugus a-karboksil suatu asam amino melekat secara kovalen kepada gugus a-amino asam amino berikutnya.

34. Pembentukan Ikatan Peptida

35. Struktur Primer • Adalah urutan linear asam amino yang disatukan oleh ikatan peptida. • Tidak terjadi percabangan rantai pada struktur ini. • Struktur primer menentukan konformasi tiga-dimensi suatu protein. • Jenis rantai sisi pd msg-msg residu asam amino pd suatu protein menentukan bagaimana rantai akan mengadakan lipatan- lipatan sehingga membentuk struktur asli.

36. STRUKTUR PRIMER R H O R H O R H H C N C C N C C N C C N C C N C H H H H O R H O R HO

37. Struktur Sekunder • Struktur yang terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antara atom-atom ikatan peptida. • Mencakup heliks-a dan lembar-b. • Heliks-a terbentuk dari ikatan hidrogen antara msg-msg atom O karbonil pd sebuah ikatan peptida dgn H yang melekat ke atom N amida pd suatu ikatan peptida 4 residu asam amino disepanjang rantai polipeptida. • Rantai sisi residu asam amino pd heliks-a mengarah ke luar dari sumbu sentral.

38. O O O O O C H C H C H C H C N C N C N C N C N C H H H H H H H H H H 27 ribbon 310 helix  helix  helix Ikatan hidrogen pada struktur helix

39. Struktur helix ikatan hiodrogen

40. Helix ganda tigaRambut

41. Konformasi  Ikatan hidrogen terjadi antara dua rantai polipeptida  konformasi β yg membtk lembaran yang berlipat (pleated sheeds)  Sutera (fibroin) Ikatan hidrogen

42. Struktur Tersier • Adalah konformasi tiga-dimensi keseluruhan • Terdiridarisatusubunit. • Interaksi antara rantai sisi residu asam amino dalam protein; - interaksi elektrostatik - ikatan hidrogen - interaksi hidrofobik - ikatan disulfida • Ranah (domain) tertentu yang terdiri dari campuran struktur a dan b serta urutan lengkung yang lebih acak dari struktur sekunder. • Berbentuk protein globuler dan fibrosa.

43. Struktur tersier  Terjadinya pelipatan (folding) rantai α-helix atau konformasi-βmembentuk protein globular yg struktur 3 dimensinya lebih rumit daripada protein serabut

44. Struktur Kuarterner • Struktur yang terdiri dari berbagai subunit. • Subunit disatukan oleh; - interaksi elektrostatik - interaksi hidrofobik - ikatan hidrogen • Contoh; Hemoglobin yang mengandung 4 subunitglobin (a1, a2, b1, b2) yang msg-msg mengandung hem dan mengikat oksigen.

45. Struktur kuartener  Terbentukkarena interaksi antara 2 molekul globular atau lebih misal : interaksi antar globin dalam hemoglobin

46. Struktur Hemoglobin

47. Denaturasi Protein • Terjadi bila suatu protein yang berada dalam bentuk aslinya; - dipanaskan, berada dalam pH ekstrim, atau diberi bahan kimia misalnya urea. • Denaturasi menyebabkan struktur tersier hilang. • Bila protein tersebut dikembalikan ke kondisi faali, maka akan melipat kembali secara spontan ke konformasi aslinya (reversible), serta kembali berfungsi (renaturasi). • Bila dipanaskan berlebihan, maka akan merusak Struktur primer,disebut koagulasi (irreversible).

48. Lipid • Lipid adalah kelompok heterogen yang men- cakup; lemak, minyak, steroid, malam (wax), dan senyawa yang berhubungan karena sifat fisiknya dibandingkan sifat kimianya. • Sifat: 1. Relatif tidak dapat larut dalam air. 2. Larut dalam pelarut nonpolar, seperti; eter, kloroform, benzen,alkohol.

49. Kepentingan Biomedis • Lemak adalah sumber energi yang efisien. • Lemak disimpan dalam jaringan adiposa, dimana berfungsi sebagai insulator panas di dalam jaringan subkutan serta organ ttt. • Lipid nonpolar sebagai insulator listrik yang penting dalam perambatan gelombang depolarisasi secara cepat pada serabut saraf bermielin. • Membentuk lipoprotein yang penting sebagai alat transpor lipid dalam darah.

50. Klasifikasi Lipid • Lipid sederhana: Ester asam lemak dengan berbagai alkohol - Lemak; ester asam lemak dgn gliserol. minyak ialah lemak cair. - Malam; ester asam lemak dengan alkohol monohidrat BM tinggi.