Konsep Teoritis Biomolekul yang Meliputi Gula dan Karbohidrat, Asam Amino dan Protein

Biomolekul merupakan senyawa-senyawa kimia hanya ditemukan pada tubuh makhluk hidup ataupun pada organisme yang sudah mati. Atau dengan kata lain biomolekul merupakan molekul yang ditemukan pada tubuh makhluk hidup. Suatu biomolekul tersusun atas atom-atom C,H,O,N,S,P yang mempunyai gugus fungsional. Biomolekul ini terbagi menjadi 2, yaitu biomolekul sederhana dan makromolekul.  

Gula dan karbohidrat

Karbohidrat terbentuk dari monomer yang dikenal dengan monosakarida. Karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil keton yang mengandung gugus karbonil (aldehida atau keton) dan gugus hidroksil. Karbohidrat berdasarkan kompleksitasnya dapat dibedakan menjagi gula sederhana (monosakarida dan disakarida) dan gula kompleks (polisakarida).

A.    Monosakarida

Monosakarida dapat dibagi menjadi 2 berdasarkan perbedaan gugus fungsinya, yaitu:

a.       Aldosa yakni monosakarida yang mempunyai gugus aldehida (-CHO). Contohnya gliseraldehid: glukosa (C₆H₁₂O₆), galaktosa, dan deoksiribosa (C₆H₁₂O₄).

b.      Ketosa yakni monosakkarida yang mempunyai gugus keton (-CO-). Contohnya dihidroksiaseton: fruktosa (C₆H₁₂O₆).

Glukosa: dapat ditemukan dalam buah anggur dan didalam darah yang merupakan komponen utama gula darah.

Galaktosa: Merupakan gula yang sering ditemukan dalam susu dan youghurt dan termasuk bagian laktosa.

Fruktosa: Merupakan gula alami yang ditemukan dalam madu dan buah-buahan, sehingga dikenal sebagai gula paling manis.

B.     Disakarida (C₁₂H₂₂O₁₁)

Maltosa: Gula ini dapat diperoleh dari hidrolisis pati dengan persamaan reaksi: Glukosa + glukosa = maltosa.

Sukrosa: Merupakan jenis gula yang umum dikonsumsi dalam kehidupan sehari-hari yaitu gula pasir yang berasal dari tebu. Dengan persamaan reaksi: Glukosa + fruktosa = sukrosa.

Laktosa: Dalam kehidupan sehari-hari disebut dengan gula susu yang terdapat dalam air susu sapi dan manusia. Persamaan reaksi pembentukan laktosa: Glukosa + galaktosa = laktosa.

C.     Polisakarida (C₆H₁₀O₅)_n

Berfungsi sebagai penyusun struktur tubuh dan merupakan bentuk gula penyimpanan energi didalam tubuh manusia. Sebagai penyusun tubuh yaitu selulosa, sedangkan sebagai bentuk energi didalam tubuh yaitu amilum dan glikogen.

Amilum: Merupakan cadangan gula yang terdapat pada tumbuhan sebagai produk dari fotosintesis.

Glikogen: Merupakan cadangan gula yang terdapat pada hewan dan manusia yang tersimpan di hati dan otot. Glikogen bisa terbentuk dari 30.000 molekul glukosa.

Selulosa: Merupakan penyusun utama dinding sel dan tumbuhan dan tidak dapat dihidrolisis oleh sistem pencernaan manusia.

Asam Amino dan Protein

Asam amino merupakan senyawa penyusun protein yang membentuk sel tubuh manusia, hewan dan tumbuhan. Terdapat dua jenis asam amino, yaitu asam amino esensial dan asam amino nonesensial. Perbedaan antara kedua asam amino ini yatu asam amino esensial tidak dapat diproduksi oleh tubuh sedangkan asam amino nonesensial dapat diproduksi oleh tubuh makhluk hidup. Asam amino pada umumnya berbentuk serbuk dan sukar larut dalam air, namun tidak pada pelarut organik nonpolar. Asam amino mempunyai titik cair yang tinggi dan kelarutan yang rendah dalam pelarut organik nonpolar.

Ada 3 jenis asam amino, yaitu:

1.      Jika gugus amino dan dan gugus hidroksil asam amino bergabung membentuk ikatan peptida, dinamakan dengan residu asam amino.

2.      Jika suatu peptida terdiri dari 2 residu asam amino dinamakan dipeptida, tiga residu asam amino, tripeptida.

3.      Jika suatu peptida mengandung banyak residu asam amino dnamakan dengan polipeptida (protein).

Protein adalah molekul yang tersusun dari asam amino. Asam amino bergabung dan membentuk protein melalui ikatan peptida melalui sintesis dehidrasi menghasilkan polipeptida (protein).

 Terdapat 20 asam amino standar, dimana masing-masing molekul tersusun dari gugus karboksil, sebuah asam amino dan rantai samping. Protein berperan dalam sistem imunitas tubuh sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak dapat memproduksi asam amino, sebagai sumber gizi. Adapun reaksi pembentukan ikatan peptida protein sebagai beriku:

Reaksi pembentukan ikatan peptida antar asam amino untuk meghasilkan protein merupakan reaksi kondensasi, yang dicirikan dengan lepasnya satu molekul air ketika jalannya reaksi. Hasil dari ikatan ini yakni maida (CO-NH). Asam amino yang letaknya berdampingan dapat membentuk ikatan peptida jika satu kelompok asam karboksil bergabung dengan gugus lain.

Permasalahan:

1.      Karbohidrat sangat berperan penting dalam tubuh manusia, salah satunya yaitu polisakarida yang berfungsi sebagai penyusun struktur tubuh dan merupakan bentuk gula penyimpanan energi didalam tubuh manusia. Lalu bagaimana cara memperoleh polisakarida jika seseorang tidak memakan nasi? Apakah ada perbedaan mekanisme karbohidrat yang terjadi pada tubuhnya?

2.      Dalam uraian di atas dijelaskan bahwa asam amino mempunyai titik cair yang tinggi dan kelarutan yang rendah dalam pelarut organik nonpolar. Apa yang menyebabkan hal tersebut bisa terjadi?

3.      Salah satu sumber protein adalah telur. Pada saat memasak telur terjadi perubahan bentuk dari cair menjadi padat, mengapa hal tersebut bisa terjadi dan apakah struktur protein yang terdapat didalam telur juga berubah?