Protein Lemak dan Karbohidrat

A.     Protein

1.      Struktur protein

Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):

·         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:

o        alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral;

o        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);

o        beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan

o        gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").

·         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.

2.      Bentuk protein

3.      Pergerakan protein membran

Protein disintesis oleh ribosom di sitoplasma. Proses tersebut juga dikenal sebagai translasi protein atau biosintesis protein. Beberapa jenis protein, misalnya protein yang akan digabungkan kepada membran sel (protein membran), ditranspor ke retikulum endoplasma (RE) selama proses sintesisnya dan kemudian diproses lebih lanjut di badan Golgi. Dari badan Golgi, protein membran dapat bergerak ke membran plasma (membran sel), ke kompartemen subselular lainnya, atau dapat pula disekresikan ke luar sel. Retikulum endoplasma dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat sintesis protein membran", sedangkan badan Golgi dapat dianggap sebagai "kompartemen tempat pemrosesan protein membran". Terdapat aliran protein semi-konstan melalui kompartemen-kompartemen tersebut. Protein-protein yang terdapat pada RE dan badan Golgi berasosiasi dengan protein-protein lain namun tetap terdapat pada kompartemennya masing-masing. Protein-protein lain "mengalir" melalui RE dan badan Golgi ke membran plasma. Dari membran plasma, protein kemudian pada akhirnya diuraikan kembali di dalam kompartemen intraselular lisosom menjadi asam amino-asam amino penyusunnya.

4.      Fungsi

·        Sumber energi

·        Pembetukan dan perbaikan sel dan jaringan

·        Sebagai sintesis hormon,enzim, dan antibodi

·        Pengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel

B.     Lipid ( lemak )

Lipida pada membran sel terdiri atas dua lapisan. Setiapmolekul lipida bersifat amfifatik. Lipida amfifatik mengandungkomponen yang bersifat hidrofobik (non polar/tidak suka air)dan komponen yang bersifat hidrofilik (polar/suka air).

1.  Jenis

Berikut merupakan penjelasan beberapa makromolekul lipid dalam membran :

a.      Fosfolipid

Menyusun membran dengan susunan dua lapis (fosfolipid bilayer) yang mempunyai ujung kepala polar atau hidrofilik dan ujung ekor yang non polar atau hidrofobik. Berikut merupakan struktur dari fosfolipid :

Fungsi fosfolipid adalah untuk pembatas sel dengan lingkungannya. Fungsi ini dapat dilakukan karena membran bersifat hidrofobik (tidak suka akan air), sekaligus memperkenankan difusi molekul kecil seperti air, oksigen, dan karbondioksida.

Pada membran plasma umumnya terdapat dua jenis fosfolipid yang utama, yaitu :
i.Fosfogliserida

Fosfogliserida merupakan polimer dari asam lemak dan fosfat yang berikatan kovalen pada rangka karbon gliserol. Pada fosfogliserida, gugus fosfat mengikat alkohol pada gugus polarnya. Alkohol tersebut dapat berupa cholin, ethanolamine, inositol, serine atau treonin.

ii. Spingomielin

Merupakan fosfolipid yang tidak diturunkan dari gliserol, kerangka karbonnya adalah sfingosin, suatu alkohol amino yang mengandung rantai hidrokarbon panjang dan tak jenuh. Dalam molekul sfingomielin, gugus amino pada kerangka karbon sfingosin berikatan dengan suatu asam lemak melalui pembentukan amida.

b.      Kolesterol

Merupakan komponen membran pada sel hewan. Kolesterol merupakan turunan asam lemak berantai karbon siklik, sehingga sangat hidrofobik.

Kolesterol ssangat berperan penting pada fluiditas membran. Pada tremperatur tinggi, kolesterol mejaga membran agar tidak terlalu fluid dan menjadikan membran kurang permeabel terhadap molekul kecil dengan ikatannya terhadap dengan interaksi antar ikatan asam lemaknya.

c.       Glikolipid

Merupakan modifikasi dari lipid membran dengan adanya penambahan karbohidrat (monosakarida atau oligosakarida). Contoh dari glikolipid adalah Serebrosida (glukoserebrosida dan galaktoserebrosida) yang mempunyai rangka karbon sfingosin (bukan gliserol).

2.  Pergerakan

Lipida pada membran tidak berada dalam keadaan statis,melainkan berada dalam keadaan yang dinamis. Molekul-molekul lipida pada membran bergerak dengan dua cara, yaitu :

a.      Gerak lateral, yaitu jika suatu molekul lipida bertukartempat dengan molekul lipida di dekatnya. Gerakan inibiasanya berlangsung cepat. Pada sel bakteri, lipidadapat bergerak sepanjang 2um/ detik.

b.      Gerak Flip-flop, yaitu gerak dari suatu molekul lipidapada suatu monolayer membran ke monolayermembran yang lainnya. Gerakan ini berlangsung darisuatu lapisan lipida ke lapisan lipida lainnya padamembran layer.

3.  Fungsi

Fungsi biologis terpenting lipid di antaranya untuk menyimpan energi, sebagai komponen struktural membran sel, dan sebagai pensinyalan molekul.

C.     Karbohidrat

1.    Letak

Karbohidrat pada membran plasma terikat pada proteinatau lipida dalam bentuk glikolipida dan glikoprotein.

2.    Fungsi

Karbohidrat ini memegang peranan penting dalamberbagai aktivitas sel, antara lain dalam sistim kekebalan.Karbo-hidrat pada membran plasma merupakan hasil sekresisel dan tetap berasosiasi dengan membran membentuk glikokaliks.

1.      Peran dalam biosfer

Fotosintesis menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di bumi, baik secara langsung atau tidak langsung. Organisme autotrof seperti tumbuhan hijau, bakteri, dan alga fotosintetik memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung. Sementara itu, hampir semua organisme heterotrof, termasuk manusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan.

2.      Peran sebagai bahan bakar dan nutrisi

Kentang merupakan salah satu bahan makanan yang mengandung banyak karbohidrat.

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada proses respirasi seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil lainnya, termasuk asam amino dan asam lemak.

    

3.      Peran sebagai cadangan energi

Beberapa jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya akan dihidrolisis untuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan. Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di dalam organel plastid, termasuk kloroplas. Dengan mensintesis pati, tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi cadangan.

4.      Peran sebagai materi pembangun

Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya, selulosa ialah komponen utama dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut di dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Kayu terutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, misalnya hemiselulosa dan pektin. Sementara itu, kapas terbuat hampir seluruhnya dari selulosa.