makromolekul adalah molekul besar – umumnya lebih dari 1.000 atom – yang dibentuk oleh persatuan monomer estructurares atau blok yang lebih kecil. Dalam makhluk hidup, kita menemukan empat jenis makromolekul utama: asam nukleat, lipid, karbohidrat, dan protein. Ada juga yang berasal dari sintetis, seperti plastik.
Setiap jenis makromolekul biologis terdiri dari monomer tertentu, yaitu: asam nukleat oleh nukleotida, karbohidrat oleh monosakarida, protein oleh asam amino dan lipid oleh hidrokarbon dengan panjang yang bervariasi.
Sumber: pixabay.com
Mengenai fungsinya, karbohidrat dan lipid menyimpan energi bagi sel untuk melakukan reaksi kimianya, dan juga digunakan sebagai komponen struktural.
Protein juga memiliki fungsi struktural, selain menjadi molekul dengan katalisis dan kapasitas transpor. Terakhir, asam nukleat menyimpan informasi genetik dan berpartisipasi dalam sintesis protein.
Makromolekul sintetik mengikuti struktur yang sama dengan struktur biologis: banyak monomer yang dihubungkan bersama untuk membentuk polimer. Contohnya adalah polietilen dan nilon. Polimer sintetik banyak digunakan dalam industri untuk pembuatan kain, plastik, isolasi, dll.
Indeks artikel
Karakteristik
Ukuran
Sesuai dengan namanya, salah satu ciri khas makromolekul adalah ukurannya yang besar. Mereka terdiri dari setidaknya 1.000 atom, dihubungkan oleh ikatan kovalen. Dalam jenis ikatan ini, atom-atom yang terlibat dalam ikatan berbagi elektron dari tingkat terakhir.
Konstitusi
Istilah lain yang digunakan untuk merujuk pada makromolekul adalah polimer (“banyak bagian”) , yang terdiri dari unit berulang yang disebut monomer (“satu bagian”) . Ini adalah unit struktural makromolekul dan dapat sama atau berbeda satu sama lain, tergantung pada kasusnya.
Kita bisa menggunakan analogi permainan anak-anak Lego. Masing-masing bagian mewakili monomer, dan ketika kita menggabungkannya untuk membentuk struktur yang berbeda, kita memperoleh polimer.
Jika monomernya sama, polimernya adalah homopolimer; dan jika mereka berbeda itu akan menjadi heteropolimer.
Ada juga nomenklatur untuk menunjuk polimer tergantung pada panjangnya. Jika molekul terdiri dari beberapa subunit itu disebut oligomer. Misalnya, ketika kita ingin mengacu pada asam nukleat kecil, kita menyebutnya oligonukleotida.
Struktur
Mengingat keragaman makromolekul yang luar biasa, sulit untuk membangun struktur umum. “Tulang punggung” molekul-molekul ini terdiri dari monomer yang sesuai (gula, asam amino, nukleotida, dll.), dan mereka dapat dikelompokkan secara linier, bercabang, atau mengambil bentuk yang lebih kompleks.
Seperti yang akan kita lihat nanti, makromolekul dapat berasal dari biologi atau sintetik. Yang pertama memiliki fungsi tak terhingga pada makhluk hidup, dan yang terakhir banyak digunakan oleh masyarakat – seperti plastik, misalnya.
Makromolekul biologis: fungsi, struktur, dan contohnya
Pada makhluk organik kita menemukan empat tipe dasar makromolekul, yang menjalankan sejumlah besar fungsi, memungkinkan perkembangan dan kelangsungan hidup. Ini adalah protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Kita akan menjelaskan karakteristiknya yang paling relevan di bawah ini.
protein
Protein adalah makromolekul yang unit strukturalnya adalah asam amino. Di alam, kita menemukan 20 jenis asam amino.
Struktur
Monomer ini terdiri dari atom karbon pusat (disebut alpha karbon) dihubungkan oleh ikatan kovalen empat kelompok yang berbeda: atom hidrogen, gugus amino (NH 2 ), gugus karboksil (COOH) dan kelompok R.
Ke-20 jenis asam amino berbeda satu sama lain hanya dalam identitas kelompok R. Kelompok ini bervariasi dalam hal sifat kimianya, dapat menemukan asam amino basa, asam, netral, dengan rantai panjang, pendek, dan aromatik, diantara yang lain.
Residu asam amino disatukan oleh ikatan peptida. Sifat asam amino akan menentukan sifat dan karakteristik protein yang dihasilkan.
Urutan asam amino linier mewakili struktur utama protein. Ini kemudian dilipat dan dikelompokkan dalam pola yang berbeda, membentuk struktur sekunder, tersier dan kuaterner.
Fungsi
Protein melayani berbagai fungsi. Beberapa berfungsi sebagai katalis biologis dan disebut enzim; beberapa adalah protein struktural, seperti keratin yang ada di rambut, kuku, dll.; dan lainnya melakukan fungsi transportasi, seperti hemoglobin di dalam sel darah merah kita.
Asam nukleat: DNA dan RNA
Jenis polimer kedua yang merupakan bagian dari makhluk hidup adalah asam nukleat. Dalam hal ini, unit struktural bukanlah asam amino seperti pada protein, tetapi merupakan monomer yang disebut nukleotida.
Struktur
Nukleotida terdiri dari gugus fosfat, gula lima karbon (komponen utama molekul), dan basa nitrogen.
Ada dua jenis nukleotida: ribonukleotida dan deoksiribonukleotida, yang bervariasi dalam hal gula inti. Yang pertama adalah komponen struktural asam ribonukleat atau RNA, dan yang terakhir adalah asam deoksiribonukleat atau DNA .
Dalam kedua molekul, nukleotida disatukan oleh ikatan fosfodiester – setara dengan ikatan peptida yang menyatukan protein.
Komponen struktural DNA dan RNA serupa dan berbeda dalam strukturnya, karena RNA ditemukan dalam bentuk pita tunggal dan DNA dalam pita ganda.
Fungsi
RNA dan DNA adalah dua jenis asam nukleat yang kita temukan pada makhluk hidup. RNA adalah molekul dinamis multifungsi yang muncul dalam berbagai konformasi struktural dan berpartisipasi dalam sintesis protein dan dalam regulasi ekspresi gen.
DNA adalah makromolekul yang bertugas menyimpan semua informasi genetik suatu organisme, yang diperlukan untuk perkembangannya. Semua sel kita (kecuali sel darah merah matang) memiliki materi genetik yang tersimpan di dalam nukleusnya, dengan cara yang sangat kompak dan terorganisir.
Karbohidrat
Karbohidrat, juga dikenal sebagai karbohidrat atau hanya sebagai gula, adalah makromolekul yang terdiri dari blok bangunan yang disebut monosakarida (secara harfiah berarti “gula”).
Struktur
Rumus molekul karbohidrat adalah (CH 2 O) n . Nilai n dapat bervariasi dari 3, untuk gula paling sederhana, hingga ribuan untuk karbohidrat paling kompleks, karena panjangnya cukup bervariasi.
Monomer ini memiliki kemampuan untuk berpolimerisasi satu sama lain melalui reaksi yang melibatkan dua gugus hidroksil, menghasilkan pembentukan ikatan kovalen yang disebut ikatan glikosidik.
Ikatan ini menyatukan monomer karbohidrat dengan cara yang sama seperti ikatan peptida dan ikatan fosfodiester masing-masing menahan protein dan asam nukleat.
Namun, ikatan peptida dan fosfodiester terjadi di area spesifik dari monomer penyusunnya, sedangkan ikatan glikosidik dapat dibentuk dengan gugus hidroksil apa pun.
Seperti yang kita sebutkan di bagian sebelumnya, makromolekul kecil ditandai dengan awalan oligo . Dalam kasus karbohidrat kecil, istilah oligosakarida digunakan, jika mereka hanya dua monomer terkait itu adalah disakarida, dan jika mereka lebih besar, polisakarida.
Fungsi
Gula adalah makromolekul mendasar bagi kehidupan, karena mereka memenuhi fungsi energik dan struktural. Ini menyediakan energi kimia yang diperlukan untuk mendorong sejumlah besar reaksi di dalam sel dan digunakan sebagai “bahan bakar” untuk makhluk hidup.
Karbohidrat lain, seperti glikogen, berfungsi untuk menyimpan energi, sehingga sel dapat memanfaatkannya bila diperlukan.
Mereka juga memiliki fungsi struktural: mereka adalah bagian dari molekul lain, seperti asam nukleat, dinding sel beberapa organisme, dan eksoskeleton serangga.
Pada tumbuhan dan beberapa protista, misalnya, kita menemukan karbohidrat kompleks yang disebut selulosa, yang hanya terdiri dari unit glukosa. Molekul ini sangat melimpah di bumi, seperti yang ada di dinding sel organisme ini dan dalam struktur pendukung lainnya.
Lemak
“Lipid” adalah istilah yang digunakan untuk mencakup sejumlah besar molekul nonpolar atau hidrofobik (dengan fobia atau penolakan terhadap air) yang terdiri dari rantai karbon. Berbeda dengan tiga molekul yang disebutkan, protein, asam nukleat dan karbohidrat, tidak ada gunanya monomer untuk lipid.
Struktur
Dari sudut pandang struktural, lipid dapat muncul dengan sendirinya dalam berbagai cara. Karena terbuat dari hidrokarbon (CH), ikatannya tidak bermuatan sebagian, sehingga tidak larut dalam pelarut polar seperti air. Namun, mereka dapat dilarutkan dalam jenis pelarut non-polar lainnya seperti benzena.
Asam lemak terdiri dari rantai hidrokarbon yang disebutkan dan gugus karboksil (COOH) sebagai gugus fungsional. Umumnya, asam lemak mengandung 12 sampai 20 atom karbon.
Rantai asam lemak bisa jenuh, ketika semua karbon dihubungkan bersama oleh ikatan tunggal, atau tidak jenuh, ketika lebih dari satu ikatan rangkap hadir di dalam struktur. Jika mengandung banyak ikatan rangkap, itu adalah asam tak jenuh ganda.
Jenis-jenis lipid menurut strukturnya
Ada tiga jenis lipid dalam sel: steroid, lemak, dan fosfolipid. Steroid dicirikan oleh struktur empat cincin yang besar. Kolesterol adalah yang paling terkenal dan merupakan komponen penting dari membran, karena mengontrol fluiditasnya.
Lemak terdiri dari tiga asam lemak yang dihubungkan melalui ikatan ester ke molekul yang disebut gliserol.
Akhirnya, fosfolipid terdiri dari molekul gliserol yang terikat pada gugus fosfat dan pada dua rantai asam lemak atau isoprenoid.
Fungsi
Seperti karbohidrat, lipid juga berfungsi sebagai sumber energi bagi sel dan sebagai komponen dari beberapa struktur.
Lipid memiliki fungsi penting untuk semua bentuk hidup: mereka adalah konstituen penting dari membran plasma. Ini membentuk batas penting antara yang hidup dan yang tidak hidup, berfungsi sebagai penghalang selektif yang memutuskan apa yang masuk dan apa yang tidak masuk ke dalam sel, berkat sifatnya yang semi-permeabel.
Selain lipid, membran juga terdiri dari berbagai protein, yang berfungsi sebagai transporter selektif.
Beberapa hormon (seperti hormon seksual) bersifat lipid dan penting untuk perkembangan tubuh.
Mengangkut
Dalam sistem biologis, makromolekul diangkut antara bagian dalam dan luar sel melalui proses yang disebut endo dan eksositosis (melibatkan pembentukan vesikel) atau dengan transpor aktif.
Endositosis mencakup semua mekanisme yang digunakan oleh sel untuk mencapai masuknya partikel besar dan diklasifikasikan sebagai: fagositosis, ketika unsur yang akan ditelan adalah partikel padat; pinositosis, ketika cairan ekstraseluler masuk; dan endositosis yang diperantarai reseptor.
Sebagian besar molekul yang dicerna dengan cara ini berakhir di organel yang bertanggung jawab atas pencernaan: lisosom. Lainnya berakhir di fagosom – yang memiliki sifat fusi dengan lisosom dan membentuk struktur yang disebut fagolisosom.
Dengan cara ini, baterai enzimatik yang ada di lisosom akhirnya menurunkan makromolekul yang awalnya masuk. Monomer yang membentuk mereka (monosakarida, nukleotida, asam amino) diangkut kembali ke sitoplasma, di mana mereka digunakan untuk pembentukan makromolekul baru.
Di seluruh usus terdapat sel-sel yang memiliki pengangkut khusus untuk penyerapan setiap makromolekul yang dikonsumsi dalam makanan. Misalnya, transporter PEP1 dan PEP2 digunakan untuk protein dan SGLT untuk glukosa.
Makromolekul sintetis
Dalam makromolekul sintetik kita juga menemukan pola struktural yang sama yang dijelaskan untuk makromolekul asal biologis: monomer atau subunit kecil yang dihubungkan melalui ikatan untuk membentuk polimer.
Ada berbagai jenis polimer sintetis, yang paling sederhana adalah polietilen. Ini adalah plastik inert dengan rumus kimia CH 2 -CH 2 (terikat oleh ikatan rangkap) yang cukup umum di industri, karena murah dan mudah diproduksi.
Seperti yang bisa dilihat, struktur plastik ini linier dan tidak bercabang.
Poliuretan adalah polimer lain yang banyak digunakan dalam industri untuk pembuatan busa dan isolator. Tentunya kita akan memiliki spons dari bahan ini di dapur kita. Bahan ini diperoleh dengan kondensasi basa hidroksil yang dicampur dengan unsur-unsur yang disebut diisosianat.
Ada polimer sintetik lain yang lebih kompleks, seperti nilon (atau nilon). Di antara karakteristiknya adalah sangat tahan, dengan elastisitas yang cukup besar. Industri tekstil memanfaatkan karakteristik ini untuk pembuatan kain, bulu, garis, dll. Hal ini juga digunakan oleh dokter untuk melakukan jahitan.
Referensi
- Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia . saya terbalik.
- Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokimia . Thomson. Brooks / Cole.
- Devlin, TM (2011). Buku ajar biokimia . John Wiley & Sons.
- Freeman, S. (2017). Ilmu biologi . Pendidikan Pearson.
- Koolman, J., & Rohm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas . Ed. Medis Panamerika.
- Moldovanu, SC (2005). Pirolisis analitik dari polimer organik sintetik (Vol. 25). lain.
- Moore, JT, & Langley, RH (2010). Biokimia untuk boneka . John Wiley & Sons.
- Mougios, V. (2006). Latihan biokimia . Kinetika Manusia.
- Muller-Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar kedokteran dan ilmu kehidupan . saya terbalik.
- Poortman, JR (2004). Prinsip biokimia latihan. 3 rd , edisi revisi. Karger.
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia . Ed. Medis Panamerika.
