Makromolekul

MAKROMOLEKUL : KARBOHIDRAT, LIPID, PROTEIN DAN ASAM NUKLEAT
TIGA MOLEKUL BESAR YANG MENYERUPAI RANTAI (POLIMER) ADALAH KARBOHIDRAT, PROTEIN DAN ASAM NUKLEAT.
POLIMER ADALAH SUATU MOLEKUL PANJANG YANG TERDIRI ATAS BANYAK BLOK PENYUSUN YANG IDENTIK ATAU SERUPA YANG DIHUBUNGKAN OLEH IKATAN-IKATAN KOVALEN.
UNIT-UNIT YANG DISUSUN BERULANG-ULANG YANG BERFUNGSI SEBAGAI BLOK PENYUSUN SUATU POLIMER ADALAH MOLEKUL KECIL YANG DISEBUT MONOMER.

> KARBOHIDRAT (Bahan Bakar dan Materi Pembangun)
*Istilah karbohidrat meliputi gula dan polimernya. Karbohidrat paling sederhana adalah monosakarida (gula sederhana). Disakarida adalah gula ganda, yang terdiri atas 2 monosakarida yang dihubungkan melalui kondensasi. Karbohidrat yang merupakan makromolekul adalah polisakarida, polimer yang terdiri dari banyak gula.
*Monosakarida memiliki rumus molekul yang merupakan kelipatan CH2O. Contoh : glukosa (C6H12O6). Tergantung dari lokasi gugus karbonil, maka gula bisa sebagai aldosa(gula aldehida) atau sebagai ketosa (gula keton). Glukosa adalah aldosa, sedangkan fruktosa adalah ketosa.
*Monosakarida khususnya glukosa merupakan nutrien utama sel melalui suatu proses yang disebut respirasi seluler, di mana sel mengekstraksi energi yang tersimpan dalam molekul glukosa.

*Molekul gula yang tidak segera digunakan, umumnya disimpan sebagai monomer yang bergabung membentuk disakarida atau polisakarida.
*Disakarida terdiri atas dua monosakarida yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosidik, suatu ikatan kovalen yang terbentuk antara dua monosakarida melalui reaksi dehidrasi. Ikatan glikosidik menghubungkan karbon nomor 1 dari satu glukosa dengan karbon nomor 4 dari glukosa ke dua (disebut juga ikatan 1-4).
*Contoh maltosa yang merupakan bahan untuk membuat bir. Contoh lain adalah laktosa yang ditemukan dalam susu, terdiri atas sebuah molekul glukosa yang berikatan dengan sebuah molekul galaktosa.
*Sedangkan, disakarida yang paling banyak kita konsumsi sehari-hari adalah sukrosa. Kedua monomernya adalah glukosa dan fruktosa

>LIPID
*Lipid adalah salah satu kategori molekul biologis yang besar yang tidak mencakup polimer. Lipid tidak memiliki atau sedikit sekali afinitasnya terhadap air. Perilaku hidrofobiknya ini didasarkan pada struktur molekulernya.
*Meskipun lipid bisa memiliki beberapa ikatan polar yang berikatan dengan oksigen, namun sebahagian besar lipid terdiri atas hidrokarbon. Lipid meliputi waxes (lilin), lemak, fosfolipid dan steroid.
*Lemak disusun dari dua jenis molekul yang lebih kecil yaitu gliserol dan asam lemak melalui reaksi dehidrasi.
*Gliserol adalah sejenis alcohol yang memiliki 3 karbon, yang masing-masing mengandung sebuah gugus hidroksil.
*Asam lemak memiliki kerangka karbon yang panjang, umumnya 16 sampai 18 atom karbon panjangnya

*Salah satu ujung asam lemak itu adalah “kepala” yang terdiri atas suatu gugus karboksil, gugus fungsional yang menyebabkan molekul ini disebut asam lemak.
*Yang berikatan dengan gugus karboksil adalah hidrokarbon panjang yang disebut “ekor”. Ikatan C-H nonpolar yang terdapat pada ekor asam lemak itu menyebabkan lemak bersifat hidrofobik.
*Lemak terpisah dari air karena molekul air membentuk ikatan hydrogen satu sama lain dan menyingkirkan lemak.
*Asam lemak terdiri atas asam lemak jenuh dan tidak jenuh. Disebut asam lemak jenuh apabila tidak ada ikatan ganda di antara atom-atom karbon yang menyusun ekor, sedangkan disebut asam lemak tidak jenuh apabila memiliki satu atau lebih ikatan ganda, yang terbentuk melalui pengeluaran atom hydrogen dari kerangka karbon.

>PROTEIN
*Protein terdiri atas satu atau lebih polipeptida yang berlipat membentuk suatu konformasi 3 dimensi yang spesifik.
*Polipeptida adalah polimer asam amino yang dihubungkan dalam suatu urutan yang spesifik.
*Protein tersusun dari 20 asam amino yang berbeda, masing-masing dengan rantai samping (gugus R) yang khas.
*Gugus karboksil dan gugus amino dari asam amino yang berdekatan akan berikatan dalam ikatan-ikatan peptida. Jadi, asam amino adalah molekul organic yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino.
*Selain gugus tersebut juga didapatkan atom hydrogen dan berbagai gugus yang disimbolkan dengan R.

*Protein memiliki 4 struktur yang terdiri atas struktur primer, sekunder, tersier dan kuartener.
*Struktur primer suatu protein adalah urutan uniknya yang terdiri dari asam amino.
*Struktur sekunder adalah pelipatan atau pelilitan polipeptida itu dalam konfigurasi berulang, yang dihasilkan dari pembentukan ikatan hydrogen antara bagian-bagian tulang belakang polipeptida.
*Struktur tersier adalah keseluruhan bentuk 3 dimensi suatu polipeptida dan dihasilkan dari interaksi antara rantai-rantai samping asam amino.
*Protein yang terbuat lebih dari satu rantai polipeptida (subunit) memiliki tingkatan struktur kuartener.

>ASAM NUKLEAT (Polimer Informasi)
*Urutan asam amino suatu polipeptida diprogram oleh satu unit penurunan sifat genetic yang dikenal dengan nama gen. Gen terdiri atas DNA, polimer yang termasuk dalam senyawa yang dikenal dengan asam nukleat.
* Terdapat dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).
*DNA adalah materi genetic yang diwarisi organisme dari orang tuanya. Suatu molekul DNA sangat panjang dan umumnya terdiri atas ratusan bahkan ribuan gen. Informasi yang terkode dalam struktur DNA memprogram semua aktivitas sel.

*Meskipun demikian, DNA tidak terlibat secara langsung dalam pelaksanaan operasi sel, diperlukan protein untuk mengimplementasikan program genetic tersebut.
*Protein adalah hardware molekuler sel, sedangkan DNA adalah software yang berisi program genetic. Jadi urutan aliran informasi genetiknya adalah DNA → RNA → protein.
*Asam nukleat merupakan polimer dari monomer-monomer yang disebut nukleotida.
*Nukleotida terdiri atas 3 bagian yaitu suatu molekul organic yang disebut basa nitrogen, pentosa (gula berkarbon 5) dan gugus fosfat.

*Basa nitrogen terdiri atas pirimidin dan purin.
*Pirimidin memiliki cincin enam-anggota yang terdiri dari atom karbon dan nitrogen (atom nitrogen cenderung mengambil H+ dari larutan, yang menjelaskan istilah basa nitrogen).
*Anggota keluarga pirimidin adalah sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). Purin lebih besar, dengan cincing enam-anggota yang menyatu dengan cincin lima-anggota.
*Yang termasuk purin adalah adenine (A) dan guanine (G).
*A, G dan C ditemukan pada DNA dan RNA, sedangkan timin hanya ditemukan dalam DNA dan urasil hanya pada RNA.

*Pentosa yang berikatan dengan basa nitrogen adalah ribose pada nukleotida RNA, dan deoksiribosa pada molekul DNA.
*Perbedaan satu-satunya di antara ke dua gula ini adalah bahwa deoksiribosa tidak memiliki satu atom oksigen pada karbon nomor 2, sehingga disebut deoksi.
*Dalam suatu polimer asam nukleat atau polinukleotida, nukleotidanya dihubungkan dengan ikatan kovalen yang disebut ikatan fosfodiester antara fosfat dari suatu nukleotida dan gula dari nukleotida berikutnya.
*Pengikatan ini menghasilkan suatu tulang belakang dengan pola gula-fosfat-gula-fosfat yang berulang.
*Disepanjang tulang belakang gula-fosfat ini terdapat tempelan tambahan yang terdiri atas basa-basa nitrogen

Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai beraneka ragam zat atau barang bukan sebagai senyawa sederhana melainkan sebagai molekul besar atau dengan berat molekul berkisar seribu bahkan ratusan ribu. Hal ini disebabkan karena senyawa tersebut tersusun dari molekul-molekul kecil yang saling bergabung membentuk struktur yang sangat besar, dan sifat-sifatnya berbeda dengan molekul-molekul penyusunnya. Molekul dengan ciri-ciri semacam ini disebut dengan makromolekul.

Beberapa senyawa makromolekul yang mudah kita temukan seperti kayu berupa lignin dan selulosa, bahan makanan seperti beras, tepung terigu berupa karbohidrat, daging, telur yang mengandung protein, bahan pakaian seperti polyester, peralatan yang terbuat dari plastik berupa polietilena teflon polivinilklorida dan polistirena, lihat Gambar 13.1.

gambar 13.1

Gambar 13.1. Berbagai macam produk berupa senyawa polimer

Polimer adalah makromolekul yang biasanya memiliki bobot molekul tinggi, dibangun dari pengulangan unit-unitnya. Molekul sederhana yang membentuk unit-unit ulangan ini dinamakan monomer. Sedangkan reaksi pembentukan polimer dikenal dengan istilah polimerisasi.

Untuk lebih jelasnya bagaimana monomer membentuk sebuah polimer dapat kita perhatikan struktur molekul polimer pada Bagan 13.2.

gambar 13.2

Ilustrasi dari makrolekul polipeptida

1.  Definisi Polimer

Kata polimer berasal dari bahasa Yunani, yaitu poly dan meros. Poly berarti banyak dan meros berarti unit aatu bagian. Jadi polimer adalah makromolekul (molekul raksasa) yang tersusun dari monomer yang merupakan molekul yang kecil dan sederhana.

2.  Penggolongan Polimer

a)    Berdasarkan Asalnya

1)   Polimer alam

adalah polimer yang terbentuk secara alami di dalam tubuh makhluk hidup.

Tabel beberapa contoh polimer alam

No.

Polimer

Monomer

Polimerisasi

Terdapat pada

 1.

Amilum Glukosa Kondensasi Biji-bijian,akar umbi

2.

Selulosa Glukosa Kondensasi Sayur, kayu, kapas

3.

Protein Asam amino Kondensasi Susu,daging,telur, wol, sutera

4.

Asam nukleat Nukleotida Kondensasi Molekul DNA, RNA

5.

Karet alam Isoprene Adisi Getah karet alam

2)   Polimer semi sintetis

adalah polimer yang diperoleh dari hasil modifikasi polimer alam dan bahan kimia.

Contoh : selulosa nitrat yangsering dipasarkan dengan nama celluloid dan guncotton.

3)   Polimer sintetis

adalah polimer yang tidak terdapat di alam, tetapi disintesis dari monomer-monomernya dalam reaktor.

Tabel beberapa contoh polimer sintetis

No.

Polimer

Monomer

Polimerisasi

Terdapat pada

1.

Polietena Etena Adisi Kantung,kabel plastik

2.

Polipropena Propena Adisi Tali,karung,botol plastik

3.

PVC Vinil klorida Adisi Pipa pralon,pelapis lantai, kabel listrik

4.

Polivinil alkohol Vinil alkohol Adisi Bak air

5.

Teflon Tetrafluoro etena Adisi Wajan,panci anti lengket

6.

Dakron Metal tereftalat dan etilen glikol Kondensasi Pita rekam magnetik, kain,tekstil,wol sintetis

7.

Nilon Asam adipat dan heksametilen diamin Kondensasi Tekstil

8.

Polibutadiena Butadiena Adisi Ban motor, mobil

b)   Berdasarkan Jenis Monomernya

1)   Homopolimer

adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang sama atau sejenis.

Contoh : PVC, protein, karet alam, polivinil asetat (PVA), polistirena, amilum, selulosa, dan teflon.

2)   Kopolimer

adalah polimer yang tersusun dari monomer-monomer yang berlainan jenis. Berdasarkan susunan monomernya, terdapat empat jenis kopolimer sebagai berikut.

a)    Kopolimer bergantian

b)   Kopolimer blok

c)    Kopolimer bercabang

d)   Kopolimer tidak beraturan

c)    Berdasarkan Sifat terhadap Pemanasan atau Sifat Kekenyalannya

1)   Termoplastik

adalah polimer yang bersifat kenyal atau liat jika dipanaskan dan dapat dibentuk menurut pola yang diinginkan. Setelah dingin, polimer menjadi keras dan kehilangan sifat kekenyalannya. Contoh : polietilena, PVC, seluloid, polistirena, polipropilena, asetal, vinil, nilon dan Perspex.

2)   Termosetting

adalah polimer yang bersifat kenyal saat dipanaskan, tetapi setelah dingin tidak dapat dilunakkan kembali. Jika pecah, polimer tersebut tidak dapat disambungkan kembali dengan pemanasan. Contoh : bakelit, uretana, epoksi, polyester, dan formika.

d)   Berdasarkan Bentuk Susunan Rantainya

1)   Polimer linear

adalah polimer yang tersusun dengan unit ulang berikatan satu sama lainnya :membentuk rantai polimer yang panjang.

Gambar :

2)   Polimer bercabang

adalah polimer yang terbentuk jika beberapa unit ulang membentuk cabang pada rantai utama.

Gambar :

3)   Polimer berikatan silang (Cross-linking)

adalah polimer yang terbentuk karena beberapa rantai polimer saling berikataan satu sama lain pada rantai utamanya. Sambungan silang dapat terjadi ke berbagai arah sehingga terbentuk sambung silang tiga dimensi yang disebut polimer jaringan.

Gambar :

e)    Berdasarkan Apilkasinya

1)   Polimer komersial

adalah polimer yang disintesis dengan harga murah dan diproduksi secara besar-besaran.

Contoh : polietilena, polipropilena, pilivinil klorida dan polistirena.

2)   Polimer teknik

adalah polimer yang mempunyai sifat unggul tetapi harganya mahal.

Contoh : poliamida, polikarbonat, asetal, dan polyester.

3)   Polimer dengan tujuan khusus

adalah polimer yang mempunyai sifat spesifik yang unggul dan dibuat untuk keperluan khusus.

Contoh : alat-alat kesehatan seperti thermometer atau timbangan.

3.  Sifat-sifat Polimer

Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat fisik polimer sebagai berikut.

a)    Panjang rata-rata rantai polimer

Kekuatan dan titik leleh naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer.

b)   Gaya antarmolekul

Jika gaya antar molekul pada rantai polimer besar maka polimer akan menjadi kuat dan sukar meleleh.

c)    Percabangan

Rantai polimer yang bercabang banyak memiliki daya tegang rendah dan mudah meleleh.

d)   Ikatan silang antar rantai polimer

Ikatan silang antar rantai polimer menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan yang keras. Jika ikatan silang semakin banyak maka polimer semakin kaku dan mudah patah.

e)    Sifat kristalinitas rantai polimer

Polimer berstruktur tidak teratur memil;iki kristanilitas rendah dan bersifat amorf (tidak keras). Sedangkan polimer dengan struktur teratur mempunyai kristanilita tinggi sehingga lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaan-bahan kimia dan enzim.

4.  Reaksi-reaksi Polimer

Reaksi polimerisasi yaitu reaksi penggabungan sejumlah monomer menjadi polimer. Polimerisasi dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut.

a)    Polimerisasi adisi

adalah reaksi pembentukan polimer dari monomer-monomer yang berikatan rangkap menjadi ikatan tunggal.

Polimerisasi adisi dibedakan menjadi dua sebagai berikut.

1)        Polimerisasi adisi alami

Polimerisasi adisi alami misalnya pembentukan karet alam atau poliisoprena. Monomernya berupa isoprene atau senyawa 2-metil-1,3-butadiena.

2)        Polimerisasi adisi sintesis

Contoh : pembentukan PVC, polipropena, Teflon, polifenil etena atau polistirena, dan polietilena.

b)   Polimerisasi kondensasi

yaitu reaksi yang terjadi jika dua atau lebih monomer sejenis atau berbeda jenis bergabung membentuk molekul besar sambil melepaskan molekul-molekul kecil seperti H2O, NH3, dan HCl.

Polimerisasi kondensasi dibagi menjadi dua sebagai berikut.

1)        Polimerisasi kondensasi alami

Contoh : pembentukan selulosa, amilum dan protein.

2)        Polimerisasi kondensasi sintesis

Contoh : pembentukan nilon, tetoron, bakelit, dan urea-metanal.

5.  Kegunaan Polimer

No.

Polimer

Monomer

Sifat

Kegunaan

1.

Polietena Etena Lentur Botol semprot, tas plastik, kabel, ember, tempat sampah dan film plastik (pembungkus makanan)

2.

Polipropilena Propena Keras dan titik leleh tinggi Karpet, tali, wadah plastik, dan mainan anak-anak

3.

Polivinil klorida Vinil klorida Kaku dan keras Pipa air dan pipa kabel listrik (paralon)

4.

PolistirenaPolifenil etena Fenil etena Tahan terhadap tekanan tinggi Plastik pada kendaraan dan pesawat terbang, genting, cangkir, mangkuk, dan mainan

5.

Poliamida (nilon) Asam adipat dan heksametilen diamina Kuat (tidak cepat rusak) dan halus Pakaian, peralatan camping, laboratorium, rumah tangga, dapur, parasut, layar perahu

6.

PolitetrafluoroEtena (PTFE)Atau Teflon Tetrafluoro etena Keras, kaku, tahan panas dan bahan kimia Pelapis anti lengket dan wajan anti lengket

7.

Bakelit FormaldehidDan fenol Termoset Peralatan listrik (saklar), perlengkapan radio, telepon, kamera, piring, dan gelas

Dampak Negatif Penggunaan Polimer dan Penganggulanginya

Disamping memiliki manfaat yang sangat besar dalam semua bidang kehidupan, polimer juga mempunyai dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan. Polimer yang dibuang ke lingkungan sulit diuraikan olek mikroorganisme tanah. Hal ini menyebabkan pencemaran lingkungan. Sementara itu, gugus atom pada polimer yang terlarut di dalam makanan lalu masuk ke dalam tubuh akan menyebabkan kanker (karsinogenik). Dampak negatif tersebut dapat ditanggulangi jika kita mengurangi pemakaian polimer plastik, tidak membuang sampah di sembarang tempat, memilih alat-alat yang lebih mudah diuraikan dan mengumpulkan sampah plastik untuk didaur ulang. Daur ulang plastik melalui proses pirolisis. Pirolisis adalah proses pemecahan senyawa menjadi satu atau lebih senyawa hasil dengan bantuan panas dalam reaktor.

Tinggalkan komentar

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s