MAKROMOLEKUL: CIRI, JENIS, FUNGSI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The makromolekul adalah molekul besar - umumnya lebih dari 1.000 atom - yang dibentuk oleh persatuan monomer estructurares atau blok yang lebih kecil. Pada makhluk hidup, kita menemukan empat tipe utama makromolekul: 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

Sehubungan dengan fungsinya, karbohidrat dan lemak menyimpan energi bagi sel untuk melakukan reaksi kimianya, dan juga digunakan sebagai komponen struktural.

Protein juga memiliki fungsi struktural, selain menjadi molekul dengan kapasitas katalisis dan transpor. Terakhir, asam nukleat menyimpan informasi genetik dan berpartisipasi dalam sintesis protein.

Makromolekul sintetis mengikuti struktur yang sama dengan struktur biologis: banyak monomer yang dihubungkan bersama untuk membentuk polimer. Contohnya adalah polietilen dan nilon. Polimer sintetis banyak digunakan di industri untuk pembuatan kain, plastik, isolasi, dll.

karakteristik

Ukuran

Sesuai dengan namanya, salah satu ciri yang membedakan makromolekul adalah ukurannya yang besar. Mereka terdiri dari setidaknya 1.000 atom, dihubungkan oleh ikatan kovalen. Dalam jenis ikatan ini, atom yang terlibat dalam ikatan berbagi elektron pada 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 bisa sama atau berbeda satu sama lain, tergantung pada kasusnya.

Kita bisa menggunakan analogi permainan anak-anak Lego. Masing-masing potongan mewakili monomer, dan ketika kita menggabungkannya untuk membentuk struktur yang berbeda kita mendapatkan polimer.

Jika monomernya sama, polimernya adalah homopolimer; dan jika mereka berbeda maka akan menjadi heteropolimer.

Ada juga nomenklatur untuk menunjuk polimer tergantung pada panjangnya. Jika molekul terdiri dari beberapa subunit maka disebut oligomer. Misalnya, ketika kita ingin merujuk pada asam nukleat kecil, kita menyebutnya oligonukleotida.

Struktur

Mengingat keanekaragaman makromolekul yang luar biasa, sulit untuk menetapkan struktur umum. "Kerangka" molekul ini dibentuk oleh 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 biologis atau sintetis. Yang pertama memiliki fungsi tak terbatas pada makhluk hidup, dan yang terakhir banyak digunakan oleh masyarakat - seperti plastik, misalnya.

Makromolekul biologi: fungsi, struktur dan contoh

Pada makhluk hidup kita menemukan empat tipe dasar makromolekul, yang menjalankan banyak sekali fungsi, memungkinkan perkembangan dan kelangsungan hidup. Ini adalah protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Kami akan menjelaskan karakteristiknya yang paling relevan di bawah ini.

Protein

Protein adalah makromolekul yang unit strukturalnya adalah asam amino. Di alam, kami menemukan 20 jenis asam amino.

Struktur

Monomer ini terdiri dari atom karbon pusat (disebut karbon alfa) yang dihubungkan oleh ikatan kovalen ke empat kelompok berbeda: atom hidrogen, gugus amino (NH ₂ ), gugus karboksil (COOH) dan gugus R.

20 jenis asam amino berbeda satu sama lain hanya dalam identitas gugus R. Gugus ini bervariasi dalam hal sifat kimianya, antara lain mampu mencari asam amino basa, asam, netral, dengan rantai panjang, pendek, dan aromatik.

Residu asam amino disatukan oleh ikatan peptida. Sifat asam amino akan menentukan sifat dan ciri 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 memiliki 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 kedua polimer yang menjadi bagian makhluk hidup adalah asam nukleat. Dalam hal ini, unit struktural bukanlah asam amino seperti pada protein, tetapi 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 komponen asam deoksiribonukleat atau DNA.

Di kedua molekul, nukleotida disatukan oleh ikatan fosfodiester - setara dengan ikatan peptida yang menyatukan protein.

Komponen struktural DNA dan RNA serupa dan berbeda 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 (dengan pengecualian sel darah merah dewasa) memiliki materi genetik yang disimpan dalam nukleusnya, dengan cara yang sangat kompak dan terorganisir.

Karbohidrat

Karbohidrat, juga dikenal sebagai karbohidrat atau gula, adalah makromolekul yang terdiri dari bahan penyusun 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, yang cukup bervariasi dalam hal panjangnya.

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 monomer penyusunnya, sedangkan ikatan glikosidik dapat dibentuk dengan gugus hidroksil apa pun.

Seperti yang kami sebutkan di bagian sebelumnya, makromolekul kecil ditetapkan dengan awalan oligo. Dalam kasus karbohidrat kecil, istilah oligosakarida digunakan, jika hanya dua monomer yang dihubungkan, itu adalah disakarida, dan jika lebih besar, polisakarida.

Fungsi

Gula adalah makromolekul fundamental bagi kehidupan, karena gula memenuhi energi dan fungsi struktural. Ini menyediakan energi kimia yang diperlukan untuk mendorong sejumlah besar reaksi di dalam sel dan digunakan sebagai "bahan bakar" bagi makhluk hidup.

Karbohidrat lain, seperti glikogen, berfungsi untuk menyimpan energi, sehingga sel dapat menariknya 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, karena terdapat di dinding sel organisme ini dan di struktur pendukung lainnya.

Lemak

"Lipid" adalah istilah yang digunakan untuk mencakup sejumlah besar molekul nonpolar atau hidrofobik (dengan fobia atau tolakan terhadap air) yang terdiri dari rantai karbon. Berbeda dengan tiga molekul yang disebutkan, protein, asam nukleat, dan karbohidrat, tidak ada monomer tunggal untuk lipid.

Struktur

Dari sudut pandang struktural, lipid dapat muncul dalam berbagai cara. Karena mereka 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 lain seperti benzena.

Asam lemak terdiri dari rantai hidrokarbon tersebut dan gugus karboksil (COOH) sebagai gugus fungsi. Umumnya, asam lemak mengandung 12 hingga 20 atom karbon.

Rantai asam lemak dapat jenuh, bila semua karbon dihubungkan bersama oleh ikatan tunggal, atau tidak jenuh, bila lebih dari satu ikatan rangkap hadir dalam struktur. Jika mengandung banyak ikatan rangkap, itu adalah asam tak jenuh ganda.

Jenis lipid menurut strukturnya

Ada tiga jenis lipid di 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 ia mengontrol fluiditasnya.

Lemak terdiri dari tiga asam lemak yang dihubungkan melalui ikatan ester ke molekul yang disebut gliserol.

Terakhir, fosfolipid terdiri dari molekul gliserol yang terikat pada gugus fosfat dan dua rantai asam lemak atau isoprenoid.

Fungsi

Seperti halnya karbohidrat, lipid juga berfungsi sebagai sumber energi untuk sel dan sebagai komponen beberapa struktur.

Lipid memiliki fungsi esensial untuk semua bentuk kehidupan: mereka adalah penyusun esensial membran plasma. Ini membentuk batas penting antara yang hidup dan yang tidak, berfungsi sebagai penghalang selektif yang memutuskan apa yang masuk ke dalam sel dan apa yang tidak, berkat sifat semi-permeabelnya.

Selain lipid, membran juga tersusun 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 sel untuk mencapai masuknya partikel besar dan diklasifikasikan sebagai: fagositosis, bila elemen yang akan ditelan adalah partikel padat; pinositosis, saat cairan ekstraseluler masuk; dan endositosis, dimediasi oleh reseptor.

Sebagian besar molekul yang tertelan dengan cara ini berakhir di organel yang bertanggung jawab atas pencernaan: lisosom. Yang lain 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 membentuknya (monosakarida, nukleotida, asam amino) diangkut kembali ke sitoplasma, di mana mereka digunakan untuk pembentukan makromolekul baru.

Di seluruh usus ada sel yang memiliki transporter 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 sintetis kami juga menemukan pola struktur yang sama yang dijelaskan untuk makromolekul asal biologis: monomer atau subunit kecil yang dihubungkan melalui ikatan untuk membentuk polimer.

Ada berbagai jenis polimer sintetik, yang paling sederhana adalah polietilen. Ini adalah plastik inert dengan rumus kimia CH ₂ -CH ₂ (dihubungkan dengan ikatan rangkap) yang cukup umum di industri, karena murah dan mudah diproduksi.

Seperti yang terlihat, struktur plastik ini linier dan tidak memiliki percabangan.

Poliuretan adalah polimer lain yang banyak digunakan di industri untuk pembuatan busa dan isolator. Kami pasti akan memiliki spons bahan ini di dapur kami. Bahan ini diperoleh dengan kondensasi basa hidroksil yang dicampur dengan unsur-unsur yang disebut diisosianat.

Ada polimer sintetik lain dengan kompleksitas lebih besar, seperti nilon (atau nilon). Di antara karakteristiknya adalah sangat tahan, dengan elastisitas yang cukup besar. Industri tekstil memanfaatkan karakteristik ini untuk pembuatan kain, bulu sikat, garis, dll. Ini juga digunakan oleh dokter untuk melakukan jahitan.

Referensi

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokimia. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Buku teks biokimia. John Wiley & Sons.
4. Freeman, S. (2017). Ilmu biologi. Pendidikan Pearson.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokimia: teks dan atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Pirolisis analitik polimer organik sintetik (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, JT, & Langley, RH (2010). Biokimia untuk boneka. John Wiley & Sons.
8. Mougios, V. (2006). Latihan biokimia. Kinetika Manusia.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar untuk kedokteran dan ilmu kehidupan. Saya terbalik.
10. Poortmans, JR (2004). Prinsip latihan biokimia. 3 ^rd , edisi revisi. Karger.
11. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.