Protoplasma

DASAR-DASAR KIMIA PROTOPLASMA
A. Protoplasma
Protoplasma adalah zat hidup yang membangun sel. Protoplasma yang terdapat dalam nukleus disebut nukleoplasma sedangkan protoplasma yang terdapat di luar nukleus disebut sitoplasma. Dalam protoplasma terkandung bahan organik dan anorganik. Dari analisis barbagai organisme menunjukan bahwa protoplasma terdiri dari lebih kurang 36 unsur kimiawi.
Unsur-unsur yang terdapat di dalam protoplasma
elemen Persentase berat
Oxigen 76.0
Carbon 10.5
Hydrogen 10.0
Nitrogen 2.5
Phosphorus 0.3
Potassium 0.3
Sulfur 0.2
Clorine 0.1
Natrium 0.04
Calcium 0.02
Magnesium 0.02
Ferum 0.01
Beberapa tambahan berupa
cuprum, cobalt, mangan, zinc, dsb. 76.0
Dikutib dari Beaver dan Noland. 1966. Hal . 36

Dari tabel tersebut tampak bahwa ke empat unsur yang pertama yaitu oxigen, carbon, hydrogen dan nitrogen menyusun kira-kira 90% dari protoplasma, sedangkan unsur yang lainnya menyusun ± 1%. Unsur-unsur ini biasanya dijumpai dalam bentuk-bentuk asam-asam organis, air, dan senyawa-senyawa organis seperti pada tabel dibawah ini :

Senyawa organis % berat
Protein 15
Lipid 13
Carbohydrat 1
Air 80
Garam-garam organis 1

Dikutib dari Beaver dan Noland. 1966. Hal . 36


Kebanyakan garam-garam anorganis dalam sitoplasma dijumpai dalam bentuk ion-ion. Kebanyakan senyawa anorganis di dalam protoplasma terdapat dalam bentuk elektrolit sedangkan senyawa-senyawa organis dalam bentuk non elektrolit.

B. Protein
Protein merupakan senyawa utama pembangun sel, protein yang terkandung dalam inti sel disebut nukleoprotein. Protein dapa sel hidup mempunyai dua peran utama yaitu sebagai katalik dan mekanik. Protein dalam bentuk enzim berfungsi sebagai katalisator reaksi-reaksi kimia dalam sel hidup. Peranan mekanik protein adalah sebagai pembangun (struktural) dan peran kontraktil seperti pada protein otot. Protein dibangun oleh bagian-bagian kecil yang disebut asam amino. Asam amino yang tidak dapat disintesis pada sitoplasma harus didatangkan dari luar dalam makanan.

NH2 disebut gugus amin sedangkan COOH disebut gugus karboksil. Gugus –NH2 ¬ menyebabkan asam amino bersifat basa, sedangkan gugus –COOH menyebabkan asam amino bersifat asam. Jadi asam amino bersifat asam dan basa, sifat ini disebut sifat amfoter. Dengan demikian asam amino dapat bersenyawa satu sama lain membentuk molekul-molekul yang lebih besar dan lebih kompleks.
Apabila suatu asam amino dimasukan dalam air, maka suatu ion hidrogen akan terlepas dari gugus karboksil sehingga bermuatan negatif kemudia menggabungkan diri dengan gugus amin sehingga bermuatan positif.
Keadaan ini menyebabkan adanya polaritas listrik pada molekul asam amino, sementara kutub positif dari suatu asam amino daapt bergabung dengan kutub negatif asam amino yang lainnya, dengan persenyawaan antara kedua molekul asam amino dapat membentuk satu molekul dengan melepaskan satu molekul air. Sama hal nya sebelum melakukan persenyawaan molekul baru yang terbentuk mempunyai kutub-kutub dan persatuan dari sambungan-sambungan tapi disebut rantai peptida. Suatu senyawa yang terbentuk dari persatuan dua buah asam amino disebut sebagai dipeptida.dengan demikian suatu dipeptida dapat bersenyawa dengan asam amino yang lainnya sehingga membentuk tripeptida. Apabila terjadi penggabungan sejumlah besar asam-asam amino yang bersenyawa satu dengan yang lain akan terbentuk polypeptida. Selanjutnya sejumlah polypeptida yang bersenyawa akan membentuk pepton-pepton, proteose dan protein.
C. Karbohidrat
Karbohidrat adalah persenyawaan organik yang sederhana terdiri dari unsur C,H dan O. Formula untuk karhohidrat adalah Cx(H2O)y contoh dari karbohidrat adalah glukosa, sukrosa, dan selulosa. Karbohidrat mempunyai peranan yang penting, hampir semua energi dari semua aktivitas hidup pada semua organisme berasal dari oksidasi karbohidrat terutama glukosa pada tubuh karbohidrat disimpan dalam bentuk glikogen terutama dalam hati dan otot.
Karbohidrat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Monosakarida adalah karbohidrat sederhana yang namanya ditentukan oleh jumlah atom C pada molekulnya misalnya :
- Monosakarida yang mempunyai lima atom C disebut pentosa contohnya ribosa
- Monosakarida yang mempunyai enam atom C disebut heksosa contohnya glukosa
Korbohidrat merupakan sumber energi bagi aktivitas-aktivitas protoplasmatis dengan jalan dioksidasi. Material makanan dalam bentuk glukosa dioksidasi untuk mencukupi kebutuhan dalam sel. monosakarida merupakan komponen untuk disakarida dan polisakarida. Misalnya glukosa sederhana dapat bergabung membentuk disakarida dengan menghasilkan suatu molekul air.
Contoh
C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2O
(glukosa) (fruktosa) (sukrose) (air)

D. Lipid (lemak)
lemak merupakan senyawa yang terbentuk dari gliserol (C3H8O3) dengan tiga molekul asam lemak. Asam lemak ditentukan oleh asam lemaknya. Asam lemak jenuh mempunyai rumus umum CnH2nO2. Rumus yang lebih formati adalah CH3(CH2)nCOOH. Dilihat dari rumusnya asam lemak mempunyai gugus meti yaitu CH3 dan gugus karboksil yaitu COOH. Asam lemak jenuh adalah asam lemak yang rantai hidrokarbon mempunyai atom H yang maksimum. Sedangkan jika rantai hidrokarbon atom H belum maksimum disebut dengan tidak jenuh. Contohnya oleat. Lemak mempunyai peranan yang penting dalam menghasilkan energi seperti karbohidrat. Selain itu lemak mempunyai peran sebagai bagian dari membran plasma yang berbentuk fosfolipid.
E. Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan materi inti sel yang berperan mengatur aktivitas sel dan mengandung materi-materi yang membawa faktor keturunan. Ada dua jenis asam nukleat yaitu DNA (deoxyrobonucleic acid) dan RNA (rebonucleic acid). Asam nukleat dibangun oleh nukleotida-nukleotida. Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri atas pentosa (deoksiribosa atau ribosa) yang mengikat suatu basa (purin dan pirimidin). Jadi suatu nukleotida terdiri atas pentosa (gula), fosfat dan basa nitrogen.
Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA adalah ribosa. Basa purin dan pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin, guanin, sitosin, dan timin sedangkan basa purin dan pirimidin yang berasal dari RNA ialah adenin, guanin, sitosin dan urasil.
F. ENZIM
Enzim merupakan biokatalisator / katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Struktur enzim terdiri dari:
• Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan
rusak bila suhu terlampau panas(termolabil).
• Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusun
dari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut KOENZIM. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas (termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.
Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan.
Sifat-sifat enzim
Enzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:
1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.
2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena
enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.
3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat
pada enzim.
4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya
sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel
(ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng- katalisis pembentukan dan penguraian lemak. lipase
Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol
7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif
(permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.
8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.
Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni activator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi, 2+ 2+
contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A. Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida