Biologi molekuler adalah cabang ilmu yang mempelajari hubungan antara struktur dan fungsi biomolekul, seperti karbohidrat, protein, dan asam nukleat, yang berkontribusi pada proses biokimia dalam sel. Karbohidrat menyediakan energi dan berperan dalam sintesis biomolekul, sementara protein berfungsi dalam berbagai peran seperti sebagai enzim dan komponen struktur. Asam nukleat, termasuk DNA dan RNA, menyimpan dan mengekspresikan informasi genetik yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan sel.

2. BIOMOLEKULER
???????
Biologi Molekuler merupakan
cabang ilmu pengetahuan yang
mempelajari hubungan antara
struktur dan fungsi molekul-
molekul hayati serta kontribusi
hubungan tersebut terhadap
pelaksanaan dan pengendalian
berbagai proses biokimia

3. PRINSIP DASAR
• Prinsip dasar biomolekul adalah peran dan interaksi
molekul-molekul hayati dalam mengontrol reaksi-
reaksi biologis.
• Interaksi tersebut berlangsung di dalam sel
(intrasel) maupun di luar sel (ekstasel) makhluk
hidup.
• Inti reaksi biologis tersebut adalah berupa reaksi
metabolisme pembentuk senyawa (anabolisme) atau
penguraian senyawa (katabolisme) dengan bantuan
enzim-enzim tertentu.
• Bahan dasar metabolisme tersebut diperoleh dari
makromolekul yang tekandung dalam makanan yaitu
karbohidrat, lemak, dan protein.
• Asam nukleat berperan dalam meregulasi reaksi
metabolisme tubuh seperti proses pemeliharaan,
transmisi, dan ekspresi informasi hayati yang
meliputi replikasi, transkripsi, dan translasi.

4. KARBOHIDRAT
ASAL
PEMBENTUKAN
KLASIFIKASI
MONOSAKARIDA
DISAKARIDA
POLISAKARIDA

5. STRUKTUR KARBOHIDRAT
• Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C),
hidrogen (H) dan oksigen (O).
• Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka
dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-
atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan
membedakan karbohidrat yang satu dengan lain.
• Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat
sederhana (seperti monosakarida dan disakarida) dan
karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida
(seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa).

6. ASAL KARBOHIDRAT
• Tumbuhan merupakan sumber karbohidrat yang
diperlukan makhluk.
• Dalam tumbuhan hijau, karbohidrat terbentuk.
Karenanya tumbuhan disebut sebagai produsen.
• Tumbuhan merupakan sumber makanan makhluk
termasuk manusia.
• Karbohidrat merupakan senyawa penting bagi
makhluk hidup; ia memberikan sebagian energi
yang diperlukan bagi tubuh.
• Karbohidrat juga menjadi sumber karbon dalam
sintesa senyawa biomolekul, sel, dan jaringan sel
dalam tubuh.

7. PEMBENTUKAN KARBOHIDRAT
• Pada bagian hijau dari tumbuhan terutama dalam
daun-daun hijau, gas CO2 dan H2O diubah menjadi
karbohidrat. Proses ini dikenal dengan nama
fotosintesis.
• Keberlangsungan fotosintesis memerlukan katalis
dan energi. Katalis berupa klorofil, dan energi dalam
bentuk energi cahaya (sebagai cahaya ultraviolet
dari matahari).
• Peristiwa ini sebenarnya berlangsung kompleks dalam
beberapa tahap, namun secara sederhana dapat
dinyatakan sebagai,

8. KLASIFIKASI KARBOHIDRAT
Keterangan:
Oligosakarida adalah karbohidrat yang menghasilkan
2-8 satuan molekul monosakarida bila dihidrolisis.
(Yunani: oligo- berarti beberapa.) Polisakarida adalah
karbohidrat yang menghasilkan lebih dari 8 satuan
molekul monosakarida bila dihidrolisis.

9. MONOSAKARIDA
• Monosakarida (gula sederhana) adalah karbohidrat yang tidak dapat
dipecah (dihidrolisis) menjadi molekul yang lebih sederhana (kecil).
Monosakarida penting yang sangat erat hubungannya dengan struktur
atau metabolisme pembentukan senyawa kimia di dalam tubuh adalah
triosa, pentosa, dan heksosa.
• Rumus umum struktur monosakarida dapat dinyatakan sebagai:
• Glukosa merupakan satuan pembentuk karbohidrat yang lebih besar
seperti disakarida dan polisakarida (amilum dan glikogen). Glukosa
banyak terdapat di alam seperti di dalam sari buah-buahan, dan juga
diperoleh dari hidrolisis disakarida dan polisakarida.
• Fruktosa merupakan ketosa (n=3 dengan rumus molekul C6H12O6).
Fruktosa atau gula buah-buahan sering disebut levulosa. Di alam
ditemukan dalam sari buah-buahan dan dalam madu. Sedangkan
galaktosa tidak terdapat bebas di alam, tetapi dapat diperoleh dari
hidrolisis laktosa dan beberapa polisakarida tertentu.

10. DISAKARIDA
• Sesuai namanya, disakarida merupakan gabungan dari 2 satuan
monosakarida. Rumus molekul disakarida adalah C12H22O11. Ada 3
isomer penting yang menjadi kelompok disakarida, yaitu sukrosa,
maltosa, dan laktosa.
• Ketiga senyawa ini bila dihidrolisis akan terurai menjadi satuan
pembentuknya masing-masing.
• Sifat dan Sumber dari 3 Tipe Disakarida

11. POLISAKARIDA
• Polisakarida merupakan molekul besar hasil gabungan
banyak satuan monosakarida. Rumus umum polisakarida
adalah (C6H10O5)n. Polisakarida memiliki Mr (bobot
molekul) tinggi, dan tidak larut dalam air. Tipe polisakarida
penting ialah selulosa, amilum (pati), dan glikogen.
• Sifat dan Sumber dari 3 Tipe Polisakarida

12. PROTEIN
SUMBER
ASAM
AMINO
MOLEKUL
FUNGSI

13. STRUKTUR PROTEIN
• Protein merupakan suatu zat makanan yang penting bagi
tubuh, karena zat ini disamping berfungsi sebagai bahan
bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat
pembangun dan pengatur.
• Protein adalah sumber asam-asam amino yang
mengandung unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh
lemak dan karbohidrat.
• Protein disusun oleh 20 asam amino essensial
membentuk ikatan peptida.

14. SUMBER PROTEIN
• Protein merupakan komponen utama dari semua sel tubuh.
• Molekul protein lebih kompleks dari molekul karbohidrat dan
molekul lemak.
• Setiap protein mengandung unsurunsur C, H, O, dan N.
Kebanyakan protein mengandung unsur S, beberapa
mengandung unsur P, dan hanya sedikit yang mengandung
unsur lain (misalnya Fe dalam hemoglobin).
• Tumbuhanlah yang mensintesa protein secara langsung dari
zat-zat yang ada di udara dan dari dalam tanah.
• Hewan tidak dapat mensintesa sendiri protein; jadi hewan
harus memperolehnya dari tumbuhan atau dari hewan lain
pemakan tumbuhan.
• Kotoran hewan mengandung banyak senyawa nitrogen.
• Senyawa nitrogen ini, oleh bakteri tanah diubah menjadi
senyawa nitrogen yang dapat larut.
• Selanjutnya tumbuhan mengubah senyawa nitrogen dapat
larut itu kembali menjadi senyawa protein.
• Siklus ini terjadi secara spontan di alam; dikenal sebagai
siklus N.

15. ASAM AMINO
• Pada asam karboksilat, adanya gugus amino (–NH2) terikat pada asam
tersebut dikenal sebagai asam amino.
• Asam amino yang paling sederhana adalah glisin (nama lainnya: asam
amino-asetat) dan contoh lainnya adalah α- alanin (asam α-amino-
propionat) dan β-alanin.
• Berikut struktur dari asam-asam amino ini.
• Di alam ditemukan hanya asam α-aminonya, sedangkan asam β-aminonya
tidak.
• Setiap molekul asam amino memiliki 2 gugus, yakni gugus amino (–NH2)
bersifat basa dan gugus karboksil (–COOH) bersifat asam. Jadi asam
amino bersifat amfoter (dapat
• mempunyai sifat asam ataupun sifat basa).

16. MOLEKUL PROTEIN
• Protein adalah molekul raksasa (atau suatu polimer) hasil gabungan dari
banyak unit asam amino (umumnya tersusun dari 20 macam asam α-
amino). Karenanya protein mempunyai Mr tinggi. Protein bahkan jauh
lebih kompleks dari karbohidrat maupun lemak.
• Protein merupakan penyusun utama semua sel tubuh; kira-kira 2/3 dari
berat kering total sel tersusun dari protein. Tubuh manusia dapat
mensintesa sendiri asam amino tetapi tidak semua jenis asam amino.
Jenis asam amino yang selalu diperlukan tubuh tetapi tubuh sendiri
tidak dapat mensintesanya disebut asam amino esensial. Jadi asam-
asam ini harus dikonsumsi manusia melalui makanan.
• Akibat dari kekurangan salah satu jenis asam amino esensial adalah
terhambatnya pertumbuhan tubuh serta sintesa protein dalam tubuh.

17. FUNGSI PROTEIN
Berdasarkan fungsinya, protein diklasifikasikan menjadi protein-protein
sebagai katalis, pembangun, pengangkut, pelindung, cadangan, dan racun.
• Protein katalis berfungsi sebagai katalis dalam organisme hidup
(disebut enzim). Enzim banyak macamnya, dan setiap enzim memiliki
fungsinya sendiri. Contoh enzim: sukrasa (pemecah sukrosa), amilasa
(pemecah amilum), ureasa (pemecah urea), tripsin (pemecah ikatan
peptida). Enzim ini dapat memecah molekul besar pada suhu rendah.
• Protein pembangun berfungsi sebagai pembangun struktur, misalnya
glikoproteina dalam dinding sel, kreatin dalam kuku dan rambut.
• Protein pengangkut berfungsi sebagai alat pengangkut dengan cara
mengangkut molekul lain, misalnya hemoglobin dalam darah (pengangkut
O2 ke seluruh tubuh), serum albumin (pengangkut asam lemak dalam
darah).
• Protein pelindung berfungsi sebagai pelindung dalam sistem organisme,
umumnya dalam darah (dikenal sebagai antibodi). Antibodi segera
terbentuk saat adanya zat asing (antigen) seperti virus, kuman dalam
tubuh.
• Protein cadangan berfungsi sebagai cadangan yang tersimpan dalam
tubuh, misalnya kasein yang terdapat dalam susu.

18. LIPIDA
SIFAT
UMUM
LEMAK DAN
MINYAK
FOSFOLIPIDA

19. SIFAT UMUM LIPIDA
• Lipida merupakan biomolekul yang berperan
sebagai makanan bagi tubuh.
• Biomolekul ini mengambil peran dalam
metabolisme di tubuh, dan pemecahan
(hidrolisis) lipida dikatalis oleh enzim lipase.
• Lipida sukar larut dalam air akan tetapi larut
dalam pelarut organik (misalnya alkohol, eter,
aseton, kloroform).
• Berdasar senyawa pembentuknya, lipida dapat
dibedakan sebagai lipida sederhana,
fosfolipida, dan turunannya.
• Dalam tubuh, metabolisme lipida memberikan
banyak energi, dan selain itu lipida berguna
untuk membentuk membran sel.

20. LEMAK DAN MINYAK
• Lipida sederhana merupakan ester dari asam lemak dan
alkohol. Contohnya adalah lemak (fat) dan minyak (oil).
• Umumnya pada suhu kamar lemak berwujud padat,
sedangkan pada suhu kamar lemak yang berwujud cair
disebut minyak.
• Dalam beberapa lama, lemak/minyak menjadi tengik
dengan bau dan rasa yang tidak enak.
• Lemak dan minyak berperan sebagai bahan bakar dalam
tubuh. Selain itu, berperan juga sebagai cadangan
makanan dan energi bagi tubuh, serta sebagai pelindung
bagi organorgan vital.
• Lemak di lapisan kulit membantu menjaga tubuh dari
cuaca dingin.
• Hasil tumbuhan seperti kelapa, kedele, kacang tanah,
jagung, kapas, bunga matahari merupakan sumber
minyak.
• Lemak dijumpai pada mentega dan lemak hewan.

21. STRUKTUR LEMAK
• Lemak adalah salah satu kelompok yang termasuk pada golongan
lipid, yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut
dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar, misalnya
dietil eter, kloroform, benzena dan hidrokarbon lainnya.
• Lemak disusun oleh 2 jenis molekul yaitu gliserol dan asam lemak.
• Gliserol adalah alkohol yang terdiri dari 3 stom karbon dengan
setiap atom karbon mengikat satu gugus hidroksil.
• Asam lemak memiliki rangka karbon panjang, biasanya 16 atau 18
karbon, dengan gugus karboksil pada bagian ujungnya.
• Lemak terbentuk bila asam lemak berikatan dengan setiap gugus
karboksil pada gliserol dan menghasilkan ikatan ester.
• Hasil dari reaksi ini adalah triasilgliserol.

22. FOSFOLIPIDA
• Fosfolipida merupakan ester yang mengandung
asam fosfat dan senyawa nitrogen.
• Fosfolipida mengandung asam lemak, gliserol,
asam fosfat, dan senyawa nitrogen.
• Asam fosfat terikat pada gliserol, sementara
senyawa nitrogen terikat pada asam fosfat.
• Kedua struktur ikatan berikut memperlihatkan
perbandingan antara molekul lemak dan molekul
fosfolipida.
• Fosfolipida ditemukan dalam semua jaringan
dalam tubuh manusia terutama dalam jaringan
otak.
• Oleh tubuh, lemak diubah menjadi fosfolipida;
fosfolipida befungsi untuk pembentukan
jaringan tubuh.

23. STRUKTUR ASAM NUKLEAT
• Asam nukleat adalah makromolekul terbesar dalam sel,
berupa polimer linier sangat panjang disebut juga
polinukletida yang terdiri dari 106 atau lebih nukleotida.
• Nukleotida terdiri dari molekul gula dengan 5 atom C
(pentosa), satu atau lebih gugus fosfat, dan basa nitrogen.
• Asam nukleat yang paling umum adalah Asam
deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA).

24. ASAM NUKLEAT
• Asam Deoksiribonukleat (DNA) merupakan asam nukleat
yang mengandung informasi genetik dan biasanya dalam
bentuk kompleks nukleoprotein (DNA-protein) yang
disebut kromosom.
• Tiap kromosom membawa informasi genetik yang
dibutuhkan pada sintesis senyawa yang diperlukan untuk
pemeliharaan, pertumbuhan dan replikasi sel.
• DNA merupakan molekul yang sangat besar dengan
struktur sederhana, berupa 4 subunit nukleotida yang
terikat dalam suatu rantai dengan urutan tertentu.
• Urutan nukleotida dalam DNA berfungsi sebagai sandi
untuk menyampaikan semua informasi kepada sel guna
membuat segala sesuatu untuk kebutuhan kehidupannya.
• Asam ribonukleat (RNA) berperan sebagai pembawa bahan
genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi
genetik.