gerak


widgets

love gt raibon


Senin, 29 Oktober 2012

Keanekaragaman Hayati (Biodiversitas)

BIODIVERSITAS:





KEANEKARAGAMAN HAYATI (Biodiversitas)

Keanekaragaman hayati dapat diartikan sebagai keanekaragaman makhluk hidup di berbagai kawasan di muka bumi, baik di daratan, lautan, maupun tempat lainnya. Keanekaragaman makhluk hidup ini merupakan kekayaan bumi yang meliputi hewan, tumbuhan, mikroorganisme dan semua gen yang terkandung di dalamnya, serta ekosistem yang dibangunnya. Keanekaragaman hayati dipelajari untuk mengetahui bahwa spesies di muka bumi ini banyak ragamnya, mengetahui peranan setiap spesies bagi kelangsungan kehidupan bumi itu sendiri, dan bagi kelangsungan makhluk lainnya. Kita dapat merasakan manfaat langsung keanekaragaman hayati melalui perbandingan lingkungan yang baik dan lingkungan yang rusak. Di dunia ini tidak ada dua individu yang benar-benar sama untuk segala hal, meskipun kedua individu itu kembar identik. Kenyataan tersebut menunjukkan kepada kita, bahwa di alam raya dijumpai keanekaragaman makhluk hidup atau disebut juga keanekaragaman hayati.
Keanekaragaman hayati (biodiversitas) adalah keanekaragaman organisme yang menunjukkan keseluruhan atau totalitas variasi gen, jenis, dan ekosistem pada suatu daerah. Keseluruhan gen, jenis dan ekosistem merupakan dasar kehidupan di bumi. Mengingat pentingnya keanekaragaman hayati bagi kehidupan maka keanekaragaman hayati perlu dipelajari dan dilestarikan. Tingginya tingkat keanekaragaman hayati di permukaan bumi mendorong ilmuwan mencari cara terbaik untuk mempelajarinya, yaitu dengan klasifikasi.

A. Tingkat Keanekaragaman Hayati
Keanekaragaman hayati melingkupi berbagai perbedaan atau variasi bentuk, penampilan, jumlah, dan sifat-sifat yang terlihat pada berbagai tingkatan, baik tingkatan gen, tingkatan spesies maupun tingkatan ekosistem. Berdasarkan hal tersebut, para pakar membedakan keanekaragaman hayati menjadi tiga tingkatan, yaitu keanekaragaman gen, keanekaragaman jenis dan keanekaragaman ekosistem.

1. Keanekaragaman gen
Gen atau plasma nuftah adalah substansi kimia yang menentukan sifat keturunan yang terdapat di dalam lokus kromosom. Setiap individu makhluk hidup mempunyai kromosom yang tersusun atas benang-benang pembawa sifat keturunan yang terdapat di dalam inti sel. Sehingga seluruh organisme yang ada di permukaan bumi ini mempunyai kerangka dasar komponen sifat menurun yang sama. Kerangka dasar tersebut tersusun atas ribuan sampai jutaan faktor menurun yang mengatur tata cara penurunan sifat organisme. Walaupun
kerangka dasar gen seluruh organisme sama, namun komposisi atau susunan, dan jumlah faktor dalam kerangka bisa berbeda-beda. Perbedaan jumlah dan susunan faktor tersebut akan menyebabkan terjadinya keanekaragaman gen. Di samping itu, setiap individu memiliki banyak gen, bila terjadi perkawinan atau persilangan antar individu yang karakternya berbeda akan menghasilkan keturunan yang semakin banyak variasinya. Karena pada saat persilangan akan terjadi penggabungan gen-gen individu melalui sel kelamin. Hal inilah yang menyebabkan keanekaragaman gen semakin tinggi.
Keanekaragaman gen adalah keanekaragaman individu dalam satu jenis makhluk hidup. Keanekaragaman gen mengakibatkan variasi antarindividu sejenis. Contoh keanekaragaman tingkat gen ini adalah tanaman kembang sepatu putih, bunga kembang sepatu  merah, dan kembang sepatu merah muda yang memiliki perbedaan, yaitu berbeda dari segi warna bunga.


Dalam perkembangannya, faktor penentu tidak hanya terdapat pada gen saja, melainkan ada juga faktor lain yang berperan mempengaruhi keanekaragaman hayati ini, yaitu lingkungan. Sifat yang muncul pada setiap individu merupakan interaksi antara gen dengan lingkungan. Dua individu yang memiliki struktur dan urutan gen yang sama, belum tentu memiliki bentuk yang sama pula karena faktor lingkungan mempengaruhi penampakan (fenotipe) atau bentuk. Misalnya, orang yang hidup di daerah pegunungan dengan orang yang hidup di daerah pantai memiliki perbedaan dalam hal jumlah eritrositnya. Jumlah eritrosit orang yang hidup di daerah pegunungan lebih banyak dibanding yang hidup di pantai disebabkan adaptasi terhadap kandungan oksigen di lingkungannya. Di daerah pegunungan lebih rendah kandungan oksigennya dibandingkan di daerah pantai. Sehingga fenotipe pipi orang pegunungan umumnya lebih kemerahan dibanding orang pantai. Contoh yang lain adalah keanekaragaman pada spesies anjing misal variasi anjing.


2. Keanekaragaman jenis

Spesies atau jenis memiliki pengertian, individu yang mempunya persamaan secara morfologis, anatomis, fisiologis dan mampu saling kawin dengan sesamanya (inter hibridisasi) yang menghasilkan keturunan yang fertil (subur) untuk melanjutkan generasinya. Keanekaragaman jenis menunjukkan seluruh variasi yang terdapat pada makhluk hidup antar jenis. Perbedaan antar spesies organisme dalam satu keluarga lebih mencolok sehingga lebih mudah diamati daripada perbedaan antar individu dalam satu spesies. Dalam keluarga kacangkacangan kita kenal kacang tanah, kacang buncis, kacang hijau, kacang kapri, dan lain-lain. Di antara jenis kacang-kacangan tersebut kita dapat dengan mudah membedakannya karena di antara mereka ditemukan ciri khas yang sama. Akan tetapi, ukuran tubuh atau batang, kebiasaan hidup, bentuk buah dan biji, serta rasanya berbeda. Contoh lainnya terlihat keanekaragaman jenis pada pohon kelapa, pohon aren, pohon pinang
dan juga pada pohon palem.


3. Keanekaragaman ekosistem
Ekosistem dapat diartikan sebagai hubungan atau interaksi timbal balik antara makhluk hidup yang satu dengan makhluk hidup lainnya dan juga antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Setiap makhluk hidup hanya akan tumbuh dan berkembang pada lingkungan yang sesuai. Pada suatu lingkungan tidak hanya dihuni oleh satu jenis makhluk hidup saja, Akibatnya, pada suatu lingkungan akan terdapat berbagai makhluk hidup berlainan jenis yang hidup berdampingan secara damai. Mereka seolah-olah menyatu dengan lingkungan tersebut.
Pada lingkungan yang sesuai inilah setiap makhluk hidup akan dibentuk oleh lingkungan. Sebaliknya, makhluk hidup yang terbentuk oleh lingkungan akan membentuk lingkungan tersebut. Jadi, antara makhluk hidup dengan lingkungannya akan terjadi interaksi yang dinamis. Perbedaan kondisi komponen abiotik (tidak hidup) pada suatu daerah menyebabkan jenis makhluk hidup (biotik) yang dapat beradaptasi dengan lingkungan tersebut berbeda-beda.
Akibatnya, permukaan bumi dengan variasi kondisi komponen abiotik yang tinggi akan menghasilkan keanekaragaman ekosistem. Ada ekosistem hutan hujan tropis, hutan gugur, padang rumput, padang lumut, gurun pasir, sawah, ladang, air tawar, air payau, laut, dan lainlain.
Komponen biotik dan abiotik di berbagai daerah bervariasi baik mengenai kualitas komponen tersebut maupun kuantitasnya. Hal inilah yang menyebabkan terbentuknya keanekaragaman ekosistem di muka bumi ini. Antar komponen ekosistem hidup berdampingan tanpa saling mengganggu, dan apabila terjadi kepunahan atau gangguan terhadap salah satu anggotanya maka akan mengganggu kelangsungan hidup organisme lainnya.
Suatu perubahan yang terjadi pada komponen-komponen ekosistem ini akan berpengaruh terhadap keseimbangan(homeostatis) ekosistem tersebut. Sebagai suatu sistem, di dalam setiap ekosistem akan terjadi proses yang saling terkait. Misalnya, pengambilan makanan, perpindahan energi atau energetika, daur zat atau materi, dan produktivitas atau hasil keseluruhan ekosistem. Contoh keanekaragaman hayati tingkat ekosistem adalah pohon kelapa banyak tumbuh di daerah pantai, pohon aren tumbuh di pegunungan, sedangkan pohon palem dan pinang tumbuh dengan baik di daerah dataran rendah. Keanekaragaman hayati melingkupi berbagai perbedaan atau variasi bentuk, penampilan, jumlah, dan sifat-sifat yang terlihat pada berbagai tingkatan, baik tingkatan gen, tingkatan spesies maupun tingkatan ekosistem.











Minggu, 28 Oktober 2012

Proteins: Nature’s Own Nano-Machines



Proteins: Nature’s Own Nano-Machines

Di sadur Oleh : Mega Sirnawati M.Pd

1. PENTINGNYA PROTEIN


Untuk kebanyakan orang, "protein" berkaitan dengan nutrisi atau latihan. Bahkan, protein yang paling fungsional-beragam molekul dalam organisme hidup. Berikut adalah beberapa contoh dari fungsi yang paling umum dari protein:


1. Enzim

Dalam setiap sel dari setiap makhluk hidup ada ribuan reaksi kimia yang terjadi pada waktu yang sama. Reaksi-reaksi memungkinkan sel untuk mengekstrak energi dari bahan makanan, membangun bahan kompleks, kerusakan limbah beracun, mensintesis kelompok besar molekul biologis aktif, dan banyak lagi. Sebagian besar reaksi terjadi dengan mudah, tetapi sangat lambat (sampai ribuan tahun!). Hal ini berbeda dengan kebutuhan seluler, yang memerlukan reaksi terjadi dalam skala waktu nanodetik untuk milidetik untuk mempertahankan hidup. Dengan demikian, hampir semua reaksi biologis dikatalisis, yaitu dipercepat oleh katalis. Dalam reaksi katalisis dasarnya dapat dilakukan oleh logam sederhana. Namun, elemen-elemen sederhana mempercepat reaksi non-spesifik. Artinya, mereka bisa membantu mengubah reaktan menjadi produk yang berbeda dari yang dimaksudkan, serta berfungsi sebagai katalis dalam reaksi yang melibatkan reaktan lainnya. Juga, tingkat percepatan tidak dapat dipengaruhi atau diatur dalam kasus katalis logam sederhana. Beberapa protein, enzim disebut, mampu bertindak sebagai katalis dari reaksi kimia. Namun, berbeda dengan katalis logam sederhana, enzim mempercepat reaksi dengan cara yang sangat spesifik dan juga dapat diatur secara efisien. Untuk alasan ini, protein telah dipilih oleh evolusi sebagai katalis prinsip dalam semua organisme biologis. Katalisis sangat spesifik diterapkan oleh enzim memungkinkan ribuan reaksi kimia dalam setiap sel terjadi tanpa salah satu dari mereka mengganggu yang lain. Selain itu, sel-sel mengatur tingkat enzim mereka dengan cara yang berbeda, terutama dengan menggunakan molekul kecil yang mengikat enzim dan baik menambah atau mengurangi aktivitas mereka (aktivator dan inhibitor, masing-masing).

Sebuah animasi sederhana yang menunjukkan bagaimana enzim (bentuk kuning) mempercepat reaksi kimia yang memecah molekul reaktan menjadi dua molekul produk (source)

Berikut ini adalah animasi menunjukkan aksi enzim.



2. Permukaan sel-Reseptor

Banyak protein yang berada di / dalam membran sel sel yang terlibat dalam sel-sel sinyal. Protein ini tahu bagaimana mengikat molekul utusan yang datang dari sel-sel lain, mengikat mereka, dan relay pesan mereka ke dalam sel. Hasil pesan tersebut mungkin sintesis molekul tertentu, pertumbuhan atau pembagian sel, dan bahkan bunuh diri sel (misalnya ketika telah terinfeksi virus). Reseptor protein Beberapa, seperti yang menanggapi utusan steroid, berada di dalam sel lebih pada permukaannya. Setelah molekul kurir kognitif mereka telah memasuki sel dan melekat pada mereka, ini recptors protein membantu mengikat secara khusus untuk elemen genetik dalam DNA nuklir sel. Ini perubahan ekspresi gen dalam sel, yang sering menyebabkan berumur panjang perubahan. Lebih lanjut mengenai sinyal selular dan reseptor dapat ditemukan di sini.

Permukaan sel reseptor jenis yang berbeda (sumber)




3. Kimia Messenger

Segmen protein pendek tertentu, peptida disebut, bertindak sebagai utusan kimia yang mengikat reseptor permukaan sel dan menginduksi berbagai perubahan dalam perilaku selular. Misalnya, vasopressin disebut peptida dikeluarkan dari sel dalam kelenjar pituitari hewan mengikuti dehidrasi atau kehilangan darah, dan mempengaruhi sel-sel yang berbeda dalam tubuh. Efeknya pada sel ginjal menurun kehilangan air selama pembentukan urin, sedangkan efeknya pada sel-sel otot polos arteri sekitar menyebabkan kontraksi mereka dan, sebagai akibatnya, peningkatan tekanan darah.

Struktur atom dari vasopressin (source)





4. Transportasi Protein

Beberapa protein tertanam dalam membran plasma sel memungkinkan masuk dan / atau keluar dari molekul yang berbeda dengan cara yang sangat diatur. Protein ini karena mengontrol komposisi kimia dari sel. Beberapa protein transpor yang berbentuk sebagai saluran sempit dan fungsi dalam transportasi ion kecil dalam dan keluar dari sel. Lainnya, memiliki struktur yang lebih kompleks, mengangkut molekul besar seperti gula dan asam amino. Ini disebut 'operator'. Sementara saluran protein hanya dapat mengangkut ion ke elektro-kimia gradien mereka ('transpor pasif'), beberapa operator mampu mengangkut atom / molekul up gradien mereka (lihat gambar di bawah). Transporter ini disebut 'pompa', dan aktivitas transportasi mereka disebut 'transpor aktif', karena membutuhkan energi. Energi yang mungkin diberikan langsung oleh mogok ATP, atau tidak langsung, dengan kopling energi yang dilepaskan dari transportasi dari atom kedua / molekul bawah gradien, untuk proses transportasi energi yang membutuhkan. Lebih lanjut mengenai transporter selular dapat ditemukan di sini.


Aktif vs pasif transportasi zat terlarut (source)




5. Struktural Elemen

Tidak seperti enzim, reseptor dan transporter, beberapa protein memainkan peran lebih pasif, sebagai blok bangunan struktur yang jauh lebih besar di dalam dan di luar sel. Yang paling penting dari struktur ini sitoskeleton, yang berada di pinggiran bagian dalam sel, dan matriks ekstra-seluler, yang berada di luar sel.

Sitoskeleton (helai kuning & biru) memanjang dari inti sel (bola merah muda) ke pinggiran sel (sumber)



Menjadi begitu fungsional beragam, protein memainkan peran sentral dalam hampir semua proses fisiologis. Ini termasuk pelaksanaan rencana genetik tubuh kita, mempertahankan tubuh kita terhadap bakteri, virus, dan racun, mengangkut oksigen, memfasilitasi komunikasi hormonal dan saraf, menjaga tekanan darah stabil, dan membangun sel-sel dan jaringan.

Oleh karena itu, ketika protein yang rusak akibat mutasi, agen infeksi, atau racun, hal ini dapat menyebabkan penyakit serius. Misalnya, p53 protein diaktifkan ketika DNA kita dirugikan oleh radiasi. p53 mencegah sel dari membagi sampai DNA yang rusak diperbaiki. Ketika p53 sendiri rusak, sel biasanya menjadi kanker. Bahkan, sekitar 50% dari tumor mengandung p53 rusak. Hal ini tidak mengherankan kemudian, bahwa sebagian besar target molekul utama obat resep adalah protein. Misalnya, obat penghilang rasa sakit terkenal dan demam-mengurangi Ibuprofen obat:



Ibuprofen (serta anggota lain dari keluarga Non-steroid Anti-inflamasi Obat) bekerja dengan cara menetralkan protein-enzim yang disebut COX, yang menghasilkan rasa sakit dan demam-bahan kimia penyebab dalam tubuh kita. Gambar di bawah ini menunjukkan struktur COX (merah-hijau-abu pita) terikat untuk ibuprofen (bola):


*

Protein juga ditargetkan oleh penyalahgunaan obat. Sebagai contoh, obat narkotika heroin (sintetis meniru dari opium yang diturunkan morfin) bertindak dengan mengikat reseptor protein di otak, yang biasanya merespon obat penghilang rasa sakit alami tubuh kita, endorfin. Dengan cara ini, obat menginduksi euforia dan sensasi nyeri berkurang. Namun, berbeda dengan endorfin alami, heroin sangat adiktif dan merugikan tubuh kita.



2. FUNGSI PROTEIN MELIBATKAN MENGIKAT

Obat tidak hanya molekul yang dapat mengikat protein. Bahkan, hampir semua fungsi protein meminta mereka untuk mengikat molekul lain. Ini disebut "ligan" pada umumnya. Ligan secara fungsional beragam: mereka dapat bertindak sebagai substrat protein (enzim), regulator yang dilepaskan oleh sel untuk mempercepat atau memperlambat aktivitas protein, sebagai utusan kimia (misalnya hormon), dan banyak lagi. Ligan juga sangat beragam kimia: mereka mungkin molekul organik kecil, lipid, gula, DNA, dan bahkan protein dan peptida.

Protein mengikat ligan mereka menggunakan indentasi saku seperti pada permukaannya, yang disebut "situs mengikat" atau "situs aktif" (ketika saku juga merupakan situs dimana katalisis enzimatik terjadi). Protein situs mengikat datang dalam berbagai bentuk dan komposisi kimia, untuk mencocokkan keragaman ligan. Misalnya, jika ligan adalah molekul kecil, situs pengikatan akan menjadi kecil dan sempit, sedangkan situs mengikat untuk ligan yang itu sendiri protein sering besar dan datar. Gambar di bawah ini menunjukkan pertandingan geometrik dan kimia dari enzim metabolik (LDH) situs aktif dan ligan:

* (Klik pada gambar untuk melihat animasi)

Pertandingan antara situs protein yang mengikat dan hasil ligan dari kemampuan protein untuk posisi kelompok kimia tertentu di sekitar ligan pada jarak tertentu dan sudut (lihat gambar di bawah). Kelompok-kelompok ini berinteraksi dengan atom ligan, sehingga membuatnya tetap terikat pada protein. Dalam enzim, kelompok bahan kimia yang berinteraksi dengan ligan (disebut di sini 'substrat') juga bertindak kimia di atasnya, yang menginduksi katalisis substrat menjadi produk (yaitu molekul yang berbeda). Seperti yang akan dijelaskan di bawah ini, posisi semua kelompok kimia kunci dalam protein ditentukan oleh struktur 3D-nya.

Fisik interaksi antara ligan (hijau) dan kelompok bahan kimia di situs aktif enzim.







3. STRUKTUR PROTEIN IS KOMPLEKS

Asam amino dan ikatan peptida

(Untuk rincian lebih lanjut tentang asam amino, lihat bagian berikut)
Protein adalah polimer panjang asam amino, yang semuanya memiliki struktur kimia yang sama secara umum:




                                                    Struktur umum dari asam amino.

Ada 20 jenis asam amino alami, masing-masing memiliki sisi unik-chain (R group):


The 20 jenis asam amino. Rantai samping yang ditandai dengan persegi panjang merah muda. (Diambil dari buku biokimia Lehninger s)

The 20 jenis asam amino. Rantai samping yang ditandai dengan persegi panjang merah muda. (Diambil dari buku biokimia Lehninger s)


Beberapa protein juga mengandung turunan asam amino (alias 'non-alami asam amino'). Sebagai contoh, kolagen, protein yang tersebar luas di jaringan ikat hewan, mengandung hydroxyproline dan hidroksilin. Ini diproduksi oleh lampiran kelompok hidroksil pada asam amino prolin dan lisin alami, masing-masing. Lain asam amino non-alami, γ-carboxyglutamate, dibentuk oleh lampiran kelompok karboksil ke glutamat asam amino dalam darah-pembekuan protein. Semua yang disebutkan di atas turunan asam amino diciptakan enzimatik, setelah protein terbentuk. Namun, ada setidaknya dua dikenal non-alami asam amino, selenocysteine ​​dan pyrrolysine, yang dibuat sebelumnya dan diintegrasikan ke dalam protein pembentuk.



                                                         Beberapa non-alami asam amino



Bagaimana protein matang terbentuk dari asam amino bebas? - Rencana pembentukan protein setiap dikodekan oleh gen tertentu dalam DNA sel. Sel memiliki mesin yang kompleks yang menyatukan asam amino individu dan menempel mereka satu sama lain dalam urutan tertentu yang ditentukan oleh gen yang sesuai. Asam amino terpasang membentuk rantai panjang, yang disebut 'polipeptida'. Mengikat dilakukan melalui pembentukan ikatan peptida:


Urutan asam amino sepanjang polipeptida disebut 'struktur primer' dari protein.



Lipatan 3D dari protein: struktur sekunder dan tersier

Meskipun masing-masing asam amino memiliki sisi yang berbeda-rantai dengan sifat kimia yang unik, ada beberapa kesamaan. Sebagai contoh, beberapa asam amino rantai samping hidrofilik, yaitu suka dikelilingi oleh air. Lain sisi-rantai yang hidrofobik, yaitu benci dikelilingi oleh air. Dalam rantai polipeptida, rantai asam amino hidrofilik samping yang elektrostatis tertarik satu sama lain ('mencari sama sama'). Demikian pula, sisi rantai asam amino hidrofobik tertarik satu sama lain dan ditolak oleh rantai samping asam amino hidrofilik. Hal ini menciptakan sebuah kekuatan fisik yang mendorong rantai protein linier untuk melipat, sehingga memungkinkan asam amino karena banyak dari jenis yang sama mungkin untuk menjadi dekat satu sama lain :

(klik : http://www.youtube.com/watch?v=swEc_sUVz5I)



Lipat dari rantai (polipeptida) protein. Lipat ini memungkinkan asam amino hidrofobik (bola hijau) meringkuk bersama-sama dalam inti protein, sedangkan asam amino hidrofilik (bola merah muda) membentuk permukaan air diakses dari protein. Molekul air melanda protein baik dilipat dan dilipat juga ditampilkan.

Dalam kebanyakan protein intraseluler (sitoplasma) atau ekstraseluler, proses lipat menciptakan bentuk globular, di mana asam amino hidrofobik dimakamkan pada intinya, jauh dari air, sedangkan sebagian besar asam amino hidrofilik berada di permukaan, berinteraksi positif dengan berair sekitarnya dan dengan satu sama lain:






                 Permukaan (abu-abu) vs inti (cyan) residu dalam protein yang larut dalam air.



Protein yang berada di dalam membran selular juga globular, namun asam amino yang paling hidrofobik mereka berada di permukaan mereka, di mana mereka dapat berinteraksi positif dengan lipid hidrofobik membran:








Integral membran protein. Rantai protein melintasi inti hidrofobik membran beberapa kali. Akibatnya, bagian lipid terpajan protein juga harus sangat hidrofobik. 


Jika kita melihat dari dekat protein globular, kita akan melihat bahwa di sebagian besar dari mereka rantai polipeptida membentuk struktur lokal seperti mata air (alpha-heliks) dan bentuk diperpanjang (beta-helai). Ini disebut 'struktur sekunder'. Bagian-bagian dari rantai yang menghubungkan struktur sekunder biasanya teratur (loop). Dalam air-larut protein pola struktur sekunder cukup beragam (lihat di bawah), sedangkan pada membran-terikat protein mereka lebih sederhana karena kendala diterapkan oleh lipid sekitarnya.


Sekunder struktur rantai protein utama. Alpha-heliks dalam merah dan beta-helai yang berwarna kuning.



Organisasi secara keseluruhan dari semua struktur lokal dan loop dalam protein menciptakan bentuk dilipat 3D, yang disebut 'struktur tersier'.

Tidak semua protein globular. Beberapa protein, terutama yang berada dalam matriks ekstraselular dikatakan berserat karena mereka memiliki bentuk memanjang dan diatur sebagai serat. Ini termasuk, misalnya, kolagen, yang merupakan protein prinsip dalam jaringan ikat hewan:



                                                             Struktur berserat kolagen

Protein berserat juga mengandung tiga tingkat struktur. Namun, mereka tersier (3D) struktur biasanya sederhana dan terdiri dari pola berulang dari elemen struktur tunggal sekunder. Tingkat struktur yang disebut sebagai 'super-struktur sekunder'. Misalnya, protein berserat alpha-keratin, yang membangun rambut dan kuku, terdiri dari dua alpha-heliks rantai polipeptida. Ini luka di sekitar satu sama lain dalam bentuk yang disebut 'melingkar coil':



                                                    Struktur melingkar-coil alpha-keratin


Chains datang bersama-sama: struktur kuaterner

Akhirnya, banyak protein cenderung untuk memasukkan lebih dari satu rantai polipeptida. Rantai yang berbeda berinteraksi satu sama lain non-kovalen dan bentuk apa yang disebut sebagai 'struktur kuaterner'. Yang bergabung dengan rantai polipeptida dalam protein tersebut diperlukan untuk fungsi mereka. Sebuah contoh yang terkenal untuk protein memiliki struktur kuaterner adalah hemoglobin, protein yang mentransfer oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan lainnya, sehingga memungkinkan mereka untuk napas. Hemoglobin memiliki struktur kuaterner yang meliputi empat rantai polipeptida:




Struktur kuaterner hemoglobin. Setiap rantai polipeptida yang terdiri dari struktur keseluruhan berada dalam warna yang berbeda, masing-masing termasuk 'heme', oksigen-mengikat co-factor (ditampilkan sebagai tongkat).



4. FUNGSI PROTEIN DITENTUKAN OLEH STRUKTUR PERUSAHAAN

Sebagaimana disebutkan di atas, hasil fungsi protein dari kemampuannya untuk mengikat ligan kognitif, dan dalam kasus enzim menginduksi katalisis. Keduanya memerlukan pembentukan sebuah situs pengikatan / aktif dalam protein, di mana ligan ini dikelilingi oleh kelompok-kelompok kimia yang secara fisik berinteraksi dengan itu dan (dalam kasus enzim) bertindak kimiawi di atasnya. Kelompok-kelompok kimia fungsional penting adalah rantai samping (dan rantai tingkat yang lebih rendah utama) atom protein, dan posisi hati mereka di sekitar ligan adalah akibat langsung dari lipatan 3D spesifik dari protein. Ini menunjukkan paradigma sentral dalam makro-molekul: Struktur menentukan fungsinya.

Kita telah melihat bahwa protein lipat karena daya tarik fisik antara asam amino mereka sisi-rantai. Pola tarik tertentu tergantung pada urutan yang unik dari protein. Oleh karena itu, lipatan 3D yang unik dari protein tergantung pada urutannya. Dengan kata lain, informasi untuk struktur spesifik dari protein, yang pada gilirannya menentukan fungsi mereka, dikodekan dalam urutan sederhana asam amino di sepanjang rantai! Ini "Urutan menentukan struktur, dan karena itu fungsi" realisasi datang lebih dari 30 tahun yang lalu berkat eksperimen terkenal Christian Anfinsen. Dalam percobaan ini, Anfinsen terganggu struktur 3D enzim terisolasi yang disebut ribonuklease dengan menggunakan bahan kimia. Ketika bahan kimia tersebut telah dihapus, protein kembali struktur 3D dan fungsi enzimatik. Hal ini terjadi meskipun fakta bahwa protein diisolasi dalam tabung reaksi dan tidak ada bantuan dari molekul lain yang mungkin berada di dalam lingkungan alam selular. Kesimpulan yang tak terhindarkan itu, karena itu, bahwa semua informasi untuk lipat sudah ada di sana, yaitu, dikodekan dalam urutan protein.


5. STRUKTUR PROTEIN DAPAT DITENTUKAN ATAU DIPERKIRAKAN

Kesadaran bahwa struktur dan fungsi yang erat terhubung dalam protein adalah dasar untuk bidang yang berbeda dalam ilmu biologi disebut "biologi struktural". Ahli biologi struktural mempelajari struktur protein dan molekul besar lainnya, untuk memahami faktor-faktor yang tepat yang menentukan fungsi mereka. Langkah pertama dalam mempelajari protein baru menggunakan pendekatan ini adalah menentukan struktur 3D-nya. Ini bukan tugas yang sederhana, dan membutuhkan alat yang sangat mahal dan kompleks, jangka waktu pekerjaan, dan banyak kesabaran. Dalam beberapa kasus, struktur dapat diprediksi (untuk tingkat tertentu akurasi) dengan metode komputasi. Ada dua pendekatan komputasi dasar untuk menentukan aspek struktural protein. Yang pertama mencoba untuk menemukan kemiripan antara urutan protein dengan protein dengan struktur 3D dikenal. Ini bergantung pada "urutan menentukan struktur" paradigma dijelaskan di atas. Jika protein baru memiliki urutan sangat mirip dengan yang lama (dengan struktur yang dikenal), maka diasumsikan mereka memiliki struktur yang sangat mirip. Pendekatan ini disebut "homologi modeling". Ini adalah alat yang ampuh untuk prediksi struktur, dan akurasi yang meningkat dengan jumlah struktur 3D dikenal. Untuk membuatnya bekerja, urutan protein yang tidak diketahui biasanya harus dibandingkan dengan lebih dari satu protein urutan dengan struktur yang dikenal (beberapa sequence aligment). Manfaat prosedur ini dari wawasan manusia, dan pemodelan karena itu baik biasanya dilakukan oleh peneliti yang berpengalaman. Namun, beberapa alat otomatis untuk pemodelan homologi memang ada (Model Swiss misalnya).

Pendekatan komputasi kedua disebut "biofisik", karena hal itu bergantung pada sifat fisika-kimia dari semua asam amino membangun rantai protein, untuk menghitung interaksi mereka satu sama lain, dan (berdasarkan itu) memprediksi jalur lipat dari rantai. Perhitungan yang terlibat dalam pendekatan ini menuntut komputasi, dan sebagai hasilnya, mereka dalam memprediksi lipat secara akurat sangat terbatas. Namun, dengan meningkatnya pertumbuhan daya komputasi, kekuatan prediktif dari pendekatan ini diharapkan meningkat juga. Mungkin keuntungan terbesar dari pendekatan biofisik adalah ketergantungan pada prinsip-prinsip fisik dasar. Ini endows dengan dua kemampuan. Pertama, itu adalah independen dari data dari sumber lain, seperti urutan dan struktur protein yang sudah dikenal. Kedua, dapat digunakan untuk mempelajari aspek-aspek penting lainnya dari protein, selain memprediksi struktur mereka. Misalnya, hubungan struktur-fungsi dalam protein dapat dipelajari dengan menghitung ciri-ciri fisik kunci ditentukan oleh distribusi 3D atom protein dan pada gilirannya mempengaruhi fungsi protein.

**
6. PROTEIN ADALAH ENTITAS DYNAMIC

Salah satu fitur tersebut adalah dinamika. Meskipun protein lipat ke konformasi tertentu (disebut "negara asli"), struktur ini masih jauh dari statis. Atom dalam protein bergerak dan bergetar terus-menerus, sebagai akibat dari energi panas di lingkungan mereka, dikonversi oleh protein menjadi energi kinetik. Animasi di bawah ini menunjukkan perubahan konformasi protein, dicatat oleh teknik laboratorium biofisik yang disebut "NMR":



                                            (Klik pada gambar untuk melihat animasi)


Banyak penelitian telah menunjukkan dinamika menjadi sangat penting untuk fungsi protein. Sebagai contoh, pengikatan satu molekul oksigen ke hemoglobin sel darah merah protein menginduksi perubahan konformasi protein yang membuatnya lebih mudah bagi molekul oksigen tambahan untuk mengikat. Fenomena ini disebut "allostery", dan juga mekanisme di mana regulasi enzim oleh metabolit selular kecil didasarkan pada; pengikatan metabolit menginduksi perubahan konformasi enzim, yang mengubah fungsinya. Menariknya, protein mempertahankan dinamika mereka bahkan tanpa adanya molekul mengatur, Tampaknya bahwa regulator hanya memodulasi perubahan dinamis alami dan cara ini juga mengaktifkan atau menghambat protein. Animasi di bawah ini menunjukkan pergeseran menyela antara dua konformasi enzim eksperimen-ditentukan, satu yang aktif dan yang kedua adalah tidak aktif:




                                            (Klik pada gambar untuk melihat animasi).

Perhatikan molekul inhibitor di sisi kiri atas gambar. Molekul ini muncul terikat satu konformasi saja (yang aktif), yang sesuai dengan geometri dan sehingga memungkinkan untuk mengikat. Sekali lagi, pergeseran antara dua konformasi spontan, tetapi pengikatan inhibitor ke konformasi aktif stabil dan memperpanjang waktu yang menghabiskan protein dalam konformasi ini.


Diadopsi dari : Introduction to Proteins: Structure, Function, and Motion (Chapman & Hall/CRC Mathematical & Computational Biology) 

The Molecules of Life

The Molecules of Life

Di terjemahkan dan di adopsi Oleh : Mega Sirnawati MPd 
dari buku Lehninger Principles of Biochemistry by David L. Nelson and Michael M. Cox   (5th edition)


Pengantar

Semua bentuk kehidupan, dari sel tunggal untuk organisme multisel, ketat menjaga mereka dalam lingkungan yang secara kimiawi berbeda dari lingkungan eksternal. Lingkungan batin adalah mampu melaksanakan fungsi yang paling dasar dari kehidupan: bangunan sel dan jaringan, menghasilkan energi, mengangkut zat terlarut dalam dan di luar sel, mengalikan, berkomunikasi dengan sel lain, dan seterusnya. Beberapa sel dan jaringan juga mampu melaksanakan tugas kurang umum, seperti gerak dan detoksifikasi unsur asing.

Apa yang membuat lingkungan dalam sel hidup dan jaringan sangat berbeda dari luar satu? Perbandingan antara dua lingkungan menunjukkan bahwa keduanya dibangun dari unsur-unsur kimia yang sama (Gambar 1)


Gambar 1

Namun, melihat lebih dekat mengungkapkan bahwa organisme hidup yang diperkaya dengan unsur-unsur karbon (C) dan hidrogen (H) dibandingkan untuk menghidupkan materi. Memang, unsur-unsur ini membentuk dasar dari semua molekul biologis. Apa pentingnya temuan ini? - Itu ada hubungannya dengan kemampuan karbon untuk membentuk empat ikatan kimia. Properti ini memungkinkan karbon untuk mencapai dua prestasi penting (Gambar 2). Yang pertama adalah untuk menciptakan rantai lurus atau bercabang dengan mengikat atom karbon lainnya (panah 1 pada Gambar. 2), dan yang kedua adalah untuk membuat kombinasi kimia beragam oleh oksigen mengikat (O), nitrogen (N) dan panah sulfur (S) (2 pada Gambar 2). Kedua prestasi memungkinkan berbasis karbon molekul menjadi kompleks dan beragam kimia.


Gambar 2

Banyak berbasis karbon molekul dalam organisme hidup, misalnya asam organik & basa, relatif kecil, tetapi masih memiliki beberapa fungsi. Sebagai contoh:
Asam organik dan basa menciptakan keseimbangan kimia yang menentukan pH sitoplasma dan organel.
Gula, asam amino dan asam lemak dipecah oleh sel untuk menghasilkan energi.
Adenosin trifosfat (ATP) berfungsi sebagai mata uang energi sel. Ini sementara menyimpan energi yang dihasilkan dari pemecahan gula, asam amino dan asam lemak, dan memberikan energi ini untuk setiap proses seluler yang membutuhkan itu.
Beberapa molekul kecil, misalnya sitrat, berfungsi sebagai regulator molekul yang memungkinkan sel untuk mengontrol laju berbagai proses yang sesuai dengan kondisi lingkungan.
Demikian pula, molekul seperti asam fosfat dan koenzim A melampirkan kovalen untuk metabolit dan mengaktifkan mereka untuk reaksi kimia berikutnya.

Beberapa berbasis karbon molekul kecil memiliki properti lain yang penting - kemampuan untuk merakit diri ke dalam struktur molekul yang lebih besar, disebut 'makromolekul'. Ada empat jenis makromolekul dalam organisme hidup: protein, asam nukleat, lipid dan polisakarida (karbohidrat atau gula alias). Masing-masing dibangun dari set sendiri dasar kecil blok bangunan molekul (Gambar 3):
Protein yang dibangun dari asam amino
Asam nukleat dibangun dari nukleotida
Lipid yang dibangun dari asam lemak dan / atau kolesterol
Polisakarida yang dibangun dari gula simples (monosakarida)


Gambar 3. Makromolekul yang dibangun dari molekul sederhana

Makromolekul sangat umum dalam sel dan jaringan (Gambar 4), dan untuk alasan yang baik, molekul-molekul kompleks, terutama protein dan asam nukleat, adalah apa yang membuat materi hidup begitu unik. Mereka kompleks dan beragam cukup untuk melaksanakan tugas-tugas yang rumit, dan integrasi tugas ini pada akhirnya diterjemahkan menjadi apa yang kita sebut 'hidup'. Peran mereka yang paling dasar adalah sebagai berikut (penjelasan lebih rinci diberikan dalam bagian berikutnya):
Banyak protein bertindak sebagai enzim - mesin molekuler yang mengkatalisis hampir semua proses seluler. Protein lain membangun struktur besar dalam sel (misalnya sitoskeleton) dan di luar mereka (misalnya matriks ekstra-seluler), yang memberi kekuatan fisik untuk sel, melindunginya, memfasilitasi gerakan organel, dan banyak lagi. Kelompok lain besar protein berfungsi sebagai reseptor. Ini berada pada permukaan sel dan mengikat kimia pembawa pesan yang dikirim dari sel-sel lain. Bentuk komunikasi yang mungkin memiliki hasil yang dramatis pada sel yang menerima pijat, seperti kematian pertumbuhan, perkalian dan bahkan. Namun, ada beberapa protein yang memenuhi peran yang lebih esoteris. Sebagai contoh, antibodi adalah protein disekresikan oleh sel-sel sistem kekebalan tubuh dan fungsi untuk mengidentifikasi dan kadang-kadang menetralisir unsur-unsur asing yang berpotensi berbahaya.
Asam nukleat, yaitu DNA dan RNA, bertanggung jawab atas coding dan pelaksanaan rencana genetik organisme.
Lipid membangun membran sel, struktur yang memisahkan sel dari lingkungan eksternal dan memfasilitasi transportasi zat terlarut dan komunikasi. Mereka juga berfungsi sebagai jangka panjang menyimpan energi pada hewan, dan sebagai sumber senyawa bioaktif banyak.
Polisakarida bertindak sebagai jangka pendek menyimpan energi pada hewan dan tumbuhan, dan juga membangun struktur kompleks yang melindungi sel-sel, seperti dinding sel bakteri / tanaman dan exoskeleton serangga.

Gambar 4

Protein

Protein adalah makromolekul beragam paling kompleks dan fungsional dalam semua organisme hidup. Mereka memenuhi peran banyak dalam setiap sel kita, dan sebagian besar bertanggung jawab atas fungsi-fungsi besar kehidupan. Sebuah penjelasan rinci tentang struktur protein dan fungsi yang diberikan pada halaman berikutnya. Sebuah penjelasan rinci tentang asam amino yang diberikan di sini.


Gambar 5. A large protein complex


polisakarida

Polisakarida, umumnya dikenal sebagai 'gula' atau 'karbohidrat', merupakan polimer dari gula sederhana yang disebut monosakarida:


                                                                   Gambar 6. Struktur polisakarida

Struktur dasar dari monosakarida meliputi kerangka karbon dengan beberapa hidroksil (OH) kelompok dan satu karbonil (C = O) kelompok. Jika yang terakhir adalah aldehida, gula disebut 'aldosa', dan jika itu adalah keton disebut 'ketose':

                                  Gambar 7. The basic chemistry of a monosaccharide



Monosakarida mungkin dengan panjang yang berbeda, meskipun yang paling umum mengandung 5 atau 6 atom karbon:


Gambar 8. Enam-karbon aldoses.

Dalam solusi berair (misalnya sitoplasma sel, lingkungan ekstra-seluler, darah, dll), monosakarida dari 5-6 karbon cenderung membentuk cincin 5 atau 6-beranggota. Proses ini mengubah kelompok keton / aldehida dari molekul ke dalam kelompok (OH) hidroksil, yang dapat menunjukkan atas atau bawah sehubungan dengan pesawat cincin:

                                 Gambar 9. Pembentukan struktur cincin glukosa.

Cincin yang terbentuk tidak planar, mungkin memiliki bentuk perahu atau kursi, dengan mantan yang lebih stabil:

                              Gambar 10. Dua dominan bentuk cincin monosakarida.

Sel dan jaringan juga mengandung turunan kimia monosakarida. Misalnya, N-asetilglukosamin, dibuat dengan melampirkan bagian acetamide menjadi glukosa (Gbr. 11), merupakan komponen penting dari dinding sel bakteri, serta kitin (bahan bangunan penutup luar serangga). Hal ini juga berpartisipasi dalam membangun penutup manis protein disekresikan banyak disebut 'glikoprotein'.



                                                                 Gambar 11.

Dua monosakarida dapat melekat satu sama lain melalui 'glikosidik ikatan', untuk membentuk sebuah 'disakarida':


                            Gambar 12. Penciptaan maltosa disakarida dari dua unit glukosa

Ketika monosakarida beberapa berinteraksi dengan cara ini, rantai polisakarida (linier atau bercabang) dibentuk.

Polisakarida memiliki beberapa peran. Berikut adalah beberapa contoh:
Energi toko: glikogen dan pati (Gambar 13) adalah dua polimer yang berbeda dari glukosa, mantan muncul dalam jaringan hewan dan yang terakhir dalam jaringan tanaman. Seperti disebutkan di atas, glukosa secara teratur dipecah oleh sel untuk menghasilkan energi. Dengan demikian, baik glikogen dan pati berfungsi sebagai toko energi.
Perlindungan fisik: selulosa dan kitin (juga polimer glukosa) menciptakan struktur keras yang melindungi organisme. Selulosa menciptakan dinding sel tanaman, sedangkan kitin menciptakan lapisan luar (exoskeleton) serangga. Struktur lain berbasis gula, disebut peptidoglikan, membentuk dinding sel bakteri.
Lapisan protein: saccharides dapat membentuk lapisan di sekitar protein dan peptida. Ini protein-gula konjugasi disebut glikoprotein dan proteoglikan. Keduanya disekresikan oleh sel-sel dan membentuk matriks ekstra-selular. Glikoprotein juga berfungsi sebagai enzim ekstraseluler, antibodi, dan sebagai bagian dari membran plasma sel. Lapisan gula dari molekul-molekul membantu untuk melindungi mereka, serta untuk meningkatkan kelarutan air mereka. Selain itu, setidaknya dalam kasus glikoprotein, lapisan gula juga dipercaya dapat berfungsi sebagai 'kode molekul' membantu pengakuan spesifik dari protein dengan unsur-unsur lain.
Lapisan lipid: glikolipid adalah lipid-gula konjugat yang dapat ditemukan di membran sel. Seperti di glikoprotein, lapisan gula diyakini berfungsi sebagai kode molekul. Sebuah contoh yang terkenal adalah kelompok darah (A, B, O), yang merupakan bentuk yang berbeda dari glikolipid yang menonjol dari membran sel darah merah.





                                      Gambar 13. Pati di dalam sel tanaman.
                       
                     Asam Nukleat (Nucleic Acids)
Asam nukleat termasuk deoksi-Ribo-nukleat asam (DNA) dan asam nukleat Ribo-(RNA).

DNA membentuk rencana genetik dari sel-sel hidup dan organisme, sedangkan RNA mengambil bagian dalam terjemahan dan pelaksanaan rencana ini. Baik DNA dan RNA yang terbuat dari nukleotida, yang masing-masing mencakup tiga bagian: gula, basa, dan gugus fosfat 1 sampai 3 (Gambar 14).



                                              Gambar 14. Struktur nukleotida.

Bagian dasar nukleotida mungkin menjadi salah satu dari lima jenis:




                                   Gambar 15. Jenis basa nukleotida.

Nukleotida, selain membangun asam nukleat, juga memiliki fungsi lain. Sebagai contoh:
Co-enzim - nukleotida seperti NADH, NADPH, dan FADH2 FMNH2 mengikat enzim dan membantu mereka untuk mengkatalisis reaksi kimia. Peran enzim co-adalah untuk melaksanakan fungsi tertentu yang asam amino protein yang baik mampu melakukan atau hanya tidak melakukannya cukup efisien.
Energi mata uang - ATP (lihat di atas)
Switch molekul - GTP adalah nukleotida yang secara teratur mengikat protein komunikasi seluler. Hal ini memungkinkan protein untuk melaksanakan fungsi spesifik. Sementara terikat pada protein, molekul GTP rusak setelah beberapa saat, yang mengubah protein kembali ke keadaan tidak aktif. Dengan demikian, GTP bertindak sebagai saklar yang mengontrol aktivitas protein.
Berarti untuk mengaktifkan metabolit selular - UDP adalah nukleotida yang mengikat glukosa, sehingga mengaktifkannya untuk produksi glikogen polisakarida.

Nukleotida membentuk asam nukleat dengan mengikat satu sama lain melalui OH dan gugus fosfat, untuk membentuk untaian panjang:

                 Gambar 16. Pengikatan kovalen nukleotida membentuk untai panjang.



Dalam kasus DNA, dua untai tersebut berkumpul bersama untuk membentuk struktur heliks ganda terkenal:


                                                    Gambar 17. DNA struktur

Dalam struktur ini,  (‘water-loving’) ) hidrofilik gula-fosfat tulang punggung dari dua untai DNA yang terkena air sekitarnya, dan basis yang terkubur di dalam. Dasar-dasar pada satu untai struktur DNA berinteraksi dengan orang-orang dalam untai lainnya dengan membentuk ikatan hidrogen. Adenin selalu berinteraksi dengan timin, sedangkan guanin selalu berinteraksi dengan sitosin (Gbr. 18). Dengan demikian, urutan nukleotida dalam satu untai selalu melengkapi urutan dalam untai lainnya, sehingga dapat menjaga pola ikatan hidrogen yang spesifik.



                         Gambar 18. Hidrogen ikatan antara dua untai DNA berinteraksi.

Pada sel eukariotik, DNA lipatan ke dirinya sendiri untuk membentuk struktur yang sangat kental disebut 'kromosom':


                      Gambar 19 The lipat dari DNA untuk membentuk kromosom.

Struktur DNA yang panjang kromosom terdiri dari unit-unit fungsional disebut gen. Setiap kode gen fungsi sel yang berbeda. Pada kenyataannya, sebagian besar gen memegang rencana memproduksi protein, masing-masing gen coding untuk protein tertentu yang memiliki peran khusus. Dengan demikian, jika sel dan protein yang banyak adalah 'hardware', DNA adalah 'software'. Gen lain menyimpan informasi untuk menghasilkan molekul RNA fungsional.

RNA berbeda dari DNA dalam beberapa cara:

1. Bagian gula adalah oxy-ribosa bukannya deoksi-ribosa.

2. Ini berisi urasil bukan timin.

3. Ini membentuk struktur yang lebih beragam daripada DNA (lihat dua contoh dalam Gambar. 20).


                                    Gambar 20. Dua bentuk RNA struktural beragam.

Keragaman struktural RNA memungkinkan untuk memenuhi fungsi yang lebih beragam dibandingkan DNA. Selanjutnya, kelompok OH pada karbon kedua komponen RNA gula membuat molekul lebih reaktif daripada DNA. Semua di atas memungkinkan RNA untuk memenuhi fungsi seluler yang berbeda, sedangkan DNA memenuhi hanya satu.


Lipid

Seperti dalam kasus saccharides, lipid juga dapat sederhana atau kompleks. Yang semua lipid memiliki kesamaan sedang hidrofobik ('air-membenci'). Artinya, semua lipid mengusir air dan 'lebih' berada di sekitar satu sama lain.

Dua lipid sederhana yang umum pada eukariota adalah asam lemak dan kolesterol. Asam lemak yang terdiri dari kerangka karbon hidrofobik panjang dengan kelompok hidrofilik tunggal karboksil (COOH) di atas (Gambar 21). Hal ini membuat asam lemak amphipathic. Artinya, mereka memiliki bagian hidrofobik di satu sisi dan bagian hidrofilik di sisi lain. Sebagaimana akan kita lihat di bawah ini, properti ini adalah apa yang memungkinkan asam lemak untuk membangun struktur lipid yang kompleks. Beberapa asam lemak memiliki semua atom karbon alifatik mereka terhubung oleh ikatan tunggal ('jenuh'), sedangkan yang lain memiliki satu atau lebih ikatan ganda ('jenuh').


                                         Gambar 21. Struktur kimia asam lemak.

Asam lemak jenuh lebih sering terjadi pada jaringan hewan, sedangkan asam lemak tak jenuh yang lebih sering terjadi pada tanaman. Menjadi hidrofobik keseluruhan, asam lemak cenderung mengelompok bersama-sama, di mana mereka bisa mengubur ekor alifatik mereka karbon jauh dari air sekitarnya. Asam lemak jenuh yang linear dan karena itu cenderung membentuk struktur berlapis kental disebut 'gemuk' (Gbr. 22). Sebaliknya, The Kinks dalam struktur asam lemak tak jenuh tidak memungkinkan kondensasi tersebut, dan sebagai akibatnya mereka membentuk struktur longgar disebut 'minyak'. Peningkatan konsumsi lemak jenuh berhubungan dengan terjadinya penyakit jantung, karena ketinggian LDL darah dan kadar trigliserida (lihat di bawah).


         Gambar 22. Struktur yang dibentuk oleh asam lemak jenuh dan tidak jenuh.

Beberapa asam lemak memiliki fungsi tertentu. Misalnya, asam arakidonat, asam lemak 16-karbon dengan empat ikatan rangkap, adalah sumber dari sekelompok senyawa biologis aktif yang disebut eikosanoid. Senyawa ini, yang meliputi prostaglandin, prostacyclins, tromboksan dan leukotriens, merupakan mediator lokal demam, nyeri inflamasi, dan koagulasi. Memang, enzim memproduksi eicosanoids dari asam arakidonat adalah target anti-inflamasi obat-obatan seperti steroid (misalnya kortison) dan non-steroid obat (misalnya aspirin, ibuprofen).

Asam lemak ini juga berfungsi sebagai komponen lipid yang kompleks. Salah satu lipid tersebut adalah triasilgliserol, biasa disebut 'trigliserida'. Struktur ini dibentuk oleh esterifikasi dari tiga asam lemak untuk sebuah molekul gliserol tunggal (Gambar 23). Blok esterifikasi kedua kelompok OH dari gliserol dan kelompok karboksil asam lemak '. Akibatnya, triasilgliserol benar-benar hidrofobik.


                                                      Gambar 23. Triasilgliserol

Triasilgliserol berfungsi sebagai bentuk jangka panjang penyimpanan energi pada hewan. Menjadi benar-benar hidrofobik, itu efisien disimpan jauh dari air dalam jaringan khusus yang disebut 'jaringan adiposa'. Ketika lipid memakan jaringan, seperti otot beristirahat, yang membutuhkan energi, triasilgliserol molekul dalam jaringan adiposa terdegradasi dan asam lemak bebas yang dihasilkan dimobilisasi untuk jaringan target mereka di mana mereka dipecah dan teroksidasi.

Struktur lain yang umumnya dibentuk oleh asam lemak fosfolipid. Sebagai triasilgliserol, molekul fosfolipid dibentuk juga oleh esterifikasi asam lemak ke molekul gliserol. Namun, hanya dua dari tiga karbon yang kedua yang diesterifikasi, sedangkan ketiga melekat kelompok phospho-alkohol (Gbr. 24). Hal ini membuat fosfolipid bahkan lebih amphipathic dibanding asam lemak.


                                                 Gambar 24. Fosfolipid struktur.

Berbeda dengan tryacylglycerol, fosfolipid tidak berfungsi sebagai penyimpanan energi. Menjadi amphipathic, mereka secara fisik didorong untuk merakit ke dalam struktur yang disebut 'lipid bilayer', yang memungkinkan mereka untuk menjaga ekor hidrofobik mereka bersama-sama, sementara mengekspos hanya kelompok hidrofilik mereka kepala ke air di sekitarnya (Gbr. 25).

                                         Gambar 25. Inti lipid-bilayer membran plasma.

Struktur ini adalah inti dari salah satu komponen membran seluler-yang paling penting plasma (Gbr. 26). Yang terakhir ini terbentuk ketika protein yang terintegrasi dalam lapisan ganda lipid. Protein ini berfungsi sebagai saluran ion, transporter terlarut, reseptor, dan dalam beberapa kasus bahkan antibodi


                           Gambar 26. Struktur lengkap dari membran plasma.

Lain lipid umum pada eukariota adalah kolesterol. Struktur molekul ini mencakup empat cincin menyatu, ekor hidrofobik dan gugus OH tunggal yang membuatnya lemah amphipathic (Gbr. 27).



                                              Gambar 27. Struktur kolesterol.

Meskipun reputasi yang buruk, kolesterol merupakan molekul penting dalam sel hewan dan jaringan. Secara khusus, ia memiliki dua peran utama:
Merupakan komponen integral dari membran plasma (lihat Gambar. 26). Ini hasil dari sifat amphipathic kolesterol.
Menjadi sumber beberapa kunci senyawa biologis aktif. Ini includebile asam, hormon steroid (misalnya kortisol, estrogen, progesteron, testosteron) dan vitamin D.

Dalam darah, kolesterol diangkut dalam bola lipid yang disebut 'lipoprotein' (seperti namanya, struktur ini juga mengandung unsur protein). Salah satu dari 3 bentuk kolesterol lipoprotein pembawa, yang disebut LDL, berhubungan dengan penyakit kardiovaskular. Bahkan, LDL sendiri tidak masalah, seperti yang diangkut ke dalam sel dengan cara yang sangat diatur. Namun, ketika kolesterol dikonsumsi dalam jumlah besar, LDL tetap dalam darah cukup lama untuk menjadi teroksidasi dan selanjutnya diambil oleh makrofag (sel darah putih yang membuang sampah dan bakteri asing dari tubuh). Sel-sel ini menyusup ke endotelium arteri dan mati di sana. Menginduksi suatu proses inflamasi yang pada akhirnya menghambat arteri dan menciptakan gumpalan darah. Ketika hal ini terjadi di arteri makan jantung ('arteri koroner'), akhirnya dapat mengakibatkan infark miokard, yaitu serangan jantung.




referensi :  Lehninger Principles of Biochemistry by David L. Nelson and Michael M. Cox   (5th edition)

Mengenai saya

Foto saya
., ., Indonesia
Golongan Darah"B",Rh+, islamic, kawin

Daun bertaburan anms

BLOG BUNDANYA NAZWA DAN RAIHAN

BLOG BUNDANYA NAZWA-RAIHAN-TERIMAKSIH ATAS KUNJUNGANNYA