7 MAKROMOLEKUL
A.
POLIMER
B.
KARBOHIDRAT
C.
PROTEIN
Polimer atau makro molekul adalah senyawa yang mempunyai massa molekul besar dan tersusun dari gabungan molekul sederhana. Molekulmolekul sederhana penyusun polimer disebut monomer. Reaksi penggabungan monomer-monomer disebut reaksi polimerisasi.. Jumlah monomer yang dapat membentuk polimer terdiri dari 50 molekul unit atau lebih dengan ukuran 10 – 10.000 A. Di alam makromolekul banyak kita jumpai di mana-mana. Karbohidrat amilum, protein, lemak adalah contoh-contoh makromolekul di alam, merupakan polimer organik yang terjadi secara alamiah dan biasa disebut " polimer alam" (Biopolimer). Biopolimer ini telah dikenal lama oleh nenek moyang kita. Banyak digunakan untuk keperluan rumah tangga bahkan hingga sekarang kita juga masih banyak menggunakan biopolimer ini, contoh: kapas (selulosa) untuk kasur, serat rosela untuk karung, getah karet untuk balon, ban dan lain-lain.
KIMIA XII SMA
Akan tetapi dengan meningkatnya kebutuhan manusia dengan disertai menipisnya bahan alam, para ahli mulai memikirkan bagaimana cara memenuhi kebutuhan akan polimer-polimer tersebut. Muncullah ide untuk membuat polimer tiruan yang dikenal dengan nama "Polimer sintetis". Seperti selulosa (kapas) diganti dengan busa karet (spon), rayon karung goni (bahan serat rosella) diganti dengan karung plastik. Dalam mempelajari polimer, karbohidrat, dan protein Anda dapat memahami struktur, tatanama, penggolongan, sifat, dan kegunaan makromolekul. Lebih jelasnya perhatikan peta konsep berikut ini.
POLIMER, KARBOHIDRAT, DAN PROTEIN
asalnya
terbentuk
jenis monomer
polimer sintesis
polimerisasi adisi
homo polimer
polimer alam
polimerisasi kondensasi
kopolimer
protein karbohidrat
monomer
asam amino
merupakan
sakarida
mono sakarida
disakarida
ion zwiterr
poli sakarida
A. PO POLI LIME MER R 1. Stru Struktur ktur makro makromole molekul kul (pol (polimer) imer) sint sintetis etis Makromolekul (polimer) merupakan hasil sintesis dari senyawasenyawa organik yang terdiri dari monomer-monomer yang saling bergabung membentuk rantai panjang dengan ikatan kovalen.
KIMIA XII SMA
Struktur polimer bermacam-macam bergantung pada jenis monomer penyusunnya Secara umum gambar struktur polimer adalah sebagai berikut. monomer
polimernya:
2. Tatanama polimer Belum ditemukan literatur yang membahas secara khusus tatacara pemberian nama senyawa polimer. Namun untuk memudahkan penulisan nama polimer diawali dengan nama "poli" yang diikuti dengan nama "monomernya". Tabel 7.1 Contoh Polimer No. Nama monomer
1. Etena CH2 = CH2
Nama polimer
polietena (PE)
Rumus struktur polimer _
C _ C _ C _ C _
atau _ CH _ CH _ CH _ CH _ 2 2 2 2
2. Vinil klorida (kloro etena)
poli vinil klorida (PVC)
CH2 = CHCl 3. Tetra fluoroetena politetra fluoroetena CF2 = CF2 atau teflon (nama 4. Sianoetena CH2 = CH–CN
trivial) polisianoetena atau akrilin (nama
trivial) 5. Stirena CH2 = CH – polistirena (polifeniletena)
CH2_ CH _ CH2 _ CH Cl
Cl
CF2 _ CF2 _ CF2 _ CF2 _
_ CH _ CH _ 2 n CH
_ CH _ CH _ 2 n
3. Penggabungan polimer a. Berdasarkan jenis monomernya, polimer dikelompokkan menjadi dua yaitu: 1) Homopolimer adalah polimer dari hasil reaksi monomermonomer yang sejenis.
KIMIA XII SMA
Adapun struktur homopolimer dapat digambarkan sebagai berikut: ... – A – A – A – A – A – ... A = monomer 2) Kopolimer adalah polimer hasil reaksi monomer-monomer yang lebih dari satu jenis. Adapun struktur kopolimer dapat digambarkan sebagai berikut: ... – A – B – A – B – A – B – A – B – ... monomer A ≠ monomer B b. Berdasarkan sifat kekenyalan polimer dapat dibedakan menjadi dua yaitu: 1) Polimer termoplastik Adalah polimer yang bersifat liat apabila dipanaskan dan dapat di pola/dibentuk sesuai keinginan dan sifat liatnya akan hilang setelah didinginkan dan proses dapat diulang untuk diubah menjadi bentuk lain. 2) Polimer termostat Adalah polimer yang pada awalnya liat saat dipanaskan, namun sekali didinginkan tidak dapat dilunakkan lagi/polimer sekali cetak. c. Berdasarkan pembentukannya dikelompokkan menjadi dua yaitu: 1) Polimerisasi adisi adalah peristiwa bergabungnya monomer-monomer yang mempunyai ikatan tak jenuh (ikatan rangkap). Ikatan ini akan berubah menjadi ikatan jenuh saat dimana monomer-monomer tersebut saling berikatan satu sama lain. Pada polimerisasi tidak ada molekul yang hilang. Contoh: polimerisasi adisi adalah pembentukan PVC (polivinil chlorida ) dari monomer vinilchlorida. CH2 = CH - Cl
CH2 = CH - Cl
Vinilklorida
Vinilklorida
_ CH _ CH _ CH _ CH _ CH _ CH _ CH _ CH _ 2 2 2 2 Cl
Cl
Cl
Cl
KIMIA XII SMA
2) Polimerisasi kondensasi Adalah peristiwa bergabungnya monomer-monomer yang bergugus fungsional. Saat di mana monomer-monomer bergabung satu sama lain ada molekul yang hilang, misalnya molekul H2O. Contoh: polimerisasi kondensasi adalah pembentukan protein dari monomer asam amino. H
H
O
H - N - CH - C - OH
H - N - CH - C - OH
R
R
Asam amino
H
O
Asam amino
O H
O H
O H
O
...... N - CH - C - N - CH - C - N - CH - C - N - CH - C -.... R
R
R protein
Latihan 1 Diketahui rumus struktur beberapa polimer a. –CH2 – CH2 – CH2 – CH2– b.
– CH2 – CH – CH 2 – CH – CN CH3
c.
CN CH3
– CH2 – C – CH 2 – C – COOCH3 COOCH3
d. – CH – CH2 – CH2 – CH = CH – CH2 –
Pertanyaan 1. Tentukan rumus struktur monomernya dan beri nama! 2. Tentukan jenis polimer berdasarkan jenis monomernya! 3. Tentukan jenis polimer berdasarkan pembentukannya!
R
KIMIA XII SMA
d. Polimer dalam kehidupan sehari-hari 1) Plastik Ditemukan oleh John Wesley Hyatt (1837 – 1920) dari Amerika Serikat. Dibandingkan material lain plastik memiliki beberapa keunggulan antara lain: tahan terhadap karat, bersifat isolator, ringan, mudah dibentuk dan lain-lain. Secara massal plastik yang pertama kali diproduksi adalah polimer fenol-formaldehida oleh Leo Hendrik Beekland (1863 – 1944) di Amerika Serikat pada tahun 1909 untuk jenis bakelit. Merupakan kopolimer dari monomer fenol dan metanol/ formaldehid. Kegunaan plastik jenis ini antara lain: perekat plywood , peralatan toilet, casing radio dan lain-lain. Seiring dengan diketemukannya sumber-sumber minyak bumi, plastik yang umum diproduksi adalah polimer dari etena atau turunannya. Plastik jenis ini merupakan homopolimer yang jenis reaksinya adalah polimerisasi adisi. Adapun jenis plastik dan manfaatnya adalah sebagai berikut. Tabel 7.2 Jenis Plastik dan Manfaatnya Plastik PVC (polivinil klorida)
Monomer CH2 = HCl
Rantai polimer
_ CH _ CH _ 2 n Cl
Teflon CF2 = CF2 (politetra fluoroetena)
– [CF2 – CF2]n –
Polietilena (polietena)
CH2 = CH2
– [CH2 – CH2]n –
Polipropilena
CH2=CH–CH3
_ CH _ CH _ 2 2 n CH3
Sifat dan manfaat transparan, keras, kaku, mudah dipotong, sukar ter bakar. Untuk pipa saluran dan perabot rumah tangga sangat keras, tidak terbakar, tahan asam, anti lengket, lentur Untuk menggantikan logam tranparan fleksibel, buram, berlilin, mudah dipotong, lunak dalam air panas, mudah ter bakar Untuk pembungkus fleksibel, kuat, dapat terbakar, kerapatan besar Untuk serat, tali dan kain
KIMIA XII SMA
Plastik
Monomer
Akrilan (polisiano etena)
CH2=CH–CN
CH2
_ CH _ 2
CH2 = CH –
CH3 CH2 = C COOCH3
CH2
Sifat dan manfaat fleksibel, kuat, dapat terbakar, kerapatan besar Untuk pengganti logam
n
CH3
Polistirena (polifenil etena)
Perspex (polimetil meta krilat)
Rantai polimer
_ CH _
kenyal, putih sukar dipotong, dapat terbakar Untuk pembungkus isolator listrik, sol sepatu dan lain-lain
CH3
terang, keras, permukaan halus, kaku, mudah dipotong, dapat ter bakar. Untuk menggantikan gelas, peralatan bedah, jendela pesawat, kacamata dan lain-lain
n
_ CH _ C _ 2 n
COOCH3
2) Karet Kegunaan karet pertama kali dilakukan oleh Joseph Priestley (1733 – 1804) dari Inggris untuk menghapus tulisan dari pensil. Charles Goodyear (1800 – 1860) dari Amerika Serikat menemukan temuan besar bahwa bila karet dipanaskan dengan sejumlah tertentu belerang akan menjadi elastis dan kuat dalam segala kondisi cuaca. Selanjutnya temuan tersebut dinamakan vulkanisasi oleh Brockedon. Proses vulkanisasi sendiri yang menemukan adalah Tomas Hancock. Karet dikenal ada 2 macam yaitu: a) karet alam Adalah polimer dari isoprena (2 -metil 1, 3 butadiena) CH3
CH3
CH2 = C – CH = CH2
CH2 = C – CH = CH2
Isoprena
CH3
Isoprena
CH3
_ CH _ C = CH _ CH _ CH _ C = CH _ CH 2 2 2 2 Poliisoprena
KIMIA XII SMA
jembatan belerang antara rantai-rantai polimer pada proses vulkanisasi CH3
CH3
CH - CH - CH - CH2 - CH - CH - CH - CH2 S
S
S
S
S
S
S
S
CH - CH - CH - CH2 - CH - CH - CH - CH2 CH3
CH3
Kerja dari jembatan belerang ini adalah untuk menahan rantai polimer agar pada saat direnggangkan tidak mudah putus dan karet dapat kembali ke bentuk semula. b) karet sintetis Seperti halnya karet alam, karet sintetispun dapat mengalami vukanisasi. Jenis-jenis karet sintetis dan kegunaannya: (1) Neoprena – CH2 – C = CH – CH2 – | Cl kloropena
Sifat
: tahan terhadap oksidasi, sinar matahari, minyak, uap dan nyala api Fungsi: untuk selang bensin, kemasan barang, isolator kawat (2) Polibutadiena – CH2 – CH = CH – CH2 – 1,3 butadiena
Sifat : kurang elastis Fungsi: untuk campuran karet alam atau karet sintetis (3) buna–S (butadiena stirena) SBR (styrene butadiene rubber) – CH – CH2 – CH2 – CH = CH – CH2 – stirena 30%
Sifat : tahan terhadap oksidasi dan sinar matahari Fungsi: untuk ban kendaraan bermotor
KIMIA XII SMA
(4) Buna–N (butadiena nitril) – CH2 – CH = CH – CH2 – CH2 – CH – | CN Sifat : tahan terhadap minyak dan nyala api Fungsi: untuk selang bahan bakar minyak 3) Serat Serat dikelompokkan menjadi dua yaitu: a) serat alam misalnya: kapas, wol dan sutera b) serat sintetis misalnya: nilon (poliamida), teteron (poliester) Terbentuk melalui polimerisasi kondensasi dan merupakan kopolimer. Nilon adalah polimer yang terbentuk dari asam adipat dan 1,6 diamino heksana O
H
O
HO – C – (CH2)4 – C – OH + asam adipat
(
H
H – N – (CH2)6 – N – H 1, 6 diaminoheksana
O
(
O
... – C – (CH2)4 – C – N – (CH 2)6 – N – ... H
+ nH2O
H
n
Nilon
Teteron adalah polimer yang terbentuk dari asam tereftalat dan etanadiol O
O
HO -C -
- C - OH
+
HO -CH2 - CH2 - OH
Asam tereftalat
(
O
–O–C–
etanadiol
O – C – O – CH2 – CH2 – ..... teteron
(
+ nH2O
n
KIMIA XII SMA
Latihan 2 Tentukan monomer dari neoprena, polibutadiena, SBR dan Buna–N serta beri nama!
B. KARBOHIDRAT Makromolekul alam yang merupakan konsumsi utama dalam kehidupan adalah karbohidrat yang juga dikenal sebagai "hidrat arang". Disebut hidrat arang karena mempunyai rumus umum C m(H 2O) n. Berdasarkan rumus struktur molekulnya karbohidrat dapat dipandang O O sebagai turunan senyawa aldehida (R–C–H) atau keton (R–C–R) dengan suatu senyawa polihidroksida (–OH), karena gugus tersebut selalu ada pada setiap jenis karbohidrat.
1. Penggolongan karbohidrat a. Berdasarkan rumus strukturnya Karbohidrat diikat dari rumus strukturnya mengandung gugus O O fungsi aldehid –R–C–H) , keton (R–C–R) dan gugus hidroksi (–OH) oleh karena itu berdasarkan gugus fungsi yang diikat ini dibedakan menjadi 2 macam yaitu: (1) Kelompok aldosa yaitu karbohidrat yang mengikat gugus aldehid 2) kelompok ketosa yaitu karbohidrat yang mengikat gugus keton Berdasarkan jumlah atom karbon (C) yang menyusunnya karbohidrat dibedakan menjadi: 1) Triosa: yaitu karbohidrat yang tersusun dari 3 atom karbon 2) Tetrosa: yaitu karbohidrat yang tersusun dari 4 atom karbon 3) Pentosa: yaitu karbohidrat yang tersusun dari 5 atom karbon 4) Heksosa: yaitu karbohidrat yang tersusun dari 6 atom karbon b. Berdasarkan hasil hidrolisisnya Karbohidrat termasuk senyawa polimer karena masih bisa dihidrolisis (diuraikan oleh air) menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana atau monosakarida.
KIMIA XII SMA
Berdasarkan hasil reaksi hidrolisisnya ini karbohidrat dikelompokkan menjadi: 1) Monosakarida yaitu merupakan karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat diuraikan (dihidrolisis) lagi menjadi senyawa karbohidrat lain yang lebih sederhana. Yang tergolong kelompok ini adalah: glukosa, fruktosa, galaktosa dan ribosa. 2) Disakarida yaitu merupakan karbohidrat yang terdiri dari 2 monosakarida, sehingga molekul senyawa karbohidrat kelompok ini masih dapat dihidrolisis menghasilkan 2 monosakarida hidrolisis
1 molekul disakarida → 2 molekul monosakarida Yang tergolong kelompok disakarida adalah: - Sukrosa (gula tebu), gabungan dari glukosa + fruktosa - Laktosa (gula susu), gabungan dari glukosa + galaktosa - Maltosa (gula pati), gabungan dari 2 molekul glukosa 3) Polikaradia yaitu karbohidrat yang bila dihidrolisis akan menghasilkan banyak molekul monosakarida Contoh: - amilum - glikogen - selulosa
2. Struktur karbohidrat Berdasarkan gugus fungsi yang diikat, monosakarida dibagi menjadi: a. Monosakarida kelompok Aldosa b. Monosakarida kelompok ketosa Bentuk monosakarida
a. Menurut Fischer (konformasi Fischer) H
C
O
H – C – OH
O
O H C CH2OH C H–C–OH H – C – OH
H
C
O
H – C – OH
CH2OH H – C – OH
H – C – OH
CH2OH
H – C – OH
H – C – OH
CH2OH aldopentosa
H – C – OH
aldotriosa
ketopentosa
HO – C – H
CH2OH glukosa (aldoheksosa)
KIMIA XII SMA
b. Menurut Haworth (konformasi Haworth) Monosakarida berada terutama dalam bentuk hemiasetal siklik dan tidak dalam bentuk aldo atau keto siklik sebagaimana digambarkan oleh Fischer. Kimiawan karbohidrat Inggris bernama W. N. Haworth (hadiah Nobel tahun 1937) memperkenalkan cara yang berguna untuk menggambarkan siklik dari gula. Menurut Haworth bila C–1 dan C–6 (rumus Fischer) berdekatan (didekatkan) akan menyebabkan rotasi pada ikatan C–4 dan C–5 membuat oksigen hidroksil pada C–5 cukup dekat dan menjalankan adisi nukleofilik pada karbon karbonil (C–1). Reaksi ini kemudian menghasilkan struktur hemiasetal siklik yang berbentuk cincin. Contoh: 1) D–glukosa (C6H12O6) menurut Haworth proyeksi fischer O C H H – C – OH HO – C – H H – C – OH
6
5 H C H C 4 OH HO C 3
H
H – C – OH
6
CH2OH
CH2OH
O
5
O
1
H C2
C (H, OH)
4 yang biasa digambarkan menjadi
1
OH
HO
3
OH
(H, OH)
2
OH
CH2OH
Ada kalanya seperti pada struktur di sebelah kanan, hidrogen tidak ditulis sehingga perhatian dapat dipusatkan pada gugus hidroksil. Di mana rumus gugus hidroksil di sebelah kiri pada proyeksi Fischer digambar di atas pada proyeksi Haworth. 2) Fruktosa (C6H12O6) atau ketoheksosa C
O
H H – C – OH
C H H C
HO – C – H H – C – OH
gambar proyeksi Fischer
CH2OH
HO C C OH
OH
H – C – OH CH2OH
O
CH2OH
H
atau 6
O
CH2OH
1 CH
2OH
5
HO 4
3
2
OH
OH gambar proyeksi Haworth
KIMIA XII SMA
Latihan 3 1. Gambarkan proyeksi Haworth untuk L-glukosa (yang mempunyai gugus –OH pada atom C–5 yang mengarah ke kiri)! 2. Gambarkan proyeksi Haworth untuk galaktosa! Keisomeran pada monosakarida
Ada dua macam isomeri pada monosakarida yaitu isomeri geometri dan isomeri optik. - Isomeri geometri Adalah isomer-isomer pada senyawa yang mempunyai ikatan rangkap (C = C) di mana tiap atom C tersebut mengikat dua atom/gugus atom berbeda. Pada glukosa tidak ada ikatan rangkap antar atom C-nya tetapi mempunyai isomeri geometri. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut. 1) Jika atom C–6 berada di atas bidang (pada proyeksi Haworth) pada senyawa glukosa, maka dinamakan bentuk D, sedang bila berada di bawah dinamakan bentuk L. Bentuk D pada proyeksi Fischer bila gugus OH pada C–2 berada di kanan dan bila di kiri disebut bentuk L. 2) Isomer lain terjadi berdasarkan kedudukan gugus -OH pada atom C–1 Jika gugus –OH pada C–1 terletak di atas disebut kedudukan β dan gugus –OH pada C–1 terletak di bawah disebut kedudukan α. Jadi pada glukosa ada 4 macam isomer geometri yaitu α – D glukosa, α – L glukosa, β – D glukosa, β – L glukosa.
Latihan 4 Coba gambarkan ke-4 macam isomer glukosa tersebut dengan proyeksi Haworth! – Isomeri optik (enantiomerisme) Isomeri optik ialah isomeri yang disebabkan pada senyawa tersebut dapat memutar bidang polarisasi dengan arah yang berbeda. Isomeri optik terbentuk jika senyawa mempunyai suatu atom C yang tidak simetris (C-asimetris) yakni atom C yang mengikat 4 atom atau gugus atom yang berbeda-beda. p
C* = C–asimetris
s – C* – q → p, q, r, s : gugus/atom yang keempatnya tidak sama r
KIMIA XII SMA
Contoh pada senyawa glukosa (C6H12O6) dengan struktur H C
O
H – C* – OH
mempunyai 4 atom C-asimetris Jadi, jelas memiliki isomer optik
HO – C* – H H – C* – OH H – C* – OH OH Banyaknya (jumlah) isomer optik yang dapat dibentuk oleh suatu senyawa dirumuskan 2n2 di mana n = jumlah atom C–asimetris sehingga glukosa memiliki jumlah isomer optik sebanyak 2 . 4 2 = 16 isomer. Isomeri optik juga terjadi pada senyawa kiral yaitu senyawa di mana satu molekul merupakan bayangan cermin dari yang lain. Semua senyawa karbohidrat yang memiliki atom C- asimsetris tergolong senyawa kiral. cahaya tidak terpolarisasi sumber cahaya
cahaya terpolarisasi
filter polarisasi sudut putar θ
wadah sampel detektor
Gambar peristiwa polarisasi optik
Berdasarkan arah rotasinya (ke kiri atau ke kanan), isomer optik dibedakan menjadi 2 macam yaitu: 1) Isomer optik yang dapat memutar berkas sinar ke arah kanan (dekstrorotasi) diberi lambang (D) 2) Isomer optik yang dapat memutar berkas sinar ke arah kiri (Levorotasi) diberi lambang (L) Contoh: 2-butanol mempunyai 2 isomer optik yakni D–2 btanol dan L–2 butanol H H H H | | | | H – C – C – C* – C – H | | | | H H OH H C* adalah C–asimetris di mana C tersebut mengikat keempat gugusnya semuanya berbeda yaitu (H, -OH, C 2H5 dan CH3)
KIMIA XII SMA
-
D–2 butanol memutar sinar pada bidang polarisasi dengan sudut +13,52 o dan L–2 butanol memutar sudut pada bidang polarisasi dengan sudut -13,52 o
Latihan 5 Berapakah jumlah isomer optis dari fruktosa? Identifikasi karbohidrat
Oleh karena karbohidrat banyak jenisnya di sini akan diberikan beberapa cara saja untuk mengidentifikasi karbohidrat yang umum dan mudah serta murah untuk dilakukan. 1. Uji Yodium Bila ke dalam bahan yang mengandung polisakarida kita tambahkan larutan iodium, maka akan ada beberapa kemungkinan terjadi perubahan warna. - Bila terjadi warna biru berarti dalam bahan terdapat amilum (tak ada rantai bercabang). - Bila terjadi warna merah coklat berarti dalam bahan terdapat glikogen (rantai polimernya bercabang). - Bila terjadi warna merah ungu menunjukkan dalam bahan mengandung amilopektin. 2. Uji Benedict Prinsip kerja dari uji Benedict adalah mereduksi ion Cu 2+ menjadi Cu2O yang berwarna merah bata. Karbohidrat yang dapat mereduksi ion Cu 2+ tentunya adalah karbohidrat O yang memiliki gugus aldehida (–C–H) Jadi uji Benedict dapat digunakan untuk mengidentifikasi misalnya glukosa, pentosa, D-ribosa (RNA), D–deoksiribosa (DNA), dan lain-lain tetapi tidak dapat mengidentifikasi fruktosa karena pada fruktosa tidak O terdapat gugus aldehid melainkan keton
R–C–R Caranya: pada bahan ditambahkan larutan CuSO 4 yang dicampur dengan larutan Na2CO3 kemudian dipanaskan 3. Uji Fehling Pada bahan ditambahkan campuran Fehling A (larutan CuSO4) dan Fehling B (Na–K–tartrat). Pada percobaan ini akan terbentuk endapan merah bata dengan monosakarida yang memiliki sifat pereduksi seperti
KIMIA XII SMA
laktosa, maltosa, dan lain-lain. Dan tentunya masih banyak cara-cara lain (pereaksi-pereaksi lain yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat). Seperti uji Seliwanoff untuk mengidentifikasi adanya fruktosa, uji Antron, uji Barfoed untuk menunjukkan adanya monosakarida dan lain-lain. Beberapa disakarida dalam kehidupan sehari-hari a. Sukrosa atau gula tebu, terdapat pada gula bit, pada hidrolisis menghasilkan glukosa dan fruktosa. b. Maltosa, terdapat pada amilum yang bisa dihidrolisis pada pencernaan menghasilkan 2 molekul glukosa. c. Laktosa atau gula susu, terdapat pada susu binatang hidrolisis laktosa menghasilkan glukosa dan galaktosa. Laktosa sedikit larut dalam air. Apabila laktosa diubah menjadi asam laktat oleh bakteri, maka susu akan menjadi masam (kecut).
Latihan 6 Mengapa karbohidrat membentuk endapan merah bata dengan uji Fehling?
C. PROTEIN Protein sebagaimana karbohidrat adalah tergolong makromolekul (biomolekul) yang berbentuk polimer alam yang tersusun dari monomermonomer asam amino yang saling berikatan dengan ikatan peptida (polipeptida) dengan reaksi polimerisasi kondensasi. Rumus umum asam α–amino adalah: R : gugus alkil O R – CH – C NH2
OH
KIMIA XII SMA
Tabel 7.3 Beberapa Contoh Asam Amino No.
1.
Nama
glisin
Rumus
H – CH – COOH NH2
2.
alanin
CH3 – CH – COOH NH2
3.
valin
CH3 – CH – CH – COOH CH3 NH2
4.
leusin
CH3 – CH – CH2 – CH – COOH CH3
5.
isoleusin
NH2
CH3 – CH2 – CH – CH – COOH CH3 NH2
6.
treonin
CH3 – CH – CH – COOH OH NH2
7.
sistein
CH2 – CH – COOH CH3 NH2
8.
metionin
CH2S – CH2 – CH2 – CH – COOH NH2
9.
fenilalanin
– CH2 – CH – COOH NH2
10.
tirosin
HO –
– CH2 – CH – COOH NH2
KIMIA XII SMA
1. Asam amino Dalam larutan asam α -amino akan mengalami reaksi ionisasi menO jadi R – CH – C – O – di mana ion H + dari gugus karboksilat ditangkap NH3+ oleh pasangan elektron bebas pada gugus amin (–NH 2) sehingga asam amino dalam air mempunyai muatan ion ganda dalam satu rumus. Ion yang bermuatan ganda seperti ini dinamakan ion Zwitter. Dari dua sifat ion (ion ganda) dalam satu rumus tersebut menyebabkan ion Zwitter bersifat Amfoter (bisa bereaksi dengan asam maupun basa) atau "amfiprotik" Terdapat sekitar 20 macam asam amino alami yang dapat berpolimerisasi membentuk protein. Sekitar 10 asam amino dapat disintetis dalam tubuh dari residu karbohidrat, lemak dan sumber nitrogen dengan bantuan katalis enzim. Sedangkan sisanya tidak dapat disintesis oleh tubuh melainkan harus disuplai dari luar tubuh. Oleh karena itu asam amino dikelompokkan menjadi 2 macam yaitu a. Asam amino essensial Asam amino essensial, yakni asam amino yang tidak dapat disintesis dalam tubuh (harus disuplai dari luar) Contoh: • arginin • leusin • fenilalanin • valin • histidin • lisin • threonin • isolesin • metionin • triptopan b. Asam amino nonessensial Asam amino nonessensial yakni asam amino yang dapat disintesis dalam tubuh. Contoh: • alanin • glisin • asam glutamat • dan lain-lain
2. Struktur protein Di atas telah disebutkan bahwa protein tergolong makromolekul yang berbentuk polimer dan tersusun dari monomer-monomer asam amino yang berikatan dengan ikatan peptida. Kalau digambarkan strukturnya adalah sebagai berikut.
KIMIA XII SMA
O
O
R – CH – C – OH + R – CH – C – OH NH2
NH2 R
OH R
O + nH2O
– N – CH – C – N – C – C – O – H
H
n
O Ikatan pepida terjadi antara atom N dengan atom C karbonil (– C –) O ikatan peptida jadi ikatan peptida berstruktur sebagai berikut: – C – N – H Semakin banyak asam amino yang bergabung maka akan terbentuk polipeptida sehingga protein disebut senyawa polipeptida.
3. Penggolongan protein Protein dapat dikelompokkan berdasarkan bentuknya menjadi: protein globular yang menggulung dan protein fibrous yang berbentuk panjang seperti tali Berdasarkan fungsinya, protein dibagi menjadi 7 kelompok
-
Tabel 7.4 Jenis-jenis Protein No.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Kelompok
Fungsi
enzim biokatalis protein transpor mengangkat O 2 ke sel protein cadangan cadangan bahan makanan protein kontraktil menggerakkan otot protein struktural pelindung jaringan di bawahnya protein pelindung pelindung terhadap mikro organisme patogen protein pengatur mengatur reaksi dalam tubuh
Contoh
tripsin hemoglobin ovalbumin aktin keratin antibodi insulin
4. Uji protein (identifikasi protein) Beberapa uji protein yang terkenal untuk mengidentifikasi adanya protein adalah sebagai berikut.
KIMIA XII SMA
Tabel 7.5 Uji Protein No. 1.
Jenis uji Uji Biuret
2.
Reaksi Xanto• proteat
3.
Reaksi Millon
Metode • Uji untuk mendeteksi ikatan peptida pada protein • Reagen biuret menggunakan NaOH dan tembaga (II) sulfat • pertama zat ditetesi larutan NaOH lalu dipanaskan dengan larutan tembaga (II) sulfat encer 1% • jika zat mengandung protein maka warna biru reagen akan berubah menjadi ungu, yang kemudian berubah menjadi merah jambu jika terdapat polipeptida pendek • uji untuk protein dengan gugus benzena, seperti triptopan dan tirosin • zat dicampur dengan asam nitrit pekat • jika zat mengandung protein, maka akan terbentuk warna kuning. Warnakuning berubah menjadi jingga jika larutan dibuat basa (alkalis), misal ditambah NaOH • uji protein yang mengandung gugus fenil seperti triptopan • Reagen millon terdiri dari suatu garam merkuri dalam asam nitrit • Reagen millon ditambahkan ke dalam zat dan dipanaskan jika zat mengandung protien, maka zat akan menggumpal dan berwarna merah jambu/merah
Keterangan
biru
ungu
Percobaan ini sebaiknya dilakukan demonstrasi di depan kelas saja karena asam nitrit pekat dapat bereaksi dengan kulit
gugus fenil percobaan ini sebaik nya tidak dilakukan di sekolah karena garam merkuri sangat beracun
Latihan 7 1. Sebutkan contoh asam amino esensial dan asam amino nonesensial! 2. Apakah yang dimaksud dengan Zwitter ion? 3. Jelaskan uji biuret pada protein!
KIMIA XII SMA
K
i
c i n c u u n K t a
polimerisasi homopolimer kopolimer polimer termoplastik polimer termostat polimerisasi addisi polimerisasi kondensasi John Wesley Hyatt Leo Hendrick Beekland Joseph Priestley Charles Goodyear Thomas Hancock SBR Buna-N Emil Fischer WN Haworth Ion Zwitter Brockedon
RANGKUMAN • Polimer adalah molekul raksasa dengan rantai yang sangat panjang dan merupakan gabungan dari monomer. • Berdasarkan jenis monomernya dikelompokkan menjadi dua: 1. homopolimer 2. kopolimer • Berdasarkan sifatnya terhadap pengaruh suhu dibedakan menjadi dua: 1. polimer terrmoplastik 2. polimer termoseting • Berdasarkan pembentukannya dibedakan menjadi dua: 1. polimerisasi addisi 2. polimerisasi kondensasi • Polimerisasi yang sering kita jumpai sehari-hari antara lain: 1. plastik dengan berbagai jenis dan kegunaannya 2. karet alam maupun sintetis 3. serat alam dan serat sintetis • Karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu: 1. monosakarida (misalnya: glukosa, fruktosa, galaktosa) 2. disakarida (misalnya: selulosa, laktosa, maltosa) 3. polisakarida (misalnya: selulosa, glikogen, amilum ) • Untuk membedakan gugus aldehid dan keton pada karbohidrat digunakan uji Fehling dan uji Benedict • Protein tergolong makromolekul seperti karbohidrat yang terbentuk dari monomer asam amino melalui ikatan peptida • Asam amino dilekompokkan menjadi dua yaitu asam amino essensial dan nonessensial • Untuk menguji adanya protein dapat digunakan uji biuret, reaksi xantoproteat, dan millon.
KIMIA XII SMA
P ELATIHAN SOAL I. Pilihlah huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat! 1. Senyawa berikut yang bukan merupakan monomer dari plastik adalah .... a. formaldehida b. etil klorida c. vinil klorida d. vinil benzena e. etena 2. Monomer dari propilena adalah .... a. CH3–CH–CH3 | CH3 b. CH2=CH–CH3 c. CH3–CH=CH–CH3 d. CH2=C–CH3 | CH3 a. CH3–CH2–CH3 3. Contoh plastik termostat adalah bakelit. Plastik ini diperoleh dari polimerisasi .... a. fenol dan metanol b. fenol dan metanal c. metanol dan metanal d. metanol dan asam metanoat e. fenol dan asam metanoat 4. Senyawa yang terbentuk dari polimerisasi kondensasi adalah .... a. karet b. PVC c. teflon d. polietena e. nilon
5. Di antara beberapa monomer berikut: I. F – C = C – F | | F F O || II. CH3 – CH – C – OH | NH2 III. CH3 – C = CH3 – | H Monomer-monomer yang dapat membentuk polimerisasi adisi adalah .... a. I dan II b. II dan III c. I dan III d. I, II, dan III e. hanya II F F F F | | | | 6. ... – C – C – C – C – ... | | | | Cl Cl Cl Cl Terbentuk dari monomer .... a. CHF = CHCl b. CF2 = CCl2 c. CF2 – CCl2 d. CFCl – CFCl e. CFCl = CFCl
KIMIA XII SMA
7. Monomer pembentuk polimer: CH3 CH3 CH3 | | | ... –CH2–C–CH2–C–CH2 –C– ... | | | COOCH3 COOCH3 COOCH3 adalah .... a. CH3–CH=CH–CH2–COOCH3 b. CH3–CH2–C=CH–COOCH3 | CH3 c. CH3–CH–COOCH3 | CH3 d. CH3–C–COOCH3 || CH2 CH3 | e. CH3–C–CH=CH2 | COOCH3 8. Yang bukan senyawa polimer adalah ... a. selulosa b. nilon c. protein d. karet e. minyak tanah 9. Monomer berikut yang dapat berpolimerisasi kondensasi adalah .... a. etilena b. isoprena c. asam amino d. vinil klorida e. 1,3-butadiena 10. Senyawa yang bukan monomer untuk plastik adalah .... a. vinil klorida b. propena c. etilena d. isoprena e. stirena
11. Pernyataan di bawah ini yang benar tentang karbohidrat adalah .... a. karbohidrat dapat disintesa oleh hewan/tumbuhan manusia b. karbohidrat tidak terdapat dalam tubuh hewan/manusia c. karbohidrat hanya terdapat dalam tumbuh-tumbuhan berhijau daun d. dalam tubuh hewan/manusia karbohidrat berfungsi sebagai pembentuk struktur membran sel e. semua tumbuh-tumbuhan berhijau daun dapat mensintesis karbohidrat dengan bantuan sinar matahari 12. Pada hidrolisis sukrosa dihasilkan .... a. 2 glukosa b. 2 fruktosa c. 2 galaktosa d. glukosa dan fruktosa e. fruktosa dan galaktosa 13. Gugus yang terdapat dalam asam amino ialah .... a. hidroksil b. karboksilat c. amino d. hidroksil dan amino e. karboksilat dan amino 14. Asam-asam amino saling berikatan membentuk protein dengan ikatan .... a. hidrogen b. ion c. van der walls d. kovalen e. peptida 15. Asam-asam amino di bawah yang tergolong asam amino nonessensial adalah .... a. arginin d. lisin b. histidin e. fenilalanin c. glisin
KIMIA XII SMA
II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini! 1. Jelaskan perbedaan antara: a. polimerisasi addisi dan polimerisasi kondensasi b. plastik termostat dan plastik termoplas c. homopolimer dan kopolimer d. polimer alam dan polimer sintetik 2. Tuliskan struktur polimer dari: a. PVC b. polipropilena c. teflon d. poliisoprena e. Buna–S ((butadiena stirena) 3. Sebutkan perbedaan monosakarida, disakarida, dan polisakarida! 4. Sebutkan cara-cara mengindentifikasi karbohidrat dan beri penjelasannya! 5. Bagaimanakah cara membuktikan bahwa protein tersebut mengandung benzena? Jelaskan!
