Molekul kehidupan

Sederhana · Fase A–C · SD kelas 1–6 (IPAS)

Makanan kita berisi molekul-molekul penting:

• Karbohidrat memberi tenaga: nasi, jagung, singkong, dan roti mengandung pati; gula pasir adalah sukrosa.
• Protein membangun tubuh: telur, ikan, tempe, dan tahu.
• Lemak menyimpan tenaga dan menghangatkan tubuh: minyak goreng, santan, mentega.
• Vitamin dan mineral menjaga tubuh tetap sehat, misalnya vitamin C dari jambu dan jeruk.

Tumbuhan membuat gula sendiri dengan fotosintesis memakai cahaya, air, dan karbon dioksida. Tubuh kita memecah makanan untuk mendapat tenaga. Itulah sebabnya kita perlu makan dengan gizi seimbang, seperti anjuran "Isi Piringku".

Standar · Fase D · SMP kelas 7–9 (IPA)

Karbohidrat tersusun atas C, H, dan O. Monosakarida (glukosa, fruktosa) bergabung menjadi disakarida (sukrosa, laktosa) dan polisakarida (pati, selulosa). Uji pati: iodin → biru kehitaman; uji gula pereduksi: Benedict → merah bata.

Protein adalah rantai asam amino (glisina, lisina, dan lainnya). Uji biuret → ungu.

Lemak dan minyak adalah ester gliserol dan asam lemak. Lemak jenuh (asam stearat) padat; minyak tak jenuh (asam oleat) cair.

Asam nukleat (DNA dan RNA) menyimpan informasi genetik dengan empat basa: A, T, G, C.

Energi dari makanan dilepaskan melalui respirasi sel dan disimpan sementara sebagai ATP.

Lanjutan · Fase E–F · SMA kelas 10–12 (Kimia)

Glukosa berada dalam bentuk rantai terbuka (aldehida) dan cincin (hemiasetal) α dan β. Ikatan glikosida α-1,4 membentuk amilosa yang tergulung (dapat dicerna), sedangkan β-1,4 membentuk selulosa yang lurus dan kuat (tidak dapat dicerna manusia).

Asam amino bersifat amfoter dan membentuk ion zwitter. Dua asam amino bergabung melalui ikatan peptida (kondensasi, melepas H₂O). Struktur protein bertingkat: primer (urutan), sekunder (heliks α, lembaran β karena ikatan hidrogen), tersier (lipatan 3D), dan kuartener (beberapa rantai, misalnya hemoglobin dengan heme). Panas, asam, dan logam berat menyebabkan denaturasi.

Trigliserida terbentuk dari esterifikasi gliserol dengan tiga asam lemak. Saponifikasi menghasilkan sabun. Fosfolipid (lesitin) membentuk membran sel; steroid (kolesterol, estradiol, testosteron) memiliki empat cincin menyatu.

DNA adalah polimer nukleotida (gula deoksiribosa, fosfat, basa). Pasangan basa A–T (2 ikatan hidrogen) dan G–C (3 ikatan hidrogen) membentuk heliks ganda.

Mendalam · Perguruan tinggi · Kimia dasar dan lanjut

Biokimia menghubungkan struktur molekul dengan metabolisme. Zat antara dan hasil metabolisme disebut metabolit, misalnya piruvat, laktat, dan asetil-KoA. Glikolisis mengubah glukosa menjadi 2 piruvat (+2 ATP, +2 NADH); siklus asam sitrat dan fosforilasi oksidatif menghasilkan total sekitar 30–32 ATP per glukosa. Koenzim seperti NAD⁺ (dari vitamin B3) dan FAD (dari riboflavin) membawa elektron.

Enzim mempercepat reaksi umumnya jutaan kali atau lebih (pada kasus ekstrem lebih dari 10¹⁷ kali) melalui stabilisasi keadaan transisi; kerjanya diatur oleh inhibisi, alosterik, dan modifikasi kovalen. Hormon lipid (kortisol) bekerja pada reseptor inti, sedangkan hormon peptida dan amina (adrenalin) memakai reseptor membran dan pembawa pesan kedua.

Dogma sentral (DNA → RNA → protein) diwujudkan oleh replikasi semikonservatif, transkripsi, dan translasi dengan kode genetik triplet. Teknik modern seperti PCR, sekuensing, CRISPR, dan kristalografi atau krio-EM protein berakar pada kimia molekul-molekul ini.

Struktur 3D biomolekul kecil di Alchemist berasal dari PubChem; untuk protein utuh gunakan Protein Data Bank (PDB).