BAB 1: ASAS KIMIA HIDUPAN

-Puan Rusdiah Ruzanna binti Jusoh-

Objektif

Perbezaan sebatian organik dan bahan-bahan inorganik.

Mengetahui formula umum, kimia dan molekul sebatian organik..Memahami Lipid.

Memahami Protein

Memahami Karbohidrat

Pengenalan • Sebatian kimia dibahagikan kepada sebatian organik

dan sebatian bukan organik. • Pembahagian sebatian kimia kepada sebatian

organik dan sebatian bukan organik berdasarkan sumber sebatian-sebatian tersebut.

• Sumber sebatian organik ialah benda-benda hidup iaitu haiwan dan tumbuhan. Eg : Gula (daripada tebu).

• Sumber sebatian bukan organik ialah mineral. Eg : Natrium Klorida (Garam) & Kalsium Karbonat (Batu kapur)

Sebatian Organik

• Sebatian yang mengandungi unsur karbon yang terikat melalui ikatan kovalen kpd unsur-unsur lain seperti hidrogen, oksigen, halogen, nitrogen, sulfur atau fosforus.

Atom Karbon

Sifat umum Sebatian Organik

• Terdiri drp molekul-molekul kovalen• Maka ia menunjukkan sifat-sifat umum sebatian kovalen:

– Takat lebur dan didih yg rendah.– Tidak mengkonduksi elektrik dalam semua keadaan

fizik.– Biasanya tidak larut dalam air tetapi larut dalam

pelarut organik ( cth : eter & alkohol).• Cth : Hidrokarbon ( C2H6), Alkohol (CH3OH)

Sifat umum Sebatian Bukan Organik

• Sebatian mempunyai ikatan kovalen atau ionik.• Takat lebur dan takat didih yang tinggi• Kebanyakannya larut dalam air dan tidak larut dalam

pelarut organik.• Mengkonduksikan haba dan elektrik dalam keadaan

lebur atau larutan.• Cth : Kalsium Karbonat (Ca2CO3), Natrium Klorida

(NaCI)

Ikatan Kovalen

• Atom Karbon (C) boleh membentuk empat ikatan kovalen dengan atom karbon lain atau dengan unsur lain.

• Ikatan Kovalen yang terbentuk adalah kuat ; menjadikan sebatian organik adalah stabil.

• Ikatan Kovalen terbentuk mungkin ikatan tunggal, ikatan ganda dua ataupun ikatan ganda tiga.

metana Etena Etuna

CONTOH

Formula Struktur• Model Molekul

- Apabila menulis formula struktur :a) Setiap atom karbon harus mempunyai 4

ikatan kovalen tunggal.b) Setiap atom hidrogen harus mempunyai

satu ikatan kovalen tunggal.

- Cth : Butana ( C4H10) Langkah 1 : Tulis rantai karbon yang mengandungi empat atom karbon dalam satu garisan.

Langkah 2 : Masukkan atom hidrogen kepada atom karbon dalam rantai supaya setiap atom karbon mempunyai empat ikatan kovalen tunggal.

Karbon

HidrogenIkatan Korvalen

Formula kimia

• Formula Empirik : Formula kimia paling ringkas bagi suatu sebatian atau nisbah terkecil bagi atom-atom yang membentuk sebatian.

• Formula Molekul : Bilangan sebenar atom-atom yang berpadu dalam setiap unit asas sebatian tersebut.

• Formula Struktur: Kedudukan sebenar atom dalam molekul

• Contoh : benzena, FE : CH, FM : C6H6,

FS : atau

LIPID

Pengenalan Lipid

• Sebatian organik yang mengandungi karbon, hidrogen & oksigen

• Sebilangan lipid mengandungi unsur fosforus & nitrogen

• Merupakan sebatian organik hidrofobik

• Kesemua lipid tidak larut dalam air tetapi boleh larut dalam pelarut organik spt:– Aseton, eter, klorofom

Kumpulan Lipid

TrigliseridaMerupakan ester yang terhasil daripada 1 molekul

gliserol & 3 molekul asid lemak melalui kondensasi tindak balas pengesteran

Gliserol:•Sejenis alkohol yang mempunyai 3 kumpulan hidroksil (-OH)

Asid lemak:•Formula am; RCOOH•Kumpulan berfungsi: karboksil (-COOH)•R mewakili kump alkil spt –CH3, -C2H5•Kebanyakkan asid lemak mempunyai jumlah atom karbon di antara 14-22 (biasanya 16 @ 18)

Sambungan…Asid lemak:•Sifat tepu / tidak tepu bergantung kepada kehadiran ikatan ganda dua

Jenis Asid Lemak

Fosfolipid Merupakan sejenis trigliserida di mana salah satu

daripada kump asid lemaknya diganti oleh kumpulan yang mengandungi fosforus & nitrogen

•Mempunyai kepala berkutub yang hidrofilik – Bhgn hujungnya terdiri drp kump fosfat

•Bahagian ekor tak berkutub yang hidrofobik– Bhgn hujungnya terdiri drp asid lemak

Sambungan…• Fosfolipid merupakan struktur asas bagi

semua membran sel

Struktur Fosfolipid

SteroidMerupakan sebatian organik kompleks yang terdiri

daripada 4 gelang atom karbon yang saling bercantuman dengan satu rantai sisi yang panjangnya

berubah-ubah

•4 gelang atom karbon membentuk rangka asas bg semua molekul steroid

•Dikelaskan sebagai lipid (sbb x boleh larut dalam air)

•Contoh steroid:– Kolesterol, testosteron, estrogen & progestron

Steroid

Struktur

JENIS & FUNGSI STEROIDSteroid Fungsi

Kolesterol Komponen utama membran sel

Asid hempedu Membantu proses pengemulsian lemak semasa pencernaan

Estrogen, progesteron Hormon pembiakan wanita

Testosteron Hormon pembiakan lelaki

Kalsiferol Memudahkan penyerapan kalsium & fosfat

Fungsi Lipid1. Sebagai bahan simpanan (tenaga)

– Tenaga berlebihan disimpan dlm bentuk lipid untuk jimatkan ruang & kurangkan berat

2. Sokongan struktur– Kandungan penting dalam membran plasma,

membran nukleus & salu mielin pada gentian saraf

3. Penebat suhu & elektrik– Lemak terenap dengan banyak sbg lapisan tisu

adipos di bawah kulit

4. Memberi perlindungan– Lemak dlm abdomen membantu menyokong organ

visera

5. Sebagai bahan kalis air– Rembesan drp kelenjar sebum menjadikan bulu

sebagai kalis air

6. Sebagai prekursor hormon steroid– Semua hormo steroid tersintesis daripada kolestrol

Struktur Membran Sel• Dalam medium berair, fosfolipid menyusunkan

dirinya unuk membentuk 1 lapisan kembar

• Ekor hidrofobik menganjur ke bahagian dalam menghadap satu sama lain

• Kepala hidrofilik menganjur ke arah luar bersentuhan dengan air

• Setiap sel dikelilingi oleh membran sel yang terdiri drp lapisan dwi-lipid

Fungsi Membran Sel

• Pagari kandungan sel

• Kawal pergerakan keluar masuk bahan ke dalam / ke luar sel

Struktur Membran Sel

PROTEIN

SUMBER PROTEIN

Pengenalan • Molekul protein terbina daripada unsur karbon,

hidrogen, oksigen & nitrogen

• Kadangkala terdapat kehadiran sulfur & fosforus• Sumber – ikan, telur, susu

• Secara kimia, protein terdiri daripada 1 @ lebih rantai polipeptida– Terdiri drp jujukan asid amino yang terangkai bersama

melalui tindak balas kondensasi

ASID AMINO- A.amino ialah unit asas yg membentuk protein

- Kebanyakan protein terbtk drpd 100-300 unit a.amino

- A. amino diikat antara 1 sm lain mll t/bls kondensasi utk membentuk rantaian pjg, ie polipeptida

- Stp jns protein berbeza dr segi tertib asid amino dlm rantaian polipeptidanya, serta cr penggelungan & pelipatan rantaian polipeptidanya

Dipeptida Dipeptida 2 asid amino yang dirangkaikan oleh 1 ikatan

peptida

POLIPEPTIDA• Kebanyakkan protein terdiri drp rangkaian

asid amino yang sangat panjang POLIPEPTIDA

ASID AMINO• Semua asid amino mempunyai struktur asas yang

sama TETAPI berbeza pada kump sisi (kump R)

Asid amino bersifat amfoterik

– Mempunyai kump karboksil (-COOH) bersifat asid– Kump amino bersifat bes (-NH2)

boleh membentuk cas +ve dan cas –ve dalam satu-satu masa.

Ini juga dikenali sebagai zwitterion di mana saling tindakan antara cas positif dan negatif menjadikan asid amino tersebut neutral.

Struktur Asid Amino

PENGKELASAN ASID AMINO

• Asid amino dikelaskan melalui beberapa cara:

1. Keperluan – perlu & x perlu

2. Polariti – berkutub, x berkutub, berasid, berbes

3. Struktur rantai sisi – primer, sekunder, tertier, kuarterner

• Asid amino perlu (essential)Asid amino yang tidak dapat dibentuk oleh badanPerlu diambil daripada diet pemakanan

• Asid amino tidak perlu (non essential)Asid amino yang dapat dibentuk daripada a.amino yg

lainTidak diperlukan dalam diet pemakanan

Jenis Asid Amino• Terdapat 20 jenis asid amino yang wujud secara

semulajadi

• Dikelaskan kepada 4 berdasarkan kumpulan sisi– Asid amino dgn kump R tidak berkutub– Asid amino dgn kump R berkutub– Asid amino dgn kump R berasid (bercas negatif)– Asid amino dgn kump R berbes (bercas positif)

Jenis Asid AminoAsid amino dgn kump R tak

berkutubAsid amino dgn kump R

berkutubAlanina (Ala) Asparagina (Asn)Valina (Val) Glutamina (Gln)Leusina (Leu) Tirosina (Tyr)Isoleusina (Ile) Sistena (Cys)Triptofana (Trp) Treonina (Thr)Prolina (Pro)Metionina (Met)Fenilalanina (Phe)

Asid amino dgn kump R tak berkutub

Asid amino dgn kump R berkutub

Jenis Asid AminoAsid amino dgn kump R

berasid (cas –ve)Asid amino dgn kump R berbes

(+ve)Asid glutamik (Glu) Arginina (Arg)

Histidina (His)

Struktur protein 1. Struktur primer2. Struktur sekunder3. Struktur tertier4. Struktur kuarterner

1. STRUKTUR PRIMER• Struktur di mana asid amino tersusun secara linear.• Turut dikenali dengan struktur protein kovalen.• Turut mempunyai ikatan disulfida.

2. STRUKTUR SEKUNDER Boleh dibahagikan kepada:

1. α-heliks2. β-pleated sheet

α-heliks berlaku pada protein jenis globular. berlaku akibat pembentukan ikatan hidrogen di antara amida nitrogen dan karbon

karbonil. berbentuk heliks.

β-pleated sheet berlaku pada protein jenis fibrosa. polipeptida berlipat dan tersusun. distabilkan oleh ikatan hidrogen.

STRUKTUR SEKUNDER

α-heliks (berpintal)

β-pleated sheet (bersusun)

3. STRUKTUR TERTIER

Merujuk kepada struktur tiga dimensi protein yang lengkap.-Rantai α-heliks terlipat membentuk protein globul yang berbentuk 3 dimensi

Btk tertier ini dikekalkan oleh ikatan hidrogen, ikatan ion & ikatan disulfida yg terbtk di antara sisa a.amino pd rantai polipeptida

Contoh protein dgn struktur ini ialah:Enzim, hormon, antibodi & protein plasmaEnzim, hormon, antibodi & protein plasma

4. STRUKTUR KUARTENER

• Merupakan suatu struktur yang terbentuk daripada interaksi monomer-monomer protein yang mempunyai banyak polipeptida (protein oligomerik).

• Struktur ini merupakan lanjutan daripada struktur tertier yang distabilkan.

• Contoh:• hemoglobin (2 alpha globin dan 2 beta globin polyproteins).

Sifat–sifat Protein

• Protein globul bersifat amfoterik ada kedua-dua sifat asid & bes

• Bertindak sebagai penimbal

• Boleh dimusnahkan oleh haba > 40°C (rangkaian silang putus) Denaturasi / Penyahaslian

Fungsi Protein

• Contoh protein adalah seperti enzim, antibodi & hormon

Maka fungsi protein ialah:• Kawal proses tumbesaran & metabolisme• Pertahanan badan • Nutrisi • Respirasi & pengangkutan• Sokongan badan

KARBOHIDRAT

PENGENALAN• Karbohidrat berasal daripada perkataan Greek iaitu '

hydrates of carbon‘ ataupun Saccharides yang bermaksud "gula" yang merupakan sebatian organik yang ringkas terdiri daripada aldehid ataupun keton yang mengandungi berberapa kumpulan hidrosil (kumpulan berfungsi).

Kumpulan Hidrosil

HO– or –OH

Keton or Aldehid

• Karbohidrat terdiri daripada unsur-unsur seperti karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O).

• Formula kimia bagi karbohidrat ialah:

• Semua karbohidrat mempunyai rantai karbonil (C=O) dan kumpulan hidroksil (-OH).

PENGENALAN

CnH2nOnCnH2nOn

• Sumber karbohidrat:

Sumber utama adalah daripada tumbuh-tumbuhan.

Juga boleh disintesis melalui gliserol dan asid amino.

PENGENALAN

• Karbohidrat diperolehi dari makanan (sumber tumbuh-tumbuhan)

• Cth: nasi, roti, bijirin, ubi

• Karbohidrat yang dimakan ini adalah dalam juzuk polisakarida yang perlu dihadamkan dan dipecahkan dalam bentuk monosakarida,sebelum ia dapat diserap oleh usus melalui mikrovili untuk dihantar ke hepar.

• Boleh dikelaskan melalui 2 cara iaitu:

1. Jumlah karbon yang terdapat pada molekul.

2. Jumlah unit gula pada satu rantai.

PENGKELASAN KARBOHIDRAT

1.Jumlah karbon yang terdapat pada molekul.

PENGEKELASAN KARBOHIDRAT

3CTriosa

3CTriosa 4C

Tetrosa4C

Tetrosa

5CPentosa

5CPentosa

6CHeksosa

6CHeksosa

2.Jumlah unit gula pada satu rantai.

Monosakarida (1 unit gula) Disakarida (2 unit gula) Oligosakarida (2-10 unit gula) Polisakarida (>10 unit gula)

PENGKELASAN KARBOHIDRAT

MONOSAKARIDA• Gula paling ringkas

• Glukosa, galaktosa, fruktosa• Ketiga-tiga mempunyai formula kimia yang sama

tetapi berlainan sifat kimia, rasa, kemanisan dan sumber berbeza

• Mempunyai struktur molekul yang berbeza walaupun mempunyai formula kimia yang sama - Isomer.

• Bersifat penurun – menurunkan warna reagen Benedict (biru kepada merah jingga)

• Penting sebagai sumber tenaga tubuh.

GLUKOSA• Formula Kimia : C6H12O6

• Sumber tenaga utama• Mengandungi 6 atom Karbon (C) dengan kumpulan

Aldehid (H-C=O) terikat pada karbon yang pertama dan kumpulan Hidrosil (-OH) pada atom karbon yang lain.

• Dalam air, Karbon (C) k-2 dan (C) k-6 membentuk ikatan dan menghasilkan struktur bergelang.

FRUKTOSA

• Monosakarida paling manis• Sumber : buah-buahan

Galaktosa• Terhasil daripada hidrolisis laktosa yg terkandung

dalam susu.

MONOSAKARIDA

• Struktur Molekul

Fruktosa

DISAKARIDA• Dua unit monosakarida

• Glukosa + Glukosa = Maltosa• Glukosa + Fruktosa = Sukrosa• Glukosa + Galaktosa = Laktosa

• Mpy 2 unit monosakarida diikat oleh ikatan glikosida(-O-) • Gabungan 2 monosakarida menyebabkan 1 Atom

Hidrogen (H) dan 1 Kumpulan Hidrosil (OH) disingkirkan.

+ + H2O

DISAKARIDA

SUKROSA

• Gula biasa• Hidrolisis glukosa + fruktosa• Dipanggil ‘invert sugar’ – lebih manis

+ H2O+

MALTOSA• Terbentuk daripada 2 unit glukosa• Hasil daripada penghadaman kanji.

– E.g : semasa penghadaman kanji.– Hidrolisis glukosa + glukosa

+

LAKTOSA• Kandungan dlm : - Susu lembu – 4-6%

- Susu ibu - 5-8%• X terdapat dlm tumbuhan. • Hanya dalam kelenjar mamari• Kemanisan hanya 1/6 daripada sukrosa.

POLISAKARIDA• Merupakan satu Rantai Panjang yang tunggal atau

rantai bercabang-cabang yang terdiri daripada unit gula mudah (monomer) yang berulang-ulang.

• Sejenis polimer biologikal.• Berbentuk struktur atau simpanan.• Tidak larut air.• Contoh : kanji, selulosa, glikogen.

POLISAKARIDA

• Kanji simpanan karbohidrat pada tumbuhan.

• Glikogen simpanan karbohidrat pada haiwan.

• Selulosa struktur karbohidrat yang terdapat pada kebanyakan

tumbuhan.• Amilosa rantai lurus polisakarida• Amilopektin rantai bercabang

polisakarida

POLISAKARIDA

POLISAKARIDA

KANJI• Merupakan simpanan karbohidarat dalam simpanan. E.g :

nasi & kentang • Terbina daripada Monomer Glukosa• Bukan Gula Penurun• Berbeza mengikut jenis rantai : - Amilosa - Rantai glukosa linear

- Mempunyai ikatan α (1-4) Glikosidik

- Amilopektin - Rantai glukosa yang bercabang.- Ikatan α (1-4) Glikosidik &

ikatan α (1-6) Glikosidik • Kacang pea – 100% amilosa• Jagung - 100% amilopeptin

GLIKOGEN• Glikogen merupakan simpanan karbohidrat dalam

haiwan. • Gabungan Monomer Glukosa yang membentuk rantai

panjang.• Manusia menyimpan glikogen yang cukup yang

menyediaan glukosa dalam darah untuk 24 – 36 jam semasa berpuasa.

SELULOSA• Selulosa merupakan struktur karbohidrat yang

dijumpai dalam tumbuhan dan bertindak mengekalkan bentuk bagi tumbuhan. Eg : plant woody material, cotton fibers, etc.

• Terbina daripada Monomer Glukosa• Tidak terlarut dan kebanyakkan haiwan tidak

dapat mencernakan selulosa.

TERIMA KASIH