SELULOSA

SELULOSA

     

Selulosa merupakan komponen yang mendominasi karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan hampir mencapai 50%, karena selulosa merupakan unsur struktural dan komponen utama bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan β-1,4 poli glukosa, dengan berat molekul sangat besar. Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida yang mengakibatkan struktur selulosa linier. Keteraturan struktur tersebut juga menimbulkan ikatan hidrogen secara intra dan intermolekul

  Beberapa molekul selulosa akan membentuk mikrofibril dengan diameter 2-20 nm dan panjang 100-40000 nm yang sebagian berupa daerah teratur (kristalin) dan diselingi daerah amorf yang kurang teratur. Beberapa mikrofibril membentuk fibril yang akhirnya menjadi serat selulosa. Selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan pelarut. Hal ini berkaitan dengan struktur serat dan kuatnya ikatan hidrogen.

2. BIOKIMIA SELULOSA

     Fungsi dasar selulosa adalah untuk menjaga struktur dan kekakuan bagi tanaman. Selulosa bertindak sebagai kerangka untuk memungkinkan tanaman untuk menahan kekuatan mereka dalam berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda. Itulah sebabnya dinding sel tanaman kaku dan tidak dapat berubah-berubah bentuk..

       Selulose ditemukan dalam tanaman yang dikenal sebagai microfibril dengan diameter 2-20 nm dam panjang 100-40000 nm). Selulosa adalah unsur struktural dan komponen utama dinding sel dari pohon dan tanaman tinggi lainnya. Senyawa ini juga dijumpai dalam tumbuhan rendah seperti paku, lumut, ganggang, dan jamur. Selulosa ditemukan di diinding sel, karena merupakan komponen utama dinding sel tanaman.

     Berdasarkan derajat polimerisasi (DP) dan kelarutan dalam senyawa natrium hidroksida (NaOH) 17,5%, selulosa dibedakan atas tiga jenis:

 

• Selulosa alpha adalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5 % atau larutan basa kuat dengan DP 600-1500. Selulosa alpha dipakai sebagai penduga dan atau penentu tingkat kemurnian selulosa.
• Selulosa betha adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5% dan basa kuat dengan DP 15-90, dapat mengendap bila dinetralkan.
• Selulosa gamma adalah sama dengan selulusa betha, tetapi DP-nya kurang dari 15. selain itu ada yang disebut hemiselulosa dan holoselulosa.Hemiselulosa adalah polisakarida yang bukan selulosa, jika dihidrolisis akan menghasilkan D-manova, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, dan asam urat. Sedangkan, Holoselulosa adalah bagian dari serat yang bebas dan sari lignin, terdiri dari campuran semua selulosa dan hemiselulosa

   Secara kimia, selulosa merupakan senyawa polisakarida dengan bobot molekulnya tinggi, strukturnya teratur yang merupakan polimer yang linear terdiri dari unit ulangan β-D-Glukopiranosa. Karakteristik selulosa antara lain muncul karena adanya struktur kristalin dan amorf serta pembentukan mikro fibril dan fibril yang pada akhirnya menjadi serat selulosa. Sifat selulosa sebagai polimer tercermin dari bobot molekul rata-rata, polidispersitas dan konfigurasi rantainya

       Untuk struktur kimia selulosa terdiri dari unsur C, O, H yang membentuk rumus molekul (C₆H₁₀O₅)_n ,dengan ikatan molekulnya ikatan hidrogen yang sangat erat.

       Gugus fungsional dari rantai selulosa adalah gugus hidroksil. Gugus – OH ini dapat berinteraksi satu sama lain dengan gugus –O, -N, dan –S, membentuk ikatan hidrogen. Ikatan –H juga terjadi antara gugus –OH selulosa dengan air. Gugus-OH selulosa menyebabkan permukaan selulosa menjadi hidrofilik. Rantai selulosa memiliki gugus-H di kedua ujungnya. Ujung –C1 memiliki sifat pereduksi. Struktur rantai selulosa distabilkan oleh ikatan hidrogen yang kuat disepanjang rantai. Di dalam selulosa alami dari tanaman, rantai selulosa diikat bersama-sama membentuk mikrofibril yang sangat terkristal (highly crystalline) dimana setiap rantai selulosa diikat bersama-sama dengan ikatan hydrogen

      Di dalam jaringan pembuluh tanaman selulosa disintesis oleh membran plasma dengan kompleks terminal roset (RTCs). RTCs adalah struktur protein heksamerik, kira-kira 25 nm diameter, yang mengandung enzim sintesa selulosa yang mensintesis rantai selulosa individu.  Setiap RTC mengapung di membran plasma sel dan “berputar” sebuah mikrofibril ke dalam dinding sel.RTCs mengandung setidaknya tiga sintesis selulosa yang berbeda, dikodekan oleh gen Cesa, dalam stoikiometri yang tidak diketahui. Salinan set gen Cesa terlibat dalam biosintesis sel primer dan sekunder dinding. Selulosa membutuhkan inisiasi sintesis rantai dan perpanjangan dan dua proses terpisah. Cesa inisiat glukosiltransferase memulai polimerisasi selulosa dengan menggunakan primer steroid, sitosterol-beta-glukosida, dan UDP-glukosa. Sintesa selulosa menggunakan prekursor UDP-D-glukosa untuk memanjangkan pertumbuhan rantai selulosa . Selulase mungkin berfungsi untuk membelah primer dari rantai matang.

      Dalam pembentukannya, tanaman membuat selulosa dari glukosa, yang merupakan bentuk yang paling sederhana dan paling umum karbohidrat yang ditemukan dalam tanaman. Glukosa terbentuk melalui proses fotosintesis dan digunakan untuk energi atau dapat disimpan sebagai pati yang akan digunakan kemudian. Selulosa dibuat dengan menghubungkan unit sederhana banyak glukosa bersama-sama untuk menciptakan efek simpang siur rantai panjang, membentuk molekul panjang yang digunakan untuk membangun dinding sel tanaman.

        Walaupun selulosa sifatnya keras dan kaku, namun selulosa dapat dirombak menjadi zat yang lebih sederhana melalui proses cellulolysis. Cellulolysis adalah proses memecah selulosa menjadi polisakarida yang lebih kecil yang disebut dengan cellodextrins atau sepenuhnya menjadi unit-unit glukosa, hal ini merupakan reaksi hidrolisis. Karena molekul selulosa terikat kuat antar satu molekul dengan molekul lainya ,cellulolysis relatif sulit bila dibandingkan dengan pemecahan polisakarida lainnya. Proses cellulolisis terjadi pada sistem pencernaan sebagian hewan memamah biak ruminansia untuk mencerna makanan mereka yang mengandung selulosa. Proses cellulolisis dibantu oleh enzim selulase

        Enzim yang digunakan untuk membelah hubungan glikosidik di glikosida hidrolisis selulosa termasuk endo-acting selulase dan glucosidases exo-akting. Enzim tersebut biasanya dikeluarkan sebagai bagian dari kompleks multienzim yang mungkin termasuk dockerins dan selulosa modul mengikat. Untuk proses selulolilsis akan dijelaskan pada gambar di bawah ini:

Ketiga jenis reaksi yang dikatalisis oleh enzim selulase: 1.  Kerusakan dari interaksi non-kovalen hadir dalam struktur kristal selulosa (endo-selulase) 2. Hidrolisis serat selulosa individu untuk memecah menjadi gula yang lebih kecil (ekso-selulase). 3. Hidrolisis disakarida dan tetrasakarida menjadi glukosa (beta-glukosidase)