Makalah Biokimia 2l4y5k

MAKALAH BIOKIMIA

Oleh

Alif Pratama Jauhari Putra

(1415041003)

Ridwan Santoso

(1415041053)

Romdliah Mar’atul Husnah

(1415041054)

Syafira Eka Gestia

(1415041059)

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2018

i

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan YME, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah “Biokimia” ini dengan baik. Makalah ini telah kami susun dengan semaksimal mungkin dan dengan dibantu dari berbagai pihak dengan tujuan agar pembaca dapat mengetahui tentang “Biokimia” dengan baik. Selain itu, kami juga berterima kasih kepad pihak yang telah memberikan kontribusi sehingga tersusunnya makalah ini. Terlepas dari semua itu, kami menyadari bahwa pengetahuan kami yang masih minim sehingga mengakibatkan adanya kekurangan di dalam makalah ini baik dari segi pembahasan, susunan kalimat, maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah “Biokimia” ini dapat memberikan manfaat kepada para pembaca.

Banar Lampung, 31 Agustus 2018

ii

DAFTAR ISI

MAKALAH BIOKIMIA ....................................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................................................................... iii BAB I ...................................................................................................................................................................... 5 1.1.

Latar Belakang ...................................................................................................................................... 5

1.2.

Rumusan Masalah ................................................................................................................................. 5

1.3.

Tujuan .................................................................................................................................................... 5

BAB II..................................................................................................................................................................... 6 2.1. Definisi Biokimia ........................................................................................................................................ 6 2.2. Tujuan Biokimia ........................................................................................................................................... 7 2.3. Manfaat Biokimia ....................................................................................................................................... 8 2.3.1.

Dalam bidang Petanian dengan pelestarian Alam dan Lingkungan ................................................ 8

2.3.2.

Bidang Kedokteran dalam Masalah Gizi ......................................................................................... 8

2.3.3.

Bidang Farmasi dalam Farmakologi dan Toksikologi Obat ............................................................ 9

2.3.4.

Bidang Keperawatan dalam menangani Pasien ............................................................................... 9

2.3.5.

Bidang Kesehatan ............................................................................................................................ 9

2.3.6.

Bidang Pertanian dan Perikanan...................................................................................................... 9

2.4.

Ruang Lingkup Biokimia ................................................................................................................... 10

2.4.1.

Komposisi dan Struktur Makhluk Hidup ...................................................................................... 10

2.4.2.

Senyawa anorganik........................................................................................................................ 11

2.4.3.

Asam, basa, dan derajat keasaman (pH) ........................................................................................ 11

2.4.4.

Senyawa Organik .......................................................................................................................... 12

2.4.5.

Komponen, Karbon merupakan komponen inti dari senyawa organik ......................................... 12

2.4.6.

Karbohidrat (gula dan zat tepung) ................................................................................................. 12

2.4.7.

Lipid .............................................................................................................................................. 14

2.4.8.

Protein ........................................................................................................................................... 18

2.4.9.

Asam Nukleat ................................................................................................................................ 21

2.5.

Pengantar Metabolisme ...................................................................................................................... 23

2.5.1.

Metabolisme .................................................................................................................................. 24

2.5.2.

Metabolisme Intermediet ............................................................................................................... 25

2.5.3.

Lokasi Metabolisme ...................................................................................................................... 25

BAB III .................................................................................................................................................................... 27 3.1.

Kesimpulan............................................................................................................................................ 27

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................................................. 28

iii

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Di dalam kehidupan sehari-hari tanpa kita sadari kita seringkali menemukan biokimia. Biokimia banyak ditemukan di bidang pertanian, bidang kedokteran, bidang kesehatan, maupun bidang perikanan. Lalu, apa yang dimaksud dengan biokimia tersebut? Apa tujuan penggunaan biokimia di kehidupan sehari-hari? Bagaimana manfaat biokimia di dalam kehdupan sehari-hari? Maka di dalam makalah ini kami akan membahas tentang definisi biokimia, tujuan penggunaan biokimia di dalam kehidupan sehari-hari, pemanfaatan biokimia di dalam berbagai bidang, ruang lingkup biokimia, serta pengenalan tentang metabolisme.

1.2. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah 1. Apakah definisi Biokimia? 2. Apakah tujuan penggunaan Biokimia? 3. Bagaimana pemanfaatan biokimia di dalam berbagai bidang? 4. Apa saja ruang lingkup Biokima? 5. Apa yang dimaksud dengan Metabolisme?

1.3. Tujuan Adapun tujuan dari makalah ini adalah : 1. Agar mengetahui definisi Biokimia 2. Mengetahui tujuan penggunaan Biokimia 3. Mengetahui manfaat Biokimia di dalam berbagai bidang 4. Dapat mengetahui ruang lingkup Biokimia 5. Dapat mengenal tentang Metabolisme

5

BAB II ISI

2.1. Definisi Biokimia Biokimia merupakan salah satu cabang sains yang menemuka dua bidang yang sama penting yaitu biologi dan kimia. Biokimia menunjuk mengenai bahan kimia yang dihasilkan oleh benda hidup, kesannya kegunaannya dan cara memanfaatkan bahan aktif tersebut bagi meningkatkan taraf hidup manusia. Biokimia juga dapat diartikan sebagai ilmu kimia kehidupan yaitu ilmu yang mempelajari tentang dasar kimia kehidupan (kata Yunani, bios berarti “kehidupan”). Sel merupakan unit struktural dan fungsional dari system hidup. Hal ini membawa kita kepada definisi fungsional biokimia sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari unsure-unsur kimia pembentuk sel hidup dan dengan reaksi serta proses yang dijalaninya. Biokimia merupakan ilmu yang berusaha menjelaskan struktur, organisasi, dan fungsi materi kehidupan secara molekuler. Berdasarkan definisi ini, biokimia mencakup erbagai bidang pengetahuan biologi sel, biologi molekuler, dan genetika molekurar yang luas. Jadi biokimia adalah meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat senyawa serta reaksi yag terjadi didalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organism hidup serta energi yang diperlukan untuk kehidupan. Biokimia adalah cabang sains yang mengeksplorasi proses kimia di dalam dan organisme hidup yang terkait dengannya. Ini adalah ilmu berbasis laboratorium yang menggabungkan biologi dan kimia bersama. Dengan menggunakan pengetahuan dan teknik kimiawi, ahli biokimia dapat memahami dan memecahkan masalah biologis. Biokimia berfokus pada proses tingkat molekuler. Ini berfokus pada apa yang terjadi di dalam sel kita, mempelajari komponen seperti protein, lipid dan organel. Ini juga melihat bagaimana sel berkomunikasi satu sama lain, misalnya selama pertumbuhan atau penyakit tempur. Ahli biokimia perlu memahami bagaimana struktur anole berhubungan dengan fungsinya, memungkinkan mereka untuk memprediksi bagaimana molekul akan berinteraksi. Biokimia mencakup berbagai disiplin ilmu, termasuk genetika, mikrobiologi, forensik, sains tanaman dan obatobatan. Karena luasnya, biokimia sangat penting dan kemajuan dalam bidang sains ini selama 100 tahun terakhir telah mengejutkan. Ini adalah saat yang sangat mengasyikkan untuk menjadi bagian dari bidang studi yang menarik ini. Biokimia adalah kimia makhluk hidup. Biokimiawan mempelajari molekuldan reaksi kimiaterkatalisis oleh enzimyang berlangsung dalam semua organisme. Lihat artikel biologi molekularuntuk diagram dan deskripsi hubungan antara biokimia, biologi molekular, dan genetika. Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen seluler, seperti protein, karbohidrat, lipid, asam nukleat, dan biomolekullainnya. Saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifatsifat protein. Saat ini, biokimia metabolisme sel telah banyak dipelajari. Bidang lain dalam biokimia di antaranya sandi genetik (DNA, RNA), sintesis protein, angkutan membran sel, dan transduksi sinyal. Pengertian Biokimia - Biokimia adalah Bios = Yunani, artinya “hidup” “Kimia mahluk hidup; Kimia yang terjadi dan menjadi ciri kehidupan. Biokimia adalah kimia dari bahan-bahan dan proses-proses yang terjadi dalam tubuh mahluk hidup; sebagai upaya untuk memahami proses kehidupan dari sisi kimia. Biokimia diusulkan pertama kali oleh Corl Neuberg pada tahun 1903. Biokimia adalah sains yang menjelaskan struktur dan fungsional makhluk hidup dalam lingkup kimia. Biokimia mengarahkan bidang penelitiannya pada struktur, fungsi, dan interaksi biologi pada makromolekul seperti karbohidrat, lipida (lemak), protein, asam nukleat yang berperan dalam kehidupan. Definisi biokimia ialah Ilmu yang mempelajari tentang dasar-dasar sifat kimiawi yang menyokong kehidupan. Fokus pembahasan dalam biokimia ialah pada komponen kimia sel. Sel merupakan unit struktural dari suatu makhluk hidup. Sehingga biokimia dapat diartikan sebagai ilmu pengetahuan yang mempelajari mengenai sifat kimiawi sel hidup beserta reaksi dan proses yang dialami oleh sel tersebut. Ruang lingkup biokimia dapat mencakup biologi sel, biologi molekular dan genetika molekular. Biokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia dan proses yang berlangsung dalam makhluk hidup. Jangkauan ilmu Biokimia sangat luas sesuai dengan kehidupan itu sendiri. Tidak hanya mempelajari proses yang berlangsung dalam tubuh manusia, ilmu Biokimia juga mempelajari berbagai proses pada organisme mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks.

6

Ruang lingkup biokimia antara lain meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat-sifat senyawa serta reaksi kimia yang terjadi dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan. Dengan kata lain Biokimia menyangkut dua aspek yaitu struktur senyawa dan reaksi antar senyawa dalam organisme hidup. Reaksi kimia yang terjadi dalam sel disebut metabolisme merupakan bagian penting dan pusat perhatian dalam biokimia. Untuk memberikan pemahaman mengenai konsep-konsep dasar yang terjadi dalam berbagai proses dalam kehidupan, maka diberikanlah modul biokimia yang dibagi menjadi delapan topik utama yaitu: Biomolekul, Air, Karbohidrat, Lemak, Protein, Enzim, Asam Nukleat dan Bioenergetika. Biokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia dan proses yang berlangsung dalam makhluk hidup. Jangkauan ilmu Biokimia sangat luas sesuai dengan kehidupan itu sendiri. Tidak hanya mempelajari proses yang berlangsung dalam tubuh manusia, ilmu Biokimia juga mempelajari berbagai proses pada organisme mulai dari yang sederhana sampai yang kompleks. Definisi Biokimia Menurut Para Ahli. Biokimia adalah Bios = Yunani, artinya ―hidup‖ ―Kimia mahluk hidup; Kimia yang terjadi dan menjadi ciri kehidupan.‖ (Webster‘s dictionary). Biokimia adalah kimia dari bahan-bahan dan proses-proses yang terjadi dalam tubuh mahluk hidup; sebagai upaya untuk memahami proses kehidupan dari sisi kimia (WebNet dictionary). Fungsi biologis dari sudut pandang kimia. Pemahaman bentuk dan fungsi biologis dari sudut pandang kimia bertujuan untuk memahami interaksi molekul-molekul tak hidup yang menghasilkan fenomena kompleks dan efisien yang menjadi ciri-ciri kehidupan serta menjelaskan keseragaman kimia dari kehidupan yang beragam. Hubungan biokimia dengan ilmu lain: Kimia Organik yang mempelajari sifat-sifat biomolekul. Biofisika, yang memanfaatkan teknik-teknik fisika untuk mempelajari struktur biomolekul. Nutrisi, yang memanfaatkan pengetahuan tentang metabolisme untuk menjelaskan kebutuhan makanan bagi mahluk hidup mempertahankan kehidupan normalnya. Kesehatan, yang mencari pemahaman tentang keadaan sakit dari sudut pandang molekular. Mikrobiologi, yang menunjukkan bahwa organisme sel tunggal dan virus cocok untuk digunakan sebagai sarana mempelajari jalur-jalur metabolisme dan mekanisme pengendaliannya. Fisiologi, yang mempelajari proses kehidupan pada tingkat jaringan dan organisme. Biologi sel, yang mempelajari pembagian kerja biokimia dalam sel. Genetika, yang mempelajari mekanisme penyusunan identitas biokimia sel. Jadi ruang lingkup biokimia antara lain meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat-sifat senyawa serta reaksi kimia yang terjadi dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organisme hidup serta energi yang diperlukan atau dihasilkan. Dengan kata lain Biokimia menyangkut dua aspek yaitu struktur senyawa dan reaksi antar senyawa dalam organisme hidup. Reaksi kimia yang terjadi dalam sel disebut metabolisme merupakan bagian penting dan pusat perhatian dalam biokimia. Untuk memberikan pemahaman mengenai konsep-konsep dasar yang terjadi dalam berbagai proses dalam kehidupan, maka diberikanlah modul biokimia yang dibagi menjadi delapan topik utama yaitu: Biomolekul, Air, Karbohidrat, Lemak, Protein, Enzim, Asam Nukleat dan Bioenergetika. Biokimia menarik untuk dipelajari, karena materinya berorientasi pada proses-proses kehidupan yang berlandaskan kimia dan kaidah-kaidahnya, terutama kimia organik. Tidak salah bila dikatakan bahwa biokimia mempelajari dinamisasi komponen-komponen kimia penyusun sel. Bagaimana senyawa kimia penyusun sel yang struktur dan komposisi berbeda dapat berinteraksi dan berintegrasi satu sama lain dan terorganisasi dengan baik dalam wujud/bentuk makhluk hidup atau organisme. Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita mencoba membedakan antara struktur benda mati (abiotik) dengan struktur organisme/benda hdup (biotik atau: sel) terlebih dulu sebagai suatu orientasi untuk memahami biokimia. Bila suatu benda mati, misalnya pasir, batu, tanah, air dan lain-lain dibiarkan di alam terbuka untuk beberapa waktu, akan terlihat perubahan strukturnya, baik struktur eksternal maupun internal. Pada akhirnya, benda tersebut akan hilang menyamakan diri atau menyatu dengan alam sekitarnya atau benda sekelilingnya. Akan tetapi, bila suatu benda hidup atau organisme, misalnya seekor tikus, dibiarkan untuk beberapa lama di alam terbuka, dengan asumsi segala keperluan untuk hidupnya dipenuhi, maka akan terlihat struktur eksternal dan internalnya tetap utuh sebagaimana kodratnya seekor tikus. Mengapa demikian?, sistem apakah yang terjadi pada organisme tersebut sehingga struktur eksternal dan internalnya dapat bertahan? Biokimialah yang akan menerangkan, mengapa seekor tikus itu dapat mempertahankan kodratnya selama ia masih hidup. Dari uraian di atas dapatlah dikaji bahwa benda mati maupun organisme sama-sama dibangun oleh unsur-unsur kimia yang sama, tetapi berbeda dalam struktur dan tatanan. Benda mati tidak memiliki struktur dan tatanan sehingga dapat dikatakan benda mati disusun oleh unsur -unsur kimia yang tidak beraturan atau amburadul. Sedangkan pada organisme, unsur kimia yang membangunnya memiliki srtruktur dan tatanan, bahkan memiliki arsitektur.

2.2. Tujuan Biokimia Tujuan biokimia adalah menguraikan proses kimiawi pada sel hidup dalam basis molekuler Tujuan utama ilmu biokimia adalah memahami secara lengkap semua proses kimia yang berkaitan dengan sel-sel hidup pada tingkat molekular, dan tujuan lainnya yaitu berupaya untuk memahami bagaimana kehidupan dimulai.

7

Tujuan utama mempelajari biokimia adalah untuk mendapatkan pemahaman yang komprehensif pada tataran molekuler, tentang berbagai proses kimia yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup. Dengan demikian dapat pula dipahami apabila biokimia juga memiliki ketumpang-tindihan yang cukup besar dengan fisiologi, sebab fisiologi mempelajari berbagai proses dalam tubuh makhluk hidup, yang pada tataran molekuler tentu saja merupakan cakupan biokimia. Saat ini biokimia menjadi dasar atau landasan penting bagi berbagai ilmu pengetahuan hayati lainnya. Mulai dari biologi sel, biologi molekuler, bioteknologi, genetika, imunologi, mikrobiologi, bahkan taksonomi dan paleonthologi, membutuhkan landasan berbagasi prinsip biokimia. Pengetahuan aplikatif, antara lain di bidang kesehatan, lingkungan, pertanian dan peternakan, juga banyak bersinggungan dan membutuhkan biokimia sebagai dasar atau landasannya. Sehingga dapat dikatakan, biokimia merupakan ilmu yang esensil untuk hampir seluruh ilmu-ilmu hayati atau Life Sciences. Tujuan biokimia ialah menjelaskan dan menerangkan segala proses kimiawi yang terjadi pada sel hidup dalam lingkup molekular. Untuk mencapai pemahaman yang baik, para ahli biokimia telah menciptakan berbagai teknik dalam upaya mengisolasi berbagai molekul dalam sel, menentukan strukturnya dan menganalisa fungsi-fungsinya. Untuk menentukan bagaimana sekumpulan benda-benda mati yang menyusun organisme hidup berineraksi satu dengan yang lain untuk mempertahankan danmelangsungkan keadaan hidup.

2.3. Manfaat Biokimia 2.3.1.

Dalam bidang Petanian dengan pelestarian Alam dan Lingkungan

Pada dasarnya penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian. Pengguna pestisida di bidang pertanian telah kita kenal lama. Pada umumnya pestisida di bdng pertanian telah kita kenal lama. Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang bekerja pada hama atau organisme tertentu. Dalam hal ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme kerja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negatif terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Jadi biokimia juga merupakan komponen penting dalam pengetahuan tentang lingkungan hidup. Peningkatan kualitas produk dalam bidang pertanian dan peternakan telah dapat diwujudkan dengan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Ilmu biokimia mempunyai posisi yang kuat dalam bidang kesehatan dan pertanian yaitu : - Dapat meningkatkan kualitas tumbuhan - Dapat memahami kesehatan dan memelihara kesehatan - Memahami dan melakukan penanganan suatupenyakit secara efektif 2.3.2. Bidang Kedokteran dalam Masalah Gizi Setiap saat, semakin banyak gejala penyakit yang dapat disingkirkan oleh obat-obatan, dan juga terus ditemukan agen terapi maupun proses penyakit lewat studi biokimia. Infeksi bakteri dapat diobati dengan sulfonamida, penisilin dan tetrasilin, dan penelitian infeksi virus mengungkapkan efektivitas asiklovir melawan virus herpes. Ada banyak minat dalam mempelajari karsinogenesis dan kemoterapi kanker. Sudah diketahui, misalnya, kalau kanker dapat terjadi saat molekul penyebab kanker, yang disebut karsinogen, bereaksi dengan asam nukleat dan protein dan menghalangi proses alami mereka. Para peneliti telah mengembangkan berbagai uji yang dapat menemukan molekul

8

apa yang kemungkinan bersifat karsinogen. Harapannya tentu saja adalah kemajuan dalam pencegahan dan perawatan kanker yang akan mempercepat landasan biokimia penyakit ini lebih dimengerti lagi. Dengan mempelajari biokimia kita mengetahui tentang reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dala sel. Hal ini berarti kita dapat memahami proses-proses yang terjadi dalam tubuh. Dengan demikian diharapkan kita akan mampu menghindari hal-hal dari luar yang akan mempengaruhi proses dalam sel-sel tubuh, misalnya kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita konsumsi sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Contoh lain kita akan mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh libah yang membahayakan kesehatan. Biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit akibat dari kurang gizi terutama pada anak-anak. Adapun salah satu penyebab dari kekurangan gizi adalah asupan makanan, infeksi penyakit. Seperti halnya yang telah di jelaskan di atas dengan mengetahui reaksi-reaksi apa saja yang terjadi dalam tubuh kita, kita dapat mengatasi kekurangan gizi dan kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita konsumsi sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Serta kita mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah yang membahayakan kesehatan. 2.3.3.

Bidang Farmasi dalam Farmakologi dan Toksikologi Obat

Biokimia juga dapat menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Obat-obatan biasanya mempengaruhi jalur metabolik tertentu, misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tak dapat membentuk dinding sel. 2.3.4.

Bidang Keperawatan dalam menangani Pasien Hasil penelitian biokimia turut menentukan diagnosis, prognosis dan pengobatan penyakit Pendekatan biokimia sering menjadi unsur fundamental untuk menjelaskan sebab penyakit dan merancang terapi yang tepat Penggunaan berbagai pemeriksaan biokimia laboratorium secara bijaksana merupakan komponen integral dalam penegakan diagnosis dan pemantauan hasil terapi.

2.3.5.

Bidang Kesehatan Dengan dimanfaatkannya biokimia dalam bidang kesehatan kita dapat dapat memahami kesehatan dan memilihara kesehatan kita agar terhindar dari berbagai penyakit yang ada. Jika kita sudah terkena penyakit kita juga bisa memahami dan melakukan penanganan suatu penyakit secara efektif. Selain itu Biokimia juga dapat menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Lalu dalam kasus Obat-obatan biasanya mempengaruhi jalur metabolik tertentu, misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tak dapat membentuk dinding sel.

2.3.6.

Bidang Pertanian dan Perikanan

9

Biokimia sangat berperan penting dalam ilmu peternakan dan Perikanan, karena proses yang berlangsung dalam pemeliharaan fungsi tubuh dan produktifitas ternak dan perikanan akan maksimum. Jika proses pencernaan berlangsung optimal. Proses pencernaan baruberlangsung optimal jika ezim-enzim yang di butuhkan tersedia dalam jenis dan jumlah yang tepat. Dengan memahami reaksi-reaksi enzimatis yang terjadi dalam saluran pencernaan kita dapat meningkatkan efisien reaksi, misalnya dengan member addiktifpakan berupa enzim pemecah cellulose kepada pakan broiler berkandungan serat relative tinggi. Selain itu Biokimia juga bias di lakukan diwujudkan dengan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika pada waktu ini telah dilaksanakan dan memberikan hasil yang menggembirakan.

2.4. Ruang Lingkup Biokimia Diatas telah dibahas mengenai pengertian biokimia yaitu merupakan salah satu cabang sains menunjuk mengenai bahan kimia yang dihasilkan oleh benda hidup yang memanfaatkan bahan aktif untuk meningkatkan taraf hidup manusia. Antara kelas bahan kimia yang dikaji dalam bidang yang termasuk biokimia yaitu:

Gambar keseolingkupan kajian biokima

2.4.1.

Komposisi dan Struktur Makhluk Hidup Sebagian besar zat kimia yang ada dalam tubuh manusia berbentuk senyawa, yang terbagi menjadi dua kelompok utama: senyawa organik dan senyawa anorganik. 1. Senyawa anorganik tidak mengandung karbon. Sebagian besar zat kimia dalam tubuh tidak termasuk zat organik. a. Air, sekitar 70% dari total berat badan, adalah senyawa anorganik terpenting dalam tubuh manusia. b. Senyawa anorganik penting lainnya merupakan senyawa kecil dan sederhana seperti asam, basa, dan garam c. Karbon dioksida (CO2) dan senyawa yang mengandung karbonat diklasifikasikan sebagai senyawa anorganik, walaupun mengandug karbon. 2.

Senyawa organik mengandung atom karbon dan terkandung dalam ribuan senyawa kimia yang ditemukan di organisme hidup. Ilmu kimia mengenal kehidupan disebut kimia karbon.

10

2.4.2.

Senyawa anorganik Senyawa anorganik didefinisikan sebagai senyawa pada alam (di tabel periodik) yang pada umumnya menyusun material / benda tak hidup. Semua senyawa yang berasal dari makhluk hidup digolongkan dalam senyawa organik, sedangkan yang berasal dari mineral digolongkan dalam senyawa anorganik. Pada waktu itu[per kapan?] diyakini bahwa senyawa organik hanya dapat terjadi oleh adanya pengaruh dari daya yang dimiliki makhluk hidup (vital force atau vis vitalis). Dengan keberhasilan Friederich Wohler dalam membuat urea (senyawa organik) dari amonium sianat (senyawa anorganik) pada tahun 1828, maka keyakinan adanya pengaruh vital force dalam pembentukan senyawa organik semakin goyah. Dalam perkembangan selanjutnya diperoleh suatu kesimpulan bahwa di antara senyawa organik dan anorganik tidak ada perbedaan mengenai hukum-hukum kimia yang berlaku. Meskipun di antara senyawa organik dan senyawa anorganik tidak ada perbedaan yang hakiki sebagai senyawa kimia, namun pengkajiannya tetap dipandang perlu dipisahkan dalam cabang kimia yang spesifik. sifat air, air memiliki sifat fisik dan kimia berikut ini : a. Kohesif dan adhesif. Karena ikatan hidrogennya, maka molekul air memiliki kecenderungankuat untuk tetap berkaitan (kohesi) dan juga kecenderungan untuk berkaitan dengan zat lain (adhesi). Karena kedua sifat tersebut, maka air memiliki: 1. Tegangan permukaan yang tinggi. Karena sifat kohesifnya, maka molekul air membentuk suatu lapisan permukaan yang kuat. 2. Gaya kapilar. kecenderungan air untuk naik secara kapilar (pada selang yang sangat kecil) karena sifat adhesif dan kohesifnya.

2.4.3.

b.

Kalor jenis yang tinggi. 1. Air dapat menyerap atau melepas sejumlah besar panas hanya dengan sedikit perubahan dalam suhunya. 2. Karena sifat tersebut, maka perubahan suhu tubuh yang tiba-tiba akibat factor eksternal atau internal dapat dicegah.

c.

Kalor uap yang tinggi. 1. Jika air mengalami evaporasi (perubahan bentuk dari cair ke gas), maka panas yang dibutuhkan hamir dua kali lipat panas yang dipakai untuk menguapkan alkohol atau cairan lainnya. 2. Saat keringat berevaporasi dari kulit, maka saat itu pula sejumlah besar panas dkeluarkan dari tubuh ke lingkungan, memberikan suatu mekanisme pendinginan yang efisien.

d.

Air sebagai solven. 1. Karena polaritas molekul air dan kecenderungannya yang membentuk ikatan hydrogen, air merupakan solven (zat pelarut) untuk sebagai jenis molekul ion, dan molekul non-ion polar (molekul hidrofilik). a. Molekul-molekul air membentuk kulit solven (hidrasi) yang terarah disekitat molekul dan atom bermuatan negative, dengan cara mendekatkan kutub positifnya (hidrogen) ke ion negatif. b. Kutub negatif okesigen pada molekul air mengarah keluar dan menarik kutub positif molekul air lain. c. Disekitar ion muatan positif, arah molekul air menjadi terbalik. Bergantung pada arah molekul, kulit solven dapat menarik kutub positif maupun negatif dari molekul air yang banyak. d. Dengan demikian, jika gaya tarik antar partikel terlarut melemah, maka suatu larutan akan terbentuk.

Asam, basa, dan derajat keasaman (pH) a. Ionisasi Air 1. Molekul air memiliki sedikit kecenderungan untuk berionisasi; yaitu, untuk pecah menjadi ion hidrogen (H+) dan ion hidroksida (OH-). 2. 2) Ada satu per sepuluh juta mol ion hidrogen dalam setiap liter air murni, dan satu per sepuluh juta mol ion hidroksida b.

c.

Asam dan Basa 1. Larutan akan bersifat asam jika larutan tersebut mengandung konsentrasi ion hidrogen yang lebih tinggi dari konsentrasi ion hidroksida. Asam adalah zat yang melepas ion hindrogen (pro-ton) saat larut dalam air. 2. Larutan akan bersifat basah jika konsentrasi ion hidrogen yang terkandung lebih rendah dari konsentrasi ion hidroksida. Basa adalah suatu zat yang melepas ion hidroksida dan menerima ion hidrogen, memisahkan ion-ion hidrogen dari larutan saat larut dalam air. Skala pH dipakai untuk menggambarkan kadar keasaman atau alkalinitas (kebasaan) satu larutan.

11

1.

Skala pH, berkisar dari 0 sampai 14 (0 adalah asam terkuat, 14 adalah basa terkuat, dan 7 bersifat netral) memperlihatkan rentan konsentrasi ion hidrogen dan ion hidroksida dalam satu larutan. Kadar keasaman (pH) dari suatu ion larutan adalah logaritma negative (dengan angka dasar 10) dari konsentrasi ion hidrogen yang dinyatakan dalam mol per liter. Perhatikan bahwa pH akan turun seiring dengan peningkatan konsentrasi ion hidrogen. Larutan dengan pH 2 mengandung konsentrasi ion hidrogen 10 kali lebih besar dari larutan dengan pH 3.

2. 3.

2.4.4.

Senyawa Organik Senyawa organik adalah golongan besar senyawa kimia yang molekulnyamengandung karbon, kecuali karbida, karbonat, dan oksida karbon. Studi mengenai senyawaan organik disebut kimia organik. Banyak di antara senyawaan organik, seperti protein, lemak, dan karbohidrat, merupakan komponen penting dalam biokimia. Di antara beberapa golongan senyawaan organik adalah senyawa alifatik, rantai karbon yang dapat diubah gugus fungsinya; hidrokarbon aromatik, senyawaan yang mengandung paling tidak satu cincin benzena; senyawa heterosiklik yang mencakup atom-atom nonkarbon dalam struktur cincinnya; dan polimer, molekul rantai panjang gugus berulang. Pembeda antara kimia organik dan anorganik adalah ada/tidaknya ikatan karbon-hidrogen. Sehingga, asam karbonat termasuk anorganik, sedangkan asam format, asam lemak pertama, organik. Nama "organik" merujuk pada sejarahnya, pada abad ke-19, yang dipercaya bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat/disintesis dalam tubuh organisme melalui vis vitalis - life-force. Kebanyakan senyawaan kimia murni dibuat secara artifisial.

2.4.5.

2.4.6.

Komponen, Karbon merupakan komponen inti dari senyawa organik a. Atom karbon dengan empat elaktron dalam kulit terluarnya dapat mencapai stabilitas dengan cara membagi empat elektronnya dengan atom karbon lain atau dengan unsure lain untuk membentuk empat ikatan kovalen tunggal, atau dengan membentuk sedikit ikatan ganda atau tripel. Dengan cara ini, karbon dapat membentuk rantai yang panjang atau cabang rantai. b.

Karbon umumnya berkaitan dengan unsure karbon juga, atau dengan hidrogen, oksigen, atau nitrogen.

c.

Gugus fungsional (yaitu gugus atom yang menentukan karakteristik, solubilitas (daya larut), dan reaktivitas molekul organik yang terkandung dalam gugus) terikat pada rantai karbon. Sebagian besar senyawa organik mengandung dua gugus fungsional atau lebih. Gugus fungsional yang ada dalam molekul biologis meliputi : 1.

Hidrogen (-H) ditemukan di hampir semua molekul organik. Ikatan anatara karbon dan hidrogen membentuk gugus fungsional nonpolar seperti gugus metil, -CH3

2.

Gugus hidroksil (-OH) ditemukan dalam karbohidrat, asam nukleat, beberapa asam organik, alkohol dan steroid. Senyawa organik yang mengandung gugus hidroksil merupakan zat polar dan dapat larut dalam air.

3.

Gugus karbonil (-CO atau –COOH) terdiri dari satu atom yang bergabung dalam atom oksigen dalam ikatan ganda. Senyawa organik yang kita kenal sebagai gula mengandung gugus karbonil dan gugus hidroksil.

4.

Gugus karboksil (-C-O-O-H atau –COOH) terdiri dari satu atom oksigen yang berkaitan ganda dengan satu atom karbon yang juga terikat dengan gugus hidroksil. Gugus ini ditemukan dalam asam organik seperti asam amino dan asam lemak.

5.

Gugus amino (-NH2) mengandung satu atom nitrogen yang terikat pada dua ataom hidrogen dan pada rantai karbon. Gugus ini ditemukan dalam senyawa organik yang disebut amina, yang merupakan bagian dari protein dan asam nukleat.

6.

Gugus fosfat (-PO4) ditemukan dalam asam nukleat, fosfolipid, dan fosfat organik. Fosfat organik meyimpan enargi yang dapat dipindahkan dari satu molekul ke molekul lainnya dengan cara memindahkan satu gugus fosfat.

7.

Gugus sulfhidril (-SH) terdiri dari satu atom sulfur yang berkaitan dengan satu atom hidrogen. Senyawa yang mengandung sulfhidril disebut thiol.

Karbohidrat (gula dan zat tepung)

12

Butir-butir pati, salah satu jenis karbohidrat cadangan makanan pada tumbuhan, dilihat dengan mikroskop cahaya

Karbohidrat ('hidrat dari karbon'), hidrat arang, atau sakarida (dari bahasa Yunaniσάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat sendiri terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitinpada hewan dan jamur).[1] Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijaumengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.[2] Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH 2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air.[3] Namun, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.[2] Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gulasederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida). Karbohidrat (gula dan zat tepung)ciri khasnya adalah molekul mengandung atom hidrogen yang dua kali lebih banyak daripada atom oksigen, sama dengan proporsinya dalam molekul air. Karbohidrat diklasifikasikan sebagai monosakarida, disakarida, dan polisakarida. a.

b.

Monosakarida (gula sederhana) merupakan molekul karbohidrat dasar. Sebagian monosakarida mengandung sedikitnya tiga atom karbon (triosa); lainnya mengandung lima (pentose) atau enam (heksosa) atom karbon. 1.

Semua gula sederhana mengandung satu gugus karbonil. Jika O ikatan ganda teah berkaitan dengan atom karbon utama dari rantai kabon (atom karbon bagian ujung), gula tersebut adalah gula aldehid; jika O ikatan ganda berkaitan dengan atom karbon di bagaian selain ujungnya, maka gula tersebut dinamakan gula keton.

2.

Glukosa, fruktosa, dan galaktosa (semuanya heksosa) adalah gula sederhana yang memiliki jumlah dan jenis atom yang sama (C6H12O6), tetapi berbeda dalam pengaturan stuktur tiga dimensi dan sifatnya. Senyawa yang demikian disebut isomer.

Disakarida (gula ganda) 1.

Disakarida dibentuk dengan penggabungan dua monosakarida melalui sintesin dehidrasi (juga dekenal sebagai reaksi kondensasi), yang melibatkan pemindahan satu molekul air.

13

2.

Disakarida dapat diurai menjadi sub-unit monosakarida dengan menambah satu molekul air, reaksi yang terjadi disebut hidrolisis

3.

Contoh-contoh disakarida, meliputi : a. b. c.

c.

2.4.7.

Sukrosa, atau gula meja, mengandung unit glukosa dan fruktosa. Laktosa, atau gula susu, mengandung unit glukosa dan galaktosa. Maltose, ditemukan dalam gandum, disusun dari dua molekul glukosa.

Polisakarida adalah polimer, molekul berantai panjang yang tersusun dari unit yang sama. Polisakarida terbentuk dari monosakarida yang saling berkaitan melalui proses dehidrasi untuk membentuk zat tepung (pada tumbuhan) atau glikogen (pada binatang), yang merupakan senyawa struktural dan simpanan energi yang penting. Contoh-contoh polisakarida meliputi : 1.

Amilase dan amilopektin adalah zat tepung tumbuhan yang dapat dicerna yang menjadi sebagian makanan manusia.

2.

Selulosa, yang merupakan polisakarida paling banyak dialam, adalah suatu kompenen struktural pada dinding sel. Selulosa adalah salah satu komponen “kasar” atau serat yang tidak dapat dicerna dalam makanan manusia.

3.

Gilkogen adalah simpanan glukosa-polisakarida yang ditemukan di hepar dan otot rangka.

Lipid

Struktur beberapa lipid umum. Di bagian atas adalah kolesterol dan asam oleat. Struktur bagian tengah adalah trigliserida yang teriri dari rantai oleoil, stearoil, dan palmtoil yang melekat pada kerangka gliserol. Di bagian bawah adalah fosfolipid yang umum, fosfstidikolina.

14

Lipid adalah kelompok molekul alami yang meliputi lemak, lilin, sterol, vitamin yang larut dalam lemak (seperti vitamin A, D, E, dan K), monogliserida, digliserida, trigliserida, fosfolipid, dan lain-lain. Fungsi biologis utama lipid termasuk menyimpan energi, pensinyalan, dan bertindak sebagai komponen pembangun membran sel.[4][5] Lipid memiliki aplikasi dalam industri kosmetik dan makanan serta dalam nanoteknologi.[6] Lipid dapat didefinisikan secara luas sebagai molekul kecil hidrofobik atau amfifilik; sifat amfifilik beberapa lipid memungkinkan mereka untuk membentuk struktur seperti vesikel, liposom multilamelar/unilamelar, atau membran dalam lingkungan akuatik. Lipid biologis berasal, seluruhnya atau sebagian, dari dua jenis subunit biokimia atau "blok-pembangun" yang berbeda yaitu: gugus ketoasil dan isoprena.[5] Dengan menggunakan pendekatan ini, lipid dapat dibagi menjadi delapan kategori: asam lemak, gliserolipid, gliserofosfolipid, spingolipid, sakarolipid, dan poliketida(diturunkan dari kondensasi subunit ketoasil); dan lipid sterol serta lipid prenol (berasal dari kondensasi subunit isoprena).[5] Meskipun istilah lipid kadang-kadang digunakan sebagai sinonim untuk lemak, lemak adalah subkelompok lipid yang disebut trigliserida. Lipid juga mencakup molekul seperti asam lemak dan turunannya (termasuk tri-, di-, monogliserida, dan fosfolipid), serta metabolit lainnya yang mengandung sterol seperti kolesterol.[7] Meskipun manusia dan mamalia lainnya menggunakan berbagai jalur biosintesis untuk memecah dan mensintesis lipid, beberapa lipid esensial tidak dapat dibuat dengan cara ini dan harus diperoleh dari makanan.

Kategori lipid 1.

Asam Lemak Asam lemak atau residu asam lemak ketika mereka merupakan bagian dari lipid, adalah kelompok molekul lain yang disintesis dengan elongasi rantai asetil-KoA primer dengan malonil-KoA atau kelompok metilmalonil-KoAdalam proses yang disebut sintesis asam lemak.[8][9] Mereka terbentuk dari rantai hidrokarbon yang diterminasi dengan gugus asam karboksilat; penataan ini membuat molekul memiliki ujung hidrofilik yang polar, dan ujung hidrofobik yang nonpolar yang tidak larut dalam air. Struktur asam lemak adalah salah satu dari kategori paling mendasar lipid biologis, dan banyak digunakan sebagai blok pembangun untuk sebagian besar lipid yang lebih kompleks. Rantai karbon, biasanya dengan panjang antara empat hingga 24 karbon, [10] dapat bersifat jenuh maupun tak jenuh, dan dapat berikatan dengan gugus fungsi yang mengandung oksigen, halogen, nitrogen, dan belerang. Jika asam lemak mengandung ikatan rangkap, terdapat kemungkinan memiliki isomer geometri cis atau trans, yang berpengaruh terhadap konfigurasi molekul secara signifikan. Ikatan rangkap cis- menyebabkan rantai asam lemak melengkung, dan berimbas pada pelipatgandaan ikatan rangkap dalam rantai karbon. Tiga ikatan rangkap dalam asam linolenat (C-18), rantai lemak asil yang paling melimpah dalam membran tilakoid, mengakibatkan membran ini sangat fluid meskipun suhu lingkungan rendah.[11] Ini juga membuat asam linolenat mendominasi puncak-puncak tajam pada spektrum kloplas yang dianalisis menggunakan NMR C-13 resolusi tinggi. Ini pada gilirannya memainkan peran penting dalam struktur dan fungsi membran sel.[12] Sebagian besar asam lemak alami mempunyai konfigurasi cis, meskipun bentuk trans nya ada dalam beberapa lemak dan minyak alami atau yang telah dihidrogenasi parsial.[13] Contoh asam lemak yang penting secara biologis adalah eikosanoid, utamanya diturunkan dari asam arakidonat dan asam eikosapentaenoat, yang meliputi prostaglandin, leukotriena, dan tromboksana. Asam dokosaheksanoat juga penting dalam sistem biologis, terutama yang berhubungan dengan penglihatan.[14][15] Kelas utama lain dalam kategori asam lemak adalah ester lemak dan amida lemak. Ester lemak meliputi zat-zat antara biokimia yang penting seperti ester lilin, turunan-turunan asam lemak tioester koenzim A, turunan-turunan asam lemak tioester A, dan asam lemak karnitin. Amida lemak meliputi senyawa N-asil etanolamina, seperti penghantar saraf kanabinoid anandamida.

2.

Gliserolipid Gliserolipid tersusun atas gliserol tersubstitusi mono-, di-, dan tri-,[17] yang paling terkenal adalah triester asam lemak dari gliserol, disebut trigliserida, Istilah "triasilgliserol" terkadang digunakan sebagai sinonim "trigliserida". Dalam senyawa ini, tiga gugus hidroksil dari gliserol masing-masing mengalami esterifikasi, biasanya oleh asam lemak yang berbeda. Oleh karena berfungsi sebagai cadangan energi, lipid ini terdapat dalam sebagian besar cadangan lemak di dalam jaringan hewan. Hidrolisis ikatan ester pada trigliserida serta pelepasan gliserol dan asam lemak dari jaringan adiposadisebut "mobilisasi lemak".[18] Subkelas gliserolipid lainnya adalah glikosilgliserol, yang ditandai dengan keberadaan satu atau lebih residu gula yang melekat pada gliserol via ikatan glikosidik. Contoh struktur di dalam kategori ini adalah digalaktosildiasilgliserol yang dijumpai di dalam membran tumbuhan [19] dan seminolipid dari sel sperma mamalia.

15

3.

Gliserofosfolipid Gliserofosfolipid, biasanya dirujuk sebagai fosfolipid, terdapat cukup banyak di alam dan merupakan komponen kunci lipid dwilapisdalam sel,[21] serta terlibat di dalam metabolisme dan sinyal komunikasi antar sel.[22] Jaringan saraf, termasuk otak, mengandung cukup banyak gliserofosfolipid. Perubahan komposisi zat ini dapat mengakibatkan berbagai kelainan saraf.[23] Glisero fosfolipid dapat dibagi menjadi beberapa kelas yang berbeda, berdasarkan sifat gugus kepala polar pada posisi sn-3 kerangka gliserol dalam eukariota dan eubakteria, atau posisi sn-1 dalam kasus arkaebakteria.[24] Contoh gliserofosfolipid yang ditemukan di dalam membran biologis adalah fosfatidilkolina (juga dikenal sebagai PC, GPCho, atau lesitin), fosfatidiletanolamina (PE atau GPEtn), dan fosfatidilserin (PS atau GPSer). Selain berperan sebagai komponen primer membran sel dan tempat perikatan bagi protein intra- dan antarseluler, beberapa gliserofosfolipid di dalam sel-sel eukariotik, seperti fosfatidilinositol dan asam fosfatidat adalah prekursor, ataupun sendirinya adalah "kurir sekunder" yang diturunkan dari membran.[25] Biasanya, satu atau kedua gugus hidroksil ini terasilasi dengan asam lemak berantai panjang, meski terdapat gliserofosfolipid yang terikat dengan alkil dan 1Z-alkenil (plasmalogen). Terdapat juga varian dialkileter pada arkaebakteria.

4.

Sfingolipid Sfingolipid adalah keluarga senyawa-senyawa kompleks[27]yang berbagi fitur struktural yang sama, yaitu kerangka dasar basa sfingoid yang disintesis secara de novo dari asam amino serina dan asil lemak KoA berantai panjang, yang kemudian diubah menjadi seramida, fosfosfingolipid, glisosfingolipid, dan senyawa-senyawa lainnya. Basa sfingoid utama pada mamalia umumnya merujuk pada sfingosina. Seramida (basa N-asil-sfingoid) adalah subkelas utama turunan basa sfingoid dengan suatu asam lemak berikatan amida. Asam lemaknya biasanya adalah asam lemak jenuh atau tak jenuh tunggal dengan panjang rantai antara 16 dan 26 atom karbon. [28] Nama sfingolipid diambil dari mitologi Yunani, Spinx, setengah wanita dan setengah singa yang membinasakan siapa saja yang tidak dapat menjawab teka-tekinya. Sfingolipid ditemukan oleh Johann Thudichum pada tahun 1874 sebagai teka-teki yang sangat rumit dari jaringan otak. Sfingolipid adalah jenis lemak kedua yang ditemukan di dalam membran sel, khususnya pada sel saraf dan jaringan otak. Lemak ini tidak mengandung gliserol, tetapi dapat menahan dua gugus alkohol pada bagian tengah kerangka amina.[29] Fosfosfingolipid utama pada mamalia adalah sfingomielin (seramida fosfokolina),[30] sementara pada serangga terutama mengandung seramida fosfoetanolamina[31] dan pada fungi memiliki fitoseramida fosfoinositol dan gugus kepala yang mengandung manosa.[32] Glikosfingolipid adalah sekelompok molekul beraneka ragam yang tersusun dari satu residu gula atau lebih yang berikatan dengan basa sfingoid melalui ikatan glikosidik. Contohnya adalah glikosfingolipid sederhana dan kompleks seperti serebrosida dan gangliosida.

5.

Lipid Sterol Lipid sterol, seperti kolesterol dan turunannya, adalah komponen penting dalam lipid membran,[33] bersama dengan gliserofosfolipid dan sfingomielin. Steroid, semuanya diturunkan dari penyatuan struktur inti empat cincin yang sama, memiliki peran biologis yang bervariasi seperti hormon dan molekul pensinyalan. Steroid 18-karbon (C18) meliputi keluarga estrogen, sementara steroid C19 terdiri dari androgen seperti testosteron dan androsteron. Subkelas C21 meliputi progestagen, juga glukokortikoid dan mineralokortikoid.[34] Sekosteroid, terdiri dari beragam bentuk vitamin D, dikarakterisasi oleh perpecahan cincin B dari struktur inti. [35] Contoh lain dari sterol adalah asam empedu dan konjugat-konjugatnya,[36] yang pada mamalia merupakan turunan kolesterol yang teroksidasi dan disintesis di dalam hati. Pada tumbuhan, senyawa yang setara adalah fitosterol, seperti beta-Sitosterol, stigmasterol, dan brasikasterol; senyawa terakhir ini juga digunakan sebagai penanda biologis bagi pertumbuhan alga.[37] Sterol dominan di dalam membran sel fungi adalah ergosterol.

6.

Lipid Prenol Lipid prenol disintesis dari prekursor berkarbon 5 isopentenil pirofosfat dan dimetilalil pirofosfat yang sebagian besar dihasilkan melalui jalur asam mevalonat (MVA).[39] Isoprenoid sederhana (alkohol linear, difosfat, dan lain-lain) terbentuk dari adisi unit C5 secara terus menerus, dan diklasifikasi menurut banyaknya satuan terpena ini. Struktur yang mengandung lebih dari 40 karbon dikenal sebagai politerpena. Karotenoid adalah isoprenoid sederhana yang penting yang berfungsi sebagai antioksidan dan sebagai prekursor vitamin A.[40] Contoh kelas molekul yang penting secara biologis lainnya adalah kuinon dan hidrokuinon, yang mengandung ekor isoprenoid yang melekat pada inti kuinonoid yang tidak berasal dari isoprenoid. [41]Vitamin E dan vitamin K,

16

juga ubikuinon, adalah contoh kelas ini. Prokariota mensintesis poliprenol (disebut baktoprenol) yang satuan isoprenoid terminalnya, yang melekat pada oksigen, tetap tak jenuh, sedangkan pada poliprenol hewan (dolikol) isoprenoid terminalnya telah direduksi.

7.

Sakarolipid Sakarolipid (bahasa Inggris: saccharolipid, glucolipid) adalah asam lemak yang terikat langsung dengan kerangka gula[44] dan membentuk struktur yang sesuai dengan membran dwilapis. Pada sakarolipid, monosakaridamenggantikan kerangka gliserol pada gliserolipid dan gliserofosfolipid. Sakarolipid yang paling dikenal adalah prekursor glukosamina terasilasi dari komponen lipid A lipopolisakarida dalam bakteri gram-negatif. Molekul Lipid-A yang umum adalah disakarida dari glukosamina, yang diturunkan hingga tujuh rantai asil-lemak. Lipopolisakarida minimal yang diperlukan untuk pertumbuhan E. coli adalah Kdo2-Lipid A, yakni disakarida yang terasilasi di enam lokasi pada gugus glukosamina dan diglikosilasikan dengan dua residu asam 3-deoksi-D-manooktulosonat (Kdo).

8.

Poliketida Poliketida disintesis melalui polimerisasi subunit asetil dan propionil oleh enzim klasik serta enzim iteratif dan multimodular yang berbagi fitur mekanistik dengan sintase asam lemak. Mereka terdiri dari sejumlah besar metabolit sekunder dan produk alami dari hewan, tumbuhan, bakteri, jamur dan sumber laut, serta memiliki keragaman struktural yang besar. [45][46]Banyak poliketida adalah molekul siklik dengan kerangka yang sudah dimodifikasi lebih lanjut oleh glikosilasi, metilasi, hidroksilasi, oksidasi, dan/atau proses-proses lainnya. Kebanyakan anti mikroba, anti parasit, dan anti kanker yang digunakan adalah poliketida atau turunan poliketida, seperti eritromisin, tetrasiklin, avermektin, dan anti tumor epotilon.

Lipid adalah sekelompok molekul yang beragam; semuanya tidak dapat larut dalam air, namun dapat larut dalam zat pelarut nonpolar seperti eter dan kloroform. Lipid biologis yang penting meliputi lemak netral, zat lilin, fosfolipid dan steroid. a.

Minyak sayur dan lemak binatang termasuk lemak netral, atau disebut juga trigliserida. Lemak netral dan zat lilin hanya mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen. 1.

2.

b.

Lemak netral adalah persenyawaan asam lemak dengan gliserol. Tiga molekul asam lemak (rantai panjang atom karbon dan hidrogen dengan satu gugus karboksil disalah satu ujungnya) berikatan kovalen dengan satu molekul gliserol (satu molekul terdiri dari tiga karbon dengan tiga sisi gugus hidroksil. a.

Lemak cenderung memadat pada suhu kamar. Molekul asam lemak memiliki rantai panjang dengan atom-atom karbon berikatan kovalen tunggal dan dengan atom hidrogen yang menempati seluruh posisi ikatan yang ada pada atom karbon. Lemak tersebut disebut lemak saturasi (jenuh) karena memiliki atom hidrogen sebanyak yang dapat diikatnya.

b.

Minyak cenderung tetap berbentuk cair pada suhu kamar. Pada minyak yang mengalami beragam derajat unsaturasi (ketak-jenuhan) dan polisaturasi (ketakjenuhan ganda), sebagian ikatan antar karbon merupakan ikatan kovalen ganda, dan akibatnya jumlah atom hidrogen lebih kecil jika dibandingkan dengan jumlah hidrogen pada lemak jenuh.

c.

Minyak dapat diubah ke bentuk lemak melalui proses hidrogenasi; yaitu, dengan memecah ikatan ganda antar atom karbon dan menggantinya dengan ikatan kovalen tunggal serta dengan menambah atom karbon kedalam posisi ikatan yang tersisa. Contoh lemak dihidrogenasi (lemak padat) adalah lemak sayur padat, selai kacang padat, dan margarine.

d.

Sebagian besar asam lemak yang termasuk lemak dan minyak yang dapat dimakan memiliki rantai karbon utama yang panjang. Asam lemak yang paling umum adalah asam stearat dan oleat, yang masing-masing mengandung 18 atom karbon, dan asam palmitat yang mengandung 16 atom karbon.

Zat lilin sama dengan lemak dan minyak, terkecuali bahwa asam lemak yang ada dalam zat lilin mengikat rantai karbon alkohol, bukannya gliserol.

Fosfolopid adalah unsure pokok dari membrane sel.

17

1.

2.

Dari segi struktur, fosfolipid serupa dengan trigliserida, terkecuali bahwa satu dari tiga molekul asam lemaknya diganti dengan gugus fosfat yang memiliki gugus nitrogen yang pendek dan polar disalah satu ujungnya a.

Nitrogen yang berisi bagian kepala molekul, bersifat polar, hidrofilik (menarik air), dan larut dalam air.

b.

Ujung lain molekul berisi dua bagian ekor asam lemak, jenuh dan tak jenuh, yang hidrofobik (anti-air) dan tidak larut dalam air.

Secara fungsional, sifat ganda fosfolipid tersebut merupakan factor penting dalam struktur membrane sel. a.

Bagian kepala molekul fosfolipid bersentuhan dengan larutan yang mengandung air pada permukaan membran sel.

b.

Ekor mengarah ke pusat membrane, dan interaksi hidrofobik antar hidrokarbon membantu dalam mempertahankan kebersamaan molekul membrane tersebut, yang membentuk ikatan antar sel dan lingkungan eksternal.

C. Steroid adalah molekul lipid yang besar, susunannya bukan terdiri dari rantai hidrokarbon melainkan dari empat cincin yang bergabung (inti steroid) yang mengikat beragam gugus fungsional.

2.4.8.

1.

Kolesterol, komponen umum dalam membran sel hewan adalah suatu steroid yang penting; sebagian besar steroid lainnya merupakan hasil sintetis kolesterol

2.

Contoh steroid dalam tubuh meliputi hormone pria dan wanita (misalnya; testosterone, estrogen, dan progesterone), hormone adrenal kortikoid dan garam empedu.

Protein

segelas susu sapi merupakan salah satu sumber protein.

Protein (asal kata protos dari bahasa Yunaniyang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomerasam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem imun sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof). Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838. Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan ribosom.[1] Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino

18

proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi. Protein secara kimia lebih kompleks lagi, tetapi seperti karohidrat dan lipid, protein juga tersusun dari senyawa gabungan yang sederhana. Semua protein mengandung atom karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen serta protein-protein yang mengandung sulfur dan fosfor. A. Asam amino adalah unit molekular dasar yang membentuk polimer protein panjang. Ada 20 jenis asam amino dalam protein yang menjadi dasar struktur dan fungsi tubuh manusia. 1.

2.

Setiap asam amino mengandung sedikitnya satu gugus asam karboksil (-COOH) dan sedikitnya satu gugus amino (-NH2). Kedua gugus tersebut terikat pada atom karbon yang sama. Setiap asam amino mempunyai anak rantai yang disebut sebagai satu gugus R. a.

Asam-asam amino memiliki perbedaan dalam gugus R-nya, yang member ciri khas dan mempengaruhi sifat protein tempat asam amino tersebut bergabung.

b.

Gugus R nonpolar menyebabkan asam amino relatif tidak larut dalam air. Gugus R yang polar atau bermuatan listrik menyebabkan asam amino larut dalam air.

Asam-asam amino bergabung untuk membentuk protein melalui reaksi kondensasi (dehidrasi) antara gugus karboksil dari salah satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lain. a.

Air yang terbentuk sebagai ikatan kovalen dihasilkan diantara dua jenis asam amino.

b.

Ikatan itu disebut ikatan peptida dan senyawa yang terbentuk disebut peptide.

c.

Dua asam amin yang bergabung dalam ikatan peptide disebut dipeptida, tiga asam amino membentuk tripeptida, dan sepuluh asam amino atau lebih membentuk polipeptida.

d.

Rantai panjang mengandung sampai 100 asam amino disebut rantai polipeptida. Rantai polipeptida membentuk struktur primer protein.

B. Struktur protein

Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunder beta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek. Model dibuat dengan menggunakan koordinat dari Bank Data Protein (nomor 1EDH)

Struktur protein dapat dilihat sebagai hierarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat empat):[4][5]

19



struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan beberapa enzim proteaseyang mengiris ikatan antara asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasigenetik.



struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut: alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino berbentuk seperti spiral; beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H); beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").[4]

   



struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalenmembentuk oligomer yang stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.



contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.

Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan spektrometri massa. Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR).[6] Spektrum CD dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa diestimasi dari spektrum inframerah. Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional. Kenyataannya, seluruh protein yang ada di dunia ini merupakan kombinasi dari dua puluh macam asam amino, baik esensial maupun non esensial. 1.

Rantai polipeptida memilin, melipat, dan membungkus diri kedalam model yang khas untuk membentuk protein dengan kesesuaian bentuk (conformation) yang berbeda-beda. a. Protein struktural atau fibrosa disusun dari makromolekul linear yang panjang. Contohnya meliputi kolagen, myosin (protein otot), fibrin, dan keratin pada rambut, kuku, dan kulit. b.

2.

Protein globular adalah protein yang sangat terpilin dan terlipat dalam bentuk yang hampir sferikal, atau mirip gulungan benang kusut. Contohnya meliputi enzim, hormon, dan protein darah.

Ada empat tingkat organisasi struktur protein. a. Struktur primer adalah rantai polipeptida dan jumlah serta urutan asam amino dalam setiap rantai.

20

b.

Struktur skunder adalah lilitan rantai peptida yang menyerupai spiral helix atau jenis kesesuaian bentuk lainnya. -

Alpha helix adalah lilitan geometris yang seragam dengan 3,6 asam amino menempati setiap lekuk heliks, terbentuk saat terjadi ikatan higrogen antar asam amino pada lekukan yang berurutan dari spiral. Bentuk tersebut merupakan bentuk dasar struktur protein pada rambut, kulit, dan kuku. Struktur lembaran terlipat terbentuk dari ikatan hidrogen untuk mempertahankan kedekatan rantai-rantai dalam konfigurasi yang berbentuk zig-zag. Lembaran terlipat seperti itu menjadi inti dari protein globular.

-

c.

Struktur tersier berada diatas struktur sekunder biasa dengan sedikit mengubah, melipat dan mengusut rantai peptida biasa untuk membentuk model tiga dimensi yang kompleks.

d.

Struktur kuarter adalah susunan kompleks yang terdiri dari dua rantai polipeptida atau lebih, yang setiap rantainya bersama dengan struktur primer, skunder, dan tersier membentuk satu molekul protein yang besar dan aktif secara biologis.

C. Denaturasi protein. Protein dapat mempertahankan kesesuaian bentuknya asalkan lingkungan fisik dan kimianya dipertahankan. Jika lingkungan berubah, maka protein dapat terurai atau mengalami perubahan sifat (denaturasi); mereka dapat kehilangan struktur sekunder, tersier, dan kuaternya sehingga aktivitas biologisnya juga hilang.

2.4.9.

1.

Kesesuaian bentuk protein bergantung pada ikatan hidrogen, yang lemah dan sangat sensitif terhadap perubahan pH dan suhu.

2.

Paparan singkat pada suhu yang tinggi (diatas 60’C) atau paparan pada asam atau basa kuat dalam periode waktu yang lama akan menyebabkan denaturasi karena ikatan hidrogen rupture. a.

Sebagian protein dapat dikembalikan kebentuk aslinya, jika terdenaturasi tanpa harus menjadi insoluble (tidak dapat larut). Contoh, setelah pemanasan ringan, protein dapat kembali kebentuk aslinya jika kembali ke suhu normal.

b.

Perbedaan panas yang besar dpat menyababkan denaturasi yang menetap. Putih telur (albumin) akan menadat dan menjadi insoluble jika dipanaskan - Suhu tubuh yang sangat tinggi dapat menyebabkan koagulasi protein selular. - Jika suhu tubuh naik sampai diatas 41’C atau 42’C, maka degenerasi sel, terutama otak, mulai terjadi akibat denaturasi protein.

Asam Nukleat

21

Perbandingan dari dua asam nukleat utma : RNA (kiri) dan DNA (kanan), menunjukkan heliks dan nukleobasa yang dimiliki

adalah makromolekulbiokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotidayang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus. Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purinatau pirimidin), sebuah gulapentosa, dan sebuah gugus fosfat. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.

Ilmuwan Swiss Friedrich Mieschermenemukan asam nukleat (DNA) pada tahun 1869.[1] Kemudian, dia mengangkat ide bahwa asam nukleat dapat terlibat dalam hereditas

Asam Nukleat adalah struktur molekular kompleks yang terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan fosfor. Asam nukleat adalah molekul turunan dan mengatur fungsi protein dalam sel. a.

b.

Ada dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). 1.

DNA dapat ditemukan dalam kromosom semua makhluk hidup dan memiliki kemampuan untuk menggandakan dirinya.

2.

RNA berfungsi dalam sintesis protein dibawah perintah DNA.

Struktur asam nukleat. DNA dan RNA terdiri dari rantai-rantai sub-unit yang disebut nukleotida, yang disatukan melalui proses sintesis dehidrasi. 1.

Setiap nuklotida terdiri dari tiga bagian: nukleotida mengandung basa nitrogen yang bergabung dengan satu pentosa (gula lima karbon), yang kemudian terikat pada satu gugus fosfat. a.

Ada dua jenis basa nitrogen dalam nuklotida. - Primidin adalah molekul bercincin tunggal yang mengandung karbon, hidrogen, dan nitrogen. Primidin pada asam nukleat adalah sitosin (C) dan timin (T), dan urasil (U). Sitosin ditemukan dalam DNA dan RNA, timin hanya ada dalam DNA, dan urasil hanya ditemukan didalam RNA. - Purin adalah molekul bercincin ganda. Yang termasuk purin adalah adenine (A) dan guanine (G), dan keduanya dapat ditemukan dalam DNA dan RNA.

22

b.

c.

Pentosa yang terikat dengan basa nitrogen adalah dioksiribosa dalam DNA dan ribosa dalam RNA.

2.

Dalam polimer DNA, nukleotida disambung secara berurutan (satu diatas yang lain) kedalam dua rantai yang berlawanan untuk membentuk double helix.

3.

Dalam polimer RNA, nukleotidanya juga bertumpang tindih, tetapi karna RNA berantai tunggal, maka double helix tidak terbentuk.

Fungsi asam nukleat. Beberapa nukleotida ada dalam sel hidup sebagai bagian dari molekul lain. Contohnya: 1. Nukleotida siklik, merupakan pembawa pesan intraselular. 2. Adenosine trifosfat, molrkul berenergi tinggi yang dapat menyimpan energi untuk dilepaskan kemudian. 3. Dan koenzim, membantu enzim dalam menjalankan fungsinya sebagai katalis biologis.

2.5. Pengantar Metabolisme

Santorio Santorio (1561—1636) diyakini pertama kali melakukan eksperimen atas metabolisme dengan menggunakan timbangan besar

Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang terjadi di tingkat seluler. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik,  

katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekulsenyawa organik untuk mendapatkan energi anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.[1]

Kedua arah lintasan metabolisme diperlukan setiap organisme untuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatu senyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis)

23

oleh enzim. Pada senyawa organik, penentu arah reaksi kimia disebut promoter dan penentu percepatan reaksi kimia disebut katalis. Pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substratyang bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya. Keseluruhan pereaksi kimia yang terlibat pada suatu jenjang reaksi disebut metabolom. Semua ini dipelajari pada suatu cabang ilmu biologi yang disebut metabolomika. 2.5.1.

Metabolisme Metabolisme adalah segala proses yang terjadi di mahluk hidup dan reaksinya dikatalisi oleh enzim. Metabolisme bisa diartikan pula sebagai aktivitas sel yang terkoordinasi, mempunyai tujuan dan melibatkan kerjasama multi enzim. Metabolisme mempunyai fungsi bebagai berikut yaitu: 1) mengubah molekul nutrient menjadi prekusor unit pembangun atau building blok seperti ribose, asam α-keto, gulan dan asam lemak, 2) menggabungkan unit pembangun menjadi biomakromolekul seperti: protein, asam nukleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain, 3) membentuk dan mendegradasi biomakromolekul untuk fungsi sel. Metabolime dibedakan menjadi dua yaitu katabolime dan anabolisme. Energi yang dibawa dari lintas katabolik ke lintas anabolik dalam bentuk : 1. ATP ATP (Adenosin Tripospat) yaitu pembawa gugus pospat yang memiliki energi tinggi 2. NADH, NADPH, dan FADH2 sebagai tenaga pereduksi, pembawa elektron atau atom H berenergi tinggi Ada tiga pendekatan untuk mengidentifikasi urutan metabolik, yaitu pendekatan melalui : 1.

Reaksi invitro Reaksi invitro dilakukan di dalam tabung reaksi terhadap ekstrak sel atau enzim dari sel yang mampu mengkatalis proses metabolik yang diselidiki.

2.

Mutase genetik Dengan mutase genetik organisme muatan dibuat agar tidak bisa memproduksi enzim aktif yang diselidiki sehingga memungkinkan menyimpulkan sifat-sifat tahap tertentu dalam metabolisme.

3.

Pelacakan isotop Metabolit tertentu dilabel dengan isotop radioaktif kemudian lintas metabolit dilacak lewat sifat radioaktivitasnya. Jenis reaksi yang terjadi dalam metabolisme dikelompokkan berdasarkan enzim yang mengakatalisisnya yaitu: (1) oksidasi reduksi, (2) transfer gugus, (3) reaksi hidrolisis, (4) reaksi pemutusan non hidrolisis, (5) reaksi isomerisasi, dan (6) reaksi pembentukan ikatan. Sedangkan urutan reaksi dalam jalur metabolisme digolongkan berdasarkan pola urutan reaksinya yang digambarkan sebagai: (1) linear, (2) bercabang, (3) bercabang divergen, (4) siklik, (5) spiral, (6) lingkar 2 atau lebih, (7) tangga, dan (8) reversible langsung.

Regulasi di dalam lintas metabolik digolongkan ke dalam tiga jenis mekanisme yaitu: a. Regulasi allosteric Aktivitas katalitik enzim diubah oleh modulator positif atau modulator negative yang biasanya terdapat pada atau dekat permulaan suatu urutan multienzim. Contohnya aspartate carbamoyltransferase.

b. Pengontrolan hormone Jalur metabolik diatur melalui perangsangan atau hambatan beberapa aktifitas metabolik spesifik berdasarkan isyarat yang disampaikan hormone pada bagian dalam sel. Contohnya: epinefrin mengontrol aktivitas degradasi glikogen

c. Control sistensis enzim/ control transkripsi Sel hati dapat menghidupkan atau mematikan biosintesis enzim tertentu tergantung pada sifat nutrient yang masuk proses induksi enzim. Contohnya: operon laktosa. Sel hidup bersifat isothermal, oleh karena itu energi dari reaksi katabolisme dibawa ke reaksi anabolisme dalam bentuk energi kimia (ATP, NADH, NADPH, dan FADH2).

1. ATP adalah pembawa gugus pospat yang kaya energi, reaksi penguraiannya: ATP ADP + Pi + energi ATP merupakan sumber energi untuk melakukan: reaksi biosintesis, kontransi dan motilitas sel, transport aktif (transport nutrient melalui membrane gradient konsentrasi), pemindahan informasi genetic selama biosintesis DNA, RNA, dan protein.

2. NADH, NADPH, dan FADH2 NADH, NADPH, dan FADH2 merupakan pembawa electron atau atom H yang kaya energi untuk reaksi biosintetik reduktif.

24

2.5.2. Metabolisme Intermediet Metabolisme Intermediet adalah jalur pusat metabolik yang menyajikan jalur sintesis, degradasi, interkonversi metabolit-metabolit penting serta konversi energi. Jalur lingkar yang memainkan peranan katabolisme dan anabolisme disebut jalur amfibolik. Bagan di bawah ini menggambarkan jalur-jalur metabolisme intermediet.

2.5.3.

Lokasi Metabolisme

1.

Brain/Otak Dalam keadaan istirahat otak memerlukan sebanyak 20% oksigen dari seluruh kebutuhan oksigen tubuh dan 70% glukosa tubuh. Adanya kebutuhan oksigen yang tinggi dikarenakan karena aktivitas otak yang terus menerus sehingga otak memerlukan makanan yang cukup dan teratur. Di otak terjadi metabolisme, otak memerlukan glukosa untuk menghasilkan energy melalui proses glikolisis dan siklus Krebs. Metabolisme di otak utamanya terjadi di mitokondria yang akan menghasilkan senyawa phospat yang bernergi tinggi.

2.

Mouth/ mulut : terjadi katabolisme polisakarida Proses mencerna makanan pertama kali ada di mulut, saliva mengandung enzim amilase untuk menghidrolisis pati dan glikogen.

3.

Blood and circulatory system/ darah dan sistem peredarannya Pembuluh darah sebagai jaringan transportasi O2 dan CO2, asam lemak, glukosa, asam amino dan regulasi hormone yang diedarakan ke seluruh organ dan jaringan yang bervariasi.

4.

Lung/ paru-paru : tempat pertukaran gas O2 dan CO2 Pertukaran gas O2 dan CO2 terjadi antara pembuluh darah dan udara. O2 diambil dari udara karena tubuh membutuhkan untuk proses oksidasi. Sedangkan CO2 dilepaskan sebagai hasil buang katabolisme karbohidrat.

5.

Heart/ Jantung : Katabolisme asam lemak katabolisme asam lemak menghasilkan asetil Co-A yang akan masuk ke siklus Krebs.

6.

Skeletal Muscle/ jaringan otot : Katabolisme asam lemak, mobilisasi glikogen dan sintesis glikogen terjadi di jaringan otot.

7.

Liver/ hati Fungsi hati terutama adalah menjaga konsentrasi gula darah di dalam tubuh. Dapat kita sebut pula hati sebagai buffer, ketika kadar gula dalam darah naik maka hati akan menyimpan glukosa, sebaliknya ketika kadar gula turun, maka hati akan melepaskan glukosa dalam darah. Selain itu di hati juga sebagai tempat terjadinya gluconeogenesis, katabolisme asam amino, sintesis glikogen, sintesis lipoprotein, katabolisme asam lemak dan jalur phopspoglukonat.

25

8.

Pancreas/ pancreas Pankreas sebagai regulator metabolisme dalam tubuh. Ketika keadaan lapar, maka pankreas akan mengeluarkan insulin, sebaliknya dalam keadaan kenyang, pancreas akan melepaskan hormone glucagon. Sehingga kadar gula dalam darah tetap stabil, tepatnya 90 menit setelah makan adalah 10 mmol/l atau sekitar 180 mg/dl. Pada malam hari kadar gula darah normal manusia adalah 8 mmol/l atau 144 mg/dl. Dan ketika seseorang berpuasa, kadar gula darah normalnya adalah 4-7 mmol/l atau sekitar 72-126 mg/dl.

9.

Small intestine/ usus halus Katabolisme protein, katablosme disakarida, dan proses penyerapan terjadi di usus halus.

10. Adiposa Tissue/ jaringan adipose : Mobilisasi triacilgliserol, sintesis asam lemak, penyimpanan triasilgliserol dan jalur pospoglikonat.

26

BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 1.

Biokimia adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia dan proses yang berlangsung dalam makhluk hidup

2.

biokimia bertujuan untuk menjelaskan dan menerangkan segala proses kimiawi yang terjadi pada sel hidup dalam lingkup molekular, lalu menguraikan prses kimiawi pada sel hidup basis molekuler

3.

Biokimia dapat dimanfaatkan di dalam berbagai bidang, diantaranya : a. Bidang pertanian dengan pelestarian alam dan lingkungan b. Bidang kedokteran dan masalah gizi c. Bidang farmasi dalam farmakologi dan toksilogi obat d. Bidang keperawatan dalam menangani pasien e. Bidang kesehatan f. Bidang pertanian dan perikanan

4.

Ruang lingkup biokimia meliputi : a. Komposisi dan struktur makhluk hidup b. Senyawa anorganik c. Asam, basa, dan derajat keasaman (pH) d. Senyawa Organik e. Karbohidrat f. Lipid g. Protein h. Asam Nukleat

5.

Metabolisme merupakan segala proses yang terjadi di mahluk hidup dan reaksinya dikatalisi oleh enzim. Metabolisme bisa diartikan pula sebagai aktivitas sel yang terkoordinasi, mempunyai tujuan dan melibatkan kerjasama multi enzim.

27

DAFTAR PUSTAKA

Brody, Tom. 1994. Nutritional Biochemistry. United Kingdom: Academic Press. Linder, MC. 1992. Biokimia Nutrisi dan Metabolisme. Parakkasi Aminuddin, penerjemah. Jakarta : Universitas Indonesia press. Terjemahan dari : Nutritional Biochemistry and Metabolism Martoharsono Soeharsono. 1978. Biokimia jilid I. Yogyakarta: Gadjah Mada University press. Mulyani, Sri. 2010. Pengantar Biokimia. Surakarta: Universitas Sebelas Maret Press. Page David S. 1989. Prinsip-prinsip Biokimia. Soendoro R, penerjemah. Jakarta : Erlangga.. Terjemahan dari : Principles of Biological Chemistry. Timberlake KC. 2002. Organic and Biological Chemistry: Structures of Life. San Fransisco. Benjamin Cumings https://id.wikipedia.org/wiki/Biokimia http://www.rp2u.unsyiah.ac.id/index.php/welcome/proses/640/2 https://mystupidtheory.com/pengertian-biokimia-dan-kedokteran/ http://www.kursksalvage.com/bagaimana-proses-biokimia-itu-ini-penjelasannya/ http://www.infodanpengertian.com/pengertian-biokimia-menurut-para-ahli# https://id.idoub.com/doc/84244441/Pengertian-Biokimia http://alviannet.blogspot.com/2013/08/pengertian-tujuan-dan-peran-biokimia.html http://ppm.unas.ac.id/2014/11/biokimia-dasar/ http://staff.unila.ac.id/gnugroho/files/2015/03/Pengantar-Biokimia-1.pdf http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Biokimia%201.pdf http://blog.ub.ac.id/agrotekjaya/files/2013/03/pengertian-biokimia-3.pdf http://dedeaepksk.blogspot.com/2015/12/biokimia-kegunaan-biokimia-di-kehidupan.html https://id.idoub.com/document/347580570/Manfaat-Biokimia-Dalam-Pertanian https://id.wikipedia.org/wiki/Lipid

28