Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

DASAR-DASAR KIMIA HAYATI (KI-1213) Fida M. Warganegara.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "DASAR-DASAR KIMIA HAYATI (KI-1213) Fida M. Warganegara."— Transcript presentasi:

1 DASAR-DASAR KIMIA HAYATI (KI-1213) Fida M. Warganegara

2 Rujukan  Darnel J., Lodish, H dan Baltimore D., “Molecular Cel Biology”, Scientific American Books, New York  Albert B., Bray D., Lewis J., Raff M., Roberts K., Watson JD., “ Molecular Biology of the Cell”, Garland Publishing, New York

3 Pokok Bahasan 1. Pengantar : 2. Tipe dan Jenis Sel:  Prokarya ke Eukarya  Uni - Multi-selular 3. Molekul, Energi dan Metabolisme:  Komponen Kimia Sel  Energi dan keteraturan Biologi 4. Struktur, Bentuk dan Informasi makromolekul  struktur dan fungsi asam Nukleat  Struktur protein  Protein sebagai biokatalis 5. Teknik- Teknik Analisis Sel:  Struktur sel dalam mikroskop  Isolasi dan penumbuh- an sel  Fraksinasi dan Anali- sis Komponen Sel  Sel dalam Bioteknologi modern

4 1 Pengantar

5  Evolusi dan teori sel:  observasi – experimental science

6 Molekul penyusun sel  75-80% berat badan : air, ion anorganik, molekul organik dengan Mr rendah  Makromolekul: –Protein –Polisakarida –DNA

7 makromolekul

8 Model DNA ( )

9 2. Tipe dan jenis Sel

10 Tipe dan Jenis sel  Tipe sel:  Prokarya: tidak memiliki inti, organisasi sederhana  Eukarya: struktur internal lebih rumit, termasuk inti..  Analisis DNA  Prokarya: bakteri, archaea

11

12 Sel dikelilingi oleh membran sel

13 Membran sel  Terdiri atas lapis rangkap lipid (lipid bilayer)  Sifat : semipermeabel  Fungsi: –Pembatas –Penyimpan energi

14 Sel prokarya  Organisme sel tunggal  Dua tipe utama: bakteria & archae  Strukturnya relatif lebih sederhana

15

16 Sel eukarya  Organisme sel tunggal atau multiselular  Tanaman atau hewan  Strukturnya lebih kompleks: organel, sitoskeleton

17

18 DNA eukarya  Tiap khromosom merupakan molekul DNA liner tunggal yang berasosiasi dengan protein.  Genome suatu organisme adalah DNA total didalam khromosom suatu organisme

19 Siklus hidup sel  Pembelahan sel terjadi pada saat satu sel membentuk dua anak sel  Kebanyakan sel eukarya mengikuti siklus sel, suatu jam internal yang menentukan fasa dari pertumbuhan dan pembelahan sel  Proses pada siklus sel dikendalikan pada checkpoints, yang memonitor kesiapan di dalam sel (misal, apakah jumlah DNA sudah cukup), maupun kecukupan nutrisi dari luar. checkpoints  Sel dapat ‘meninggalkan’ siklus sel dan terdeferensiasi untuk melakukan fungsi khusus.  Sel dapat memasuki ‘program kematian sel’ sebagai penyeimbang pertumbuhan atau pembentukan struktur baru semasa perkembangan (apoptosis)

20 Siklus sel

21 Sel bergabung membentuk jaringan  Jaringan dibangun oleh banyak sel dan matriks ekstraseluler  Jaringan-jaringan dapat membentuk organ  Jaringan dasar (yang belum berkembang) dan seluruh rencana pembangunan tubuh terjadi pada tahap awal perkembangan  ekspresi gen dan kemampuan sel untuk berinteraksi dengan sel lain.  Kebanyakan hewan memiliki kesamaan pola perkembangan, yang menggambarkan kemiripan mekanisme molekular dan selular untuk mengendalikan perkembangan.

22 Penampang lintang arteriole  Lu = tabung lumen  EC =sel endothelial  TI= endotelium  TM= jaringan otot halus  TA= jaringan pengikat

23 3. Molekul, Energi dan Metabolisme

24 3.1 Komponen Kimia Sel  a) Air, ion dan molekul-molekul kecil (77%)

25 Komponen Kimia Sel (lanjutan)  b) Makromolekul (23%)

26 Ikatan Kimia  Ikatan Kovalen  Ikatan Ion  Ikatan hidrogen  Ikatan van der Waals  Ikatan logam

27 Ikatan Kimia: Ikatan Kovalen  Definisi:..  Jumlah ikatan kovalen dalam satu atom…(e.g C, B, P)  Pada sistem biologi, umumnya ikatan tunggal atau ganda  Energi ikatan

28 Energi ikatan pada beberapa ikatan kovalen  Sebagai perbandingan, energi panas pada 25C < 1 kcal/mol

29 Ikatan kovalen memiliki geometri yang spesifik Figure 2-2

30 Ikatan kovalen ganda menyebabkan semua atom berada pada bidang datar Figure 2-3

31 Ikatan kovalen polar: pemakaian bersama elektron bergantung pada polaritas atom Figure 2-4 Atom dengan keelektronegatifan yang tinggi akan lebih menarik elektron

32 Molekul air memiliki momen dipol Figure 2-5

33 Atom karbon asimetrik selalu ada dalam molekul-molekul biologis.  Atom karbon asimetrik:  mengikat 4 atom/gugus berbeda  Ikatan yang terbentuk oleh atom karbon asimetrik dapat menghasilkan stereoisomer (bayangan cermin satu dengan lainnya)  Stereoisomers dapat right-handed atau left- handed dan biasanya memiliki aktivitas biologis yang sama sekali berbeda.  Karbon asimetri merupakan key features dari asam amino dan Karbohidrat

34 Stereoisomers dari asam amino alanin Figure 2-6

35 Monosakarida yang berbeda memiliki susunan atom yang berbeda disekitar atom karbon asimetri Figure 2-8

36 Ikatan  dan  glycosidik menghubungkan monosakarida Figure 2-10

37 Ikatan Kimia: Ikatan Nonkovalen  Beberapa tipe: Ikatan hidrogen, Ikatan ion, Ikatan van der Waals.  Ikatan Nonkovalen memerlukan energi pemutusan ikatan yang lebih rendah dibandingkan iketan kovalen  hanya sedikit lebih besar dari Ek pada suhu ruang  Diperlukan untuk: – menjaga struktur 3D makromolekul –Penstabil asosiasi spesifik antar makromolekul

38 Penstabilan interaksi molekul besar oleh beberapa ikatan lemah Figure 2-11

39 Ikatan hidrogen menentukan sifat kimia dan biologis air Figure 2-12 hidrofilik

40 Ikatan Hidrogen didalam protein Figure 2-13

41 Ikantan Kimia: Ikatan Ion  Definisi:…  Keelektronegatifan:..  Ion-ion dalam larutan dikelilingi oleh molekul air, yang berinteraksi melalui ujung dipol air yang bermuatan berlawanan dengan ion yang bersangkutan.

42 Ion-ion dalam pelarut air Figure 2-14

43 Ikatan Kimia: Ikatan van der Waals Figure 2-15 Jika dua atom saling berdekatan, maka suatu gaya ikat nonspesifik yang lemah (gaya v.d. Waals) terbentuk akibat fluktuasi acak yang menghasilkan dipol listrik transien.

44 Gaya London: Ikatan Hidrofobik  menyebabkan molekul non polar saling berikatan Figure 2-16 Molekul nonpolar (mis. hidrokarbon) tidak larut dalam air (hidrofobik)

45 Ikatan kovalen majemuk menentukan kespesifisikan ikatan (binding specificity) Figure 2-17

46 Phospholipids : molekul amfipatik Figure 2-19

47 Beberapa struktur Phospholipids dalam larutan air  interaksi… Figure 2-20

48 3.2 Kesetimbangan Kimia  Arah kesetimbangan reaksi (syarat termodinamika) dan laju reaksi (syarat kinetika) menentukan reaksi-reaksi yang dapat terjadi di dalam sel  Reaksi setimbang:…  kesetimbangan dinamis  Pada keadaan setimbang perbandingan antara produk dan reaktan tetap, disebut Tetapan Kesetibangan (Kstb), dan nilainya tidak bergantung pada laju reaksi

49 Tetapan setimbang menunjukkan tingkat reaksi kimia  K eq bergantung pada: –sifat reaktan dan produk –Temperatur –Tekanan  K eq selalu tetap untuk suatu reaksi tertentu, dengan atau tanpa kehadiran katalis  K eq = k f /k r  Konsentrasi suatu kompleks dapat diperkirakan dari tetapan setimbang untuk reaksi pembentukan kompleks

50 Cairan Biologis memiliki harga pH tertentu  Semua cairan, termasuk yang ada di dalam sel mengandung ion H + dan OH -, produk disosiasi air  Pada air murni, [H + ] = [OH - ] = M  pH = 7.0  Sitosol kebanyakan sel memiliki pH sebesar 7.2  The degree to which an acid releases H + or a base takes up H + depends on the pH

51 pH berbagai cairan biologis

52  Persamaan Henderson-Hasselbalch menghubungkan antara pH dan K eq pada sistem asam-basa  Pada pK a suatu asam setara dengan nilai pH pada keadaan jumlah molekul netral(tak berdisosiasi) sama dengan jumlah molekul ionnya  Derajad disosiasi dapat dihitung jika nilai pH dan pKa diketahui Persamaan Henderson- Hasselbalch pH = pK a + log — [A - ] [HA]

53 Sel mempunyai reservoir asam dan basa lemah,yang disebut buffers, yang memastikan bahwa pH sel relatif tetap Figure 2-22 Kurva titrasi untuk asam Fosfat (H 3 PO 4 ), salah satu buffer fisiologis yang penting

54 3.3 Energetika Biokimia  Sistem hidup menggunakan berbagai bentuk energi yang dapat saling diubah  Energi mungkin energi kinetik (energi gerak) atau energi potensial (energi yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia atau gradien ion

55 3.3.1 Perubahan energi bebas menentukan arah reaksi kimia  Living systems are usually held at constant temperature and pressure, so one may predict the direction of a chemical reaction by using a measure of potential energy termed free energy (G)  The free-energy change (  G) of a reaction is given by  G = G products - G reactants  If  G < 0, the forward reaction will tend to occur spontaneously  If  G > 0, the reverse reaction will tend to occur  If  G = 0, both reactions will occur at equal rates

56  G suatu reaksi bergantung pada perubahan entalpi dan entropi   G =  H - T  S  Untuk reaksi yang eksoterm (  H < 0), –artinya:… –Energi ikatan reaktan & produk?  Untuk reaksi yang endoterm (  H > 0), –Artinya:… –Energi ikatan reaktan & produk?

57 3.3.2 Entropi  Definisi entropi:…  Entropi bertambah/berkurang jika:…  Kebanyakan reaksi biologis menuju ke arah teratur   S?  Kespontanan reaksi untuk reaksi yang: –Eksoterm? –Endoterm?

58 3.3.3 Banyak proses-proses di dalam sel melibatkan reaksi redoks  Banyak reaksi kimia menyebabkan transfer elektron tanp harus terbentuknya ikatan yang baru  Redoks?  Banyak reaksi redoks yang terjadi di dalam sel melibatkan perpindahan atom H (proton plus elektronnya) dari pada hanya transfer elektronnya saja

59 Oksidasi suksinat menjadi fumarat Figure 2-23

60 Reaksi kimia yang tak disukai dapat berlangsung jika di ikuti (coupled) oleh reaksi yang secara energetik disukai  Reaksi-reaksi kimia yang secara energetik tak disukai, (  G > 0) tidak akan berlangsung spontan  Sel dapat melangsungkan reaksi-reaksi semacam itu dengan cara menyertainya dengan reaksi- reaksi yang memiliki  G yang sangat negatif  hidrolisis dari adenosine triphosphate (ATP), yang mempunyai  Gº = -7.3 kkal/mol  Energi bebas yang besar itu tersimpan dalam ikatan fosfoanhidrat.

61 Ikatan fosfoanhidrat pada molekul ATP Figure 2-24

62 ATP digunakan sebagai bahan bakar proses-proses pada berbagai sel Figure 2-25 The ATP cycle

63 3.3.4 Energi Aktivasi dan Laju reaksi  Banyak reaksi-reaksi kimia dengan perubahan energi bebas yang negatif tidak berlangsung  mengapa?  Reaksi kimia berlangsung melalui keadaan transisi.  Energi bebas keadaan transisisi:…

64 Contoh perubahan-perubahan yang terjadi pada saat konversi reaktan menjadi produk, dengan dan tanpa katalis Figure 2-27 Enzim mempercepat laju reaksi biokimia dengan cara:…

65 Pokok Bahasan 1. Pendahuluan: Evolusi dan teori sel 2. Landasan kimia dan Molekul dalam sel 3. Sintesis protein dan asam nukleat 4. Organisasi sel dan struktur subselular 5. Manipulasi sel dan virus 6. Manipulasi makromolekul


Download ppt "DASAR-DASAR KIMIA HAYATI (KI-1213) Fida M. Warganegara."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google