PENGERTIAN BIOKIMIA & LOGIKA MOLEKUL MAKHLUK HIDUP Ismail Saleh, SP., M.Si

Perkembangan Ilmu Biokimia Biokimia muncul sebagai ilmu dinamis hanya dalam 100 tahun terakhir Peningkatan pesat dari ilmu biokimia terjadi pada periode 1500-an ke 1800-an. Pada akhir abad ke-19 banyak bahan kimia yang berasal dari organisme hidup berhasil diidentifikasi. Pada tahun 1828, Friedrich Wohler berhasil menyintesis senyawa organik urea dengan memanaskan senyawa anorganik amonium sianat

Perkembangan Ilmu Biokimia Dua terobosan utama dalam sejarah biokimia yaitu: peran enzim sebagai katalis dan peran asam nukleat sebagai molekul pembawa informasi.

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Hanya enam unsur nonlogam (oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor, dan sulfur) ada dalam lebih dari 97% berat kebanyakan organisme Unsur-unsur tersebut dapat membentuk ikatan kovalen yang stabil Air merupakan komponen utama sel dan berada dalam persentase yang tinggi Karbon jauh lebih banyak dalam makhluk hidup daripada benda-benda lainnya di alam semesta

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Silikon, aluminium, dan besi yang melimpah di bumi hanya ditemukan sedikit sekali dalam sel

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Sebagian besar material padat sel terdiri atas senyawa yang mengandung karbon  DOMAIN KIMIA ORGANIK Reaksi biokimia meliputi ikatan kimia spesifik atau bagian molekul yang disebut gugus fungsi Review kembali tentang senyawa-senyawa organik Beberapa senyawa organik, gugus fungsi, dan ikatan akan dipelajari di biokimia cth: Ester dan eter banyak ditemukan dalam asam lemak dan lipid, ikatan amida ditemukan dalam protein, dan ikatan ester fosfat dan fosfoanhidrida ditemukan dalam nukleotida

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Atom karbon memiliki beberapa kelebihan yaitu dapat membentuk ikatan tunggal atau rangkap dengan sesamanya sehingga dapat membentuk struktur yang sangat bervariasi (linier, bercabang, atau siklik) yang mengikat gugus fungsional Senyawa yang mengandung kerangka karbon yang berikatan secara kovalen disebut dengan senyawa organik

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Sifat-Sifat Penting Senyawa Organik: keempat ikatan kovalen tunggal atom karbon membentuk susunan tetrahedral dengan sudut 109,5º

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Sifat-Sifat Penting Senyawa Organik: Ikatan kovalen karbon mempunyai panjang yang khas yaitu: panjang ikatan tunggal 0,154 nm dan ikatan rangkap 0,134 nm

Unsur-Unsur Kimia Kehidupan Gugus fungsionil bersifat lebih reaktif dibandingkan dengan kerangka karbonnya Gugus fungsionil dapat memengaruhi reaktivitas kimiawi molekul organik secara keseluruhan Beberapa biomolekul bersifat polifungsionil yaitu mempunyai lebih dari satu gugus fungsionil

ISOMER OPTIK Apabila terdapat empat atom atau gugus yang berbeda berikatan tunggal dengan atom karbon dalam suatu molekul organik maka atom tersebut dinamakan asimetris Atom karbon asimetris dapat membentuk enansiomer yang bersifat isomer optik/stereoisomer Senyawa tersebut disebut senyawa khiral

BIOMOLEKUL PENTING Banyak bahasan biokimia berkaitan dengan biopolimer Biopolimer adalah makromolekul yang dibuat dengan menggabungkan banyak molekul organik yang lebih kecil, atau monomer, melalui kondensasi (penghilangan unsur air). Tiap monomer yang dimasukkan ke dalam makromolekul disebut residu

BIOMOLEKUL PENTING Biopolimer memiliki sifat yang berbeda dari monomer pembentuknya cth: pati tidak larut dalam air dan tidak terasa manis, meskipun polimer dari glukosa gula. Beberapa biomolekul penting yang akan dibahas antara lain protein, polisakarida, asam nukleat, serta lipid dan membran.

BIOMOLEKUL PENTING Protein Dua puluh asam amino umum dimasukkan ke dalam protein dalam semua sel Tiap asam amino mengandung gugus amino dan gugus karboksilat, juga rantai samping (gugus R) yang unik pada setiap asam amino Gugus amino dari satu asam amino dan gugus karboksilat dari yang lain berkondensasi selama sintesis protein untuk membentuk ikatan amida Ikatan antara karbon dari satu residu asam amino dan atom nitrogen dari residu berikutnya disebut ikatan peptida

BIOMOLEKUL PENTING

BIOMOLEKUL PENTING

BIOMOLEKUL PENTING Protein Banyak protein berfungsi sebagai enzim dan yang lain merupakan komponen struktur dari sel dan organisme

BIOMOLEKUL PENTING Polisakarida Karbohidrat/sakarida dibentuk terutama oleh karbon , oksigen, dan hidogen. Kelompok senyawa ini termasuk gula sederhana (monosakarida) dan polimernya (polisakarida) Semua monosakaridadan semua residu polisakarida mengandung beberapa gugus hidroksil sehingga merupakan polialkohol. Glukosa adalah gula enam karbon yang paling melimpah dan merupakan monomer dari polisakarida struktur (selulosa) dan polisakarida penyimpanan (glikogen dan pati)

BIOMOLEKUL PENTING Asam Nukleat Asam nukleat adalah biopolimer yang tersusun dari monomer yang disebut nukleotida Istilah asam nukleat yaitu fakta bahwa polinukelotida ini pertama dideteksi sebagai molekul asam dalam inti sel eukariot Nukleotida terdiri atas gula lima-karbon, basa nitrogen heterosiklik, dan setidaknya satu gugus fosfat Dalam polinukleotida, gugus fosfat dari satu nukleotida berikatan kovalen ke C-3 atom oksigen dari gula molekul lain, menciptakan ikatan fosfodiester (karena mengandung dua ikatan fosfoester)

BIOMOLEKUL PENTING Lipid dan Membran Istilah lipid berarti kelompok beragam molekul yang kaya atom-atom karbon dan hidrogen dan mengandung relatif beberapa atom oksigen. Lipid paling sederhana adalah asam lemak Asam lemak biasanya ditemukan sebagai bagian dari molekul yang lebih besar yang disebut gliserofosfolipid

LOGIKA MOLEKUL ORGANISME HIDUP Tujuan dasar dari ilmu biokimia adalah untuk menentukan bagaimana sekumpulan benda- benda tak hidup menyusun organisme hidup, berinteraksi satu dengan yang lain untuk mempertahankan dan melangsungkan keadaan hidup Molekul yang membentuk organisme hidup mengikuti hukum-hukum kimia yang telah dikenal, saling berinteraksi satu dengan yang lainnya  logika molekul keadaan hidup

Aksioma Penting dalam Logika Molekul Keadaan Hidup Semua Organisme Hidup Mengandung Makromolekul Organik yang Dibangun Sesuai Dengan Suatu Perencanaan yang Berlaku Umum Terdapat suatu kesederhanaan mendasar di dalam struktur makromolekul biologi Semua organisme hidup menggunakan molekul unit penyusun yang sama, dan karenanya tampaknya diturunkan dari asal yang sama Identitas tiap spesises/organisme dipertahankan oleh sekumpulan asam nukleat dan protein yang khas bagi spesies yang bersangkutan Semua biomolekul mempunyai fungsi spesifik di dalam sel

Aksioma Penting dalam Logika Molekul Keadaan Hidup Organisme Hidup Mempertukarkan Energi dan Senyawa Organisme hidup membentuk dan mempertahankan struktur fungsionilnya yang kompleks dan teratur dengan mempergunakan energi bebas dari lingkungannya, dan mengembalikan bentuk-bentuk energi yang kurang bermanfaat ke lingkungan tersebut Sel hidup merupakan mesin kimia yang menjalankan fungsinya pada suhu tetap Kebutuhan energi semua organisme diberikan secara langsung atau tidak langsung oleh energi matahari Dunia tumbuh-tumbuhan dan hewan saling tergantung satu dengan yang lain melalui pertukaran energi dan massa melalui lingkungannya.

Aksioma Penting dalam Logika Molekul Keadaan Hidup Enzim adalah katalisator sel hidup, yang melangsungkan urutan reaksi-reaksi kimia secara terorganisasi Sel menghasilkan energi dalam bentuk kimia Metabolisme sel selalu diatur Sel hidup adalah mesin kimia yang mengatur dirinya sendiri yang bekerja dengan azas ekonomi maksimum Organisme hidup menggandakan diri sendiri secara tepat Informasi genetik tercantum di dalam unit-unit berukuran amat kecil, unit-unit ini adalah keempat jenis nukleotida yang menyusun DNA

TERIMA KASIH BAB SELANJUTNYA ADALAH SEL