MATERI Pengertian Biokimia PENDAHULUAN

2 Ketiga ciri utama di atas dimiliki secara melekat oleh organisme. Kekurangan dari satu sifat akan meniadakan ciri sebagai organisme. Tujuan Biokimia Mengacu pada uraian pengertian Biokimia di atas, keseluruhan tujuan biokimia adalah mendeskripsikan proses hidup di tingkatan molekul. Bahkan sel yang terkecil-pun berisi beribu-ribu bahan-kimia anorganik maupun organik, banyak di antara mereka molekul besar disebut makromolekul. Semua proses biologi yang mencakup visi, diesti pencernaan, pemikiran, gerakan, imunitas, dan kondisi-kondisi penyakit diakibatkan oleh perilaku molekul. Oleh karena itu, dalam rangka mendeskripsikan proses-proses ini, pertama-tama harus mempunyai suatu pengetahuan struktur yang kimia molekul yang berperan. Kedua, harus mempunyai suatu pemahaman fungsi biologi molekular. Dengan demikian tujuan Biokimia adalah mendiskripsikan struktur, organisasi dan fungsi zat hidup pada tingkat molekul. Dengan tujuan ini banyak masalah yang ingin dipecahkan antara lain:  Bagaimana komponen-komponen organisme mengorganisir diri dalam menyusun struktur “supramolekul”: sel  jaringan  organisme?  Bagaimana organisme mengekstrak energi dari lingkungan untuk mempertahankan hidupnya?  Bagaimana organisme menyimpan dan menyalurkan informasi genetik dengan sangat akurat?  Reaksi kimia apa saja yang menyebabkan menyertai proses reproduksi, penuaan dan kematian suatu sel organisme?  Bagaimana reaksi-reaksi kimia di dalam sel dikendalikan? Peran biologi dan ilmu kimia yang masing-masing dalam mencapai tujuan biokimia adalah sangat nyata. Adalah penting untuk memahami struktur sel sebab proses biologi dibagi dalam kompartemen-kompatemen yaitu mereka hanya tampak pada bagian tertentu sel organela yang dilindungi oleh selaput. Keterkaitan antara struktur dan fungsi dengan karaktersifat sifat ini, ahli biokimia adalah juga sangat tertarik tentang bioenergetika yaitu studi aliran energi sel Gambar 1.1. Beberapa peristiwa molekular dalam sel memerlukan masukan energi endergonic dan yang melepaskan energi exergonic. Bagaimana sel menggunakan reaksi kimia untuk memindahkan energi antar peristiwa endergonik dan exergonik akan menjadi minat besar di pembahasan kita nanti. 3 Gambar 1.1. Biokimia alam menunjukkan konsep penting dan hubungannya Biokimia dibagi oleh beberapa ilmuwan hidup ke dalam dua tingkatan : 1. Conformational: menemukan struktur yang kimia dan susunan tiga dimensi biomolecules. 2. Informational: penjelasan suatu bahasa untuk komunikasi di dalam sel dan organisma. Kekayaan yang unik suatu sel ditentukan oleh gen yang dinyatakan oleh sel itu. Informasi genetik dalam wujud DNA dikodekan untuk menghasilkan protein yang adalah molekul sel fungsional dan struktural yang utama. Tiga Bidang Bahasan Biokimia: Mengacu pada deskripsi tujuan Biokimia maka secara ringkas bidang bahasannya meliputi: 1 Struktur dan Fungsi Biomolekul: Membahas struktur kimia komponen-komponen penyusun organisme serta hubungan antara struktur tersebut dengan fungsi biologisnya. 2 Metabolisme Membahas keseluruhan reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme. 3 Penyimpanan dan Aliran Informasi Genetik Membahas penyimpanan dan penyampaian informasi genetik biologis organisme.Bidang ke tiga ini juga merupakan bidang bahasan Ilmu Genetika Molekul, yang berusaha memahami pewarisan dan ekspresi informasi genetik pada tingkat molekul. 4 Sejarah Biokimia Sejarah awal biokimia Masyarakat pada awal peradaban Mesir, Negeri China, India, Roma, dan di tempat lain tidak memahami prinsip dasar biokimia tentang membakar roti, peragian jus buah, atau perawatan penyakit dengan tumbuhan dan zat-zat dari hewan. Bagaimanapun, ketiadaan pengetahuan tidak mencegah kenikmatan mereka dari proses biokimia ini. Studi awal dalam biologi yang terkonsentrasi pada perawatan penyakit dan pencapaian kesehatan yang baik, telah berakar kuat dalam filosofi dan agama. Masyarakat Cina pada abad yang keempat sebelum Masehi percaya bahwa manusia berisi lima unsur: air, api, kayu, metal dan bumi. Ketidakseimbangan susunan unsur-unsur ini menyebabkan sakitpenyakit. Pada abad ketujuh setelah Masehi, dokter Cina menemukan bahwa rabun ayam itu bisa diperlakukan pada hati babi dan domba. Ahli biokimia modern dan dokter mengetahui bahwa rabun ayam disebabkan oleh kekurangan vitamin A, yaitu suatu zat kimia yang berada di dalam hati. Awal sejarah Yunani, termasuk Plato telah mencoba untuk menjelaskan bahwa tubuh dalam kaitan dengan teori kosmologi dan stres diet berguna untuk perawatan penyakit. Istilah Yunani untuk pencernaan, pepsin, sebagai suatu kata yang menandakan panas dalam, adalah asal dari kata pepsin yaitu suatu enzim pencernaan. Biokimia modern Gambar 1.2 di bawah menunjukkan bahwa pengetahuan biokimia merupakan perpaduan dari dua disiplin yang mengikuti perkembangan masing-masing. Satu bidang melakukan pelacakan pada pengetahuan fisik dan ciri struktural biomolekul. Pendekatan bidang ini menerapkan hukum dasar fisika dan kimia untuk menjelaskan proses-proses pada mahluk hidup. Sebagai contoh, Linus Pauling pada abad ke-20 telah melakukan penelitian dengan menggunakan sinar X untuk kristalografi struktur protein. Di lain jalur menggunakan pendekatan biologi, khususnya para ahli di bidang mikrobiologi, biologi sel, fisiologi dan genetika melalui studi pada organisasi dan fungsi sel. 5 Gambar 1.2. Dua perspektif biokimia, yaitu ilmu pengetahuan fisika - kimia dan biologi Aplikasi Biokima Biokimia sebagai suatu disiplin ilmu pengetahuan terutama telah membantu perkembangan di bidang pertanian, kedokteran, pangan, farmasi dan lain-lain. 1 Di bidang kedokteran, biokimia telah berperan dalam deteksi penyakit dan diagnosis serta memonitor respons-respons terhadap bermacam perlakuan. Contohnya pada diagnosis penyakit hati dapat dimonitor dengan pengukuran aktivitas enzim transaminase dengan tes laboratorium SGPT serum glutamic pyruvic transaminase, SGOT serum glutamic oxaloacetic transaminase dan kadar bilirubin. SGPT adalah sebuah enzim yang biasanya hadir di sel-sel hati dan jantung.SGPT dilepaskan ke dalam darah ketika hati atau jantung rusak.Juga disebut alanin aminotransferase ALT. SGOT, kini disebut AST aspartat aminotransferase, adalah enzim yang biasanya hadir di sel-sel hati dan jantung. SGOT dilepaskan ke dalam darah ketika hati atau jantung rusak. Tingkat SGOT meningkat bila ada kerusakan hati misalnya, dari virus hepatitis atau penyakit jantung. Beberapa obat juga dapat meningkatkan kadar SGOT. Bilirubin adalah pigmen kekuningan yang dilepaskan ketika sel-sel darah merah dipecah.Biasanya bilirubin diproses dan dikeluarkan oleh hati.Tingkat kelebihan 6 bilirubin dalam darah hiperbilirubinemia dapat mengindikasikan kerusakan hati, dan dapat menyebabkan sakit kuning menguningnya kulit dan putih mata, tinja berwarna. 2 Di bidang farmasi dan toksikologi, obat-obatan umumnya mengganggu jalur metabolisme spesifik. Contoh: antibiotik penisilin dan sejenisnya dapat membunuh bakteri dengan cara menghambat enzim yang berperan dalam sintesis polisakarida penting penyusun dinding sel bakteri. Sebaliknya pada sel hewan tidak memerlukan sintesis senyawa ini sehingga dapat digunakan untuk pengobatan. AZT azido dideoksi timidin adalah senyawa menggantikan Timin berperan untuk memblokir sintesis DNA oleh virus HIV 6-Merkapto Purinadalah senyawa yang berperan menghambat sintesis DNA pada pembiakan sel leukemia Isoprotenol adalah senyawa kimia yang menyerupai hormon ephineprin adrenalin sehingga menghambat rangsangan oleh hormon itu 3 Di bidang pertanian dan pangan, misalnya pemanfaatan pestisida dan herbisida. Senyawa ini bekerja dengan cara memblok enzim-enzim atau reseptor pada sel target organisme. Maka biokimia harus memahami kerja senyawa ini, baik selektivitas dan mekanisme resistensi 7

BAB II BIOMOLEKUL DALAM ORGANISASI MOLEKULER SEL DAN MATERI GENETIK

A. KOMPETENSI 1. mampu menjelaskan hierarki organisasi molekuler sel

2. mampu menjelaskan pembentukan makromolekul 3. mampu menjelaskan keterkaitan pembentukan makromolekul penting dalam sel

B. ELEMEN KOMPETENSI

2. mendeskripsikan hierarki organisasi molekuler sel 3. mendeskripsikan pembentukan makromolekul 4. mendeskripsikan keterkaitan pembentukan makromolekul penting dalam sel

C. MATERI

Biomolekul organisme hidup disusun dalam suatu hirarhi menurut kekompleksan molekul yang meningkat. Semua biomolekul organik diturunkan dari prekursor yang sangat sederhana, berbobot molekul rendah dan terdapat di lingkungan, terutama karbon dioksida, air dan nitrogen atmosfer. Prekursor-prekursor ini melalui serangkaian intermediet-intermediet metabolik diubah oleh benda hidup menjadi biomolekul building block, senyawa organik yang berbobot molekul lebih besar. Molekul-molekul building block ini selanjutnya saling berikatan kovalen satu dengan lainnya membentuk makromolekul sel yang relatif berbobot molekul lebih tinggi. Jadi, asam amino merupakan building block dari protein, nukleotida merupakan building block dari asam nukleat, monosakarida merupakan building block dari kebanyakan lipid. Pada tingkat organisasi sei yang lebih tinggi, makromolekul dari kelompok- kelompok berbeda. Berasosiasi satu dengan lainnya membentuk sistem supramolekul. seperti lipoprotein, yang merupakan kompleks dari lipid dan protein; ribosom, kompleks dari asam nukleotida dan protein. Misalnya setiap ribosom dari satu sel bakteri mengandung 3 asam nukleotida berbeda dan sekitar 50 molekul protein berbeda. Walaupun demikian, ada perbedaan nyata dalam cara komponen-komponen tersebut bergabung. Dalam kompleks supramolekul, komponen supramolekul tidak terikat kovalen satu dengan lainnya. Komponen asam nukleat dan komponen protein dalam ribosom terikat oleh gaya-gaya nonkovalen yang lemah, seperti ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik dan interaksi van der Waals. Walaupun demikian, karena jumlah 8 ikatan nonkovalen tersebut besar, maka kompleks supramolekul seperti ribosom stabil pada kondisi biologis. Lagi pula karena penggabungan interaksi nonkovalen makromolekul ke dalam kompleks supramolekul sangat spesifik, sehingga menghasilkan ketepatan geometri atau komplementer diantara bagian-bagian komponennya. Misalnya. Struktur tiga dimensi ribosom sangat teratur dan spesifik, sesuai dengan fungsi kompleksnya dalam translasi informasi genetik ke dalam Struktur protein. Akhimya, pada level tertinggi organisasi dalam hirarhi struktur sel, berbagai kompleks supramolekul dan sistem bergabung lebih lanjut menjadi organel - inti, mitokondria dan kloroplas, dan menjadi Struktur intrasel dan inclusion - lisosom microbodies dan vacuola. Tabel 2.1 Hierarki organisasi molekuler sel Sel Organel Inti, mitokondria, kloroplas, badan golgi Kumpulan Supramolekul bobot molekul 10 6 -10 9 Ribosom, kompleks enzim, sistem kontaktil, mikrotubul Makromolekul 10 3 -10 9 Asam nukleat, protein, lipid, polisakarida Building blok bobot molekul 100-350 Nukleotida, asam amino, monosakarida, asam lemak, gliserol Intermediet metabolik bobot molekul 50-250 Piruvat, sitrat, malat, gliseraldehid-3 fospat Prekusor dari lingkungan bobot molekul 14-88 Karbondioksida, amonia, air, nitrogen

D. MATERI GENETIK

Salah satu ciri dari organisme adalah mampu berkembang biak untuk mempertahankan diri demi kelangsungan hidupnya. Proses berkembangbiak dan mempertahankan diri dapat dicapai karena ada faktor yang mengendalikannya. Faktor yang berperan untuk semua proses-proses tersebut adalah materi genetik. Setiap sel hidup baik prokariot dan eukariot memiliki materi genetik, karena untuk keperluan mempertahankan dii dan kelangsungan hidupnya. Secara materi, antara prokariot dan eukariot tidak ada perbedaan, yang membedakan adalah pada organisasi struktur materi genetik tersebut.