Ringkasan Dasar Biokimia

Biokimia

•       Biochemistry is the application of chemistry to the study of biological processes at the cellular and molecular level.

•        It emerged as a distinct discipline around the beginning of the 20th century when scientists combined chemistry, physiology and biology to investigate the chemistry of living systems by:

A.     Studying the structure and behavior of the complex molecules found in biological material and

B.     the ways these molecules interact to form cells, tissues and whole organism

TUJUAN :

•       Menguraikan semua proses kimiawi pada sel hidup

MANFAAT :

•       Kesejahteraan manusia dan pengembangan ilmu pengetahuan

•       Dapat dikatakan hampir semua ilmu kehidupan berhubungan dengan Biokimia.

•       KATABOLISME : pemecahan enzimatik dari bahan-bahan yang bermolekul besar (bahan makanan : karbohidrat, lemak dan protein) menjadi senyawa bermolekul kecil/sederhana, seperti : glukosa, laktat, asetat, asam urat, amoniak, CO₂ dan urea, sehingga terbebaskan energi.

•       ANABOLISME : sintesis enzimatik senyawa molekul besar dari senyawa yang lebih sederhana, pada umumnya diperlukan energi.

•       Metabolisme

•       “segala proses reaksi yang terjadi di dalam makhluk hidup mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai yang paling kompleks (manusia) untuk mendapat, mengubah , dan memakai senyawa kimia di sekitar untuk mempertahankan kelangsungan hidup”

•       Dalam organisme terjadi banyak reaksi kimia yang teratur dan terkontrol

•       Metabolisme dibagi menjadi anabolisme dan katabolisme

•       Metabolisme perantara:

•       Menggabungkan semua reaksi pembentukan dan penyimpanan dan penggunaan energi untuk pembentukan molekul kecil dan molekul penyimpang energi

•       Metabolisme energi:

•       Bagian metabolisme perantara yang berisi jalur pembentukan dan penyipanan energi

•       Jalur pusat:

•       Jalur utama yang sama untuk hampir semua organisme (oksidasi)

•       Hampir semua organisme menggunakan molekul organik sebagi sumber energi dan biosintesis

•       Autotrof

•       Mampu membuat molekul organik dari anorganik

•       Heterotrof

•       “Feeding on others”

•       Aerobik: organisme tergantung pada respirasi

•       Anaerob: mampu melakukan metabolisme energi tanpa adanaya oksigen

•       Question

•       1. Tuliskan hal yang kamu ketahui tentang definisi dari biokimia itu sendiri

•       2. apa saja manfaat mempelajari ilmu ini?

•       3. Tuliskan hal-hal asing yang belum pernah kamu dengar dari penjelasan ini..

•       4. jelaskan perbedaan dan persamaan anabolisme dan katabolisme menurut pendapatmu

•        

•       Protein dan asam amino

•       Protein adalah makromolekul yang paling berlimpah di dalam sel hidup dan merupakan 50% berat kering sel.

•       Protein sangat bervariasi mempunyai berbagai peranan biologis.

•       Kunci struktur ribuan protein yang berbeda-beda adalah gugus pada molekul unit pembangun protein yang relatif sederhana yakni 20 asam amino yang berikatan kovalen dalam urutan yang khas.

•       Protein

•       Molekul yg sangat vital untuk organisme à terdapt di semua sel

•       Polimer à disusun oleh 20 mcm asam amino standar

•       Rantai asam amino dihubungkan dg iktn kovalen yg spesifik

•       Struktur & fungsi ditentukan oleh kombinasi, jumlah dan urutan asam amino

•       Sifat fisik dan kimiawi à dipengaruhi oleh asam amino penyusunnya

•       Protein merupakan unsur yang sangat dibutuhkan oleh tubuh ikan, terutama untuk menghasilkan energi maupun untuk pertumbuhan(Watanabe, 1988)

•       Menurut Fujaya (1999), kebutuhan protein untuk ikan berbeda-beda menurut spesiesnya dan pada umumnya berkisar antara 20%--60%

•       Funnsi protein

•       Protein Regulator / Bioregulator( Hormon)

•       Biokatalisator ( Enzim )

•       Protein Transport: Hb, Alb, Lipoprotein, Transferin, protein integral membran

•       Protein Kontraktil: aktin dan miosin

•       Protein Struktural: kolagen,tubulin,keratin,glikoprotein

•       Protein Pelindung dan pertahanan: Ig, interferon, perforin,IL, fibrinogen

•       Protein Reseptor

•       Protein memiliki 4 tingkat struktur yang berbeda :

•       Struktur primer : urutan linear asam amino dalam rantai polipeptida

•       Struktur sekunder (mencakup heliks-α dan lembar-β) : t.a daerah2 lokal rantai polipeptida yg mpy konformasi reguler yg distabilkan oleh ikatan hidrogen

•       Struktur tersier : konformasi 3 dimensi total dr keseluruhan rantai polipeptida (mencakup heliks-α, lembar-β dan daerah berbtk globuler)

•       Struktur kuartener : konformasi 3 dimensi  suatu protein multisubunit yg t.a sejumlah rantai polipeptida disatukan  oleh interaksi nonkovalen  berupa interaksi elektrostatik, hidrofobik, dan ikatan hidrogen.

•       Denaturasi protein

Denaturasi protein dapat diartikan suatu perubahan  atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tertier dan kuartener molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovelen. Karena itu, denaturasi dapat diartikan suatu proses terpecahnya ikatan hydrogen, interaksi hidrofobik, ikatan garam dan atau terbukanya lipatan molekul protein

•        

•       Asam Amino

•       merupakan unit penyusun protein

•       Struktur:

    satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent:

–      gugus amino,

–      gugus karboksil,

–      satu atom H dan

–      rantai samping (gugus R)   

–      Sifat Asam amino

–      1. Larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut non polar seperti eter, aseton, dan kloroform.

–      Esensial: Asam amino yang diperlukan oleh tubuh dan harus diperoleh dari makanan sehari-hari

–      Arginin, Fenilalanin, Glisin, Histidin, Isoleusin, Leusin, Lisin, Metionin, Treonin, dan Triptofan

–      Non esensial: Asam amino yang diperlukan oleh tubuh tetapi tubuh dapat mensintesa sendiri dalam jumlah yang diperlukan

–      Asam amino standar

–      Asam amino yang menyusun protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar

–      Diketahui asam amino ke 21 disebut selenosistein (jarang ditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidase

–      Selenenosistein mempy kode genetik:  UGA à biasa utk stop kodon à tjd pd mRNA dgn struktur 2nd yg banyak.

–      Protein

–      Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan.

–      Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback up sumber glukosa pada saat puasa.

–      Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat

–      Sintesis protein adalah proses pencetakan protein dalam sel. Sifat enzim (protein) sebagai pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh ADN (Asam Dioksiribose Nukleat).Sintesis protein meliputi dua langkah, yaitu transkripsi dan translasi.

•       Apa yang kamu ketahui tentang:

1. Asam amino
2. Ikatan peptida
3. Asam amino esensial
4. Asam amino non esensial
5. Denaturasi protein
6. Jumlah struktur protein
7. Sifat-sifat asam amino
8. Manfaat protein

Karbohidrat

© ^{Karbohidrat adalah senyawa kimia yang merupakan gabungan banyak gugus fungsi hidroksil, –OH dengan gugus karbonil, C=O, sehingga dinamakan juga dengan polihidroksialdehida atau polihidroksiketon.}

© ^{Berdasarkan strukturnya, karbohidrat dapat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida.}

© ^{Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi gula yang lebih sederhana.}

© ^{Disakarida adalah karbohidrat yang dapat dihidrolisis menjadi dua molekul monosakarida.}

© ^{Polisakarida adalah karbohidrat yang dapat dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida.}

•      Fungsi karbohidrat

•      1.  sebagai sumber energi utama

•      2. sebagai penyedia energi cadangan

•      3. sebagai material struktur pembangun

•      Klasifikasi karbohidrat

1.      Monosakarida

2.      Disakarida

3.      Oligosakarida

4.      polisakarida

© ^{Monosakarida yang mengandung gugus aldehida (- CO – H)    disebut dengan aldosa, sedangkan yang mengandung gugus     keton (– CO –) disebut dengan ketosa.}

© ^{Monosakarida yang mengandung 3 atom karbon disebut triosa, yang mengandung 4 atom karbon disebut tetrosa, yang mem-punyai 5 atom karbon disebut pentosa, dan seterusnya.}

© ^{Monosakarida yang penting adalah yang mengandung 5 dan 6 atom karbon, yaitu molekul gula yang disebut pentosa dan heksosa.}

© ^{Contoh pentosa adalah D–ribosa dan D–2–deoksiribosa}

© ^{Monosakarida, baik glukosa maupun fruktosa adalah suatu zat yang berupa kristal putih dan mudah larut dalam air.}

© ^{Glukosa dan fruktosa banyak terkandung dalam buah-buahan yang manis. Fruktosa juga terdapat dalam madu dan rasanya lebih manis daripada glukosa.}

© ^{Perbandingan derajat kemanisan antara fruktosa dan glukosa adalah 100 : 74.}          

© ^{Glukosa dan fruktosa dapat mereduksi pereaksi Fehling berwarna biru dan hasil reduksinya berupa Cu2O berwarna merah bata.}    

© ^{Glukosa dan fruktosa juga bereaksi dengan pereaksi Tollens membentuk endapan cermin perak.}

^{Disakarida tersusun dari dua molekul monosakarida yang jenisnya sama ataupun berbeda. Rumus molekul disakarida adalah C12H22O11.}

^{1. Sakarosa}

^{Molekul sakarosa atau sukrosa tersusun dari 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa.}

^{Hidrolisis sakarosa:}

^{C12H22O11 + H2O                 C6H12O6  +  C6H12O6}

 ^{sakarosa                                 glukosa        fruktosa}

           

^{Sakarosa banyak diperoleh dari batang tebu yang merupakan bahan baku pembuatan gula tebu.}

^{2. Maltosa}

^{Molekul maltosa tersusun dari 2 molekul glukosa.}

           

^{Pada proses metabolik, maltosa diperoleh dari hidrolisis amilum dengan enzim diastase.}

^{Hirolisis maltosa:}

^{C12H22O11  +  H2O                2 C6H12O6}

^{maltosa                                    glukosa  (D–glukosa)}

^{3. Laktosa}

^{Molekul laktosa tersusun dari 2 satuan molekul D–glukosa dan D–galaktosa.}

           

^{Laktosa merupakan gula utama yang terdapat dalam air susu ibu maupun dalam susu sapi}

^{Hidrolisis laktosa}

^{C12H22O11 +  H2O                 C6H12O6  +   C6H12O6}

 ^{laktosa                                   D–glukosa      D–galaktosa}

^Polisakarida

^{Molekul polisakarida tersusun oleh banyak molekul monosakarida. Rumus umum molekul polisakarida adalah (C6H10O5)n.}

^{1. Amilum}

^{Amilum atau pati adalah molekul karbohidrat penyimpan energi pada tanaman, seperti gandum, padi, kentang, dan jagung. Struktur molekul amilum tersusun dari 200 – 300 satuan molekul glukosa yang membentuk 2 jenis molekul amilum, yaitu amilosa dan amilopektin.}

           

^{Amilum merupakan serbuk putih yang rasanya tawar dan tidak jelas titik leburnya. Zat tersebut tidak mereduksi pereaksi Fehling maupun pereaksi Tollens. Akan tetapi amilum sangat peka terhadap pereaksi larutan iodin (I2) dan membentuk warna biru tua.}

^{2. Glikogen}

^{Polisakarida lain yang terbentuk dalam sel tubuh manusia atau hewan adalah glikogen.}

^{Glikogen disimpan di dalam hati dan jaringan otot sebagai cadangan bahan makanan.}

^{Glikogen terdiri dari unit-unit}

^{glukosa (100.000 unit glukosa)}

^{sehingga memiliki bobot}

^{molekul yang tinggi.}

^{3. Selulosa}

^{Selulosa merupakan polimer alam yang tersusun dari 2.000 – 3.000 unit glukosa, sehingga massa molekul relatifnya sangat tinggi.}

^{Selulosa merupakan zat yang padat, kuat, berwarna putih, dan tidak larut dalam alkohol dan eter.}

^{Kayu terdiri dari 50% selulosa, daun kering mengandung 10–20% selulosa, sedangkan kapas mengandung 90% selulosa. Selulosa digunakan dalam industri pulp, kertas, dan rayon.}

           

^{Struktur molekul selulosa terdiri dari molekul-molekul β–D–glukosa yang sangat sukar dihidrolisis dalam proses metabolik di dalam tubuh manusia dan hewan.}

•       Turunan gula (343)

w  Gula alkohol – tidak memiliki gugus aldehida atau ketone; misalnya ribitol.

w  Gula asam –gugus aldehida pada atom C1, atau OH pada atom C6, dioksidasi membentuk asam karboksilat; misalnya asam glukonat, asam glukuronat.

w  Gula amino - gugus amino menggantikan gugus hidroksil. Sebagai contoh glukosamina.

w  Gugus amino dapat mengalami asetilasi, seperti pada N-asetilglukosamina.

ASAM NUKLEAT

Ada dua jenis asam nuklet:

1. DNA (deoxyribonucleid acid)

2. RNA (ribonucleid acid

     asam nukleat memiiki peran penting dalam biosintesa protein

•       Nukleosida  :   pentosa +basa

•       Nukleotida   :  pentosa + basa + asam fosfat

•        

•       Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3‘nya dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya.

•       Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotida terakhir.

•       HASIL PENELITIAN CHARGAFF

1. Asam nukleat yang diisolasi dari berbagai jaringan organisme yang sama memiliki komposisi basa yang sama
2. Komposisi basa Asam nukleat beragam pada organisme yang berbeda
3. Komposisi basa Asam nukleat suatu spesies tidak berubah oleh umur, nutrisi, dan lingkungan
4. Jumlah residu adenin selalu setara dengan jumlah residu timin, sedangkan jumlah residu guaninn selalu setara dengan jumlah residu sitosin

LIPID

•       Definisi: merupakan senyawa organik yg termasuk dlm kelompok hidrokarbon

•       Molekul lipid mgd unsur: C, H & sedikit O

•       Sifat umum:

–      Larut dlm pelarut non polar (etil eter,benzena, kloroform)

–      Tdk larut dlm air

Fungsi

•       Sbg penyusun membran sel à kombinasi lemak & protein (lipoprotein)

•       Sbg cadangan energi (tersimpan dlm jaringan adiposa) à menghslkan 9 kkal/g

•       Sbg penyekat panas dlm jaringan subkutan

•       Sbg pelindung organ tubuh & komponen dinding sel

•       Sbg hormon (steroid)

•       Sbg vitamin à diperlukan dlm proses metabolisme (koenzim)

Klasifikasi

•       Lipid sederhana: ester asam lemak dgn berbagai alkohol

•       Ct: lemak (gliserida) & lilin (wax)

•       Lipid gabungan: ester asam lemak yg mengandung gugus tambahan spt fosfat, protein atau karbohidrat

•       Ct: fosfolipid, lipoprotein & glikolipid

•       Turunan lipid: senyawa yg dihasilkan dr hidrolisis lipid

•       Ct: asam lemak, gliserol, terpen & sterol/steroid

Jenis

1. Asam lemak : Asam karboksilat alifatik berantai panjang
2. Alkohol lemak : alkohol alifatik berantai panjang
3. Netral : a. gliserol mono, di- dan tri-asil (ester dg gliserol), b. eter gliserol, c. malam : ester dari asam lemak
4. Fosfogliserida: turunan asam fosfatida (banyak berikatan dg membran)
5. Spingolipida : berikatan dg jaringan sistem saraf.

6. Terpena : termasuk berbagai senyawa tak jenuh seperti minyak essensial dan zat aromatik, vit A, pigmen visual dari retina & klorofil.
7. Steroid : senyawa alisiklik berlingkar campuran termasuk kolesterol & hormon steroid.
8. Lipida terkonjugasikan : (a. lipoprotein (larut dlm air) ; b. proteolipida (larut dlm senyw non polar; c. lipopoliakarida)  
9. Prostaglandin : lipida yang dihasilkan dari asam poli lemak tak jenuh yang beraktivitas biologik tinggi.
10. Hidrokarbon  baik jenuh maupun tak jenuh.

ASAM LEMAK

•       Asam lemak mrp asam karboksilat berantai pjg (12 – 24 atom C) dgn struktur umum CH₃(CH₂)_nCOOH à biasanya jml atom C genap

•       Jk rantai karbon mengandung ikatan rangkap à asam lemak tdk jenuh

–      Ct: asam lemak omega 3 (ALA, DHA & EPA) à mrp asam lemak esensial

•       Jk rantai karbon tdk mengandung ikatan rangkap à asam lemak jenuh

ASAM LEMAK JENUH

•       Asam butirat (asam butanoat): CH₃(CH₂)₂COOH atau C4:0 à tdp dlm mentega (lemak nabati)

•       Asam kaproat (asam heksanoat): CH₃(CH₂)₄COOH atau C6:0 à tdp dlm mentega

•       Asam kaprilat (asam oktanoat): CH₃(CH₂)₆COOH atau C8:0 à tdp dlm mentega (minyak kelapa/nabati)

•       Asam kaprat (asam dekanoat): CH₃(CH₂)₈COOH atau C10:0 à à tdp dlm mentega (minyak kelapa/nabati)

•       Asam laurat (asam dodekanoat): CH₃(CH₂)₁₀COOH atau C12:0 à tdp pd minyak paus (spermaceti), kayu manis, biji kelapa sawit, minyak kelapa, salam

•       Asam miristat (asam tetradekanoat): CH₃(CH₂)₁₂COOH atau C14:0 à tdp dlm pala, biji kelapa sawit & minyak kelapa

•       Asam palmitat (asam heksadekanoat): CH₃(CH₂)₁₄COOH atau C16:0 à tdp pd semua lemak hwn & tumbuhan/sayuran

•       Asam stearat (asam oktadekanoat): CH₃(CH₂)₁₆COOH atau C18:0 à tdp pd semua lemak hwn & tumbuhan

•       Asam arachidat (asam eicosanoat): CH₃(CH₂)₁₈COOH atau C20:0 à tdp pd minyak kacang tanah

•       Asam behenat (asam dokosanoat): CH₃(CH₂)₂₀COOH atau C22:0 à tdp dlm biji2an

ASAM LEMAK TAK JENUH

1. Asam lemak tak jenuh tunggal (monoenoat)à mpy ikatan rangkap 1

•          Ct: asam oleat & asam erusat

2. Asam lemak tak jenuh banyak (polienoat) à mpy ikatan rangkap > 1

•          Ct: asam linoleat, asam arachidonat

3. Eikosanoid à berasal dr asam lemak polienoat dgn jml atom C 20

•          Ct: prostanoid (prostaglandin, prostasiklin & tromboksan) & leukotrien

©  Asam oleat: CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH  atau C18:1

©  Asam linoleat: CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CH (CH₂)₇COOH atau C18:2 à tdp pd minyak jagung, kacang tanah, biji kapas, kedelai

©  Asam α-linoleat (ALA): CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₇COOH atau C18:3 à pd minyak biji rami & biasa ditemukan bersama2 dgn asam linoleat

©  Asam arachidonat: CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH (CH₂)₃COOH atau C20:4 à tdp pd minyak kacang tanah

©  Asam eicosapentaenoat (EPA) atau C20:5  à pd minyak ikan

©  Asam docoheksanoat (DHA) atau C22:6 à pd minyak ikan

©  Asam erusat: CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₁₁COOH atau C22:1

•       Beberapa fungsi hati yang terkait dengan metabolisme lemak yaitu:

1)      oksidasi asam lemak,

2)      sintesis trigliserida dari karbohidrat,

3)      degradasi trigliserida,

4)      sintesis kolesterol dan fosfolipid dari trigliserida.

•       Susunan enzim

•       Komponen utama enzim adalah protein

•       Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein struktural

•       Tidak semua protein bertindak sebagai enzim

SUATU SENYAWA ORGANIK BERUPA PROTEIN YANG BERFUNGSI SEBAGAI BIOKATALISATOR.

•       Mekanisme kerja enzim

•       E + S           ES             E + P

•       Teori untuk menjelaskan kerja enzim:

•       Lock and Key analogy

            Enzim memiliki struktur sisi spesifik yang cocok dengan substrat.

            Mampu menerangkan spesifitas ensim ttp tidak dapat menerangkan stabilitas fase transisi ensim

•       Induced Fit theory

            mempertimbangkan fleksibilitas protein, sehingga pengikatan suatu substrat pada enzim menyebabkan sisi aktif mengubah konformasinya sehingga cocok dgn substratnya. à dpt menerangkan fase transisi ES komplek

•       Faktor-faktor yg mempengaruhi kerja enzim

•       pH à setiap enzim mempunyai pH optimum utk bekerja.

                        contoh : pepsin à pH 2, amylase à pH 7.0

•       Temperatur  à setiap kenaikan suhu 10˚C  (sampai 40˚C), kecepatan reaksi naik 2 x lipatnya dan reaksi terhambat dan berhenti pada 60˚C. Mengapa?

•       [S] dan atau [E]

•