ikpil - 03 biokimia · pdf fileapa itu biokimia? ¾pemahaman bentuk dan fungsi ......
TRANSCRIPT
1
BIOKIMIABIOKIMIA
Apa itu Biokimia?
• Definisi:– Webster’s dictionary: Bios = Yunani, y ,
artinya “hidup” “Kimia mahluk hidup; Kimia yang terjadi dan menjadi ciri kehidupan.”
– WebNet 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.“
2
Apa itu biokimia?
Pemahaman bentuk dan fungsi biologis dari sudut pandang kimiabiologis dari sudut pandang kimiaBertujuan untuk memahami interaksi molekul-molekul tak hidup yang menghasilkan fenomena kompleks dan efisien yang menjadi ciri-ciri kehidupan
t j l k k ki iserta menjelaskan keseragaman kimia dari kehidupan yang beragam.
• Industri Biokimia: Industri kimia berbasis sumberdaya terbarukansumberdaya terbarukan
• Sumberdaya terbarukan: minyak kelapa sawit mentah (crude palm oil/CPO), bunga matahari, rumput laut, dan algae (ganggang)
3
Hal-hal yang dipelajari
Struktur kimia dan bentuk tiga dimensi molekul biologiInteraksi antar biomolekulSintesis dan degradasi biomolekul dalam selPerolehan dan pemanfaatan energi oleh selMekanisme pengorganisasian biomolekul dan pengkoordinasian aktifitasnyapengkoordinasian aktifitasnyaPenyimpanan, pemindahan dan ekspresi informasi genetika
Sejarah BiokimiaPertama, identifikasi unsur kimia penyusun mahluk hidup.
Unsur kimia utama penyusun mahluk hidup adalah bahan minor
Enam unsur utama penyusun sel hidup adalah: C, H, N, O, P, dan S.
penyusun kerak bumi (kandungan utama 47% O, 28% Si, 7.9% Al, 4.5% Fe, dan 3.5% Ca).
99% penyusun sel adalah H, O, N, dan C
Unsur Elektron bebas Jumlah Fraksi
H 1 2/3
O 2 1/4
N 3 1/70
C 4 1/10
4
Sebagian besar unsur penyusun bahan hidup memiliki berat atom yang rendah; H, O, N dan C adalah unsur dengan berat atom relatif paling kecil yang masing-masing mampu membentuk ikatan tunggal, rangkap, rangkap 3 dan rangkap 4.
Unsur dengan berat atom paling ringan membentuk ikatan paling kuat
Sejarah Biokimia
• Kemudian, identifikasi tipe molekul yang ditemukan dalam mahluk hidup
• Asam Amino
• Nukleotida
• Karbohidrat
• Lipida
5
Sejarah BiokimiaSelanjutnya memahami mekanisme biomolekul membuat mahluk hidup menjadi hidup
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya
Kimia Organik yang mempelajari sifat-sifat biomolekulbiomolekul.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 normalnyakehidupan normalnya. Kesehatan, yang mencari pemahaman tentang keadaan sakit dari sudut pandang molekular.
6
• Mikrobiologi, yang menunjukkan bahwa organisme sel tunggal dan virus cocok untuk
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya
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.
(1)ENERGI, hal yang perlu
Tiga hal yang dibutuhkan sel
hal yang perlu diketahui adalah cara:
Memperolehnyap yMengubahnyaMemanfaatkannya
7
(2) MOLEKUL SEDERHANA , hal yang perlu diketahui
Tiga hal yang dibutuhkan sel
hal yang perlu diketahui adalah cara:
• Mengubahnya• Mempolimerisasikannya• Mendegradasinya
(3) MEKANISME KIMIA, untuk:• Memperoleh energi• Menjalankan reaksi kimia secara berurutan• Mensintesis & mendegradasi makromolekul• Mempertahankan suatu keadaan steady state
yang dinamisy g• Swarakit kembali struktur yang kompleks• Menggandakan diri secara akurat dan efisien• Mempertahankan keteraturan proses biokimia
8
Strategi sel #1: mahluk hidup menggunakan sistem reaksi kimia berpasangan untuk mendorong reaksi yang sulit terjadi
Strategi sel #2: mahluk hidup menggunakan enzim untuk mempercepat reaksi yang semestinya lambat
9
Bagaimana enzim bisa mempercepat reaksi? Penjelasan termodinamis
Bagaimana enzim bisa mempercepat reaksi? Penjelasan mekanistis
10
Atom Karbon yang sangat lentur merupakan tulangpunggung kehidupan
Konversi isomer kimia membutuhkan pemutusan ikatan kovalen
11
Stereoisomers: Sama secara kimia, berbeda secara biologi
Stereoisomers: Sama secara kimia, berbeda secara biologi
12
Transformasi Biokimia dapat dikelompokkan ke dalam 5 kelompok besar
• Reaksi pemindahan Group• Reaksi Oksidasi-reduksi• Penyusunan kembali
Rearrangements (isomerizations)• Reaksi pemotongan• Reaksi kondensasi
Biomolekul – Struktur
• Senyawa • MakromolekulAnabolic
• Senyawa Pembangun
• Gula sederhana• Asam amino
• Makromolekul• Polisakarida• Protein (peptida)• RNA or DNA
• Nukleotida• Asam lemak
• Lipid
Catabolic
13
Biosintesis Membutuhkan Membutuhkan molekul sederhana untuk dirangkai secara kovalen
l l i melalui berbagai kombinasi
1. Keelektronegatifan kedua atom
Kekuatan ikatan kimia dipengaruhi oleh
Keelectronegatifan tinggi =Kebutuhan akan elektron
• O 3.5
• Cl 3.0
• P 2.1
• H 2.1
g gg
• N 3.0
• C 2.5
• Na 0.9
• K 0.8
14
2. Jumlah elektron yang berikatan
Kekuatan beberapa ikatan kimia:
Approx. Avg.pp g
Triple: 820 kJ/mole
Double: 610 kJ/mole
Single: 350 kJ/mole
15
Gugus Fungsi yang Umum
Nukleofil Biologi yang g y gPenting:
Gugus fungsi yang kaya elektron
16
Kesimpulan
• Karbon dengan struktur tetrahedral memiliki sifat ikatan yang luwesmemiliki sifat ikatan yang luwes
• Senyawa yang memiliki banyak atom dapat memiliki bentuk isomerik
• Untuk konversi perlu terjadinya pemecahan ikatan kimia
• Molekul berukuran besar dibentuk oleh molekul berukuran kecil melalui pembentukan ikatan baru