BIOKIMIA

Dr. Hi. Sutyarso, M.BiomedJurus Biologi dan Bag Biomedik Prog.Studi Pendidikan

DokterFakultas MIPA Universitas Lampung

BIOKIMIAKredit: 4 sks, Biologi FMIPA Unila,

Dosen: Sutyarso, Nurhasanah

• PENDAHULUAN (ASPEK KIMIA TUBUH)• ENZIM• BIOMOLEKUL (PROTEIN, KARBOHIDRAT, LEMAK)• BIOENERGETIK• METABOLISME KARBOHIDRAT • METABOLISME LEMAK • METABOLISME PROTEIN• ASAM NUKLEAT• IMMUNOKIMIA

04/12/23 STY-Pendahuluan2

Biokimia Molekuler

1. Mempelajari proses Biokimia pada tingkat molekuler.2. Mempelajari struktur dan fungsi molekul kehidupan.

Ciri-ciri suatu sel hidup antara lain :

1. Ada proses replikasi (perbanyakan diri)2. Ada proses metabolisme yang efisien3. Ada proses mutasi.

Unsur dasar organisme hidup adalah :Utama : C, H, O ,N; Tambahan: S, PDi alam terdapat dalam bentuk :CO2, H2O, NH3.

Unsur-unsur dasar tersebut akan membentuk molekul organik (sub unit organik, monomer) yaitu :1. Asam amino2. Monosakarida3. Nukleotida.

Monomer-monomer akan berkondensasi membentuk molekul Lebih besar (Makromolekul) yaitu :1. Protein2. Polisakarida3. Asam nukleat.

Dari unsur-unsur dasar dibentuk pula makromolekul Lipida.

Selanjutnya: : makromolekul saling berikatan (secara non kovalen) membentuk molekul yang lebih kompleks yaitu Supramolekul

Supramolekul antara lain :• Membran plasma • Kromosom• Aparatus golgi• Retikulum endoplasmik,dls.

Supramolekul selanjutnya akan membangun sel.Jadi : supramolekul merupakan unit fungsional suatu sel. Sel merupakan unit struktur dan unit fungsi dari kehidupan

Makromolekul PROTEIN

1. Rangkaian daripada asam-asam amino2. Dapat berfungsi struktural :bagian daripada membran sel.3. Dapat berfungsi fungsional : sebagai enzim, hormon,

reseptor, transporter, antibodi

ASAM AMINOFungsi :• Membangun molekul protein• Pra zat hormon.• Neurotransmitter• Pigmen

Di alam ada 20 macam asam amino :Ala s/d Val bersifat Hidrofobik,sisanya Hidrofilik

1. Ala ( ALANIN )2. Ile ( ISOLEUSIN )3. Leu ( LEUSIN )4. Met ( METIONIN )5. Phe ( FENIL ALANIN )6. Pro ( PROLIN )7. Trp ( TRIPTOFAN )8. Tyr ( TIROSIN )9. Val ( VALIN )

1. Arg ( ARGININ )2. Asn ( ASPARAGIN )3. Asp ( ASAM ASPARTAT )4. Cys ( CISTEIN )5. Glu ( ASAM GLUTAMAT )6. Gln ( GLUTAMIN )7. Gly ( GLISIN )8. His ( HISTIDIN )9. Lys ( LISIN )10. Ser ( SERIN )11. Thr ( TREONIN )

(makromolekul) POLISAKARIDA

1. Polimer Monosakarida2. Fungsi utama : sebagai komponen struktural membran /

dinding sel dan sebagai sumber energi.3. Yang dijumpai terbanyak dialam : amilum dan selulosa.

Keduanya merupakan rangkaian sub unit D-glukosa.

MONOSAKARIDA

Sakar artinya : GulaBiasanya terdiri dari 3 unsur : C, H, dan ODengan perbandingan 1:2:1Gula dengan 6 atom C : HeksosaGula dengan 5 atom C : Pentosa Gula dengan 4 atom C : TetrosaGula dengan 3 atom C : TriosaMonosakarida berikatan satu sama lain melalui IKATANGLIKOSIDA, membentuk molekul yang lebih kompleks :Disakarida,Oligosakarida, Polisakarida.

(makromolekul) LIPIDA/LEMAK

1. Definisi : Zat yang larut dalam pelarut organik ( kloroform, benzena, dls.) dan sukar atau tidak dapat larut dalam air.

2. Rangkaian daripada hidrokarbon3. Fungsi sebagai komponen struktural membran sel dan

sebagai sumber energi.

Macam macam LEMAK yang terdapat dalam tubuh :1. Asam Lemak2. Triasilgliserol ( TAG )/Trigliserida3. Glisero/ Fosfolipid4. Kolesterol5. Sfingolipid.

ASAM LEMAK

Adalah Asam Karboksilat dengan rantai Hidrokarbon yangpanjang sebagai rantai samping.

H3C CH2

CH2

CH2 OH

CO

Catatan : Dalam tubuh, jumlah atom C Antara 14 – 20, dan genap.

Ada 2 macam Asam Lemak

1. Asam Lemak Jenuh (tidak memiliki ikatan rangkap)2. Asam Lemak Tidak Jenuh (memiliki ikatan rangkap) Misal :Asam Palmitoleat, Asam Oleat, Asam Linolenat, Asam

Arakhidonat.

Beberapa catatan penting mengenai Lemak

1. Sumber energi2. Penting untuk proses absorpsi vitamin-vitamin yang larut

dalam lemak3. Mengkonsumsi lemak sangat penting agar tubuh mendapat

asam lemak ESENSIAL.

ASAM LEMAK ESENSIAL

1. Adalah asam lemak yang mengandung ikatan rangkap pada w-6 (misal : Asam Linoleat, Asam Arakhidonat) dan ikatan rangkap pada w-3 (misal : Asam Linolenat)

2. Ikatan rangkap pada w-6 dan pada w-3 ini tidak dapat disintesis dalam tubuh manusia.

TAG/ TRIGLISERIDA

1. Lipid yang terbanyak dalam tubuh2. Bukan komponen utama membran biologis3. Sumber energi4. Disintesis dan disimpan dalam adiposit.

GLISEROFOSFOLIPID

1. Komponen utama membran biologis2. Misal : Fosfatidil Kolin, Fosfatidil Etanolamin, Asam

Fosfatidat, Fosfatidil Gliserol.

SFINGOLIPID

1. Komponen membran biologis.2. Misal : Spingomielin,Serebrosida,Gangliosida.

KOLESTEROL

1. Komponen membran biologis.2. Suatu steroid3. Pra-zat untuk asam empedu dan hormon-hormon steroid.

MEMBRAN SUPRAMOLEKUL

Misal : Membran plasma, dinding sel.

Merupakan suatu MEMBRAN BIOLOGIS dengan sifat Permeabel untuk zat-zat non polar (Hidrofobik) danImpermeabel untuk zat-zat polar (Hidrofilik).

KARAKTERISTIK MEMBRAN BIOLOGIS

1. Terdiri dari 2 lapis molekul Lipid (bilayer) dengan bagian ekor non polar saling berhadapan ditengah bilayer, dan bagian polar menghadap keluar.

2. Pada kedua lapis tersebut tertanam molekul-molekul protein globuler secara tidak teratur.

3. Protein tersebut menonjol dipermukaan luar membran secara asimetris.

4. Maka : tonjolan molekul-molekul protein pada membran lipid bilayer itu tampak sebagai suatu “MOZAIK”.

Molekul lipid dan protein pada membran biologis berikatan Secara non kovalen sehingga kedua jenis molekul tersebut Secara individual dapat bergerak bebas sepanjang bidang Membran. Dengan demikian lapisan membran menjadi Bersifat encer (“FLUID”).Maka : membran biologis akan menunjukkan gambaran “MOZAIK FLUID”

Derajat “FLUIDITAS” suatu membran bergantung kepada :1. Komposisi Lipid2. Suhu.

KOMPOSISI LIPID.Lebih dominan asam lemak jenuh,maka membran lebih Kaku.Lebih dominan asam lemak tidak jenuh maka,membran lebihEncer.

PENGARUH SUHUPada suhu rendah, pergerakan lipid relatif lebih sedikit & Lapisan bilayer menjadi lebih PADAT.

Berdasarkan atas LOKASINYA, protein Membran Plasma dapat dibagi menjadi :

1. Protein Integral (protein intrinsik). Protein membentang dari lapisan yang satu kelapisan yang lain.

Protein ini sulit dipisahkan dari komponen lainnya.

2. Protein perifer (protein ekstrinsik). Protein terdapat pada permukaan membran.

Protein ini mudah dipisahkan dari komponen lainnya.

Protein membran plasma dapat berfungsi sebagai :

1. Reseptor Sinyal

2. Enzim

3. Transporter / Carrier

4. Ion Channel.

RESEPTOR SINYAL

1. Memiliki “BINDING SITE” untuk sinyal-sinyal extra sel (LIGANDS).

2. Bila LIGANDS berikatan dengan reseptornya, maka protein reseptor akan mentransduksi sinyal ini menjadi suatu “MESSENGER” untuk pesan Intra Sel.

TRANSPORTER

1. Dijumpai hampir disepanjang permukaan membran.2. Mengangkut nutrien dari luar kedalam sel.3. Mengangkut sisa-sisa metabolisme dari dalam keluar sel.

ION CHANNEL1. Sejumlah reseptor pada membran, memiliki hubungan

dengan ion channel.2. Bila reseptor berikatan dgn ligand-nya, maka ion channel

akan terbuka (atau sebaliknya akan tertutup).

ION CHANNELING

1. Dijumpai antara lain pada membran plasma sel-sel neuron dan sel-sel otot.

2. Bila ada rangsangan pada sel neuron/ sel otot maka terjadi perubahan potensial elektrik pada membran plasma sel sehingga terjadi pembukaan atau penutupan ion channel.

Mekanisme Transport Melalui Membran ada 4 cara :1. Simple Diffusion

2. Facilitated Diffusion (Passive Transport) 3. Active Transport4. Ion Channeling

Simple Diffusion.Difusi suatu zat berlangsung dari daerah dengan konsentrasitinggi kedaerah dengan konsentrasi lebih rendah ; sampaidicapai keseimbangan.Contoh : H2O, O2, N2, CH4.

FACILITATED DIFFUSION (TRANSPORT PASIF).Difusi berlangsung dengan bantuan suatu protein spesifik (Transporter, Permease), Mengikuti gradien konsentrasi.Contoh : Transport Glukosa melalui membran sel darah aktif.

TRANSPORT AKTIF.Transport melawan gradien konsentrasi, dan memerlukan energi.Contoh : Trnasport K+, Na+, Ca++, Laktosa.

ORGANEL

Definisi : organel adalah bagian daripada sel yang diselimuti membran.Maka, sesuai dengan definisi,pembicaraan tentang organel termasuk pula : Membran Sel, Sitosol, & “Cytoskeleton”.Catatan : Cytoskeleton adalah network daripada filamen- filemen yang mengisi ruang sitosol. Filamen-filamen itu akan mengikat organel-organel ditempatnya.

PERBEDAAN PROKARIOT & EUKARIOT.

PROKARIOTPROKARIOT EUKARIOTEUKARIOT

nukleusnukleus Tidak adaTidak ada adaada

Membran selMembran sel adaada adaada

mitokondriamitokondria Tidak adaTidak ada adaada

E.RE.R Tidak adaTidak ada adaada

ribosomribosom adaada adaada

AIR DAN MINERAL

AIRMerupakan unsur yang paling dominan dalam tubuh.( lebih dari 65% bagian tubuh terdiri dari air ).

SUMBER AIR TUBUH1. Dari makanan dan minuman (per oral)2. Dari hasil metabolisme dalam tubuh3. Per enteral (infus, tranfusi, dls)

Air tubuh dibuang melalui :1. Urine2. Faeces3. Paru-paru4. Kulit.

STRUKTUR AIRAir merupakan molekul yang POLAR : terdiri dari :2 atom H+ dan 1 atom O-

H+H+

O-

Molekul air berinteraksi satu sama lain melalui IKATANHIDROGEN

SIFAT AIR1. Zat yang reaktif2. Karena merupakan molekul polar,maka ia sangat potensial

sebagai zat pelarut yang universal.

H

HO H

OH

O

H H O

H

H

PRINSIP AIR SEBAGAI PELARUT

Air menyelimuti gugus yang bermuatan, Sehingga interaksi antar molekul dihambat

(disebut : zat tersebut terlarut)

H

H

H

+ H

H H H

H

H H

H

H

O

O

O

O O

O

-

AIR BERPOTENSI SEBAGAI PELARUT UNIVERSAL.Sebab : air dapat berinteraksi dengan molekul-molekul karbohidrat,lemak, dan protein melalui ikatan Hidrogen.1. Molekul air dengan gugus Hidroksil. misal : pada molekul karbohidrat.

R O H

H

O

H O

R

H

2. Molekul air dengan gugus keto. Misal : pada molekul karbohidrat.

3. Molekul air dengan gugus karboksil. Misal : pada molekul lemak.

R

R’C O

H

H O

O

H

H

RO

C

O H

H

O

O

H O HH

H

H

4. Molekul air dengan gugus amino. Misal pada molekul protein.

R NH O

H

H

HO

H H

Reaksi air dengan suatu zat disebut :HIDROLISIS, yang Mengakibatkan suatu zat yang kompleks terurai menjadi zat yang lebih sederhana.Misal :1. Sukrosa + H2O Glukosa + Fruktosa

2. Lemak + H2O Gliserol + Asam lemak

3. Protein + H2O Asam amino

ENZIMG.I.

ENZIMG.I.

ENZIMG.I.

FUNGSI AIR DALAM TUBUH1. Membuat zat-zat didalam sel menjadi dalam bentuk

terlarut, sehingga reaksi antar zat menjadi lebih mudah.

2. Tanpa air,proses metabolisme menjadi sukar/tidak berlangsung. Jadi air merupakan katalisator.

3. Sebagai alat transport untuk membawa nutrient kedalam jaringan,dan membawa sampah-sampah hasil metabolisme keluar jaringan.

4. Regulator suhu tubuh. Air bersirkulasi keseluruh tubuh, sehingga menyamakan

suhu diseluruh bagian tubuh.

5. Dengan air, zat-zat anorganik menjadi dalam bentuk ion, sehingga lebih mudah digunakan oleh tubuh.

6. Air memiliki tegangan permukaan yang cukup tinggi sehingga air akan mengangkat zat-zat kepermukaan. Akibatnya : zat-zat tersebut lebih mudah diangkut/dibuang/dicerna oleh enzim.

MINERAL

Tubuh mengandung (dalam % berat) :Oksigen 65%Karbon 18%Hidrogen 10%Nitrogen 3%Kalsium 1,5%Fosfor 1%Elemen lain 1,5% (K,Na,Cl,dls)

Elemen/mineral yang penting untuk tubuh antara lain :K,Na,Cl,Ca,P,Fe,I,F,Co.

Berdasarkan atas kebutuhannya per hari,mineral dibagi atas :1. MAKRO MINERAL Dibutuhkan lebih dari 100mg/hari. Contoh : Ca,P,Na,K,Cl,Mg. 2. MIKRO MINERAL Dibutuhkan kurang dari 100mg/hari. Contoh : Cr,Co,Cu,I,Fe,Mn,Mo,Se,Si,Zn,F.

KALSIUM (Ca)Merupakan unsur pada tulang dan gigi.Turut mengatur fungsi syaraf dan otot.Absorpsinya membutuhkan “Calcium Binding

Protein”,dikontrol oleh vit.D, Parathormon, Calcitonin,dls.

FOSFOR (P)Merupakan unsur pada tulang, gigi, ATP, asam nukleat.Absorpsinya dikontrol Vit.D

NATRIUMKation utama dalam cairan ekstra sel.Mengatur volume plasma.Mengatur keseimbangan asam- basaMengatur fungsi syaraf dan otot.Aktivator untuk enzim Na+ / K+ -ATP ASE.

KALIUMKation utama dalam cairan intra sel.Mengatur fungsi syaraf dan otot.Aktivator untuk enzim Na+ /K+ -ATP ASE.

KLORIDAMengatur balans cairan tubuh dan elektrolit.Unsur cairan dan getah lambung.

MAGNESIUMUnsur pada tulang dan gigi.Kofaktor untuk enzim kinase.

KOBALTUnsur pada vitamin B12.

TEMBAGA (Cu)Unsur pada enzim oksidase.Berperan pada absorpsi Fe.

JODIUMUnsur pada hormon Thyroxine & Triiodothyroxine

BESIUnsur pada enzim-enzim yang mengandung Heme (misal : hemoglobin, Sitokrom,dls.)

MOLIBDENUM (Mo)Unsur pada enzim-enzim oksidase

MANGAN (Mn)Kofaktor untuk enzim Hidrolase, Dekarboksilase,Transferase.Berperan pada sintesis Glikoprotein & Proteoglikan.

SELENIUM (Se)Unsur pada Glutathion Peroksidase.

SILIKON (Si)Berperan pada kalsifikasi tulang.

SENG (Zn)Kofaktor untuk enzim LDH, Alkalifosfatase,Karbonik anhidrase, dls.

FLUORIDA (F)Meningkatkan pengerasan tulang dan gigi.