1-aspek_kimia_tubuh

download 1-aspek_kimia_tubuh

of 9

Transcript of 1-aspek_kimia_tubuh

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    1/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    ASPEK KIMIA DALAM TUBUHDisajikan sebagai Bahan Kuliah Biokimia bagi Mahasiswa D III

    Kebidanan

    Penyusun:Heru Santoso Wahito Nugroho, S.Kep., Ns., M.M.KesTelefon:0352-752747 (rumah), 081335251726 (mobile), 0351-895216 (kantor)E-mail:[email protected] atau [email protected]:www.heruswn.teach-nology.com

    Referensi:Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi

    XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC

    Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim PenerjemahBagian Biokimia FKUI), Jakarta: EGC

    Anonim, 2008. Biology II Notes, http://www.tpsd.org/ths/sciences/b2eukpro.htm,diakses: Mei 2008

    Anonim, 2003. The Biology Project, http://www.biology.arizona.edu, diakses:Desember 2007

    Anonim, 2005, WKU Bio 113, http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/Wyatt,diakses: Mei 2008

    Senyawa kimia dalam jasad kehidupan

    Biokimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai berbagai molekul di dalamsel hidup dan organisme hidup, termasuk juga reaksi kimia yang terjadi. Secaralebih formal, Murray dkk. (2003) mendefinisikan biokimia sebagai ilmu

    pengetahuan yang mempelajari dasar kimia kehidupan. Dalam hal ini, menurut

    Bahasa Yunani, bios berarti kehidupan.

    1 Biokimia-Program D3 Kebidanan

    mailto:[email protected]:[email protected]://www.heruswn.teach-nology.com/http://www.tpsd.org/ths/sciences/b2eukpro.htmhttp://www.biology.arizona.edu/http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/Wyattmailto:[email protected]:[email protected]://www.heruswn.teach-nology.com/http://www.tpsd.org/ths/sciences/b2eukpro.htmhttp://www.biology.arizona.edu/http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/Wyatt
  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    2/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Sel sebagai pusat perhatian dalam biokimia

    Mengingat sel merupakan unit struktural kehidupan, maka biokimia memilikidefinisi fungsional yaitu ilmu pengetahuan yang mempelajari unsur-unsur kimia

    pembentuk sel hidup dan dengan reaksi serta proses yang dijalaninya. Sebagaicontoh, dinding sel yang tersusun atas molekul-molekul fosfolipid, protein sertakarbohidrat. Contoh lainnya adalah di dalam sitoplasma sel terjadi pemecahanmolekul glukosa menjadi piruvat untuk menghasilkan energi. Yang lebih khususlagi, di dalam mitokondria terjadi reaksi-reaksi metabolik di antaranya siklusKrebs, oksidasi asam lemak, oksidasi piruvat, metabolism asam-asam aminoserta masih banyak lagi. Pendeknya, berbagai peristiwa biokimiawiberhubungan dengan sel. Oleh karena itu cakupan biokimia sangat luas meliputibiologi sel, biologi molekuler serta genetika molekuler.

    Unsur-unsur penyusun tubuh

    Unsur-unsur utama penyusun tubuh adalah karbon (C), hidrogen (H), oksigen(O) dan nitrogen (N). Selain itu masih terdapat beberapa unsur lain yaitu:kalsium (Ca), fosfor (P), kalium (K), sulfur (S), natrium (Na), klor (Cl), magnesium(Mg), besi (Fe), mangan (Mn) dan iodium (I). Rincian dari unsur-unsur tersebuttercantum pada Tabel 1.1.

    Tabel 1.1 Perkiraan Komposisi Dasar Tubuh Manusia (Berdasarkan Berat Kering)

    N

    o

    Unsur Persentas

    e

    N

    o

    Unsur Persentas

    e1234567

    KarbonOksigenHidrogenNitrogenKalsiumFosforKalium

    502010

    8,542,51

    891011121314

    SulfurNatriumKlorMagnesiumBesiManganIodium

    0,80,40,40,10,010,0010,00005

    Biomolekul-biomolekul kompleks utama penyusun tubuh

    Unsur-unsur penyusun tubuh sebagaimana disebutkan di atas banyak yangmembentuk molekul-molekul besar yang kompleks di dalam tubuh. Di antarabiomolekul-biomolekul kompleks tersebut yang merupakan biomolekulkompleks utama adalah DNA, RNA, protein, polisakarida dan lipid. Biomolekulkompleks tersusun atas molekul-molekul sederhana, seperti terinci pada Tabel1.2.

    Tabel 1.2 Biomolekul-Biomolekul Utama di dalam Tubuh Manusia

    No

    Biomolekul MolekulPembangun

    Fungsi Utama

    123

    4

    5

    DNARNAProtein

    Polisakaridaberupaglikogen

    DeoksiribonukleotidaRibonukleotidaAsam amino

    Glukosa

    Materi genetikSintesis proteinSangat banyak, umumnya menjadibagian dari sel yangmelangsungkan kerja (enzim, unsurkontraktilitas dll.)Simpanan energi jangka pendek

    2 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    3/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Lipid Asam lemak Sangat banyak, misalnya simpananenergi jangka panjang, komponenmembran sel dll.

    Komponen utama penyusun tubuh

    Anda telah memahami mengenai unsur-unsur serta molekul-molekul kompleksutama penyusun tubuh. Selanjutnya komponen-komponen utama penyusuntubuh terdiri atas air, protein, lemak, mineral serta karbohidrat. Rinciankomponen tersebut tertera pada Tabel 1.3.

    Tabel 1.3 Komposisi Kimiawi Normal (Pria dengan Berat Badan 65 kg)

    No Komponen Berat (kg) Persentase

    12345

    AirProteinLemakMineral

    Karbohidrat

    4011941

    61,617,013,86,11,5

    Ikatan kimia

    Molekul di dalam tubuh baik yang sederhana sampai dengan yang kompleksdapat terbentuk karena adanya ikatan kimia. Ikatan kimia digolongkan menjadi2 yaitu ikatan kovalen dan ikatan non kovalen. Selanjutnya ikatan non kovalen

    terdiri atas ikatan ionik, ikatan hidrogen dan ikatan Van Der Waals.

    1. Ikatan kovalen

    Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk oleh valensi dari masing-masing atom. Anda dapat mempelajari lagi tentang valensi denganmembaca buku-buku kimia umum, atau pelajaran kimia di SMA. Contoh dariikatan kovalen adalah CO2. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi Oadalah 2.

    Gambar 1.1

    Ikatan kovalen antara sebuah atom C yang bervalensi 4 dan empat buahatom H yang masing-masing bervalensi 1 membentuk CH4 (metana)

    3 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    4/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Tugas:

    Carilah valensi dari masing-masing unsur yang terdapat pada Tabel 1.1.dilengkapi dengan mencantum sumber kepustakaan yang digunakan.Kumpulkan kepada Dosen secara langsung atau lebih baik melalui e-mail!

    2. Ikatan ionik

    Ikatan ionik adalah ikatan antara dua gugus dengan muatan berlawanan.Contohnya adalah ikatan antara substrat dan enzim. Jarak optimal ikatan iniadalah 28 Angstrom.

    Gugus bermuatan negatif pada substrat Gugus bermuatan positif pada enzim

    Gambar 1.2

    Ikatan ionik antara gugus karboksil bermuatan negatif pada substrat dangugus amina bermuatan positif pada enzim

    3. Ikatan hidrogen

    Ikatan hidrogen adalah pengikatan satu atom hidrogen oleh dua atom lainyang berbeda. Ikatan ini dapat dibentuk di antara molekul-molekul tidak

    bermuatan maupun molekul-molekul bermuatan. Atom yang mengikathidrogen lebih kuat disebut donor hidrogen sedang lainnya dinamakanakseptor hidrogen.

    Gambar 1.3

    4 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    5/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Ikatan hidrogen antar molekul-molekul air (H2O). Perhatikan atom oksigenpada kutub negatif berikatan dengan atom hidrogen pada kutub posif air.

    4. Ikatan Van Der Waals

    Iakatan Van Der Waals adalah daya tarik non spesifik, yang berperan padasaat dua atom berjarak 3-4 Angstrom.

    5 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    6/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Air

    Air merupakan produk akhir utama dari metabolisme oksidatif makanan. Dalamreaksi-reaksi metabolik, air berfungsi sebagai reaktan tetapi juga sebagaiproduk. Air juga menjadi pelarut biologis yang ideal. Air sangat mempengaruhisemua interaksi molekuler dalam sistem biologi. Air mempunyai 2 sifat pentingsecara biologis yaitu sifat polar dan sifat kohesif.

    1. Air merupakan molekul polar

    Secara tiga dimensi, air merupakan molekul tetrahedron tak beraturandengan oksigen pada bagian pusatnya. Dua buah ikatan dengan hidrogendiarahkan ke dua sudut tetrahedron, sementara elektron-elektron yang tidakdipakai bersama pada kedua orbital terhibridasi sp3 menempati 2 sudutsisanya. Molekul air membentuk molekul bipolar (dua kutub). Sisi oksigenyang berlawanan dengan dua atom hidrogen cenderung bermuatan negatifkarena mengandung lebih banyak elektron. Sedangkan disisi hidrogencenderung bermuatan negatif.

    Gambar 1.1

    Molekul air. Sisi oksigen adalah kutub negatif dan sisi hidrogen adalah kutubpositif.

    2. Air bersifat sangat kohesif

    Molekul-molekul air yang berdekatan memiliki afinitas yang tinggi satu samalainnya. Daerah bermuatan positif dan satu molekul air cenderung akanmengarahkan diri kepada daerah bermuatan negatif pada salah satumolekul didekatnya. Air beku mempunyai struktur kristal yang sangat teraturdi mana seluruh ikatan hidrogen potensial memang terbentuk. Air cairmempunyai struktur yang setengah teratur dengan kelompok-kelompokmolekul berikatan hidrogen yang secara terus menerus terbentuk danterpecah.

    6 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    7/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Gambar 1.2

    Afinitas yang tinggi antar molekul air.

    Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi molekul-molekul polar. Air sangatmemperlemah iakatan ionik dan ikatan hidrogen antara molekul-molekul polardengan cara bersaing daya tarik. Perhatikan contoh pada Gambar 1.3. Atom-atom hidrogen air mengantikan atom hidrogen amida (-NH) sebagai donorikatan hidrogen, dan atom oksigen air menggantikan atom oksigen karbonil (-CO) sebagai akseptor. Maka ikatan hidrogen yang kuat antara NH dan COterjadi jika tidak ada air.

    Gambar 1.3Air bersaing dalam pembentukan hidrogen, sehingga menjadi pelarut yang

    baik

    Sintesis dan degradasi

    Di dalam kehidupan, selalu terjadi peristiwa sintesis dan degradasi komponen-komponen yang menyusunnya.

    Sintesis

    Sintesis adalah proses pembentukan suatu molekul yang lebih besar, darimolekul-molekul yang lebih kecil. Sebagai contoh, protein adalah molekul yangsangat besar. Protein ini disintesis dari asam-asam amino dengan mekanismeyang sangat rumit.

    7 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    8/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    Gambar 1.4Sintesis protein di dalam ribosom sel.

    Bulatan-bulatan yang berantai merupakan gambaran sederhana dari asam-amino yang bersambungan dengan ikatan peptida membentuk protein.

    Contoh lainnya adalah DNA suatu rantai deoksiribonukleotida yang sangatpanjang. Setiap mata rantai merupakan satu unit deoksiribonukleotida.Deoksiribonukleotida tersebut terbentuk oleh deoksiribonukleosida dan fosfat,demikian seterusnya sampai dengan komponen yang lebih kecil.

    Gambar 1.5DNA merupakan rantai ganda dari deoksiribonukleotida (rantai biru dan rantai

    merah). Masing-masing rantai tersusun atas mata rantai berupadeoksiribonukleotida, yaitu unit yang terdiri atas deoksiribosa, basa nitrogen (G,

    C, A auat T) dan fosfat.

    Degradasi

    Degradasi adalah pembongkaran molekul-molekul yang lebih besar menjadimolekul-molekul yang lebih kecil. Contohnya adalah degradasi asam amino.Asam-asam amino yang melebihi kebutuhan sintesis protein tidak dapatdisimpan dan tidak dapat diekskresikan. Kelebihan asam amino ini cenderungdigunakan bahan bakar. Gugus amino dibebaskan selanjutnya sebagian besar

    8 Biokimia-Program D3 Kebidanan

  • 8/3/2019 1-aspek_kimia_tubuh

    9/9

    Bagian ke-1: Aspek kimia dalam tubuh

    menjadi urea, sedangkan rangka karbon diubah menjadi zat antarametabolisme misalnya asetil KoA, asetoasetil KoA, piruvat dll.

    Gambar 1.6Asam amino arginin mengalami degradasi menjadi urea dan ornitin. Selanjutnya

    urea diekskresikan melalui ginjal.

    9 Biokimia-Program D3 Kebidanan