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