DASAR-DASAR KIMIA TUBUH MANUSIAKuliah Biokimia

PSPD FK UNHALU

Senin, 8 Oktober 2012

B DILAM A

Bagian Biokimia

Fakultas Kedokteran UNHAS

Pengertian Biokimia

• Biokimia → the chemistry of living thing

• Biokimia merupakan ilmu pengetahuan yang mempelajari unsur-unsur kimia pembentuk sel hidup dan berbagai reaksi serta proses yang dijalaninya

• Tujuan utama ilmu biokimia adalah memahami secara lengkap semua proses kimia yang berkaitan dengan sel-sel hidup pada tingkat molekular

• Kondisi yang sehat pada tubuh manusia bergantung pada keseimbangan yang harmonis antara berbagai molekul dan reaksi biokimia dalam tubuh

• Berbagai penyakit mencerminkan abnormalitas pada biomolekul atau terdapatnya gangguan pada reaksi/proses biokimia dalam tubuh dengan beragam penyebab

Unsur Kimia Penyusun Mahluk Hidup

Enam unsur utama penyusun sel hidup adalah: C, H, N, O, P, dan S. Unsur atom ini mempunyai BA paling ringan, dengan ikatan atom paling kuat

Unsur kimia utama penyusun mahluk hidup adalah bahan minor 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

• Karbohidrat

• Lipid

• Nukleotida

• Asam Amino

Molekul Utama Penyusun Mahluk Hidup

Bagaimana Molekul Utama Menyusun Mahluk Hidup?

Anabolisme-Katabolisme

Materi genetik(DNA)

Protein Sel

Organ Jaringan

Individu

Sistem Organ

Bagaimana Molekul Utama Menyusun Mahluk Hidup?

Ruang lingkup Biokimia

• Anatomi menunjukkan struktur makromolekul• Histologi menunjukkan struktur mikromolekul• Mikrobiologi menunjukkan bahwa organisme sel tunggal

dan virus cocok untuk digunakan sebagai sarana mempelajari jalur-jalur metabolisme dan mekanisme pengendaliannya.

• Fisiologi, yang mempelajari proses dan mekanisme kehidupan pada tingkat jaringan dan organisme.

• Biologi sel, yang mempelajari pembagian kerja biokimia dalam sel.

• Genetika, yang mempelajari mekanisme penyusunan identitas biokimia sel.

Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya

Pendekatan biokimiawi :Menjelaskan : - penyebab penyakit

- merancang terapi yang tepatPemeriksaan biokimia laboratorium : - menegakkan diagnosis- memantau hasil terapi

Pengetahuan biokimia sangat penting bagi pelaksanaan secara rasional praktek medis dan ilmu kesehatan yang berkaitan

Ilmu Biokimia

Asam nukleat Protein Lipid Karbohidrat

Ilmu Kedokteran

Penyakit genetik Anemia sel sabit Arterosklerosis Diabetes melitus

Biokimia Sel

• Sel adalah unit dasar fungsional terkecil dari seluruh organisme hidup

• Organisme adalah makhluk hidup yang memiliki aktivitas metabolik dan memiliki kemampuan bereproduksi

• Sel merupakan unit terkecil kehidupan dan secara umum mempunyai kemampuan untuk membelah diri dan memiliki aktivitas metabolik

Organel Intraseluler dan Fungsinya (1)

Organel / Fraksi Marker Fungsi Utama

Nukleus DNA

Sintesa dan reparasi DNA, tempat sintesa RNA yang diarahkan DNA (transkripsi), tempat dari kromosom

Mitokondria Glutamat dihidrogenasi

Konservasi energi dan respirasi seluler (siklus as-sitrat ; fosforilasi ; oksidatif) oksidasi KH, lemak, sintesa urea, hem dan benda-benda keton

Ribosom Kadar RNA yang tinggi Tempat sintesa protein (translasi mRNA)

Retikulum endoplasmik

Glukosa 6-fosfatase

Sintesa membran, sintesa lipid, hormon steroid, rx detoksikasi, oksidasi xenobiotik (enzym sitokrom P-450)

Lisosoma Fosfatase asamPencernaan selluler, hidrolisa protein, KH, lipid dan asam-asam nukleat

Membran plasmaNa+/K+- ATPase 5 Nukleotidase

Pengangkutan molekul ke dalam dan keluar sel, adhesi dan komunikasi antar sel

PeroksisomKatalase asam urat oksidase

Degradasi as.lemak dan as.amino tertentu, produksi dan degradasi hidrogen peroksidase

Badan-badan golgi Galaktosil transferasePemindahan jenis-jenis protein intraselluler, reaksi glikosilasi dan rx.sulfasi

Sitosol Laktat dehidrogenaseMetabolisme KH, lipid, as.amino dan nukleotida, sintesa as.lemak dan enzim-enzim glikolisis

SitoskeletonTidak ada marker enzym yang spesifik

Mikrofilamen, mikrotubulus,filamen intramedia

Nukleolus Pengolahan RNA dan sintesa ribosom

Organel Intraseluler dan Fungsinya (2)

Komposisi elemen rata-rata tubuh manusia (dry weight basis)

Elemen % Elemen %

COHN

CaPK

5020108,54

2,51

SNaClMgFeMn

I

0,80,40,40,1

0,010,001

0,00005

5 biomolekul utama kompleks sel tubuh manusia :DNA*, RNA*, Protein, Polisakarida dan Lipid(*DNA dan RNA → asam nukleat)

Komposisi elemen rata-rata tubuh manusia (dry weight basis)

Organik Protein 15%, Lipid 15%, KH 5% dari BB

Anorganik terdiri dari atas Mineral 5% dr BB a. Kation : Utama Na+, K+, Ca2+, Mg+2, Fe2+, Fe3+ JmL kecil Zn2+, Cu2+ b. Anion : CL¯, HCO3¯ , H2PO42¯,

PO43+,SO42¯

Komponen utama penyusun tubuhuntuk pria 65 kg

No Komponen Berat (kg)Persentas

e

1 Air 40 61,6

2 Protein 11 17

3 Lemak 9 13,8

4 Mineral 4 6,1

5 Karbohidrat 1 1,5

Biomolekul organik kompleks utama dari sel dan jaringan

Biomolekul Building Block Fungsi Utama

DNA Deoksinukleotida Materi genetik

RNA RibonukleotidaTemplate (cetakan) untuk sintesa protein

Protein Asam-asam amino

Beraneka-ragam merupakan molekul sel yang melakukan fungsi , misalnya enzym, elemen kontraktil

Polisakarida (glikogen)

GlukosaSimpanan/cadangan energi jangka pendek

Lipid Asam-asam lemak

Beraneka-ragam, misalnya : komponen membran dan simpanan energi jangka panjang sebagai Triasilgliserida

Metabolisme Sel

• Metabolisme sel adalah proses yang terjadi di dalam sel hidup untuk memproses molekul-molekul nutrien dan mempertahankan kehidupan (living state)

• Metabolisme dibedakan menjadi:• Anabolisme• Katabolisme

Metabolisme Sel

• Anabolisme adalah reaksi kimia yang terjadi di dalam sel dimana sel menggunakan energi untuk membentuk molekul kompleks dan menunjukkan fungsi kehidupan yang lain seperti pembentukan struktur selular

• Katabolisme adalah reaksi kimia yang terjadi di dalam sel dimana sel memecah molekul kompleks untuk menghasilkan energi

Biomolekul Struktur

• Senyawa Pembangun

• Gula sederhana

• Asam amino

• Nukleotida

• Asam lemak

• Makromolekul• Polisakarida

• Protein (peptida)

• RNA or DNA

• Lipid

Anabolic

Catabolic

Metabolisme Sel

• Metabolisme sel meliputi urutan yang sangat kompleks dari reaksi-reaksi kimia yang terkontrol yang disebut jalur metabolik

• Hal Yang dibutuhkan untuk terjadinya metabolisme sel adalah:

1. Energi

2. Molekul (makro dan mikromolekul)

3. Mekanisme Kimiawi

Energi Untuk Metabolisme Sel

Biokimia menerangkan tentang bagaimana cara energi:

• Diperoleh

• Diubah

• Dimanfaatkan

Molekul Untuk Metabolisme Sel

Biokimia menerangan tentang bagaimana cara molekul:

• Diubah

• Dipolimerisasikan

• Didegradasi

Mekanisme Kimia diperluan dalam proses metaboisme sel untuk:

• Memperoleh energi• Menjalankan reaksi kimia secara berurutan• Mensintesis & mendegradasi makromolekul• Mempertahankan suatu keadaan hemostasis

yang dinamis• Membentuk kembali struktur yang kompleks• Menggandakan diri secara akurat dan efisien• Mempertahankan keteraturan proses biokimia

Ruang Lingkup Biokimia

• Struktur kimia dan bentuk tiga dimensi molekul biologi

• Interaksi antar biomolekul

• Sintesis dan degradasi biomolekul dalam sel

• Perolehan dan pemanfaatan energi oleh sel

• Mekanisme pengorganisasian biomolekul dan pengkoordinasian aktifitasnya

• Penyimpanan, pemindahan dan ekspresi informasi genetika

Ruang Lingkup Biokimia

• Struktur kimia dan bentuk tiga dimensi molekul biologi

• Interaksi antar biomolekul

• Sintesis dan degradasi biomolekul dalam sel

• Perolehan dan pemanfaatan energi oleh sel

• Mekanisme pengorganisasian biomolekul dan pengkoordinasian aktifitasnya

• Penyimpanan, pemindahan dan ekspresi informasi genetika

Terima Kasih

Selamat Belajar

Konsultasi: Bagian Biokimia FK UNHAS

bardyansyah@yahoo.com