UAS BIOKIMIA II

PENDIDIKAN KIMIA

Dosen Pengampu : Dr. Sumpono

Nama : Daniele Tegar Abadi Lady Saputra

NPM : A1F010014

SEMESTER : VI

PRODI : PENDIDIKAN KIMIA

Jawablah dengan singkat dan jelas.

1. Asam nukleat adalah materi genetic yang sangat penting untuk kelangsungan

hidup suatu sel. Jelaskan bagaimana sel bisa berkembang terkait dengan

DNAnya?

2. Asam nukleat juga dapat memproduksi protein sendiri melalui proses translasi.

Jelaskan proses tersebut.

3. Apa yang dimaksud ribozyme dan apa fungsinya? Jelaskan.

4. Dalam fotosintesis, sering terjadi peristiwa fotorespirasi. Jelaskan proses

terjadinya dan factor apa saja yang menyebabkan terjadinya fotorespirasi

tersebut.

5. Jelaskan dengan singkat bagaimana mendapatkan bioetanol 96% dari serbuk

kayu.

Selamat bekerja.

------------

Ketentuan:

Soal dikerjakan sendiri tanpa kerjasama.

Jawaban dikirim ke email dosen ybs, paling lambat hari rabu tanggal 12 – 06 – 2013

jam 08.00 wib.

Jawaban disertakan : Nama Mhsw, NIM, SEM dan Prodi.

Ke alamat email diberi judul: BIOKIM2NAMANIM

CONTOH : BIOKIM2_AHMAD_HIDAYATULLAH_A1FOOOO1O22

JAWABAN UAS BIOKIMIA 2

1. Asam nukleat adalah materi genetic yang sangat penting untuk kelangsungan

hidup suatu sel. Jelaskan bagaimana sel bisa berkembang terkait dengan

DNAnya?

Jawab:

Sel merpakan unit struktural dan fungsional terkecil penyusun Mahluk Hidup. Sel

memiliki karakteristik dasar yang unik,diantaranya sel merupakan struktur kompleks

namun teratur, memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya,

mampu memperbanyak diri, melaksanakan reaksi kimia, dan sel juga mampu merespon

terhadap berbagai rangsang.

Berikut adalah bagan dari sel

Dari bagan tersebut terlihat bahwa sel terbagi dua yaitu yang memiliki membran sel dan

inti sel. Pada inti sel terbagi memiliki nukleus. Dimana nukleus merupakan inti yang

membawa sifat sifat genetik dari induknya. Membahas tentang inti sel yaitu nukleus,

terdapat zat penyusunnya yaitu asam nukleat sebagai komponen utama dalam inti sel

tersrbut.

Asam nukleat berfungsi sebagai informasi genetik yang mengatur pemunculan

sifat suatu makhluk hidup. Suatu sifat akan dimunculkan melalui pengendalian enzim-

enzim atau senyawa protein lain yang disintesis oleh asam nukleat.

Selain itu dengan adanya asam nukleat segala aktivitas hidup dikendalikan

(proses-proses metabolisme dalam tubuh makhluk hidup yang terjadi di dalam setiap

sel) melalui pengendalian enzim-enzim yang disintesis oleh asam nukleat. Fungsi

pengendalian dan pengaturansintesis protein inilah yang dijadikan dasar untuk

menyebut asam nukleat sebagai substansi genetika (pembawa informasi genetik).

Adapun kaitannya dengan DNA dan RNA yaitu pada, Asam Nukleat didalam sel

ternyata dapat berupa DNA dan RNA yang mewarisi sifat genetik dari suatu mahluk

hidup. Ada dua macam asam nukleat, yaitu :

1. Asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) 

2. Asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA).

Sluruh komposisi genetik, kepribadian, mungkin engsel intelijen bahkan pada molekul

yang mengandung senyawa nitrogen, gula, dan asambasa nitrogen purin adalah

molekul baik disebut atau pirimidin.

Purin termasuk :Adenin, Guanin

Pirimidin termasuk Sitosin, Timin (pada RNA) Urasil (dalam DNA)

Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini

terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah

ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O

pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.

DNA mengandung dua untai nukleotida disusun dengan cara yang membuatnya

tampak seperti sebuah tangga pair (disebut double helix). Para basa nitrogen DNA

yang membangun yang double-helix atas adalah adenin (A), guanin (G), sitosin (C),

dan timin (T). Gula yang ada di dalam komposisi DNA adalah 2-deoksiribosa.Bagian

tertentu dari basa nitrogen di sepanjang untai DNA membentuk gen. Gen adalah unit

yang berisi informasi genetik atau kode untuk produk tertentu dan mengirimkan

informasi turun-temurun ke generasi berikutnya.Setiap sel dalam organisme

mengandung DNA (dan karena itu gen) karena DNA juga mengkode protein yang

menghasilkan organism

RNA terdiri dari rantai poliribonukleotida dengan susunan basa yang biasanya adalah

adenine, guanine, urasil dan sitosin. RNA berada dalam inti sel dan sitoplasma. RNA

terdapat dalam beberapa bentuk seperti lekukan tangkai atai jepit rambut yang

mempunyai peranan fungsional yang penting.

RNA digolongkan menjadi tiga macam yakni RNA transfer (tRNA), RNA ribosom

(rRNA) dan RNA  kurir (mRNA)  yang masing-masing  mempunyai komposisi basa dan

berat molekul yang khas dan terdiri dari rantai poliribonukleotida tunggal dan berfungsi

sebagai penyimpan informasi genetik

2. Asam nukleat juga dapat memproduksi protein sendiri melalui proses

translasi. Jelaskan proses tersebut.

Jawb :

Proses produksi protein dalam sel untuk memproduksi senyawa-senyawa

polipeptida yang berguna untuk pewarisan sifat secara genetis kepada keturunannya

dikenal sebagai sintesis. Dalam hal ini terutama Sintesis protein seluler sangat erat

kaitannya dengan pola pewarisan sifat genetis karena DNA(ADN), RNA (ARN) dan

Polipeptida yang juga berperan dalam pewarisan sifat genetis adalah hasil (produk) dari

proses sintesis protein. DNA(ADN), RNA(ARN) dan beberapa Polipeptida dikenal

sebagai bahan genetik yang populer dengan sebutan asam nukleat. Asam nukleat

tersebut bersifat unik karena mampu mengarahkan replikasinya sendiri dari monomer.

Sifat enzim (protein) sebagai pengendali dan penumbuh karakter makhluk hidup

ditentukan oleh jumlah jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Jenis dan

urutan asam amino ditentukan oleh DNA / ADN (Asam Dioksiribose Nukleat). Ada dua

kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis.

Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga

penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang

berbeda satu sama lain.

Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar

terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis,

emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang.

Proses Sintesis protein meliputi dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi. Tahap

pertama adalah proses transkripsi yaitu suatu proses dimana terjadi pencetakan ARNd

oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel.  ARNd inilah yang akan membawa kode

genetik dari ADN. Tahap kedua adalah proses Translasi, yaitu penerjemahan kode

genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt.

Secara sederhana, proses sintesis protein dapat diterjemahkan sebagai berikut;

ADN mencetak ARNd dalam proses transkripsi yang berlangsung di dalam inti.

ARNd keluar dari dalam inti bergabung dengan ribosom di sitoplasma.

Datang ARNt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon.

Terjadi ikatan antar asam amino sehingga terbentuk protein

.

3. Apa yang dimaksud ribozyme dan apa fungsinya? Jelaskan.

Jawab :

Ribozymes adalah molekul RNA antisense yang memiliki aktivitas

katalitik yang berfungsi mengikat RNA bagian pasangan basa

yang tidak aktif dengan membelah tulang punggung fosfodiester.

Ribozyme merupakan singkatan dari Riboasam nukleat enzyme

yang disebut juga enzim RNA atau katalis RNA. Ribozyme adalah

RNA molekul yang mengatalisis reaksi kimia. Ribozim alami

mengatalisis hidrolisis ikatan fosfodiester mereka sendiri, atau

hidrolisis ikatan di RNA lain. Ribozim juga dapat mengatalisis

aktivitas aminotransferase pada ribosom. Contoh ribozim adalah ribozim martil,

ribozim VS, dan ribozim jepit rambut.

Lima kelas ribozim telah dijelaskan berdasarkan karakter unik mereka dalam

urutan serta struktur tiga dimensi (Bunnell, 1997). Mereka dinotasikan sebagai (1)

Tetrahymena kelompok I intron, (2) RNase P, (3) martil ribozim, (4) ribozyme (5) delta

ribozyme

Contoh ribozyme: struktur ribozim martil

Enzim nonprotein disebut dengan istilah

ribozim karena enis zat penyusun ribozim berupa

RNA (asam ribonukleat) dan bukannya protein.

Ribozim biasanya mengkatalisis proses

metabolisme yang terkait dengan reaksi

transesterifikasi dan hidrolisis ikatan fosfodiester.

Substrat ribozim biasanya adalah RNA, atau

bahkan bagian dari ribozim itu sendiri.

Ribozim berinteraksi dengan substrat terutama yang berupa RNA dengan cara

memanfaatkan interaksi pasangan basa nitrogen.

Ribozim dapat dikelompokkan berdasarkan struktur, fungsi dan mekanisme

katalitiknya, yang amat dipengaruhi oleh urutan dan jumlah nukleotida. Salah satu

ribozymes pertama yang ditemukan adalah RNase P, ribonuklease yang terlibat dalam

menghasilkan molekul tRNA dari lebih besar, pendahulu RNA. RNase P terdiri dari RNA

dan protein; Namun, RNA NaAD sendirian adalah katalis.

Jenis ribozim yang telah dikarakterisasi dengan baik yaitu intron grup I dan II,

RNase P, dan hammerherad ribozim.

Intron grup I tersusun atas lebih dari 400 nukleotida, sedangkan hammerhead

ribozim tersusun hanya 41 nukleotida. RNase P secara struktur membentuk kompleks

dengan protein. Protein ini berfungsi hanya untuk menstabilkan struktur RNase P,

sedangkan yang memiliki kemampuan katalitik tetaplah RNA.

Intron grup I merupakan RNA pertama memiliki kemampuan katalitik yang

berfungsi untuk melakukan self-splicing, yaitu kemampuan untuk memotong bagian

intron dari bagian ekson dari suatu RNA. Dengan adanya self-splicing ini, intron akan

terpisah dan tidak ikut ditranslasi menjadi protein.

Intron grup I ini juga memiliki berbagai karakteristik enzim terhadap substrat, dan

kinetikanya yang serupa dengan kinetika enzim. Sifatnya yang spesifik terhadap

substrat disebabkan adanya suatu urutan nukleotida tertentu yang disebut sebagai

‘internal guide sequence’. Urutan nukleotida ini mampu membentuk ikatan dengan

bagian ujung ekson yang akan terpotong melalui ikatan pasangan basa yang spesifik.

Satu hal yang agak berbeda adalah intron grup I tidak mampu mengkatalisis

reaksi lebih dari satu. Setelah terjadi self-splicing, bagian ujung dari intron grup I

mengalami perubahan secara kimia. Setelah self-splicing tersebut, nukleotida intron

grup I mengalami serangkaian siklisasi dan pemutusan, sehingga nukleotida-nukleotida

tersebut kehilangan 19 nukleotidanya. Sisa nukleotida yang ada berbentuk linear dan

disebut sebagai ribozim L-19 IVS.

Ribozim L-19 IVS juga memiliki aktivitas katalitik karena mampu mengkatalisis

reaksi untuk memindahkan nukleotida dari suatu oligonukleotida ke nukleotida lainnya.

Mekanismenya hampir serupa dengan reaksi self-splicing. Akan tetapi, ribozim L-19 IVS

dapat terbentuk kembali di akhir reaksi. Ribozim L-19 IVS juga bersifat spesifik karena

juga memiliki ‘internal guide sequence’ yang memilah oligonukleotida tertentu saja yang

dapat ditransfer nukleotidanya. Secara kinetika Ribozim L-19 IVS mengikuti kinetika

Michellis-Menten, kinetika yang sama untuk enzim protein.

4. Dalam fotosintesis, sering terjadi peristiwa fotorespirasi. Jelaskan proses

terjadinya dan factor apa saja yang menyebabkan terjadinya fotorespirasi

tersebut.

Jawab :

Foto respirasi adalah proses respirasi yang berlangsung sangat cepat dan terjadi

pada organ fotosintesis yang terpajan sinar matahari yang bergantung pada cahaya.

Dalam peristiwa iniRuBp mengikat oksigen dan menghasilkan Karbon dioksida dan

amoniak melalui jalur gliserat dan glikolat yang berlangsung saat adanya cahaya

matahari bersamaan dengan peristiwa fotosintesis. Respirasi ini berlangsung pada

organel peroxisoma. Energi yang dikeluarkan pada peristiwa ini berupa energi panas

dan bukan energi ATP maupun NADP. Pada saat konsentrasi CO2 rendah dan O2

tinggi, RuBP labih mudah mengikat O2 karena afinitas O2 lebih tinggi dibanding CO2,

akibatnya laju fotosintesis

pada kadar CO2 redah

pada tumbuan C-3. Pada

tumbuhan C-4 hal ini tidak

terjadi, karena suplai CO2

dijamin asam malat melalui

perubahannya menjadi

asam piruvat dan CO2,

sehingga efisiensi

fotosintesis lebih tinggi pada tanaman C-4. Diagram fotorespirasinya sebagai berikut

Proses ini dikenal dengan sebutan “asimilasi cahaya oksidatif" ini terjadi pada

sel-sel mesofil daun dan diketahui merupakan gejala umum pada tumbuhan C3, seperti

kedelai dan padi. Lebih jauh, proses ini hanya terjadi pada stroma dari kloroplas, dan

didukung oleh peroksisom dan mitokondria.

Secara biokimia,. proses fotorespirasi merupakan cabang dari jalur glikolat.

Enzim utama yang terlibat adalah enzim yang sama dalam proses reaksi gelap

fotosintesis, Rubisco (ribulosa-bifosfat karboksilase-oksigenase). Rubisco memiliki dua

sisi aktif: sisi karboksilase yang aktif pada fotosintesis dan sisi oksigenase yang aktif

pada fotorespirasi. Kedua proses yang terjadi pada stroma ini juga memerlukan

substrat yang sama, ribulosa bifosfat (RuBP), dan juga dipengaruhi secara positif oleh

konsentrasi ion Magnesium dan derajat keasaman (pH) sel. Dengan demikian

fotorespirasi menjadi pesaing bagi fotosintesis, suatu kondisi yang tidak disukai

kalangan pertanian, karena mengurangi akumulasi energi. Jika kadar CO2 dalam sel

rendah (misalnya karena meningkatnya penyinaran dan suhu sehingga laju produksi

oksigen sangat tinggi dan stomata menutup), RuBP akan dipecah oleh Rubisco menjadi

P-glikolat dan P-gliserat (dengan melibatkan satu molekul air menjadi glikolat dan P-

OH). P-gliserat (P dibaca "fosfo") akan didefosforilasi oleh ADP sehingga membentuk

ATP. P-glikolat memasuki proses agak rumit menuju peroksisoma, lalu mitokondria, lalu

kembali ke peroksisoma untuk diubah menjadi serin, lalu gliserat. Gliserat masuk

kembali ke kloroplas untuk diproses secara normal oleh siklus Calvin menjadi

gliseraldehid-3-fosfat (G3P)

Menurut Soedirokoesoemo (1993), faktor-faktor yang berpengaruh terhadap laju

respirasi dapat dibedakan menjadi dua kategori yaitu:

1. Faktor dalam (faktor internal), terdiri atas:

a.   Faktor protoplasmik

Laju respirasi sangat dipengaruhi oleh kuantitas dan kualitas dari protoplasma yang ada

di dalam sel. Kuantitas dan kualitas protoplasma di dalam sel sangat bergantung

kepada umur sel

b.  Konsentrasi substrat respirasi tersedia

Laju respirasi sangat tergantung pada konsentrasi substrat respirasi yang tersedia.

Semakin banyak substrat respirasi yang tersedia di dalam sel semakin cepat laju

respirasinya.

2. Faktor luar (faktor eksternal), terdiri atas:

a. Temperatur

b. Cahaya

c. Konsentrasi oksigen di udara

d. Konsentrasi karbondioksida

e. Tersedianya air

f. Luka

g. Beberapa senyawa kimia

h. Perlakuan mekanik

Proses fotorespirasi hanya terjadi pada stroma dari kloroplas, dan didukung oleh

peroksisom dan mitokondria. Secara biokimia, proses fotorespirasi merupakan cabang

dari jalur glikolat. Enzim utama yang terlibat adalah enzim yang sama dalam proses

reaksi gelap fotosintesis, Rubisco (ribulosa-bifosfat karboksilase-oksigenase). Rubisco

memiliki dua sisi aktif yaitu sisi karboksilase yang aktif pada fotosintesis dan sisi

oksigenase yang aktif pada fotorespirasi. Kedua proses yang terjadi pada stroma ini

juga memerlukan substrat yang sama, ribulosa bifosfat (RuBP), dan juga dipengaruhi

secara positif oleh konsentrasi ion Magnesium dan derajat keasaman (pH) sel.

Perbedaan antara fotorespirasi dan respirasi gelap terletak pada tanggapannya

terhadap O2. Dalam hal ini, respirasi gelap telah mencapai kejenuhan pada kadar O2

sebesar 2%. Sedangkan fotorespirasi kecepatannya akan terus meningkat sesuai

dengan meningkatnya kadar O2 sampai mencapai kadar O2 atmosfir.

5. Jelaskan dengan singkat bagaimana mendapatkan bioetanol 96% dari

serbuk kayu.

Jawab :

Kayu merupakan jenis tumbuhan tropis yang sangat banyak dijumpai di

Indonesia, tetapi hasil dari proses industri penggergajian kayu kebanyakan menyisakan

limbah padat berupaserbuk gergaji dan serpihan kayu yang terbuang menumpuk di

suatu lokasi tertentu yang dapatmengganggu kondisi lingkungan sekitar, sehingga

diperlukan penanganan terhadap limbah padat hasil penggergajian kayu tersebut.

Bioetanol merupakan etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung

komponen pati atau selulosa seperti singkong dan tetes tebu. Etanol umumnya

digunakan dalam industri sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran

minuman keras seperti sake atau gin, dan bahan baku farmasi dan kosmetika. Adapun

pembuatan etanol dari serbuk kayu langkah – langkahnya yaitu :

A. Bahan

Serbuk gergaji kayu. Untuk kadar selulosa 48,89%, kadar lignin 28,90%, kadar

abu 2,09%, kadar air 6,02%, dan kadar pentosan 14,10%.

B. Pelaksanaan

Penyiapan Pati Serbuk Kayu

a) Pulping. Serbuk kayu dimasukkan dalam digerter dengan penambahan NaOH

sebanyak 15% dari berat umpan dengan penambahan air sampai serbuk kayu

terendam semua selama ± 4 jam agar tidak ada lagi kadar lignin pada serbuk kayu

yang akan dihidrolisa.

b) Pengeringan. Serbuk kayu dikeringkan dengan cara dimasukkan dalam inkubator

pada temperatur 100oC sampai kering. Serbuk kayu dibuat kering bertujuan agar

lebih awet dan menghilangkan kandungan airnya. Setelah itu didinginkan.

c) Penggilingan. Serbuk kayu kering digiling dengan mesin penggiling (Grinder)

sehingga menjadi serbuk halus. Kemudian ditimbang sebanyak 200 g.

Proses Pembuatan Glukosa (Hidrolisis)

Memasukkan limbah kayu (serbuk kayu) dengan berat 200g dan asam klorida

5% sebanyak 400 ml ke dalam labu leher tiga pada suhu 100° C dengan tekanan

atmosferik selama 3 jam. Lalu didinginkan, selanjutnya ditiris dan dianalisis kadar

glukosanya, kemudian glukosa (cairannya) digunakan untuk proses selanjutnya.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses hidrolisis adalah waktu,

suhu,kecepatan pengadukan dan katalis yang digunakan.

Persamaan reaksi hidrolisis :

HCl

C6H10O5 + H2O C6H12O6

(selulosa) (air) T=1000C, t=3jam (glukosa)

Proses Fermentasi

Larutan glukosa dari labu leher tiga diambil dimasukkan ke dalam Beaker Glass.

Glukosa sebanyak 300 ml dari glukosa hasil hidrolisis tersebut ditambahkan Ca(OH)2

sebanyak 2 %, diberi Zymomonas mobilis sebanyak 5% dan ditambahkan 0,5% Urea,

1% NPK dan pengkayaan sukrosa 15%, 20% dan 30%. Kemudian masukkan kedalam

fermentor dengan variabel 25oC, 30oC dan 35oC. Fermentasi dilakukan selama 7 hari.

Perlakuan yang sama dilakukan dengan perbandingan berat serbuk kayu dan

Zymomonas mobilis.

Zymomonas mobilis

C6H12O6 2    C2H5OH + 2 CO2

(glukosa) T=300C, pH=4 (etanol) (karbondioksida)

Proses Destilasi Menggunakan Gelombang Mikro

Untuk memisahkan alkohol dari hasil fermentasi dapat dilakukan dengan

destilasi. Destilasi adalah metode pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. Proses

ini dilakukan untuk mengambil alkohol dari hasil fermentasi.

Destilasi dapat dilakukan pada suhu 80°C, karena titik alkohol 78°C. sedangkan

titik didih air 1000C. Pada suhu 80°C, etanol sudah menguap, sedangkan air tidak

menguap. Uap etanol dialirkan ke distilator. Bioetanol akan keluar dari pipa

pengeluaran distilator. Distilasi pertama biasanya kadar etanol masih di bawah 95 %.

Gelombang mikro atau mikrogelombang (microwave) adalah gelombang

elektromagnetik dengan frekuensi super tinggi (Super High Frequency, SHF), yaitu

diatas 3GHz (3×109 Hz). Sebenarnya gelombang ini merupakan gelombang radio,

tetapi panjang gelombangnya lebih kecil dari gelombang radio biasa. Panjang

gelombangnya termasuk ultra-short (sangat pendek) sehingga disebut juga mikro.

Proses Dehidrasi

Proses dehidrasi merupakan proses untuk menghilangkan kadar air sampai

kadar etanol menjadi 99,5%. Proses dehidrasi ini ada tiga macam yaitu proses

azeotropic distillation, molecular sieve dan membran pervoration. Konsentrasi

maksimum etanol yang dapat diperoleh dengan cara destilasi biasa adalah 96%. Etanol

anhidrat (99,5%-100%) dapat diperoleh dengan menggunakan metode destilasi

azeotrop menggunakan benzene dan membran pervoration (Waller, J.C., dkk. 1981).

Pengeringan etanol dapat dilakukan dengan beberapa cara. Cara-cara

pengeringan etanol yang ada adalah antara lain pengeringan menggunakan kapur

(CaO), garam, benzene dan penggunaan ”molecular sieve”.

”Molecular sieve” adalah suatu bahan yang memiliki pori-pori kecil dengan

ukuran yang tepat dan seragam yang digunakan sebagai absorben cairan dan gas.

Bahan ini dapat menyerap air hingga 20% dari berat bahan itu sendiri. Bahan-bahan

yang termasuk ”molecular sieve” antara lain silika gel.