senyawa kimia dalam jasad kehidupan
Biokimia
adalah ilmu yang mempelajari mengenai berbagai molekul di dalam sel
hidup dan organisme hidup, termasuk juga reaksi kimia yang terjadi.
Secara lebih formal, Murray dkk. (2003) mendefinisikan biokimia sebagai “ilmu pengetahuan yang mempelajari dasar kimia kehidupan”. Dalam hal ini bios berarti kehidupan menurut Bahasa Yunani.
Mengingat
sel merupakan unit struktural kehidupan, maka biokimia memiliki
definisi fungsional yaitu ilmu pengetahuan yang mempelajari unsur-unsur
kimia pembentuk sel hidup dan dengan reaksi serta proses yang
dijalaninya. Oleh karena itu cakupan biokimia sangat luas meliputi
biologi 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 tersebut tercantum pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Perkiraan Komposisi Dasar Tubuh Manusia (Berdasarkan Berat Kering)
No
|
Unsur
|
Persentase
|
No
|
Unsur
|
Persentase
|
1
2
3
4
5
6
7
|
Karbon
Oksigen
Hidrogen
Nitrogen
Kalsium
Fosfor
Kalium
|
50
20
10
8,5
4
2,5
1
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Sulfur
Natrium
Klor
Magnesium
Besi
Mangan
Iodium
|
0,8
0,4
0,4
0,1
0,01
0,001
0,00005
|
Biomolekul-biomolekul kompleks utama penyusun tubuh
Unsur-unsur
penyusun tubuh sebagaimana disebutkan di atas banyak yang membentuk
molekul-molekul besar yang kompleks di dalam tubuh. Di antara
biomolekul-biomolekul kompleks tersebut yang merupakan biomolekul
kompleks utama adalah DNA, RNA, protein, polisakarida dan lipid.
Biomolekul kompleks tersusun atas molekul-molekul sederhana, seperti
terinci pada Tabel 1.2.
Tabel 1.2 Biomolekul-Biomolekul Utama di dalam Tubuh Manusia
No
|
Biomolekul
|
Molekul Pembangun
|
Fungsi Utama
|
1
2
3
4
5
|
DNA
RNA
Protein
Polisakarida berupa glikogen
Lipid
|
Deoksiribonukleotida
Ribonukleotida
Asam amino
Glukosa
Asam lemak
|
Materi genetik
Sintesis protein
Sangat banyak, umumnya menjadi bagian dari sel yang melangsungkan kerja (enzim, unsur kontraktilitas dll.)
Simpanan energi jangka pendek
Sangat banyak, misalnya simpanan energi jangka panjang, komponen membran sel dll.
|
Komponen utama penyusun tubuh
Anda
telah memahami mengenai unsur-unsur serta molekul-molekul kompleks
utama penyusun tubuh. Selanjutnya komponen-komponen utama penyusun tubuh
terdiri atas air, protein, lemak, mineral serta karbohidrat. Rincian
komponen tersebut tertera pada Tabel 1.3.
Tabel 1.3 Komposisi Kimiawi Normal (Pria dengan Berat Badan 65 kg)
No
|
Komponen
|
Berat (kg)
|
Persentase
|
1
2
3
4
5
|
Air
Protein
Lemak
Mineral
Karbohidrat
|
40
11
9
4
1
|
61,6
17,0
13,8
6,1
1,5
|
Ikatan kimia
Molekul
di dalam tubuh baik yang sederhana sampai dengan yang kompleks dapat
terbentuk karena adanya ikatan kimia. Ikatan kimia digolongkan menjadi 2
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 dengan membaca
buku-buku kimia umum, atau pelajaran kimia di SMA. Contoh dari ikatan
kovalen adalah CO2. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi O adalah 2.
Gambar 1.1
Ikatan
kovalen antara sebuah atom C yang bervalensi 4 dan dua buah atom O yang
masing-masing bervalensi 2 membentuk karbondioksida (CO2)
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
ini adalah 28 Angstrom.
Gugus bermuatan negatif pada substrat Gugus bermuatan positif pada enzim
Gambar 1.2
Ikatan ionik antara gugus karboksil bermuatan negatif pada substrat dan gugus amina bermuatan positif pada enzim
3. Ikatan hidrogen
Ikatan
hidrogen adalah pengikatan satu atom hidrogen oleh dua atom lain yang
berbeda. Ikatan ini dapat dibentuk di antara molekul-molekul tidak
bermuatan maupun molekul-molekul bermuatan. Atom yang mengikat hidrogen
lebih kuat disebut donor hidrogen sedang lainnya dinamakan akseptor
hidrogen.
Gambar 1.3
Ikatan hidrogen antara gugus amida (-NH) dan karbonil (-CO) pada asam-asam amino penyusun protein.
4. Ikatan Van Der Waals
Iakatan Van Der Waals adalah daya tarik non spesifik, yang berperan pada saat dua atom berjarak 3-4 Angstrom.
Air
Air
merupakan produk akhir utama dari metabolisme oksidatif makanan. Dalam
reaksi-reaksi metabolik, air berfungsi sebagai reaktan tetapi juga
sebagai produk. Air juga menjadi pelarut biologis yang ideal. Air sangat
mempengaruhi semua interaksi molekuler dalam sistem biologi. Air
mempunyai 2 sifat penting secara biologis yaitu sifat polar dan sifat
kohesif.
1. Air merupakan molekul polar
Secara
tiga dimensi, air merupakan molekul tetrahedron tak beraturan dengan
oksigen pada bagian pusatnya. Dua buah ikatan dengan hidrogen diarahkan
ke dua sudut tetrahedron, sementara elektron-elektron yang tidak dipakai
bersama pada kedua orbital terhibridasi sp3 menempati 2
sudut sisanya. Molekul air membentuk molekul bipolar (dua kutub). Sisi
oksigen yang berlawanan dengan dua atom hidrogen cenderung bermuatan
negatif karena mengandung lebih banyak elektron. Sedangkan disisi
hidrogen cenderung bermuatan negatif.
Gambar 1.1
Molekul air. Sisi oksigen adalah kutub negatif dan sisi hidrogen adalah kutub positif.
2. Air bersifat sangat kohesif
Molekul-molekul
air yang berdekatan memiliki afinitas yang tinggi satu sama lainnya.
Daerah bermuatan positif dan satu molekul air cenderung akan mengarahkan
diri kepada daerah bermuatan negatif pada salah satu molekul
didekatnya. Air beku mempunyai struktur kristal yang sangat teratur di
mana seluruh ikatan hidrogen potensial memang terbentuk. Air cair
mempunyai struktur yang setengah teratur dengan kelompok-kelompok
molekul berikatan hidrogen yang secara terus menerus terbentuk dan
terpecah.
Gambar 1.2
Afinitas yang tinggi antar molekul air.
Air
merupakan pelarut yang sangat baik bagi molekul-molekul polar. Air
sangat memperlemah iakatan ionik dan ikatan hidrogen antara
molekul-molekul polar dengan cara bersaing daya tarik. Perhatikan contoh
pada Gambar 1.3. Atom-atom hidrogen air mengantikan atom hidrogen amida
(-NH) sebagai donor ikatan hidrogen, dan atom oksigen air menggantikan
atom oksigen karbonil (-CO) sebagai akseptor. Maka ikatan hidrogen yang
kuat antara –NH dan –CO terjadi jika tidak ada air.
Gambar 1.3
Air bersaing dalam pembentukan hidrogen, sehingga menjadi pelarut yang baik
Tidak ada komentar:
Posting Komentar