BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Biokimia merupakan salah satu cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang makhluk hidup. Secara tidak langsung biokimia merupakan salah satu disiplin ilmu dari kimia organik dan sains biologi. Biokimia mempelajari seluruh proses kimia yang berhubungan dengan makhluk hidup. Lebih dari 40 tahun biokimia berhasil menjelaskan proses hidup yang merupakan bahasan khusus dalam bidang ilmu botani sampai kedokteran. Saat ini fokus utama biokimia adalah mempelajari proses biologi yang terjadi dalam sel. Biokimia erat kaitannya dengan biologi molekuler. Biologi molekuler yaitu studi mekanisme molekuler dengan adanya informasi genetik yang terkode dalam DNA. Biokimia diusulkan pertama kali oleh Corl Neuberg pada tahun 1903. Biokimia adalah sains yang menjelaskan struktur dan fungsional makhluk hidup dalam lingkup kimia. Biokimia mengarahkan bidang penelitiannya pada struktur, fungsi, dan interaksi biologi pada makromolekul seperti karbohidrat, lipida (lemak), protein, asam nukleat yang berperan dalam kehidupan. 1.2.Rumusan Masalah 1. Apa saja domain-domain makhluk hidup? 2. Bagaimana Pengertian gugus Fungsi? 3. Bagaimana peranan biomolekul? 4. Bagaimana Hierarki molekul sel? 1.3.Tujuan 1. Untuk mengetahui domain-domain makhluk hidup 2. Untuk mengetahui pengertian gugus fungsi 3. Untuk mengetahui peranan biomolekul 4. Untuk mengetahui hierarki molekul sel
Pondasi Biokimia
1
BAB II PEMBAHASAN 2.1.Domain-domain makhluk Hidup
Menurut Carolus Linnaeus, Klasifikasi mahluk hidup adalah suatu cara memilah dan mengelompokkan mahluk hidup menjadi golongan atau unit tertentu berdasarkan kesamaan sifat fisik yang dimiliki. Urutan klasifikasi makhluk hidup dari tingkat tertinggi ke terendah adalah : Domain (Daerah), Kingdom (kerajaan), phylum (Hewan)/Divisio (tumbuhan), Classic (kelas), ordo (Bangsa), Famili (suku), Genus ( Marga), dan Spesies ( Jenis). Tujuan klasifikasi adalah untuk mempermudah mengenali, membandingkan, dan mempelajari mahluk hidup. Contohnya berdasarkan ukuran tubuhnya mahluk hidup dikelompokkan menjadi; pohon, perdu dan semak. Sebelum konsep tiga domain kehidupan seluler muncul, kehidupan di planet itu dikelompokkan menjadi dua kategori yaitu; Prokaryota / Monera dan Eukaryota ( Hewan, Tumbuhan, Jamur, dan Protista). Menurut Carl Woese Prokartota dibagi menjadi 2 yaitu ; kelompok Archaea (Arkea) dan Bakteri. Dan dengan demikian muncullah tiga domain kehidupan, pembagian prokaryotae ke Archae dan Bakteri dapat dikaitkan dengan fakta bahwa baik dari dua nenek moyang satu sama lain, meskipun mereka terbagi beberapa sifat karakteristik umum, tetapi mereka memiliki beberapa ciri khas mereka sendiri. Terdapat 3 macam domain kehidupan yaitu : 2.1.1. DOMAIN BAKTERI
Bakteri adalah kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel. Organisme ini termasuk ke dalam domain prokariota dan berukuran sangat kecil (mikroskopik), serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Beberapa kelompok bakteri dikenal sebagai agen penyebab infeksi dan penyakit, sedangkan kelompok lainnya dapat memberikan manfaat dibidang pangan, pengobatan, dan industri. Struktur sel bakteri relatif sederhana: tanpa nukleus/inti sel, kerangka sel, dan organel-organel lain seperti mitokondria dan kloroplas. Hal inilah yang menjadi dasar perbedaan antara sel prokariot dengan sel eukariot yang lebih kompleks. Bakteri dapat ditemukan di hampir semua tempat: di tanah, air, udara, dalam simbiosis dengan organisme lain maupun sebagai agen parasit (patogen), bahkan dalam tubuh manusia. Pada umumnya, bakteri berukuran 0,5-5 0,5-5 μm, tetapi ada ada bakteri
Pondasi Biokimia
2
tertentu yang dapat berdiameter hingga 700 μm, yaitu Thiomargarita. Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel tumbuhan dan jamur, tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Beberapa jenis bakteri bersifat motil (mampu bergerak) dan mobilitasnya ini disebabkan oleh flagel. a. Ciri struktur sel bakteri
Pada umumnya, semua bakteri memiliki struktur sel yang relatif sederhana. Sehubungan dengan ketiadaan membran inti, materi genetik (DNA dan RNA) bakteri melayang-layang di daerah sitoplasma yang bernama nukleoid. Salah satu struktur bakteri yang penting adalah dinding sel. Bakteri dapat diklasifikasikan dalam dua kelompok besar berdasarkan struktur dinding selnya, yaitu bakteri gram negatif dan bakteri gram positif. Bakteri gram positif memiliki dinding sel yang tersusun dari lapisan peptidoglikan (sejenis molekul polisakarida) yang tebal dan asam teikoat, sedangkan bakteri gram negatif memiliki lapisan peptidoglikan yang lebih tipis dan mempunyai struktur lipopolisakarida yang tebal. Banyak bakteri memiliki struktur di luar sel lainnya seperti flagel dan fimbria yang digunakan untuk bergerak, melekat dan konjugasi. Beberapa bakteri juga memiliki kapsul yang beperan dalam melindungi sel bakteri dari kekeringan dan fagositosis. Struktur kapsul inilah yang sering kali menjadi faktor virulensi penyebab penyakit, seperti yang ditemukan pada Escherichia coli dan Streptococcus pneumoniae. Bakteri juga memiliki kromosom, ribosom, dan beberapa spesies lainnya memiliki granula makanan, vakuola gas, dan magnetosom. b. Alat Gerak
Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu: • Atrik, tidak mempunyai flagel. • Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya. • Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya. • Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya. • Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya. 2.1.2. DOMAIN ARCHAEA
Pondasi Biokimia
3
Domain Archaea adalah sel-sel prokariotik yang biasanya ditandai dengan membran yang bercabang rantai hidrokarbon yang melekat pada gliserol oleh ikatan eter. Kehadiran eter yang mengandung hubungan dalam Archaea menambah kemampuan mereka menahan suhu ekstrim dan kondisi sangat asam. Halophiles ekstrem - yaitu organisme yang berkembang dalam lingkungan yang sangat asin, dan hyperthermophiles - yaitu organisme yang berkembang dalam lingkungan yang sangat panas. a. Ciri – ciri domain Archaea
Dinding selnya tidak memiliki peptidoglikan Crenarchaeota Archaea resisten terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada bakteri, tetapi sensitif terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada eukarya. Hidup di lingkungan ekstrim seperti lingkungan dengan kadar garam tinggi, lingkungan panas, dan lingkungan dengan kadar asam tinggi. Archaea dibagi menjadi 3 Filum, yaitu Crenarchaeota, Euryarchaeota, dan Korarcheota. Crenarchaeota Sel prokariotik Dinding selnya tidak memiliki peptidoglikan Crenarchaeota Archaea resisten terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada bakteri, tetapi sensitif terhadap beberapa antibiotik yang berpengaruh pada eukarya. Hidup di lingkungan ekstrim seperti lingkungan dengan kadar garam tinggi, lingkungan panas, dan lingkungan dengan kadar asam tinggi.
Archaea dibagi menjadi 3 Filum, yaitu Crenarchaeota, Euryarchaeota, dan Korarcheota. Crenarchaeota 2.1.3. DOMAIN EUKARIOTA
Domain eukariota adalah sel eukariotik yang memiliki membran yang sangat mirip dengan bakteri. Eukariot dikelompokkan lebih lanjut ke dalam Kerajaan Protista (ganggang, protozoa, dll), Kerajaan Jamur (ragi, jamur, dll), Kerajaan Plantae (tumbuhan berbunga, pakis, dll) dan Kerajaan Animalia (serangga, vertebrata, dll). Tidak semua Eukariota memiliki dinding sel, dan bahkan jika mereka lakukan mereka tidak mengandung peptidoglikan seperti bakteri . Sementara sel terorganisasi menjadi jaringan dalam kerajaan Plantae serta kerajaan Animalia, keberadaan dinding sel hanya terbatas pada anggota kerajaan plantae. Beberapa karektiristik domain ini yaitu - Eukariotik sel
Pondasi Biokimia
4
o
o
o o
Uniseluler (beberapa Protista dan ragi), Kolonial (beberapa Protista) atau multiseluler Pembelahan sel secara mitosis, dengan berbagai siklus reproduksi dan rekombinasi Berbagai mode akses ke energi dan karbon, bervariasi dengan kerajaan dinding sel hanya terbatas pada anggota kerajaan Plantae
2.2.Gugus Fungsi
Terdapat Beberapa gugus fungsional yang penting bagi kehidupan adalah hidroksil, karbonil, karboksil, amino, sulfihidril, fosfat, dan kelompok metal. Satu persatu gugus fungsional akan dijelaskan sebagai berikut. a. Gugus Hidroksil Hidroksil ( - OH ) adalah gugus fungsional dimana atom hidrogen terikat pada atom oksigen. Gugus ini menyebabkan suatu molekul menjadi bersifat polar dan mudah larut dalam air. Gugus ini akan menempel pada rangka karbon dan membentuk molekul-molekul berakhiran – ol, seperti metanol, etanol, dan propanol. b. Gugus Karbonil Karbonil ( = CO ) adalah gugus fungsional dimana atom karbon terikat pada atom oksigen dengan ikatan rangkap. Bila gugus karbonil terletak di dalam rangka karbon akan membentuk kelompok keton, sedangkan apabila terletak di ujung rangka karbon akan membentuk aldehid. Contoh keton adalah aseton, sedangkan contoh aldehid adalah propanal. c. Gugus Karboksil Karboksil ( - COOH ) adalah gugus dimana molekul oksigen terikat pada atom karbon dengan ikatan rangkap, demikian juga terdapat - OH yang terikat dengan karbon tersebut. Gugus ini dapat mendoorkan H+ sehingga menyebabkan larutan bersifat asam. Gugus ini terdapat pada molekul asam organik seperti asam malat, asam fumarat, dan asam sitrat. d. Gugus Amino
Pondasi Biokimia
5
Amino ( - NH2 ) adalah gugus dimana terdapat dua atom hidrogen berikatan dengan satu atom nitrogen. Gugus amino dan gugus karboksil akan menempel pada suatu rangka karbon dan membentuk asam amino. Contoh asam amino adalah alanin, sistein, dan triptofan. e. Gugus Sulfihidril Sulfihidril ( - SH ) adalah gugus yang terbentuk dari atom sulfur yang berikatan dengan atom hdrogan. Dua gugus sulfihidril berperan membentuk jembatan disulfida pada protein. Jembatan ini memungkinkan terciptanya struktur protein yang melekuk-lekuk. Banyaknya jembatan disulfida pada protein rambut menyebabkan rambut seseorang berbentuk keriting. Gugus sulfihidril terdapat pada asam amino sistein. f.
Gugus Fosfat
Fosfat ( - PO4-2 ) adalah gugus fungsional dimana empat atom oksigen berikatan dengan satu molekul belerang. Terdapat dua atom oksigen yang memiliki muatan negatif. Molekul yang memiliki gugus fosfat memiliki kemungkinan besar bereaksi dengan air dan melapaskan energi. Contoh molekul yang memiliki gugus fosfat adalah ATP (adenosine trifosfat), suatu molekul pembawa energi bagi makhluk hidup. g. Gugus Metil Metil ( - CH3 ) adalah gugus fungsional dimana satu atom karbon berikatan dengan tiga atom hidrogen. Tambahan molekul metil pada DNA dapat menyebabkan terjadinya ekspresi gen. Contoh molekul yang mengandung gugus metil adalah 5metil-citidin. Gugus fungsional memiliki peran yang penting dalam memodifikasi rangka karbon. Perbedaan pada gugus fungsional dapat mengakibatkan perbedaan kerja dari rangka karbon tersebut dalam tubuh makhluk hidup. Rangka karbon tanpa disertai gugus fungsional tidak akan dapat menjalankan fungsinya di dalam tubuh. 2.3.Biomolekul
Terdapat tiga golongan senyawa organic penting dalam makhluk hidup yaitu protein, karbohidrat dan lemak. Senyawa-senyawa ini disebut juga sebagai biomolekul.
Pondasi Biokimia
6
1. Karbohidrat
Karbohidrat merupakan jenis senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen yang merupakan sumber makanan dan energi yang penting bagi manusia dan hewan. Karbohidrat dihasilkan oleh tumbuhan hijau pada proses fotosintesis. Berdasarkan reaksi hidrolisis dan ukuran molekulnya, karbohidrat dibedakan menjadi karbohidrat sederhana (monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat kompleks (polisakarida). a. Karbohidrat Sederhana
Karbohidrat sederhana sangat mudah dikenali melalui rumus empirisnya, karena perbandingan antara atom karbon, hidrogen, dan oksigennya yaitu 1:2:1, contohnya adalah C3H6O3 (triosa) atau C5H5O10 (pentosa). Selain itu, karbohidrat sederhana umumnya juga dapat diidentifikasi melalui tata namanya yang sesuai dengan jumlah atom karbon yang terdapat dalam molekul, contohnya adalah triosa yang memiliki 3 atom karbon, pentosa yang memilik 5 atom karbon, dan heksosa yang memilik 6 atom karbon. Berdasarkan jumlah molekulnya, karbohidrat sederehana dibagi menjadi monosakarida dan polisakarida.
1. Monosakarida Monosakarida (gula sederhana) merupakan karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat diurai atau dihidrolisis lagi menjadi karbohidrat yang lebih sederhana.
Pondasi Biokimia
7
Monosakarida dapat berupa aldosa atau ketosa. Semua monosakarida mempunyai atom C asimetris. Dalam hal ini, atom C asimetris terjadi jika atom karbon mengikat empat gugus yang berbeda. Pada dasarnya struktur monosakarida dapat digambarkan dengan menggunakan struktur yang dikemukakan oleh Emil Fischer yang dikenal sebagai konformasi Fischer dan struktur lingkaran yang dikemukakan oleh Tollens dan direalisasikan oleh Haworth yang dikenal sebagai struktur Haworth a. Struktur Monosakarida menurut Konformasi Fischer
Struktur-struktur monosakarida yang digambarkan pada gambar 1.1, dan 1.2 merupakan contoh-contoh konformasi Fitcher. Berdasarkan gambar 1.1, dapat terlihat bahwa glukosa dan galaktosa mempunyai rumus dan struktur molekul yang sama tetapi keduanya berbeda konfigurasi. Keduanya merupakan isomer optik. Keadaan ini disebabkan karena monosakarida mempunyai atom C asimetris. Struktur setiap monosakarida terdiri dari dua konfigurasi yaitu D dan L. Konfigurasikonfigurasi tersebut didasarkan pada arah gugus OH pada atom C asimetris nomor terbesar. Berdasarkan konformasi Fitcher, jika gugus tersebut mengarah ke kanan, maka monosakarida ditandai dengan D, sedangkan jika gugus tersebut mengarah ke kiri, maka monosakarida ditadai dengan L seperti pada gambar 1.2.
b. Struktur Monosakarida menurut Struktur Haworth Pada dasarnya, setiap konformasi Fitcher dapat diubah menjadi struktur Haworth, seperti gambar berikut ini.
Pondasi Biokimia
8
2. Disakarida
Disakarida terdiri dari dua buah monosakarida yang terikat melalui sintesis dehidrasi yang membentuk suatu rantai. Ketika disakarida terbentuk, maka air akan dihilangkan, sehingga proses pembentukannya disebut sintesis dehidrasi. Disakarida dapat dibelah menjadi dua buah monosakarida sederhana dengan menggunakan air kembali (hidrolisis). Contoh-contoh disakarida adalah sukrosa (glukosa + fruktosa), laktosa (glukosa + galaktosa), dan maltosa (glukosa + glukosa).
Sukrosa
Sukrosa merupakan disakarida umum yang dihasilkan oleh beberapa tumbuhan, seperti tebu dan bit. Jika sukrosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan fruktosa). Struktur sukrosa sebagai berikut.
Sukrosa tidak dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Hal ini karena gugus aldehid sukrosa terikat pada fruktosa. Selain itu, sukrosa juga tidak dapat difermentasi.
Laktosa dan Maltosa
Pondasi Biokimia
9
Laktosa merupakan jenis disakarida lainnya yang biasanya dikenal dengan gula susu. Hal ini karena laktosa diproduksi secara alamiah dalam susu. Jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan galaktosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim laktase. Laktosa tidak dapat difermentasi, tetapi dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur laktosa sebagai berikut.
Maltosa merupakan disakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Oleh karena itu, jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan dua buah molekul glukosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim maltase. Secara alamiah, maltosa tidak terdapat dalam keadaan bebas, tetapi dapat dibuat melalui hidrolisis zat pati (amilum) dengan bantuan enzim amilase. Maltosa dapat difermentasi membentuk etanol dan dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur maltosa sebagai berikut.
b. Karbohidrat Kompleks
Karbohidrat sederhana dapat dikombinasikan satu sama lain untuk membentuk karbohidrat kompleks. Saat dua karbohidrat sederhana saling terikat satu Pondasi Biokimia
10
sama lain, maka terbentuk disakarida. Saat tiga karbohidrat sederhana saling terikat satu sama lain, maka terbentuk trisakarida. Pada umumnya, sebuah karbohidrat kompleks yang lebih besar dari disakarida dan trisakarida disebut polisakarida. 1. Polisakarida
Polisakarida merupakan rantai yang panjang dari molekul-molekul gula yang terikat bersama-sama. Di antara polisakarida yang paling terkenal adalah selulosa. Selulosa membentuk dinding sel tumbuhan dan para ilmuwan memperkirakan bahwa lebih dari satu triliun ton selulosa disintesis tumbuhan setiap tahunnya. Selain selulosa, contoh polisakarida lainnya adalah amilum (zat pati). Struktur Polisakarida Gambar berikut ini menunjukkan struktur selulosa dan amilum.
Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-Dglukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-gluko sa.
Pondasi Biokimia
11
Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati. Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4′-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6′-α.
Karbohidrat mempunyai beberapa fungsi penting, di antaranya sebagai berikut. 1. Sebagai komponen utama penyusun membran sel. 2. Sebagai sumber energi utama. Pada beberapa orga n tubuh seperti otak, lensa mata, dan sel saraf, sumber energinya sangat bergantung kepada glukosa dan tidak dapat digantikan oleh sumber energi lainnya. Setiap 1 gram glukosa menghasilkan 4,1 kkal. 3. Berperan penting dalam metabolisme, menjaga keseimbangan asam dan basa, pembentuk struktur sel, jaringan, dan organ tubuh.
Pondasi Biokimia
12
4. Membantu proses pencernaan makanan dalam saluran pencernaan, misalnya selulosa. 5. Membantu penyerapan kalsium, misalnya laktosa. 6. Merupakan bahan pembentuk senyawa lain, misalnya protein dan lemak. 7. Karbohidrat beratom C lima buah, yaitu ribosa merupakan komponen asam inti yang amat penting dalam pewarisan sifat. 8. Sumber energi dalam proses respirasi.
1. Protein
Protein adalah polimer yang tersusun dari monomer yang biasa disebut asam amino. Asam amino adalah rangka karbon pendek yang mengandung gugus amino fungsional (nitrogen dan hidrogen dua) yang melekat pada salah satu ujung kerangka dan gugus asam karboksilat di ujung lain. Protein tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan terkadang mengandung zat belerang (S) dan fosfor (P). Protein merupakan komponen utama makhluk hidup dan berperan penting dalam aktivitas sel. Protein mengatur aktivitas metabolisme, mengkatalisis reaksi-reaksi biokimia, dan menjaga keutuhan strukur sel. Protein terdapat dalam semua jaringan hidup dan disebut sebagai pembangun kehidupan.
Asam amino merupakan kelompok senyawa karbon yang terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen. Akan tetapi, terdapat juga dua asam amino yang juga mengandung belerang, yaitu sistein dan metionin. Sampai saat ini telah dikenal 20 jenis asam amino yang biasanya terdapat dalam protein. Semua asam amino sekurang-kurangnya sebuah gugus amino (NH2) dan gugus karboksil ( — COOH). Masing-masing dari 20 asam amino mempunyai gugus R yang berbeda. Dalam hal ini, komposisi kimia dari gugus R yang khas menentukan sifat-sifat asam amino, seperti reaktivitas, muatan ion, dan hidropobisitas relatif (sifat ketidaksukaan
Pondasi Biokimia
13
terhadap
air).
20
macam
asam
amino
adalah
sebagai
berikut.
Struktur Protein
Setiap protein terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida. Akibatnya, terdapat empat struktur protein, yaitu sebagai berikut.
Struktur primer, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya berbentuk linier. Struktur sekunder, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya mempunyai pola teratur, misalnya pola memilin (menggulung). Struktur tersier, yaitu struktur protein yang rantai polipeptidanya bengkok atau bergulung (berpilin), sehingga membentuk struktur tidak dimensi bulat. Struktur kuarterner, yaitu struktur protein yang berkaitan dengan kenyataan bahwa beberapa protein dapat terdiri lebih dari satu rantai polipeptida. Setiap rantai polipeptida dapat merupakan polipeptida yang sama atau berbeda.
Pondasi Biokimia
14
Fungsi Protein
Protein mempunyai fungsi biologis tertentu, sehingga protein dapat diklasifikasikan sebagai berikut.
Komponen utama penyusun membran sel, seperti protein integral, protein perifer, dan glikoprotein. Sebagai sumber energi, setiap gramnya akan menghasilkan 4,1 kkal. Bahan dalam sintesis substansi penting seperti hormon, enzim, zat antibodi, dan organel sel lainnya. Enzim, yaitu protein yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia dan biokimia di dalam atau di luar sel-sel hidup. Contoh enzim antara lain adalah tripsin.
Hormon, adalah protein yang dihasilkan oleh kelenjar endoktrin tubuh atau sel-sel tertentu lainnya. Hormon berfungsi untuk mengatur dan merangsang beberapa proses dalam makhluk hidup, misalnya metabolisme. Contoh hormon protein antara lain adalah insulin, lipoprotein, dan prolaktin.
Pondasi Biokimia
15
Imunoglobulin (zat anti bodi), yaitu protein pelindung yang berperan penting dalam respon kekebalan makhluk hidup untuk menetralisasi zat-zat asing yang menyebabkan infeksi. Contohnya adalah interferon, dan trombin. Mengatur dan melaksanakan metabolisme tubuh, seperti enzim, protein yang mengaktifkan dan berpartisipasi pada reaksi kimia kehidupan Sebagai senyawa buffer, yakni berperan menjaga stabilitas pH cairan tubuh dan sebagai zat larut dalam cairan tubuh, protein membantu dalam pemeliharaan tekanan osmotik di dalam sekat-sekat rongga tubuh. Protein transpor, yaitu protein yang berfungsi untuk memindahkan atau menyimpan beberapa senyawa kimia dan ion. Contohnya adalah hemoglobin untuk mengangkut oksigen dan protein integral yang membawa zat-zat yang dibutuhkan sel.
Protein motor, yaitu protein yang berfungsi untuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik. Contohnya adalah aktin dan miosin. Protein struktur, yaitu protein yang berfungsi untuk perbaikan, pertumbuhan, dan pemeliharaan struktur sel, jaringan, atau komponen-komponen biologis lainnya. Contohnya adalah kolagen, elastin, dan keratin. Protein reseptor, yaitu protein yang berfungsi untuk mendeteksi sinyal (rangsangan) dan menerjemahkan sinyal tersebut menjadi sinyal jenis lain. Contohnya adalah rhodopsin. Protein penunjuk, yaitu protein yang berfungsi untuk memberikan sinyal atau mengkomunikasikan rangsangan dalam proses translasi. Contohnya adalah GTP (guanosinin trifosfat) Protein penyimpan, yaitu protein yang mengandung energi, yang dapat dilepaskan dalam proses-proses metabolisme pada makhluk hidup. Contohnya adalah albumin.
Pondasi Biokimia
16
Asam Nukleat Asam nukleat merupakan polimer senyawa organik yang menyimpan dan mengirimkan informasi genetik di dalam sel. Ada dua jenis asam nukleat: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA berfungsi sebagai materi genetik, sedangkan RNA memainkan peran penting dalam menggunakan informasi genetik untuk memproduksi protein. Semua asam nukleat dibentuk dari monomer-monomer yang dikenal sebagai nukleotida. Nukleotida juga menyediakan sumber energi langsung untuk reaksi yang terjadi dalam sel. Setiap nukleotida terdiri dari tiga bagian: (1) sebuah molekul pentosa, yang bisa menjadi ribosa atau deoksiribosa, (2) sebuah grup fosfat, dan (3) sebuah basa nitrogen. Basa nitrogen yang dimiliki ialah satu dari 5 jenisnya. Dua diantaranya lebih besar dari yang lain, molekul cincin ganda Adenin dan Guanin, basa yang terkecil adalah basa cincin tunggal Timin, Sitosin, dan Urasil..
Nukleotida (monomer), terikat dalam rantai yang panjang (polimer), sehingga gula dan gugus fosfat secara terurut membentu rangkaian “tulang belakang” dan basa nitrogen sebagai penyanggah sisinya. DNA memiliki gula deoksiribosa dan basa A, T, G dan C, sedangkan RNA memiliki gula Ribosa dan basa A, U, G, dan C. 2. Lipid
Lipid merupakan zat lemak yang berperan dalam berbagai sel hidup. Seperti halnya karbohidrat, lipid tersusun atas unsur karbon (CH), hidrogen (H), dan oksigen (O), serta kadang kala ditambah fosfor (P) serta nitrogen (N). Beberapa di antaranya
Pondasi Biokimia
17
disimpan sebagai sumber energi sekunder dan sebagian lain bertindak sebagai komponen penting dari membran sel. Lipid terdapat pada tumbuhan, hewan, manusia, dan mikroorganisme. Lipid terasa licin, tidak larut dalam air, tetapi dapat larut dalam alkohol, eter, dan pelarut-pelarut organik lainnya. Lipid terdiri dari beberapa jenis, yang terpenting adalah lemak, fosfolipid, dan steroid. Lemak
Lemak sangatlah penting, molekul organik kompleks yang digunakan sebagi suber energi, hingga hal lain. Pembangun lemak adalah sintesis dehidrasi antara molekul gliserol dan asam lemak. Gliserol adalah rangkakarbon yang memiliki tiga gugus alkohol. Rumus empirisnya adalah C3H4(OH)3. Asam lemak merupakan rantai karbon yang panjang yang memiliki gugus karboksil. Jika terdapat rantai karbon yang memiliki banyak ikatan hidrogen, maka disebut asam lemak jenuh. Sedangkan, disebut tidak jenuh jika atom-atom karbonnya memiliki ikatan rangkap lebih dari satu.
Secara kimia, lemak identik dengan minyak hewani dan minyak nabati yang terutama terdiri dari gliserida. Lemak merupakan ester yang terbentuk melalui reaksi tiga molekul asam lemak dan sebuah molekul gliserol. Lemak bersifat tidak mudah menguap, tidak larut dalam air, terasa berminyak atau licin ketika disentuh, dan berbentuk padat pada suhu kamar. Beberapa jenis lemak ditunjukkan dengan gambar berikut.
Pondasi Biokimia
18
Lebih dari 90 persen lemak diperoleh dari sekitar 20 jenis tumbuhan dan hewan. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan atau sumber energi di dalam tubuh. Steroid
Steroid merupakan senyawa turunan lipid yang tidak terhidrolisis. Steroid berfungsi sebagai hormon, seperti hormon seks, hormon adrenal kortikal, asam empedu, sterol, dan agen anabolisme. Contoh-contoh steroid antara lain adalah kolesterol, esterogen, dan testosteron.
Fosfolipid Fosfolipid merupakan lipid yang berjumlah banyak (sebagai lesitin atau fosfatidietanolamin) yang di dalamnya asam fosfat serta asam lemak diesterifikasi menjadi gliserol dan terdapat dalam semua sel hidup serta dalam plasma membran. Fosfolipid merupakan jenis lemak majemuk. Struktur fosfolipid antara lain adalah
Pondasi Biokimia
19
sebagai
berikut.
Beberapa fungsi fosfolipid antara lain adalah: lesitin membawa lemak dalam aliran darah dari satu jaringan ke jaringan lainya; fosfatidiletanolamin berperan dalam proses pembekuan darah; dan fosfolipid merupakan komponen utama dinding sel. 2.4.Hierarki molekul sel
Biomolekul tersusun dari rangkaian unsur menjadi mikromolekul, makromolekul, dan supramolekul. Kemudian supramolekul tersebut akan bergabung menjadi organel, sel, jaringan, organ, dan sistem organ hingga terakhir membentuk suatu individu.
Unsur o
o
Zat kimia yang paling utama. zat dasar yang tidak dapat diuarai menjadi zat yang lebih sederhana dengan cara kimia. Ada 92 unsur yang terjadi secara alami dan ditambah dengan unsur buatan (sekitar 16). Dari semua unsur yang terjadi secara alami, enam diantaranya, yaitu sulfur (S), fosfor (P), oksigen (O), nitrogen (N), karbon (C), dan hidrogen (H) membentuk 99% benda hidup.
Atom
Merupakan bagian terkecil dari unsur yang mempertahankan sifat-sifat kimianya yang khas. Atom terdiri dari 3 partikel sub-atom dasar yaitu proton, elektron, dan neutron, yang berbeda dalam massa, muatan listrik, dan letaknya dalam atom. Proton dan neutron terletak dalam nukleus, sedangkan elektron bergerak mengelilingi nukleus pada bidang elektron.
Pondasi Biokimia
Proton membawa satu unit muatan listrik positif. Elektron membawa satu unit muatan listrik dan berfungsi sebagai pengikata antar atom. Massanya lebih kecil dari proton dan neutron.
20
Neutron adalah suatu partikel yang tidak bermuatan dan massanya sama dengan massa proton.
Molekul
Suatu kombinasi kimia dari dua atau lebih atom yang membentuk zat kimia spesifik. Satu molekul adalah dua atom atau lebih yang bergabung akibat gaya tarik yang disebut ikatan kimia.
Mikromolekul
Tersusun atas molekuk-molekul kecil. Dimana molekul tersebut dipersatukan oleh ikatan kimia seperti monosakarida, asam amino, asam lemak, nukleotida, dan lain sebagainya.
Makromolekul
Merupakan molekul yang sangat besar, mempunyai struktur rantai polimerik dari molekul kecil seperti protein, polisakarida/karbohidrat, lipid kompleks, asam nukleat, dan juga polimer alamiah-sintetis lain.
Supramolekul
Gabungan dari makromolekul, seperti membran plasma, membran sel, kromosom, membran dari apparatus golgi, dan lain sebagainya.
Organel
Organel adalah komponen yang ditemukan dalam semua sel dan dipandang sebagai organ intern yang secara metabolik aktif melakukan fungsi spesifik penting.
Sel
Merupakan unit struktural dan fungsional terkecil dari tubuh makhluk hidup. Badan sel memiliki empat bagian dasar, yaitu membran sel (membran plasma), sitoplasma (protoplasma sel), organel sitoplasma (struktur tetap yang melakukan fungsi metabolik spesifik), dan nukleus (tempat materi genetik berada).
Jaringan
Sekelompok sel dengan struktur yang sama secara struktural yang mengalami spesialisasi untuk melakukan fungsi yang tertentu. Terdapat empat jaringan dasar
Pondasi Biokimia
21
pada tubuh manusia, yaitu jaringan epitel, jaringan otot, jaringan ikat, dan jaringan saraf.
Organ
Terbentuk dari dua jaringan atau lebih, yang bergabung dan berfungsi sebagai pusat fisiologi khusus untuk aktivitas tubuh.
Sistem organ
Beberapa organ bekerja sama untuk melakukan fungsi yang saling berkaitan, maka organ-organ tersebut membentuk suatu sistem organ.
Individu
Keseluruhan sistem organ membentuk individu.
Populasi
Populasi adalah sekumpulan individu sejenis yang menempati suatu daerah tertentu. Contoh: populasi harimau berjumlah 30 ekor, populasi badak berjumlah 100 ekor, populasi gajah berjumlah 23 ekor, dll.
Komunitas
Komunitas adalah seluruh makhluk hidup yang hidup di suatu daerah tertentu. Contoh: komunitas sawah, terdiri dari padi, tikus, ular, elan g; komunitas kolam terdiri dari teratai, ikan, katak, dll.
Ekosistem
Ekosistem adalah sekumpulan makhluk hidup dengan benda mati dalam satu kesatuan tempat hidup yang mempunyai hubungan timbal balik. Contoh: ekosistem hutan, benda mati terdiri dari tanah, bebatuan, hujan, angin, dll., makhluk hidup terdiri dari harimau, lintah, gajah, dll.; ekosistem laut, benda mati terdiri dari air laut, batu karang, dll., makhluk hidup terdiri dari ikan, udang, kepiting, plankton, dll.
Biosfer
Biosfer (lapisan kehidupan) adalah seluruh planet bumi b eserta makhluk hidup yang ada di dalamnya.
Pondasi Biokimia
22
BAB III Penutup 3.1. Kesimpulan
a. Terdapat tiga jenis domain makhluk hidup antara lain domain bakteri, domain archaea, domain eukariota b. Terdapat Beberapa gugus fungsional yang penting bagi kehidupan adalah hidroksil, karbonil, karboksil, amino, sulfihidril, fosfat, dan kelompok metal. c. Terdapat tiga golongan senyawa organic penting dalam makhluk hidup yaitu protein, karbohidrat dan lemak. Senyawa-senyawa ini disebut juga sebagai biomolekul. d. Biomolekul tersusun dari rangkaian unsur menjadi mikromolekul, makromolekul, dan supramolekul. Kemudian supramolekul tersebut akan bergabung menjadi organel, sel, jaringan, organ, dan sistem organ hingga terakhir membentuk suatu individu. 3.2. Saran
Dengan mengetahui beberapa informasi dan pengetahuan tentang biokimia, pembaca diharapkan memahami dan mengerti ilmu yang tercantum didalamnya serta dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Pondasi Biokimia
23
Daftar Pustaka
Brady, James E. 2002. Kimia Universitas dan Struktur . Tanggerang: Binarupa Aksara. Campbell. 2006. Macromolekules, Chapter 5. http://teacher.cgs.k12.va.us/bwebster/Biology/Chapter%20PowerPoints/5%20Macro molecules.pdf. Diakses pada 30 september 2017 Enger, Eldon D. 2003. Concept in Biology. New York: Mc Graw Hill Lehninger, A.L. 2008. Dasar-dasar Biokimia Jilid 2. Terjemahan. Jakarta: Penerbit Erlangga. Nuraeni Endah. 2012. Struktur Protein. http://kimia.upi.edu/staf/nurul/web2012/1105684/struktur_protein.html diakses pada 30 september 2017. Thenawijaya, M. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta:Erlangga. Ngili, Y. 2013. Biokimia Dasar . Bandung: Penerbit Rekayasa Sains.
Pondasi Biokimia
24
