DASAR-DASAR KIMIA TUBUH MANUSIA Kuliah 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 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
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
Molekul Utama Penyusun Mahluk Hidup • Karbohidrat
• Lipid
• Nukleotida
• Asam Amino
Bagaimana Molekul Utama Menyusun Mahluk Hidup? Anabolisme-Katabolisme
Materi genetik (DNA)
Protein
Sel
Sistem Organ
Organ
Jaringan
Individu
Bagaimana Molekul Utama Menyusun Mahluk Hidup?
Ruang lingkup Biokimia
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya • 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.
Pendekatan biokimiawi :
Menjelaskan : - penyebab penyakit - merancang terapi yang tepat Pemeriksaan 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
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)
Glukosa 6-fosfatase
Sintesa membran, sintesa lipid, hormon steroid, rx detoksikasi, oksidasi xenobiotik (enzym sitokrom P-450)
Fosfatase asam
Pencernaan selluler, hidrolisa protein, KH, lipid dan asam-asam nukleat
Nukleus
Retikulum endoplasmik
Lisosoma
Organel Intraseluler dan Fungsinya (2)
Membran plasma
Na+/K+- ATPase 5 Nukleotidase
Peroksisom
Katalase asam urat oksidase
Badan-badan golgi
Galaktosil transferase
Sitosol
Laktat dehidrogenase
Sitoskeleton
Tidak ada marker enzym yang spesifik
Nukleolus
Pengangkutan molekul ke dalam dan keluar sel, adhesi dan komunikasi antar sel Degradasi as.lemak dan as.amino tertentu, produksi dan degradasi hidrogen peroksidase Pemindahan jenis-jenis protein intraselluler, reaksi glikosilasi dan rx.sulfasi Metabolisme KH, lipid, as.amino dan nukleotida, sintesa as.lemak dan enzimenzim glikolisis Mikrofilamen, mikrotubulus, filamen intramedia Pengolahan RNA dan sintesa ribosom
Komposisi elemen rata-rata tubuh manusia (dry weight basis)
Elemen
%
Elemen
%
C O H N Ca P K
50 20 10 8,5 4 2,5 1
S Na Cl Mg Fe Mn I
0,8 0,4 0,4 0,1 0,01 0,001 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 tubuh untuk pria 65 kg
No
Komponen
Berat (kg)
Persentase
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
DNA
Building Block Deoksinukleotida
RNA
Ribonukleotida
Template (cetakan) untuk sintesa protein
Asam-asam amino
Beraneka-ragam merupakan molekul sel yang melakukan fungsi , misalnya enzym, elemen kontraktil
Glukosa
Simpanan/cadangan energi jangka pendek
Biomolekul
Protein
Polisakarida (glikogen)
Lipid
Asam-asam lemak
Fungsi Utama
Materi genetik
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 molekulmolekul 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 Anabolic
• Senyawa
Pembangun • Gula sederhana • Asam amino • Nukleotida • Asam lemak Catabolic
• Makromolekul • Polisakarida • Protein (peptida) • RNA or DNA • Lipid
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
[email protected]
