BIOKIMIA
Tujuan Perkuliahan • Mengenalkan dan memahamkan bahasa biokimia : Kosakata (istilah dan struktur kimia), tatabahasa (reaksireaksi kimia), struktur kalimat (jalur metabolisme) dan arti (keterkaitan metabolik)
Apa itu Biokimia? • Definisi: – Webster’s dictionary: Bios = Yunani, artinya “hidup” “Kimia mahluk hidup; Kimia yang terjadi dan menjadi ciri kehidupan.” – WebNet dictionary: “Biokimia adalah kimia dari bahan-bahan dan proses-proses yang terjadi dalam tubuh mahluk hidup; sebagai upaya untuk memahami proses kehidupan dari sisi kimia.“
Apa itu biokimia? Pemahaman bentuk dan fungsi biologis dari sudut pandang kimia Bertujuan untuk memahami interaksi molekul-molekul tak hidup yang menghasilkan fenomena kompleks dan efisien yang menjadi ciri-ciri kehidupan serta menjelaskan keseragaman kimia dari kehidupan yang beragam.
Hal-hal yang dipelajari 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
Sejarah Biokimia Pertama, identifikasi 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). Enam unsur utama penyusun sel hidup adalah: C, H, N, O, P, dan S.
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
Sebagian besar unsur penyusun bahan hidup memiliki berat atom yang rendah; H, O, N dan C adalah unsur dengan berat atom relatif paling kecil yang masingmasing mampu membentuk ikatan tunggal, rangkap, rangkap 3 dan rangkap 4.
Unsur dengan berat atom paling ringan membentuk ikatan paling kuat
Sejarah Biokimia •
Kemudian, identifikasi tipe molekul yang ditemukan dalam mahluk hidup
• Asam Amino
• Nukleotida
• Karbohidrat
• Lipida
Sejarah Biokimia Selanjutnya memahami mekanisme biomolekul membuat mahluk hidup menjadi hidup
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya Kimia Organik yang mempelajari sifat-sifat biomolekul. Biofisika, yang memanfaatkan teknik-teknik fisika untuk mempelajari struktur biomolekul. Nutrisi, yang memanfaatkan pengetahuan tentang metabolisme untuk menjelaskan kebutuhan makanan bagi mahluk hidup mempertahankan kehidupan normalnya. Kesehatan, yang mencari pemahaman tentang keadaan sakit dari sudut pandang molekular.
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya • Mikrobiologi, yang menunjukkan bahwa organisme sel tunggal dan virus cocok untuk digunakan sebagai sarana mempelajari jalur-jalur metabolisme dan mekanisme pengendaliannya. • Fisiologi, yang mempelajari proses kehidupan pada tingkat jaringan dan organisme. • Biologi sel, yang mempelajari pembagian kerja biokimia dalam sel. • Genetika, yang mempelajari mekanisme penyusunan identitas biokimia sel.
Tiga hal yang dibutuhkan sel
(1)ENERGI, hal yang perlu diketahui adalah cara: Memperolehnya Mengubahnya Memanfaatkannya
Tiga hal yang dibutuhkan sel
(2) MOLEKUL SEDERHANA , hal yang perlu diketahui adalah cara: • Mengubahnya • Mempolimerisasikannya • Mendegradasinya
(3) MEKANISME KIMIA, untuk: • • • •
Memperoleh energi Menjalankan reaksi kimia secara berurutan Mensintesis & mendegradasi makromolekul Mempertahankan suatu keadaan steady state yang dinamis • Swarakit kembali struktur yang kompleks • Menggandakan diri secara akurat dan efisien • Mempertahankan keteraturan proses biokimia
Strategi sel #1: makhluk hidup menggunakan sistem reaksi kimia berpasangan untuk mendorong reaksi yang sulit terjadi
Strategi sel #2: makhluk hidup menggunakan enzim untuk mempercepat reaksi yang semestinya lambat
Bagaimana enzim bisa mempercepat reaksi? Penjelasan termodinamis
Bagaimana enzim bisa mempercepat reaksi? Penjelasan mekanistis
Atom Karbon yang sangat lentur merupakan tulangpunggung kehidupan
Konversi isomer kimia membutuhkan pemutusan ikatan kovalen
Stereoisomers: Sama secara kimia, berbeda secara biologi
Stereoisomers: Sama secara kimia, berbeda secara biologi
Transformasi Biokimia dapat dikelompokkan ke dalam 5 kelompok besar
• Reaksi pemindahan Group • Reaksi Oksidasi-reduksi • Penyusunan kembali Rearrangements (isomerizations) • Reaksi pemotongan • Reaksi kondensasi
Biomolekul – Struktur Anabolic
• Senyawa Pembangun • Gula sederhana • Asam amino • Nukleotida • Asam lemak Catabolic
• Makromolekul • • • •
Polisakarida Protein (peptida) RNA or DNA Lipid
Biosintesis Membutuhkan molekul sederhana untuk dirangkai secara kovalen melalui berbagai kombinasi
Kekuatan ikatan kimia dipengaruhi oleh 1. Keelektronegatifan kedua atom Keelectronegatifan tinggi =Kebutuhan akan elektron
• O • Cl • N • C
3.5
• P
2.1
3.0
• H
2.1
• Na
0.9
• K
0.8
3.0 2.5
2. Jumlah elektron yang berikatan
Kekuatan beberapa ikatan kimia: Approx. Avg. Triple:
820 kJ/mole
Double: 610 kJ/mole Single: 350 kJ/mole
Gugus Fungsi yang Umum
Nukleofil Biologi yang Penting: Gugus fungsi yang kaya elektron
BIOKIMIA (MKS1002A) drs. Winarto Hariadi, M.Si. Dr. Sedyo Hartono Dr. Irfan D. Prijambada
Jadual & SAP No.
Topik Kuliah
Tanggal
Dosen
1.
Pendahuluan : - Konsep dasar biokimia - Reaksi-reaksi biokimia
27-08-2007
Dr. Irfan D. Prijambada
2.
Air dan Buffer
03-09-2007
Drs. Winarto Hariadi, M.Si.
3.
Karbohidrat I - Tinjauan umum - Monosakarida - Disakarida - Polisakarida
10-09-2007
Drs. Winarto Hariadi, M.Si.
4.
Karbohidrat II - Reaksi monosakarida - Ikatan glikosida - Fungsi karbohidrat
17-09-2007
Drs. Winarto Hariadi, M.Si.
5.
Asam Amino dan Protein I - Tinjauan umum - Asam Amino - Biosintesis asam amino
24-09-2007
Drs. Winarto Hariadi, M.Si.
Jadual & SAP No. Topik Kuliah
Tanggal
Dosen
6.
Asam Amino dan Protein II - Peptida - Struktur protein - Fungsi asam amino dan protein - Biosintesis protein
01-10-2007
Dr. Irfan D. Prijambada
7.
Ujian tengah semester
Jadual dari Fakultas
Topik Kuliah 1 s/d 6
8.
Lipida I - Tinjauan umum - Asam lemak jenuh & tak jenuh - Reaksi asam lemak
05-11-2007
Dr. Irfan D. Prijambada
9.
Lipida II - Fungsi asam lemak dan lipid - Biosintesis asam lemak
12-11-2007
Dr. Irfan D. Prijambada
Jadual & SAP No. Topik Kuliah
Tanggal
Dosen
10.
Asam nukleat I - Tinjauan umum - Nukleosida dan nukleotida
19-11-2007
Dr. Sedyo Hartono
11.
Asam nukleat II - Struktur DNA dan RNA - Informasi genetik
26-11-2007
Dr. Sedyo Hartono
12.
Enzim - Tinjauan umum - Klassifikasi enzim - Koenzim dan kofaktor - Mekanisme dan kinetika kerja enzim - Penghambatan
03-12-2007
Dr. Sedyo Hartono
Jadual & SAP No.
Topik Kuliah
Tanggal
Dosen
13.
Metabolisme I - Tinjauan umum - Jalur metabolisme
10-12-2007
Dr. Sedyo hartono
14.
Metabolisme II - Bioenergetika - Kontrol metabolisme
17-12-2007
Dr. Sedyo Hartono
15.
Ujian Akhir Semester
Jadual dari Fakultas
Topik Kuliah 8 s/d 14
Buku Acuan • • • • •
Trudy McKee and James McKee. 2003. Biochemistry: The Molecular Basis of Life. Third edition. McGraw-Hill, Boston. Lehninger, Nelson, & Cox. 1997. Principles of Biochemistry.2nd edition. Worth Publishers. Albert L. Lehninger. 1995. Dasar-dasar Biokimia. (Alih bahasa: Maggy Thenawidjaja). Penerbit Erlangga, Jakarta. David S. Page. 1995. Prinsip-prinsip Biokimia. Penerbit Unair, Surabaya. Soeharsono. 1982. Biokimia I dan II. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Penilaian Total Nilai Ujian + Mid + Tugas dari 4 dosen dibagi 4 (Rata-rata dari Nilai Dosen I + II + III + IV) Pengharkatan A : > rata-rata kelas + 1,5 x stdev B : < rata-rata kelas + 1,5 x stdev & > rata-rata kelas + 0,5 x stdev C : < rata-rata kelas + 0,5 x stdev & > rata-rata kelas – 0,5 x stdev D : < rata-rata kelas – 0,5 x stdev & > rata-rata kelas – 1,5 x stdev E : < rata-rata kelas – 1,5 x stdev
Tata Tertib Kuliah Tepat waktu, toleransi maks. 15 menit Tidak Berisik HP tidak diaktifkan Hadir minimal 70% Paham bahasa Indonesia & Inggris Baca salah satu / dua buku acuan Kerjakan Tugas, Mid, & Ujian
Kesimpulan • Karbon dengan struktur tetrahedral memiliki sifat ikatan yang luwes • Senyawa yang memiliki banyak atom dapat memiliki bentuk isomerik • Untuk konversi perlu terjadinya pemecahan ikatan kimia • Molekul berukuran besar dibentuk oleh molekul berukuran kecil melalui pembentukan ikatan baru
