BIOKIMIA
Pengertian BioKimia
Biokimia adalah ilmu yang
mempelajari proses kimia yang ada kaitannya dengan organisme hidup. Biokimia
berhasil menjelaskan proses hidup pada makhluk hidup. Secara tidak langsung,
biokimia merupakan salah satu disiplin ilmu dari kimia organik dan sains
biologi. Fokus utama biokimia adalah untuk memahami bagaimana molekul biologis
menimbulkan proses-proses yang terjadi dalam sel, yang pada akhirnya memberikan
pemahaman besar tentang sebuah organisme. Biokimia diterapkan dalam bidang
kedokteran, ahli gizi, dan pertanian.
Biokimia berkaitan erat dengan
biologi molekuler, yaitu studi tentang mekanisme molekul dengan informasi
genetik yang disimpan dalam DNA. Biologi molekuler dapat dianggap sebagai
cabang biokimia atau biokimia sebagai alat yang dapat digunakan untuk
menyelidiki dan mempelajari biologi molekuler. Biokimia juga berkaitan dengan
struktur, fungsi, dan interaksi biologi makromolekul seperti protein, asam
nukleat, karbohidrat, dan lipid yang memberikan banyak fungsi yang terkait
dengan kehidupan.
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN BIOKIMIA
Sejarah Biokimia
Istilah Biokimia Pertama kali
diperkenalkan oleh seorang ahli kimia asal Jerman Karl Neuberg (1903) yang
mengungkap penelitian ahli kimia Swedia yang bernama Karl Wilhelm Scheele
tentang susunan kimia jaringan pada hewan dan tumbuhan. Para peneliti tersebut
juga telah mampu mengisolasi asam oksalat, asam laktat, asam sitrat, serta
ester dan kasein dari sejumlah bahan yang ditemukan di alam.
Biokimia sendiri berasal dari
bahasa Yunani, yaitu “bios” yang berarti kehidupan dan
kata “chemis” yang bermakna kimia. Biokimia secara istilah
didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari berbagai dasar-dasar kimia dan
reaksi-reaksi kimia kehidupan serta interaksi molekul dalam sel makhluk hidup.
Di awal abad ke-19, Friedrich
Wohler menjadikan Biokimia sebagai sebuah bidang studi. Hal ini dibuktikan
dengan penelitian Wohler yang mengungkap keberadaan urea dalam urine manusia.
Urea sendiri dapat dibuat di dalam laboratorium. Caranya adalah dengan
memanaskan alkali sianat dan dicampur dengan garam amonium.
Perkembangan Biokimia dilanjutkan dengan penemuan dua
bersaudara Eduard dan Hans Buchner yang menyatakan bahwa sel-sel ragi yang
telah mati masih mampu untuk menyebabkan terjadinya proses fermentasi gula
menjadi alkohol.
Penemuan dua bersaudara ini membuka cakrawala baru dalam
Biokimia, yaitu adanya kemungkinan dilakukannya analisis reaksi Biokimia dan
proses Biokimia dengan alat laboratorium (in vitro), tanpa perlu menggunakan
organisme hidup (in vivo). Penemuan ini dilanjutkan dengan terobosan
biokatalis, yaitu katalisator alami yang mampu mempercepat reaksi biokimia.
J.B Sumner (1926) berhasil membuat penemuan lain, yaitu
melakukan proses kristalisasi urease dan aplikasinya untuk senyawa organik
lainnya. Penemuan Sumner memperkuat indikasi bahwa enzim pada tubuh makhluk hidup
meskipun mempunyai struktur yang sangat kompleks ternyata dapat dipelajari dan
diteliti walaupun dengan skala laboratorium sekalipun.
Perkembangan Biokimia
Perkembangan Biokimia tidak hanya
didominasi oleh ahli-ahli kimia semata. Para ahli Biologi juga menunjukkan
perannya. Robert Hooke di awal ke-17 telah melakukan penelitian terhadap sel
menggunakan mikroskop. Hal ini sangat membantu observasi untuk meningkatkan
pemahaman terhadap struktur sel yang sanagt kompleks.
Di pertengahan abad ke-20, mikroskop electron telah
dikembangkan sebagai salah satu alat yang paling berpengaruh terhadap
pengamatan sel dan strukturnya. Dengan adanya mikroskop electron,
organel-organel yang terdapat di dalam sel seperti mitokondria, retikulum
endoplasma, ribosom, kloroplas dan lainnya dapat teramati dengan jelas.
Hal ini sangat berpengaruh terhadap Biokimia, semakin banyak
ilmuwan yang berupaya menguak fungsi masing-masing organel tersebut. Meski
sampai saat ini masih banyak proses kimia kehidupan yang belum mampu dijelaskan
secara ilmiah.
Ahli Biologi lainnya yang menginpirasi para ilmuwan Biokimia
adalah Gregor Mendel. Hal ini tak terlepas atas jasa-jasa Mendel terhadap ilmu
genetika. Gregor Mendel-lah yang pertama kali mengemukakan tentang pewarisan
sifat. Di pertengahan abad ke-19. Di awal abad ke-20 diketahui bahwa pembawa
sifat itu adalah gen yang terdapat di dalam kromosom dan diketahui bahwa
kromosom terdiri atas protein dan asam nukleat.
Pada 1869, Friedrich Miescher telah berhasil mengisolasi
asam nukelat. Isolasi ini dilanjutkan oleh James Watson dan Francis Crick
(1953) di abad ke-20 yang berhasil membuktikan bahwa asam deoksiribonukleat
(DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika untuk penurunan sifat makhluk
hidup.
Mereka berdua juga telah mengungkap struktur DNA yang dobel
heliks. Perkembangan selanjutnya adalah ditemukannya RNA untuk proses replikasi
DNA, serta proses rekayasa genetika tentu membutuhkan sumbangan besar dari
Biokimia.
Peran Biokmia Dalam Kehidupan
Peranan biokimia dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat
dalam keadaan secara normal, tubuh dan dalam keadaan patologis.Dalam keadaan
normal biokimia dapat dipandang melalui aplikasinya dalam kehidupan
sehari-hari, misalnya suatu unsur-unsur kimia. Dalam tubuh, peran biokimia
sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia, karena disini enzim-enzim,
hormon-hormon serta zat-zat lain memainkan peran pentingnya dalam
sintesa-sintesa suatu biomolekul. Sedangkan dalam keadaan patologis, peran
biokimia tertuju pada suatu organ, misalnya hati, di hati terdapat berbagai
enzim yang bekerja yang sesuai dengan fungsinya.
Biomolekul
Biomolekul adalah molekul
yang terjadi secara alami dalam organisme hidup. Empat molekul utama dalam
biokimia (yang disebut biomolekul) adalah karbohidrat, lipid (lemak), protein,
dan asam nukleat. Banyak molekul biologis merupakan polimer. Ini juga termasuk
molekul kecil seperti metabolit primer dan sekunder dan produk alami.
Biomolekul adalah molekul yang sangat besar dengan banyak atom, yang terikat
bersama-sama dalam ikatan kovalen.
Karbohidrat
Karbohidrat adalah sumber
energi yang baik. Karbohidrat (polisakarida) adalah rantai panjang gula.
Monosakarida adalah gula sederhana yang terdiri dari 3-7 atom karbon. Mereka
memiliki gugus aldehid atau keton bebas, yang bertindak sebagai reduktor dan
dikenal sebagai gula pereduksi. Disakarida yang terbuat dari dua monosakarida.
Ikatan yang membagi
antara dua monosakarida adalah ikatan glikosidik. Monosakarida dan disakarida
terasa manis, kristal dan larut dalam air. Polisakarida merupakan polimer dari
monosakarida. Mereka molekul kompleks yang tidak larut dalam air dan tidak
dalam bentuk kristal. Contoh: glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, pati,
selulosa dll
Lipid
Lipid terdiri dari rantai
hidrokarbon yang panjang. Molekul lipid memegang sejumlah besar energi dan
molekul penyimpan energi. Lipid umumnya ester asam lemak dan bahan penyusun
membran biologis. Sebagian besar lipid memiliki kepala polar dan ekor
non-polar. Asam lemak dapat asam lemak tak jenuh dan jenuh.
Lipid hadir dalam membran
biologis dari tiga kelas berdasarkan jenis kepala hidrofilik yang hadir:
glikolipid adalah lipid
yang kepalanya mengandung oligosakarida dengan 1-15 residu sakarida.
Fosfolipid mengandung
kepala bermuatan positif yang terkait dengan gugus fosfat bermuatan negatif.
Sterol, yang kepalanya
mengandung cincin steroid. Contoh steroid.
Contoh lipid: minyak,
lemak, fosfolipid, glikolipid, dll
Protein
Protein adalah
heteropolimer dari untai asam amino. Asam amino bergabung bersama oleh ikatan
peptida yang terbentuk di antara gugus karboksil dan gugus amino dari asam
amino berturut-turut. Protein terbentuk dari 20 asam amino yang berbeda, tergantung
pada jumlah asam amino dan urutan asam amino.
Ada empat tingkat
struktur protein:
Struktur Primer Protein – disini protein ada rantai
yang panjang asam amino tersusun dalam urutan tertentu. Mereka adalah protein
non-fungsional.
Struktur protein sekunder
– Rantai panjang protein
dilipat dan diatur dalam bentuk spiral, di mana asam amino berinteraksi dengan
pembentukan ikatan hidrogen. Struktur ini disebut lembar lipit. Contoh: serat
sutra.
Struktur tersier protein – rantai polipeptida panjang menjadi
lebih stabil dengan melipat dan melingkar, dengan pembentukan ikatan ionik atau
hidrofobik atau jembatan disulfida.
Struktur Kuarter protein – Bila protein hasil dari
perakitan lebih dari satu polipeptida atau subunit sendiri, ini dikatakan
struktur kuaterner protein. Contoh: Hemoglobin, insulin.
Asam nukleat
Asam nukleat adalah
senyawa organik dengan cincin heterosiklik. Asam nukleat terbuat dari polimer
nukleotida. Nukleotida terdiri dari basa nitrogen, gula pentosa dan gugus
fosfat. Sebuah nukleosida terbuat dari basa nitrogen yang melekat pada gula
pentosa. Basa nitrogen adalah adenin, guanin, timin, sitosin dan urasil.
Nukleotida dipolimerisasi membentuk DNA dan RNA yang merupakan bahan
genetik.
Manfaat Biokimia
Di bidang kesehatan dan
pengobatan, biokimia menyelidiki penyebab suatu penyakit beserta obatnya. Dalam
bidang nutrisi, biokimia mempelajari bagaimana cara untuk menjaga kesehatan
dengan makanan dan mempelajari efek dari kekurangan nutrisi. Di bidang
pertanian, biokimia menyelidiki tanah dan pupuk serta mencoba untuk menemukan
cara untuk meningkatkan budidaya tanaman, penyimpanan tanaman, dan pengendalian
hama.
Berikut Manfaat Biokimia
dalam kehidupan manusia sehari-hari :
1. Penerapan Biokimia
dalam bidang kesehatan
Dengan dimanfaatkannya
biokimia dalam bidang kesehatan kita dapat dapat memahami kesehatan dan
memilihara kesehatan kita agar terhindar dari berbagai penyakit yang ada. Jika
kita sudah terkena penyakit kita juga bisa memahami dan melakukan penanganan
suatu penyakit secara efektif. Selain itu Biokimia juga dapat menjelaskan
hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini
berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Lalu
dalam kasus Obat-obatan biasanya mempengaruhi jalur metabolik tertentu,
misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat
pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan
mati karena tak dapat membentuk dinding sel.
2. Penerapan Biokimia
dalam bidang pertanian
Beberapa contoh penerapan
Biokimia dalam bidang pertanian diantaranya adalah dalam proses penggunaan
pestisida. Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang
bekerja pada hama atau organisme tertentu.Dalam kasus ini biokimia berperan
dalam meneliti mekanisme kerja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan
selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negatif terhadap
lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Selain itu peningkatan kualitas
produk dalam bidang pertanian dan peternakan tak bisa lepas pula dari
peranbiokimia karena dengan biokimia kita dapat mewujudkan dan menerapkan hasil-hasil
penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika pada waktu ini telah banyak
dilakukan dan hasil yang diberikan cukuplah memusakan.
3. Penerapan Biokimia
dalam Status Gizi dalam makanan
Biokimia mempunyai
peranan dalam memecahkan masalah gizi dalam suatu makanan yang akan kita
mangan. Jika makanan yang kita makan tak cukup memiliki gizi yang cukup untuk
kebutuhan gizi kita sehari-hari maka penyakit-penyakit kekurang gizi akan menyerang terutama yang rentan
terkena penyakit ini adalah anak-anak. Adapun salah satu penyebab dari
kekurangan gizi adalah Asupan Makanan dan Infeksi Penyakit, seperti halnya yang
telah di jelaskan di atas dengan mengetahui reaksi-reaksi apa saja yang terjadi
dalam tubuh kita, kita dapat mengatasi kekurangan gizi dan kita akan dapat
mengatur pola makanan yang akan kita makan sehingga kita memperoleh manfaat
dari makanan secara optimal. Serta dalam penerapan biokimia dalam makan, kita
juga mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah
yang membahayakan kesehatan.
Itu tadi adalah beberapa
dampak dan manfaat yang timbul dari biokimia yang kita gunakan dalam penerapan
kehidupan kita sehari-hari. Dengan semakin mempelajari ilmu biokimia diharapkan
kita akan semakin bisa meningkatkan kewaspadaan kita terhadap reaksi kimia yang
ada dalam diri kita dan yang ada di sekitar kita.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.