PENGANTAR BIOKIMIA

  • View
    57

  • Download
    6

Embed Size (px)

DESCRIPTION

pengantar

Text of PENGANTAR BIOKIMIA

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 1

    B I O K I M I AB I O K I M I AB I O K I M I AB I O K I M I A

    b y

    PujiPujiPujiPuji ArdiningsihArdiningsihArdiningsihArdiningsih

    PROGRAM STUDI FARMASI FAD 182, 2 SKS

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 2

    PENGANTAR BIOKIMIA

    SUB POKOK BAHASAN 1. RUANG LINGKUP BIOKIMIA 2. MATRIKS KEHIDUPAN 3. SEL DAN BIOENERGITIKA 4. IKATAN DAN BIOMOLEKUL

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 3

    B I O K I M I A

    Mempelajari STRUKTUR, ORGANISASI, dan FUNGSI LIVING MATTER dalambentuk molekuler (kehidupan dalamtingkat molekuler)

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 4

    B I O K I M I A, mempelajari B A G A I M A N A?

    STRUKTUR KIMIA komponen benda hidup & interaksinya membentukstruktur supramolekuler, sel, jaringan multiseluler & organisme

    EKSTRAK ENERGI dr lingkungan untuk mempertahankan kehidupan

    MENYIMPAN & MENTRANSMISIKAN INFORMASI untukpertumbuhan & replikasi

    PERUBAHAN KIMIA selama proses reproduksi, penuaan, kematiansel/organisme

    KONTROL REAKSI-REAKSI kimia dalam sel

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 5

    PRINSIP AREA BIOKIMIA

    Struktur kimia komponen benda hidupberkaitan dg fungsi biologisnya

    Metabolisme

    Genetika molekular

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 6

    Gbr.Interweaving of the historical traditions of biochemistry, cell biology, and genetics

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 7

    Biokimia sebagai Interdisiplin & Disiplin IlmuAN INTERDISCIPLINARY SCIENCE Organic chemistry Biophysics Medical Nutrition Microbiology Cell Biology Physiology Genetics

    A DISTINCT DISCIPLINE Structure & Reaction biomolecules (Enzyme) Elucidation of metabolic pathways & their control

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 8

    KEGUNAAN BIOKIMIA

    Agriculture Medicine Nutrition Clinical Chemistry Pharmacology Toxicology

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 9

    APLIKASI BIOKIMIA DALAM BIDANG MEDIS

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 10

    ELEMEN KIMIA UTAMA BENDA HIDUP

    OKSIGEN

    HIDROGEN

    NITROGEN

    KARBON

    BIOMOLEKUL adalah SENYAWA KARBON.Kemampuan atom C membentuk ikatan kovalen yang stabil, denganberbagai jenis struktur rantai linier, bercabang, siklik dan kombinasinyauntuk membentuk kerangka berbagai variasi molekul organik

    Gambar 2 & tabel 1

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 11

    Gbr: Composition of the universe, the earth's crust, and the human body.

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 12

    Tabel. 1 Elemen yang ditemukan dalam organisme

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 13

    BIOMOLEKUL UTAMA SEL

    PROTEIN , polipeptida : enzim, struktural sel, transport, nutrien, kontraktil.

    KARBOHIDRAT, polisakarida : penyimpan bahan bakar & struktural luar sel

    LIPID : struktural membran & bahan bakar kaya energi

    ASAM NUKLEAT atau polinukleotida : penyimpanan, transmisi, translasi informasi genetik

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 14

    KARAKTERISTIK BIOMOLEKUL ORGANIK

    Bentuk & ukuran spesifik; susunan tetrahedral (109,5o)

    Kebebasan rotasi ikatan tunggal C (kecuali adagugus besar/bermuatan)

    Panjang ikatan khas, rata-rata panjang ikatantunggal C-C 0,154 nm & C=C 0,134nm

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 15

    Asimetrik

    Konformasi tiga dimensibiomolekul penting dalambiokimia. Contoh: Reaksi enzim & substrat, pengikatan hormondengan reseptor

    Gugus fungsional biomolekulmenentukan sifat reaktivitaskimiawi molekul (distribusielektron & geometris atom tetangga)

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 16

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 17

    PROTEIN : 20 asam amino

    ASAM NUKLEAT: 8 nukleotida (4 macam pembentukDNA & 4 jenis lainnya RNA)

    KARBOHIDRAT: glukosa

    LIPID: gliserol dengan asam lemak. (glikolipid, glikoprotein

    UNIT PEMBENTUK MAKROMOLEKULUNIT PEMBENTUK MAKROMOLEKUL

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 18

    Gambar. Tingkatan struktural dalam organisasi molekular sel

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 19

    S E L

    Unit struktural dan fungsional organisme hidup

    Sel bakteri 1-2 m, organisme tingkat tinggi (5-10 kali) ukuran sel bakteri

    MENGAPA ukuran sel berukuran KECIL ?Nisbah optimum luas permukaan terhadap volume.

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 20

    Fig: How the surface/volume ratio depends on size.

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 21

    Bagimana ukuran sel kedua jenisBinatang ini?

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 22

    PROKARIOT

    1.Uniseluler, bakteri2.Sel terkecil dan sederhana, 0.2 - 5m3.Kompartemensasi internal tidak ada4.Reproduksi aseksual

    EUKARIOT

    1.Multiseluler, tumb, hewan,fungi alga,2.10-50 m3.Kompartemensasi, dg beberapa organel4.Inti sel terbentuk dengan baik, dikelilingi membran danstruktur internal

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 23

    Fig. Distribution of biomolecules in a cell

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 24

    AIR

    SENYAWA BERLIMPAH DALAM SISTEM HIDUP (70%)

    MEDIUM TRANSPORT NUTRIEN & ENERGI KIMIA

    REAKSI ENZIMATIS METABOLISME

    Struktur & fungsi sel beradaptasi dengan sifat fisik & kimia Air. Air & produk ionisasinya mempengaruhi sifat penting komponen sel

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 25

    AIR DALAM PROSES BIOLOGI

    1. STRUKTUR DAN SIFAT AIR

    Mengapa Panas penguapan, titik didih, titik lebur AIR lebihtinggi dari pada senyawa lain ?

    Interaksi elektrosatik (ikatan hidrogen)Dua molekul air tertarik satu sama lain oleh gaya elektrostatikdiantara muatan atom O dari satu molekul air denganmuatan + atom H dari molekul air lain. Gbr 7

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 26

    SIFAT AIR & BEBERAPA SENYAWA LAIN DENGAN BERAT MOLEKUL RENDAH

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 27

    2. AIR SEBAGAI PELARUTPelarut istimewa karena potensial membentuk ikatan H & sifatdipolar molekul air

    Kelompok senyawa yang larut dalam Air:

    a. Senyawa dg gugus POLARMolekul yang memiliki gugus fungsional yang dapat membentukikatan H dengan air (hidroksil, amina, sulfidril, ester, keton) ataumolekul yang mempunyai ikatan H internal seperti -helix protein yang larut dalam air.

    b.Senyawa IONIKNaCl, molekul dipolar air tertarik kuat kepada ion Na+ & Cl-, danmenarik keluar dari kristal membentuk hidrat ion Na+ & Cl- dalam larutan.

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 28

    c. MOLEKUL AMFIPATIK

    Senyawa yang mempunyaigugus hidrofilik & hidrofobik. Contoh asam lemak

    Senyawa ini terdispersidalam air membentuk misel, gugus hidrofilik (kepala polar) berinteraksi dengan molekulair & gugus hidrofobik (ekornonpolar) sembunyi di dalamstruktur

    Molekul amfipatik merupakandasar membran bilayerbiologi.

    Molekul amfipatik,dg kepala hidrofilikyang terikat pada ekor hidrofobik

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 29

    Gbr.Molekul amfipatik, yang mempunyai kepala hidrofilik yang terikatpada ekor hidrofobik

    Phospholipids and membrane Phospholipids and membrane structure.structure.

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 30

    Solut mempengaruhi sistem larutan berair Titik beku, titik didih, tekanan uap, osmotik

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 31

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 32

    KESEIMBANGAN IONIK

    Air adalah molekul essensial netral, yang hanyasedikit cenderung terdisosiasi:

    H2O + H2O H3O+ + OH-

    Berperan sebagai asam (proton donor) dan basa(proton acceptor) yang dikenal autoionisasi air.

    Autoionisasi air disederhanakan seperti sbb:H2O H+ + OH

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 33

    GBR.SKALA PH & RANGE PH BIOLOGIS

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 34

    Buffer Buffer Buffer Buffer BiologiBiologiBiologiBiologi PentingPentingPentingPenting1.SISTEM FOSFAT . Cairan intraseluler terdiri pasangan asam-basa konjugat,

    H2PO4- (donor proton) & HPO42- (akseptor proton)

    H2PO4- H+ + HPO42-

    Efektivitas sistem buffer ini mendekati pH 6.86, kapasitas buffernya efektifdalam cairan intraseluler (pH 6.9-7.4)

    2. SISTEM BIKARBONAT DALAM PLASMA DARAHH2CO3 H+ + HCO3-

    donor proton akseptor proton

    pH plasma darah dipertahankan pada 7.4Asidosis (penderita DM) pH darah 6.8 (5.10-8M) menyebabkan kematian.

    Mekanisme molekuler ???. Aktivitas katalitik enzim

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 35

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 36

    INTERAKSI NON KOVALEN

    Interaksi non kovalen penting dalam sistem biologi

    Makromolekul yang berpartisipasi dalam struktural & matriksfungsional hidup melibatkan ikatan kovalen & non kovalen.

    CONTOH:

    Protein, struktur primer terdiri dari polimer as. amino yang terikatsecara kovalen, namun folding dalam konformasi molekular spesifik(struktur tiga dimensi ) melalui ikatan non kovalen Gbr1

    DNA: terdiri 2 intertwined rantai polinukleotida. Atom-atom dalamsetiap nukleotida terikat secara covalent. Namun dua rantaipolinukleotida berinteraksi melalui ikatan Hidrogen noncovalen

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 37

    GBR Empat tingkatan struktur protein

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 38

    1. Interaksi muatan-muatan2. Interaksi Dipole3. Ikatan Hidrogen4. Gaya Vanderwals

    Sifat interaksi nonkovalen

  • BIOKIMIA PRODI FARMASI 2009/2010 39

    BIOENERGITIKA : bagian biok