Upload
wulanangraini
View
328
Download
10
Embed Size (px)
DESCRIPTION
gizi poltekkes padang
Citation preview
Tujuan Perkuliahan
• Mengenalkan dan memahamkan bahasa biokimia : Kosakata (istilah dan struktur kimia), tatabahasa (reaksi-reaksi 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.“
Sejarah Biokimia Pertama, identifikasi unsur kimia penyusun mahluk hidup.
Enam unsur utama penyusun sel hidup adalah: C, H, N, O, P, dan S.
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).
TUJUAN DAN MANFAAT ILMU BIOKIMIA
TUJUAN :• Menguraikan semua proses kimiawi
pada sel hidup
MANFAAT :• Kesejahteraan manusia dan
pengembangan ilmu pengetahuan• Dapat dikatakan hampir semua ilmu
kehidupan berhubungan dengan Biokimia.
RUANG LINGKUP BIOKIMIA
• BIOKIMIA TANAMAN• BIOKIMIA TERNAK• BIOKIMIA KEDOKTERAN• BIOKIMIA GIZI• BIDANG-BIDANG LAIN
APA SAJA YANG DIPELAJARI
Seluruh reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh ternak, mulai dari makanan masuk dalam mulut, terbentuknya energi, senyawa pembangun, komponen sel dan jaringan, senyawa cadangan dst.. Sampai pengolahan dan ekskresi limbah metabolisme.
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.
• 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.
Hubungan antara Biokimia dan ilmu lainnya
BIOKIMIA GIZI
• Gizi berasal dari bahasa arab “Ghidza” yang berarti “makanan”
• Berkaitan dengan makanan dan tubuh
• Gizi Proses organisme menggunakan makanan yang dikonsumsi secara normal melalui proses adsorbsi, transportasi, penyimpanan, metabolisme dan pengeluaran zat-zat yang tidak digunakan untuk mempertahankan kehidupan, pertumbuhan dan fungsi normal organ-organ serta menghasilkan energi.
RUANG LINGKUP BIOKIMIA GIZI
• Asam Nukleat• Enzim dan Koenzim• Struktur dan Fungsi sel• Cairan tubuh dan pernapasan• Pencernaan Makanan• Metabolisme Karbohidrat• Metabolisme Lipid• Metabolisme Protein dan Asam Amino• Metabolisme Vitamin, Air dan Mineral• Hormon• Jalur bersama Metabolisme
IKATAN KIMIA
KESTABILAN ATOM DALAM IKATAN KIMIA
Ikatan kimia menggambarkan cara atom-atom bergabung membentuk molekul, senyawa atau ion. Ikatan antar atom dapat terjadi karena ada interaksi elektron antara atom yang satu dengan yang lain sehingga terbentuk suatu molekul, senyawa atau gugusan atom.
TERJADINYA IKATAN
Atom-atom unsur memiliki kecenderungan ingin stabil seperti gas mulia terdekat yang memiliki susunan 8e pada kulit terluar ( oktet ), kecuali helium dengan 2e‑ pada kulit terluar ( duplet ). Untuk mencapai kestabilan, atom-atom unsur saling mengadakan ikatan yang disebut Ikatan kimia. Pembentukan ikatan kimia dapat terjadi berdasarkan serah terima atau pemasangan elektron, bergantung pada jenis unsur yang berikatan.
Pembentukan Ikatan IonIkatan ion terbentuk melalui gaya elektrostatis antara ion yang berbeda muatan sebagai akibat serah terima elektron dari satu atom ke atom lain. Ikatan ion terjadi antara atom yang melepaskan elektron ( unsur logam ) dengan atom yang menangkap elektron ( unsur non logam ).
Contoh :Pembentukan NaCl dari unsur natrium dan klorin dapat digambarkan dengan rumus elektron ( rumus Lewis ) sebagai berikut :
Ikatan paling kuat jika antara logam dg potensial ionisasi kecil dan non logam yg elektronegatifitasnya besar.
(Gol I.A ; semakin ke bawah, potensial ionisasi makin kecil )(Gol VII.A; semakin ke atas elektronegatifitas smakin besar )
Manakah ikatan ion yg paling kuat ? ( NaCl, NaBr, KCl, KF, KBr )
TERJADINYA IKATAN KOVALENIkatan kovalen terjadi karena pemakaian bersama pasangan elektron yang berasal dari atom-atom yang berikatan. Ikatan ini terjadi antara unsur nonlogam dengan nonlogam yang sama-sama ingin menangkap elektron.Contoh :Pada senyawa FCl
Perhatikan elektron ikatan ( bonding electron ) yang berada di antara F dan Cl. Pasangan elektron ikatan ini berasal dari F dan Cl. Sepasang elektron ikatan tersebut digunakan bersama sehingga setelah berikatan elektron valensi kedua atom “seolah-olah” menjadi 8 ( oktet ) seperti gas mulia.
15
Macam-macam ikatan kovalen
• Kovalen tunggal, contoh: Cl―Cl
• Kovalen rangkap dua, contoh:O═O• Kovalen rangkap tiga, contoh:N≡N• Kovalen koordinat, contoh :
O═N→O
Ikatan ion : antara logam – non logam
antara non logam – non logam ????...
( non logam, valensi 4, 5, 6, 7 )
Untuk mencapai struktur stabil valensi 0 ( struktur oktet/ elektron terakhir 8) maka atom akan cenderung menangkap elektron atau menggunakan elektron secara bersama.
Ikatan ini disebut ikatan kovalen
Jadi ikatan kovalen adalah:• Ikatan terjadi karena penggunaan pasangan
elektron bersama oleh dua atom atau lebih• Ikatan 2 atom atau lebih dr atom non logam• Ikatan antara atom-atom yg memp. Perbedaa
Elektronegatifitas kecil
Ikatan kovalen atom sejenis :1) Cl + Cl Cl Cl Cl - Cl : Cl
2
Tanda - merupakan pasangan elektron2) O + O O O O = O : O2
Ikatan kovalen rangkap : rankap 2 O = O
rangkap 3 N N
kovalen polar
Ikatan Kovalen
kovalen non polar
a. Kovalen polar : pasangan elektron bersama tertarik ke arah salah satu kutub atom ( yg lebih elektronegatiif)
contoh : HF, HCl, HBr, HI, H2O, NH3 dll
Ikatan kovalen rangkap dua pada senyawa CO2 dan rangkap tiga pada senyawa C2H2
b. Ikatan kovalen non polar .Jika pasangan elektron yg digunakan tertarik sama
kuat pd semua atom, contoh : - Cl2, Br2, I2, O2 N2 dll- CH4, CCl4, C6H6, CO2 ( letak atom simetris)
c. Ikatan kovalen koordinasi.pasangan elektron yg digunakan bersama berasal dari salah satu atom.
( syarat: atom penyumbang e hrs memiliki pasangan elektron bebas )
Contoh : NH+4 H
H N H
H
Pertanyaan: ikatan apa saja pada senyawa NH+
4
Bagan reaksi proses embentukan ikatan kovalen koordinasi, (a) pembentukan ion H+ dari atom H dan (b) NH3 menyumbang elektron bebasnya membentuk ion amonium (NH4)+
Perbedaan senyawa ion dan kovalen
NNoo
Senyawa Senyawa ionikionik
Senyawa Senyawa kovalenkovalen
11 Dalam wujud cair Dalam wujud cair atau dalam atau dalam pelarut polar : pelarut polar : sebagai sebagai konduktorkonduktor
Wujud cair: bukan Wujud cair: bukan konduktorkonduktor
Dlm pelarut polar Dlm pelarut polar bisa sbg konduktor bisa sbg konduktor ( s. kovalen polar)( s. kovalen polar)
22 Titik didih dan ttk. Titik didih dan ttk. Leleh relatif tinggiLeleh relatif tinggi
Ttk didih dan ttk Ttk didih dan ttk leleh rendahleleh rendah
. Ikatan Hidrogen
H – F ikatan kovalen polar, F lebih elektronegatif H seolah-olah menjadi lebih positif (+) ada daya tarik menarik dua kutub
F F
H H H
H
F F
Senyawa HFKet: : ikatan hidrogen
: ikatan kovalen
Ikatan hidrogen terjadi pada hidrogen yg terikat unsur yg sangat elektro negatif ( F, O, N dll )
Yang mempunyai hidrogen : HF, H2O, NH3
HF menjadi titik didih tinggi.
Kesimpulan :Setiap unsur selalu memiliki kecenderungan menjadi
unsur yang stabil. Kestabilan unsur dilakukan dengan cara mengubah konfigurasi elektronnya seperti gas mulia.
Ikatan ion terjadi karena adanya gaya elektrostatik dari Atom-atom yang berbeda muatannya
Na ----- Na+ + e
Cl + e ---- Cl-
Na + Cl ------ Na+ Cl-
Ikatan kovalen terjadi karena adanya penggunaan elektron
secara bersama dari atom yang satu ke atom yang lainnya.
Ikatan logam, interaksi terjadi karena adanya gaya tarik
menarik antar elektron oleh inti atom yang berbeda,
Ikatan hidrogen merupakan ikatan yang terjadi akibat gaya tarik antarmolekul antara dua muatan listrik parsial dengan polaritas yang berlawanan, dimana muatan parsial positif berasal dari sebuah atom hidrogen.
Ikatan Peptida
• Ikatan peptida yakni rantai pendek dari dua atau lebih asam amino yang dihubungkan oleh ikatan kovalen. Sel dapat merangkai ke 20 asam amino dalam berbagai kombinasi dan urutan sehingga dapat membuat produk yang sangat bervariasi.
Contoh Ikatan Peptida
HO CH2 CH COO-
NH3+
CH3 CH CH COO-
OH NH3+
L - threonina (Thr)L - serine (Ser)
H CH COO-
NH3+
CH3 CH COO-
NH3+
CH CH COO-H3C
CH3
NH3+
glysin (gly) L - alanin (ala)
CH2 CH COO-HC
NH3+
H3C
CH3
CH CH COO-H2C
NH3+
H3C
CH3
Leusin (Leu)Isoleusin (Ile)
1. Keelektronegatifan kedua atom
• O 3.5
• Cl 3.0
• N 3.0
• C 2.5
• P 2.1
• H 2.1
• Na 0.9
• K 0.8
Kekuatan ikatan kimia dipengaruhi oleh
Keelectronegatifan tinggi =Kebutuhan akan elektron
2. Jumlah elektron yang berikatan
Gugus Fungsi yang Umum
TEORI ASAM TEORI ASAM BASABASA
Cairan yang berasa asin:Garam
Cairan berasa pahit dan dapat membirukan kertas lakmus merah
:Basa
Cairan berasa asam dan
dapat memerahkan
kertas lakmus biru
:Asam
Secara Umum Secara Umum ::
Teori Arrhenius :Teori Arrhenius : Asam adalah senyawa yang melepaskan H+ dalam air.Contoh :
HCl ----- H+ + Cl-
HNO3 ----- H+ + NO3-
Basa adalah senyawa yang melepaskan OH- dalam airContoh :NaOH ----- Na+ + OH-
NH4OH ----- NH4+ + OH-
Kelemahan : hanya berlaku Kelemahan : hanya berlaku untuk larutan dalam air saja.untuk larutan dalam air saja.
TEORI ASAM BASATEORI ASAM BASA
TEORI ASAM BASATEORI ASAM BASA
Reaksi tanpa Pelarut AirReaksi tanpa Pelarut AirHCl(g) + NH3(g) NH4
+ + Cl- NH4Cl(s)
Asam Basa
Reaksi dengan Pelarut AirReaksi dengan Pelarut AirHCl(g) + H2O(aq) H3O+
(aq) + Cl-(aq)
Asam Basa
NH4OH(g) + H2O(aq) NH4OH2+
(aq) + OH-(aq)
Basa Asam
Teori Bronsted - Teori Bronsted - LowryLowryAsam : senyawa yg dapat senyawa yg dapat memberikanmemberikanproton ( Hproton ( H+ + ) / donor proton.) / donor proton.
Basa: senyawa yg dapat senyawa yg dapat menerimamenerimaproton (Hproton (H++) / akseptor proton.) / akseptor proton.
CO
NTO
H :
CO
NTO
H :
Air dapat bersifat asam atau basa Amfoter
TEORI ASAM BASATEORI ASAM BASA Pasangan Asam Basa Konjugasi
HCl + H2O H3O+ +
Cl-
Asam 1 Basa 1 Asam 2
Basa 2
Konjugasi Konjugasi
Pasangan asam basa konjugasi :pasangan asam 1 – basa 2 dan basa 1 – asam 2 HCl – Cl- dan H2O – H3O+
Asam konjugasi : Asam yg terbentuk dari basa yang menerima Proton H3O+ Basa konjugasi : Basa yg terbentuk dari asam yang melepaskan Proton Cl-
TEORI ASAM BASATEORI ASAM BASA
Jelaskan untuk reaksi :
NH3 + H2O NH4+ + OH-
a. Pasangan asam basa
konjugasi
b. Asam konjugasi
c. Basa konjugasi
TEORI ASAM BASATEORI ASAM BASA
Asam : Senyawa yang dapat Senyawa yang dapat menerima pasangan elektronmenerima pasangan elektron BF3
Basa : Senyawa yang dapat Senyawa yang dapat memberikan pasangan elektronmemberikan pasangan elektron NH3
Teori Lewis ……Teori Lewis ……Ada beberapa reaksi yang tidak dapat dijelaskan dengan kedua teori sebelumnya, misalnya reaksi :
NH3 + BF3 ------- H3N – BF3
H F H F
H - N : + B - F H – N : B - F
H F H F
HUBUNGAN ASAM DAN BASA LEWIS DALAM BIOLOGI
• Hemoglobin : heme dan globin
• Heme : interaksi antara O2 dengan CO
• Fe dalam Hb sebagai asam Lewis
• O2 dan CO sebagai basa Lewis.
Kompleks Heme
KESETIMBANGAN ASAM DAN KESETIMBANGAN ASAM DAN BASABASA
Kesetimbangan Asam
Asam Monoprotik : MENDONOR 1
PROTON
Asam diprotik : MENDONOR 2 PROTON
[H+] [A-]Ka =
[HA]
HA H+ + A-
Ka = Konstanta kesetimbangan asam
H2A H+ + A-
[H+] [A-]Ka =
[H2A]
Nilai Ka :
Ka > 10 : Asam kuat
Ka < 10 : Asam lemah
Ka1 x Ka2 = ?????
Konstanta kesetimbangan Asam pada 250C
Nama Rumus Ka
Asam Klorida HCl 1,0 x 107
Asam Nitrat HNO3 sifat asamAsam Sulfat H2SO4 1,0 x 109 (Ka1)
1,2 x 10-2 (Ka2)Asam Florida HF 6,6 x 10-4
Asam Nitrit HNO2 5,1 x 10-4
Asam Sulfita H2S 1,1 x 10-7 (Ka1)1,0 x 10-14
(Ka2)
KE
SE
TIM
BA
NG
AN
AS
AM
DA
N
BA
SA
HA- H+ + A2-
[H+] [A2-]Ka2 =
[HA-]
KES
ETIM
BA
NG
AN
AS
AM
DA
N B
AS
A Kesetimbangan Basa
Basa
Monohidroksi :
[B+] [OH-]Kb =
[BOH]
BOH B+ + OH-
Kb = Konstantakesetimbangan
basa
Basa dihidroksi :
B(OH)2 B2+ + 2(OH)-
[B2+] [OH-]2
Kb =
B[OH]2