Pengantar Biokimia

MARIA ULFAH, S.Si, M.Pd

JURUSAN PEND.BIOLOGI FPMIPAIKIP PGRI SEMARANG

Tujuan PerkuliahanTujuan Perkuliahan Memperkenalkan bahasa biokimia: Kosakata (istilah

dan struktur), tatabahasa (reaksi-reaksi), struktur kalimat (jalur-jalur metabolisme), dan pengertian (hubungan-hubungan metabolisme)

Mengajarkan cara mengambil intisari proses kehidupan

Menyarikan kesatuan konsep yang mendasari proses kehidupan

Menularkan hasrat mencari tahu atas hal yang akan dipelajari dan hal yang perlu diketahui

Filosofi PembelajaranFilosofi PembelajaranMenjelaskan, bukan mengindoktrinasiMenunjukkan hal yang perlu diketahui dan

yang tidak perlu diketahuiMenghargai pertanyaan tentang hal yang

belum diketahuiMempelajari semua hal adalah tidak

mungkin, tetapi yang lebih penting adalah mengorganisir hal yang kita ketahui agar dapat digunakan

Tentang StrukturTentang Struktur Struktur biokimia yang rumit tidak akan pernah

dapat ditiru, akan tetapi hal yang perlu dipikirkan tentang struktur tersebut adalah:

– Bagaimana konsentrasinya berubah sebagai tanggapan atas kondisi metabolisme tertentu

– Bagaimana struktur tersebut berperan terhadap aktifitas biologisnya

– Dalam jalur metabolisme mana senyawa dengan struktur tersebut ditemukan (dari apa/mana asal senyawa tersebut dan menjadi apa selanjutnya?)

Ciri-Ciri KehidupanCiri-Ciri Kehidupan

Keragaman biologis: mikroba, ganggang, lumut, tanaman, serangga, burung, monyet, kamu

Kesatuan kimiawi: sistem kehidupan (di bumi) mengikuti hukum fisika-kimia organik– tidak ada aturan khusus

3 Kebutuhan 3 Kebutuhan Kehidupan:Kehidupan:

(1) (1) ENERGIENERGI,, perlu perlu diketahui bagaimana:diketahui bagaimana:

Memperolehnya Mengubahnya Menggunakannya

Fig. 1-28

(2) (2) MOLEKUL SMOLEKUL SEDERHANA,EDERHANA, perlu diketahui bagaimana:perlu diketahui bagaimana:

Mengubahnya Mempolimerasinya Menghancurkannya

(3) (3) MEKANISMEMEKANISME KiMIAKiMIA,, untuk:untuk:

Memperoleh energi Mengendalikan reaksi kimia yang berurutan Mensintesis & mendegradasi makromolekul Mempertahankan kesetimbangan yang dinamis Swa-susun struktur yang kompleks Mengganda secara akurat & efisien Mempertahankan keteraturan proses biokimia

dalam lingkungan yang berubah-ubah

Strategi 1: Mahluk hidup menggunakan pasangan Strategi 1: Mahluk hidup menggunakan pasangan kimia untuk mengendalikan proses kimia yang kimia untuk mengendalikan proses kimia yang

normalnya tidak dapat terjadinormalnya tidak dapat terjadi

Fig. 1-26b

Strategi 2: Mahluk hidup menggunakan enzim Strategi 2: Mahluk hidup menggunakan enzim untuk memacu reaksi yang biasanya lambatuntuk memacu reaksi yang biasanya lambat

Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan termodinamikanya?termodinamikanya?

Fig. 1-11

Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan

mekanismenya?mekanismenya???

Fig. 1-22

Biomolekul - KomposisiBiomolekul - Komposisi99% dari sel tersusun dari unsur

H, O, N, and C

Unsur Elektron tanpa pasangan Jumlah relatif

H 1 2/3

O 2 1/4

N 3 1/70

C 4 1/10

Atom Karbon yang Fleksibel adalah Atom Karbon yang Fleksibel adalah Tulang Punggung KehidupanTulang Punggung Kehidupan

Fig. 1-14

*

Isomer Kimia Isomer Kimia Rumus kimia sama, bentuk berbedaRumus kimia sama, bentuk berbeda

Fig. 1-18a

Molekul KhiralMolekul Khiralbentuk putaran berbeda dengan bentuk bayanganbentuk putaran berbeda dengan bentuk bayangan

Fig. 1-19a

StereoisomerStereoisomer Rumus dan bentuk kimia sama – fungsi biologisRumus dan bentuk kimia sama – fungsi biologis

Fig. 1-23a

Perubahan BiokimiaPerubahan Biokimia Dapat Dikelompokkan dalam 5 kategoriDapat Dikelompokkan dalam 5 kategori

Reaksi pemindahan gugus Reaksi oksidasi-reduksi Penataan kembali (isomerisasi) Reaksi pemotongan Reaksi kondensasi

*

Struktur Biomolekul Struktur Biomolekul

Senyawa penyusun Gula sederhana Asam amino Nukleotida Asam lemak

Makromolekul Polisakarida Protein (peptida) RNA atau DNA Lipida

Anabolik

Katabolik

Biosintesis Biosintesis Membutuhkan Membutuhkan

Molekul Molekul Sederhana Sederhana

untuk Digabung untuk Digabung secara Kovalen secara Kovalen

melalui melalui Berbagai Cara Berbagai Cara

……3eFig. 3-25

Kekuatan ikatan kimia tergantung padaKekuatan ikatan kimia tergantung pada 1.1. K Kelektronegativan relatif dari dua atom yang elektronegativan relatif dari dua atom yang

berikatanberikatan KeelectronegativanKeelectronegativan tinggi = Afinitas elektron tinggi tinggi = Afinitas elektron tinggi

O 3.5

Cl 3.0

N 3.0

C 2.5

P 2.1

H 2.1

Na 0.9

K 0.8 From 3eTable 3-4

2. Jumlah elektron pengikat2. Jumlah elektron pengikat

See Fig. 1-13

*

Kekuatan ikatan yang umumKekuatan ikatan yang umum

Approx. Avg.

Triple: 820 kJ/mole

Double: 610 kJ/mole

Single: 350 kJ/mole

Gugus Fungsional yang UmumGugus Fungsional yang Umum

Fig. 1-15

*

Nukleofil Nukleofil Biologis yang Biologis yang

Penting:Penting:

gugus fungsional gugus fungsional kaya elektronkaya elektron

*

3eTable 3-4

Ringkasan…Ringkasan… Atom karbon tetrahedral memiliki sifat

ikatan yang fleksibel Senyawa-senyawa beratom banyak dapat

memiliki beberapa bentuk isomerik Pengubahan bentuk membutuhkan

pemutusan ikatan-ikatan kimia Molekul-molekul besar disusun dari molekul-

molekul kecil melalui pembentukan ikatan kimia baru