biokimia - gatot adi nugroho

SELAMAT DATANG DI
PERKULIAHAN
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 masing-masing 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: mahluk hidup
menggunakan sistem reaksi
kimia berpasangan untuk
mendorong reaksi yang sulit
terjadi
Strategi sel #2: mahluk 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