materi-biokimia

PERTEMUAN PERTAMA :
BIOKIMIA
 Aspek kimia dalam tubuh
1. Senyawa kimia dalam jasad hidup
2. Sintesis dan degradasi
 Aspek biokimia yang berpengaruh 1. Enzim dan koenzim (pengertian, jenis,
dalam reproduksi kesehatan ibu,
cara kerja, sifat kinetic, regulasi dan
janin, bayi dan anak
aktivitas enzim)
2. ……
HUBUNGAN DAN PERAN BIOKIMIA DENGAN
KEDOKTERAN/KEBIDANAN
MASALAH POKOK KESEHATAN
1. Pemahaman terhadap kesehatan & cara mempertahankan kesehatan
2. Pemahaman terhadap penyakit & terapinya secara efektif
BIOKIMIA MEMBERI SUMBANGAN BERHARGA TERHADAP
PENYELESAIAN MASALAH POKOK TERSEBUT. MENGAPA ?
ILMU BIOKIMIA
Asam Nukleat
Penyakit
genetik
Protein
Lipid
Anemia sel
sabit
Arterosklerosis
Karbohidrat
Diabetes M.
ILMU KEDOKTERAN
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
1
SEMUA PENYAKIT MEMPUNYAI DASAR BIOKIMIAWI
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Penyebab fisik : trauma mekanik, suhu yang tinggi atau rendah, perubahan
mendadak dalam tekanan atmosfer, radiasi, shock listrik
Penyebab kimia dan obat-obatan : senyawa toksik tertentu, preparat obat,dll
Penyebab biologis : virus, ricketsia, bakteri, fungsi, bentuk parasit yang lebih
tinggi
Kekurangan oksigen : perubahan sirkuasi darah, penurunan kemampuan
darah untuk mengangkut oksigen, keracunan pada enzim-enzim oksidatif dll
Penyebab genetic : congenital, molekuler
Reaksi imunologi : anafilaksis, penyakit autoimun
Gangguan keseimbangan gizi : defisiensi gizi, kelebihan gizi
Gangguan keseimbangan hormonal : defisiensi hormonal, reproduksi
hormone berlebihan
PENGGUNAAN BIOKIMIA DALAM PEMERIKSAAN PENYAKIT
1.
2.
3.
4.
5.
6.
PENGGUNAAN
CONTOH
Mengungkap penyebab fundamental Demonstrasi yang memperlihatkan
dan mekanisme terjadinya penyakit
sifat cacat genetic pada penyakit
kistik fibrosis
Menunjukkan
pengobatan
yang Penggunaan diet rendah fenilalanin
rasional serta efektif berdasar hasil untuk mengobati fenilketonuria
no. 1 di atas
Membantu
dalam
menegakkan Penggunaan enzim Kreatin Kinase
dianosis penyakit yang spesifik
MB
(CKMB)
plasma
untuk
membantu penyakit infark miokard
Sebagai pemeriksanaan screening Penggunaan Tiroksin Darah (TSH)
untuk diagnosis dini penyakit- untuk diagnosis hipotiroidisme
penyakit tertentu
congenital neonatal
Memantau
perjalanan
penyakit Penggunaan
enzim
alanin
tertentu
aminotransferase (ALT) plasma utk
memantau penyakit hepatitis
Menilai respon penyakit terhadap Pemeriksaaan kadar antigen untuk
terapi
pasien yang mendapat terapi karena
kanker colon
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
2
TUBUH MANUSIA TERSUSUN DARI BEBERAPA UNSUR YANG
MEMBENTUK MAKROMOLEKUL
UNSUR UTAMA TUBUH :
1. KARBON
2. HIDROGEN
UNSUR
KARBON
OKSIGEN
HIDROGEN
NITROGEN
KALSIUM
FOSFOR
3. OKSIGEN
4. NITROGEN
PERSENTASE
50
20
10
8.5
4
2.5
UNSUR
KALIUM
SULFUR
NATRIUM
KHLOR
MAGNESIUM
BESI
PERSENTASE
1
0.8
0.4
0.4
0.1
0.01
BIOMOLEKUL BESAR DAN KOMPLEKS DARI TUBUH MAKHLUK
HIDUP YAITU : ADN, ARN, PROTEIN, POLISAKARIDA, DAN LEMAK
BIOMOLEKUL
ADN
ARN
UNSUR PEMBANGUN
Deoksinukleotida (ribose yang
kehilangan –OH pada C ke 3)
Ribonuleotida
PROTEIN
Asam Amino
POLISAKARIDA
(GLIKOGEN)
Glukosa
LIPID
ASAM lemak
FUNGSI POKOK
Bahan genetik
Template untuk sintesis
protein
Aktivitas enzimatik dan
hormonal
Sumber energi yang
langsung atau tersimpan
sementara (jangka pendek)
Penyusun membrane sel dan
cadangan makanan (jangka
panjang)
URUTAN KEKOMPLEKSAN BIOMOLEKUL
Molekul
sederhana
Molekul bahan
pembangun
MAKRO
MOLEKUL
CO , H2O,
NH3, Dll
Asam amino,
gula sederhana,
Nukleotida,
Asam lemak
PROTEIN,
Polisakarida,
Asam inti,
lipida
Organel dan
agregat
Supramolekul
SEL
Komponen sel:
membrane inti,
RE, lisosom dll
BIOMOLEKUL DISINTESIS DAN DIDEGRADASI MELALUI
AKTIVITAS BIOKIMIAWI TUBUH
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
3
SINTESIS DAN DEGRADASI UNSUR/SENYAWAAN TERJADI DALAM SEL
DALAM SEL
PROSES
KATABOLISME
ANABOLISME
REAKSI
REDUKSI
OKSIDASI
PERTUKARAN
DAN
PENGANGKUT
AN ZAT
KELUAR
ORGANEL/ SEL /
TUBUH
MASUK
ORGANEL/ SEL /
TUBUH
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
4
ENZIM
FOCUS BAHASAN :
Pengertian, jenis, cara kerja, sifat kinetic, regulasi dan aktivitas enzim
A. PENGERTIAN :
Asal kata ENZIM = En-zyme yang berarti ragi (yeast) = KERJA/SATUAN
KERJA (ERGON)….. mulai dikenal Tahun 1877
Enzim adalah PROTEIN yang khusus disintesis sel untuk BIOKATALISATOR
reaksi-reaksi dalam sel/tubuh makhluk hidup
ENZIM disintesis dalam sel, tetapi komponen penyusunannya diperoleh dari luar
(makanan/minuman….. bervitamin)
ENZIM yang dikeluarkan dari dalam sel disebut EKSO-ENZIM.
ENZIM yang tetap tersimpan dalam sel disebut ENDO-ENZIM.
ENZIM dalam melaksanakan fungsinya sering butuh KO-FAKTOR.
KO-FAKTOR berikatan dengan enzim.
IKATAN ko-faktor dengan enzim yang bersifat TIDAK TETAP disebut GUGUS
PROSTETIK.
IKATAN ko-faktor dengan enzim yang bersifat TETAP disebut KO-ENZIM.
ENZIM tersusun atas dua komponen yaitu BAGIAN YANG TERMOLABIL
disebut APO-ENZIM dan BAGIAN YANG AKTIF disebut PROSTETIK/KOENZIM
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
5
B. JENIS ENZIM :
Klasifikasi (tatanama) jenis enzim didasarkan pada NAMA
SUBSTRAT YANG DIKATALISIS (contoh: sakarase, proteinase, dll)
atau NAMA JASAD HIDUP PENGHASIL ENZIM (contoh: papain,
fisin, dll), atau JENIS REAKSI PADA PROSES KATALISISNYA.
Klasifikasi yang STANDART adalah berdasar JENIS REAKSINYA.
ADA 6 JENIS ENZIM:
1. OKSIDOREDUKTASE
2. TRANSFERASE
3. HIDROLASE
4. LIASE
5. ISOMERASE
6. LIGASE
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
Untuk reaksi-reaksi oksidasi dan reduksi: Dehidrogenase,
Oksidase
Untuk pemindahan gugus fungsional: Transaminase,
Kinase
Untuk reaksi hidrolisis :
Esterase, Peptidase, Fosfatase
Untuk penambahan ikatan rangkap:
Fumarase
Untuk reaksi isomerasi (pembuatan senyawaan
padanan): Alanin rasemase
Untuk penempelan ikatan/senyawaan:
Alanin sintetase
6
TABEL JENIS DAN FUNGSI ENZIM
NO
1.
JENIS ENZIM
OKSIDOREDUKTASE
(Reaksi reduksi–
oksidasi)
FUNGSI / PERAN
a. Bekerja pada
∣
— CH — OH
a. Bekerja pada ∣
— C
→→→→→
= O
c. Bekerja pada ∣
— CH = CH
—
d. Bekerja pada ∣
— CH — NH2
e. Bekerja pada ∣
— CH — NH —
f. Bekerja pada NADH, NADPH
2.
TRANSFERASE
(Pemindahan gugus
fungsional)
3.
HIDROLASE
(Reaksi Hidrolisis)
4.
LIASE
(Penambahan ikatan
rangkat atau kebalikan
reaksi tersebut)
a.
b.
c.
d.
e.
a. Gugus satu –karbon
b. Gugus aldehida atau keton
c. Gugus asil
d. Gugus glikosil
e. Gugus fosfat
f. Gugus yang mengandung Sulfur (S)
Ester
Ikatan glikosida
Ikatan peptide
Ikatan C-N lain
Anhidrida asam
a.
∣
— C = C —
b. ∣
— C = O
c. ∣
— C = N —
5.
6.
ISOMERASE
LIGASE
(Pembentukan ikatan
dengan pembelahan
ATP)
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
a.
b.
c.
d.
Reaksi isomerasi
Pembentukan ikatan C-O
Pembentukan ikatan C-S
Pembentukan ikatan C-N
Pembentukan ikatan C-C
7
KO-ENZIM
Ko-enzim identik dengan VITAMIN. Sebagai Ko-faktor ada unsur yang dapat
diperoleh/disusun dari dalam tubuh, tetapi tak sedikit yang tidak dapat disusun
tubuh hewan/manusia sehingga perlu memasukkan dari luar berupa vitamin.
NO
1.
VITAMIN
Asam Nikotinat
(NIASIN)
Asam Nikotinat
(NIASIN)
Riboflavin
Riboflavin
Tiamin
FUNGSI
Redoks
3.
4.
5.
KO-ENZIM
Nikotinamida Adenin Dinukleotida
(NAD)
Nikotinamida Adenin Dinukleotida
Phosphat (NADP)
Flavin Adenin Dinukleotida (FAD)
Flavin Mononukleotida (FMN)
Tiamin Pirofosfat (TPP)
6.
Piridoksal fosfat
Piridoksin (vit.B6)
7.
Koenzim A
Asam Pantotenat
8.
9.
Biotin
Koenzim B12
biotin
Kobalamin
(vit.B12)
Transaminasi dan
rasemase
Transfer gugus
asil
Transfer CO2
Transfer gugus
fungsional
2.
Redoks
Redoks
Redoks
Oksidatif
dekarboksilasi
C. CARA KERJA ENZIM :
Enzim dalam bekerja dipengaruhi oleh :
SUHU, KEASAMAN (pH), KONSENTRASI ENZIM, KONSENTRASI SUBSTRAT
D. SIFAT KINETIK ENZIM :
1. Enzim berfungsi sebagai katalisator
2. Enzim itu suatu protein
3. Enzim itu spesifik (khusus)
4. Enzim suatu koloid
5. Enzim dapat bekerja bolak-balik
6. Enzim jumlahnya tidak perlu banyak (cukup)
7. Enzim tidak tahan panas
8. Enzim bekerja baik pada pH tertentu
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
8
Kinetika reaksi enzim berbeda dengan katalisator buatan manusia.
FUNGSI KHUSUS ENZIM adalah :
1. Menurunkan energi aktivasi: suatu zat A oleh fungsi enzim akan berubah
menjadi zat B jika zat A mendapatkan energi yang cukup sehingga berada dalam
keadaan aktif yang akhirnya dapat berubah menjadi zat B
2. Mempercepat reaksi pada suhu dan tekanan yang optimal TANPA
mengubah besarnya tetapan keseimbangannya: kecepatan reaksi enzim
3.
diukur dari jumlah substrat yang dapat diubah dalam waktu tertentu. Penghitungan
kecepatan reaksi enzim digunakan tetapan MICHAELIS-MENTEN. Kecepatan reaksi
enzim dipengaruhi oleh (1) pH, (2) suhu, (3) konsentrasi enzim maupun substrat, dan (4)
adanya inhibitor/PENGHAMBAT. INHIBITOR ada 2 macam yaitu : inhibitor
kompetitif dan inhibitor nonkompetitif. Contoh inhibitor adalah Racun Cyanida dan
Sulfida
Mengendalikan reaksi : tanpa enzim tidak ada reaksi biokimia lebih lanjut
E. REGULASI & AKTIVITAS ENZIM :
Enzim bekerja dengan regulasi tertentu. Regulasi enzim dilakukan
dengan dua cara : (1) Mekanisme umpan balik, (2) Pengendalian
genetic melalui SINTESIS PROTEIN dalam sel.
SELENGKAPNYA BACA LITERATUR : David S. Page. PrinsipPrinsip Biokimia. Edisi Kedua. Hal. 133-140
NEGATIVE-POSITIVE MECHANISM
CENTER
‫־‬
+
STOP
GO
PRODUCTION
ACTIVITIES
SINTESIS PROTEIN : CENTRAL DOGMA
TRANSKRIPSI
TRANSLASI
ADN
ADN
DUPLIKASI
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
PROTEIN
ARN
D
R
T
9
PERTEMUAN KEDUA
 Aspek biokimia
2. Oksidasi biologi & senyawa berenergi tinggi : proses
yang berpengaruh
oksidasi, peran enzim/ko-enzim & logam dlm.oksidasi biologi,
dalam reproduksi
transfer electron dlm. Sel, hubungan rantai respirasi dengan
kesehatan ibu, janin,
senyawa fosfot ber-energi tinggi, oksidasi H dlm mitokondria,
bayi dan anak
struktur & fungsi mitokondria, proses transfer electron di
mikrosom, proses REDOKS dlm sel darah merah
3. Siklus Kreb sebagai rangkaian oksidasi lengkap bahan
makanan: sumber ostetik Ko.A, fungsi emfibolik sklus Kreb,
pembentukan energi dlm siklus Kreb.
OKSIDASI BIOLOGI dan
SENYAWA BERENERGI TINGGI
MANFAAT PELAJARAN INI
BAGI ANDA :
Memahami bahwa pada kasus
keracunan polutan dan obat
serta zat karsinogenik sering
digunakan terapi dengan
pemberian oksigen pada
penderita. Zat-zat tersebut
dimetabolisme oleh enzim
OKSIGENASE dalam system
sitokrom P-450 di mitokondria,
yang merupakan salah satu
enzim oksidoreduktase
PROSES OKSIDASI BIOLOGI:
Reaksi Oksidasi biologi selalu diikuti reaksi reduksi.
Oksidasi TIDAK selalu menggunakan Oksigen, misal Dehidrogenasi.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
10
1. Pengertian : Oksidasi adalah proses pengeluaran electron ……
lawannya reduksi yaitu proses penerimaan electron. Contoh : ion
feri dioksidasi menjadi ion fero, reaksinya sebagai berikut :
e- (electron)
Fe2+
Fe3+
ion fero
ion feri
2. Reaksi REDOKS (REDUKSI & OKSIDASI) memerlukan enzim
OKSIDOREDUKTASE
3. Oksidasi biologi pada makhluk hidup tingkat tinggi MUTLAK
memerlukan adanya OKSIGEN. Pada makhluk tertentu (bakteri
anaerob) mampu melakukan oksidasi biologi tanpa Oksigen
bebas. (INGAT KONSEP ORGANISME AEROBIK dan makhluk
hidup ANAEROBIK)
4. Kemampuan suatu senyawaan melakukan pertukaran electron
(memberi atau menerima electron) disebut sebagai POTENSIAL
REDOKS (dinyatakan dalam satuan volt)
5. Enzim/Ko-enzim dan Logam yang berperan dalam oksidasi
biologi ialah :
1.
2.
3.
4.
ENZIM / KO-ENZIM
OKSIDASE
DEHIDROGENASE
HIDROPEROKSIDASE
OKSIGENASE
LOGAM
Mg, Fe
6.
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
11
GLIKOLISIS
PIRUVAT
NAD+
NADH + H+
CO2
Asetil Ko.A
Asam Lemak
Sitrat
Oksaloasetat
NAD+
Iso-Sitrat
NADH + H+
Malat
NAD+
Siklus TCA
SIKLUS KREB
NADH + H+
-Ketoglutarat + CO2
NAD+
NADH + H+
Fumarat
Suksinat
FAD
FADH2
Materi Biokimia : Triman Jr.Drs.MPd.
12