Biokimia: Perbedaan antara revisi

Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari [[genetika]] hingga [[biologi molekular]] dan dari [[pertanian]] hingga [[kedokteran]]. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan [[roti]] menggunakan [[khamir]], sekitar 5000 tahun yang lalu.

 

 

 

Ada 4 kelas molekul utama dalam biokimia yaitu: [[karbohidrat]], [[lipid]], [[protein]], dan [[asam nukleat]]. Banyak molekul biologi merupakan "polimer": dalam kasus ini, '''''monomer''''' adalah mikromolekul yang relatif kecil yang bergabung menjadi satu untuk membentuk [[makromolekul]]-makromolekul, yang kemudian disebut sebagai "polimer". Ketika banyak monomer bergabung untuk mensintesis sebuah [[biopolimer|polimer biologis]], mereka melalui proses/tahap yang disebut dengan [[reaksi dehidrasi|sintesis dehidrasi]].

 

{{Main|Karbohidrat|Monosakarida|Disakarida|Polisakarida}}

 

Karbohidrat tersusun dari monomer yang disebut sebagai ''[[monosakarida]]''. Contoh dari monosakarida adalah [[glukosa]] (C₆H₁₂O₆), [[fruktosa]] (C₆H₁₂O₆), dan [[deoksiribosa]] (C₅H₁₀O₄). Ketika 2 monosakarida melalui proses sintesis dehidrasi, maka air akan terbentuk, karena 2 atom [[hidrogen]] dan satu [[atom]] [[oksigen]] telepas dari 2 [[gugus hidroksil]] monosakarida.

 

{{Main|Lipid|Gliserol|Asam lemak}}

 

'''[[Lipid]]''' biasanya terbentuk dari satu molekul [[gliserol]] yang bergabung dengan molekul lain. Di [[trigliserida]], ada satu mol gliserol dan tiga molekul [[asam lemak]]. Asam lemak merupakan monomer disini.

 

Lipid, terutama [[fosfolipid]], juga digunakan di beberapa produk obat-obatan, misalnya sebagai bahan pelarut (contohnya di infus [[parenteral]]) atau sebagai komponen pembawa obat (contohnya di [[liposom]] atau [[transfersom]]).

 

{{Main|Protein|Asam amino}}

 

[[Protein]] merupakan molekul yang sangat besar-atau makrobiopolimer- yang tersusun dari monomer yang disebut ''asam amino''. Ada 20 [[Asam amino proteinogenik|asam amino standar]], yang masing-masing terdiri dari sebuah [[gugus karboksil]], sebuah [[gugus amino]], dan [[Substituen|rantai samping]] (disebut sebagai grup "R"). Grup "R" ini yang menjadikan setiap asam amino berbeda, dan ciri-ciri dari rantai samping ini akan berpengaruh keseluruhan terhadap suatu protein. Ketika asam amino bergabung, mereka membentuk ikatan khusus yang disebut [[ikatan peptida]] melalui sintesis dehidrasi, dan menjadi [[Peptida|'''Polipeptida''']], atau protein.

 

{{Main|Asam nukleat|DNA|RNA|Nukleotida}}

 

[[Asam nukleat]] adalah molekul yang membentuk [[DNA]], substansi yang sangat penting yang digunakan oleh semua organisme seluler untuk menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah [[asam deoksiribosa nukleat]] dan [[asam ribonukleat]]. Monomernya disebut [[nukleotida]]. Nukleotida yang paling umum diantaranya [[Adenin]], [[Sitosin]], [[Guanin]], [[Timin]], dan [[Urasil]]. Adenin berpasangan dengan timin dan urasil, timin hanya berpasangan dengan adenin; sitosin dan guanin hanya dapat berpasangan satu sama lain.

 

{{Main|Karbohidrat}}

Fungsi dari karbohidrat adalah sebagai pembangun dan sumber energi. [[Gula]] merupakan karbohidrat, tapi tidak semua karbohidrat adalah gula. Jumlah karbohidrat di bumi lebih banyak daripada jumlah biomolekul manapun.

 

Tipe karbohidrat yang paling sederhana adalah [[monosakarida]], yang biasanya terdiri dari atom [[karbon]], [[hidrogen]], dan [[oksigen]], kebanyakan dengan perbandingan 1:2:1 (formula umumnya C_''n''H_2''n''O_''n'', dimana ''n'' paling kecil adalah 3). [[Glukosa]], salah satu karbohidrat yang paling penting, merupakan contoh dari monosakarida. Juga termasuk dengan [[fruktosa]], gula yang biasanya ditemukan dalam manisnya buah-buahan.<ref name=Whiting1970>{{Cite book |date=1970 |author=Whiting, G.C |chapter=Sugars |editor=A.C. Hulme |title=The Biochemistry of Fruits and their Products |pages=1=31 |volume=Volume 1|place=London & New York |publisher=Academic Press |postscript=<!--None-->}}</ref>{{Ref label|a|a|none}} Beberapa karbohidrat (terutama setelah [[reaksi kondensasi|kondensasi]] menjadi oligo- dan polisakarida) memiliki jumlah karbon yang relatif lebih rendah daripada H dan O. Monosakarida dapat dikelompokkan ke [[aldosa]] (mempunyai grup [[aldehida]] di akhir rantainya, contohnya glukosa) dan [[ketosa]] (mempunyai grup [[keton]] di rantainya, contohnya fruktosa).

 

Dua monosakarida dapat bergabung menjadi satu melalui [[sintesis dehidrasi]]. Maka, akan dilepaskan satu atom hidrogen dan satu grup hidroksil (OH-). Atom hidrogen dan hidroksil akan bergabung dan membentuk molekul air (H-OH atau H₂O), maka dari itu disebut "dehidrasi". Molekul baru ini disebut "[[disakarida]]". Reaksinya pun bisa berbalik arah (reaksi pemecahan), dengan menggunakan satu molekul air untuk memecah satu molekul disakarida, maka akan memecah ikatan glikosidik pada disakarida. Reaksi inilah yang disebut dengan ''[[hidrolisis]]''. Jenis disakarida yang paling dikenal adalah [[sukrosa]] atau yang biasanya kita kenal dengan gula tebu. Satu molekul sukrosa terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Disakarida yang lain contohnya [[laktosa]], terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul [[galaktosa]]. Di dalam tubuh, dikenal adanya enzim [[laktase]] yang memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Biasanya, pada orang berusia lanjut, produksi laktase semakin sedikit dan akibatnya adalah penyakit [[intoleransi laktosa]].

 

Ketika beberapa (sekitar 3-6) monosakarida bergabung menjadi satu, maka akan disebut sebagai ''[[oligosakarida]]'' (''oligo-'' artinya "sedikit"). Jika banyak monosakarida bergabung menjadi satu, maka akan disebut sebagai [[polisakarida]]. Monosakarida dapat bergabunf membentuk satu rantai panjang, atau mungkin bercabang-cabang. 2 jenis polisakarida yang paling dikenal adalah [[selulosa]] dan [[glikogen]], dua-duanya terdiri dari monomer [[glukosa]].

 

* ''Glikogen'', atau nama lainnya adalah gula otot, digunakan oleh manusia dan hewan sebagai sumber energi.

 

{{Main|Metabolisme karbohidrat}}

Glukosa merupakan sumber energi utama bagi makhluk hidup. Contohnya, polisakarida akan dipecah menjadi monomer-monomernya ([[fosforilase glikogen]] akan membuang residu glukosa dari glikogen). Disakarida seperti laktosa atau [[sukrosa]] akan dipecah menjadi 2 komponen monosakaridanya.

 

Glukosa akan dicerna dalam tubuh dalam reaksi respirasi. Tahapan pertama dalam reaksi respirasi adalah [[glikolisis]]. Tahapan glikolisis dimulai dari satu molekul glukosa sampai tahap akhirnya akan dihasilkan 2 molekul [[piruvat]]. Tahap ini juga akan menghasilkan 2 [[Adenosin trifosfat|ATP]] dan memberikan dua elektron dan satu hidrogen pada [[Nikotinamida adenina dinukleotida|NAD⁺]] sehingga menjadi NADH. Tahap ini tidak membutuhkan oksigen. Jika persediaan oksigen dalam tubuh tidak cukup, maka NADH akan digunakan untuk mengubah piruvat menjadi [[asam laktat]] (dalam tubuh manusia]] atau menjadi [[etanol]] dan karbon dioksida.

 

Dalam [[respirasi seluler|respirasi aerob]], sel yang mendapat cukup oksigen, piruvat yang dihasilkan dari tahap glikolisis akan dicerna kembali dan diubah menjadi [[Koenzim-A asetil|Asetil Ko-A]]. Piruvat akan membuang satu atom karbonnya (menjadi [[karbon dioksida]]) dan akan memberikan elektronnya lagi pada NAD⁺ sehingga menjadi NADH. 2 molekul Asetil Ko-A akan memasuki tahap [[siklus Krebs]], dan akan menghasilkan lagi 2 ATP, 6 molekul [[NADH]], dan 2 ubiquinon ([[FADH2|FADH₂]]), serta karbon dioksida. Energi di NADH dan FADH2 nantinya akan digunakan di [[transpor elektron]]. Energi ini dipakai dengan cara dilepaskannya elektron dan H⁺ dari NADH dan FADH2 secara bertahap di [[sistem transpor elektron]]. Sistem transpor elektron akan memompa H⁺ keluar dari membran dalam mitokondria. Konsentrasi H⁺ di luar membran dalam mitokondria akan menyebabkan gradien proton, sehingga H⁺ akan masuk kembali ke membran dalam mitokondria melalui ATP sintase. [[Oksigen]] bertugas sebagai penerima elektron akhir, sehingga proses pembentukan ATP terus berlanjut. Oksigen yang bergabung dengan H⁺ akan membentuk air. NAD⁺ dan FAD akan digunakan kembali dalam sistem respirasi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Hal ini yang menyebabkan mengapa kita menghirup oksigen dan melepaskan karbon dioksida. Dalam 1 molekul glukosa akan dihasilkan total 36 ATP, dan satu ATP dapat melepaskan 7,3 kilokalori.

 

{{Main|Glukoneogenesis}}

Dalam tubuh [[vertebrata]], otot lurik yang dipaksa bekerja keras (misalnya selagi angkat beban atau lari), tidak akan mendapatkan oksigen yang cukup sehingga akan melakukan metabolisme [[fermentasi|anaerob]], maka akan mengubah glukosa menjadi asam laktat. Organ [[hati]] akan menghasilkan kembali glukosa tersebut, melalui proses yang dinamakan [[glukoneogenesis]]. Proses glukoneogenesis sebenarnya membutuhkan energi 3 kali lebih banyak daripada yang dihasilkan dalam proses glikolisis (ada 6 ATP yang dibuat, sedangkan glikolisis hanya menghasilkan 2 ATP).

 

{{Main|Protein}}

Seperti karbohidrat, beberapa protein juga memiliki fungsi vital dalam tubuh. Contohnya, pergerakan dari protein [[aktin]] dan [[miosin]] sangat berperan bagi kontraksi otot lurik.

Salah satu ciri dari kebanyakan protein adalah mereka hanya dapat mengikat secara spesifik, hanya satu molekul tertentu atau satu grup molekul, sehingga sangat selektif. Antibodi adalah satu contoh protein yang hanya dapat mengikat satu tipe molekul saja. Salah satu jenis protein yang paling penting adalah [[enzim]]. Molekul enzim hanya dapat mengenali satu jenis molekul reaktan saja, reaktan ini disebut sebagai ''[[substrat]]''. Enzim akan mengkatalis reaksi, sehingga energi aktivasi akan menurun, dan kecepatan reaksi dapat berlangsung lebih cepat sampai 1011 kalinya. Sebuah reaksi mungkin akan memakan waktu 3.000 tahun untuk betul-betul selesai, tapi dengan enzim mungkin menjadi kurang dari satu detik. Enzim sendiri tidak digunakan dalam proses reaksinya, sehingga akan langsung mengkatalis substrat lainnya.

 

 

Asam amino dapat bergabung melalui [[ikatan peptida]]. Dalam sintesis dehidrasi ini, sebuah molekul air akan dilepaskan dan ikatan peptida akan menghubungkan atom nitrogen dari asam amino yang satu dengan atom karbon dari gugus asam karboksil lain. Maka, hasilnya adalah ''[[dipeptida]]''. Rangkaian beberapa asam amino (biasanya lebih kecil dari 30) disebut polipeptida. Untuk rangkaian yang lebih panjang, biasanya disebut sebagai protein. Sebagai contoh, protein albumin pada [[plasma darah]] terdiri dari 585 residu asam amino.

 

Proses yang mirip digunakan untuk memecah protein. Pertama-tama, protein akan terhidrolisa menjadi komponen-komponennya, yaitu asam amino. [[Amonia]] bebas (NH₃), berada dalam bentuk ion [[amonium]] (NH₄⁺) di dalam darah, akan berbahaya bagi tubuh, maka harus dikeluarkan. Organisme [[uniseluler]] hanya tinggal melepaskan saja amonia ini keluar tubuh. Di dalam tubuh mamalia, amonia akan diubah menjadi urea, lewat [[siklus urea]].

 

{{Main|Lipid}}

 

Lipid merupakan salah satu unsur penting dalm tubuh. Kebanyakan produk [[minyak]] dan [[produk susu]] yang kita gunakan untuk masak dan makan seperti [[mentega]], [[keju]], dan [[minyak samin]] terdiri dari [[lemak]]. Makanan yang mengandung lemak, jika dicerna dalam tubuh maka akan dipecah menjadi asam lemak dan [[gliserol]].

 

{{Main|Asam nukleat}}

 

<br clear=all>

 

{{reflist}}