BIOKIMIA
Pengertian BioKimia
Biokimia adalah ilmu yang mempelajari proses kimia yang ada kaitannya dengan organisme hidup. Biokimia berhasil menjelaskan proses hidup pada makhluk hidup. Secara tidak langsung, biokimia merupakan salah satu disiplin ilmu dari kimia organik dan sains biologi. Fokus utama biokimia adalah untuk memahami bagaimana molekul biologis menimbulkan proses-proses yang terjadi dalam sel, yang pada akhirnya memberikan pemahaman besar tentang sebuah organisme. Biokimia diterapkan dalam bidang kedokteran, ahli gizi, dan pertanian.
Biokimia berkaitan erat dengan biologi molekuler, yaitu studi tentang mekanisme molekul dengan informasi genetik yang disimpan dalam DNA. Biologi molekuler dapat dianggap sebagai cabang biokimia atau biokimia sebagai alat yang dapat digunakan untuk menyelidiki dan mempelajari biologi molekuler. Biokimia juga berkaitan dengan struktur, fungsi, dan interaksi biologi makromolekul seperti protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid yang memberikan banyak fungsi yang terkait dengan kehidupan.
SEJARAH DAN PERKEMBANGAN BIOKIMIA
Sejarah Biokimia
Istilah Biokimia Pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli kimia asal Jerman Karl Neuberg (1903) yang mengungkap penelitian ahli kimia Swedia yang bernama Karl Wilhelm Scheele tentang susunan kimia jaringan pada hewan dan tumbuhan. Para peneliti tersebut juga telah mampu mengisolasi asam oksalat, asam laktat, asam sitrat, serta ester dan kasein dari sejumlah bahan yang ditemukan di alam.
Biokimia sendiri berasal dari bahasa Yunani, yaitu “bios” yang berarti kehidupan dan kata “chemis” yang bermakna kimia. Biokimia secara istilah didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari berbagai dasar-dasar kimia dan reaksi-reaksi kimia kehidupan serta interaksi molekul dalam sel makhluk hidup.
Di awal abad ke-19, Friedrich Wohler menjadikan Biokimia sebagai sebuah bidang studi. Hal ini dibuktikan dengan penelitian Wohler yang mengungkap keberadaan urea dalam urine manusia. Urea sendiri dapat dibuat di dalam laboratorium. Caranya adalah dengan memanaskan alkali sianat dan dicampur dengan garam amonium.
Perkembangan Biokimia dilanjutkan dengan penemuan dua bersaudara Eduard dan Hans Buchner yang menyatakan bahwa sel-sel ragi yang telah mati masih mampu untuk menyebabkan terjadinya proses fermentasi gula menjadi alkohol.
Penemuan dua bersaudara ini membuka cakrawala baru dalam Biokimia, yaitu adanya kemungkinan dilakukannya analisis reaksi Biokimia dan proses Biokimia dengan alat laboratorium (in vitro), tanpa perlu menggunakan organisme hidup (in vivo). Penemuan ini dilanjutkan dengan terobosan biokatalis, yaitu katalisator alami yang mampu mempercepat reaksi biokimia.
J.B Sumner (1926) berhasil membuat penemuan lain, yaitu melakukan proses kristalisasi urease dan aplikasinya untuk senyawa organik lainnya. Penemuan Sumner memperkuat indikasi bahwa enzim pada tubuh makhluk hidup meskipun mempunyai struktur yang sangat kompleks ternyata dapat dipelajari dan diteliti walaupun dengan skala laboratorium sekalipun.
Perkembangan Biokimia
Perkembangan Biokimia tidak hanya didominasi oleh ahli-ahli kimia semata. Para ahli Biologi juga menunjukkan perannya. Robert Hooke di awal ke-17 telah melakukan penelitian terhadap sel menggunakan mikroskop. Hal ini sangat membantu observasi untuk meningkatkan pemahaman terhadap struktur sel yang sanagt kompleks.
Di pertengahan abad ke-20, mikroskop electron telah dikembangkan sebagai salah satu alat yang paling berpengaruh terhadap pengamatan sel dan strukturnya. Dengan adanya mikroskop electron, organel-organel yang terdapat di dalam sel seperti mitokondria, retikulum endoplasma, ribosom, kloroplas dan lainnya dapat teramati dengan jelas.
Hal ini sangat berpengaruh terhadap Biokimia, semakin banyak ilmuwan yang berupaya menguak fungsi masing-masing organel tersebut. Meski sampai saat ini masih banyak proses kimia kehidupan yang belum mampu dijelaskan secara ilmiah.
Ahli Biologi lainnya yang menginpirasi para ilmuwan Biokimia adalah Gregor Mendel. Hal ini tak terlepas atas jasa-jasa Mendel terhadap ilmu genetika. Gregor Mendel-lah yang pertama kali mengemukakan tentang pewarisan sifat. Di pertengahan abad ke-19. Di awal abad ke-20 diketahui bahwa pembawa sifat itu adalah gen yang terdapat di dalam kromosom dan diketahui bahwa kromosom terdiri atas protein dan asam nukleat.
Pada 1869, Friedrich Miescher telah berhasil mengisolasi asam nukelat. Isolasi ini dilanjutkan oleh James Watson dan Francis Crick (1953) di abad ke-20 yang berhasil membuktikan bahwa asam deoksiribonukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika untuk penurunan sifat makhluk hidup.
Mereka berdua juga telah mengungkap struktur DNA yang dobel heliks. Perkembangan selanjutnya adalah ditemukannya RNA untuk proses replikasi DNA, serta proses rekayasa genetika tentu membutuhkan sumbangan besar dari Biokimia.
Peran Biokmia Dalam Kehidupan
Peranan biokimia dalam kehidupan sehari-hari dapat dilihat dalam keadaan secara normal, tubuh dan dalam keadaan patologis.Dalam keadaan normal biokimia dapat dipandang melalui aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari, misalnya suatu unsur-unsur kimia. Dalam tubuh, peran biokimia sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia, karena disini enzim-enzim, hormon-hormon serta zat-zat lain memainkan peran pentingnya dalam sintesa-sintesa suatu biomolekul. Sedangkan dalam keadaan patologis, peran biokimia tertuju pada suatu organ, misalnya hati, di hati terdapat berbagai enzim yang bekerja yang sesuai dengan fungsinya.
Biomolekul
Biomolekul adalah molekul yang terjadi secara alami dalam organisme hidup. Empat molekul utama dalam biokimia (yang disebut biomolekul) adalah karbohidrat, lipid (lemak), protein, dan asam nukleat. Banyak molekul biologis merupakan polimer. Ini juga termasuk molekul kecil seperti metabolit primer dan sekunder dan produk alami. Biomolekul adalah molekul yang sangat besar dengan banyak atom, yang terikat bersama-sama dalam ikatan kovalen.
Karbohidrat
Karbohidrat adalah sumber energi yang baik. Karbohidrat (polisakarida) adalah rantai panjang gula. Monosakarida adalah gula sederhana yang terdiri dari 3-7 atom karbon. Mereka memiliki gugus aldehid atau keton bebas, yang bertindak sebagai reduktor dan dikenal sebagai gula pereduksi. Disakarida yang terbuat dari dua monosakarida.
Ikatan yang membagi antara dua monosakarida adalah ikatan glikosidik. Monosakarida dan disakarida terasa manis, kristal dan larut dalam air. Polisakarida merupakan polimer dari monosakarida. Mereka molekul kompleks yang tidak larut dalam air dan tidak dalam bentuk kristal. Contoh: glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, pati, selulosa dll
Lipid
Lipid terdiri dari rantai hidrokarbon yang panjang. Molekul lipid memegang sejumlah besar energi dan molekul penyimpan energi. Lipid umumnya ester asam lemak dan bahan penyusun membran biologis. Sebagian besar lipid memiliki kepala polar dan ekor non-polar. Asam lemak dapat asam lemak tak jenuh dan jenuh.
Lipid hadir dalam membran biologis dari tiga kelas berdasarkan jenis kepala hidrofilik yang hadir:
glikolipid adalah lipid yang kepalanya mengandung oligosakarida dengan 1-15 residu sakarida.
Fosfolipid mengandung kepala bermuatan positif yang terkait dengan gugus fosfat bermuatan negatif.
Sterol, yang kepalanya mengandung cincin steroid. Contoh steroid.
Contoh lipid: minyak, lemak, fosfolipid, glikolipid, dll
Protein
Protein adalah heteropolimer dari untai asam amino. Asam amino bergabung bersama oleh ikatan peptida yang terbentuk di antara gugus karboksil dan gugus amino dari asam amino berturut-turut. Protein terbentuk dari 20 asam amino yang berbeda, tergantung pada jumlah asam amino dan urutan asam amino.
Ada empat tingkat struktur protein:
Struktur Primer Protein – disini protein ada rantai yang panjang asam amino tersusun dalam urutan tertentu. Mereka adalah protein non-fungsional.
Struktur protein sekunder – Rantai panjang protein dilipat dan diatur dalam bentuk spiral, di mana asam amino berinteraksi dengan pembentukan ikatan hidrogen. Struktur ini disebut lembar lipit. Contoh: serat sutra.
Struktur tersier protein – rantai polipeptida panjang menjadi lebih stabil dengan melipat dan melingkar, dengan pembentukan ikatan ionik atau hidrofobik atau jembatan disulfida.
Struktur Kuarter protein – Bila protein hasil dari perakitan lebih dari satu polipeptida atau subunit sendiri, ini dikatakan struktur kuaterner protein. Contoh: Hemoglobin, insulin.
Asam nukleat
Asam nukleat adalah senyawa organik dengan cincin heterosiklik. Asam nukleat terbuat dari polimer nukleotida. Nukleotida terdiri dari basa nitrogen, gula pentosa dan gugus fosfat. Sebuah nukleosida terbuat dari basa nitrogen yang melekat pada gula pentosa. Basa nitrogen adalah adenin, guanin, timin, sitosin dan urasil. Nukleotida dipolimerisasi membentuk DNA dan RNA yang merupakan bahan genetik.
Manfaat Biokimia
Di bidang kesehatan dan pengobatan, biokimia menyelidiki penyebab suatu penyakit beserta obatnya. Dalam bidang nutrisi, biokimia mempelajari bagaimana cara untuk menjaga kesehatan dengan makanan dan mempelajari efek dari kekurangan nutrisi. Di bidang pertanian, biokimia menyelidiki tanah dan pupuk serta mencoba untuk menemukan cara untuk meningkatkan budidaya tanaman, penyimpanan tanaman, dan pengendalian hama.
Berikut Manfaat Biokimia dalam kehidupan manusia sehari-hari :
- Penerapan Biokimia dalam bidang kesehatan
Dengan dimanfaatkannya biokimia dalam bidang kesehatan kita dapat dapat memahami kesehatan dan memilihara kesehatan kita agar terhindar dari berbagai penyakit yang ada. Jika kita sudah terkena penyakit kita juga bisa memahami dan melakukan penanganan suatu penyakit secara efektif. Selain itu Biokimia juga dapat menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolisme. Lalu dalam kasus Obat-obatan biasanya mempengaruhi jalur metabolik tertentu, misalnya antibiotik penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tak dapat membentuk dinding sel.
- Penerapan Biokimia dalam bidang pertanian
Beberapa contoh penerapan Biokimia dalam bidang pertanian diantaranya adalah dalam proses penggunaan pestisida. Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang bekerja pada hama atau organisme tertentu.Dalam kasus ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme kerja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negatif terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Selain itu peningkatan kualitas produk dalam bidang pertanian dan peternakan tak bisa lepas pula dari peranbiokimia karena dengan biokimia kita dapat mewujudkan dan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika pada waktu ini telah banyak dilakukan dan hasil yang diberikan cukuplah memusakan.
- Penerapan Biokimia dalam Status Gizi dalam makanan
Biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi dalam suatu makanan yang akan kita mangan. Jika makanan yang kita makan tak cukup memiliki gizi yang cukup untuk kebutuhan gizi kita sehari-hari maka penyakit-penyakit kekurang gizi akan menyerang terutama yang rentan terkena penyakit ini adalah anak-anak. Adapun salah satu penyebab dari kekurangan gizi adalah Asupan Makanan dan Infeksi Penyakit, seperti halnya yang telah di jelaskan di atas dengan mengetahui reaksi-reaksi apa saja yang terjadi dalam tubuh kita, kita dapat mengatasi kekurangan gizi dan kita akan dapat mengatur pola makanan yang akan kita makan sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Serta dalam penerapan biokimia dalam makan, kita juga mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah yang membahayakan kesehatan.
Itu tadi adalah beberapa dampak dan manfaat yang timbul dari biokimia yang kita gunakan dalam penerapan kehidupan kita sehari-hari. Dengan semakin mempelajari ilmu biokimia diharapkan kita akan semakin bisa meningkatkan kewaspadaan kita terhadap reaksi kimia yang ada dalam diri kita dan yang ada di sekitar kita.
