CAMP PARTY

SALAM KEMANUSIAAN

Camp Party adalah salah satu kegiatan KSR PMI Unit Universitas Lambung Mangkurat Sub Unit Banjarmasin yang bertujuan untuk mempererat persaudaraan sesama anggota. Acara ini diselenggarakan di Bajuin, Pelaihari Tanah Laut. 

We are One......

Kunjungan ke Handil Barunai, Anjir Pasar Barito Kuala untuk melakukan santunan terhadap keluarga yang kurang mampu.

MATERI BIOKIMIA

Bioenergetika dan ATP

Bioenergetika atau termodinamika biokimia adalah ilmu pengetahuan mengenai perubahan energi yang menyertai reaksi biokimia. Sistem nonbiologik dapat menggunakan energi panas untuk melangsungkan kerjanya. Sedangkan sistem biologik bersifat isotermik dan menggunakan energi kimia untuk memberikan tenaga bagi proses kehidupan.

Kaidah termodinamika dalam sistem biologik

Kaidah pertama termodinamika:

Kaidah pertama ini merupakan hukum penyimpanan energi, yang berbunyi: energi total sebuah sistem, termasuk energi sekitarnya adalah konstan. Ini berarti bahwa saat terjadi perubahan di dalam sistem tidak ada energi yang hilang atau diperoleh. Namun energi dapat dialihkan antar bagian sistem atau dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Contohnya energi kimia dapat diubah menjadi energi listrik, panas, mekanik dan sebagainya.

Kaidah kedua termodinamika:

Kaidah kedua berbunyi: entropi total sebuah sistem harus meningkat bila proses ingin berlangsung spontan. Entropi adalah derajat ketidakteraturan atau keteracakan sistem. Entropi akan mencapai taraf maksimal di dalam sistem seiring sistem mendekati keadaan seimbang yang sejati. Dalam kondisi suhu dan tekanan konstan, hubungan antara perubahan energi bebas (ΔG) pada sebuah sistem yang bereaksi, dengan perubahan entropi  (ΔS), diungkapkan dalam persamaan:

ΔG = ΔH – TΔS

Keterangan: ΔH adalah perubahan entalpi (panas) dan T adalah suhu absolut.

Di dalam kondisi reaksi biokimia, mengingat ΔH kurang lebih sama dengan ΔE, perubahan total energi internal di dalam reaksi, hubungan di atas dapat diungkapkan dengan persamaan:

ΔG = ΔE – TΔS

Jika ΔG bertanda negatif, reaksi berlangsung spontan dengan kehilangan energi bebas (reaksi eksergonik). Jika ΔG sangat besar, reaksi benar-benar berlangsung sampai selesai dan tidak bisa membalik (irreversibel).

Jika ΔG bertanda positif, reaksi berlangsung hanya jika memperoleh energi bebas (reaksi endergonik). Bila ΔG sangat besar, sistem akan stabil tanpa kecenderungan untuk terjadi reaksi.

Peran senyawa fosfat berenergi tinggi dalam penangkapan dan pengalihan energi

Untuk mempertahankan kehidupan, semua organisme harus mendapatkan pasokan energi bebas dari lingkungannya. Organisme autotrofik melakukan metabolisme dengan proses eksergonik sederhana, misalnya tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya matahari, bakteri tertentu menggunakan reaksi Fe²⁺ à Fe³⁺. Sebaliknya organisme heterotrofik, memperoleh energi bebasnya dengan melakukan metabolisme yaitu pemecahan molekul organik kompleks.

Mg2+

Adenosin trifosfat (ATP) berperan sentral dalam pemindahan energi bebas dari proses eksergonik ke proses endergonik. ATP adalah nukleotida trifosfat yang mengandung adenin, ribosa dan 3 gugus fosfat (lihat Gambar 3.1). Dalam reaksinya di dalam sel, ATP berfungsi sebagai kompleks Mg²⁺

 

Gambar 3.1 ATP diperlihatkan sebagai kompleks magnesium

Gambar 3.2 ATP dan ADP

Energi bebas baku hasil hidrolisis senyawa-senyawa fosfat penting dalam biokimia tertera pada Tabel 3.1. Terlihat bahwa nilai hidrolisis gugus terminal fosfat pada ATP terbagi menjadi 2 kelompok. Pertama, fosfat berenergi rendah yang memiliki ΔG lebih rendah dari pada ΔG⁰ pada ATP. Kedua, fosfat berenergi tinggi yang memiliki nilai ΔG lebih tinggi daripada ΔG⁰ pada ATP, termasuk di dalamnya, ATP dan ADP, kreatin fosfat, fosfoenol piruvat dan sebagainya.

Senyawa biologik penting lain yang berenergi tinggi adalah tiol ester yang mencakup koenzim A (misal asetil-KoA), protein pembawa asil, senyawa-senyawa ester asam amino yang terlibat dalam sintesis protein, S-adenosilmetionin (metionin aktif), uridin difosfat glukosa dan 5-fosforibosil-1-pirofosfat.

Tabel 3.1 Energi bebas baku hasil hidrolisis beberapa senyawa

organofosfat yang memiliki peran penting dalam biokimia

Senyawa	ΔG0
	kJ/mol	kkal/mol
Fosfoenolpiruvat Karbamoil fosfat 1,3-bifosfogliserat (sampai 3-fosfogliserat) Kreatin fosfat ATP à ADP + Pi ADP à AMP + Pi Pirofosfat Glukosa 1-fosfat Fruktosa 6-fosfat AMP Glukosa 6-fosfat Gliserol 3-fosfat	-61,9 -51,4 -49,3 -43,1 -30,5 -27,6 -27,6 -20,9 -15,9 -14,2 -13,8 -9,2	-14,8 -12,3 -11,8 -10,3 -7,3 -6,6 -6,6 -5,0 -3,8 -3,4 -3,3 -2,2

Gugus fosfat berenergi tinggi oleh Lipmann dilambangkan dengan ~℗. Simbol ini menunjukkan bahwa gugus yang melekat pada ikatan, pada saat peralihan pada suatu akseptor yang tepat, akan mengakibatkan pemindahan kuantitas energi bebas yang lebih besar. Oleh karena itulah sebagian ahli biokimia lebih menyukai istilah potensial pemindahan gugus daripada ikatan berenergi tinggi.

Berdasarkan posisi ATP pada Tabel 3.1, maka ATP merupakan donor fosfat berenergi tinggi (donor energi bebas) bagi senyawa-senyawa di bawahnya. Di sisi lain, ADP dapat menerima fosfat berenergi tinggi untuk membentuk ATP dari senyawa yang berada di atas ATP dalam tabel. Akibatnya siklus ATP/ADP menghubungkan proses-proses yang menghasilkan ~℗ dan proses-proses yang menggunakan ~℗. Dengan demikian ATP terus dikonsumsi dan terus diproduksi. Proses terjadi dengan kecepatan sangat tinggi, karena depot ATP/ADP sangat kecil dan hanya cukup untuk mempertahankan jaringan aktif dalam beberapa detik saja.

Ada 3 sumber utama ~℗ yang berperan dalam konservasi atau penangkapan energi.

1.      Fosforilasi oksidatif

Fosforilasi oksidatif adalah sumber ~℗ terbesar dalam organisme aerobik. Energi bebas untuk menggerakkan proses ini berasal dari oksidasi rantai respirasi di dalam mitokondria dengan menggunakan oksigen.

2.      Glikolisis

Dalam glikolisis terjadi pembentukan netto dua ~℗ yang terjadi akibat pembentukan laktat

3.      Siklus asam sitrat

Dalam siklus asam sitrat satu ~℗ dihasilkan langsung pada tahap suksinil tiokinase.

Oksidasi biologi

Oksidasi adalah pengeluaran elektron dan reduksi adalah pemerolehan elektron. Sebagai contoh adalah oksidasi ion fero menjadi feri yang dilukiskan pada Gambar 3.3. Dengan demikian oksidasi akan selalu disertai reduksi akseptor elektron.

e- (elektron) Fe2+  Fe3+

Gambar 3.3 Oksidasi ion fero menjadi feri

Enzim-enzim penting dalam oksidasi biologi

Enzim-enzim yang terlibat dalam reaksi reduksi dan oksidasi dinamakan enzim oksidoreduktase. Terdapat 4 kelompok enzim oksidoreduktase yaitu: oksidase, dehidrogenase, hidroperoksidase dan oksigenase.

1.      Oksidase

Enzim oksidase mengkatalisis pengeluaran hidrogen dari substrat dengan menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Enzim-enzim tersebut membentuk air atau hidrogen peroksida. Contoh peran enzim tersebut dilukiskan pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Oksidasi metabolit yang dikatalisis oleh enzim oksidase

Termasuk sebagai oksidase antara lain sitokrom oksidase, oksidase asam L-amino, xantin oksidase, glukosa oksidase.

2.      Dehidrogenase

Dehidrogenase tidak dapat menggunakan oksigen sebagai akseptor hidrogen. Enzim-enzim ini memiliki 2 fungsi utama yaitu:

Pertama, berperan dalam pemindahan hidrogen dari substrat yang satu ke substrat yang lain dalam reaksi reduksi-oksidasi berpasangan.

Kedua, sebagai komponen dalam rantai respirasi pengangkutan elektron dari substrat ke oksigen.

Gambar 3.5 Oksidasi suatu metabolit yang dikatalisis oleh enzim-enzim dehidrogenase

Contoh dari enzim dehidrogenase adalah suksinat dehidrogenase, asil-KoA dehidrogenase, gliserol-3-fosfat dehidrogenase, semua sitokrom kecuali sitokrom oksidase.

3.      Hidroperoksidase

Enzim hidroperoksidase menggunakan hidrogen peroksida atau peroksida organik sebagai substrat. Ada 2 tipe enzim yang masuk ke dalam kategori ini yaitu peroksidase dan katalase. Enzim hidroperoksidase melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya. Penumpukan peroksida menghasilkan radikal bebas yang dapat merusak membran sel dan menimbulkan kanker serta aterosklerosis.

4.      Oksigenase

Oksigenase mengkatalisis pemindahan langsung dan inkorporasi oksigen ke dalam molekul substrat. Enzim ini dikelompokkan menjadi 2 yaitu monooksigenase dan dioksigenase.

Rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif

Rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria sebagai pusat tenaga. Di dalam mitokondria inilah sebagian besar peristiwa penangkapan energi yang berasal dari oksidasi respiratorik berlangsung. Sistem respirasi dengan proses pembentukan intermediat berenergi tinggi (ATP) ini dinamakan fosforilasi oksidatif. Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob menangkap energi bebas dari substrat respiratorik dalam proporsi jauh lebih besar daripada organisme anaerob.

Proses fosforilasi oksidatif

Organisme kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi molekul bahan bakar, misalnya glukosa dan asam lemak. Pada organisme aerob, akseptor elektron terakhir adalah oksigen. Namun elektron tidak langsung ditransfer langsung ke oksigen, melainkan dipindah ke pengemban-pengemban khusus antara lain nikotinamida adenin dinukleotida (NAD⁺) dan flavin adenin dinukleotida (FAD).

Pengemban tereduksi ini selanjutnya memindahkan elektron ke oksigen melalui rantai transport elektron yang terdapat pada sisi dalam membran mitokondria (Gambar 3.7). Gradien proton yang terbentuk sebagai hasil aliran elektron ini kemudian mendorong sintesis ATP dari ADP dan P_i dengan bantuan enzim ATP sintase. Proses tersebut dinamakan fosforilasi oksidatif. Dalam hal ini energi dipindahkan dari rantai transport elektron ke ATP sintase oleh perpindahan proton melintasi membran. Proses ini dinamakan kemiosmosis.

NAD⁺                                                                                          FAD

Gambar 3.6 Struktur kimia NAD⁺ dan FAD

Gambar 3.7 Ringkasan proses fosforilasi oksidatif di dalam mitokondria

Rantai transport elektron membawa proton dan elektron, memindahkan elektron dari donor ke akseptor dan mengangkut proton melalui membran.

	Kompleks I NADH + H+ FMN Fe2+S CoQ NAD+ FMNH2 Fe3+S CoQH2
	Kompleks II Succinate FAD Fe2+S CoQ Fumarate FADH2 Fe3+S CoQH2
	Kompleks III CoQH2 cyt b ox Fe2+S cyt c1 ox cyt c red CoQ cyt b red Fe3+S cyt c1 red cyt c ox
	Kompleks IV cyt c red cyt a ox cyt a3 red O2 cyt c ox cyt a red cyt a3 ox 2 H2O Gambar 3.8 Tahap-tahap proses fosforilasi oksidatif

Secara ringkas fosforilasi oksidatif, terdiri atas 5 proses dengan dikatalisis oleh kompleks enzim, masing-masing  kompleks I, kompleks II, kompleks III, kompleks IV dan kompleks V (Tabel 3.2).

Tabel 3.2 Informasi tentang enzim yang berperan dalam fosforilasi oksidatif

Nama	Penyusun	kDa	Polypeptides
Kompleks I	NADH dehydrogenase (or) NADH-coenzyme Q reductase	800	25
Kompleks II	Succinate dehydrogenase (or) Succinate-coenzyme Q reductase	140	4
Kompleks III	Cytochrome C - coenzyme Q oxidoreductase	250	9-10
Kompleks IV	Cytochrome oxidase	170	13
Kompleks V	ATP synthase	380	12-14

Pada Gambar 3.8, kotak biru (gelap) di bawah menunjukkan reaksi oksidasi-reduksi yang terjadi pada masing-masing kompleks enzim. Singkatan-singkatan diuraikan sebagai berikut: FMN: flavin mononukleotida, Fe²⁺S: besi tereduksi-sulfur, Fe³⁺S: besi teroksidasi-sulfur, cyt: sitokrom, CoQ: koenzim Q.

1.   Kompleks I

Pada tahap ini, masing-masing molekul NADH memindahkan 2 elektron berenergi tinggi ke FMN, kemudian ke protein besi-sulfur dan terakhir ke koenzim Q (ubiquinon)

 

2.   Kompleks II

FADH₂ dihasilkan oleh suksinat dehidrogenase dalam siklus asam sitrat, memindahkan elektron ke CoQ melalui kompleks II. FADH₂ dihasilkan oleh asil KoA dehidrogenase dalam oksidasi beta asam lemak, memindahkan elektron ke CoQ melalui kompleks yang sama.

3.   Kompleks III

CoQ memindahkan elektron ke serangkaian sitokrom dan protein besi-sulfur. Sitokrom terdiri atas kelompok heme seperti hemoglobin dan besi dengan heme menerima elektron.

4.   Kompleks IV

Penerima terakhir dari rantai transport elektron adalah kompleks besar terdiri atas 2 heme dan 2 atom tembaga.

5.   Kompleks V

Pada tahap ini, protein kompleks yang mengkatalisis konversi ADP menjadi ATP, diisikan oleh gradien kemiosmotik. Proton mengalir kembali ke matriks mitokondria melalui kompleks ATP sintase dan energi berasal dari penurunan gradien pH digunakan untuk membentuk ATP.

Pada fosforilasi oksidatif, pelibatan NADH menghasilkan pembentukan 3 molekul ATP, sedangkan pelibatan FADH₂ menghasilkan pembentukan 2 molekul ATP.

Referensi :

http://www.biology.arizona.edu\biochemistry, 2003, The Biology Project-Biochemistry

http://www.bioweb.wku.edu\courses\BIOL115\Wyatt, 2008, WKU Bio 113 Biochemistry

http://www.en.wikipedia.org, 2008, Oxidative Phosphorylation

http://www.gwu.edu\_mpb, 1998, The Metabolic Pathways of Biochemistry, Karl J. Miller

http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc, 2008, General, Organic and Biochemistry

http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_transport, 2008, Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative Phosphorylation

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC  

Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI),  Jakarta: EGC

Aspek Kimia dalam Tubuh

ASPEK KIMIA DALAM TUBUH

Senyawa kimia dalam jasad kehidupan

Biokimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai berbagai molekul di dalam sel hidup dan organisme hidup, termasuk juga reaksi kimia yang terjadi. Secara lebih formal, Murray dkk. (2003) mendefinisikan biokimia sebagai “ilmu pengetahuan yang mempelajari dasar kimia kehidupan”. Dalam hal ini, menurut Bahasa Yunani, bios berarti kehidupan.

Sel sebagai pusat perhatian dalam biokimia

Mengingat sel merupakan unit struktural kehidupan, maka biokimia memiliki definisi fungsional yaitu ilmu pengetahuan yang mempelajari unsur-unsur kimia pembentuk sel hidup dan dengan reaksi serta proses yang dijalaninya. Sebagai contoh, dinding sel yang tersusun atas molekul-molekul fosfolipid, protein serta karbohidrat. Contoh lainnya adalah di dalam sitoplasma sel terjadi pemecahan molekul glukosa menjadi piruvat untuk menghasilkan energi. Yang lebih khusus lagi, di dalam mitokondria terjadi reaksi-reaksi metabolik di antaranya siklus Krebs, oksidasi asam lemak, oksidasi piruvat, metabolism asam-asam amino serta masih banyak lagi. Pendeknya, berbagai peristiwa biokimiawi berhubungan dengan sel. Oleh karena itu cakupan biokimia sangat luas meliputi biologi sel, biologi molekuler serta genetika molekuler.

Unsur-unsur penyusun tubuh

Unsur-unsur utama penyusun tubuh adalah karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) dan nitrogen (N). Selain itu masih terdapat beberapa unsur lain yaitu: kalsium (Ca), fosfor (P), kalium (K), sulfur (S), natrium (Na), klor (Cl), magnesium (Mg), besi (Fe), mangan (Mn) dan iodium (I). Rincian dari unsur-unsur tersebut tercantum pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Perkiraan Komposisi Dasar Tubuh Manusia (Berdasarkan Berat Kering)

No	Unsur	Persentase	No	Unsur	Persentase
1 2 3 4 5 6 7	Karbon Oksigen Hidrogen Nitrogen Kalsium Fosfor Kalium	50 20 10   8,5   4   2,5   1	8 9 10 11 12 13 14	Sulfur Natrium Klor Magnesium Besi Mangan Iodium	0,8 0,4 0,4 0,1 0,01 0,001 0,00005

Biomolekul-biomolekul kompleks utama penyusun tubuh

Unsur-unsur penyusun tubuh sebagaimana disebutkan di atas banyak yang membentuk molekul-molekul besar yang kompleks di dalam tubuh. Di antara biomolekul-biomolekul kompleks tersebut yang merupakan biomolekul kompleks utama adalah DNA, RNA, protein, polisakarida dan lipid. Biomolekul kompleks tersusun atas molekul-molekul sederhana, seperti terinci pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Biomolekul-Biomolekul Utama di dalam Tubuh Manusia

No	Biomolekul	Molekul Pembangun	Fungsi Utama
1 2 3 4 5	DNA RNA Protein Polisakarida berupa glikogen Lipid	Deoksiribonukleotida Ribonukleotida Asam amino Glukosa Asam lemak	Materi genetik Sintesis protein Sangat banyak, umumnya menjadi bagian dari sel yang melangsungkan kerja (enzim, unsur kontraktilitas dll.) Simpanan energi jangka pendek Sangat banyak, misalnya simpanan energi jangka panjang, komponen membran sel dll.

Komponen utama penyusun tubuh

Anda telah memahami mengenai unsur-unsur serta molekul-molekul kompleks utama penyusun tubuh. Selanjutnya komponen-komponen utama penyusun tubuh terdiri atas air, protein, lemak, mineral serta karbohidrat. Rincian komponen tersebut tertera pada Tabel 1.3.

Tabel 1.3 Komposisi Kimiawi Normal (Pria dengan Berat Badan 65 kg)

No	Komponen	Berat (kg)	Persentase
1 2 3 4 5	Air Protein Lemak Mineral Karbohidrat	40 11 9 4 1	61,6 17,0 13,8 6,1 1,5

Ikatan kimia

Molekul di dalam tubuh baik yang sederhana sampai dengan yang kompleks dapat terbentuk karena adanya ikatan kimia. Ikatan kimia digolongkan menjadi 2 yaitu ikatan kovalen dan ikatan non kovalen. Selanjutnya ikatan non kovalen terdiri atas ikatan ionik, ikatan hidrogen dan ikatan Van Der Waals.

1.    Ikatan kovalen

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk oleh valensi dari masing-masing atom. Anda dapat mempelajari lagi tentang valensi dengan membaca buku-buku kimia umum, atau pelajaran kimia di SMA. Contoh dari ikatan kovalen adalah CO₂. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi O adalah 2.

                              

Gambar 1.1

Ikatan kovalen antara sebuah atom C yang bervalensi 4 dan empat buah atom H yang masing-masing bervalensi 1 membentuk CH₄ (metana)

Tugas:

Carilah valensi dari masing-masing unsur yang terdapat pada Tabel 1.1. dilengkapi dengan mencantum sumber kepustakaan yang digunakan. Kumpulkan kepada Dosen secara langsung atau lebih baik melalui e-mail!

2.    Ikatan ionik

Ikatan ionik adalah ikatan antara dua gugus dengan muatan berlawanan. Contohnya adalah ikatan antara substrat dan enzim. Jarak optimal ikatan ini adalah 28 Angstrom.

Gugus bermuatan negatif pada substrat                   Gugus bermuatan positif pada enzim

Gambar 1.2

Ikatan ionik antara gugus karboksil bermuatan negatif pada substrat dan gugus amina bermuatan positif pada enzim

3.    Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen adalah pengikatan satu atom hidrogen oleh dua atom lain yang berbeda. Ikatan ini dapat dibentuk di antara molekul-molekul tidak bermuatan maupun molekul-molekul bermuatan. Atom yang mengikat hidrogen lebih kuat disebut donor hidrogen sedang lainnya dinamakan akseptor hidrogen.

    

Gambar 1.3

Ikatan hidrogen antar molekul-molekul air (H₂O). Perhatikan atom oksigen pada kutub negatif berikatan dengan atom hidrogen pada kutub posif air.

4.    Ikatan Van Der Waals

Iakatan Van Der Waals adalah daya tarik non spesifik, yang berperan pada saat dua atom berjarak 3-4 Angstrom.

Air

Air merupakan produk akhir utama dari metabolisme oksidatif makanan. Dalam reaksi-reaksi metabolik, air berfungsi sebagai reaktan tetapi juga sebagai produk. Air juga menjadi pelarut biologis yang ideal. Air sangat mempengaruhi semua interaksi molekuler dalam sistem biologi. Air mempunyai 2 sifat penting secara biologis yaitu sifat polar dan sifat kohesif.

1.    Air merupakan molekul polar

Secara tiga dimensi, air merupakan molekul tetrahedron tak beraturan dengan oksigen pada bagian pusatnya. Dua buah ikatan dengan hidrogen diarahkan ke dua sudut tetrahedron, sementara elektron-elektron yang tidak dipakai bersama pada kedua orbital terhibridasi sp³ menempati 2 sudut sisanya. Molekul air membentuk molekul bipolar (dua kutub). Sisi oksigen yang berlawanan dengan dua atom hidrogen cenderung bermuatan negatif karena mengandung lebih banyak elektron. Sedangkan disisi hidrogen cenderung bermuatan negatif.

Gambar 1.1

Molekul air. Sisi oksigen adalah kutub negatif dan sisi hidrogen adalah kutub positif.

2.    Air bersifat sangat kohesif

Molekul-molekul air yang berdekatan memiliki afinitas yang tinggi satu sama lainnya. Daerah bermuatan positif dan satu molekul air cenderung akan mengarahkan diri kepada daerah bermuatan negatif pada salah satu molekul didekatnya. Air beku mempunyai struktur kristal yang sangat teratur di mana seluruh ikatan hidrogen potensial memang terbentuk. Air cair mempunyai struktur yang setengah teratur dengan kelompok-kelompok molekul berikatan hidrogen yang secara terus menerus terbentuk dan terpecah.

Gambar 1.2

Afinitas yang tinggi antar molekul air.

Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi molekul-molekul polar. Air sangat memperlemah iakatan ionik dan ikatan hidrogen antara molekul-molekul polar dengan cara bersaing daya tarik. Perhatikan contoh pada Gambar 1.3. Atom-atom hidrogen air mengantikan atom hidrogen amida (-NH) sebagai donor ikatan hidrogen, dan atom oksigen air menggantikan atom oksigen karbonil (-CO) sebagai akseptor. Maka ikatan hidrogen yang kuat antara –NH dan –CO terjadi jika tidak ada air.

Gambar 1.3

Air bersaing dalam pembentukan hidrogen, sehingga menjadi pelarut yang baik

Sintesis dan degradasi

Di dalam kehidupan, selalu terjadi peristiwa sintesis dan degradasi komponen-komponen yang menyusunnya.

Sintesis

Sintesis adalah proses pembentukan suatu molekul yang lebih besar, dari molekul-molekul yang lebih kecil. Sebagai contoh, protein adalah molekul yang sangat besar. Protein ini disintesis dari asam-asam amino dengan mekanisme yang sangat rumit.

Gambar 1.4

Sintesis protein di dalam ribosom sel.

Bulatan-bulatan yang berantai merupakan gambaran sederhana dari asam-amino yang bersambungan dengan ikatan peptida membentuk protein.

Contoh lainnya adalah DNA suatu rantai deoksiribonukleotida yang sangat panjang. Setiap mata rantai merupakan satu unit deoksiribonukleotida. Deoksiribonukleotida tersebut terbentuk oleh deoksiribonukleosida dan fosfat, demikian seterusnya sampai dengan komponen yang lebih kecil.

Gambar 1.5

DNA merupakan rantai ganda dari deoksiribonukleotida (rantai biru dan rantai merah). Masing-masing rantai tersusun atas mata rantai berupa deoksiribonukleotida, yaitu unit yang terdiri atas deoksiribosa, basa nitrogen (G, C, A auat T) dan fosfat.

Degradasi

Degradasi adalah pembongkaran molekul-molekul yang lebih besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Contohnya adalah degradasi asam amino. Asam-asam amino yang melebihi kebutuhan sintesis protein tidak dapat disimpan dan tidak dapat diekskresikan. Kelebihan asam amino ini cenderung digunakan bahan bakar. Gugus amino dibebaskan selanjutnya sebagian besar menjadi urea, sedangkan rangka karbon diubah menjadi zat antara metabolisme misalnya asetil KoA, asetoasetil KoA, piruvat dll.

Gambar 1.6

Asam amino arginin mengalami degradasi menjadi urea dan ornitin. Selanjutnya urea diekskresikan melalui ginjal.

Referensi:

Santoso, Heru, W.N. Aspek Kimia Dalam Tubuh, 2009, www.heruswn.teach-nology.com

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV,  

           Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC  

Stryer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI),  Jakarta: EGC

Anonim, 2008. Biology II Notes, http://www.tpsd.org/ths/sciences/b2eukpro.htm, diakses: Mei 2008

Anonim, 2003. The Biology Project, http://www.biology.arizona.edu, diakses: Desember 2007

Anonim, 2005, WKU Bio 113, http://bioweb.wku.edu/courses/biol115/Wyatt, diakses: Mei