HAKEKAT BIOKIMIA

HAKEKAT BIOKIMIA

Kimia merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari tentang perubahan yang terjadi pada zat dimana perubahan itu terjadi secara permanen.  Contoh perubahan kimia secara permanen adalah pembakaran kayu.  Contoh perubahan kimia tidak permanen adalah air yang dapat berubah menjadi es atau sebaliknya.  Sedangkan proses kimia yang terjadi pada mahluk hidup adalah Biokimia.
Senyawa yang menyusun benda hidup tidaklah sama dengan senyawa yang menyusun benda tak hidup atau mati.  Karena dalam penyusunan senyawa pada mahluk hidup terdapat beberapa azaz  yang disebut dengan Azaz Logika Molekul Zat Hidup, antara lain   :
  1. Terdapat suatu kesederhanaan mendasar dalam stuktur makro molekul biologi.
  2. Semua organisme mahluk hidup menggunakan molekul unit penyusun yang sama dan diturunkan dari asal yang sama.
  3. Identitas setiap organisme dipertahankan oleh sekumpulan asan nukleat dan protein yang khas bagi organisme tersebut.
  4. Semua biomolekul punya fungsi yang spesifik dalam sel.
Selain itu, mahluk hidup juga mempunyai ciri dalam sudut kimia nya, antara lain sebagai berikut :
  • Struktur kompleks dan teroeganisir baik makroskopik (seluler) atau mikroskopoik (molekuler).  Contohnya  :  semut memiliki ke’kompleks’an dalam tubuhnya walau ukurannya sangat kecil.
  • Semua komponen punya fungsi dan tujuan tertentu.  Contohnya  :  organ dalam tubuh kita memiliki fungsi tertentu tanpa disadari oleh kita.
  • Kemampuan untuk mengekstrak atau mengambil energi dan bahan dari luar secara terkendali (tidak acak, karena melalui proses tertentu) tetapi tidak semua jenis dapat melakukannya.  Jasad hidup yang dapat melakukannya adalah tumbuhan, karena tumbuhan memiliki sel-sel fotosintetik yang dapat mengambil energi dari luar langsung melalui proses fotosintetik.
  • Replikasi diri.  Menghasilkan satu turunan yang mirip dengan induknya.
  • Adaptasi lingkungan.  Menyesuaikan diri dengan cara bertahap, melalui proses evolusi.  Adaptasi yang memewati proses evolusi disebut dengan evolusi bertahap.  Sedangkan evolusi cepat contohnya  :  manusia dapat langsung beradaptasi karena ada akal pikiran.
Atom dan molekul dalam sistem biologik, biomolekul  :
  • Molekul sederhana, misalnya  :  CO2, NH3, H2O, (molekul yang terdiri dari atom-atom yang sederhana yang BA-nya < 30)
  • Molekul bahan pembangun.  Asam amino, Monosakarida, Mononukleutida, Asam Lemak.
  • Makromolekul :  Protein, Polisakarida, Asam Nukleat, Lipida.
  • Organel-organel dan agregat supra molekul.
  • Sel
Makromolekul dan fungsinya  :
  • Asam Nukleat
faktor genetika, koenzim, dan senyawa pembentuk protein.
  • Protein
Untuk membentuk enzim, hormon  :  pembentuk membarn sel, anti bodi, alat transportasi dan cadangan makanan.
  • Lipida
Sebagai struktur membran, hormon, cadangan makanan.
Terdapat beberapa perbedaan pada reaksi biokimia dan reaksi biasa, antara lain  :
No.
Reaksi Biokimia
Reaksi Biasa
1.
Entropi tetap dipertahankan.
Entropi  =  derajat keteranturan
Entropi naik.
2.
Tidak perlu energi langsung dari luar, karena sudah ada enzim yang bertugas untuk mengatur.
Perlu adanya energi langsung.
Misalnya : perlu diaduk.
3.
Adanya katalis pengendali (enzim = biokatalis)yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi.
Katalis untuk mempercepat reaksi.
4.
Perlu adanya enzim
Katalis tidak perlu ada.
5.
E + S                   ES-P + E
A + B                C + D
6.
Enzim bekerja secara spesifik.
Katalis tidak bekerja secara spesifik.
7.
Adanya ketetapan Vmax dan Km
Tidak ada ketetapan
Proses biokimia yang terjadi dalam jasad hidup adalah :
  • Penggunaan langsung energi kimia dalam berbagai proses biosintesis komponen sel.
  • Transformasi energi kimia menjadi energi listrik dalam berbagai proses dalam otak dari sistem syaraf.
  • Transformasi energi digunakan dalam bentuk energi mekanik dalam berbagai proses penggerakan otot.
Sejarah dan Perkembangan Biokimia
Pendahuluan
Ilmu kimia adalah suatu ilmu tetnang benda-benda serta suatu proses perubahannya yang ditinjau berdasarkan susunan dan sifat atom-atom atau molekul yang membentuknya. Jadi berbeda dengan biologi, ilmu kimia terutama menitikberatkan pembahasannya pada hubungan antara struktur kimia benda-benda dengan fungsi dan resi-reaksinya dengan benda lain.
Perbedaan antara sudut pandang biologi telah diperkecil oleh suatu disiplin ilmu yang meninjau orrganisme hidup serta proses yang terjadi di dalamnya secara kimia, yaitu biokimia. Jadi biologi antara lain meliputi studi tentang susunan kimia sel, sifat senyawa serta reaksi kimia yang terjadi dalam sel, senyawa-senyawa yang menunjang aktivitas organism hidup serta energy yang diperlukan atau dihasilkan. Reaksi kimia yang teradi dalam sel disebut meabolisme dan merupakan bagian penting serta pusat perhatian dalam biokimia.
Dengan mempelajatri  struktur senyawa dan eaksi yang terjadi, sifat—sifat umum organism hidup dapat dijelaskan lebih tererinci.
Asal Mula Timbulnya Biokimia
Istilah biokimia ditemukan oleh Karl Neuberg, seorang ahli kimia Jerman pada tahun 1903, namun sekitar satu setengah  abad sebelumnya, yaitu ppada pertengahan abad XVIII Karl Wilhelm Scheele seorang ahli kimia Swedia telh melakukan penelitian mengenai susunan kimia jaringan pada umbuhan dan hewan. Selain itu, ia juga telah dapat mengisolasi asam oksalat, asam laktat, asam sitrat serta beberapa ester dan kasein dari bahan alam.
Biokimia memperoleh bentuk yang nyata sebagai suatu bidang studi pada awal abad XIX, dengan dipelopori oleh penelitian yang dilakukan oleh Friedrich Wohler. Sebelum itu orang percaya bahwa organism hidup itu terdiri atas zat-zat yang mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan zat yang terdapat pada benda-benda mati, misalnya logam atau batu-batuan. Pada tahun 1828 Wohler menunjukkan bahwa urea, suatu senyawa yang terdapat dalam urine, ternyata dapat dibuat dalam laboratorium dengan cara memanaskan alkali sianat dengan garam ammonium. Mula-mula ia memang mengharapkan akan terrjadi garam ammonium sianat, tetapi akhirnya ia memperoleh urea.
Meskipun telah dapat ditunjukkan atau dibuktikan bahwa suatu senyawa yang berasal dari dalam tubuh manusia atau organisme hidup dapat juga dibuat dalam laboratorium dari zat-zat yang berasal dari benda mati, namun masih ada orang yang percaya bahwa suatu senyawa dalam organisme hidup tentulah terbentuk dalam sel hidup melalui proses yang melibatkan “kekuatan hidup”. Pendapat demikian ini kemudian dapat dihilangkan oleh adanya penemuan dua bersaudara Eduard dan Hans Buchner. Mereka menyatakan bahwa ekstrak dari sel-sel ragi yang telah rusak atau telah mati, tetap dapat menyebabkan terjadinya proses peragian atau fermentasi gula menjadi alcohol. Penemuan mereka merupakan pembuka kemungkinan dilakukannya analisis reaksi-reaksi biokimia dan proses-proses biokimia dengan alat-alat laboratorium (in vitro) dan bukan dalam sel hidup (in vivo). Selanjutnya metabolism yang terjadi dalam sel dapat pula dilakukan dalam laboratorium, termasuk reaksi-reaksi yang menggunakan enzim, yaitu biokatalis yang mempercepat berlangsungnya reaksi biokimia tersebut.
Perkembangan Biokimia
Sejalan dengan perkembangan biokimia, para ahli biologi sel ikut memberikan sumbangannya dalam bidang struktur sel. Diawali oleh Robert Hook pada abad XVII yang telah melakukan observasi terhadap sel-sel, maka perbaikan atas teknik observasi dengan menggunakan mikroskop telah dapat meningkatkan pemahaman atas struktur yang kompleks.
Pengembangan mikroskop electron pada pertengahan abad XX telah mengakibatkan pemahaman yang lebih rinci atas struktur sel, terutama organel-organel yang terdapat dalam sel seperti mitokondria, kloroplas, dan lain-lain serta fungsi organel-organel tersebut dalam proses biokimia yang berlangsung dalam sel. Hal ini sangat menunjang perkembangan biokimia, baik pemahaman atas struktur senyawa-senyawa biokimia, maupun identifikasi reaksi metabolic dalam sel. Meskipun demikian masih banyak proses kimia dalam kehidupan yang belum dapat diselesaikan. Perkembangan biokimia juga tidak terlepas dari perkembangan yang terjadi pada bidang pengetahuan genetika. Gagasan tentang adanya gen, yakni unit pembawa sifat-sifat yang diturunkan oleh individu, timbul dari karya Gregor Mendel pada pertengahan abad XIX dan kemudian menjelang abad XX diketahui bahwa gen tersebut terdapat pada kromosom. Namun hingga pertengahan abad XX, belum ada seorang pun yang dapat mengisolasi gen serta mengetahui struktur kimianya. Telah diketahui bahwa kromosom itu terdiri dari protein dan asam nukleat. Struktur kimia dari protein dan asam nukleat telah diisolasi Friedrich Miescher. Pada awal abad XX kebanyakan ahli biokimia berpendapat bahwa hanya protein dengan struktur yang kompleks yang membawa informasi genetika, sedangkan asam nukleat dipandang sebagai senyawa yang sederhana dalam sel.
Baru pada pertengahan abad XX ini terbukti bahwa asam deosiribonukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika. Suatu kemajuan ilmiah yang sangat penting telah terjadi pada tahun 1953, ketika James Watson dan Francis Crick menjelaskan tentang struktur DNA yang membentuk heliks ganda. Dengan struktur DNA demikian ini dapat dijelaskan pula bagaimana informasi genetika dapat dilangsungkan sehingga makin bertambahlah pengetahuan tentang proses-proses yyang terjadi dalam sel hidup. Hal ini jelas merupakan sumbangan bagi kemajuan dalam bidang biokimia.
Secara umum dapat dikatakan bahwa dalam abad XX ini biokimia mengalami perkembangan yang pesat. Penelitian dalam masalah gizi telah menimbulkan penemuan tentang vitamin yang dapat mencegah seseorang terkena penyakit tertentu. Dengan majunya pengetahuan tentang struktur dan sifat protein, telah diketahui bahwa enzim yang merupakan biokatalis bagi reaksi yang terjadi dalam tubuh adalah suatu protein. Di samping itu kemajuan atau perkembangan metode analisis kromatografi, penemuan hasil antara struktur primer, sekunder, tersier, dan kuarterner protein serta struktur DNA dan RNA mempunyai arti yang sangat penting dalam perkembangan biokimia. Selain itu perkembangan biokimia juga dapat terlihat dari banyaknya publikasi baik berupa buku, majalah atau disertai yang memuat hasil-hasil penelitian dalam berbagai bidang dalam biokimia serta penerapannya.
Manfaat Biokimia
Pada dasarnya penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian dan kedokteran. Sebagai contoh biokimia mempunyai peranan penting dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyait akibat dari kurang gizi terutama pada anak-anak. Biokimia juga dapat menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi dan toksikologi karena dua bidang ini berhubungan dengan pengaruh bahan kimia dari luar terhadap metabolism. Obat-obatan biasanya mempengaruhi jalur metebolik tertentu, misalnya antibiotic penisilin dapat membunuh bakteri dengan menghambat pembentukan polisakarida pada dinding sel bakteri. Dengan demikian bakteri akan mati karena tidak dapat membentuk dinding sel.
Penggunaan pestisida di bidang pertanian telah kita kenal lama. Pada umumnya pestisida bekerja dengan jalan menghambat enzim yang bekerja pada hama atau organism tertentu. Dalam hal ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme kerja pestisida tersebut sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya dan dengan demikian dapat dicegah dampak negative terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya. Jadi biokimia juga merupakan komponen penting dalam pengetahuan tentang lingkungan hidup. Peningkatan kualitas produk dalam bidang pertanian dan peternakan telah dapat diwujudkan dengan menerapkan hasil-hasil penelitian dalam bidang genetika. Rekayasa genetika pada waktu ini telah dilaksanakan dan memberikan hasil yang menggembirakan.
Manfaat mempelajari biokimia tersebut tentu dapat kita berikan kepada orang lain, masyarakat atau kepada anak didik apabila kita bekerja sebagai guru. Bagi guru sangat diperlukan adanya suatu wawasan yang luas. Misalnya dalam mengajarkan ilmu kimia, maka pengetahuan kita tentang biokimia akan sangat membantu dalam memberikan contoh-contoh yang dapat menarik perhatian para anak didik.