Upload
daniele-tegar-abadi
View
86
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Yuk Kuliah Bersama Biokim
Citation preview
BIOKIMIA
2
Tentang Struktur
• Struktur biokimia yang rumit tidak akan pernah dapat ditiru, akan tetapi hal yang perlu dipikirkan tentang struktur tersebut adalah:
– Bagaimana konsentrasinya berubah sebagai tanggapan atas kondisi metabolisme tertentu
– Bagaimana struktur tersebut berperan terhadap aktifitas biologisnya
– Dalam jalur metabolisme mana senyawa dengan struktur tersebut ditemukan (dari apa/mana asal senyawa tersebut dan menjadi apa selanjutnya?)
3
Ciri-Ciri Kehidupan
• Keragaman biologis: mikroba, ganggang, lumut, tanaman, serangga, burung, monyet, kita.
• Kesatuan kimiawi: sistem kehidupan (di bumi) mengikuti hukum fisika-kimia organik– tidakada aturan khusus
4
3 Kebutuhan Kehidupan:
(1) ENERGI, perludiketahui bagaimana:
• Memperolehnya
• Mengubahnya
• Menggunakannya
5
(2) MOLEKUL SEDERHANA, perludiketahui bagaimana:
• Mengubahnya
• Mempolimerasinya
• Menghancurkannya
6
(3) MEKANISME KiMIA, untuk:
• Memperoleh energi
• Mengendalikan reaksi kimia yang berurutan
• Mensintesis & mendegradasi makromolekul
• Mempertahankan kesetimbangan yang dinamis
• Swa-susun struktur yang kompleks
• Mengganda secara akurat & efisien
• Mempertahankan keteraturan proses biokimia dalam lingkungan yang berubah-ubah
7
Strategi 1: Mahluk hidup menggunakan pasangan kimia untuk mengendalikan proses kimia yang normalnya tidak dapat terjadi
Fig. 1-26b
8
Strategi 2: Mahluk hidup menggunakan enzim untuk memacu reaksi yang biasanya lambat
9
Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan termodinamikanya?
Fig. 1-11
10
Bagaimana enzim memacu reaksi, penjelasan
mekanismenya??
Fig. 1-22
29 Jan 2006
Biomolekul - Komposisi
99% dari sel tersusun dari unsur
H, O, N, and C
UnsurElektron tanpa
pasanganJumlah relatif
H 1 2/3
O 2 1/4
N 3 1/70
C 4 1/10
SEL
Teori sel mengenai kehidupan
Robert Hooke mengamati sayatan gabus.
Schleiden dan Schwann menyatakan semua organisme tersusun atas sel.
MACAM – MACAM SEL
• Sel prokariotik ( bakteri )
• Sel eukariotik (protozoa,fungi, hewan,)
CARA MEMPELAJARI
/MENGAMATI SEL
• Menggunakan mikroskop cahaya
• Menggunakan mikraskop elektron
SEM (scanning electron mikroskope)
TEM (transmission electron mikroskope)
PERSAMAAN SEL TUMBUHAN DENGAN SEL
HEWAN
• Membran plasma• Nukleus• Sitoplasma• Retikulum endoplasma• Aparatus golgi• Ribosom• Lisosom• Peroksisom• Mitokondria
MEMBRAN PLASMA
• Tersusun dari bahan lemak dan protein• Sisi luar bersifat hidrofilik (suka air)• Sisi dalam bersifat hidrofobik (tak suka air)• Fungsi utamanya adalah membatasi bagian sel dengan
lingkungannya• Fungsi lain adalah tempat keluar masuknya ion, molekul,
serta senyawa lain dari/kedalam sel• Bersifat selektif permiabel (menyeleksi zat)
Substansi yang melalui membran plasma dapat
ditranspor secara pasif dan secara aktif
• Secara pasif ( osmosis dan difusi )
• Secara aktif memerlukan energi (transpor aktif )
Melibatkan tiga jenis protein pembawa
Unipor (satu ion/molekul satu arah )
Simpor (dua ion/molekul satu arah )
Antipor (dua ion/molekul kearah yang berlawanan / masuk dan keluar sel
NUKLEUS ( INTI SEL )
• Pada eukariotik memiliki membran inti.
• Mengandung anak inti (nukleolus) dan kromosom.
• Fungsi inti sel adalah :
Mengendalikan metabolisme sel.
Menyimpan informasi genetik (gen).
Mengatur ekspresi gen.
Tempat terjadinya replikasi dan transkripsi.
Retikulum endoplasma / RE
Kantong pipih dua lapis membran menutupi sebagian
besar sitoplasma.
RE terdiri dari dua tipe yaitu :
RE halus tanpa adanya ribosom
RE kasar (dengan ribosom)
Badan golgi / aparatus golgi
Merupakan kantong pipih bertumpuk fungsinya untuk
Memproses protein dan molekul lain yang akan di bawa ke
Membran sel
RIBOSOM
• Fungsinya adalah tempat berlangsungnya sintesis protein
• Terdapat bebas dalam sitoplasma dan di permukaan RE.
22
Perubahan BiokimiaDapat Dikelompokkan dalam 5 kategori
• Reaksi pemindahan gugus
• Reaksi oksidasi-reduksi
• Penataan kembali (isomerisasi)
• Reaksi pemotongan
• Reaksi kondensasi
*
23
Struktur Biomolekul
• Senyawa penyusun
• Gula sederhana
• Asam amino
• Nukleotida
• Asam lemak
• Makromolekul
• Polisakarida
• Protein (peptida)
• RNA atau DNA
• Lipida
Anabolik
Katabolik
24
Biosintesis Membutuhkan
Molekul Sederhana untuk Digabung secara Kovalen
melalui Berbagai Cara …
Karbohidrat
.
GLUKOSA
Glycogen
Pati, sukrosa
Ribosa 5-phospat pyruvat
simpanan
Oksidasi via PPPOksidasi via glikolisis
mulut
Amilase
maltase
Maltosa
2 glukosa
Pembuluhdarah
GLIKOLISIS
Pati
maltosa
Sintesis glukosa sangatpenting krn otak dansistem saraf kitamembutuhkan glukosasebagai sumber energiutama
Asam Amino dan Protein
Protein
• Molekul yg sangat vital untuk organisme terdapt di semua sel
• Polimer disusun oleh 20 mcm asam amino standar
• Rantai asam amino dihubungkan dg iktn kovalen yg spesifik
• Struktur & fungsi ditentukan oleh kombinasi, jumlah dan urutan asam amino
• Sifat fisik dan kimiawi dipengaruhi oleh asam amino penyusunnya
Fungsi Protein
• Reaksi kimia enzymes
• Immune system antibodies
• Mechanical structure tendons
• Generation of force muscles
• Nerve conduction ion channels
• Vision eye lens
• . . . and much more!
Asam Amino
• merupakan unit penyusun protein
• Struktur:
satu atom C sentral yang mengikat secara kovalent:
– gugus amino,
– gugus karboksil,
– satu atom H dan
– rantai samping (gugus R)
• Gugus R rantai samping yang berbeda-beda pada setiap jenis asam amino• Gugus R yang berbeda-beda tersebut menentukan:
-. Struktur-. Ukuran -. Muatan elektrik-. Sifat kelarutan di dalam air
Asam amino standar• Asam amino yang menyusun
protein organisme ada 20 macam disebut sebagai asam amino standar
• Diketahui asam amino ke 21 disebut selenosistein (jarang ditemukan) Terdapat di beberapa enzim seperti gluthatione peroxidase
• Selenenosistein mempy kode genetik: UGA biasa utk stop kodon tjd pd mRNA dgn struktur 2nd yg banyak.
Asam amino
Klasifikasi Asam amino• Diklasifikasikan berdasar gugus R (rantai samping)
• Biasanya sifat-sifat seperti: hidrofobik/hidrofilik, polar/non polar, ada/tidaknya gugus terionisasi
AROMATIK
POLAR
ACIDIC (-)BASIC (+)
NON POLAR
Asam amino non polar
• Memiliki gugus R alifatik
• Glisin, alanin, valin, leusin, isoleusin dan prolin
• Bersifat hidrofobik. Semakin hidrofobik suatu a.a spt Ile (I) biasa terdapat di bagian dlm protein.
• Prolin berbeda dgn a.a siklis. Tapi mempunyai byk kesamaan sifat dgn kelompok alifatis ini.
• Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipid
Asam amino polar• Memiliki gugus R yang tidak bermuatan
• Serin , threonin, sistein, metionin, asparagin, glutamin
• Bersifat hidrofilik mudah larut dalam air
• Cenderung terdapat di bagian luar protein
• Sistein berbeda dgn yg lain, karena ggs R terionisasi pada pH tinggi (pH = 8.3) sehingga dapat mengalami oksidasi dengan sistein membentuk ikatan disulfide
• (-S-S-) sistin (tdk tmsk dlm a.a. standar karena selalu tjd dari 2 buah molekul sistein dan tidak dikode oleh DNA)
Asam amino dengan gugus R aromatik
• Fenilalanin, tirosin dan triptofan
• Bersifat relatif non polar hidrofobik
• Fenilalanin bersama dgn V, L & I a.a plg hidrofobik
• Tirosin gugus hidroksil , triptofan cincin indol
• Sehingga mampu membentuk ikatan hidrogen penting untuk menentukan struktur ensim
• Asam amino aromatik mampu menyerap sinar UV λ 280 nm sering digunakan utk menentukan kadar protein
Asam amino dengan gugus R bermuatan positif
• Lisin, arginin, dan histidin
• Mempunyai gugus yg bsft basa pd rantai sampingnya
• Bersifat polar terletak di permukaan protein dapat mengikat air.
• Histidin mempunyai muatan mendekati netral (pd gugus imidazol) dibanding – lisin gugus amino
– arginin gugus guanidino
• Krn histidin dpt terionisasi pada pH mendekati pH fisioligis sering berperan dlm reaksi ensimatis yg melibatkan pertukaran proton
Asam amino dengan gugus R bermuatan negatif
• Aspartat dan glutamat
• Mempunyai gugus karboksil pada rantai sampingnya bermuatan (-) / acid pada pH 7
Asam amino non standar
• Merupakan asam amino diluar 20 mcm as. Amino standar
• Terjadi karena modifikasi yang terjadi setelah suatu asam amino standar menjadi protein.
• Kurang lebih 300 asam amino non standar dijumpai pada sel
modifikasi serin yang mengalami fosforilasi oleh protein kinase
•modifikasi prolin dlm proses modifikasi posttranslasi, oleh prokolagen prolin hidroksilase.
•Ditemukan pada kolagen untuk menstabilkan struktur
•Dari modifikasi Glu oleh vit K.
• karboksi glutamat mampu mengikat Ca penting utk penjendalan darah.
•Ditemukan pd protein protombin
•Modifikasi lisin. Terdapat di kolagen dan miosin (protein kontraksi pd otot) dan berperan untuk sisi terikatnya polisakarida
•Beberapa ditemukan asam amino nonstandar yang tidak menyusun protein merupakan senyawa antara metabolisme (biosintesis arginin dan urea)
ASAM NUKLEAT
• DNA
– DEOXYRIBONUCLEIC ACID
• RNA
– RIBONUCLEIC ACID
The Search for the Structure of the DNA Molecule
• 1951—Rosalind Franklin—X-ray crystallography
• Chargaff—Chargaff’s rules. Ratio of nitrogenous bases in DNA. Complimentary bases.
• Watson & Crick--1953
Franklin
Chargaff
Watson & Crick Model of DNA
• Nucleotides
• Sugar—Deoxyribose
• Phosphate Group
• Nitrogenous Bases
• Adenine & Thymine are complementary.
• Cytosine and Guanine are complimentary.
• Purines—Adenine & Guanine
• Pyrimidines—Cytosine & Thymine
• 5’ End—Phosphate side
• 3’ End—Other side
Watson & Crick Model
• DNA is composed of 2 chains of nucleotides that form a double helix shape.
• The two strands are antiparallel.
• The backbone of the DNA molecule is composed of alternating phosphate groups and sugars.
• The complimentary nitrogenous bases form hydrogen bonds between the strands.
• A is complimentary to T and G is complimentary to C.
DNA Model
DNA
• Functions
• 1. Storage of genetic information
• 2. Self-duplication & inheritance.
• 3. Expression of the genetic message.
• DNA’s major function is to code for proteins.
• Information is encoded in the order of the nitrogenous bases.
Chromosomes
• Prokaryotic
• Circular
• Very small
• 1 chromosome per cell
• Some enzymes and proteins are associated with the DNA.
• Not housed in a nucleus.
• Eukaryotic• Linear• Fairly long• Several chromosomes per
cell.• Histone proteins---”spools”.
Same in all eukaryotes• Housed in a nucleus.• Nucleosome—2 loops of
DNA wrapped around 8 histone proteins.
• Unity theme.
Central Dogma of Genetics
• DNA
• mRNA
• Proteins
• Traits
• Replication
• Unzip
• Template
• Floating nucleotides
• Template
• Sense strand
• Semiconservative Replication
• DNA Polymerase
• Proofreading functions
• 5’ to 3’ only
• Replication fork
• Discontinuous assembly
• Okazaki fragments
Dogma genetik
Konsep dasar menurunnya sifat secara molekuleradalah merupakan aliran informasi dari DNA ke RNA ke urutan asam amino.
Dogma genetik ini bersifat universal yang berlakubaik bagi prokariot maupun eukariot.
RNA
• 3 types—mRNA, tRNA, rRNA
• Ribose
• Uracil replaces Thymine
• Single stranded helix
Transcription
• RNA polymerase
• Messenger RNA
• mRNA
• Unzipping of DNA helix.
• Sense strand or template strand
• Codons
• Genetic code
Translation
• Ribosomes
• rRNA
• Large and small subunits
• Codons
• Initiator or start codon
• Methionine (AUG)
• Stop codons
• tRNA
• Initiation
• Chain Elongation
• Peptide bonds
• Chain termination
• Polysome