ASPEK KIMIA DALAM TUBUH
Referensi:
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
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 bios berarti kehidupan menurut Bahasa Yunani.
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. 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 genetic
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. Contoh dari ikatan
kovalen adalah CO2. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi O adalah
2
2.
Ikatan ionik
Ikatan ionik adalah ikatan antara dua gugus dengan muatan berlawanan. Contohnya adalah ikatan antara substrat
dan 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
