SEJARAH BIOKIMIA, SEL DAN BIOMELOKUL

1.1  PENDAHULUAN

1.1.1 Deskripsi Singkat

            Bab ini akan mengemukakan sejarah biokimia yang meliputi perkembangan biokimia, peranan dan manfaat biokimia , struktur sel  dengan fungsi dan peranan organela-organelanya, senyawa biomolekul yang merupakan konstituen utama pada mahluk hidup.

1.1.2 Relevansi

            Pembahasan bab ini sangat berhubungan dengan bab-bab selanjutnya dalam mempelajari mata kuliah biokimia. Pengetahuan mahasiswa tentang biokimia sebagai satu disiplin ilmu, sejarah dan perkembangannya, struktur sel dan komponennya serta senyawa biomolekul penyusun mahluk hidup yang menjadi konsep dasar  pemahaman mahasiswa terhadap proses reaksi kimia yang berlangsung pada sel hidup dan keterkaitannya dengan bidang lain seperti biologi, kimia organik, bahkan biomolekuler. 

1.1.3 Tujuan

Setelah mempelajari bab ini mahasiswa diharapkan dapat :

1. Mengetahui sejarah biokimia sebagai suatu disiplin ilmu.
2. Memahami perkembangan biokimia serta faktor-faktor yang menunjang perkembangan tersebut.
3. Mengetahui manfaat biokimia bagi peningkatan kesejatraan masyarakat.
4. Menjelaskan tentang sel, fungsi dan komponen (organela) sel mahluk hidup
5. Menerangkan komposisi senyawa biomolekul dalam sel mahluk hidup.

1.2  PENYAJIAN

1.2.1        Uraian dan Contoh

	1.2.1.1 Sejarah Biokimia

 

Biokimia berasal dari kata Yunani  bios  “ kehidupan” dan chemis “ kimia”  yang sering diartikan sebagai ilmu yang mempelajari dasar kimia kehidupan. Atau dapat juga diartikan sebagai  salah satu ilmu yang mempelajari reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul dalam sel hidup.

Istilah biokimia telah dikemukakan oleh Karl Neuberg (1903) ahli kimia Jerman dan sekitar pertengahan abad XVIII Karl Wilhelm Scheele ahli kimia swedia telah melakukan penelitian mengenai susunan kimia jaringan pada tumbuhan 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, oleh Friedrich Wohler. Sebelum itu orang percaya bahwa organisme 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 jalan memanaskan alkali sianat dengan garam amonium. Mula-mula ia memang meng­harapkan akan terjadi garam amonium sianat, tetapi akhirnya ia memperoleh urea.

Meskipun telah  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 suatu 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 dirusak atau telah mati, tetap dapat menyebabkan terjadinya proses peragian atau fermentasi gula menjadi alkohol. 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 metabolisme yang terjadi dalam sel dapat pula dilakukan dalam laboratorium, termasuk reaksi-reaksi yang menggunakan enzim, yaitu biokatalis yang mempercepat ber­langsungnya reaksi biokimia tersebut.

Pada tahun 1926 J.B. Sumner membuktikan bahwa urease, yakni enzim yang diperoleh dari biji kara pedang (jack beans) dapat di­kristalkan seperti juga senyawa organik lainnya. Hal ini makin mem­perkuat kenyataan bahwa enzim dengan  struktur kompleksnya, dapat dipelajari dan diteliti dengan menggunakan metode-metode kimia yang ada.

	1.2.1.2 Perkembangan Biokimia

 

Sejalan dengan perkembangan biokimia, para ahli biologi sel memberikan sumbangannya dalam bidang struktur sel. Diawali oleh  Robert Hooke pada Abad XVII  telah melakukan observasi  terhadap sel-sel, maka perbaikan  atas teknik observasi dengan menggunakan mikroskop telah dapat meningkatkan pemahaman atas struktur yang kompleks.

Pengembangan mikroskop elektron pada pertengahan Abad 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 metabolisme dalam sel. Meskipun demikian masih banyak proses kimia kehidupan yang belum dapat dijelaskan. 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 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 seorangpun 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 belum diketahui  meskipun pada tahun 1869 asam nukleat telah diisolasi Friedrich  Miescher. Pada awal Abad XX kebanyakan ahli biokimia berpen­dapat bahwa hanya protein dengan struktrur 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 deoksiribonukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika.  James Watson dan Francis Crick (1953) menjelaskan  tentang struktur DNA yang berbentuk heliks ganda. Dengan struktur ­DNA demikian dapat dijelaskan bagaimana informasi genetika dapat dilangsungkan, sehingga makin bertambahlah  pengetahuan tentang proses-proses yang 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 dalam metabolisme karbohidrat, lemak dan protein, penemuan 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 disertasi yang memuat hasil-hasil penelitian dalam berbagai bidang  biokimia serta penerapannya.

	1.2.1.3 Manfaat Biokimia

 

Penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian dan kedokteran. Sebagai contoh biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit 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 metabolisme. 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 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 organisme tertentu. Dalam hal 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. 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 saat ini  telah dilaksanakan dan memberi­kan hasil yang menggembirakan.

Dengan mempelajari biokimia kita mengetahui tentang reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dalam sel. Hal ini berarti kita dapat memahami proses-proses yang terjadi dalam tubuh. Dengan demi­kian diharapkan kita akan mampu menghindari hal-hal dari luar yang akan mempengaruhi proses dalam sel-sel tubuh, misalnya kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita makan sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Contoh lain kita akan mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah  yang membahayakan kesehatan.

Manfaat mempelajari biokimia tersebut  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. Wawasan yang luas tentang masalah lingkungan hidup tentu akan meningkatkan gairah dalam proses belajar-mengajar dan hal ini akan membantu upaya kita dalam menjaga kelestarian lingkungan yang sehat.

	1.2.1.4              S  E  L

 

Kebanyakan reaksi kimia di dalam tubuh terjadi dalam sel. Sel  merupakan bagian terkecil dari mahluk hidup yang dapat melakukan aktivitas biologis. Sel menyusun berbagai jaringan seperti epitel, jaringan ikat, otot, jaringan saraf, dan lain-lain dengan fungsi yang berbeda-beda. Fungsi umum sel adalah mengambil bahan makanan, mengoksidasi bahan bakar, mengeluarkan bahan-bahan yang tidak dapat diolah lagi, dan sel mampu tumbuh dan berkembang biak. Sel juga secara terus menerus membuat senyawa baru, melakukan transpor  senyawa, dan menghasilkan panas.

      Sel terdiri atas sel eukariotik ( Greek, Eu = sebenarnya atau baik ;  karyon =  inti.) sekarang nukleus  dan sel prokariotik ( Greek, pro = sebelum ). Sel prokariotik memiliki struktur sel yang sederhana. Meskipun demikian sel-sel prokariotik secara biokimia cukup canggih dan beragam. Semua tahapan proses  metabolisme utama dijumpai pada jenis sel ini. Umumnya sel ini memiliki perangkat biokimia untuk reproduksi sendiri, untuk mengambil dan memanfaatkan energi dan bahan-bahan disekelilingnya. Sementra sel eukariotik mempunyai ukuran yang lebih besar dan memiliki struktur yang rumit tetapi teratur dengan fungsi khusus. Secara ringkas perbedaan organel sel antara sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dilihat pada tabel 1.1.

                              Gambar 1.1    Struktur Sel Hewan

Contoh  mahluk hidup dengan sel eukariot adalah protista, jamur, tumbuhan, hewan, dan manusia. Organisme sel prokariot adalah bakteri, sianobakteri, ganggang dll.

Tabel 1.1 Perbedaan Umum Sel Prokariotik dan Sel Eukariotik

No	Perbedaan	Prokariotik	Eukariotik
1. 2. 3 4 5 6 7	Ukuran sel Jumlah sel Metabolisme Organela Tempat DNA Struktur DNA Sintesis RNA dan Protein	1 – 10 um bersel tunggal Anaerobik atau aerobik. Sedikit atau tidak ada Dalam sitoplasma Melingkar Pada tempat yang sama	10 – 100 um Bersel banyak Aerobik Inti,mitokondria, kloroplas, jaringan endoplasma, dll Terdapat dalam inti dan mitokondria Lurus dan panjang sekali, mengandung bagian - bagian bukan pembawa informasi. RNA disintesis dan diproses dalam inti; protein disintesis dalam sitoplasma.

Sel eukariot dan sel prokariot dapat dikolompokkan lagi menurut cara mengkonsumsi energi, yaitu sel  ototrofik atau “ pemberi makan sendiri” dan sel heterotrofik  atau “memakan yang lain “. Semua sel fotosintetik adalah sel ototrofik. Golongan ototrofik lain adalah  prokariot fotosintetik seperti bakteri fotosintetik dan alga biru-hijau. Serta eukariot fotosintetik seperti sel tumbuhan dan alga yang mengandung kloroplas. Sedangkan golongan sel heterotropik adalah heterotrofik prokariot seperti bakteri nonfotosintetik dan

heterotrofik eukariot seperti sel hewan dsb. Organel sel mahluk hidup mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Namun terkoordinasi dalam satu sistem yang teratur dan terkendali. Fungsi berbagai organela sel tersebut diringkas dalam tabel 1.2.

1.2.1.5  Komposisi Biomolekul

            Mahluk hidup mempunyai komposisi kimia berlainan dengan benda mati. Tidak semua unsur yang terdapat di alam (lingkungan) merupakan unsur penting bagi mahluk hidup. Penyususn dasar molekul mahluk hidup adalah unsur-unsur sederhana yang terdiri unsur utama : C, H, O, dan N yang ada sekitar 99.4%. Sisanya merupakan mineral dalam bentuk kation  dan anion. Kation mahluk hidup adalah Na, K, Ca, Mg, Fe, dan Fe merupakan kation utama. Kation lain adalah Zn, Cu. Dalam bentuk anion dipengaruhi oleh faktor makanan, penyakit, umur dll seperti Cl, HCO₃, H₂PO_{4 ,} PO₄, SO₄.

            Komponen terbesar mahluk hidup ditempati   oleh air selebihnya merupakan senyawa organik dan anorganik. Senyawa organik merupakan kombinasi dari atom-atom sederhana seperti gugus fungsi tertentu : metil (-CH₃), hidroksil (-OH), karboksil (-COOH), amino (-NH₂) dll serta dengan perantaraan ikatan kimia seperti ester, fosfomonoester dlsb.

Beberapa biomolekul bersifat asimetris. Susunan tetrahedral ikatan tunggal pada atom karbon memberikan sifat penting. Bilamana terdapat empat atom atau gugus yang berbeda, yang berikatan tunggal pada atom karbon suatu molekul organik, atom karbon ini  disebut  asimetris, karena dapat berbentuk dua isomer yang dinamakan enansiomer yang mempunyai

Tabel 1.2  Fungsi Beberapa Organela Sel Hidup

Organela atau Fraksi

Fungsi Utama

Inti/Nukleus Mitokondria Kloroplas Retikulum endoplasma Membran sel Badan Golgi Lisosom Ribosom Peroksisom Sitoskeleton Sitosol

Tempat kromososn dan tempat sintesis RNA yang diarahkan DNA (transkripsi) serta biosintesis komponen lain yang terdapat di dalam sel Tempat oksidasi substrat (fosforilasi oksidatif), siklus asam sitrat, sintesis ATP, tempat awal sintesis urea atau pabrik energi sel eukariot. Tempat sintesis karbohidrat tumbuhan (fotosintesis) atau pabrik energi pada sel tumbuhan. Saluran untuk menembus sitoplasma, tempat sintesis berbagai lipida, oksidasi beberapa xenobiotik ( sitokrom P-450) Berperan dalam proses pengankutan zat makanan dari dan keluar sel serta adhesi dan komunikasi antar sel. Organela untuk pembuangan, pemisahan jenis-jenis protein intrasel. Kantung tempat enzim hidrolitik Tempat sintesis protein (translasi mRNA kedalam protein) Degradasi asam lemak dan asam amino tertentu, produksi dan degradasi hidrogen peroksida. Mikrofilamen, mikrotubulus, filamen intramedia. Enzim-enzim glikolisis, sintesis asam lemak

konfigurasi berbeda didalam ruang. Enansiomer bersifat bayangan cermin yang tidak saling menutupi (tidak identik) terhadap sesamanya. Enasiomer disebut juga isomer optik atau stereoisomer, bersifat  identik dalam reaksi-reaksi kimianya tetapi berbeda pada sifat fisiknya seperti kemampuan memutar bidang cahaya terpolarisasi sehingga bisa kekanan atau kekiri. Senyawa yang tidak mempunyai atom karbon asimetrik tidak memutar bidang cahaya terpolarisasi. Senyawa yang mempunyai atom karbon yang bisa memutar bidang cahaya terpolarisasi disebut senyawa khiral (bahasa Yunani chiros, artinya tangan). Sehingga atom asimetrik atau pusat senyawa khiral disebut atom khiral atau pusat.

            Tabel 1.3 menampilkan komposisi unsur mahluk hidup (manusia) dibandingkan kerak bumi. Unsur terbanyak penyusun mahluk hidup tersebut umumnya mempunyai bilangan atom relatif rendah dan hanya sedikit dengan bilangan tinggi.

            Tabel 1.3 Porsentasi Jumlah Total Atom Delapan Unsur Paling Banyak

                             Dalam kerak Bumi dan Dalam tubuh manusia

Kerak   Bumi	Tubuh Manusia
Unsur                                     %	Unsur                                    %
Oksigen                                 47 Silikon                                   28 Aluminium                          7.9 Besi                                        4.5 Kalsium                                 3.5 Natrium                                 2.5 Kalium                                   2.5 Magnesium                            2.2	Hidrogen                              63 Oksigen                                 25.5 Karbon                                   9.5 Nitrogen                                1.4 Kalsium                                 0.31 Phosfor                                  0.22 Klor                                        0.08 Kalium                                   0.06

            Senyawa makromelokul yang ada pada mahluk hidup terdiri dari karbohidrat, protein, lipida, dan asam nukleat. Senyawa ini dijumpai dalam bentuk terstruktur seperti fosfolipid, protein, glikolipid dan lain lain, serta bentuk tidak berstruktur sebagai makanan cadangan, senyawa antara dalam metabolisme. Berikut komposisi kimia molekul dalam sel mahluk hidup.

            Tabel 1.4  Komposisi Kimia Molekul Dalam sel Mahluk Hidup

Biomolekul	Persen(%) Berat Total	Dugaan Jumlah Jenis Molekul
Protein Asam Nukleat DNA RNA Karbohidrat Lipid Molekul penyususn dan perantara	15 1 6 3 2 2	3000 1 >3000 5 20 500

Molekul-molekul ini terus menerus bercampur, bereaksi dan berinteraksi satu sama lainnya melalui reaksi-reaksi kimia. Dan hampir semua molekul pembangun mahluk hidup selalu dalam keadaan turnover sebagaimana ciri mahluk hidup yang dapat tumbuh dan berkembang biak karena aktivitas kimia. Tujuan pembelajaran biokimia adalah menguraikan dan menjelaskan semua proses kimia tersebut pada sel hidup dalam pengertian molekul.

1.2.2 Latihan

            Setelah saudara mempelajari bab ini cobalah untuk mengerjakan latihan soal-soal berikut:

1. Jelaskan peranan Wohler pada awal timbulnya biokimia
2. Penemuan DNA dan RNA merupakan salah satu tahap perkembangan biokimia yang penting. Jelaskan mengapa demikian.
3. bagaimana pendapat anda tentang manfaat mempelajari biokimia.
4. Jelaskan perbedaan sel eukariotik dan prokariotik.
5. Sebutkan organela-organela sel yang menyusun sel mahluk hidup
6. Sebutkan unsur-unsur kimia penyusun tubuh mahluk hidup.

1.2.3 Petunjuk Jawaban soal-soal latihan

1. Biokimia memperoleh bentuk yang nyata sebagai suatu bidang studi pada awal Abad XIX, dengan dipelopori oleh penelitian yang dilakukan oleh Friedrich Wohler.
2. Pada pertengahan Abad XX  terbukti bahwa asam deoksiribonukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetika. Suatu kemajuan ilmiah yang sangat penting dimana  James Watson dan Francis Crick (1953) menjelaskan  tentang struktur DNA yang berbentuk heliks ganda. Dengan struktur ­DNA demikian ini dapat dijelaskan bagaimana informasi genetika dapat dilangsungkan sehingga makin bertambahlah  pengetahuan tentang proses-proses yang terjadi dalam sel hidup. Hal ini jelas merupakan sumbangan bagi kemajuan dalam bidang bio­kimia.
3. Dengan mempelajari biokimia kita mengetahui tentang reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dalam sel. Hal ini berarti kita dapat memahami proses-proses yang terjadi dalam tubuh. Dengan demi­kian diharapkan kita akan mampu menghindari hal-hal dari luar yang akan mempengaruhi proses dalam sel-sel tubuh, misalnya kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita makan sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Contoh lain kita akan mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah  yang membahayakan kesehatan.
4. sel eukariotik adalah sel yang mempunyai inti, sedangkan prokariotik adalah sel tidak berinti contohnya sel bakteri atau amuba. Sel eukaryotik jauh lebih besar dari prokariotik volumenya 1000 sampai 10.000kali lebih besar,  dan memiliki organela-organela seperti mitokondria yang berfungsi untuk mengoksidasi bahan bakar sel dan menghasilkan ATP.      
5. Lisosom, mitokondria, badan golgi, ribosom, periksosom, nukleus, nukleulus, membran sel, jaringan endoplasma dll.
6. Hidrogen, Karbon, oksigen, nitrogen, kalsium, phosfor, klor, kalium. 

1.2.4 Rangkuman

Biokimia berasal dari kata Yunani  bios  “ kehidupan” dan chemis “ kimia”  yang sering diartikan sebagai ilmu yang mempelajari dasar kimia kehidupan. Atau dapat juga diartikan sebagai  salah satu ilmu yang mempelajari reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul dalam sel hidup.

            Sejarah perkembangan biokimia demikian pesat dengan ditemukannya struktur sel yang kompleks dengan proses biokimia yang berlangsung didalamnya. Hingga ditemukannya gen yang terdapat pada kromosom, dan diketahui bahwa kromosom terdiri atas protein dan asam nukleat sehingga terbukti bahwa asam nukleat (DNA) adalah senyawa pembawa informasi genetik. Biokimia mengalami perkembangan pesat dengan ditemukannya vitamin yang berhubungan dengan masalah gizi dan penyakit, struktur dan sifat protein hingga perkembangan metode analisis kromatografi, metabolisme antara serta struktur DNA dan RNA yang mempunyai arti penting dalam penelitian-penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan biomolekuler.

Sel  merupakan bagian terkecil dari mahluk hidup yang dapat melakukan aktivitas biologis. Sel menyusun berbagai jaringan seperti epitel, jaringan ikat, otot, jaringan saraf, dan lain-lain dengan fungsi yang berbeda-beda. Fungsi umum sel adalah mengambil bahan makanan, mengoksidasi bahan bakar, mengeluarkan bahan-bahan yang tidak dapat diolah lagi, dan sel mampu tumbuh dan berkembang biak. Sel juga secara terus menerus membuat senyawa baru, melakukan transpor  senyawa, dan menghasilkan panas.

            Sel terdiri atas sel eukariotik ( Greek, Eu = sebenarnya atau baik ;  karyon =  inti.) dan sel prokariotik ( Greek, pro = sebelum ). Sel prokariotik memiliki struktur sel yang sederhana.

Mahluk hidup mempunyai komposisi kimia berlainan dengan benda mati. Tidak semua unsur yang terdapat di alam (lingkungan) merupakan unsur penting bagi mahluk hidup. Penyususn dasar molekul mahluk hidup adalah unsur-unsur sederhana yang terdiri unsur utama : C, H, O, dan N yang ada sekitar 99.4%. Sisanya merupakan mineral dalam bentuk kation  dan anion. Kation mahluk hidup adalah Na, K, Ca, Mg, Fe, dan Fe merupakan kation utama. Kation lain adalah Zn, Cu. Dalam bentuk anion dipengaruhi oleh faktor makanan, penyakit, umur dll seperti Cl, HCO₃, H₂PO_{4 ,} PO₄, SO₄.

Senyawa makromolekul yang ada pada mahluk hidup terdiri dari protein, karbohidrat, lipid,  asam nukleat serta  molekul penyusun dan perantara dalam berbagai jalur metabolisme dengan sifat dan fungsi yang berbeda-beda.

1.3 PENUTUP

1.3.1 Tes formatif

1. Penemuan DNA dan RNA merupakan salah satu tahap perkembangan biokimia yang penting. Jelaskan mengapa demikian.
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan metabolit primer dan metabolit sekunder
3. Sebutkan lima biomolekul utama  kompleks yang ada pada sel dan jaringan mahluk hidup.
4. Jelaskan fungsi dan peranan masing-masing organela pada sel
5. Sebagian besar sel tidak dapat memanfaatkan panas untuk tujuan melakukan kerja karena;

a.      panas bukanlah suatu bentuk energi

b.      sel tidak memiliki banyak panas; sel relatif sejuk

c.       suhu umumnya adalah seragam diseluruh sel

d.     Tidak ada mekanisme dialam yang dapat menggunakan panas untuk melaksanakan kerja.

6. Sel tidak mengkatabolisme karbondioksida karena:

a.      Ikatan gandanya terlalu stabil untuk dipecah

b.      CO₂ memiliki pengikatan elektron yang lebih sedikit daripada senyawa organik lain.

c.       Atom karbon telah direduksi sempurna

d.     Sebagian besar energi elektron yang tersedia dilepas pada saat CO₂ terbentuk.

1.3.2  Umpan Balik

Anda dapat menguasai materi ini dengan baik jika memperhatikan hal-hal berikut:

1. Membuat ringkasan materi pada setiap bab sebelum materi tersebut dibahas dalam diskusi kelas.
2. Aktif dalam diskusi baik kelompok kecil maupun kelompok besar.
3. Mengerjakan latihan.

1.3.3 Tindak Lanjut

1.       Apabila mahasiswa dapat menyelesaikan 80% dari test formatif diatas, maka mahasiswa tersebut dapat melanjutkan ke bab selanjutnya, sebab pengetahuan tentang sel dan biomolekul adalah dasar pengetahuan untuk mempelajari dan memahami bab-bab selanjutnya.

2.       Jika ada diantara mahasiswa belum mencapai penguasaan 80% dianjurkan untuk :

-          mempelajari kembali topik di atas dari awal

-          berdiskusi dengan teman terutama pada hal-hal yang belum dikuasai

-          bertanya kepada dosen jika ada hal-hal yang tidak jelas dalam diskusi.

1.3.4  Kunci Jawaban tes formatif

1. Penemuan DNA dan RNA adalah awal dari pencarian informasi  genetika (rekayasa genetik) yang merupakan  substansi penurunan sifat dan yang mengendalikan perkembangan sifat biokimiawi, anatomis, fisiologis dan sebagian sifat perilaku manusia (mahluk hidup).  
2. Metabolit primer; merupakan produk yang dibutuhkan oleh sel dan langsung dipergunakan untuk pertumbuhan dan hidup, berupa zat dengan berat molekul kecil dan dapat diubah menjadi koenzim, asam amino, vitamin atau basa nukleat, dan unsur-unsur pembangun tubuh (karbohidrat, protein, lipid), metabolit sekunder; produk yang tidak dipergunakan langsung oleh sel bagi pertumbuhannya, meliputi kelompok: steroid, alkaloid dan antibiotika.
3. karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat DNA dan RNA
4. Sudah jelas (lihat tabel 1.2)
5. C
6. D

BUKU SUMBER

1.      Campbell Reece-Mitchell, 2002, Biologi, edisi Kelima-Jilid I ; Erlangga

2.      Stryer Lubert., 2000, Biochemistry,  volume 1,2,3 edisi 4., EGC Jakarta

3.      Lehninger., 1998, Dasar –Dasar Biokimia, Terjemahan Maggi Thenawijaya., Jilid  1,2,3., Erlangga, Jakarta.

4.      Murray, Robert (et,al)., 2001,  Harper’s Review Of Biochemistry., Edisi 25, EGC., Jakarta.

5.      Arbianto,P., 1993, Biokimia Konsep-Konsep Dasar, DEPDIKBUD, DIKTI, Proyek Pendidikan Tenaga Akademik; Jakarta.

6.      Poedjiadi,A., 1994, Dasar-Dasar Biokimia. Universitas Indonesia-Press.

  

SENARAI

Aldehid  : molekul organik dengan gugus karbonil yang terletak pada ujung kerangka karbon.

Aparatus golgi : Golgi apparatus suatu organela dalam sel eukariotik yang terdiri atas tumpukan kantong bermembran pipih yang memodifikasi, menyimpan, dan mengalirkan produk retikulum endoplasmik.

Biomolekul : molekul atau senyawa kimia  penyusun sel hidup

Eukaryotik : eukariot ;sel berinti yang memiliki nukleus sesungguhnya yang dibungkus oleh selubung nukleus termasuk sel manusia, hewan dan tumbuhan.

Prokaryotik: prokaryote; sel  tidak berinti termasuk bakteri dan sianobakteri

Fungsi biomolekul

Biomolekul mempunyai fungsi tertentu dalam sel, misalnya:

• protein sebagai enzim, alat transpor, antibodi, hormon dan pembentuk membran;
• karbohidrat sebagai sumber energi, komponen pembentuk membran dan dinding sel;
• lipid sebagai sumber energi, hormon, dan pembentuk sel;
• asam nukleat sebagai faktor genetika, koenzim, pembawa energi, dan pengatur biosintesis protein.

Biomolekul

Biomolekul merupakan senyawa-senyawa organik sederhana pembentuk organisme hidup dan bersifat khas sebagai produk aktivitas biologis. Biomolekul dapat dipandang sebagai turunan hidrokarbon, yaitu senyawa karbon dan hidrogen yang mempunyai kerangka dasar yang tersusun dari atom karbon, yang disatukan oleh ikatan kovalen.

Kerangka dasar hidrokarbon bersifat sangat stabil, karena ikatan tunggal dan ganda karbon-karbon menggunakan pasangan elektron bersama-sama secara merata. Biomolekul bersifat polifungsionil, mengandung dua atau lebih jenis gugus fungsi yang berbeda. Pada molekul tersebut, tiap gugus fungsi mempunyai sifat dan reaksi kimia sendiri-sendiri.

Bentuk senyawa biomolekul

Senyawa-senyawa biomolekul biasanya dikenal dalam empat bentuk: protein, asam nukleat, karbohidrat, dan lipid. Keempat golongan biomolekul tersebut mempunyai sifat umum memiliki struktur yang relatif besar (berat molekul besar), dan karenanya disebut makromolekul.

Berat molekul (BM) protein berkisar antara 5000 sampai lebih dari 1 juta; berat molekul berbagai jenis asam nukleat berkisar sampai beberapa milyar, karbohidrat (polisakarida) dapat memiliki berat molekul sampai jutaan. Molekul lipid jauh lebih kecil (BM 750 sampai 1500). Tetapi karena lipid umumnya terbentuk dari ribuan molekul sehingga membentuk struktur berukuran besar yang berfungsi seperti sistem makromolekuler, struktrur lipid juga dapat dianggap sebagai makromolekul.

Protein merupakan polimer asam-asam amino, karbohidrat merupakan polimer monosakarida, asam nukleat merupakan polimer mononukleatida. Monomer lipid ada bermacam-macam, bergantung pada jenis lipidnya, diantaranya asam lemak, kolin, etanolamin, serin dan lain-lain.