Ilmu kimia merupakan salah satu ilmu yang memiliki peranan penting dan berkaitan dengan kehidupan makhluk hidup mulai dari organisme sederhana hingga kompleks. Salah satu cabang ilmu yang mempelajari seputar mekanisme reaksi yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup adalah biokimia.
Tertarik untuk memahami bagaimana penerapan cabang ilmu ini untuk kehidupan sehari-hari? Mari simak selengkapnya melalui artikel di bawah ini!
Daftar ISI
Pengertian Biokimia
Biokimia atau kimia biologi merupakan bidang ilmu yang mempelajari tentang pengetahuan terkait struktur, fungsi, dan interaksi biomolekul yang menyusun sel. Ilmu ini juga mempelajari tentang mekanisme reaksi katalisis enzim, energetika, dan reaksi metabolisme sel dan berhubungan dengan reaksi kimia.
Kimia biologi juga mencakup proses sinyal transduksi yang berkaitan dengan fungsi biologis dan fisiologis sel pada tingkat molekuler, serta informasi genetik. Ada pula istilah biomolekul yang dapat diartikan sebagai senyawa organik sederhana pembentuk organisme hidup dan memiliki sifat khas sebagai hasil dari aktivitas biologis.
Molekul Utama Biokimia
Berikut ini beberapa molekul utama kimia biologi yang perlu Anda pahami:
1. Karbohidrat
Karbohidrat adalah molekul kimia biologi yang berasal dari hidrokarbon atau polihidroksi aldehid atau keton. Senyawa yang menyusun biomolekul karbohidrat dapat dinyatakan dengan rumus kimia Cx(H2O)y.
Berdasarkan reaksi hidrolisisnya, karbohidrat terdiri dari monosakarida (glukosa, fruktosa, ribosa, dan galaktosa), disakarida (sukrosa, laktosa, dan maltosa), dan polisakarida (amilum, selulosa, dan glikogen). Karbohidrat umumnya mempunyai rasa manis yang berbeda-beda. Rasa paling manis ada pada golongan monosakarida.
2. Lemak
Lemak atau lipid merupakan molekul yang terbentuk dari reaksi esterifikasi antara asam lemak dan gliserol. Asam lemak ini terdiri dari dua jenis, yaitu asam lemak jenuh yang tidak mengandung ikatan rangkap karbon dan asam lemak tidak jenuh yang mengandung ikatan rangkap.
Sementara itu, lemak juga memiliki struktur kimia yang terdiri dari lemak sederhana dan lemak majemuk. Trigliserida atau lemak sederhana terdiri dari asam lemak sejenis seperti gliseril tripalmitat dan gliseril tristearat. Sedangkan lemak majemuk terdiri dari asam lemak yang tidak sejenis seperti gliseril linolenopalmutostearat.
Sifat umum yang dimiliki oleh lemak adalah tidak larut dalam pelarut polar, seperti etanol, metanol, dan aseton. Lemak juga memiliki sifat hidrofobik, yaitu menolak air. Selain itu, lemak dalam tubuh juga terdiri dari beberapa turunan, seperti fosfolipid dan steroid.
3. Protein
Protein merupakan molekul biokimia atau biomolekul polimer dari asam amino yang menjadi penyusun dasar sel-sel tubuh. Asam amino terdiri dari asam amino esensial yang diperoleh dari makanan dan asam amino non esensial yang dapat dihasilkan oleh tubuh.
Asam amino bersifat amfoter, karena mempunyai gugus asam karboksil dan gugus basa amina. Serta memiliki atom karbon kiral sehingga bersifat optis aktif dan dapat mengalami denaturasi pada suhu yang terlalu tinggi.
Adapun struktur protein sebagai molekul kimia biologi terdiri dari struktur primer berbentuk rantai polipeptida lurus. Lalu, struktur sekunder karena ikatan hidrogen pada satu rantai polipeptida yang membentuk struktur α-heliks dan lainnya.
Selain itu, ada pula struktur tersier akibat ikatan antar struktur sekunder dan membentuk sub unit protein. Serta struktur kuartener sebagai kumpulan sub protein.
4. Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan molekul yang kompleks dan terdiri dari rantai nukleotida sebagai penyimpan informasi genetik. Tidak heran jika asam nukleat selalu ditemukan pada semua jenis sel makhluk hidup, termasuk virus. Asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) adalah dua jenis asam nukleat yang terpenting.
Selain menyimpan informasi genetik, asam nukleat juga menjadi penyampai pesan kedua dan pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat. Setiap nukleotida memiliki tiga komponen, yaitu basa nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat.
Contoh Penerapan Biokimia
Proses kimia selalu terjadi dalam tubuh makhluk hidup. Selain itu, proses ini juga terjadi pada kehidupan sehari-hari mulai dari pembentukan energi dalam tubuh, pembuatan obat, aktivitas kedokteran, ataupun inovasi dalam pertanian. Berikut ini beberapa contoh terkait penerapan kimia biologi dalam kehidupan:
1. Fotosintesis
Fotosintesis merupakan proses kimia yang menghasilkan karbohidrat gas oksigen melalui proses penggabungan antara molekul air dan karbon dioksida dengan bantuan cahaya.
Proses ini dapat terjadi pada organisme yang memiliki klorofil, seperti tumbuhan hijau dan alga biru. Organisme yang dapat melakukan fotosintesis juga disebut sebagai organisme autotrof.
2. Fermentasi
Fermentasi merupakan proses penguraian senyawa organik yang dilakukan oleh organisme tertentu untuk menghasilkan energi dan gas. Proses ini terjadi dalam kondisi anaerob atau tanpa memerlukan oksigen agar bakteri dapat memecah gula menjadi etanol dan asam laktat.
Contoh paling populer dari penerapan biokimia ini adalah proses pembuatan tape. Produk sekunder berupa gas dari fermentasi juga berfungsi dalam mendukung proses pembuatan kue. Gas yang dihasilkan dari pencampuran bahan kue dan bahan fermentasi mampu membuat roti menjadi lebih mengembang.
3. Respirasi
Respirasi merupakan reaksi oksidasi yang menghasilkan energi. Setiap makhluk hidup tentu mengalami respirasi di dalam sel. Proses ini mencakup transfer oksigen yang menghasilkan karbon dioksida dan uap air.
Proses respirasi ini membantu makhluk hidup untuk melakukan pembakaran dan perombakan karbohidrat menjadi energi tinggi berupa ATP. Respirasi dalam pembentukan ATP ini bisa terjadi melalui dua cara, yaitu respirasi aerob dan anaerob.
Respirasi aerob membutuhkan oksigen untuk melangsungkan seluruh prosesnya. Sedangkan respirasi anaerob tidak membutuhkan oksigen untuk menyelesaikan prosesnya.
4. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika adalah proses perekayasaan struktur genetik pada organisme yang dilakukan dengan cara mengubah atau mengambil susunan genetik untuk menghasilkan susunan DNA yang baru. Salah satu cara yang paling umum untuk rekayasa genetik adalah menggunakan metode Polymerase Chain Reaction (PCR).
PCR melibatkan suatu enzim untuk mempercepat laju reaksi sintesis DNA. Proses selanjutnya, yaitu membuat salinan rangka DNA yang diinginkan dan membuat susunan DNA yang baru. Metode PCR ini umumnya digunakan di dunia kedokteran forensik untuk mengetahui identitas jasad melalui perbandingan DNA atau sidik jari.
5. Pengomposan
Contoh penerapan dari biokimia dalam bidang pertanian adalah proses pengomposan. Pengomposan merupakan proses penguraian senyawa C-organik dan N-organik oleh mikroba untuk menghasilkan senyawa yang lebih sederhana, berupa karbon dan nitrogen. Proses ini dapat terjadi secara aerob maupun anaerob.
6. Metabolit Sekunder
Metabolit sekunder merupakan senyawa metabolit yang dihasilkan oleh organisme yang dapat mendukung pertumbuhan dan memiliki karakter berbeda di setiap spesies makhluk hidup. Setiap makhluk hidup mempunyai kemampuan untuk menghasilkan metabolit baik primer maupun sekunder dengan perbedaan yang khas.
Metabolit sekunder ini bersifat tidak esensial, sehingga tidak selalu ada dan dapat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Contoh senyawa hasil metabolit sekunder adalah senyawa alelopati pada tumbuhan.
Sudah Mengenal Biokimia dan Penerapannya?
Itulah pembahasan penting mengenai biokimia yang lengkap dengan penerapannya. Setidaknya, terdapat empat molekul utama dalam kimia biologi, yaitu karbohidrat, lemak, protein, dan asam nukleat. Anda bisa memahami ulasan di atas secara menyeluruh untuk menambah wawasan. Semoga bermanfaat!
