Biokimia adalah ilmu yang mempelajari proses-proses kimia yang terjadi di dalam dan berhubungan dengan organisme hidup. Biokimia mencakup berbagai bidang, seperti biologi struktural, enzim, metabolisme, biologi molekuler, genetika, dan bioteknologi. Biokimia juga berperan penting dalam bidang kedokteran, nutrisi, pertanian, dan lingkungan. Biokimia memberikan pemahaman yang mendalam tentang kehidupan di tingkat molekuler dan seluler, serta potensi untuk mengembangkan teknologi-teknologi baru yang dapat meningkatkan kesejahteraan manusia dan lingkungan.
Struktur dan Fungsi Biomolekul
Biomolekul adalah molekul yang terdapat di dalam sel-sel organisme hidup. Biomolekul dapat dibagi menjadi empat kelompok utama: karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat.
Karbohidrat adalah senyawa yang terdiri dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbohidrat berfungsi sebagai sumber energi, penyimpan energi, dan struktur sel. Contoh karbohidrat adalah glukosa, glikogen, selulosa, dan amilum.
Lipid adalah senyawa yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik. Lipid berfungsi sebagai penyimpan energi, struktur membran sel, dan hormon. Contoh lipid adalah lemak, minyak, fosfolipid, kolesterol, dan steroid.
Protein adalah senyawa yang terdiri dari rantai asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Protein berfungsi sebagai enzim, hormon, antibodi, reseptor, struktur sel, dan pengangkut. Contoh protein adalah hemoglobin, insulin, imunoglobulin, reseptor insulin, kolagen, dan aktin.
Asam nukleat adalah senyawa yang terdiri dari rantai nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Asam nukleat berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik dan pengatur ekspresi gen. Contoh asam nukleat adalah DNA (deoksiribonukleat asam) dan RNA (ribonukleat asam).
Enzim dan Katalisis
Enzim adalah protein yang berperan sebagai katalis biologis. Katalis adalah zat yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia tanpa mengalami perubahan permanen. Enzim bekerja dengan mengikat substrat (reaktan) pada tempat aktifnya dan menurunkan energi aktivasi reaksi. Enzim juga bersifat spesifik, artinya hanya dapat mengkatalisis reaksi tertentu sesuai dengan bentuk dan sifat tempat aktifnya.
Enzim dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti suhu, pH, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, inhibitor (penghambat), dan aktivator (pemacu). Faktor-faktor ini dapat mempengaruhi kecepatan reaksi atau afinitas enzim terhadap substrat. Contoh enzim adalah amilase (mengkatalisis hidrolisis amilum menjadi maltosa), lipase (mengkatalisis hidrolisis lemak menjadi gliserol dan asam lemak), suksinat dehidrogenase (mengkatalisis oksidasi suksinat menjadi fumarat), dan DNA polimerase (mengkatalisis sintesis DNA baru dari cetakan DNA).
Metabolisme dan Transformasi Energi
Metabolisme adalah keseluruhan reaksi kimia yang terjadi di dalam sel organisme hidup untuk mempertahankan kehidupannya. Metabolisme dapat dibagi menjadi dua jenis: anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah reaksi kimia yang memerlukan energi untuk membentuk molekul kompleks dari molekul sederhana. Contoh anabolisme adalah sintesis protein dari asam amino atau sintesis glikogen dari glukosa. Katabolisme adalah reaksi kimia yang melepaskan energi dengan menguraikan molekul kompleks menjadi molekul sederhana. Contoh katabolisme adalah oksidasi glukosa menjadi karbon dioksida dan air atau pemecahan glikogen menjadi glukosa.
Transformasi energi adalah perubahan bentuk energi dari satu jenis ke jenis lain. Dalam metabolisme, energi kimia yang tersimpan dalam ikatan molekul dapat diubah menjadi energi mekanik, listrik, panas, atau cahaya. Contoh transformasi energi adalah kontraksi otot (energi kimia menjadi energi mekanik), impuls saraf (energi kimia menjadi energi listrik), respirasi sel (energi kimia menjadi energi panas), atau fotosintesis (energi cahaya menjadi energi kimia).
Biologi Molekuler dan Genetika
Biologi molekuler adalah cabang biokimia yang mempelajari struktur dan fungsi molekul yang terlibat dalam proses-proses biologis, terutama asam nukleat dan protein. Biologi molekuler berkaitan erat dengan genetika, yang mempelajari pewarisan sifat-sifat organisme dari generasi ke generasi. Salah satu konsep utama dalam biologi molekuler dan genetika adalah dogma sentral, yang menyatakan bahwa informasi genetik ditransfer dari DNA ke RNA melalui proses transkripsi, dan dari RNA ke protein melalui proses translasi.
DNA adalah molekul yang menyimpan informasi genetik dalam bentuk urutan basa nitrogen (adenin, guanin, sitosin, dan timin). DNA memiliki struktur berbentuk heliks ganda yang dijaga oleh ikatan hidrogen antara basa komplementer (A dengan T, G dengan C). DNA terdapat di dalam inti sel eukariotik atau sitoplasma sel prokariotik.
RNA adalah molekul yang mengirim atau mengolah informasi genetik dari DNA. RNA memiliki struktur berbentuk heliks tunggal yang terdiri dari basa nitrogen (adenin, guanin, sitosin, dan urasil). RNA dapat dibedakan menjadi tiga jenis utama: mRNA (messenger RNA), tRNA (transfer RNA), dan rRNA (ribosomal RNA).
Protein adalah molekul yang menjalankan fungsi-fungsi biologis berdasarkan informasi genetik. Protein memiliki struktur berbentuk rantai polipeptida yang terdiri dari asam amino. Urutan asam amino dalam protein ditentukan oleh urutan kodon (triplet basa) dalam mRNA. Setiap kodon menentukan satu asam amino atau sinyal berhenti. Protein dapat memiliki empat tingkat struktur: primer (urutan asam amino), sekunder (bentuk lokal seperti heliks alfa atau lembar beta), tersier (bentuk tiga dimensi keseluruhan), dan kuarterner (interaksi antara lebih dari satu rantai polipeptida).
Bioteknologi dan Aplikasinya
Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme hidup atau produk-produknya untuk tujuan industri, pertanian, kesehatan, atau lingkungan. Bioteknologi modern melibatkan teknik-teknik rekayasa genetika, seperti kloning, pemindahan gen, PCR (polymerase chain reaction), elektroforesis gel, dan sekuensing DNA. Bioteknologi modern juga memanfaatkan teknologi informasi, seperti bioinformatika, untuk menganalisis data biologis secara komputasional. Bioteknologi memiliki berbagai aplikasi di berbagai bidang, seperti:
- Di bidang kedokteran, bioteknologi dapat digunakan untuk menghasilkan obat-obatan, vaksin, hormon, antibodi monoklonal, terapi gen, atau diagnosis penyakit.
- Di bidang pertanian, bioteknologi dapat digunakan untuk menghasilkan tanaman transgenik yang memiliki sifat-sifat unggul, seperti ketahanan terhadap hama, penyakit, herbisida, atau kondisi lingkungan.
- Di bidang industri, bioteknologi dapat digunakan untuk menghasilkan bahan-bahan kimia, enzim, bahan bakar bio, atau bahan pangan dengan menggunakan mikroorganisme atau sel-sel tanaman.
- Di bidang lingkungan, bioteknologi dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran, mengolah limbah, atau memperbaiki ekosistem dengan menggunakan mikroorganisme atau tanaman yang mampu mendegradasi atau menyerap zat-zat berbahaya.
Kesimpulan
Biokimia adalah ilmu yang sangat luas dan menarik yang mempelajari proses-proses kimia yang terjadi di dalam dan berhubungan dengan organisme hidup. Biokimia mencakup berbagai bidang, seperti biologi struktural, enzim, metabolisme, biologi molekuler, genetika, dan bioteknologi. Biokimia juga berperan penting dalam bidang kedokteran, nutrisi, pertanian, dan lingkungan. Biokimia memberikan pemahaman yang mendalam tentang kehidupan di tingkat molekuler dan seluler, serta potensi untuk mengembangkan teknologi-teknologi baru yang dapat meningkatkan kesejahteraan manusia dan lingkungan.
Source:
(1) Biokimia – Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. https://id.wikipedia.org/wiki/Biokimia.
(2) Kofaktor (biokimia) – Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. https://id.wikipedia.org/wiki/Kofaktor_%28biokimia%29.
(3) Biokimia – Wikipedia Bahasa Melayu, ensiklopedia bebas. https://ms.wikipedia.org/wiki/Biokimia.
(4) (DOC) Biokimia | ros diana – Academia.edu. https://www.academia.edu/18779828/Biokimia.
(5) (DOC) MAKALAH BIOKIMIA | tesya afreli – Academia.edu. https://www.academia.edu/34557577/MAKALAH_BIOKIMIA.
(6) (DOC) Biokimia | Ukhti Aziah – Academia.edu. https://www.academia.edu/19811497/Biokimia.