Bab 1 Biokimia Ilmu Kedokteran

Robert

K. Murroy,

MD,

PhD

PENDAHULUAN

Biokimia

dapat didefinisikan

sebagai

ilmu

pengetahuan tentang dasar

kimiawi

hehidupan

(Yn

bios "kehidupan"). Sel adalah

unit

struktural makhluk hidup. Oleh karena itu,

biokimia

juga

dapat

diartikan

sebagai

ilmu

pengetahuan tentang konstituen

kimiawi

sel hidup serta reaksi dan proses

yang dialami

honstituen-honstituen tersebut. Berdasarkan definisi

ini,

biokimia mencakup bidang

biologi

sel,

biologi

molekular,

dan genetika molekular.

Tuiuon

Biokimiq odoloh

Menieloskon

don

Menerqngkon

Semuq

Proses

Kimiqwi

Sel

Hidup

dqlqm lsfilqh Molekulor

Tirjuan

utama

biokimia

adalah pemahaman menyeluruh

atas semua proses kimiawi yang berkaitan dengan sel hidup pada

tingkat

molekular.

lJntuk

mencapai

tujuan

ini,

para

ahli

biokimia

berupaya

mengisolasi

berbagai

molekul yang terdapat

di

dalam sel, menentukan strukturnya, dan menganalisis fungsi molekul-molekul tersebut. Banyak teknik

telah

digunakan

untuk

tujuan

ini;

beberapa diantaranya diringkas pada Tabel l -

l.

Pengetohuon

Tentqng

Biokimio

Penting

bogi

Semuo

llmu

Pengetohuon

nentong Kehidupon

Biokimia

asam

nukleat terletak

di

jantung

genetika;

sebaliknya,

penggunaan

pendekatan

genetik

sangatlah penting untuk menguraikan berbagai aspek dalam biokimia.

Fisiologi

(ilmu faal), yaitu suatu

ilmu

tentang fungsi tubuh,

hampir

seluruhnya bertumpang

tindih

dengan biokimia.

Imunologi

menggunakan berbagai

teknik

biokimia,

dan berbagai pendekatan

imunologik telah

digunakan secara

luas

oleh

para

ahli

biokimia. Farmakologi dan

farmasi

bergantung

pada

pengetahuan

yang

kokoh

tentang

biokimia

dan fisiologi; secara khusus, sebagian besar obat dimetabolisme

oleh

reaksi

yang

dikatalisis

oleh

enzim. Racun bekerja pada reaksi atau proses biokimia;

ini

adalah pokok bahasan dalam

toksikologi.

Pendekatan biokimiawi

kini

semakin sering digunakan

untuk

mempelajari

aspek-aspek dasar

patologi (ilmu

tentang

penyakit),

misalnya peradangan, cedera sel, dan kanker. Sebagian besar peneliti di bidang

mikrobiologi,

zoologi, dan

botani

menggunakan pendekatan biokimiawi hampir secara eksklusif, Hubungan

ini

tidaklah mengejutkan karena seperti yang

kita

ketahui, kehidupan bergantung pada reaksi

dan

proses biokimia. Bahkan, tembok penghalang lama

di

antara berbagai

ilmu

pengetahuan

kehidupan

(life

sciences)

kini

telah

runtuh,

dan biokimia

semakin sering digunakan sebagai "bahasa' pemefsatu.

Hubungon Timbol Bolik

Anrorq

Biokimiq

& llmu

Kedokterqn

Teloh

Merongsong

Kemoiuon

yqng

Soling Menguntungkon

Dua hal utama yang sangat diperhatikan oleh para peneliti

dalam

ilmu

kesehatan-dan terutama

dokter-adalah

pemahaman

dan

pemeliharaannya

kesehatan

serta

pemahaman

dan

terapi

efektif untuk penyakit.

Biokimia berdampak besar pada kedua hal yang menjadi perhatian utama

dunia

kedokteran

ini.

Bahkan, hubungan timbal-balik biokimia dan

ilmu

kedokteran adalah suatu jalur lebar dalam dua-arah. Studi

biokimia

telah memperjelas banyak aspek kesehatan

dan

penyakit, dan sebaliknya, penelitian

tentang

berbagai aspek

dalam

kesehatan

dan

penyakit telah membuka bidang baru dalam biokimia. Contoh jalur dua-arah

ini

diperlihatkan

di

Gambar

1-1.

Contohnya, pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein diperlukan

untuk

menguraikan

satu

perbedaan

biokimiawi

antara hemoglobin normal dan hemoglobin sel sabit.

Di

pihak lain, analisis terhadap hemoglobin sel sabit berperan besar dalam pemahaman

kita

tentang

struktur

dan fungsi hemoglobin normal dan protein

lain. Contoh

analog tentang manfaat

timbal-balik

antara

biokimia dan

ilmu

kedokteran dapat

dikutip untuk

pasangan-pasangan

yang diperlihatkan

di Gambar 1- 1 . Contoh iain adalah karya terobosan Archibald

Garrod, seorang

doktei

di

Inggris pada awal

tahun

1900-an.

Ia

meneliti

pasien dengan sejumlah

penyakit

yang

/

BAB 1: BIOKIMIA & ILMU KEDOKTERAN

rSebagian besar metode ini cocok untuk menganalisis l<omponen-komponen yang ada di homogenat sel dan preparat biokimia lainnya. Pcmakaian beberapa teknik secara berurutan biasanya dapat memurnikan sebagian besar biomolekul. Pembaca dipersilakan melihat ke buku-buku tcks mengenai nretode risel biokimiJ unluk r;nr i.lnnyd.

seianjutnya)

dan

memastikan

bahwa

penyakit-penyakit

ini

ditentukan secara genetik. Garrod menyebut penyakit-penyakit

ini

sebagai

inborn

er"rors of metltbolism (kelainan metabolisme bawaan). Pemahamannya menjadi dasar bagi berkembangnya bidang gelletika biokimia manusia. Upaya-upaya

terkini untuk

memahami dasar

penyakit

genetik

yang dikenal

sebagai

hiperkolesterolemia

familial

yang menyebabkan aterosklerosis berat pada usia dini, mendorong

terjadinya kemajuan pesat

dalam

pemahaman tentang reseptor sel dan mekanisme penyerapan kolesterol oleh se1.

Berbagai penelitian tentang onkogen pada se1 kanker telah

mengarahkan perhatian pada mekanisme molekular yang berperan

dalam

pengendalian

pertlimbuhan sel

normal. Contoh

ini

dan banyak contoh lain menekankan bagaimana penelitian terrtan g penyakit.dapa+merir$ Lika area baru fungsi

sel bagi riset biokimia dasar.

Hubungan antara

ilmu

kedokteran

dan

biokimia

memiiiki

dampak

penting bagi

ilmu

kedokteran. Selama

terapi

medis

memiliki

dasar

biokimia dan

ilmu

dasar

lainnya yang kuat, prakdk kedokteran akan

memiliki

dasar

rasional yang dapat diadaptasikan

untuk

mengakomodasi pengetahuan baru.

Hal ini

berbeda

dari praktik

kesehatan nonortodoks dan paling tidak sebagian praktik "kedokteran

alternatif"

yang sering didasarkan pada hal-hal yang ddak

lebih dari

mitos dan

kepercayaan serta

umumnya

tidak

memiliki

dasar intelektual apapun.

PROSES

BIOKIMIA NORMAI

ADALAhI DASAR

KESEHATAN

\florld

Health

Organization

(VT{O)

mendefinisikan

kesehatan sebagai "keadaan sejahtera fisik, mental, dan sosial

yang sempurna dan bukan sekadar tidak adanya penyakit dan kecacatan". Dari sudut pandang biokimia semata, kesehatan dapat dianggap sebagai situasi ketika semua reaksi intra- dan ekstrasel yang terjadi

di

dalam

tubuh

berlangsung dengan kecepatan

yang

seimbang

dengan

kelangsungan hidup

maksimal

organisme

dalam

keadaan

fisiologis.

Namun,

ini

adaiah pandangan yang sangat sempit, dan seyogianya men.jadi jelas bahwa merawat kesehatan pasien memerlukan

tidak

saia pengetahuan yang iuas tentang prinsip-prinsip biologis, tetapi juga prinsip-prinsip psikolog is dan sosial.

Riset

Biokimio

Berdompok Podq Nutrisi

& llmu

Kedokteron

Pencegohon

Salah satu prasyarat penting

untuk

memelihara kesehatan adalah terdapatnya asupan

optimal

sejumlah bahan kimia melalui makanan; yang utama

dari

bahan-bahan tersebut

adalah

vitamin,

asarn arnino tertentu' asam

lemak

tertentu,

berbagai

mineral,

dan

air.

Karena banyak dari pokok bahasan dalam biokimia dan nutrisi berkaitan dengan studi tentang berbagai aspek bahan-bahan

kimia ini,

kedua cabang

ilmu

pengetahuan

ini

berkaitan erat. Selain

itu,

saat

ini

banyak ditekankan tentang pendekatan sistematis

untuk

mempertahankan kesehatan dan mencegah penyakit, yi, pada

ilnu

kedokteran pencegahan. Oleh karena itu, kini banyak

ditekankan pendekatan

nutrisional dalam

pencegahan berbagai penyakit, contohnya pencegahan aterosklerosis dan kanker.

Untuk

memahami

nutrisi

diperlukan pengetahuan yang luas tenrang biokimia.

Sebcgion

Besqr

& Mungkin

Semuo

Penyokir

Memiliki

Dqsor

Biokimiq

Kita

percaya

bahwa

sebagian besar

(jika tidak

semua)

[image:3.612.55.573.84.720.2]

BAB 1: BIOKIMIA & ILMU KEDOKTERAN

Gambar

/'1.

contoh jalur dua-arah yang menghubungkan biokimia dan ilmu kedokteran. Pengetahuan tentang molekul-molekul biokimia yang diperlihatkan

di

bagian atas diagram

telah memperjelas pemahaman kita tentang penyakit yang diperlihatkan

di

separuh bagian bawah diagram-dan sebaliknya, analisis terhadap penyakit-penyakit yang diperlihatkan di

bagian bawah memberikan kejelasan pada banyak bidang dalam biokimia. Perhatikan bahwa anemia sel sabit adalah suatu penyakit genetik dan bahwa baik aterosklerosis mauDun diabetes

melitus memiliki komponen genetik.

berperan menyebabkan penyakit pada hewan dan manusia dicantumkan di Thbel 1-2. Semua faktor tersebut mengenai satu atau lebih real<si kimia atau molekul pendng

di

dalam rubuh. Di dalam buku ini akan dijumpai banyakcontoh dasar

biokimiawi penyakit. Pada sebagian besar penyakit tersebut, studi tentang

biokimia

ikut

berperan dalam diagnosis dan pengobatan. Sebagian penggunaan hasil penelitian biokimia

dan

pemeriksaan

laboratorium dalam

kaitannya dengan penyakit diringkaskan di Thbel 1-3.

Contoh

lain

dari

beragam penggunaan tersebut akan ditemukan di berbagai bagian buku

ini.

Dompok

Human

Genome

Proiect (HGP)

pqdo Biokimio dqn llmu

Kedokterqn

Pada akhir tahun 1990-an tercapai banyak kemajuan besar

dalam penentuan sekuens genom manusia. Kemajuan

ini

Tahel 1-2. Kausa utama

penyakit.

Semua kausa yang

tercantum bekerja dengan memengaruhi

berbagai mekanisme

biokimia di

sel atau

di

tubuh.

rDiadaptasi, dengan izin, dari Robbins 51, Cotram RS, Kumar V. Ihe Pathok:gic Basis ofDlsease, 3d ed. Saunders, 1 984. Copyright O I 984 Elsevier lnc. Dicetak ulang dengan izin dari Elsevier,

memuncak pada bulan

Juli

2000, saar para pemimpin dari dua kelompok yang terlibat dalam upaya

ini

(International

Tabel

'l-3.

Beberapa penggunaan

penelitian

biokimia

dan

uji

laboratorium dalam kaitannya

dengan

penyakit

/

BAB 1: BIOKIMIA & ILMU KEDOKTERAN

Human Genome Sequencing Consortium dan Celera Genomics,

sebuah perusahaan swasta) mengumumkan bahwa lebih

dari

90o/o genom

telah diketahui

sekuensnya. Yersi drafi dari sekuens tersebut telah dipublikasikan pada awal tahun

2001.

Dengan

pengecualian

pada

beberapa perbedaan, sekuens genom manusia keseluruhan diketahui secara

leng-kap

pada

tahun 2003,

50

tahun

setelah penjelasan sifat

DNA

yang beruntai-ganda oleh \Tatson dan Crick. Dampak kemajuan ini pada biokimia, seluruh cabang biologi, dan ilmu kedokteran sangatlah besar,

dan

hanya beberapa

hal

yang dikemukakan

di

sini. Banyak gen yang semula tidak dikenal

kini

terungkap; berbagai produk proteinnya perlu diketahui karakteristiknya. Banyak hal dalam evolusi manusia kini mulai menjadi lebih jelas, dan prosedur-prosedur untuk menelusuri gen penyakit telah semakin sempurna. Hasil-hasilnya berefek besar pada berbagai bidang seperti proteomlka (proteomics),

bioinformatika, bioteknologi, dan farmakog enornlka Qt h

arma-cogenomics). Referensi

mengenai

genom

manusia

akan

ditemukan di berbagai bagian buku ini.

RINGKASAN

.

Biokimia

adalah

ilmu

pengetahuan

yang

meneliti berbagai

molekul yang

terdapat

di

sel hidup

dan

organisme

serta

realai-reaksi

biokimianya.

Karena

kehidupan

bergantung

pada

reaksi-reaksi biokimia,

biokimia

telah menjadi bahasa dasar bagi semua

ilmu

pengerahuan hayati.

.

Biokimia

berkaitan dengan semua bentuk kehidupan,

dari

virus

dan bakteri yang relatif

sederhana hingga manusia yang kompleks.

.

Biokimia dan ilmu kedokteran berkaitan erat. Kesehatan bergantung pada keseimbangan harmonis reaksi-reaksi

biokimia

yang

terjadi

di

dalam

tubuh, dan

penyakit mencerminkan kelainan

biomolekul,

reaksi biokimia, atau proses biokimia.

.

Kemajuan

dalam bidang

biokimia telah

menerangi berbagai bidang ilmu kedokteran. Sebaliknya, penelitian tentang penyakit sering mengungkapkan aspek-aspek

biokimia yang sebelumnya

tidak

diketahui. Penentuan sekuens

genom

manusia,

yang

hampir

tuntas,

akan

memberi

dampak besar pada semua

bidang

biologi, termasuk biokimia, bioinformatika, dan bioteknologi.

.

Pendekatan

biokimiawi

sering

menjadi

dasar

untuk

memperjelas kausa

penyakit

dan

dalam

merancang terapi yang sesuai.

.

Pemakaian bijalaana berbagai pemeriksaan laboratorium biokimia adalah komponen integral dari diagnosis dan pemantauan terapi.

.

Pengetahuan yang

baik

tentang

biokimia

dan disiplin

dasar terkait lainnya merupakan hal esensial bagi praktik rasional

ilmu

kedokteran

dan

ilmu

kesehatan terkait lainnya.

.

Hasil Human

Genome Project akan berpengaruh besar

pada masa depan

ilmu

kedokteran dan

ilmu

kesehatan lainnya.

REFERENSI

Burtis CA, Ashwood ER: Tietz Fundamentals of Clinical Chemistrl,

5thed. Saunders, 2001.

Encychpedia of Life Sciences. _John \ili'iley, 2001. (Mengandung

sekitar 3.000 artikel komprehensif tentang berbagai aspek ilmu pengetahuan kehidupan' Dapat diakses online

di

www. els.net melalui perpustakaan dengan berlangganan.)

Fruton JS. Proteins, Enzymes, Genet: The Interplay of Chemisry and Biologl. Yale Univ Press, 1999. (Menyajikan latar beiakang

sejarah dari banyak riset biokimia saat ini.)

Garrod AE. Inborn errors

of

metabolism. (Croonian Lectures.)

Lancet 1908;2:

l,

73, 142, 21.4.

Guttmacher AE, Collins FS: Genomic

medicine-A

Primer. N

Engl J Med 2002;347:1512. (Artikel ini adalah yang _Pertama

dari rangkaian sebelas artikel bulanan yang diterbitkan di New

England _{Journal of Medicine yang menjelaskan berbagai} aspek

mengenai kedokteran genomik.)

Kornberg

A:

Basic researchr The lifeline of medicine. FASEB J 1992;6:3143.

Kornberg

A:

Centenary

of

the

birth

of

modern biochemistry.

FASEBJ 1997;11:1209.

McKusick YA: Mendelian Inheritance in Man. Catalogs of Human

Genes and Genetic Disord.ers,

l2th

_{ed. Johns Hopkins Univ} Press, 1998 _[Disingkat

MIM]

Online Mendelian Inheritance

in

Man (OMIM):

Center for Medical Genetics, Johns Hopkins University and National Center for Biotechnology Information. National Library of Medicine, 1997 . http: I I www.ncbi.nlm.nih.gov/onim/

(Angka-angka yang mengacu kepada berbagai data

di

dalam

MIM

dan

OMIM

akan dikutip

di

beberapa bab dari karya

ini. Dengan melihat koleksi penyakit yang luas dan data lain

yang relevan-enzim, protein spesifik, dsb-pengetahuan dan

pemahaman pembaca mengenai berbagai topik yang dirujuk

dan dibahas di buku ini akan sangat meningkat.Yersi online'

nya diperbarui hampir setiap hari.)