BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Zaman semakin berkembang dengan pesat, teknologi semakin berkembang begitu juga dengan ilmu pengetahuan. Ilmu biokimia saat ini sedang mengalami perkembangan khususnya di negara Indonesia. Peranan ilmu biokimia bagi kehidupan manusia sangat luar biasa bahkan hampir mencangkup berbagai aspek kehidupan. Contohnya dalam bidang pangan, sekarang sudah banyak produk pangan yang menggunakan enzim untuk mengkatalis proses pembuatan produk tersebut. Contoh lain, berkembangnya metode rekayasa genetika dan kultur jaringan yang dilakukan untuk meningkatkan hasil pertanian dan perkebunan dan masih banyak lagi yang lainnya mengenai ilmu biokimia. Pengembangan aplikasi ilmu biokima di Indonesia dapat dipastikan semakin lama akan menambah kemajuan teknologi di Indonesia dan dapat memanfaatkan sumber daya alam melalui ilmu biokimia.
B. Rumusan Masalah
A. Apa pengertian Biokimia?
B. Bagaiman sejarah biokimia?
C. Bagaimana perkembangan ilmu biokimia ? D. Apa saja manfaat biokimia?
E. Bagaimana penerapan ilmu biokimia dalam kehidupan?
F. Reaksi apa saja yang terjadi pada tumbuhan?
G. Bagaimana keterkaitan biokimia dengan ilmu lain?
C. Tujuan
Makalah ini disusun dengan tujuan agar para mahasiswa khususnya lebih mampu memahami, mengembangkan, serta mampu menerapan ilmu biokimia dalam memecahkan permasalahan di segala bidang utamanya di bidang pertanian.
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Biokimia
Biokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul dalam sel hidup. Jika dikaitkan dengan bidang pertanian, khususnya mengenai tanaman, berarti ilmu yang mempelajari tentang reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul yang terjadi pada tanaman.
B. Sejarah Biokimia
Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh Anselme Payen. Kemudian pada pertenghan abad ke 18, Karl Wilhelm Scheele meneliti susunan kimia serta mengisolasi kebutuhan ester dan kasein dari bahan alam. Kemudian pada abad ke 19, Frederich Wohler menelti urea, senyawa dalam urin dapat dibuat dengan memanaskan alkali sianat dengan garam amonium pada tahun 1828. Pada abad ini pula Edward dan Hans Buchner meneliti tentang ekstrak dari sel ragi yang telah rusak atau mati, tetap dapat menyebabkan terjadinya proses peragian, yang merupakan pembuka kemungkinan dilakukannya analisis reaksi-reaksi biokimia dan proses biokimia. Dilanjutkan pada tahun 1903, Karl Nueberg mengemukakan istilah biokimia. Pada tahun 1926, J. B Summer membuktikan urease ( enzim dari biji kara pedang dapat dikristalkan seperti senyawa organik lainnya) bahwa enzim mempunyai struktur kompleks dan dapat dipelajari.
C. Perkembangan Biokimia
Pada abad ke-17, Robert Hook mengobservasi sel menggunakan mikroskop. Hal ini mengingatkan pemahaman atas struktur yang kompleks. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini
memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.
Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.
D. Manfaat Biokimia
Memecahkan masalah gizi dan penyakit karena kekurangan gizi
Menjelaskan hal-hal dalam bidang toksikologi
Menjelaskan hal-hal dalam bidang farmakologi
Peningkatan kualitas dan kuantitas produk pertanian
Pengetahuan tentang dampak limbah/polutan
Pengetahuan bahaya senyawa kimia beracun
Pelestarian alam dan lingkungan
E. Contoh penerapan biokimia
1. Dalam bidang pertanian & kedokteran
Pada dasarya penerapan biokimia banyak terdapat dalam bidang pertanian. 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 komponeri 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..
Ilmu biokimia mempunyai posisi yang kuat dalam bidang kesehataan dan pertanian yaitu
Dapat meningkatkan kualitas tumbuhan
Dapat memahami kesehatan dan memilihara kesehatan
Memahami dan melakukan penanganan suatu penyakit secara efektif.
2. Dalam masalah gizi
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 konsumsi 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.
3. Pemecahan masalah kekurangan gizi
Biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit akibat dari kurang gizi terutama pada anak-anak. Adapun salah satu penyebab dari kekurangan gizi adalah asupan makanan, infeksi penyakit. Seperti halnya yang telah di jelaskan di atas dengan mengetahui reaksi-reaksi apa saja yang terjadi dalam tubuh kita, kita dapat mengatasi kekurangan gizi dan kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita konsumsi sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Serta kita mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah yang membahayakan kesehatan.
4. Berperan dalam farmakologi obat
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 tak dapat membentuk dinding sel.
F. Reaksi-reaksi yang Terjadi pada Tumbuhan
Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel.
Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.
Metabolisme ada 2 macam yaitu anabolisme dan katabolisma Anabolisme
Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.
Contoh reaksi anabolisme yaitu terjadi pada saat asimilasi 6 CO2 + 6 H2O KLOROFILCAHAYA MATAHARI C6H12O6 + 6O2
Beberapa faktor yang menentukan kecepatan fotosintesis:
1. Cahaya
Komponen-komponen cahaya yang mempengaruhi kecepatan laju fotosintesis adalah intensitas, kualitas dan lama penyinaran. Intensitas adalah banyaknya cahaya matahari yang diterima sedangkan kualitas adalah panjang gelombang cahaya yang efektif untuk terjadinya fotosintesis.
2. Konsentrasi karbondioksida
Semakin banyak karbondioksida di udara, makin banyak jumlah bahan yang dapat digunakan tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis.
3. Suhu
Enzim-enzim yang bekerja dalam proses fotosintesis hanya dapat bekerja pada suhu optimalnya. Umumnya laju fotosintensis meningkat seiring dengan meningkatnya suhu hingga batas toleransi enzim.
4. Kadar air
Kekurangan air atau kekeringan menyebabkan stomata menutup, menghambat penyerapan karbon dioksida sehingga mengurangi laju fotosintesis.
5. Kadar fotosintat (hasil fotosintesis)
Jika kadar fotosintat seperti karbohidrat berkurang, laju fotosintesis akan naik. Bila kadar fotosintat bertambah atau bahkan sampai jenuh, laju fotosintesis akan berkurang.
6. Tahap pertumbuhan
Penelitian menunjukkan bahwa laju fotosintesis jauh lebih tinggi pada tumbuhan yang sedang berkecambah ketimbang tumbuhan dewasa. Hal ini bisa saja dikarenakan tumbuhan berkecambah memerlukan lebih banyak energi dan makanan untuk tumbuh.
Katabolisme
Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraian tersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimia yang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakan oleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa Adenosin Trifosfat (ATP) yang mengandung energi tinggi. Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraian energi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi.
Hasil Proses Respirasi
Respirasi merupakan proses pembebasan energi kimia dalam tubuh organisme melalui reaksi oksidasi (penambahan oksigen) pada molekul organik. Dari peristiwa tersebut akan dihasilkan energi dalam bentuk Adenosin Trifosfat (ATP) dan CO2 serta H2O (sebagai hasil sisa).
C6H12O6 + 6O2 —> 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Jika molekul yang digunakan sebagai substrat untuk dioksidasi adalah gula yaitu glukosa, maka prosesnya terdiri atas tiga tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif (siklus Krebs) dan fosforilasi oksidatif (transpor elektron).
G. Keterkaitan Biokimia dengan Ilmu Lain
Kimia organik pertama kali dikenal dengan nama kimia zat alam, dan biokimia satu sama lain saling jalin menjalani tanpa terlihat adanya garis pembatasan yang tegas. Senyawa yang ternyata merupakan hasil samping metabolisme, misalnya pencernaan, pada hakekatnya telah lama diketahui orang dan sebenarnya adalah zat-zat organik. Senyawa organik yang dikenal sebagai karbohidrat dalam biokimia adalah sumber energi metabolisme, selain itu juga merupakan hasil dari proses fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan.
Meskipun biokimia yang pada hakekatnya merupakan spesialisasi dari kimia organik, namun dalam perkembangannya terdapat perbedaan yang tajam dalam penekanannya yaitu sebagai
brikut: :
1. Kimia organik terutama mempelajari struktur, sifat-sifat, dan fisika secara sintesisnya baik secara alami atau rekayasa dari zat-zat kimia, bahan alam misalnya cara pembentukan dan peran biologisnya.
2. Biokimia terutama menekankan pada proses metabolisme primer, yang terdiri dari anabolisme (Reaksi pembentukan) dan katabolisme (Reaksi pemecahan). Metabolisme primer yaitu keseluruhan proses sintesis dan perombakan zat-zat penyusun utama makhluk hidup seperti polisakarida, protein, lemak dan asam nukleat, yang dilakukan oleh organisme untuk kelangsungan hidupnya. Biokimia meliputi sebagian proses-proses kimia organik, bukan saja pada tumbuhan, melainkan juga pada hewan dan makhluk hidup lainnya.
3. Biosintesa terutama mempelajari pembentukan molekul alam dari molekul lain yang rumit strukturnya yang merupakan ciri khas pada proses-proses anabolik dalam metabolisme.
BAB III PENUTUP
Biokimia merupakan ilmu yang mempelaajari tentang reaksi-reaksi atau interaksi molekul yang terjadi dalam sel hidup. Sejarah kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh Anselme Payen hingga dibuktikannya urease oleh J. B Summer pada tahun 1926 bahwa enzim mempunyai struktur kompleks dan dapat dipelajari.
Biokimia sangat berperan dalam pelestarian lingkungan maupun peningkatan hasil pertanian. Dalam hal ini biokimia berperan dalam meneliti mekanisme kerja pestisida sehingga dapat meningkatkan selektivitasnya. Dengan demikian, dapat dicegah dampak negatif terhadap lingkungan hidup yang dapat ditimbulkannya.
Pada tumbuhan terjadi metabolisme yaitu proses anabolisme dan katabolisme.
Anabolisme contohnya fotosintesis, di mana glukosa terbentuk dari reaksi antara CO2 dan H2O dengan bantuan klorofil dan cahaya matahari. Sedangkan katabolisme contohnya respirasi, di mana terjadi proses penguraian glukosa menjadi CO2 dan H2O.
Meskipun biokimia yang pada hakekatnya merupakan spesialisasi dari kimia organik,namun dalam perkembangannya terdapat perbedaannya yang tajam dalam penekanannya yaitu sebagai brikut :
1. Biokimia organik
2. Biokimia terutama menekankan pada proses metabolisme primer 3. Biosintesa
DAFTAR PUSTAKA
Depdiknas.2003.Kamus Biologi.Balai Pustaka.Jakarta.
Idjah Soemarto, dkk.1981.Biologi Umum II.PT Gramedia.Jakarta.
Kimbal,John W.1994.Biologi.Jillid 1, 2, dan3. Edisi kelima .Erlanga.Jakarta.
Pearce, Evelyne.1997.Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis.Gramedia Pustaka Utama.Jakarta.
Stern, KingsleyR.Introductory Plant Biology,Fourth Edition
Tim Kashiko.2002.Kamus Lengkap Biologi.Kashiko Press.Surabaya.
