Apa itu Biokimia ? Pengertian Dan Sejarah Lengkap ilmu Biokimia
Apa itu Biokimia ?- Biokimia adalah aplikasi kimia untuk mempelajari proses biologis pada tingkat seluler dan molekuler. Itu muncul sebagai disiplin ilmu yang berbeda sekitar awal abad ke-20 ketika para ilmuwan menggabungkan kimia, fisiologi, dan biologi untuk menyelidiki kimia sistem kehidupan.
Studi tentang kehidupan dalam proses kimianya
Biokimia adalah ilmu hayati dan ilmu kimia – ia mengeksplorasi kimia organisme hidup dan dasar molekuler untuk perubahan yang terjadi dalam sel hidup. Ini menggunakan metode kimia,
“Biokimia telah menjadi dasar untuk memahami semua proses biologis. Biokimia telah memberikan penjelasan untuk penyebab banyak penyakit pada manusia, hewan, dan tumbuhan.”
fisika, biologi molekuler, dan imunologi untuk mempelajari struktur dan perilaku molekul kompleks yang ditemukan dalam materi biologis dan cara molekul-molekul ini berinteraksi membentuk sel, jaringan, dan seluruh organisme.
Ahli biokimia tertarik, misalnya, dalam mekanisme fungsi otak, penggandaan dan diferensiasi sel, komunikasi di dalam dan di antara sel dan organ, serta basis kimiawi pewarisan dan penyakit. Ahli biokimia berusaha untuk menentukan bagaimana molekul spesifik seperti protein, asam nukleat, lipid, vitamin, dan hormon berfungsi dalam proses tersebut. Penekanan khusus ditempatkan pada pengaturan reaksi kimia dalam sel hidup.
Ilmu yang esensial
Biokimia telah menjadi dasar untuk memahami semua proses biologis. Ini telah memberikan penjelasan untuk penyebab banyak penyakit pada manusia, hewan, dan tumbuhan. Sering dapat menyarankan cara-cara dimana penyakit tersebut dapat diobati atau disembuhkan.
Ilmu pengetahuan praktis
Karena biokimia berupaya mengurai reaksi kimia kompleks yang terjadi dalam berbagai bentuk kehidupan, ia menyediakan dasar bagi kemajuan praktis dalam kedokteran, kedokteran hewan, pertanian, dan bioteknologi. Ini mendasari dan mencakup bidang baru yang menarik seperti genetika molekuler dan bioteknologi.
Pengetahuan dan metode yang dikembangkan oleh ahli biokimia diterapkan di semua bidang kedokteran, pertanian dan banyak industri kimia dan kesehatan terkait. Biokimia juga unik dalam menyediakan pengajaran dan penelitian di kedua struktur / fungsi protein dan rekayasa genetika, dua komponen dasar dari bidang bioteknologi yang berkembang pesat.
Ilmu yang bervariasi
Sebagai ilmu terluas dari ilmu dasar, biokimia mencakup banyak subspesialisasi seperti neurokimia, kimia bioorganik, biokimiawi klinis, biokimia fisik, genetika molekuler, farmakologi biokimia, dan imunokimia. Kemajuan terbaru di bidang ini telah menciptakan hubungan antara teknologi, teknik kimia, dan biokimia.
Latar belakang sejarah Biokimia
Peristiwa masa lalu yang sangat signifikan dalam biokimia telah berkaitan dengan menempatkan fenomena biologis pada dasar kimia yang kuat.
Sebelum kimia dapat berkontribusi secara memadai untuk kedokteran dan pertanian, ia harus membebaskan diri dari tuntutan praktis langsung untuk menjadi ilmu murni. Ini terjadi pada periode sekitar 1650 hingga 1780, dimulai dengan karya Robert Boyle dan memuncak pada karya Antoine-Laurent Lavoisier, bapak kimia modern. Boyle mempertanyakan dasar teori kimia pada zamannya dan mengajarkan bahwa objek kimia yang tepat adalah menentukan komposisi zat.
John Mayow, sezamannya, mengamati analogi mendasar antara pernapasan binatang dan pembakaran, atau oksidasi, bahan organik di udara.
Kemudian, ketika Lavoisier melakukan studi fundamentalnya pada oksidasi kimia, memahami sifat sebenarnya dari proses tersebut, ia juga menunjukkan, secara kuantitatif, kesamaan antara oksidasi kimia dan proses pernapasan. Fotosintesis adalah fenomena biologis lain yang menduduki perhatian ahli kimia di akhir abad ke-18.
Demonstrasi, melalui karya gabungan Joseph Priestley, Jan Ingenhousz, dan Jean Senebier, bahwa fotosintesis pada dasarnya kebalikan dari respirasi adalah tonggak penting dalam perkembangan pemikiran biokimia.
Terlepas dari penemuan-penemuan mendasar awal ini, kemajuan pesat dalam biokimia harus menunggu perkembangan kimia organik struktural, salah satu pencapaian besar sains abad ke-19.
Organisme hidup mengandung ribuan senyawa kimia yang berbeda. Penjelasan dari transformasi kimia yang dialami oleh senyawa-senyawa ini di dalam sel hidup adalah masalah utama biokimia. Jelas, penentuan struktur molekul zat organik yang ada dalam sel hidup harus mendahului studi mekanisme seluler, di mana zat ini disintesis dan terdegradasi.
Ada beberapa batasan tajam dalam sains, dan batasan antara kimia organik dan fisik, di satu sisi, dan biokimia, di sisi lain, selalu menunjukkan banyak tumpang tindih. Biokimia telah meminjam metode dan teori kimia organik dan fisik dan menerapkannya pada masalah fisiologis.
Kemajuan dalam jalur ini pada mulanya terhambat oleh kesalahpahaman yang keras kepala dalam pemikiran ilmiah — kesalahan anggapan bahwa transformasi yang dialami oleh materi dalam organisme hidup tidak tunduk pada hukum kimia dan fisika yang diterapkan pada benda mati dan oleh karena itu “vital” ini ”Fenomena tidak dapat digambarkan dalam istilah kimia atau fisik biasa.
Sikap seperti itu diambil oleh kaum vitalis, yang menyatakan bahwa produk alami yang dibentuk oleh organisme hidup tidak akan pernah dapat disintesis dengan cara kimiawi biasa.
Sintesis laboratorium pertama dari senyawa organik, urea, oleh Friedrich Wöhler pada tahun 1828, merupakan pukulan bagi kaum vitalis tetapi bukan yang menentukan. Mereka mundur ke garis pertahanan baru, dengan alasan bahwa urea hanyalah zat ekskretoris — produk kerusakan dan bukan sintesis.
Keberhasilan ahli kimia organik dalam mensintesis banyak produk alami memaksa para ahli vitalisme untuk mundur lebih jauh. Secara aksiomatik dalam biokimia modern bahwa hukum kimia yang berlaku untuk bahan mati sama-sama valid di dalam sel hidup.
Pada saat yang sama bahwa kemajuan dihalangi oleh semacam kekaguman terhadap fenomena hidup, kebutuhan praktis manusia beroperasi untuk memacu kemajuan ilmu baru. Ketika kimia organik dan fisik membangun tubuh teori yang mengesankan pada abad ke-19, kebutuhan dokter, apoteker, dan ahli pertanian memberikan stimulus yang selalu ada untuk aplikasi penemuan kimia baru ke berbagai masalah praktis yang mendesak.
Dua tokoh terkemuka abad ke-19, Justus von Liebig dan Louis Pasteur, secara khusus bertanggung jawab untuk mendramatisir aplikasi kimia yang berhasil dalam studi biologi.
Liebig belajar kimia di Paris dan membawa kembali ke Jerman inspirasi yang diperoleh melalui kontak dengan mantan siswa dan kolega Lavoisier. Dia mendirikan di Giessen laboratorium pengajaran dan penelitian yang hebat, salah satu yang pertama dari jenisnya, yang menarik siswa dari seluruh Eropa.
Selain menempatkan studi kimia organik pada dasar yang kuat, Liebig terlibat dalam aktivitas sastra yang luas, menarik perhatian semua ilmuwan untuk kimia organik dan mempopulerkannya untuk orang awam juga. Karya-karya klasiknya, yang diterbitkan pada tahun 1840-an, memiliki pengaruh besar pada pemikiran kontemporer.
Liebig menggambarkan siklus kimiawi yang hebat di alam. Dia menunjukkan bahwa hewan akan menghilang dari muka bumi jika bukan karena tanaman fotosintesis, karena hewan membutuhkan nutrisi senyawa organik kompleks yang hanya dapat disintesis oleh tanaman. Ekskresi hewan dan tubuh hewan setelah mati juga dikonversi oleh proses pembusukan menjadi produk sederhana yang dapat digunakan kembali hanya oleh tanaman.
Berbeda dengan hewan, tanaman hijau hanya membutuhkan karbon dioksida, air, garam mineral, dan sinar matahari. Mineral harus diperoleh dari tanah, dan kesuburan tanah tergantung pada kemampuannya untuk melengkapi tanaman dengan nutrisi penting ini.
Tetapi tanah ini kehabisan bahan-bahan ini dengan menghilangkan tanaman berturut-turut; maka kebutuhan akan pupuk. Liebig menunjukkan bahwa analisis kimia tanaman dapat berfungsi sebagai panduan untuk zat yang harus ada dalam pupuk. Maka lahirlah kimia pertanian sebagai ilmu terapan.
Dalam analisisnya tentang fermentasi, pembusukan, dan penyakit menular, Liebig kurang beruntung. Dia mengakui kesamaan dari fenomena ini tetapi menolak untuk mengakui bahwa organisme hidup dapat berfungsi sebagai agen penyebab. Tetap bagi Pasteur untuk mengklarifikasi masalah itu.
Pada tahun 1860-an Pasteur membuktikan bahwa berbagai ragi dan bakteri bertanggung jawab atas “fermentasi,” zat yang menyebabkan fermentasi dan, dalam beberapa kasus, penyakit. Dia juga menunjukkan kegunaan metode kimia dalam mempelajari organisme kecil ini dan merupakan pendiri dari apa yang kemudian disebut bakteriologi.
Kemudian, pada tahun 1877, fermentasi Pasteur ditetapkan sebagai enzim, dan, pada tahun 1897, ahli kimia Jerman E. Buchner dengan jelas menunjukkan bahwa fermentasi dapat terjadi dalam jus pers ragi, tanpa sel hidup.
Jadi proses kehidupan sel dikurangi dengan analisis ke sistem enzim yang tidak hidup. Sifat kimia enzim tetap tidak jelas sampai 1926, ketika enzim kristal murni pertama (urease) diisolasi. Enzim ini dan banyak lainnya kemudian diisolasi terbukti sebagai protein, yang telah dikenal sebagai rantai subunit berbobot molekul tinggi yang disebut asam amino.
Misteri bagaimana jumlah kecil zat makanan yang dikenal sebagai vitamin mencegah penyakit seperti beri-beri, scurvy, dan pellagra menjadi jelas pada tahun 1935, ketika riboflavin (vitamin B2) ditemukan sebagai bagian integral dari enzim. Pekerjaan selanjutnya telah membuktikan konsep bahwa banyak vitamin penting dalam reaksi kimia sel berdasarkan perannya dalam enzim.
Pada tahun 1929 zat adenosine trifosfat (ATP) diisolasi dari otot. Pekerjaan selanjutnya menunjukkan bahwa produksi ATP dikaitkan dengan proses pernapasan (oksidatif) dalam sel. Pada tahun 1940, F.A. Lipmann mengusulkan bahwa ATP adalah bentuk umum dari pertukaran energi dalam banyak sel, sebuah konsep yang sekarang didokumentasikan secara menyeluruh. ATP telah terbukti juga menjadi sumber energi utama untuk kontraksi otot.
Penggunaan isotop radioaktif dari unsur-unsur kimia untuk melacak jalur zat dalam tubuh hewan dimulai pada tahun 1935 oleh dua ahli kimia A.S., R. Schoenheimer dan D. Rittenberg. Teknik itu menyediakan salah satu alat paling penting untuk menyelidiki perubahan kimia kompleks yang terjadi dalam proses kehidupan.
Pada waktu yang hampir bersamaan, pekerja lain melokalisasi lokasi reaksi metabolik dengan kemajuan teknis yang cerdas dalam studi organ, irisan jaringan, campuran sel, sel individu, dan, akhirnya, konstituen sel individu, seperti inti, mitokondria, ribosom, lisosom , dan membran.
Pada tahun 1869 suatu zat diisolasi dari inti sel nanah dan disebut asam nukleat, yang kemudian terbukti menjadi asam deoksiribonukleat (DNA), tetapi baru pada tahun 1944 makna DNA sebagai bahan genetik terungkap, ketika DNA bakteri muncul. terbukti mengubah materi genetik sel bakteri lainnya.
Dalam satu dekade penemuan itu, struktur heliks ganda DNA diusulkan oleh Watson dan Crick, memberikan dasar yang kuat untuk memahami bagaimana DNA terlibat dalam pembelahan sel dan dalam mempertahankan karakteristik genetik.
Kemajuan telah berlanjut sejak saat itu, dengan peristiwa penting seperti sintesis kimiawi pertama dari protein, pemetaan terperinci pengaturan atom dalam beberapa enzim, dan penjelasan mekanisme rumit pengaturan metabolik, termasuk aksi molekul hormon.