Sepintas pengantar Biokimia dan Struktur Sel

Sore yang tentram, langit biru dengan awan-awan tipis menghalang. Ya, sore ini saya ingin mengunyah studi biokimia nutrisi, yang sebelumnya masih terasa asing di benak. Kalau dipikir-pikir studi ini lah yang mesti menjadi basic keilmuan saya, untuk dapat lebih lincah mengutak-atik kebutuhan pakan pada hewan-hewan air. Setelah itu, baru melangkah ke proses fisiologisnya dalam tubuh yang lebih berbicara tentang metabolisme, kemudian bagaimana pertumbuhan akibat asupan energi yang dihasilkan dari bahan tersebut.

Menelisik lebih jauh, biokimia berurusan dengan bahan-bahan organik makro dan mikro (zat kimia) di dalam tubuh organisme, yang kemudian disintesis dalam bentuk metabolisme energi. Interaksi antar zat kimia ini lalu akan dihubungkan dengan berbagai aktivitas kehidupan organisme. Hal pertama, mengenal struktur, karakteristik, sifat, klasifikasi dari bahan organik dan nonorganik itu, kemudian mencari tingkat kebutuhan pada organisme, dan terakhir menentukan bahan pangan yang tepat yang mengandung bahan organik tersebut.

Logika Molekul Organisme
Sebelum melangkah lebih jauh, langkah awal yang mesti ditempuh yakni memahami bagaimana sistem molekul berinteraksi di alam ini. Sebelum organisme pertama hadir dimuka bumi, bumi hanya berupa zat-zat tak hidup (Inanimate matter), yang menjadi obyek studi ilmu fisika dan kimia pada perkembangan berikutnya. Tapi, lantaran kondisi iklim yang memungkinkan, sehingga zat-zat tak hidup itu, tiba-tiba melahirkan zat hidup. Proses ini dalam buku The Hidden connection karya Princhof Capra, disebut sebagai autopoeisis, proses melahirkan hal-hal baru dalam kompleksitas menjadi sistem-sistem hidup. Dimana, terdapat aliran energi, perkembangan struktur, dan pembentukan pola-pola baru. Atau zat-zat tersebut berinteraksi satu sama lain, membentuk konsensus atau sintesis yang baru dan bukan hasil penjumlahan sebelumnya, menjadi susunan yang rumit, tapi terorganisir dengan rapi.

Sehingga, segala hukum yang ada dalam studi fisika dan kimia, jika dikaitkan dengan organ hidup tentu akan mengikuti prinsip kimia dan fisika. Prinsip ini dikenal dengan nama: “Prinsip Asas Logika Molekul Zat Hidup” (Principles of Molecular logic of Living State).

Karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen adalah komponen utama molekul yang berinteraksi dalam organisme. Sementara fosfat berperan dalam pembentukan komponen asam nukleat, begitu pula kalsium berperan dalam proses ionik dan pembentukan tulang.

Molekul-molekul ini berinteraksi pada sel organisme, sehingga pemahaman mengenai karakteristik dan organ dalam sel begitu dibutuhkan. Sel merupakan unit fundamental biologi. Biomolekul utama dalam sel yaitu DNA dan RNA, protein, polisakarida, dan lipid. Molekul-molekul kompleks itu dibangun dari molekul sederhana, seperti deoksinukleotida, ribonukleotida, asam amino, glukosa, dan asam lemak. Dan sel dalam proses pertumbuhannya, juga terbantukan dengan ketersediaan vitamin dan mineral. Berat biomolekul dalam benda hidup lebih besar lantaran kompleksitasnya dari zat kimia di antaranya, seperti O2, CO2, N2, garam anorganik, ion-ion logam.
Sifat khusus benda hidup, yaitu terorganisasi dengan baik, mempunyai fungsi dan tujuan, mampu melakukan ekstraksi dan menggunakan energi lingkungan dalam bentuk zat gizi organik atau energi sinar matahari untuk membangun dan mempertahankan kompleksitasnya. Serta kemampuan organisme untuk melakukan replikasi dengan cepat.
Atom karbon merupakan senyawa kimia utama dalam jasad hidup, karena akan berikatan dengan hidrogen, oksigen dan nitrogen. Ikatan antar karbon dapat membentuk struktur karbon berantai lurus, bercabang dan siklik.

Struktur utama yakni protein, tersusun atas 21 jenis asam amino. Asam amino ini mengandung gugus karboksil dan gugus amino yang terikat pada atom karbon yang sama. Gugus lainnya disebut gugus R, yang berlainan antar asam amino yang satu dengan yang lain. Sementara asam nukleat terdiri atas monomer nukleotida yang terdiri atas 8 macam. 4 macm pembentuk DNA dan 4 macam pembentuk RNA. Perbedaan antar DNA dan RNA terletak pada basa gulanya, dimana DNA mengandung basa adenin, guanin, timin, sitosin, dan gula deoksiribosa. Dan RNA mengandung basa adenin, guanin, urasil, sitosin dan gula ribosa.

Polisakarida seperti selulosa, pati dan glikogen merupakan unit yang kecil, yaitu monosakarida-monosakarida. Lipid, baik yang padat maupun cair mengandung gliserol yang membentuk ester dengan berbagai asam lemak.

Struktur dan fungsi organ-organ sel
Untuk mengetahui fungsi dari biomolekul, perlu diketahui struktur dari unit terkecil kehidupan, yaitu sel. Yang terbagi dalam bagian-bagian, seperti membran sel, sitoplasma, retikulum endoplasma, dan inti sel.

Memberan sel bersifat selektif atau permeabel terhadap nutrisi yang ada di sekitarnya. Air dapat dengan mudah keluar masuk sel, sementara zat cair lainnya perlu mekanisme lain, seperti transpor yang spesifik misalnya, larutan glukosa memerlukan protein spesifik sebagai pembawa.

Cytosol terletak dalam sel, merupakan larutan yang mengandung karbohidrat, glikoden pada hewan dan pati pada tanaman. Glikogen dirombak oleh enzim menjadi monosakarida, juga dapat membentuk piruvat untuk diolah lagi dalam mitokhondria. Pada cytosol terdapat lisosom yang enzimnya dapat menghidrolisis protein, polisakarida dan lipid sel. Protein dibangun dalam ribosom yang mengandung asam ribonukleat. Dalam Mitokhondria menjadi penghasil energi karena terdapat enzim yang mampu mengkatalisis zat makanan organik dengan bantuan oksigen lalu menghasilkan karbondioksida, air serta energi kimia. Energi ini nantinya menghasilkan ATP (adenosin tri posfat).

Retikulum endoplasma terbagi dua, ada yang kasar dan ada yang halus. Pada Re kasar terdapat ribosom yang bertugas mensintesis protein, yang disimpan sementara dulu dan nanti akan diangkut keluar sel. Re Halus tak dilengkapi ribosom, tapi mampu mensintesis lipid serta menjadi tempat menyimpan enzim yang belum aktif, macam zymogen. Lalu, inti sel menjadi organ penting untuk mereplikasi senyawa genetik (DNA). Di sini juga disentisis Nicotinamide adenin dinucleotide (NAD).

***


CB Blogger