KOMPOSISI KIMIA ORGANISME

Komposisi kimia organisme hidup pada umumnya sama dengan komposisi kimia yang terdapat dalam protoplasma sel.

Protoplasma merupakan substansi dasar kehidupan atau substansi yang hidup dalam sel, baik pada sel tumbuhan maupun sel hewan.

Protoplasma terdiri dari campuran yang kompleks berbagai bahan, unsur ataupun senyawa kimia, baik senyawa anorganik maupun organik.

Pada jenis/spesies yang berbeda dan pada bagian-bagian atau organ suatu hewan/tumbuhan, protoplasmanya berbeda sifat-sifat kimia, fisika maupun biologisnya.

Berbagai fenomena biologis ~ dengan berbagai proses kimia dan fisika biokimia dan biofisika.Misalnya :- Fotosintesa pada tumbuhan- Transpirasi- Respirasi- Proses Pembentukan Urine- Fermentasi- Dll.

Unsur-unsur Kimia Protoplasma

Unsur kimia protoplasma tersusun dalam tabel, terdiri dari kurang lebih 20 unsur dari 92 unsur kimia di alam.

Unsur yang predominan berjumlah 12

Tabel 3.1: Presentase rata-rata unsur kimia protoplasma

No. Urut

UNSUR %

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

Oksigen ( O )

Karbon ( C )

Hidrogen ( H )

Nitrogen ( N )

Kalium ( K )

Phosphor ( P )

Sulfur ( S )

Chlor ( Cl )

Natrium ( Na )

Calcium ( Ca )

Magnesium ( Mg )

Ferum ( Fe )

76,0

10,5

10,0

2,5

0,3

0,3

0,2

0,1

0,05

0,02

0,02

0,01

Unsur-unsur lain dalam jumlah sedikit (Trace Elements) antara lain : Silikon (Si), Cuprum (Cu), Alumunium (Al), Mangan (Mn), Boron (B), Cobalt (Co), Iodine (I), Fluor (Fl), Bromin (Br).

Keempat unsur pertama (O, C, H, dan N presentasenya ± 99 %, dan sisanya 8 unsur lainnya hanya ± 1 %.Unsur-unsur tersebut biasanya dijumpai dalam bentuk garam-garam anorganir, air dan senyawa-senyawa organik.

Sebagai perbandingan dapat pula dilihat persentasi unsur-unsur kimia tubuh manusia dalam tabel 3.2. (Brum, G, Et.Al, 1994).

Tabel 3.2. : Presentase unsur-unsur kimia tubuh manusia

No. Urut

UNSUR % No. Atom Berat Atom

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

Oksigen ( O )

Karbon ( C )

Hidrogen ( H )

Nitrogen ( N )

Kalsium ( Ca )

Phosphor ( P )

Kalium ( K )

Sulfur ( S )

Sodium ( Na )

Chlor ( Cl )

Magnesium ( Mg )

Ferum ( Fe )

65

18

10

3

2

1.1

0.35

0.25

0.15

0.15

0.05

0.004

8

6

1

7

20

15

19

16

11

17

12

26

16

12

1

14

40

31

39

32

33

35

24

56

Oksigen (65%) + Karbon (18%) + Hidrogen (10%) + Nitrogen (3%) = 96 %

Sebagai Trace Elements (kurang dari 0,01% : Boron (B), Chromium (Cr), Cobalt (Co), tembaga (Cu), Fluorine (F), Iodine (I), Mangan (Mn), Molybdum (Mo), Selenium (Se), Silicon (Si), Timah (Sn), Vanadium (V), Seng (Zn) (Campbell, Et,Al, 1994).

Kebanyakan konstituen garam-garam anorganik dalam sel (intraseluler) berada dalam bentuk ion-ion Elektrolit, sedangkan senyawa organik dalam bentuk nonelektrolit, yang tersebar berupa molekul-molekul terlarut (tabel 3.3).

Berbagai proses vital dalam tubuh organisme berada dibawah pengaruh substansi-substansi anorganis yang terdapat dalam protoplasma dan cairan-cairan tubuh, meskipun dalam jumlah yang sangat kecil.

Tabel 3.3 : Ion-ion yang umum terdapat dalam protoplasma

KATION ANION

NATRIUM Na+

KALIUM K+

CALCIUM CA2+

MAGNESIUM Mg2+

FERUM Fe3+

CHLORIDE Cl ¯

HIDROGENCARBONAT HCl3¯

BICARBONAT CO3-2

HIDROGEN PHOSPHAT HPo4-2

PHOSPHAT Po4-3

Sedangkan presentase senyawa anorganik relatif paling besar dibandingkan dengan persentase senyawa organik (tabel 3.4).

Tabel 3.4 : Persentase Senyawa Organik dan Anorganik dalam Protoplasma

Senyawa Organik % Berat Senyawa Anorganik % Berat

Protein

Lipida

Karbohidrat

15

3

1

Air

Garam – garam

80

1

Air mencapai 80 – 95 % berat, terutama pada sel-sel muda, mengapa ?

1. Pelarut substansi garam-garam anorganik dan organik.2. Melancarkan disosiasi/ionisasi elektrolit.3. Mempunyai tegangan permukaan yang tinggi.4. Mempunyai keenceran yang besar.5. Mampu mengabsorbsi panas yang besar6. Semua proses yang terjadi dalam protoplasma/sel tergantung

sifat-sifat air.7. Kehidupan organisme di bumi adalah tidak mungkin bila tidak

ada air.8. Air merupakan medium dalam mana proses-proses biologis

berlangsung9. Daya absorbsi dan hantar panas dapat mempertahankan

protoplasma dari perubahan suhu yang mendadak.

Garam-garam anorganik di dapatkan dari air (laut, air tanah / tawar), makanan ion-ionnya sangat penting dalam komposisi protoplasma, aktifitas kimia, proses elektris untuk pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan tubuh dan reproduksi

Fungsi beberapa garam anorganik yang biasa terdapat

1. Iodium Membantu pembentukan Thyroxin

2. Ferum Pembentukan Hemoglobin Eritrusit

3. Calsium Pembentukan tulang dan gigi

4. Fluor Menguatkan tulang dan gigi

5. Co Pembentukan darah dan vitamin B12

6. Bo Pertumbuhan pada tumbuhan

7. Cu Hemocyanin pada darah Arthropoda dan Molusca

8. K Regulasi tekanan Osmosis dan Ph

9. P Kebanyakan bergabung dengan Ca dalam tulang dan gigi (±80%), 10% protein, lipida dan karbohidrat, 10% dalam komponen kimia lain seperti asam nukleat, transfer energi dalam ikatan ATP ADP + P

10. Na dan Cl Regulasi Ph, tekanan osmosis, keseimbangan air.

* Definisi Ca pada mamalia kekejangan-kekejangan otot.

* Bila Ca, Na, dan K tidak seimbang denyut jantung menjadi tidak normal.

* Shell / cangkang siput / rangka pada hewan terdiri dari CaCO3; Ca3(PO4)2.

11. Mg Pembentukan Chlorophyl pada tubuh

Senyawa Organik

Senyawa – senyawa kimia yang mengandung karbon disebut senyawa organik

Kelompok-kelompoknya yang penting antara lain :

1. Karbohidrat

2. Lipida

3. Protein

4. Asam Nukleat

5. Nukleotida

Karbohidrat

• Terdapat berbagai macam senyawa ini, yang bedanya dalam jumlah dan susunan dari ketiga atom dalam molekul-molekulnya, misal : Glukose dan Fruktose (gbr. 3.4 B,C. dan 3.5)

Macamnya : Hanya mengandung tiga unsur Carbon ( C ), Hidrogen ( H ), dan Oksigen ( O ).

Monosakarida Glukose Disakarida Sukrose Polisakarida Pati, Glukogen,

Selulose

Lipida

Larut dalam Ether, Chloroform, Benzen; dapat mengalami saponifikasi oleh basa NaOH sabun yang larut dalam air.

Macamnya :• Trigliserida lemak, minyak• Lilin (wax) kutikula, cutin, suberin, earwax, beewax• Phospholipida komponen membran plasma• Steroid kolesterol, testosteron, estrogen, progesteron

Protein

•Suatu senyawa yang unsur-unsurnya terdiri dari C, H, O, N, S dan kadang-kadang unsur lain.

Stukturnya ada yang tiga dan empat tahap, yaitu :

Protein Primer, Sekunder, Tertier dan Quartier.

Misalnya :

Albumin dari putih telur C239 H389 O78 N58 S2

Zein dari Jagung C736 H1161 O208 N184 S3

Hemoglobin Pigmen Eritrosit C3032 H4816 O872 N184 S FeH

( C3032 H4816 O872 N780 S8 FeH )

Unsur-unsur tersebut diatas bersenyawa di dalam suatu asam amino (dimana ada gugus amino, gugus carboxyl dan R dari berbagai variasi senyawa kimia yang dijumpai pada ke 20 macam asam amino).

(Glycine, Cystine, Serin, Aganine, dst)

Macamnya : Dipeptida Dua asam amino Tripeptida Tiga asam amino Polypeptida Enzim, miosin, aktin myoglobin,

hemoglobin kolagen

Protein Proteose Pepton Peptida Asam Amino

Hidrolisa

Peranan Protein

1. Pembentukan membran plasma

2. Aktifitas berbagai bagian sel

3. Konstituen umum protoplasma sesudah air

4. Menghasilkan energi

5. Pembentukan enzim dan hormon

ENZIM– Merupakan campuran majemuk / senyawa protein yang

mempercepat reaksi kimia tanpa turut bereaksi / berkombinasi dalam reaksi tersebut.

Banyak reaksi diantara substansi kimia di dalam tubuh organisme hidup berlangsung dengan kecepatan ekstrim, sedangkan diluar tubuh sangat lambat.

Enzim berperan sebagai biokatalisator yang ada dalam sel tumbuhan / hewan.

Misal :

Proses pencernaan, respirasi, sekresi, ekskresi dan proses vital lainnya dalam tubuh organisme tergantung pada adanya enzim

Enzim akan rusak / tidak bekerja pada suhu 40 – 50 °C.Pepsin aktif pada pH 1,5Tripsin aktif pada pH 7 – 8,6

ZIMOGEN Enzim yang belum aktif dan aktifitasnya tergantung kepada adanya aktifator yang spesifikMisal :

Pepsinogen Pepsin

HCl(di lambung)

Tripsinogen Tripsin

Enterokinase(di pankreas)

Tabel : Molekul-molekul Organik dalam Sel (Mader, S.S., 1994, part 1)

Kelompok Contoh Fungsi

Monosakarida

Gula 6 – Carbon

Disakarida

Gula 12 – Carbon

Polisakarida

Polimer Glukosa

Glukose

Sukrose

Pati, Glikogen Selulose

Sumber Energi

Transport gula pada darah

Cadangan Energi Struktur dd sel tersebut

Struktur fisik

Trigliserida

1 Gliserol + 3 Asam Lemak

Lilin

Asam Lemak + Alkohol

Lemak, Minyak

Kutikula, Suberin, Ear wax, Beewax

Lilin telinga

Simpanan energi jangka lama

Selubung pelindung bagian-bagian tumbuhan

Protektif

Kar

bohi

drat

Lip

ida

Kelompok Contoh Fungsi

Phospholipida

Seperti Trigliserida dimana 1 asam lemak

diganti gugus fosfat

STEROID Estrogen, Progesteron

Kolesterol

Testosteron

Sebagai komponen Membran Plasma

Komponen membran plasma hormon jantan

Polipeptida

Polimer Asam Amino

Struktur 3 Tahap

Struktur 4 Tahap

Enzim

Miosin dan Aktin

Insulin

Hemoglobin Kolagen

Mempercepat reaksi seluler, komponen sel otot, mengatur gula darah, mengangkut oksigen darah.

Serabut penyokong bagian-bagian tubuh. Struktur fisik

Lip

ida

Pro

tein

Kelompok Contoh Fungsi

Asam Nukleat

Polimer Nukleotida

Nukleotida

DNA

RNA

ATP

Coenzim

Bahan genetis Sintesa

Protein

Pembawa energi

Membatu enzinAsa

m N

ukle

at

Tugas 3

1. Buat dalam tabel perbandingan struktur DNA dan struktur RNA !

2. Tuliskan pasangannya benang molekul DNA ini : TCAAGCCGTACG !

3. Jelaskan perbedaan tahapan struktur protein !

4. A. Apa perbedaan lemak jenuh dengan lemak tidak jenuh ?

B. Sebutkan 4 macam Makromolekul organik dan 4 macam monomer !