ASPEK
KIMIA DALAM TUBUH MANUSIA
Senyawa kimia dalam jasad
kehidupan
Biokimia adalah ilmu yang mempelajari mengenai berbagai
molekul di dalam sel hidup dan organisme hidup, termasuk juga reaksi kimia yang
terjadi. Secara lebih formal, Murray dkk. (2003) mendefinisikan biokimia
sebagai “ilmu pengetahuan yang mempelajari dasar kimia kehidupan”. Dalam
hal ini, menurut Bahasa Yunani, bios berarti kehidupan.
Sel sebagai pusat perhatian dalam biokimia
Mengingat sel merupakan unit struktural kehidupan, maka
biokimia memiliki definisi fungsional yaitu ilmu pengetahuan yang mempelajari
unsur-unsur kimia pembentuk sel hidup dan dengan reaksi serta proses yang
dijalaninya. Sebagai contoh, dinding sel yang tersusun atas molekul-molekul
fosfolipid, protein serta karbohidrat. Contoh lainnya adalah di dalam
sitoplasma sel terjadi pemecahan molekul glukosa menjadi piruvat untuk
menghasilkan energi. Yang lebih khusus lagi, di dalam mitokondria terjadi
reaksi-reaksi metabolik di antaranya siklus Krebs, oksidasi asam lemak,
oksidasi piruvat, metabolism asam-asam amino serta masih banyak lagi.
Pendeknya, berbagai peristiwa biokimiawi berhubungan dengan sel. Oleh karena
itu cakupan biokimia sangat luas meliputi biologi sel, biologi molekuler serta
genetika molekuler.
Unsur-unsur penyusun tubuh
Unsur-unsur utama penyusun tubuh adalah karbon (C),
hidrogen (H), oksigen (O) dan nitrogen (N). Selain itu masih terdapat beberapa
unsur lain yaitu: kalsium (Ca), fosfor (P), kalium (K), sulfur (S), natrium
(Na), klor (Cl), magnesium (Mg), besi (Fe), mangan (Mn) dan iodium (I). Rincian
dari unsur-unsur tersebut tercantum pada Tabel 1.1.
Tabel
1.1 Perkiraan Komposisi Dasar Tubuh Manusia (Berdasarkan Berat Kering)
No
|
Unsur
|
Persentase
|
No
|
Unsur
|
Persentase
|
1
2
3
4
5
6
7
|
Karbon
Oksigen
Hidrogen
Nitrogen
Kalsium
Fosfor
Kalium
|
50
20
10
8,5
4
2,5
1
|
8
9
10
11
12
13
14
|
Sulfur
Natrium
Klor
Magnesium
Besi
Mangan
Iodium
|
0,8
0,4
0,4
0,1
0,01
0,001
0,00005
|
Biomolekul-biomolekul kompleks utama penyusun
tubuh
Unsur-unsur penyusun tubuh sebagaimana disebutkan di atas
banyak yang membentuk molekul-molekul besar yang kompleks di dalam tubuh. Di
antara biomolekul-biomolekul kompleks tersebut yang merupakan biomolekul
kompleks utama adalah DNA, RNA, protein, polisakarida dan lipid. Biomolekul
kompleks tersusun atas molekul-molekul sederhana, seperti terinci pada Tabel
1.2.
Tabel
1.2 Biomolekul-Biomolekul Utama di dalam Tubuh Manusia
No
|
Biomolekul
|
Molekul Pembangun
|
Fungsi Utama
|
1
2
3
4
5
|
DNA
RNA
Protein
Polisakarida berupa glikogen
Lipid
|
Deoksiribonukleotida
Ribonukleotida
Asam amino
Glukosa
Asam lemak
|
Materi genetik
Sintesis protein
Sangat banyak, umumnya menjadi bagian dari
sel yang melangsungkan kerja (enzim, unsur kontraktilitas dll.)
Simpanan energi jangka pendek
Sangat banyak, misalnya simpanan energi
jangka panjang, komponen membran sel dll.
|
Komponen utama penyusun tubuh
Anda telah memahami mengenai unsur-unsur serta
molekul-molekul kompleks utama penyusun tubuh. Selanjutnya komponen-komponen
utama penyusun tubuh terdiri atas air, protein, lemak, mineral serta
karbohidrat. Rincian komponen tersebut tertera pada Tabel 1.3.
Tabel
1.3 Komposisi Kimiawi Normal (Pria dengan Berat Badan 65 kg)
No
|
Komponen
|
Berat (kg)
|
Persentase
|
1
2
3
4
5
|
Air
Protein
Lemak
Mineral
Karbohidrat
|
40
11
9
4
1
|
61,6
17,0
13,8
6,1
1,5
|
Ikatan kimia
Molekul di dalam tubuh baik yang sederhana sampai dengan
yang kompleks dapat terbentuk karena adanya ikatan kimia. Ikatan kimia
digolongkan menjadi 2 yaitu ikatan kovalen dan ikatan non kovalen. Selanjutnya
ikatan non kovalen terdiri atas ikatan ionik, ikatan hidrogen dan ikatan Van
Der Waals.
Ikatan kovalen
Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk oleh valensi
dari masing-masing atom. Anda dapat mempelajari lagi tentang valensi dengan
membaca buku-buku kimia umum, atau pelajaran kimia di SMA. Contoh dari ikatan
kovalen adalah CO2. Dalam hal ini valensi C adalah 4 dan valensi O
adalah 2.
Ikatan ionik
Ikatan ionik adalah ikatan antara dua gugus dengan muatan
berlawanan. Contohnya adalah ikatan antara substrat dan enzim. Jarak optimal
ikatan ini adalah 28 Angstrom
Ikatan
hydrogen
Ikatan hidrogen adalah pengikatan satu atom hidrogen oleh
dua atom lain yang berbeda. Ikatan ini dapat dibentuk di antara molekul-molekul
tidak bermuatan maupun molekul-molekul bermuatan. Atom yang mengikat hidrogen
lebih kuat disebut donor hidrogen sedang lainnya dinamakan akseptor hidrogen.
Ikatan hidrogen antar molekul-molekul air (H2O). Perhatikan atom
oksigen pada kutub negatif berikatan dengan atom hidrogen pada kutub posif air.
Ikatan Van Der Waals
Iakatan Van Der Waals adalah daya tarik non spesifik,
yang berperan pada saat dua atom berjarak 3-4 Angstrom.
Air
Air merupakan produk akhir utama dari metabolisme
oksidatif makanan. Dalam reaksi-reaksi metabolik, air berfungsi sebagai reaktan
tetapi juga sebagai produk. Air juga menjadi pelarut biologis yang ideal. Air
sangat mempengaruhi semua interaksi molekuler dalam sistem biologi. Air
mempunyai 2 sifat penting secara biologis yaitu sifat polar dan sifat kohesif.
Air merupakan molekul polar
Secara tiga dimensi, air merupakan molekul tetrahedron
tak beraturan dengan oksigen pada bagian pusatnya. Dua buah ikatan dengan
hidrogen diarahkan ke dua sudut tetrahedron, sementara elektron-elektron yang
tidak dipakai bersama pada kedua orbital terhibridasi sp3 menempati
2 sudut sisanya. Molekul air membentuk molekul bipolar (dua kutub). Sisi oksigen
yang berlawanan dengan dua atom hidrogen cenderung bermuatan negatif karena
mengandung lebih banyak elektron. Sedangkan disisi hidrogen cenderung bermuatan
negatif.
Air bersifat sangat kohesif
Molekul-molekul air yang berdekatan memiliki afinitas
yang tinggi satu sama lainnya. Daerah bermuatan positif dan satu molekul air
cenderung akan mengarahkan diri kepada daerah bermuatan negatif pada salah satu
molekul didekatnya. Air beku mempunyai struktur kristal yang sangat teratur di
mana seluruh ikatan hidrogen potensial memang terbentuk. Air cair mempunyai
struktur yang setengah teratur dengan kelompok-kelompok molekul berikatan
hidrogen yang secara terus menerus terbentuk dan terpecah.
Air merupakan pelarut yang sangat baik bagi
molekul-molekul polar. Air sangat memperlemah iakatan ionik dan ikatan hidrogen
antara molekul-molekul polar dengan cara bersaing daya tarik. Perhatikan contoh
pada Gambar 1.3. Atom-atom hidrogen air mengantikan atom hidrogen amida (-NH)
sebagai donor ikatan hidrogen, dan atom oksigen air menggantikan atom oksigen
karbonil (-CO) sebagai akseptor. Maka ikatan hidrogen yang kuat antara –NH dan
–CO terjadi jika tidak ada air.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar