KOMPOSISI KIMIA ORGANISMEKomposisi 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 sifatsifat 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 ProtoplasmaUnsur 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 protoplasmaNo. Urut 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. UNSUR 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 garamgaram anorganir, air dan senyawa-senyawa organik.

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

Tabel 3.2. : Presentase unsur-unsur kimia tubuh manusiaNo. Urut

UNSUR 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

No. Atom 8 6 1 7 20 15 19 16 11 17 12 26

Berat Atom

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

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 protoplasmaKATIONNATRIUM Na+ KALIUM K+ CALCIUM Ca2+ MAGNESIUM Mg2+ FERUM Fe3+

ANIONCHLORIDE Cl HIDROGENCARBONAT HCl3 BICARBONAT CO3-2 HIDROGEN PHOSPHAT HPO42PHOSPHAT PO43-

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. 2.

3.4. 5. 6.

7.

8.

9.

Pelarut substansi garam-garam anorganik dan organik. Melancarkan disosiasi/ionisasi elektrolit. Mempunyai tegangan permukaan yang tinggi. Mempunyai keenceran yang besar. Mampu mengabsorbsi panas yang besar Semua proses yang terjadi dalam protoplasma/sel tergantung sifat-sifat air. Kehidupan organisme di bumi adalah tidak mungkin bila tidak ada air. Air merupakan medium dalam mana proses-proses biologis berlangsung 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 terdapat1.2. 3. 4. 5. 6. 7.

8.

Iodium Membantu pembentukan Thyroxin Ferum Pembentukan Hemoglobin Eritrusit Calsium Pembentukan tulang dan gigi Fluor Menguatkan tulang dan gigi Co Pembentukan darah dan vitamin B12 Bo Pertumbuhan pada tumbuhan Cu Hemocyanin pada darah Arthropoda dan Molusca 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 OrganikSenyawa 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 Disakarida Polisakarida Glukose Sukrose Pati, Glukogen, Selulose

LipidaLarut 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

ProteinSuatu 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 AminoHidrolisa

Peranan ProteinPembentukan membran plasma Aktifitas berbagai bagian sel Konstituen umum protoplasma sesudah air Menghasilkan energi Pembentukan enzim dan hormon

1. 2. 3. 4. 5.

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 1,5 Tripsin aktif pada pH 7 8,6 ZIMOGEN Enzim yang belum aktif dan aktifitasnya tergantung kepada adanya aktifator yang spesifik Misal :Tripsinogen(di pankreas)

Tripsin Enterokinase

Pepsinogen(di lambung)

Pepsin HCl

Tabel : Molekul-molekul Organik dalam Sel (Mader, S.S., 1994, part 1)Kelompok Monosakarida Gula 6 Carbon Disakarida Gula 12 Carbon Polisakarida Polimer Glukosa Contoh Glukose Fungsi Sumber Energi

Karbohidrat

SukrosePati, Glikogen Selulose

Transport gula pada darah Cadangan Energi Struktur dd sel tersebut Struktur fisikSimpanan energi jangka lama Selubung pelindung bagian-bagian tumbuhan Protektif

Trigliserida 1 Gliserol + 3 Asam Lemak Lilin Asam Lemak + Alkohol

Lemak, Minyak Kutikula, Suberin, Ear wax, Beewax Lilin telinga

Lipida

Kelompok Phospholipida Seperti Trigliserida dimana 1 asam lemak diganti gugus fosfat STEROID

Contoh

Fungsi Sebagai komponen Membran Plasma

Lipida

Estrogen, Progesteron Kolesterol Testosteron Enzim Miosin dan Aktin Insulin Hemoglobin Kolagen

Komponen membran plasma hormon jantan Mempercepat reaksi seluler, komponen sel otot, mengatur gula darah, mengangkut oksigen darah. Serabut penyokong bagian-bagian tubuh. Struktur fisik

Polipeptida Polimer Asam Amino Struktur 3 Tahap Struktur 4 Tahap

Protein

Kelompok

Contoh DNA RNA ATP Coenzim

Fungsi Bahan genetis Sintesa Protein Pembawa energi Membatu enzin

Asam Nukleat

Asam Nukleat Polimer Nukleotida Nukleotida