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 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 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 protoplasma

No. UrutUNSUR%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 )76,010,510,02,50,30,30,20,10,050,020,020,01

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

No. UrutUNSUR%No. AtomBerat Atom1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.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 10321.10.350.250.150.150.050.0048617201519161117122616121144031393233352456

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

KATIONANIONNATRIUM Na+KALIUM K+CALCIUM CA2+MAGNESIUM Mg2+FERUM Fe3+CHLORIDE Cl HIDROGENCARBONAT HCl3BICARBONAT CO3-2HIDROGEN PHOSPHAT HPo4-2PHOSPHAT 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% BeratSenyawa Anorganik% BeratProteinLipidaKarbohidrat1531AirGaram garam801

Air mencapai 80 95 % berat, terutama pada sel-sel muda, mengapa ?Pelarut substansi garam-garam anorganik dan organik.Melancarkan disosiasi/ionisasi elektrolit.Mempunyai tegangan permukaan yang tinggi.Mempunyai keenceran yang besar.Mampu mengabsorbsi panas yang besarSemua 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 berlangsungDaya 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 terdapatIodium Membantu pembentukan ThyroxinFerum Pembentukan Hemoglobin EritrusitCalsium Pembentukan tulang dan gigiFluor Menguatkan tulang dan gigiCo Pembentukan darah dan vitamin B12Bo Pertumbuhan pada tumbuhanCu Hemocyanin pada darah Arthropoda dan MoluscaK 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 + P10. 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 organikKelompok-kelompoknya yang penting antara lain :KarbohidratLipidaProteinAsam NukleatNukleotida

KarbohidratTerdapat 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 GlukoseDisakarida SukrosePolisakarida 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 S2Zein dari Jagung C736 H1161 O208 N184 S3Hemoglobin 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 ProteinPembentukan membran plasmaAktifitas berbagai bagian selKonstituen umum protoplasma sesudah airMenghasilkan energiPembentukan enzim dan hormon

ENZIMMerupakan 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 :

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

KelompokContohFungsiMonosakarida Gula 6 CarbonDisakarida Gula 12 CarbonPolisakarida Polimer GlukosaGlukose

Sukrose

Pati, Glikogen SeluloseSumber Energi

Transport gula pada darahCadangan Energi Struktur dd sel tersebutStruktur fisikTrigliserida1 Gliserol + 3 Asam LemakLilin Asam Lemak + AlkoholLemak, Minyak

Kutikula, Suberin, Ear wax, Beewax

Lilin telingaSimpanan energi jangka lamaSelubung pelindung bagian-bagian tumbuhanProtektif

LipidaProtein

KelompokContohFungsiPhospholipida Seperti Trigliserida dimana 1 asam lemak diganti gugus fosfat

STEROID

Estrogen, ProgesteronKolesterolTestosteronSebagai komponen Membran Plasma

Komponen membran plasma hormon jantanPolipeptida Polimer Asam Amino Struktur 3 Tahap Struktur 4 TahapEnzimMiosin dan AktinInsulinHemoglobin KolagenMempercepat reaksi seluler, komponen sel otot, mengatur gula darah, mengangkut oksigen darah.Serabut penyokong bagian-bagian tubuh. Struktur fisik

Asam Nukleat

KelompokContohFungsiAsam Nukleat Polimer Nukleotida

NukleotidaDNARNA

ATPCoenzimBahan genetis SintesaProtein

Pembawa energiMembatu enzin

Tugas 3Buat dalam tabel perbandingan struktur DNA dan struktur RNA !Tuliskan pasangannya benang molekul DNA ini : TCAAGCCGTACG !Jelaskan perbedaan tahapan struktur protein !A. Apa perbedaan lemak jenuh dengan lemak tidak jenuh ?B. Sebutkan 4 macam Makromolekul organik dan 4 macam monomer !