air,sel dan kimia sel
DESCRIPTION
bioselTRANSCRIPT
AIR, VISUALISASI SELDAN KIMIA SEL
MAKALAH
Disusun guna memenuhi tugas mata kuliahCell and Mollecullar Biology
Yang di bina oleh ibu Dr. Umie Lestari, M.Si.
Disusun Oleh :Kelompok 1
1. Beny Yulianingsih NIM
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
PASCASARJANA
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
2013
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang
diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir
71% permukaan Bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di
Bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di
kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan,
sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut
bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di
atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air
bersih penting bagi kehidupan manusia.
Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Selain di Bumi,
sejumlah besar air juga diperkirakan terdapat pada kutub utara dan selatan planet
Mars, serta pada bulan-bulan Europa dan Enceladus. Air dapat berwujud padatan (es),
cairan (air) dan gas (uap air). Air merupakan satu-satunya zat yang secara alami
terdapat di permukaan Bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Pengelolaan sumber
daya air yang kurang baik dapat menyebakan kekurangan air, monopolisasi serta
privatisasi dan bahkan menyulut konflik. Indonesia telah memiliki undang-undang
yang mengatur sumber daya air sejak tahun 2004, yakni Undang Undang nomor 7
tahun 2004 tentang Sumber Daya Air
Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan
merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua
aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan
kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel
tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk
hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme
multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-
masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 1013 sel. Namun demikian,
seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel.
Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-
masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang
membangun organ dan kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme
tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ
jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh
manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut
organel.
1.2 Rumusan masalah
1.2.1 Apa fungsi air bagi kehidupan ?
1.2.2 Bagaimana sel secara umum ?
1.2.3 Bagaimana ikatan kimiawi sel ?
1.2.4 Bagaimana molekul kimia dalam sel (kimia organic) ?
1.3 Tujuan
1.3.1 Untuk mengetahui Apa fungsi air bagi kehidupan
1.3.2 Untuk mengetahui Bagaimana sel secara umum
1.3.3 Untuk mengetahui Bagaimana ikatan kimiawi sel
1.3.4 Untuk mengetahui Bagaimana molekul kimia dalam sel (kimia organic)
AIR DAN VISUALISASI SEL
Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang
diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir
71% permukaan Bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di
Bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di
kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan,
sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut
bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di
atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air
bersih penting bagi kehidupan manusia.
SIFAT-SIFAT KIMIA DAN FISIKA
Air
Informasi dan sifat-sifat
Nama sistematis Air
Nama alternatifaqua, dihidrogen monoksida,
Hidrogen hidroksida
Rumus molekul H2O
Massa molar 18.0153 g/mol
Densitas dan fase0.998 g/cm³ (cariran pada 20 °C)
0.92 g/cm³ (padatan)
Titik lebur 0 °C (273.15 K) (32 °F)
Titik didih 100 °C (373.15 K) (212 °F)
Kalor jenis 4184 J/(kg·K) (cairan pada 20 °C)
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O: satu molekul air
tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen.
Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu
pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini
merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan
banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan
banyak macam molekul organik.
Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum
dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-
hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang
mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida.
Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi
oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini
apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan
tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fase
berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang
elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor).
Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada
yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua
atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada
tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya
tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat
masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan
yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai
ikatan hidrogen.
Air sering disebut sebagai pelarut universal karena air melarutkan banyak zat
kimia. Air berada dalam kesetimbangan dinamis antara fase cair dan padat di bawah
tekanan dan temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai
sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida
(OH-).
Tingginya konsentrasi kapur terlarut membuat warna air dari Air Terjun Havasu
terlihat berwarna turquoise.
ELEKTROLISIS AIR
Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan
mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katode, dua molekul
air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion
hidroksida (OH-). Sementara itu pada anode, dua molekul air lain terurai menjadi gas
oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H+ dan
OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi
keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.
Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung
pada elektrode dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk
menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai
bahan bakar kendaraan hidrogen.
KELARUTAN (SOLVASI)
Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang
bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai
zat-zat "hidrofilik" (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air
(misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik" (takut-air).
Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi
kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-
molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar
molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air.
Butir-butir embun menempel pada jaring laba-laba.
KOHESI DAN ADHESI
Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki
sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron
yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+)
dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih
elektronegatif dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen)
memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam
molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik
muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom
oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom
hidrogen.
Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-
polar-annya.
TEGANGAN PERMUKAAN
Bunga daisy ini berada di bawah permukaan air, akan tetapi dapat mekar
dengan tanpa terganggu. Tegangan permukaan mencegah air untuk menenggelamkan
bunga tersebut.
Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya
sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air
ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-
soluble); air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah
permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat
membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas
dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air.
Dalam sel-sel biologi dan organel-organel, air bersentuhan dengan membran
dan permukaan protein yang bersifat hidrofilik; yaitu, permukaan-permukaan yang
memiliki ketertarikan kuat terhadap air. Irvin Langmuir mengamati suatu gaya tolak
yang kuat antar permukaan-permukaan hidrofilik. Untuk melakukan dehidrasi suatu
permukaan hidrofilik — dalam arti melepaskan lapisan yang terikat dengan kuat dari
hidrasi air — perlu dilakukan kerja sungguh-sungguh melawan gaya-gaya ini, yang
disebut gaya-gaya hidrasi. Gaya-gaya tersebut amat besar nilainya akan tetapi
meluruh dengan cepat dalam rentang nanometer atau lebih kecil. Pentingnya gaya-
gaya ini dalam biologi telah dipelajari secara ekstensif oleh V. Adrian Parsegian dari
National Institute of Health.[11] Gaya-gaya ini penting terutama saat sel-sel
terdehidrasi saat bersentuhan langsung dengan ruang luar yang kering atau
pendinginan di luar sel (extracellular freezing).
AIR DALAM KEHIDUPAN
Kehidupan di dalam laut.
Dari sudut pandang biologi, air memiliki sifat-sifat yang penting untuk adanya
kehidupan. Air dapat memunculkan reaksi yang dapat membuat senyawa organic
untuk melakukan replikasi. Semua makhluk hidup yang diketahui memiliki
ketergantungan terhadap air. Air merupakan zat pelarut yang penting untuk makhluk
hidup dan adalah bagian penting dalam proses metabolisme. Air juga dibutuhkan
dalam fotosintesis dan respirasi. Fotosintesis menggunakan cahaya matahari untuk
memisahkan atom hidroden dengan oksigen. Hidrogen akan digunakan untuk
membentuk glukosa dan oksigen akan dilepas ke udara.
SEL
Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup
dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua
aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan
kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel
tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk
hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme
multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-
masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10 sel. Namun demikian,
seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya,
tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus
berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi.
PERKEMBANGAN BIOLOGI SEL
Antara tahun 1875 dan 1895, terjadi berbagai penemuan mengenai fenomena
seluler dasar, seperti mitosis, meiosis, dan fertilisasi, serta berbagai organel penting,
seperti mitokondria, kloroplas, dan badan Golgi.[22] Lahirlah bidang yang mempelajari
sel, yang saat itu disebut sitologi.
Perkembangan teknik baru, terutama fraksinasi sel dan mikroskopi elektron,
memungkinkan sitologi dan biokimia melahirkan bidang baru yang disebut biologi
sel.[23] Pada tahun 1960, perhimpunan ilmiah American Society for Cell Biology
didirikan di New York, Amerika Serikat, dan tidak lama setelahnya, jurnal ilmiah
Journal of Biochemical and Biophysical Cytology berganti nama menjadi Journal of
Cell Biology.[24] Pada akhir dekade 1960-an, biologi sel telah menjadi suatu disiplin
ilmu yang mapan, dengan perhimpunan dan publikasi ilmiahnya sendiri serta
memiliki misi mengungkapkan mekanisme fungsi organel sel.[25]
Sel prokariota
Pada sel prokariota (dari bahasa Yunani, pro, 'sebelum' dan karyon, 'biji'),
tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah
tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut nukleoid. Kebanyakan prokariota
merupakan organisme uniseluler dengan sel berukuran kecil (berdiameter 0,7–2,0 µm
dan volumenya sekitar 1 µm3) serta umumnya terdiri dari selubung sel, membran sel,
sitoplasma, nukleoid, dan beberapa struktur lain.
Hampir semua sel prokariotik memiliki selubung sel di luar membran selnya. Jika
selubung tersebut mengandung suatu lapisan kaku yang terbuat dari karbohidrat atau
kompleks karbohidrat-protein, peptidoglikan, lapisan itu disebut sebagai dinding sel.
Kebanyakan bakteri memiliki suatu membran luar yang menutupi lapisan
peptidoglikan, dan ada pula bakteri yang memiliki selubung sel dari protein.
Sementara itu, kebanyakan selubung sel arkea berbahan protein, walaupun ada juga
yang berbahan peptidoglikan. Selubung sel prokariota mencegah sel pecah akibat
tekanan osmotik pada lingkungan yang memiliki konsentrasi lebih rendah daripada isi
sel.
Sejumlah prokariota memiliki struktur lain di luar selubung selnya. Banyak
jenis bakteri memiliki lapisan di luar dinding sel yang disebut kapsul yang membantu
sel bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain. Kapsul juga dapat membantu
sel bakteri menghindar dari sel kekebalan tubuh manusia jenis tertentu. Selain itu,
sejumlah bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain dengan benang protein
yang disebut pilus (jamak: pili) dan fimbria (jamak: fimbriae). Banyak jenis bakteri
bergerak menggunakan flagelum (jamak: flagela) yang melekat pada dinding selnya
dan berputar seperti motor.
Prokariota umumnya memiliki satu molekul DNA dengan struktur lingkar yang
terkonsentrasi pada nukleoid. Selain itu, prokariota sering kali juga memiliki bahan
genetik tambahan yang disebut plasmid yang juga berstruktur DNA lingkar. Pada
umumnya, plasmid tidak dibutuhkan oleh sel untuk pertumbuhan meskipun sering
kali plasmid membawa gen tertentu yang memberikan keuntungan tambahan pada
keadaan tertentu, misalnya resistansi terhadap antibiotik.
Prokariota juga memiliki sejumlah protein struktural yang disebut sitoskeleton, yang
pada mulanya dianggap hanya ada pada eukariota. Protein skeleton tersebut
meregulasi pembelahan sel dan berperan menentukan bentuk sel.
SEL EUKARIOTA
Gambaran umum sel tumbuhan
Gambaran umum sel hewan.
Tidak seperti prokariota, sel eukariota (bahasa Yunani, eu, 'sebenarnya' dan
karyon) memiliki nukleus. Diameter sel eukariota biasanya 10 hingga 100 µm,
sepuluh kali lebih besar daripada bakteri. Sitoplasma eukariota adalah daerah di
antara nukleus dan membran sel. Sitoplasma ini terdiri dari medium semicair yang
disebut sitosol, yang di dalamnya terdapat organel-organel dengan bentuk dan fungsi
terspesialisasi serta sebagian besar tidak dimiliki prokariota. Kebanyakan organel
dibatasi oleh satu lapis membran, namun ada pula yang dibatasi oleh dua membran,
misalnya nukleus.
Selain nukleus, sejumlah organel lain dimiliki hampir semua sel eukariota,
yaitu (1) mitokondria, tempat sebagian besar metabolisme energi sel terjadi; (2)
retikulum endoplasma, suatu jaringan membran tempat sintesis glikoprotein dan lipid;
(3) badan Golgi, yang mengarahkan hasil sintesis sel ke tempat tujuannya; serta (4)
peroksisom, tempat perombakan asam lemak dan asam amino. Lisosom, yang
menguraikan komponen sel yang rusak dan benda asing yang dimasukkan oleh sel,
ditemukan pada sel hewan, tetapi tidak pada sel tumbuhan. Kloroplas, tempat
terjadinya fotosintesis, hanya ditemukan pada sel-sel tertentu daun tumbuhan dan
sejumlah organisme uniseluler. Baik sel tumbuhan maupun sejumlah eukariota
uniseluler memiliki satu atau lebih vakuola, yaitu organel tempat menyimpan nutrien
dan limbah serta tempat terjadinya sejumlah reaksi penguraian.
Jaringan protein serat sitoskeleton mempertahankan bentuk sel dan mengendalikan
pergerakan struktur di dalam sel eukariota. Sentriol, yang hanya ditemukan pada sel
hewan di dekat nukleus, juga terbuat dari sitoskeleton.
Dinding sel yang kaku, terbuat dari selulosa dan polimer lain, mengelilingi sel
tumbuhan dan membuatnya kuat dan tegar. Fungi juga memiliki dinding sel, namun
komposisinya berbeda dari dinding sel bakteri maupun tumbuhan. Di antara dinding
sel tumbuhan yang bersebelahan terdapat saluran yang disebut plasmodesmata.
KIMIA SEL
Kegiatan sel tidak lepas dari yang namanya interaksi kimia. Mulai dari
struktur hingga pada proses yang terjadi di dalam sel, semua melibatkan apa yang
disebut kimia sel.
Berikut ini ciri atau kekhususan kimia sel:
1. Berbasis kelimpahan karbon yang terdapat pada organisme, pada umumnya
disebut kimia organik
2. 70% bagian dari sel adalah air, kehidupan bergantung pada reaksi kimia yang
terjadi dalam bentuk larutan.
3. Kimia sel sangat rumit, sel yang paling sederhana saja memiliki reaksi kimia
yang rumit.
Atom merupakan komponen terkecil dari elemen yang masih
mempertahankan sifat kimianya. Atom akan saling berinteraksi dengan lainnya
melalui ikatan kimia. Berikut ini struktur atom:
Komponen atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Jumlah elektron seimbang
dengan jumlah proton.Proton dan neutron terletak di dalam inti atom sedangkan
elektron terletak pada kulit. Masing – masing atom menempati orbit tertentu dalam
kulit. Ketiga komponen inilah yang menentukan keisomeran, isotop atau
kelektronegatifan suatu atom. Komponen yang paling reaktif dari atom adalah
elektron. Atom yang memiliki elektron pada kulit luar yang tidak lengkap, akan
menyebabkan ketidakstabilan atom. Agar atom menjadi stabil, maka mereka harus
melengkapi elektronnya. Untuk mensatbilkan elektron, atom dapat mendonorkan,
menerima atau membaginya dengan elektron atom lain. Dari sinilah dapat
dimungkinkan terjadi ikatan antar atom. Atom akan dapat terikat satu sama lain
membentuk molekul, dari molekul hingga terbentuk suatu organisme hidup,
kesemuanya itu melibatkan peran elektron dalam atom.
Beberapa macam ikatan kimia
Berdasarkan kekuatan ikatannya, ikatan kimia dapat dibedakan menjadi 2,
yaitu: ikatan kovalen dan ikatan nonkovalen. Ikatan kovalen lebih kuat daripada
ikatan nonkovalen, kuat tidaknya ikatan didasarkan pada jumlah energi yang
dibutuhkan untuk memisahkan ikatan antar atom. Pemutusan ikatan kovalen, tidak
hanya dengan peningkatan suhu tetapi ikatan kovalen dapat dirusak dengan reaksi
kimia spesifik, misalkan dengan enzim.
Ikatan kovalen merupakan ikatan yang lebih kuat daripada ikatan
nonkovalen. Pada ikatan kovalen, terdapat pembagian antara elektron pada 2 atom
yang berinteraksi. Jika antara 2 atom membagi sepasang elektronnya, maka disebut
ikatan tunggal. Jika terjadi pembagian 2, 3, atau lebih pasangan elektron disebut
ikatan majemuk (multiple bond). Pembagian elektron yang tidak setara antara 2 atom
disebut ikatan kovalen polar, misalkan pada ikatan antara atom O dengan atom H.
Atom O lebih bersifat elektronegatif dari pada atom H. sedangkan pembagian
elektron yang setara antara 2 atom disebut ikatan kovalen non polar, misalkan ikatan
antara karbon (C=C).
Figure : Geometry of bonds when carbon is covalently linked to four or three other atoms.
Ikatan nonkovalen merupakan ikatan yang lebih lemah daripada ikatan
kovalen. Ikatan ini sama pentingnya dengan ikatan kovalen pada sel. Terdapat 4 tipe
ikatan nonkovalen utama, yaitu ikatan ion, ikatan hidrogen, ikatan van der Waals, dan
efek hidrophobik. Ikatan ion merupakan hasil dari ikatan antara cation (positif) dan
anion (negatif). Tidak seperti pada ikatan kovalen,ikatan ion tidak cocok untuk
digambarkan secara geometris. Dalam bentuk cairan, ion sederhana seperti Na, K,
Ca2, Mg2, and Cl, tidak terdapat secara bebas. Malahan, setiap molekul terhidrasi,
dan dilingkupi oleh kulit yang stabil dari molekul air, yang mana terjadi interaksi
secara ionik antara ion pusat dan secara berlawanan mengubah akhir dari dipol air.
Banyak bahan campuran ionik terpecah di dalam air karena energi dari hidrasi,
energi timbul ketika ion mengikat air secara kuat.
Kekuatan ikatan antara 2 ion bergantung pada konsentrasi dari ion lain di
dalam cairan. Besarnya konsentrasi ion lain dalam larutan contohnya Na dan Cl,
menyebabkan ion A+ dan ion C- berkesempatan berinteraksi secara ionik dengan ion
lain, dengan demikian energi yang dibutuhkan untuk memisahkan kedua ion tersebut
semakin rendah. Sebagai hasilnya, meningkatkan konsentrasi garam seperti NaCl di
dalam cairan molekul biologi dapat memperlemah dan bahkan merusak interaksi
bersama dalam biomolekul.
Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen merupakan ikatan lemah, Ikatan hidrogen lebih panjang dan
lebih lemah dari ikatan kovalen pada atom yang sama. Contohnya pada air, jarak
nuklei antara hidrogen dan oksigen pada perbatasan atom, ikatan molekul hidrogen
kurang lebih 0.27 nm, panjangnya 2 kali ikatan kovalen OOH pada 1 molekul air.
Kekuatan ikatan hidrogen antara molekul air (rata-rata 5 kcal/mol) lebih lemah
daripada ikatan kovalen OOH (secara kasarnya 110kcal/mol), lebih besar daripada
ikatan hidrogen pada molekul biologi lain (1-2 kcal/mol). Penghitungan nilai ikatan
hidrogen antara molekul air dihitung untuk beberapa campuran, termasuk di
dalamnya pelelehan yang tinggi dan pendidihan dan kemampuannya berinteraksi
dengan molekul lain.
Kelarutan dari subtansi zat dalam lingkungan cair bergantung pada
kemampuan atom untuk membentuk ikatan hidrogen dengan air. Misalnya, kelompok
hidroksil (OOH) di dalam metanol (CH3COH) dan kelompok amino (ONH2) di
dalam methylamine (CH3NH2) dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air,
memungkinkan molekul ini terpecah di dalam air pada konsentrasi yang tinggi
(gambar b). pada umumnya, molekul dengan ikatan polar yang dapat dengan mudah
membentuk ikatan hidrogen dengan air, disebut dengan hidrofil. Molekull seperti
protein, dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air (gambar c)
Ikatan van der walls
Ketika 2 atom saling berdekatan, mereka akan membuat ikatan yang lemah
dan nonspesifik, ikatan ini disebut ikatan van der waals. Ikatan ini merupakan hasil
dari fluktuasi random yang terjadi secara singkat (sementara) dalam distribusi
elektron dari banyak atom. Jika 2 ikatan nonkovalen saling berdekatan, elektron dari
atom akan bertumbukan dengan elektron dari atom lain. Ikatan van der waals dapat
terjadi pada semua tipe molekul baik ikatan polar maupun nonpolar. Khususnya,
interaksi van der wallsla yang bertanggungjawab atas kohesi molekul nonpolar,
cairan ataupun padatan. Kekuatan ikatan van der waals akan menurun sejalan dengan
meningkatnya jarak. Jadi ikatan ini dapat terbentuk jika hanya atom saling
berdekatan.
Molekul organik pada sel
Gula
Gula tidak hanya berfungsi untuk produksi dan simpanan energi. Tetapi juga
memiliki fungsi: mendukung sistem mekanis, contohnya pembentukan
selulosa, kitin, mukus dan tulang rawan. Selain itu oligosakarida dapat
membentuk ikatan kovalen dengan protein atau lipid membentuk glikolipid
yang merupakan penyusun membran sel.
Molekul gula dapat membentuk ikatan dengan molekul gula lain membentuk
polimer. Ikatan dibentuk antara -OH dari satu gula dengan -OH dari gula
lain melalui reaksi kondensasi, yang mana molekul air akan hilang saat ikatan
terbentuk, demikian pula dalam pembentukan polimer asam nuklat dan
protein. Ikatan yang dibentuk dari reaksi kondensasi dapat dipecahkan oleh
proses balik hidrolisis, yang mana dalam reaksi tersebut dibutuhkan air.
Protein
Protein tersusun atas monomer asam amino, terdapat 20 macam asam amino
yang ditemukan dalam organisme. Asam amino – asam amino akan
dihubungkan dengan ikatan peptida membentuk protein. Protein berfungsi
dalam pembentukan enzim, protein tubulin, protein histon, atau protein miosin
dalam otot.
Lemak
Asam lemak memiliki peranan penting dalam membangun membran sel.
Lembaran tipis ini melingkupi seluruh sel dan melingkari organel. Lembaran
tersebut merupakan campuran dari banyak fosfolipid, dimana molekul kecil
seperti tryacilglyserol merupakan bangunan utama dari asam lemak dan
glyserol. Dalam phospholipid, glyserol diikat dengan 2 rantai asam amino.
Tempat ke 3 pada gliserol dihubungkan dengan kelompok phosphat
hidrophilik, yang mana akan diubah menjadi campuran hidrophilik kecil
seperti cholin. Setiap molekul phospholipid, memiliki ekor hidrophobic yang
trsusun atas 2 rantai asam amino dan kepala hidrophilik, dimana pospat
berada. Molekul seperti ini dengan hidrophobik dan hidrophilik disebut
amphiphilik.
Pembentukan membran fosfolipid membentuk amfifilic alami. Phospholipid
akan menyebar di seluruh permukaan air untuk membentuk monolayer dari
molekul phosholipid, dengan ekor hidrofob menghadap udara dan kepala
hidrofil kontak dengan air. 2 lembaran molekul dapt di kombinasikan ekor -
ke – ekor dalam air untuk membuat phospholipid sandwich, atau yang disebut
lipid bilayer. Lipid bilayer ini merupakan struktur dasar dari semua membran
sel.
Kesimpulan
1. Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang
diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain.
2. Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup
dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup.
3. Kegiatan sel tidak lepas dari yang namanya interaksi kimia. Mulai dari
struktur hingga pada proses yang terjadi di dalam sel, semua melibatkan apa
yang disebut kimia sel.
4. Berdasarkan kekuatan ikatannya, ikatan kimia dapat dibedakan menjadi 2,
yaitu: ikatan kovalen dan ikatan nonkovalen. Ikatan kovalen lebih kuat
daripada ikatan nonkovalen, kuat tidaknya ikatan didasarkan pada jumlah
energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ikatan antar atom.
5. Glikolisis terjadi di sitosol dan merupakan langkah awal dari proses produksi energi
utama di dalam tubuh manusia dimana asam piruvat menjadi salah satu senyawa
prekursor terpenting.
Saran
1. Sebagai manusia kita harus menjaga kelestarian dan kebersihan air untuk
kelangsungan hidup kita.
2. Menjaga keseimbangan alam sebagai bagian dari peran manusia untuk
menjaga komponen ekosistem baik komponen abiotic dan biotik.