KIMIA BIOANORGANIK

PERIODE 1

1. UNSUR KIMIA ESENSIAL DALAM SISTEM BIOLOGIS

• Golongan Logam

• Golongan Bukan Logam

• Golongan Logam Transisi

2. KIMIA BIOANORGANIK BESI

3. KIMIA BIOANORGANIK KOBALT

4. ION DALAM SISTEM BIOLOGIS

5. REDOKS DALAM SISTEM BIOLOGIS

• FOTOSINTESIS

• RESPIRASI

6. TOKSISITAS LOGAM BERAT

7. KEMOTERAPI ANORGANIK

UNSUR KIMIA ESENSIAL DALAM SISTEM BIOLOGIS

24 UNSUR ESENSIAL

• EMPAT UNSUR GOLONGAN LOGAM

Na, K, Mg, dan Ca

• SEBELAS UNSUR GOLONGAN NON LOGAM

N, H, C, O, S, Cl, P, I, Si, Se, dan F

• SEMBILAN UNSUR GOLONGAN TRANSISI

Cu, Zn, Fe, V, Cr, Mn, Co, Ni, Mo

TABEL: UNSUR KIMIA ESENSIAL PADA MANUSIA DEWASA

Unsur Kimia Massa (g) FungsiLogamNaK

MgCa

70250

401700

Kation dalam cairan tubuh dan Keseimbangan osmotic

Tulang, gigi, dan dalam aktivitas enzim

Bukan LogamNHCO

SClP

I

Si, Se, F

180066001260043600

100115680

< 1

<< 1

Komponen structural: air, zat organic, tulang

Anion dalam cairan tubuh dan dalam siklus energi

Hormon

Logam TransisiCuZnFeV, Cr, Mn, Co, Ni, Mo

0,0825<< 1

Sisi aktif dalam protein-logam, vitamin, enzim (biokatalis)

SOAL:

Jika Jumlah massa pada Tabel diatas adalah 67, 6 kg dan anggap bahwa semua oksigen sebagai air. Berapa persen air (berdasarkan massa) terdapat pada manusia dewasa. Hitung massa hydrogen yang bukan air

GOLONGAN LOGAM

Mg2+ Senyawa pospat yang tidak larut, misal pada Ca2+ tulang dan gigi

Mempertahankan konformasi molekulJembatan antara enzim dan substratHampir semua ion magnesium berada di dalam sel, dan ion kalsium di luar sel

Mg2+ Mengaktifkan kerja enzimTerikat bersama-sama dengan RNA

Ca2+ Menstimulasi kontraksi otot

Struktur Eksternal yang membentuk kulit, tulang

Petunjuk sebagai perubahan struktur, karena memiliki aktifitas yang tinggi terhadap protein.

Sebagai pembentuk struktur yang kuat dapatmenyebabkan pembentukan padatan sementara pada lapisan membran, misal dalam proses pengumpalan darah.

Na+ Dalam system syarafK+ Tekanan osmotic dalam cairan tubuh

Gradien listrik yang melewati membran sel untuk

memungkinkan berfungsinya syaraf, otot, dan otak

Kalsium dalam tulang terikat dalam bentuk mineral hidroksi apatit (Ca3(PO4)2.Ca(OH)2

Fungsi tulang:1. Kerangka untuk mendukung jaringan dan organ tubuh2. Mensintesis sel darah merah (eritrosit) dan sel darah putih

(leukosit).3. Sebagai cadangan mineral (Ca2+, dan Mg2+)

Umur eritrosit hanya 3 bulan, tubuh kehilangan sel darah merah dengan laju satu juta sel per detik. Manusia dewasa mengandung 5 liter darah dan setiap ml darah terdapat sekitar 5000 juta sel.

GOLONGAN NON LOGAM

TERDIRI DARI: N, H, C, O, S, Cl, P, I, Si, Se, dan F

H2O : Pelarut yang paling umum digunakan

C, H, dan O : penyusun hormon steroid

C, H, O, N, S, dan Se : komponen dari asam amino

N : terdapat sebagai turunan ammonia, misalnya urea yang dikeluarkan dari urine, dan asam amino yang terdapat dalam protein.

NH2-CO-NH2 urea

NH2-CH2-COOH glisina

NH2-CH-(CH2)2-COOH asam glutamat

COOH

P : Terdapat sebagai fospat atau turunannya, misalnya sebagai Apatit. Elektrolit intraseluler utama adalah dalam bentuk ion dihidrogen fosfat atau hydrogen fospat yang bersenyawa dgn kalium.

Fosfat terdapat dalam bentuk ATP yaitu senyawa fospat yang berenergi tinggi yang disimpan dalam bentuk energi metabolic

Fosfat juga terdapat dalam asam nukleat

S : Sebagai senyawa tiol atau merkapton (R-SH) dan senyawa Tioester -CH2-S-CH3 dalam metionin

Turunan belerang digunakan sebagai transfer intermediet karbon, senyawa aktif ini berisi gugus tiol (-SH).

Gugus tiol dapat dioksidasi menjadi gugus disulfida berfungsi: mempertahankan struktur protein dan berperan dalam rambut keriting yang permanen.

Se : Berperan dalam glution peroksidase yg melindungi jaringan terhadap degradasi oksidatif oleh peroksida. 50 – 200 ug/hari

Si : Sebagai ester silikat, elastisitas otot

F : unsur runut, email gigi. 2 – 10 mg/hari

Defisiensi Se: atropi ototKelebihan: kanker

Defisiensi F : Email gigi lunakKelebihan: fluorosis

GOLONGAN LOGAM TRANSISI

Cu, Zn, Fe, V, Cr, Mn, Co, Ni, dan Mo

Cu/Cu 2+

- Enzim redoks yang melibatkan oksigen, misal: SOD2O2

- + 2H+ ---- O2 + H2O2 ----- H2O + O2

- Berperan dalam otot dan proses pigmentasi.

Zn/Zn 2+

Sebagai metaloenzim, katalis asam lewis

Karboksi peptidase yg memutus rantai protein

Karbonat anhidrase dalam darah, paru-paru

Alkohol dehidrogenase dalam metabolisme alkohol

hati

H2O + CO2 ------ H2CO3

Karbonat anhidrase: dihasilkan 106 molekul H2CO3 per detik

Alkoholdehidrogenase: 10 ml alkohol per jam

Mn/Mn 2+

Katalis asam lewis

Untuk proses redoks

Cr 3+

Pengaturan gula darah

Co 3+

Terdapat dalam vitamin B12, biosintesis darah

Vanadium (V)

Dalam bentuk ion vanadat, terdapat dalam tulang

Molibdenum

Berperan dalam proses redoks

Mo6+ + 2 e- ------- Mo4+

Misal:

1. Nitrat reduktase, dalam proses asimilasi nitrogen pada

tanaman

NO3- ------- NO2

-

2. Nitrogenase, merupakan enzim reduktase

N2 ------ 2NH3

Dihasilkan 2 molekul NH3 setiap 3 detik yang berlangsung

dengan kondisi pH sekitar 7, tekanan 0,8 atm

3. Aldehid oksidase, dalam hati

RCHO ------- RCOOH

4. Sulfit Oksidase,

SO32- -------- SO4

2-

5. Xantin oksidase, katabolisme asam nukleat

Ni/Ni 2+

Peran: enzim hidrogenase

CO2 + 4H2 ------ CH4 + 2H2O

Metabolisme kalsium

Adsorpsi kalsium dari makanan lebih mudah dengan adanya

metabolit vitamin D.

1,25 dihidroksi cholecalciferol, merupakan steroid yang

menyerap ion Ca dr makanan, diimbangi dengan aksi paratiroid

calcitonin.

Paratiroid: polipeptida, molekul protein kecil yang menghasilkan

pelepasan ikaan ion Ca dari tulang.

Calcitonin: polipeptida yang cendrung mencegah pelepasan ion

Ca dari tulang, atau melalui keringat.

Hormon ini berperan:

a. pembentukan tulang dan gigi selama pertumbuhan (daur

metabolik)

b. Menjaga agar gigi tidak mudah rapuh

Metabolit vitamin D: Bertanggung jawab untuk produksi protein

terikat kalsium, yang menyerap ion Ca dari makanan.

Defisiensi Vitamin D : kegagalan dalam absorpsi ion Ca dan

menyebabkan ricket osteomalacia.