KOMPOSISI KIMIA ORGANISME Komposisi 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 Protoplasma Unsur 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. Urut UNSUR % 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 ) 76,0 10,5 10,0 2,5 0,3 0,2 0,1 0,05 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 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 manusia No. Urut UNSUR % No. Atom Berat Atom 1. 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 10 3 2 1.1 0.35 0.25 0.15 0.05 0.004 8 6 1 7 20 15 19 16 11 17 12 26 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 protoplasma KATION ANION NATRIUM  Na+ KALIUM  K+ CALCIUM  CA2+ MAGNESIUM  Mg2+ FERUM  Fe3+ CHLORIDE  Cl ¯ HIDROGENCARBONAT  HCl3¯ BICARBONAT  CO3-2 HIDROGEN PHOSPHAT  HPo4-2 PHOSPHAT Po4-3

Tabel 3.4 : Persentase Senyawa Organik dan Anorganik dalam Protoplasma 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 Protein Lipida Karbohidrat 15 3 1 Air Garam – garam 80

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 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 terdapat 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 Organik Senyawa – senyawa kimia yang mengandung karbon disebut senyawa organik Kelompok-kelompoknya yang penting antara lain : Karbohidrat Lipida Protein Asam Nukleat 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  Glukose Disakarida  Sukrose Polisakarida  Pati, Glukogen, Selulose

Lipida Larut 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

Protein Suatu 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 Amino Hidrolisa

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

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 Tripsin Enterokinase (di pankreas) Pepsinogen Pepsin HCl (di lambung)

Tabel : Molekul-molekul Organik dalam Sel (Mader, S.S., 1994, part 1) Kelompok Contoh Fungsi Monosakarida Gula 6 – Carbon Disakarida Gula 12 – Carbon Polisakarida Polimer Glukosa Glukose Sukrose Pati, Glikogen Selulose Sumber Energi Transport gula pada darah Cadangan Energi Struktur dd sel tersebut Struktur fisik Trigliserida 1 Gliserol + 3 Asam Lemak Lilin Asam Lemak + Alkohol Lemak, Minyak Kutikula, Suberin, Ear wax, Beewax Lilin telinga Simpanan energi jangka lama Selubung pelindung bagian-bagian tumbuhan Protektif Karbohidrat Lipida

Lipida Protein Kelompok Contoh Fungsi Phospholipida Seperti Trigliserida dimana 1 asam lemak diganti gugus fosfat STEROID Estrogen, Progesteron Kolesterol Testosteron Sebagai komponen Membran Plasma Komponen membran plasma hormon jantan Polipeptida Polimer Asam Amino Struktur 3 Tahap Struktur 4 Tahap Enzim Miosin dan Aktin Insulin Hemoglobin Kolagen Mempercepat reaksi seluler, komponen sel otot, mengatur gula darah, mengangkut oksigen darah. Serabut penyokong bagian-bagian tubuh. Struktur fisik Lipida Protein

Asam Nukleat Kelompok Contoh Fungsi Asam Nukleat Polimer Nukleotida DNA RNA ATP Coenzim Bahan genetis Sintesa Protein Pembawa energi Membatu enzin Asam Nukleat

Tugas 3 Buat 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 !