Kimia kehidupan – Technology OrgTechnology Org


Kimia ada di mana-mana! Semua organisme hidup terdiri dari senyawa kimia yang ada di setiap sel dalam tubuh kita. Tidak akan ada kehidupan tanpa kimia. Bahkan udara yang kita hirup dan makanan yang kita makan juga terbuat dari senyawa kimia. Mari kita lihat lebih dekat elemen-elemen penting yang menciptakan kehidupan.

Kredit gambar: annca via Pixabay (Lisensi Pixabay gratis)

Dunia ini terbuat dari senyawa kimia. Misalnya tubuh kita terutama terbuat dari air, garam mineral, protein, karbohidrat, lemak, dan asam nukleat, sedangkan daftar bahan kimia yang dibutuhkan tubuh jauh lebih panjang. Tanpa kimia, kehidupan tidak akan ada, karena ia menyusun segala sesuatu yang mengelilingi kita. Terutama, senyawa kimia dibuat dengan molekul dan molekul semacam itu dibuat dengan atom unsur tertentu, di mana setiap molekul memiliki sifat uniknya sendiri.

Salah satunya adalah air. Ini menyumbang sekitar 80% dari massa organisme hidup menjadi komponen yang sangat diperlukan dari semua jaringan, dan jumlahnya bervariasi dengan usia dan kondisi tubuh, rata-rata sekitar 75%. Air memainkan peran besar dalam termoregulasi tubuh, antara lain. Kapasitas panas air yang tinggi memungkinkan untuk pendinginan organisme dan melindungi mereka dari perubahan suhu lingkungan yang tiba-tiba.

Menurut lingkungan, ia menyediakan habitat bagi organisme akuatik menjadi molekul paling penting yang kita ketahui. Beberapa sifat yang paling khas dari air meliputi: kemampuan untuk melarutkan zat lain, titik didih dan leleh yang relatif tinggi, tegangan permukaan yang tinggi, kepadatan maksimum pada 4°C dan pembentukan es dalam keadaan padat. Ini juga dibutuhkan oleh fotosintesis dan karena kapasitas panasnya yang tinggi, ia secara signifikan membentuk iklim bumi. Panas yang dilepaskan oleh laut atau samudra membuat iklim di wilayah laut lebih ringan dan perbedaan suhu antara siang dan malam lebih kecil.

Menurut tubuh, organisme hidup juga penuh dengan bahan kimia yang berbeda. Ketika kita melihat ke dalam jaringan lunak, cairan biologis memiliki komposisi kompleks yang mengandung molekul kecil dan besar, serta ion berbeda yang berasal dari garam mineral yang dilarutkan dalam air. Setiap sel pembentuk jaringan lunak mengandung garam mineral, sehingga merupakan dasar untuk pengaturan keseimbangan air dan elektrolit.

Garam mineral diperlukan untuk proses fisiologis yang tepat, misalnya pembentukan dan konduksi impuls saraf; adalah aktivator enzim; mempengaruhi pergerakan air dan zat lain antara sel dan lingkungan; mempengaruhi hidrasi setiap sel; memastikan bahwa pH cairan tubuh tetap konstan. Saat kita berkeringat, garam dikeluarkan dari tubuh, jadi kita kehilangannya. Itulah mengapa sangat penting untuk terhidrasi dan menjaga kadar garam yang tepat dalam cairan biologis. Garam juga dibutuhkan untuk membentuk asam lambung di perut kita. Misalnya, tanpa ion klorida tidak akan ada asam HCl di perut kita.

Semua organisme penuh dengan molekul berdasarkan berbagai elemen. Ada banyak senyawa anorganik dan juga organik. Mereka terjadi di dalamnya sebagai ion atau komponen senyawa kimia. Senyawa yang mengandung atom karbon disebut senyawa organik, sedangkan senyawa yang tidak memiliki atom karbon, dengan beberapa pengecualian, disebut senyawa anorganik. Di antara mereka, kami membedakan elemen makro dan mikro.

Mikronutrien adalah mereka yang kandungan dalam massa sel kering kurang dari 0,01%. Makronutrien, pada gilirannya, adalah elemen-elemen yang kandungannya dalam massa sel kering di atas 0,01%. Di antara makronutrien kita dapat membedakan enam elemen spesifik – karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, belerang dan fosfor – ini adalah apa yang disebut elemen biogenik, yang merupakan bagian dari senyawa organik yang membentuk semua organisme.

Di bawah ini adalah deskripsi elemen yang dipilih dan sangat penting. Masing-masing elemen di atas sangat penting untuk kehidupan, sementara mari kita lihat lebih dekat pada karbon. Elemen ini merupakan elemen penting bagi keberadaan kehidupan di planet kita. Untuk ahli kimia itu memiliki simbol C. Namanya berasal dari kata Latin karbohidrat, yang berarti batubara.

Atom karbon yang digabungkan dengan atom unsur lain membentuk dasar senyawa organik yang ditemukan di setiap sel. Bersama dengan hidrogen dan oksigen, ia menciptakan ikatan kovalen yang stabil. Bersama dengan belerang, itu adalah komponen asam amino yang membangun protein. Tanpa karbon tidak akan ada kehidupan. Unsur ini berada dalam komponen dasar molekul besar.

Ada banyak dari mereka termasuk hidrokarbon, lemak dan protein, sementara salah satu yang paling menarik adalah DNA. Itu terbuat dari banyak molekul kecil, yang bersama-sama membentuk rantai sepanjang 2 meter yang berisi informasi genetik tentang kita. Masing-masing dari kita memiliki kode genetiknya sendiri yang didasarkan pada kombinasi tertentu dari molekul yang lebih kecil dalam DNA – adenin (A), guanin (G), sitosin (C), timin (T). Molekul-molekul tersebut bekerja sebagai huruf-huruf tertentu dari kode yang mendefinisikan warna kulit atau mata kita, bentuk hidung atau bahkan kecenderungan untuk mengembangkan beberapa penyakit.

Bagaimana dengan elemen lainnya?

Selain karbon, ada banyak elemen yang penting untuk fungsi tubuh yang tepat. Telah disebutkan belerang hadir dalam protein yang membangun misalnya kuku dan rambut, tetapi banyak proses biokimia tidak dapat berlangsung tanpa unsur-unsur lain seperti fosfor. Ini terutama merupakan komponen asam nukleat dan beberapa lipid. Ini penting dalam regulasi metabolisme dan merupakan elemen penting yang membangun tulang bersama dengan kalsium.

Magnesium adalah komponen jaringan tulang, diperlukan untuk fungsi sistem kardiovaskular yang tepat, penting untuk banyak proses enzimatik, sedangkan pada tanaman, itu adalah komponen klorofil yang bertanggung jawab untuk fotosintesis. Natrium, di sisi lain, terlibat dalam konduksi impuls saraf, dan merupakan komponen penting dari cairan tubuh pada hewan.

Kalium memiliki fungsi yang mirip dengan natrium, di mana ia memiliki efek pada kontraksi otot, dan pada tumbuhan ia merupakan penggerak banyak enzim. Besi, tidak seperti di atas, adalah mikronutrien. Ini membangun banyak enzim, dan yang penting, adalah komponen protein kompleks yang mengangkut dan menyimpan oksigen dalam darah kita (hemoglobin, mioglobin). Padahal, yang kami sebutkan hanya beberapa unsur, sedangkan ilere masih banyak unsur lain yang dibutuhkan untuk hidup.

Apakah Anda tahu bahwa?

  • Silikon adalah salah satu unsur paling melimpah di alam semesta. Itu membuat lebih dari 28% dari kerak bumi, sekitar 150 kali lebih banyak dari karbon. Demikian juga, karbon memainkan peran penting dalam organisme hidup. Ini adalah elemen penting dalam pembentukan tulang dan tulang rawan dan banyak jaringan lainnya. Akibatnya, secara hipotetis, kehidupan bisa berbasis silikon. Oleh karena itu muncul pertanyaan yang jelas – mengapa karbon menang? Salah satu alasan sederhana untuk itu adalah bahwa karbon dioksida adalah elemen vital dari metabolisme manusia dan organisme yang berbeda. Ini bukan gas padat, tidak seperti silikon oksida (silikon dalam keadaan oksidasi yang sama dengan karbon dalam CO2). Penggunaan senyawa solid-state akan membutuhkan pembentukan ulang lengkap dari semua proses fisiologis pada tingkat organisme secara keseluruhan dan tingkat molekuler dan seluler. Itulah mengapa kehidupan kita di Bumi berbasis karbon!
  • Unsur paling langka di Bumi adalah astatine. Itu ditemukan hampir 80 tahun yang lalu. Namun, bagi para ilmuwan, elemen ini masih menjadi misteri besar. Meskipun kelimpahannya sangat rendah, itu bisa menjadi reagen yang menjanjikan dalam terapi kanker. Faktanya, elemen ini tidak diperlukan untuk berfungsinya tubuh dengan baik. Pada saat yang sama, dapat digunakan dalam perawatan biomedis.

Ringkasan

Kimia adalah kehidupan. Ia bahkan bertanggung jawab atas hal yang sangat tepat yang mendefinisikan bagaimana suatu organisme terlihat dan fungsinya. Ia menyusun segala sesuatu di sekitar kita. Tidak mengherankan bahwa organisme hidup sangat bergantung pada senyawa dan proses kimia. Kehidupan seperti yang kita ketahui didasarkan pada rantai reaksi kimia yang sangat beragam dan kompleks, sehingga memunculkan sesuatu yang begitu luar biasa, namun begitu umum dan sehari-hari. Kita sering lupa betapa rumitnya mesin kimia di luar kehidupan.

Artikel ini merupakan karya bersama Oliwia Raniszewska (Fakultas Kimia, Universitas Warsawa), Julia Daszkiewicz (Fakultas Kimia, Universitas Warsawa), Igor Jaszczyszyn (Universitas Kedokteran Warsawa), dan Magdalena Osial (Fakultas Kimia, Universitas Warsawa, dan Institut Penelitian Teknologi Fundamental, Akademi Ilmu Pengetahuan Polandia) sebagai bagian dari proyek Kedutaan Ilmu Pengetahuan. Kredit Gambar – Magdalena Osial

Referensi

Carmi I., Biologi molekuler pilih. Sel, 2006, 2 (126), 223-225.

Wiggins Ph.M., Peran air dalam beberapa proses biologis. Ulasan Mikrobiologi (1990); 54: 432–449.

Williams R, Seleksi alam dari unsur-unsur kimia. CML, Sel. mol ilmu kehidupan. (1997) 53, 816–829 https://doi.org/10.1007/s00018050102

Carver JD, Walker AW, Peran nukleotida dalam nutrisi manusia. J. Nutr. Biochem, (1995), 2 (6), 58-72.

Chellan P, Sadler PJ, Elemen kehidupan dan obat-obatan, Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2015 13 Maret; 373 (2037): 20140182. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0182.

https://home.cern/news/news/physics/isolde-reveals-fundamental-property-rarest-element-earth [access: 12.11.2021]