Transcript File - Taman Pintar Matematika, tempat bermain dan

BIOLOGI UMUM
DIAN PERMANA PUTRI,M.Si
UNSUR DAN SENYAWA KIMIAWI
• Organisme tersusun dari materi.
• Materi?
• Segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki
massa.
• Unsur
• Bahan yang tidak dapat dipecah lagi menjadi bahan
lain dengan reaksi kimiawi
• Senyawa
• Zat yang terdiri atas dua unsur atau lebih yang
dikombinasikan dengan rasio tetap.
FIGURE 1
(a) A freshly cut piece of sodium reveals a shiny metallic surface. The metal
reacts with oxygen and moisture, so it cannot be touched with bare
fingers.
(b) Chlorine is a pale yellow green gas.
(c) When a small piece of sodium is melted in a metal spoon and thrust into
the flask of chlorine, it burns brightly as the two elements react to form
sodium chloride. The smoke coming from the flask is composed of fine
crystals of salt.
3
KEHIDUPAN MEMBUTUHKAN ±25
UNSUR KIMIAWI
• Sebanyak 25 dari 92 unsur alami diketahui
penting untuk kehidupan.
• Empat unsur diantaranya : Karbon (C),
hidrogen (H) dan nitrogen (N)- adalah unsur
penyusun 96% materi hidup.
• Fosfor (P), sulfur (S), kalsium (Ca), kalium (K)
dan beberapa unsur lain merupakan bagian
terbesar dari 4% unsur tersisa dalam berat
organisme.
Tabel 1. Unsur yang Terdapat secara Alami dalam Tubuh Manusia
(Campbell et al.,2001)
lambang
unsur
No.atom
% berat tubuh
manusia
O
Oksigen
8
65.0
C
Karbon
6
18.5
H
Hidrogen
1
9.5
N
Nitrogen
7
3.3
Ca
Kalsium
20
1.5
P
Fosfor
15
1.0
K
Kalium
19
0.4
S
Sulfur
16
0.3
Na
Natrium
11
0.2
Cl
Klorin
17
0.2
Mg
Magnesium 12
0.1
• Unsur mikro merupakan unsur yang
dibutuhkan oleh suatu organisme dalam
jumlah sedikit.
• sebagian unsur mikro seperti, besi (Fe)
dibutuhkan oleh semua bentuk kehidupan;
unsur-unsur lain hanya dibutuhkan oleh
spesies tertentu saja.
• Unsur mikro (< 0.01%) : boron (B), kromium
(Cr), kobalt (Co), tembaga (Cu), fluorin (F),
iodin (I), besi (Fe), mangan (Mn), molybdenum
(Mo),selenium (Se), silikon (Si), timah (Sn),
vanadium (V) dan seng (Zn).
ATOM DAN MOLEKUL
• Sifat-sifat unsur kimiawi, termasuk sifat-sifat
senyawa yang penting bagi kehidupan
dihasilkan dari struktur atomnya.
• Atom bagian terkecil dari materi yang tetap
mempertahankan sifat-sifat suatu unsur.
• Isotop radioaktif isotop yang nukleusnya
meluruh secara spontan, melepaskan partikel
dan energi.
Isotop radioaktif sangat bermanfaat di
bidang biologi
• Menentukan umur fosil,proses kimiawi suatu
organisme, alat diagnosis di bidang
kedokteran.
• Walaupun bermanfaat, radiasi isotop yang
meluruh juga berbahaya bagi kehidupan.
Keparahan kerusakan tergantung pada jenis
dan jumlah radiasi yang diserap organisme
bersangkutan.
• Salah satu ancaman lingkungan : debu
radioaktif .
Atom-atom bergabung melalui ikatan
kimiawi membentuk molekul
• Ikatan kimiawi berperan penting dalam
kehidupan.
• Ikatan kovalen..menghubungkan atom-atom
untuk membentuk molekul suatu sel. Sifat
kehidupan muncul dari interaksi molekuler.
• Beberapa jenis ikatan kimia lain yang
diperlukan dalam organisme hidup : ikatan
ionik dan ikatan hidrogen.
Reaksi kimiawi membentuk dan
memutus ikatan kimiawi
• Pembentukan dan pemutusan ikatan kimiawi,
yang menyebabkan perubahan komposisi
materi disebut reaksi kimiawi.
• Salah satu contoh mengenai reaksi kimiawi
yang mengubah susunan materi : fotosintesis.
• 6CO2 + 6H2O...C6H12O6 + 6O2
PERAN AIR BAGI KEHIDUPAN
Air mengatur suhu di bumi
• Air menstabilkan suhu udara dengan
menyerap panas dari udara yang lebih hangat
dan melepaskan ke udara yang lebih dingin.
• Badan air yang besar dapat menyerap dan
menyimpan sejumlah besar dari matahari di
siang hari dan sepanjang musim panas, dan
hanya bertambah hangat beberapa derajat
saja.
• Kalor jenis air cenderung menstabilkan suhu
lautan, dan menciptakan suatu lingkungan
yang dapat menunjang kehidupan di laut.
• Oleh karena kalor jenisnya tinggi, air yang
menutupi sebagian besar bumi dapat
mengatur fluktuasi suhu daratan dan lautan
dalam batasan yang dapat mempertahankan
kehidupan.
• Organisme yang tersusun dari sejumlah besar
air, lebih tahan terhadap perubahan suhu
mereka sendiri.
Pendinginan air melalui penguapan
• Berperan pada kestabilan ekosistem air. Dapat
memberikan suatu mekanisme yang
mencegah organisme darat dari overheating.
Contoh:
• Penguapan air dari daun tumbuhan
• Penguapan keringat pada kulit manusia
Air adalah pelarut kehidupan
• Air...pelarut serbaguna karena polaritasnya
membuatnya dapat tertarik ke arah zat-zat
polar dan bermuatan.
• Ketika ion atau zat polar dikelilingi oleh
molekul air, zat-zat ini akan terlarut dan
dinamakan zat terlarut.
• Zat hidrofilik memiliki afinitas yang tinggi
terhadap air.
• Zat hidrofobik, sebaliknya zat-zat ini tampak
menolak air.
PENGURAIAN MOLEKUL AIR
Organisme bersifat peka terhadap perubahan
pH.
• Air dapat terurai menjadi H+ dan OH-.
• Konsentrasi H+ dinyatakan sebagai pH, dimana pH=-log [H+]
• Asam akan menambah jumlah H+ dalam larutan aqueous,
basa menyumbangkan OH- atau menerima H+.
• Pada larutan netral [H+]=[OH-]=10-7.
• Pada larutan asam , [H+] lebih besar daripada [OH-],dan pH di
bawah 7. sedangkan pada larutan basa [H+] lebih kecil
daripada [OH-] dan pH di atas 7.
• Penyangga (buffer) pada cairan biologis berfungsi
menghalangi perubahan pH.
• Penyangga terdiri dari pasangan asam-basa yang bergabung
secara reversibel dengan ion hidrogen.
Keasaman
meningkat
[H+]>[OH-
Netral
[H+]=[OH-]
SKALA pH
0
1
2
Cairan gaster ,jus lemon
3
cuka, bir, anggur, cola
4
Jus tomat
5
Kopi hitam, air hujan
6
Urin
7
Air murni, darah manusia
8
Air laut
9
10
11
Kebasaan
meningkat
[H+]<[OH-]
Susu magnesia
Amonia buangan RT
12
Pemutih alat RT
13
14
Pembersih oven
Pengendapan asam mengancam
kelestarian lingkungan
• Ketergantungan seluruh kehidupan pada air,
menyebabkan pencemaran ekosistem air menjadi
masalah linkungan yang penting.
• Pengendapan asam didapat dari hujan, salju atau kabut
dengan pH <5,6.
• Pengaruh terhadap kelestarian lingkungan?
• Keasaman yang kuat dapat mengubah struktur molekul
biologis dan menghambat molekul tersebut melakukan
proses kimiawi yang penting bagi kehidupan.
• Menurunkan kualitas sumber air kita di masa depan.
KEUTAMAAN KARBON
Kimia organik adalah kajian mengenai
senyawa karbon
Senyawa organik dahulu diyakini hanya
dihasilkan di dalam organisme hidup.
ide ini (vitalisme) telah terbukti salah ketika
para ahli kimia mampu mensintesis senyawa
organik dari senyawa anorganik.
Atom karbon adalah blok penyusun
molekul yang paling banyak digunakan
• Kemampuan karbon untuk membentuk
molekul-molekul yang beragam disebabkan
oleh kapasitasnya untuk membentuk empat
ikatan kovalen.
• Karbon dapat berikatan dengan berbagai
macam atom, termasuk O, H, N dan S.
• Atom karbon dapat juga berikatan dengan
karbon lain, membentuk kerangka karbon
senyawa organik.
Variasi kerangka karbon berperan
dalam keragaman molekul organik
• Kerangka karbon molekul organik bervariasi
dalam panjang, bentuk maupun tempat di mana
atom unsur lain dapat terikat pada kerangka
tersebut.
• Kemampuan C membentuk ikatan merupakan
dasar bagi isomer, yaitu molekul dengan rumus
molekul yang sama namun strukturnya berlainan
sehingga sifatnya berbeda. 3 jenis isomer: isomer
struktural, isomer geometrik dan enantiomer.
• Materi hidup terutama terbuat dari C, O, H
dan N dengan sedikit S dan P.
• Kemampuan karbon untuk membentuk
sejumlah besar molekul dengan bentuk dan
sifat tertentu merupakan dasar molekuler dari
keragaman biologi.
PRINSIP POLIMER
• Sebagian besar makromolekul adalah polimer.
Karbohidrat
Lipid
Protein
Asam
nukleat
Senyawa organik
utama dlm sel
makromolekul
polimer
Monomer
spesifik
Jenis sama..pengaturan
spesifik
KARBOHIDRAT
BAHAN BAKAR&MATERI PEMBANGUN
• GULA, karbohidrat terkecil berfungsi sebagai
bahan bakar dan sumber karbon.
• Monosakarida merupakan karbohidrat paling
sederhana.
• Monosakarida digunakan secara langsung
untuk bahan bakar, diubah menjadi jenis
molekul organik lain, atau digunakan sebagai
monomer untuk pembentukan polimer.
• Polisakarida, polimer gula, memiliki peran
penyimpanan dan struktural.
• Monomer monosakarida pada polisakarida
dihubungkan ikatan glikosidik.
• Pati pada tumbuhan &glikogen pada hewan
merupakan polimer penyimpanan yang terdiri
dari glukosa.
• Selulosa merupakan salah satu polimer
struktrural glukosa yang penting dalam sel
tumbuhan. Pati, glikogen&selulosa memiliki
ikatan glikosidik yang berbeda posisi
&orientasinya.
LIPID-MOLEKUL HIDROFOBIK YANG
BERAGAM
• LEMAK, menyimpan sejumlah besar energi.
• Lemak yang juga dikenal sebagai trigliserol,
tersusun atas satu molekul gliserol& 3 asam
lemak melalui reaksi dehidrasi.
• FOSFOLIPID, komponen utama membran sel.
• Jika lemak memilik3 asam lemak yang
dihubungkan dengan gliserol, fosfolipid memiliki
gugus fosfat bermuatan negatif yang mungkin
digabungkan dengan molekul hidrofilik lainnya,
sehingga bagian kepala suatu fosfolipid bersifat
hidrofilik.
STEROID, meliputi kolesterol & hormon-hormon
tertentu.
Struktur dasar steroid berupa 4 cincin atom
karbon yang menyatu.
PROTEIN-PERKAKAS MOLEKUL SEL
• PROTEIN, terdiri atas satu atau lebih polipeptida
yang berlipat membentuk konformasi tiga
dimensi yang spesifik.
• Polipeptida adalah polimer asam amino yang
dihubungkan dalam suatu urutan yang spesifik.
protein tersusun dari 20 asam amino yang
berbeda, masing-masing dengan rantai samping
(gugus R) yang khas. Gugus karboksil dan gugus
amino yang berdekatan akan berikatan dalam
ikatan-ikatan peptida.
Fungsi suatu protein bergantung pada
bentuk spesifiknya.
• Struktur dan fungsi suatu protein sensitif
terhadap kondisi fisik dan kimiawi.
• Terdapat struktur primer,sekunder, tersier dan
kuartener pada protein, tergantung pada
pelipatan polipeptida dalam konfigurasi.
• Bentuk protein ditentukan oleh struktur
primernya, akan tetapi dalam sel,protein
chaperone bisa membantu proses pelipatan.
ASAM NUKLEAT-POLIMER INFORMASI
• ASAM NUKLEAT, menyimpan &
menghantarkan informasi herediter (turunmenurun).
DNA menyimpan informasi untuk sistesis
protein spesifik, RNA membawa informasi
genetik ini sampai ke perkakas sintesis
protein.
• Untaian asam nukleat merupakan polimer
nukleotida.
setiap monomer nukleotida terdiri atas suatu
pentosa yang terikat secara kovalen dengan
gugus fosfat dan dengan salah satu dari empat
basa nitrogen yang berbeda (A, G, C, T dan U).
RNA ribosa sebagai pentosanya. Sedangkan DNA
memiliki deoksiribosa.
RNA memiliki U dan DNA memiliki T. Dalam
pembuatan polinukleotida, nukleotida-nukleotida
menyatu membentuk gula-fosfat yang
merupakan asal dari basa nitrogen.
Urutan basa di sepanjang gen akan
menspesifikasi sekuen asam amino suatu protein
tertentu.
• Penurunan sifat genetik didasarkan pada replikasi
heliks ganda DNA.
DNA adalah suatu makromolekul beruntai ganda
dan berbentuk heliks dengan basa yang menonjol
ke bagian dalam molekul tersebut.
A selalu berikatan dengan hidrogen dengan T, dan
C dengan G, urutan nukleotida kedua untai
bersifat komplementer. Salah satu untaian dapat
berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan
untaian yang lain. Ciri unik DNA ini memberikan
suatu mekanisme untuk kealngsungan kehidupan.
DNA dan protein dapat digunakan sebagai pita
ukur evolusi. Perbandingan molekuler akan
membantu para ahli biologi untuk menyortir
hubungan evolusioner di antara spesies-spesies.
TRIP
LET
BA
SA
NIT
RO
GEN