Selasa, 14 Juni 2011

ATOM, ION & MOLEKUL DALAM METABOLISME TUBUH MANUSIA

2.1. Atom
Keberadaan partikel terkecil yang menyusun materi, pertama kali diajukan dua orang ahli filsafat Yunani, yaitu Leucippus dan Demokritus sekitar 450 tahun sebelum Masehi. Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani “ ἄτομος “ / átomos, “ α-τεμνω “, “ a “ yang berarti tidak dan “ tomos “ berarti terbagi. Jadi atom adalah partikel-partikel yang sangat kecil dan tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa “ atom ” tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan pada fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom. Jadi dapat disimpulkan bahwa atom adalah unsure yang merupakan unsur yang terkecil dari suatu zat.
Menurut John Dalton, seorang guru kimia dari Inggris, intisari mengenai atom yaitu :
a. Setiap unsure yang tediri atas partikel-partikel terkecil yang tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom
b. Semua atom dari unsure yang sama memiliki ukuran dan massa yang sam. Atom-atom dari unsure yang berbeda memiliki massa yang berbeda. Sehingga banyaknya macam atom sama dengan banyaknya macam unsure.
c. Atom-atom tidak dapat dirusak, dimusnahkan atau diciptakan melalui reaksi kimia
d. Melalui reaksi kimia, atom-atom dari pereaksi akan memiliki susunan yang baru dan akan saling terikat satu sama lain.



Atom-atom unsur X Atom-atom unsur Y Molekul unsur X dan Y

Atom merupakan satuan dasar materi yang terdiri dari inti atom ( nucleus ) yang mempunyai muatan positif dan dikelilingi oleh awan electron yang bermuatan negative. Inti atom mengandung campuran proton yang bermuatan positif dan neutron yang bermuatan netral. Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsure kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsure tersebut. Salah satu sifat yang membedakan berbagai jenis atom unsure disebut dengan massa atom. Dan setiap unsure dapat berada dalam berbagai bentuk isotop, dimana atom-atom isotop yang sama adalah identik.
Atom-atom dalam keadaan menyendiri atau tunggal tidak memiliki sifat-sifat tertentu, seperti warna, wujud, massa jenis, daya hantar listrik, titik didih, titik leleh dan sebagainya. Sifat-sifat itu baru muncul jika atom-atom dalam jumlah besar bergabung membentuk kumpulan atom dengan cara-cara tertentu. Contohnya, grafit dan intan. Karena grafit bersifat lunak, hitam, dan tidak tembus pandang. Sedangkan intan, sangat keras dan tembus pandang. Tetapi, kedua zat tersebut dibentuk oleh atom dari unsure yang sama dengan cara berikatan berbeda. Atom yang dimaksud adalah atom karbon. Contoh unsur-unsur logam yang tergolong atom seperti, natrium, kalsium, tembaga, emas dan besi. Sedangkan unsur-unsur non logam seperti, helium, neon, argon, krypton, xenon, dan radon.
Relatif terhadap pengamatan sehari-hari, atom merupakan objek yang sangat kecil dengan massa yang sama kecilnya. Atom hanya dapat dipantau menggunakan peralatan khusus seperti “ Mikroskop penerowongan payaran “.

2.2. Ion
Pada awal abad ke-19, Dalton mengungkapkan bahwa partikel terkecil dari materi adalah atom. Namun, pada pertengahan abad ke-19 banyak hasil penelitian yang menunjukkan bahwa banyak zat yang tidak disusun oleh atom, melainkan oleh partikel-partikel bermuatan yang disebut ion. Karena ukuran atom ini sekitar ukuran atom dan molekul. Dengan demikian, partikel terkecil dari materi tidak hanya berbentuk atom dan molekul, tetapi juga berbentuk ion.
Ion pertama kali diteorikan oleh Michael Faraday sekitar tahun 1830, untuk menggambarkan bagian molekul yang bergerak ke anoda atau katoda. Namun, mekanisme peristiwa ini baru dideskripsikan pada tahun 1884 oleh Svante August Arrhenius dalam disertasi doktornya di University of Uppsala. Pada mulanya, teori ini tidak diterima karena ia memperoleh gelarnya dengan nilai minimum, tetapi disertasinya memenangi Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1903.
Ion adalah atom atau sekumpulan atom yang mengandung jumlah proton dan elektoron yang berbeda bersifat positif atau negative dan bermuatan listrik. Ion bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron disebut anion, karena dia tertarik menuju anoda. Ion bermuatan positif, yang kehilangan satu atau lebih elektron disebut kation, karena tertarik ke katoda. Proses pembentukan ion disebut ionisasi. Atom atau kelompok atom yang terionisasi ditandai dengan tikatas n+ atau n-, di mana n adalah jumlah elektron yang hilang atau diperoleh.
Muatan electron merupakan jumlah muatan terkecil yang disebut dengan muatan dasar. Muatan ion besarnya satu kali atau beberapa kali muatan dasar. Unsure logam membentuk ion-ion bermuatan positif ( kation ), seperti ion litium, ion natrium, ion kalium, ion kalsium dan ion magnesium. Sedangkan unsure bukan logam membentuk ion-ion bermuatan negative ( anion ), seperti ion fluoride, ion klorida, ion bromide, ion iodide, ion oksida, ion sulfide dan ion nitride. Zat-zat yang tersusun atas ion memiliki muatan listrik netral, karena jumlah muatan positif dan negatifnya sama, seperti natrium klorida ( NaCl ).




Interaksi ion Na+ dan ion Cl– terhadap molekul air.


2.3. Molekul
Molekul adalah sekumpulan atom atau gabungan dari atom-atom yang berikatan satu sama lain baik dari unsure yang sama maupun berbeda. Jika atomnya berasal dari unsure yang sama maka molekul tersebut disebut molekul unsure. Jika molekul tersusun atas dua atau lebih atom dari yang berbeda maka disebut molekul senyawa. Contoh dari molekul unsure seperti unsur oksigen, unsure hydrogen, unsure nitrogen, ozon dan belerang. Sedangkan contoh dari molekul senyawa seperti karbon dioksida dan air. Karena air tersusun atas dua atom unsure hydrogen dan satu atom unsure oksigen.


O2 + 2H2 2H2O

Molekul air banyak terdapat dalam tubuh manusia, dengan komposisi 55 % sampai 75 % air dalam tubuh tergantung dari ukuran badan. Air merupakan zat atau unsure terpenting bagi semua kehidupan makhluk hidup di bumi ini, karena air menutupi hampir 71% permukaan bumi. 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 temperature standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai sebuah ion hydrogen ( H+ ) yang berikatan dengan sebuah ion hidroksida ( OH- ).
Molekul air dapat diuraikan menjadi nsure-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua electron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida ( OH- ). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen ( O2 ), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan electron ke katoda. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksinya dituliskan sebagai berikut :



Gas hydrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan.




Gambar atom H dan atom O2

Molekul terbentuk dari banyak atom, sehingga bobot molekul suatu senyawa dihitung dari bobot atom unsur-unsur pembentuknya. Alat yang digunakan untuk memisahkan partikel-partikel yang mempunyai komposisi isotop yang berbeda-beda dan mengukur massa relatifnya disebut dengan Spektrometer massa.

2.4. Atom, Ion dan Molekul dalam Metabolisme Tubuh Manusia
Metabolisme berasal dari bahasa Yunani, “ Metabole “ yang berarti berubah. Jadi, metabolisme adalah proses kimiawi suatu organisme. Metabolisme juga bisa dikatakan sebagai modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme.
Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Pada metabolisme sel, bahan dan energi diperoleh dari lingkungan sel yang berupa cairan, misalnya darah. Cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri dari ion dan gas berikut :
1. Gas O2 dan CO2
2. Ion anorganik ( terutama Na+ , Cl- , K+ , Ca++ , HCO3- , PO4-3 )
3. Zat organic, yaitu makanan dan vitamin
4. Hormon.
Mekanisme pertukaran zat dalam sel dengan cairan ekstrasel melalui lima cara :
1. Difusi, yaitu proses pemindahan cairan atau gas melalui selaput atau membrane dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah.
2. Osmosis, yaitu proses pemindahan cairan pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi yang lebih tinggi melalui membrane yang tidak dapat ditembus zat yang larut.
3. Transport aktif, yaitu gerak molekul melalui membrane sel melawan arah arus difusi alami
4. Endositosis, yaitu memasukkan sesuatu dari luar ke dalam sel dan menyelubunginya dengan membrane sel, lalu membentuk vesikel di dalam sitoplasma.
5. Eksositosis, yaitu transportasi sesuatu ke luar sel dengan penyelubungan oleh membrane sel kemudian dilepas di luar sel.
Bahan yang terdapat dalam cairan sel dapat digunakan sebagai bahan baku gula, asam lemak, gliserol, dan asam aminoyang kemudian disusun menjadi makromolekul sel seperti polisakarida, lipid, dan protein asam nukleat.

Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua :
1. Anabolisme, yaitu proses pembentukan / penyusunan menjadi molekul-molekul yang lebih besar dan membutuhkan energi. Ex : fotosintesis.
2. Katabolisme, yaitu proses pembongkaran menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan menghasilkan energi. Ex : pembentukan roti, tempe dan tape.

• Atom yang terlibat dalam metabolisme antara lain :
- atom O - atom Na
- atom C - atom Cl
- atom H - atom K
- atom N - atom Ca
• Ion yang terlibat dalam metabolisme antara lain :
- Na+ - H+
- Mg2+ - OH-
- Cl –
• Molekul yang terlibat dalam metabolisme antara lain :
- Enzim sebagai katalisator
- H2O
- O2
- CO2
- Glukosa
- glukogen

DAFTAR PUSTAKA


Jasjfi. E, Ir. M.Sc, 1996, Kimia Dasar, Edisi ke-6, Penerbit Erlangga, Jakarta : 14 – 25.
Srikini, et al, 2004, Buku Penuntun Biologi SMA Kelas XII, Jilid 3, Penerbit Erlangga, Jakarta : 20.
Markam Soemarmo, et al, 2008, Kamus Kedokteran, Edisi ke-5, Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia, Jakarta.
WWW.Wikipedia.com. Jum’at, 4 April 2009.
WWW.images.micron.com. Selasa, 14 April 2009.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar