Air,Sel DAN Kimia Sel

AIR, VISUALISASI SELDAN KIMIA SEL

MAKALAH

Disusun guna memenuhi tugas mata kuliahCell and Mollecullar Biology

Yang di bina oleh ibu Dr. Umie Lestari, M.Si.

Disusun Oleh :Kelompok 1

1. Beny Yulianingsih NIM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

PASCASARJANA

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

2013

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang

diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir

71% permukaan Bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di

Bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di

kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan,

sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut

bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di

atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air

bersih penting bagi kehidupan manusia.

Di banyak tempat di dunia terjadi kekurangan persediaan air. Selain di Bumi,

sejumlah besar air juga diperkirakan terdapat pada kutub utara dan selatan planet

Mars, serta pada bulan-bulan Europa dan Enceladus. Air dapat berwujud padatan (es),

cairan (air) dan gas (uap air). Air merupakan satu-satunya zat yang secara alami

terdapat di permukaan Bumi dalam ketiga wujudnya tersebut. Pengelolaan sumber

daya air yang kurang baik dapat menyebakan kekurangan air, monopolisasi serta

privatisasi dan bahkan menyulut konflik. Indonesia telah memiliki undang-undang

yang mengatur sumber daya air sejak tahun 2004, yakni Undang Undang nomor 7

tahun 2004 tentang Sumber Daya Air

Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan

merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua

aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan

kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel

tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk

hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme

multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-

masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 1013 sel. Namun demikian,

seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel.

Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-

masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang

membangun organ dan kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme

tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ

jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh

manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut

organel.

1.2 Rumusan masalah

1.2.1 Apa fungsi air bagi kehidupan ?

1.2.2 Bagaimana sel secara umum ?

1.2.3 Bagaimana ikatan kimiawi sel ?

1.2.4 Bagaimana molekul kimia dalam sel (kimia organic) ?

1.3 Tujuan

1.3.1 Untuk mengetahui Apa fungsi air bagi kehidupan

1.3.2 Untuk mengetahui Bagaimana sel secara umum

1.3.3 Untuk mengetahui Bagaimana ikatan kimiawi sel

1.3.4 Untuk mengetahui Bagaimana molekul kimia dalam sel (kimia organic)

AIR DAN VISUALISASI SEL

Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang

diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir

71% permukaan Bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik (330 juta mil³) tersedia di

Bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di

kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan,

sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut

bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di

atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut. Air

bersih penting bagi kehidupan manusia.

SIFAT-SIFAT KIMIA DAN FISIKA

Air

Informasi dan sifat-sifat

Nama sistematis Air

Nama alternatifaqua, dihidrogen monoksida,

Hidrogen hidroksida

Rumus molekul H2O

Massa molar 18.0153 g/mol

Densitas dan fase0.998 g/cm³ (cariran pada 20 °C)

0.92 g/cm³ (padatan)

Titik lebur 0 °C (273.15 K) (32 °F)

Titik didih 100 °C (373.15 K) (212 °F)

Kalor jenis 4184 J/(kg·K) (cairan pada 20 °C)

Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O: satu molekul air

tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen.

Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu

pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini

merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan

banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan

banyak macam molekul organik.

Keadaan air yang berbentuk cair merupakan suatu keadaan yang tidak umum

dalam kondisi normal, terlebih lagi dengan memperhatikan hubungan antara hidrida-

hidrida lain yang mirip dalam kolom oksigen pada tabel periodik, yang

mengisyaratkan bahwa air seharusnya berbentuk gas, sebagaimana hidrogen sulfida.

Dengan memperhatikan tabel periodik, terlihat bahwa unsur-unsur yang mengelilingi

oksigen adalah nitrogen, flor, dan fosfor, sulfur dan klor. Semua elemen-elemen ini

apabila berikatan dengan hidrogen akan menghasilkan gas pada temperatur dan

tekanan normal. Alasan mengapa hidrogen berikatan dengan oksigen membentuk fase

berkeadaan cair, adalah karena oksigen lebih bersifat elektronegatif ketimbang

elemen-elemen lain tersebut (kecuali flor).

Tarikan atom oksigen pada elektron-elektron ikatan jauh lebih kuat dari pada

yang dilakukan oleh atom hidrogen, meninggalkan jumlah muatan positif pada kedua

atom hidrogen, dan jumlah muatan negatif pada atom oksigen. Adanya muatan pada

tiap-tiap atom tersebut membuat molekul air memiliki sejumlah momen dipol. Gaya

tarik-menarik listrik antar molekul-molekul air akibat adanya dipol ini membuat

masing-masing molekul saling berdekatan, membuatnya sulit untuk dipisahkan dan

yang pada akhirnya menaikkan titik didih air. Gaya tarik-menarik ini disebut sebagai

ikatan hidrogen.

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 temperatur standar. Dalam bentuk ion, air dapat dideskripsikan sebagai

sebuah ion hidrogen (H+) yang berasosiasi (berikatan) dengan sebuah ion hidroksida

(OH-).

Tingginya konsentrasi kapur terlarut membuat warna air dari Air Terjun Havasu

terlihat berwarna turquoise.

ELEKTROLISIS AIR

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan

mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katode, dua molekul

air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion

hidroksida (OH-). Sementara itu pada anode, dua molekul air lain terurai menjadi gas

oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H+ dan

OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi

keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung

pada elektrode dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk

menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai

bahan bakar kendaraan hidrogen.

KELARUTAN (SOLVASI)

Air adalah pelarut yang kuat, melarutkan banyak jenis zat kimia. Zat-zat yang

bercampur dan larut dengan baik dalam air (misalnya garam-garam) disebut sebagai

zat-zat "hidrofilik" (pencinta air), dan zat-zat yang tidak mudah tercampur dengan air

(misalnya lemak dan minyak), disebut sebagai zat-zat "hidrofobik" (takut-air).

Kelarutan suatu zat dalam air ditentukan oleh dapat tidaknya zat tersebut menandingi

kekuatan gaya tarik-menarik listrik (gaya intermolekul dipol-dipol) antara molekul-

molekul air. Jika suatu zat tidak mampu menandingi gaya tarik-menarik antar

molekul air, molekul-molekul zat tersebut tidak larut dan akan mengendap dalam air.

Butir-butir embun menempel pada jaring laba-laba.

KOHESI DAN ADHESI

Air menempel pada sesamanya (kohesi) karena air bersifat polar. Air memiliki

sejumlah muatan parsial negatif (σ-) dekat atom oksigen akibat pasangan elektron

yang (hampir) tidak digunakan bersama, dan sejumlah muatan parsial positif (σ+)

dekat atom oksigen. Dalam air hal ini terjadi karena atom oksigen bersifat lebih

elektronegatif dibandingkan atom hidrogen—yang berarti, ia (atom oksigen)

memiliki lebih "kekuatan tarik" pada elektron-elektron yang dimiliki bersama dalam

molekul, menarik elektron-elektron lebih dekat ke arahnya (juga berarti menarik

muatan negatif elektron-elektron tersebut) dan membuat daerah di sekitar atom

oksigen bermuatan lebih negatif ketimbang daerah-daerah di sekitar kedua atom

hidrogen.

Air memiliki pula sifat adhesi yang tinggi disebabkan oleh sifat alami ke-

polar-annya.

TEGANGAN PERMUKAAN

Bunga daisy ini berada di bawah permukaan air, akan tetapi dapat mekar

dengan tanpa terganggu. Tegangan permukaan mencegah air untuk menenggelamkan

bunga tersebut.

Air memiliki tegangan permukaan yang besar yang disebabkan oleh kuatnya

sifat kohesi antar molekul-molekul air. Hal ini dapat diamati saat sejumlah kecil air

ditempatkan dalam sebuah permukaan yang tak dapat terbasahi atau terlarutkan (non-

soluble); air tersebut akan berkumpul sebagai sebuah tetesan. Di atas sebuah

permukaan gelas yang amat bersih atau bepermukaan amat halus air dapat

membentuk suatu lapisan tipis (thin film) karena gaya tarik molekular antara gelas

dan molekul air (gaya adhesi) lebih kuat ketimbang gaya kohesi antar molekul air.

Dalam sel-sel biologi dan organel-organel, air bersentuhan dengan membran

dan permukaan protein yang bersifat hidrofilik; yaitu, permukaan-permukaan yang

memiliki ketertarikan kuat terhadap air. Irvin Langmuir mengamati suatu gaya tolak

yang kuat antar permukaan-permukaan hidrofilik. Untuk melakukan dehidrasi suatu

permukaan hidrofilik — dalam arti melepaskan lapisan yang terikat dengan kuat dari

hidrasi air — perlu dilakukan kerja sungguh-sungguh melawan gaya-gaya ini, yang

disebut gaya-gaya hidrasi. Gaya-gaya tersebut amat besar nilainya akan tetapi

meluruh dengan cepat dalam rentang nanometer atau lebih kecil. Pentingnya gaya-

gaya ini dalam biologi telah dipelajari secara ekstensif oleh V. Adrian Parsegian dari

National Institute of Health.[11] Gaya-gaya ini penting terutama saat sel-sel

terdehidrasi saat bersentuhan langsung dengan ruang luar yang kering atau

pendinginan di luar sel (extracellular freezing).

AIR DALAM KEHIDUPAN

Kehidupan di dalam laut.

Dari sudut pandang biologi, air memiliki sifat-sifat yang penting untuk adanya

kehidupan. Air dapat memunculkan reaksi yang dapat membuat senyawa organic

untuk melakukan replikasi. Semua makhluk hidup yang diketahui memiliki

ketergantungan terhadap air. Air merupakan zat pelarut yang penting untuk makhluk

hidup dan adalah bagian penting dalam proses metabolisme. Air juga dibutuhkan

dalam fotosintesis dan respirasi. Fotosintesis menggunakan cahaya matahari untuk

memisahkan atom hidroden dengan oksigen. Hidrogen akan digunakan untuk

membentuk glukosa dan oksigen akan dilepas ke udara.

SEL

Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup

dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua

aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan

kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel

tunggal, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk

hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme

multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-

masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10 sel. Namun demikian,

seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya,

tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus

berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi.

PERKEMBANGAN BIOLOGI SEL

Antara tahun 1875 dan 1895, terjadi berbagai penemuan mengenai fenomena

seluler dasar, seperti mitosis, meiosis, dan fertilisasi, serta berbagai organel penting,

seperti mitokondria, kloroplas, dan badan Golgi.[22] Lahirlah bidang yang mempelajari

sel, yang saat itu disebut sitologi.

Perkembangan teknik baru, terutama fraksinasi sel dan mikroskopi elektron,

memungkinkan sitologi dan biokimia melahirkan bidang baru yang disebut biologi

sel.[23] Pada tahun 1960, perhimpunan ilmiah American Society for Cell Biology

didirikan di New York, Amerika Serikat, dan tidak lama setelahnya, jurnal ilmiah

Journal of Biochemical and Biophysical Cytology berganti nama menjadi Journal of

Cell Biology.[24] Pada akhir dekade 1960-an, biologi sel telah menjadi suatu disiplin

ilmu yang mapan, dengan perhimpunan dan publikasi ilmiahnya sendiri serta

memiliki misi mengungkapkan mekanisme fungsi organel sel.[25]

Sel prokariota

Pada sel prokariota (dari bahasa Yunani, pro, 'sebelum' dan karyon, 'biji'),

tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah

tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut nukleoid. Kebanyakan prokariota

merupakan organisme uniseluler dengan sel berukuran kecil (berdiameter 0,7–2,0 µm

dan volumenya sekitar 1 µm3) serta umumnya terdiri dari selubung sel, membran sel,

sitoplasma, nukleoid, dan beberapa struktur lain.

Hampir semua sel prokariotik memiliki selubung sel di luar membran selnya. Jika

selubung tersebut mengandung suatu lapisan kaku yang terbuat dari karbohidrat atau

kompleks karbohidrat-protein, peptidoglikan, lapisan itu disebut sebagai dinding sel.

Kebanyakan bakteri memiliki suatu membran luar yang menutupi lapisan

peptidoglikan, dan ada pula bakteri yang memiliki selubung sel dari protein.

Sementara itu, kebanyakan selubung sel arkea berbahan protein, walaupun ada juga

yang berbahan peptidoglikan. Selubung sel prokariota mencegah sel pecah akibat

tekanan osmotik pada lingkungan yang memiliki konsentrasi lebih rendah daripada isi

sel.

Sejumlah prokariota memiliki struktur lain di luar selubung selnya. Banyak

jenis bakteri memiliki lapisan di luar dinding sel yang disebut kapsul yang membantu

sel bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain. Kapsul juga dapat membantu

sel bakteri menghindar dari sel kekebalan tubuh manusia jenis tertentu. Selain itu,

sejumlah bakteri melekat pada permukaan benda dan sel lain dengan benang protein

yang disebut pilus (jamak: pili) dan fimbria (jamak: fimbriae). Banyak jenis bakteri

bergerak menggunakan flagelum (jamak: flagela) yang melekat pada dinding selnya

dan berputar seperti motor.

Prokariota umumnya memiliki satu molekul DNA dengan struktur lingkar yang

terkonsentrasi pada nukleoid. Selain itu, prokariota sering kali juga memiliki bahan

genetik tambahan yang disebut plasmid yang juga berstruktur DNA lingkar. Pada

umumnya, plasmid tidak dibutuhkan oleh sel untuk pertumbuhan meskipun sering

kali plasmid membawa gen tertentu yang memberikan keuntungan tambahan pada

keadaan tertentu, misalnya resistansi terhadap antibiotik.

Prokariota juga memiliki sejumlah protein struktural yang disebut sitoskeleton, yang

pada mulanya dianggap hanya ada pada eukariota. Protein skeleton tersebut

meregulasi pembelahan sel dan berperan menentukan bentuk sel.

SEL EUKARIOTA

Gambaran umum sel tumbuhan

Gambaran umum sel hewan.

Tidak seperti prokariota, sel eukariota (bahasa Yunani, eu, 'sebenarnya' dan

karyon) memiliki nukleus. Diameter sel eukariota biasanya 10 hingga 100 µm,

sepuluh kali lebih besar daripada bakteri. Sitoplasma eukariota adalah daerah di

antara nukleus dan membran sel. Sitoplasma ini terdiri dari medium semicair yang

disebut sitosol, yang di dalamnya terdapat organel-organel dengan bentuk dan fungsi

terspesialisasi serta sebagian besar tidak dimiliki prokariota. Kebanyakan organel

dibatasi oleh satu lapis membran, namun ada pula yang dibatasi oleh dua membran,

misalnya nukleus.

Selain nukleus, sejumlah organel lain dimiliki hampir semua sel eukariota,

yaitu (1) mitokondria, tempat sebagian besar metabolisme energi sel terjadi; (2)

retikulum endoplasma, suatu jaringan membran tempat sintesis glikoprotein dan lipid;

(3) badan Golgi, yang mengarahkan hasil sintesis sel ke tempat tujuannya; serta (4)

peroksisom, tempat perombakan asam lemak dan asam amino. Lisosom, yang

menguraikan komponen sel yang rusak dan benda asing yang dimasukkan oleh sel,

ditemukan pada sel hewan, tetapi tidak pada sel tumbuhan. Kloroplas, tempat

terjadinya fotosintesis, hanya ditemukan pada sel-sel tertentu daun tumbuhan dan

sejumlah organisme uniseluler. Baik sel tumbuhan maupun sejumlah eukariota

uniseluler memiliki satu atau lebih vakuola, yaitu organel tempat menyimpan nutrien

dan limbah serta tempat terjadinya sejumlah reaksi penguraian.

Jaringan protein serat sitoskeleton mempertahankan bentuk sel dan mengendalikan

pergerakan struktur di dalam sel eukariota. Sentriol, yang hanya ditemukan pada sel

hewan di dekat nukleus, juga terbuat dari sitoskeleton.

Dinding sel yang kaku, terbuat dari selulosa dan polimer lain, mengelilingi sel

tumbuhan dan membuatnya kuat dan tegar. Fungi juga memiliki dinding sel, namun

komposisinya berbeda dari dinding sel bakteri maupun tumbuhan. Di antara dinding

sel tumbuhan yang bersebelahan terdapat saluran yang disebut plasmodesmata.

KIMIA SEL

Kegiatan sel tidak lepas dari yang namanya interaksi kimia. Mulai dari

struktur hingga pada proses yang terjadi di dalam sel, semua melibatkan apa yang

disebut kimia sel.

Berikut ini ciri atau kekhususan kimia sel:

1. Berbasis kelimpahan karbon yang terdapat pada organisme, pada umumnya

disebut kimia organik

2. 70% bagian dari sel adalah air, kehidupan bergantung pada reaksi kimia yang

terjadi dalam bentuk larutan.

3. Kimia sel sangat rumit, sel yang paling sederhana saja memiliki reaksi kimia

yang rumit.

Atom merupakan komponen terkecil dari elemen yang masih

mempertahankan sifat kimianya. Atom akan saling berinteraksi dengan lainnya

melalui ikatan kimia. Berikut ini struktur atom:

Komponen atom terdiri atas proton, neutron, dan elektron. Jumlah elektron seimbang

dengan jumlah proton.Proton dan neutron terletak di dalam inti atom sedangkan

elektron terletak pada kulit. Masing – masing atom menempati orbit tertentu dalam

kulit. Ketiga komponen inilah yang menentukan keisomeran, isotop atau

kelektronegatifan suatu atom. Komponen yang paling reaktif dari atom adalah

elektron. Atom yang memiliki elektron pada kulit luar yang tidak lengkap, akan

menyebabkan ketidakstabilan atom. Agar atom menjadi stabil, maka mereka harus

melengkapi elektronnya. Untuk mensatbilkan elektron, atom dapat mendonorkan,

menerima atau membaginya dengan elektron atom lain. Dari sinilah dapat

dimungkinkan terjadi ikatan antar atom. Atom akan dapat terikat satu sama lain

membentuk molekul, dari molekul hingga terbentuk suatu organisme hidup,

kesemuanya itu melibatkan peran elektron dalam atom.

Beberapa macam ikatan kimia

Berdasarkan kekuatan ikatannya, ikatan kimia dapat dibedakan menjadi 2,

yaitu: ikatan kovalen dan ikatan nonkovalen. Ikatan kovalen lebih kuat daripada

ikatan nonkovalen, kuat tidaknya ikatan didasarkan pada jumlah energi yang

dibutuhkan untuk memisahkan ikatan antar atom. Pemutusan ikatan kovalen, tidak

hanya dengan peningkatan suhu tetapi ikatan kovalen dapat dirusak dengan reaksi

kimia spesifik, misalkan dengan enzim.

Ikatan kovalen merupakan ikatan yang lebih kuat daripada ikatan

nonkovalen. Pada ikatan kovalen, terdapat pembagian antara elektron pada 2 atom

yang berinteraksi. Jika antara 2 atom membagi sepasang elektronnya, maka disebut

ikatan tunggal. Jika terjadi pembagian 2, 3, atau lebih pasangan elektron disebut

ikatan majemuk (multiple bond). Pembagian elektron yang tidak setara antara 2 atom

disebut ikatan kovalen polar, misalkan pada ikatan antara atom O dengan atom H.

Atom O lebih bersifat elektronegatif dari pada atom H. sedangkan pembagian

elektron yang setara antara 2 atom disebut ikatan kovalen non polar, misalkan ikatan

antara karbon (C=C).

Figure : Geometry of bonds when carbon is covalently linked to four or three other atoms.

Ikatan nonkovalen merupakan ikatan yang lebih lemah daripada ikatan

kovalen. Ikatan ini sama pentingnya dengan ikatan kovalen pada sel. Terdapat 4 tipe

ikatan nonkovalen utama, yaitu ikatan ion, ikatan hidrogen, ikatan van der Waals, dan

efek hidrophobik. Ikatan ion merupakan hasil dari ikatan antara cation (positif) dan

anion (negatif). Tidak seperti pada ikatan kovalen,ikatan ion tidak cocok untuk

digambarkan secara geometris. Dalam bentuk cairan, ion sederhana seperti Na, K,

Ca2, Mg2, and Cl, tidak terdapat secara bebas. Malahan, setiap molekul terhidrasi,

dan dilingkupi oleh kulit yang stabil dari molekul air, yang mana terjadi interaksi

secara ionik antara ion pusat dan secara berlawanan mengubah akhir dari dipol air.

Banyak bahan campuran ionik terpecah di dalam air karena energi dari hidrasi,

energi timbul ketika ion mengikat air secara kuat.

Kekuatan ikatan antara 2 ion bergantung pada konsentrasi dari ion lain di

dalam cairan. Besarnya konsentrasi ion lain dalam larutan contohnya Na dan Cl,

menyebabkan ion A+ dan ion C- berkesempatan berinteraksi secara ionik dengan ion

lain, dengan demikian energi yang dibutuhkan untuk memisahkan kedua ion tersebut

semakin rendah. Sebagai hasilnya, meningkatkan konsentrasi garam seperti NaCl di

dalam cairan molekul biologi dapat memperlemah dan bahkan merusak interaksi

bersama dalam biomolekul.

Ikatan hidrogen

Ikatan hidrogen merupakan ikatan lemah, Ikatan hidrogen lebih panjang dan

lebih lemah dari ikatan kovalen pada atom yang sama. Contohnya pada air, jarak

nuklei antara hidrogen dan oksigen pada perbatasan atom, ikatan molekul hidrogen

kurang lebih 0.27 nm, panjangnya 2 kali ikatan kovalen OOH pada 1 molekul air.

Kekuatan ikatan hidrogen antara molekul air (rata-rata 5 kcal/mol) lebih lemah

daripada ikatan kovalen OOH (secara kasarnya 110kcal/mol), lebih besar daripada

ikatan hidrogen pada molekul biologi lain (1-2 kcal/mol). Penghitungan nilai ikatan

hidrogen antara molekul air dihitung untuk beberapa campuran, termasuk di

dalamnya pelelehan yang tinggi dan pendidihan dan kemampuannya berinteraksi

dengan molekul lain.

Kelarutan dari subtansi zat dalam lingkungan cair bergantung pada

kemampuan atom untuk membentuk ikatan hidrogen dengan air. Misalnya, kelompok

hidroksil (OOH) di dalam metanol (CH3COH) dan kelompok amino (ONH2) di

dalam methylamine (CH3NH2) dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air,

memungkinkan molekul ini terpecah di dalam air pada konsentrasi yang tinggi

(gambar b). pada umumnya, molekul dengan ikatan polar yang dapat dengan mudah

membentuk ikatan hidrogen dengan air, disebut dengan hidrofil. Molekull seperti

protein, dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air (gambar c)

Ikatan van der walls

Ketika 2 atom saling berdekatan, mereka akan membuat ikatan yang lemah

dan nonspesifik, ikatan ini disebut ikatan van der waals. Ikatan ini merupakan hasil

dari fluktuasi random yang terjadi secara singkat (sementara) dalam distribusi

elektron dari banyak atom. Jika 2 ikatan nonkovalen saling berdekatan, elektron dari

atom akan bertumbukan dengan elektron dari atom lain. Ikatan van der waals dapat

terjadi pada semua tipe molekul baik ikatan polar maupun nonpolar. Khususnya,

interaksi van der wallsla yang bertanggungjawab atas kohesi molekul nonpolar,

cairan ataupun padatan. Kekuatan ikatan van der waals akan menurun sejalan dengan

meningkatnya jarak. Jadi ikatan ini dapat terbentuk jika hanya atom saling

berdekatan.

Molekul organik pada sel

Gula

Gula tidak hanya berfungsi untuk produksi dan simpanan energi. Tetapi juga

memiliki fungsi: mendukung sistem mekanis, contohnya pembentukan

selulosa, kitin, mukus dan tulang rawan. Selain itu oligosakarida dapat

membentuk ikatan kovalen dengan protein atau lipid membentuk glikolipid

yang merupakan penyusun membran sel.

Molekul gula dapat membentuk ikatan dengan molekul gula lain membentuk

polimer. Ikatan dibentuk antara -OH dari satu gula dengan -OH dari gula

lain melalui reaksi kondensasi, yang mana molekul air akan hilang saat ikatan

terbentuk, demikian pula dalam pembentukan polimer asam nuklat dan

protein. Ikatan yang dibentuk dari reaksi kondensasi dapat dipecahkan oleh

proses balik hidrolisis, yang mana dalam reaksi tersebut dibutuhkan air.

Protein

Protein tersusun atas monomer asam amino, terdapat 20 macam asam amino

yang ditemukan dalam organisme. Asam amino – asam amino akan

dihubungkan dengan ikatan peptida membentuk protein. Protein berfungsi

dalam pembentukan enzim, protein tubulin, protein histon, atau protein miosin

dalam otot.

Lemak

Asam lemak memiliki peranan penting dalam membangun membran sel.

Lembaran tipis ini melingkupi seluruh sel dan melingkari organel. Lembaran

tersebut merupakan campuran dari banyak fosfolipid, dimana molekul kecil

seperti tryacilglyserol merupakan bangunan utama dari asam lemak dan

glyserol. Dalam phospholipid, glyserol diikat dengan 2 rantai asam amino.

Tempat ke 3 pada gliserol dihubungkan dengan kelompok phosphat

hidrophilik, yang mana akan diubah menjadi campuran hidrophilik kecil

seperti cholin. Setiap molekul phospholipid, memiliki ekor hidrophobic yang

trsusun atas 2 rantai asam amino dan kepala hidrophilik, dimana pospat

berada. Molekul seperti ini dengan hidrophobik dan hidrophilik disebut

amphiphilik.

Pembentukan membran fosfolipid membentuk amfifilic alami. Phospholipid

akan menyebar di seluruh permukaan air untuk membentuk monolayer dari

molekul phosholipid, dengan ekor hidrofob menghadap udara dan kepala

hidrofil kontak dengan air. 2 lembaran molekul dapt di kombinasikan ekor -

ke – ekor dalam air untuk membuat phospholipid sandwich, atau yang disebut

lipid bilayer. Lipid bilayer ini merupakan struktur dasar dari semua membran

sel.

Kesimpulan

1. Air adalah senyawa yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang

diketahui sampai saat ini di Bumi, tetapi tidak di planet lain.

2. Dalam biologi, sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup

dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup.

3. Kegiatan sel tidak lepas dari yang namanya interaksi kimia. Mulai dari

struktur hingga pada proses yang terjadi di dalam sel, semua melibatkan apa

yang disebut kimia sel.

4. Berdasarkan kekuatan ikatannya, ikatan kimia dapat dibedakan menjadi 2,

yaitu: ikatan kovalen dan ikatan nonkovalen. Ikatan kovalen lebih kuat

daripada ikatan nonkovalen, kuat tidaknya ikatan didasarkan pada jumlah

energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ikatan antar atom.

5. Glikolisis terjadi di sitosol dan merupakan langkah awal dari proses produksi energi

utama di dalam tubuh manusia dimana asam piruvat menjadi salah satu senyawa

prekursor terpenting.

Saran

1. Sebagai manusia kita harus menjaga kelestarian dan kebersihan air untuk

kelangsungan hidup kita.

2. Menjaga keseimbangan alam sebagai bagian dari peran manusia untuk

menjaga komponen ekosistem baik komponen abiotic dan biotik.