” Biounsur ” adalah istilah yang digunakan untuk menyebut unsur kimia utama yang menyusun makhluk hidup. Dalam beberapa klasifikasi, ini dibagi menjadi unsur primer dan unsur sekunder.
Dari 87 unsur kimia yang dikenal, hanya 34 membuat organik materi , dan 17 dari 34 ini dikenal untuk benar-benar sangat diperlukan bagi kehidupan. Selain itu, dari 17 unsur penting ini, lima merupakan lebih dari 90% materi yang membentuk organisme hidup.
Tabel periodik unsur, biounsur primer dan sekunder juga ditunjukkan (Sumber: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Enam unsur utama dalam bahan organik adalah hidrogen (H, 59%), oksigen (O, 24%), karbon (C, 11%), nitrogen (N, 4%), fosfor (P, 1%) dan belerang ( S, 0,1 hingga 1%).
Persentase ini mencerminkan jumlah atom setiap unsur sehubungan dengan jumlah total atom yang membentuk sel hidup dan ini dikenal sebagai “biounsur primer”.
Biounsur sekunder ditemukan dalam proporsi yang jauh lebih kecil dan adalah kalium (K), magnesium (Mg), besi (Fe), kalsium (Ca), molibdenum (Mo), fluor (F), Klorin ( Cl), natrium (Na ), yodium (I), tembaga (Cu) dan Seng (Zn).
Unsur-unsur sekunder biasanya kofaktor dalam reaksi katalitik dan berpartisipasi dalam banyak proses biokimia dan fisiologis yang melekat pada sel-sel organisme.
Indeks artikel
Biounsur primer
Atom karbon, hidrogen dan oksigen adalah dasar struktural dari molekul yang membentuk bahan organik, sedangkan nitrogen, fosfor dan belerang berinteraksi dengan biomolekul yang berbeda untuk menyebabkan reaksi kimia.
Hidrogen
Hidrogen adalah unsur kimia yang ada dalam bentuk gas pada suhu kamar (25ºC), hanya dapat ada dalam keadaan padat atau cair pada suhu kamar ketika terikat dengan molekul lain.
Atom hidrogen dianggap sebagai salah satu atom pertama yang membentuk alam semesta awal. Teori-teori yang ditangani mengusulkan bahwa proton yang terkandung dalam inti atom hidrogen mulai berasosiasi dengan elektron unsur lain untuk membentuk molekul yang lebih kompleks.
Hidrogen secara kimiawi dapat bergabung dengan hampir semua unsur lain untuk membentuk molekul, di antaranya adalah air, karbohidrat, hidrokarbon, dll.
Unsur ini bertanggung jawab untuk pembentukan ikatan yang dikenal sebagai “ikatan hidrogen”, salah satu interaksi lemah yang paling penting untuk biomolekul dan kekuatan utama yang bertanggung jawab untuk mempertahankan struktur tiga dimensi protein dan asam nukleat.
Karbon
Karbon membentuk inti dari banyak biomolekul. Atom-atomnya dapat bergabung secara kovalen dengan empat atom lain dari unsur kimia yang berbeda dan juga dengan diri mereka sendiri untuk membentuk struktur molekul yang sangat kompleks.
Karbon, bersama dengan hidrogen, adalah salah satu unsur kimia yang dapat membentuk jumlah terbesar dari senyawa kimia yang berbeda. Sedemikian rupa sehingga semua zat dan senyawa yang diklasifikasikan sebagai “organik” mengandung atom karbon dalam struktur utamanya.
Struktur umum asam amino (Sumber: Pengguna: Ppfk [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)
Di antara molekul karbon utama makhluk hidup adalah karbohidrat (gula atau sakarida), protein dan asam aminonya, antara lain asam nukleat ( DNA dan RNA), lipid dan asam lemak.
Oksigen
Oksigen adalah unsur gas dan paling melimpah di seluruh kerak bumi. Ini hadir dalam banyak komponen organik dan anorganik dan membentuk senyawa dengan hampir semua unsur kimia.
Ini bertanggung jawab untuk oksidasi senyawa kimia dan pembakaran, yang juga merupakan bentuk oksidasi yang berbeda. Oksigen adalah unsur yang sangat elektronegatif, merupakan bagian dari molekul air dan berpartisipasi dalam proses respirasi sebagian besar makhluk hidup.
Spesies oksigen reaktif bertanggung jawab atas stres oksidatif di dalam sel. Sangat umum untuk mengamati kerusakan yang disebabkan oleh senyawa oksidatif pada makromolekul di dalam sel, karena mereka tidak menyeimbangkan bagian dalam sel yang tereduksi.
Nitrogen
Nitrogen juga sebagian besar berbentuk gas, membentuk sekitar 78% dari atmosfer bumi . Ini adalah unsur penting dalam nutrisi tanaman dan hewan.
Pada hewan, nitrogen adalah bagian mendasar dari asam amino yang, pada gilirannya, merupakan bahan penyusun protein. Protein menyusun jaringan dan banyak di antaranya memiliki aktivitas enzimatik yang diperlukan untuk mempercepat banyak reaksi vital bagi sel.
Nitrogen merupakan bagian mendasar dari basa nitrogen yang menyusun asam nukleat seperti DNA dan RNA (Sumber: File: Difference DNA RNA-DE.svg: Sponk / * translation: Sponk [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons .org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Nitrogen hadir dalam basa nitrogen DNA dan RNA, molekul penting untuk transfer informasi genetik dari orang tua ke keturunannya dan untuk berfungsinya organisme hidup sebagai sistem seluler.
Cocok
Bentuk paling melimpah dari unsur ini di alam adalah sebagai fosfat padat di tanah subur, sungai dan danau. Ini adalah unsur penting untuk fungsi hewan dan tumbuhan, tetapi juga bakteri, jamur, protozoa dan semua makhluk hidup.
Pada hewan, fosfor ditemukan berlimpah di semua tulang dalam bentuk kalsium fosfat.
Fosfor sangat penting untuk kehidupan, karena juga merupakan unsur yang merupakan bagian dari DNA, RNA, ATP dan fosfolipid (komponen dasar membran sel).
Biounsur ini selalu terlibat dalam reaksi transfer energi, karena ia membentuk senyawa dengan ikatan yang sangat energik, yang hidrolisisnya digunakan untuk menggerakkan sistem seluler yang berbeda.
Sulfur
Sulfur umumnya ditemukan dalam bentuk sulfida dan sulfat. Ini terutama berlimpah di daerah vulkanik dan hadir dalam residu asam amino sistein dan metionin.
Dalam protein, atom belerang dari sistein membentuk interaksi intra atau antarmolekul yang sangat kuat yang dikenal sebagai “jembatan disulfida”, yang penting untuk pembentukan struktur sekunder, tersier dan kuaterner protein seluler.
Koenzim A, zat antara metabolisme dengan berbagai fungsi, memiliki atom belerang dalam strukturnya.
Unsur ini juga fundamental dalam struktur banyak kofaktor enzimatik yang berpartisipasi dalam berbagai jalur metabolisme penting.
Biounsur sekunder
Seperti disebutkan di atas, biounsur sekunder adalah mereka yang ditemukan dalam proporsi yang lebih rendah daripada yang utama dan yang paling penting adalah kalium, magnesium, besi, kalsium, natrium dan seng.
Biounsur sekunder atau unsur jejak terlibat dalam banyak proses fisiologis tanaman, dalam fotosintesis , dalam respirasi, dalam keseimbangan ionik seluler vakuola dan kloroplas, dalam pengangkutan karbohidrat ke floem, dll.
Hal ini juga berlaku untuk hewan dan organisme lain, di mana unsur-unsur ini, kurang lebih dapat dibuang dan kurang melimpah, merupakan bagian dari banyak kofaktor yang diperlukan untuk berfungsinya seluruh mesin seluler.
Besi
Besi adalah salah satu biounsur sekunder yang paling penting mengingat bahwa ia memiliki fungsi dalam berbagai fenomena energik. Hal ini sangat penting dalam reaksi reduksi oksida alami.
Pada mamalia, misalnya, zat besi merupakan bagian penting dari hemoglobin, protein yang bertanggung jawab untuk pengangkutan oksigen dalam darah di dalam eritrosit atau sel darah merah.
Dalam sel tumbuhan unsur ini juga merupakan bagian dari beberapa pigmen seperti klorofil, penting untuk proses fotosintesis. Ini adalah bagian dari molekul sitokrom, penting juga untuk respirasi.
Seng
Para ilmuwan berpikir bahwa seng adalah salah satu unsur kunci dalam kemunculan organisme eukariotik jutaan tahun yang lalu, karena banyak protein pengikat DNA untuk replikasi yang membentuk “eukariota primitif” menggunakan seng sebagai motif penyatuan.
Contoh dari jenis protein ini adalah jari seng, yang terlibat dalam transkripsi gen, translasi protein, metabolisme dan perakitan protein, dll.
Kalsium
Kalsium adalah salah satu mineral paling melimpah di planet bumi; pada kebanyakan hewan itu membuat gigi dan tulang dalam bentuk kalsium hidroksifosfat. Unsur ini penting untuk kontraksi otot, transmisi impuls saraf dan pembekuan darah.
Magnesium
Proporsi magnesium tertinggi di alam ditemukan dalam bentuk padat yang dikombinasikan dengan unsur-unsur lain, tidak hanya ditemukan dalam keadaan bebas. Magnesium adalah kofaktor untuk lebih dari 300 sistem enzim yang berbeda pada mamalia.
Reaksi di mana ia berpartisipasi berkisar dari sintesis protein, mobilitas otot dan fungsi saraf, hingga pengaturan kadar glukosa darah dan tekanan darah. Magnesium diperlukan untuk produksi energi dalam organisme hidup, untuk fosforilasi oksidatif dan glikolisis.
Ini juga berkontribusi pada perkembangan tulang dan diperlukan untuk sintesis DNA, RNA, glutathione, antara lain.
Natrium dan kalium
Mereka adalah dua ion yang sangat melimpah di bagian dalam sel dan variasi dalam konsentrasi internal dan eksternal mereka, serta transportasi mereka, sangat menentukan untuk banyak proses fisiologis.
Kalium adalah kation intraseluler yang paling melimpah, ia mempertahankan volume cairan di dalam sel dan gradien elektrokimia transmembran.
Baik natrium dan kalium secara aktif terlibat dalam transmisi impuls saraf, karena diangkut oleh pompa natrium-kalium. Natrium juga berpartisipasi dalam kontraksi otot dan dalam penyerapan nutrisi melalui membran sel.
Sisa biounsur sekunder: molibdenum (Mo), fluor (F), Klorin (Cl), yodium (I) dan tembaga (Cu) memainkan peran penting dalam banyak reaksi fisiologis. Namun, mereka dibutuhkan dalam proporsi yang jauh lebih kecil daripada enam unsur yang dijelaskan di atas.
Referensi
- Egami, F. (1974). Unsur kecil dan evolusi. Jurnal evolusi molekuler, 4 (2), 113-120.
- Hackh, IW (1919). Biounsur; Unsur-unsur Kimia dari Materi Hidup. Jurnal fisiologi umum, 1 (4), 429
- Kaim, W., & Rall, J. (1996). Tembaga — biounsur “cararn”. Angewandte Chemie International Edition dalam bahasa Inggris, 35 (1), 43-60.
- Institut Kesehatan Nasional. (2016). Magnesium: lembar fakta untuk profesional kesehatan. Versi saat ini, 27.
- Peñuelas, J., Fernández-Martínez, M., Ciais, P., Jou, D., Piao, S., Obersteiner, M.,… & Sardans, J. (2019). Biounsur, unsur, dan ceruk biogeokimia. Ekologi, 100 (5), e02652
- Skalny, AV (2014). Biounsurts dan Biounsurtology dalam Farmakologi dan Nutrisi: Aspek Fundamental dan Praktis. Dalam Farmakologi dan Intervensi Gizi dalam Pengobatan Penyakit. IntechBuka.
- Solioz, M. (2018). Tembaga — Biounsur Modern. Dalam Tembaga dan Bakteri (hlm. 1-9). Pegas, Cham.
- Organisasi Kesehatan Dunia. (2015). Lembar Fakta: Garam.
