Pintar Pelajaran Struktur Sel Eukariotik – Gambar Fungsi Organel

Struktur Sel Eukariotik – Gambar Fungsi Organel - Semua sel eukariotik mempunyai membran inti. Selain itu, sel eukariotik mempunyai sistem endomembran, yakni mempunyai organel-organel bermembran mirip retikulum endoplasma, kompleks Golgi, mitokondria, dan lisosom. Sel eukariotik juga memiliki sentriol. Perhatikan Gambar 1 wacana struktur sel eukariotik di bawah ini. Berikut ini akan dibahas mengenai struktur sel eukariotik yang mencakup membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel sel (ribosom, kompleks Golgi, mitokondria, lisosom, tubuh mikro, dan mikrotubulus).

Gambar 1. Struktur sel eukariotik pada tumbuhan

1. Membran Sel (Selaput Plasma)

Membran sel merupakan belahan terluar sel yang membatasi belahan dalam sel dengan lingkungan luar. Membran sel merupakan selaput selektif permeabel, artinya hanya sanggup dilalui molekul-molekul tertentu mirip glukosa, asam amino, gliserol, dan banyak sekali ion. Membran sel mempunyai beberapa fungsi sebagai berikut.

1. Sebagai reseptor (penerima) rangsang dari luar, seperti hormon dan materi kimia lain, baik dari lingkungan luar maupun dari belahan lain dalam organisme itu sendiri.
2. Melindungi biar isi sel tidak keluar meninggalkan sel.
3. Mengontrol zat-zat yang boleh masuk maupun keluar meninggalkan sel. Hal inilah yang menyebabkan
4. membran plasma bersifat semipermeabel (selektif permeabel).
5. Sebagai tempat terjadinya aktivitas biokimiawi, seperti reaksi oksidasi dan respirasi.

Berdasarkan analisis kimiawi sanggup diketahui bahwa hampir seluruh membran sel terdiri atas lapisan protein dan lapisan lipid (lipoprotein). Membran plasma terdiri atas dua lapisan, yaitu berupa lapisan lipid rangkap dua (lipid bilayer). Lapisan lipid disusun oleh fosfolipid. Fosfolipid adalah lipid yang mengandung gugus fosfat dan terdiri atas bagian kepala (polar head) dan belahan ekor (nonpolar tail). Bagian kepala bersifat hidrofilik (suka air), sedangkan belahan ekor bersifat hidrofobik (tidak suka air). Lipid terdiri atas fosfolipid, glikolipid, dan sterol.

1. Fosfolipid adalah lipid yang mengandung deretan fosfat.
2. Glikolipid adalah lipid yang mengandung karbohidrat.
3. Sterol adalah lipid alkohol terutama kolesterol.

Lapisan protein membran sel terdiri atas glikoprotein. Lapisan protein membentuk dua macam lapisan, yaitu

lapisan protein perifer atau ekstrinsik dan lapisan protein integral atau intrinsik. Lapisan protein perifer membungkus bagian kepala (polar head) lipid rangkap dua belahan luar. Lapisan protein integral membungkus belahan kepala (polar head) lipid rangkap dua belahan dalam. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.

Gambar 2. Struktur membran sel dan fosfolipid

2. Sitoplasma

Sitoplasma merupakan cairan yang mengelilingi inti sel dengan membran sel sebagai batas luarnya. Dasar penyusunnya ialah sitosol yang bersifat koloid. Di dalam sitosol terdapat ion sederhana misalnya sodium, fosfat dan klorida, molekul organik mirip asam amino, ATP dan neuklotida, dan tempat penyimpanan bahan. Sitosol dapat berubah dari fase sol (cair) ke fase gel (semi-padat) atau juga sebaliknya. Cairan sitosol yang lebih pekat dan berbatasan dengan membran sel dinamakan ektoplasma. Keberadaan sitoplasma bagi sel amatlah penting. Ini ditunjukkan dengan beragamnya fungsi yang dimiliki, antara lain: tempat penyimpanan bahan-bahan kimia yang mempunyai kegunaan ketika proses metabolisme sel (seperti enzim, protein, dan lemak); tempat berlangsungnya reaksi metabolisme; dan tempat organel-organel untuk bergerak dan bekerja sesuai fungsinya.

3.1. Organel Sel Bermembran

Organel sel bermembran dari makhluk hidup antara lain; nukleus, retikulum endoplasma, aparatus Golgi, mitokondria, lisosom, badan mikro, vakuola, dan kloroplas.

3.1.1. Nukleus (Inti Sel)

Nukleus atau inti sel merupakan orga nel sel terbesar dibanding organel sel lainnya. Diameter nukleus berkisar antara 10 sampai 20 m. Nukle us ini berbentuk lingkaran oval. Bagian- bagian yang melapisi nukleus mencakup membran inti, nukleoplasma, dan nukleolus (anak inti). Perhatikan Gambar 3.

Gambar 3. Struktur nukleus

Membran inti atau karioteka merupakan lapisan pembungkus inti sel. Pada permukaannya terdapat pori-pori yang berfungsi sebagai tempat keluar-masuknya molekul dari sitoplasma ke nukleoplasma. Membran inti ini berafiliasi deng an membran sel melalui organel yang disebut retikulum endoplasma. Di dalam nukleus terdapat cairan yang dinamakan nukleoplasma. Cairan nukleoplasma tersusun dari air, asam inti, protein, dan enzim. Sifat cairannya yakni gel. Pada nukleoplasma bisa ditemui benang kromatin. Saat sel mengalami pembelahan, benang kromatin ini akan mengalami penebalan sehingga membentuk kromosom. Kromosom merupakan zat yang berisi materi genetik.

Nukleoplasma menyelubungi belahan penting sel yang disebut nukleolus (anak inti). Setiap nukleolus mempunyai tugas dalam pembentukan protein, semisal RNA ribosom (disingkat RNAr) dan RNA. RNA ribosom merupakan salah satu materi pembentuk ribosom. Saat pembelahan sel secara mitosis, tepatnya ketika fase profase, nukleolus lenyap atau hilang. Namun, ketika fase interfase, nukleolus terbentuk kembali. Di dalam sel, nukleus mempunyai tugas penting, antara lain: menjadi sentra kontrol sel; pembawa perintah sintesis protein dalam inti DNA; memperbaiki sel yang rusak dalam nukleolus; memengaruhi produksi ribosom dan RNA; dan berperan dalam pembelahan sel.

3.1.2. Retikulum Endoplasma

Antara organel sel satu dengan organel sel lainnya, seperti nukleus dan membran sel, dihubungkan oleh organel yang disebut retikulum endoplasma (RE). RE merupakan sebuah sistem membran kompleks yang membentuk kantong pipih dan meluas hampir menutupi sitoplasma. RE mempunyai jaringan tubula dan gelembung membran yang disebut sisterne. RE terbagi atas dua macam, yakni RE berangasan dan RE halus. Permukaan RE berangasan tertutup oleh ribosom, sedangkan permukaan RE halus tidak tertutupi oleh ribosom. Perhatikan Gambar 4.

Gambar 4. Retikulum endoplasma (RE) berangasan dan RE halus

RE berangasan berfungsi sebagai penampung protein skretoris yang telah disintesis oleh ribosom. Protein ini akan dimasukkan ke dalam kantong pipih yang disebut lumen RE. RE berangasan juga berperan dalam produksi membran yang ditranspor ke organel lainnya. Membran yang demikian dinamakan membran RE. Berbeda dengan RE kasar, RE halus mempunyai beberapa fungsi, antara lain: mensintesis banyak sekali zat mirip lemak, kolesterol, fosfolipid, dan steroid; metabolisme karbohidrat, contohnya proses penyimpanan karbohidrat dalam bentuk glikogen pada sel hati; dan membantu proses penetralan obat dan racun yang biasa terjadi pada RE sel hati.

Namun demikian, RE berangasan dan RE halus mempunyai fungsi yang sama, yakni sebagai alat transpor molekul dari satu sel ke sel lain, memproduksi antibodi, dan berperan dalam proses glikolasi yaitu penambahan gula pada molekul protein.

Gambar 5. Struktur retikulum endoplasma kasar

3.1.3. Aparatus Golgi

Protein yang dihasilkan ribosom akan ditranspor melewati aparatus Golgi. Di dalam aparatus Golgi tersebut, protein diproses dan disimpan, kemudian dikirim ke organel lainnya. Dinamakan aparatus Golgi alasannya yakni ditemukan oleh ilmuwan yang ber nama Camilio Golgi. Organel ini disebut pula tubuh Golgi atau diktiosom. Secara struktural, aparatus Golgi tersusun atas kan tong pipih bertumpuk-tumpuk yang disebut sisterne. Perhatikan Gambar 6.

Gambar 6. Aparatus Golgi

Pada proses metabolisme sel, aparatus Golgi berfungsi sebagai peserta dan pengirim vesikula transpor yang berisi protein. Selain itu, aparatus Golgi dijadikan tempat terjadinya glikolasi. Glikolasi merupakan suatu

proses modifi kasi protein seusai protein disintesis dengan mereaksikan bersama glikosilat (gula). Hasil glikolasi yang berupa glikoprotein disimpan dan selanjutnya dikirimkan ke luar sel oleh vesikula transpor. Di samping fungsi tersebut, aparatus Golgi dapat pula berperan dalam pembentukan lisosom dan berbagai enzim pencernaan yang belum aktif, contohnya enzim zymogen dan koenzim.

Gambar 7 Aparatus Golgi dan hubungannya dengan nukleus, retikulum endoplasma dan lisosom

Sebagian besar tubuh Golgi terdapat pada sel-sel sekretori, sehingga produknya banyak disekresikan. Sebagai contoh, sel sekretori pada kelenjar pencernaan yang mengeluarkan enzim-enzim pencernaan, contohnya laktase dan peptidase. Badan Golgi juga ada yang terdapat pada sel-sel pankreas yang mengeluarkan tripsin dan lipase, termasuk juga pada kelenjar air mata yang mengeluarkan antibodi.

3.1.4. Lisosom

Lisosom (lysis = pemisahan, pembelahan, soma = tubuh) adalah tubuh berbentuk lingkaran mirip kantong kecil dengan diameter 0,1 hingga 1 m. Perhatikan Gambar 8. Di dalam lisosom terdapat 50 enzim dan kebanyakan yakni enzim hidrolitik yang bersifat asam. Enzim hidrolitik dipakai lisosom untuk mencerna makromolekul ketika pencernaan intraseluler. Contoh enzim hidrolitik yakni lipase, protase, nuklease, dan fosfatase. Sementara, makromolekul yang dihidrolisis contohnya protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat.

Gambar 8. Aparatus Golgi dan hubungannya dengan nukleus, retikulum endoplasma dan lisosom

Di dalam sel, lisosom berperan ketika terjadi fagositosis. Fagositosis merupakan proses pencernaan yang dilakukan makhluk hidup dalam memakan organisme atau zat kuliner yang lebih kecil dari tubuhnya. Pada makhluk hidup uniselluler, proses fagositosis terjadi pada Amoeba. Sementara pada manusia, proses ini terjadi pada sel makrofaga, yakni suatu sel yang berperan dalam pertahanan tubuh dari basil perusak dan penyerang lainnya. Selain proses fagositosis, lisosom juga berperan dalam proses autofagi. Autofagi yakni proses daur ulang materi organik oleh enzim hidrolitik secara individual. Di dalam tubuh manusia, proses autofagi contohnya terjadi pada sel hati. Di dalam sel, lisosom juga bisa mencerna partikel-partikel yang masuk secara endositosis dan penge luaran enzim secara eksositosis. Misalnya, ketika terjadi pembentukan tulang keras dari tulang rawan. Lisosom sanggup pula melaksanakan autolisis. Autolisis juga termasuk proses yang terjadi pada lisosom. Autolisis merupakan proses penghancuran belahan tertentu suatu makhluk hidup secara mandiri. Contohnya, perusakan sel ekor katak ketika masih berudu.

3.1.5. Mitokondria

Mitokondria berbentuk lingkaran panjang atau mirip tongkat terdapat pada sel eukariotik aerob. Mitokondria dibatasi dua lapis membran yang kuat, fleksibel, dan stabil, serta tersusun atas lipoprotein. Membran dalam membentuk tonjolantonjolan yang disebut krista untuk memperluas permukaan agar perembesan oksigen lebih efektif. Ruangan dalam mitokondria berisi cairan disebut matriks mitokondria. Matriks ini kaya enzim pernapasan (sitokrom), DNA, RNA, dan protein. Perhatikan Gambar 9 berikut ini.

Gambar 9. Mitokondria dengan dua lapis membran dan krista.

Mitokondria mempunyai DNA sendiri yang mengkode sintesis protein spesifik. Mitokondria berfungsi dalam oksidasi makanan, respirasi sel, dehidrogenasi, fosforilasi oksidasif, dan sistem transfer elektron. Oksidasi zat kuliner di dalam mitokondria menghasilkan energi dan zat sisa. Secara sederhana reaksinya sanggup ditulis sebagai berikut.

                           Oksidasi

C₆H₁₂O₆ + O₂  -----------> CO₂ + H₂O + Energi

(glukosa)            Respirasi

Berkaitan dengan fungsi tersebut mitokondria sering disebut the power house of cell.

3.1.6. Badan Mikro

Badan mikro hampir ibarat lisosom, berbentuk agak bulat, diselubungi membran tunggal, dan di dalamnya berisi enzim katalase dan oksidase. Organela ini disebut badan mikro alasannya yakni ukurannya kecil, hanya bergaris tengah 0,3–1,5 μm. Terdapat dua tipe tubuh mikro, yaitu peroksisom dan glioksisom. Peroksisom terdapat pada sel hewan, fungi, dan daun tumbuhan tingkat tinggi. Perhatikan Gambar 10. untuk mengetahui letak peroksisom di dalam sel. Peroksisom berperan dalam oksidasi substrat menghasilkan H₂O₂ (bersifat racun bagi sel) yang selanjutnya dipecah menjadi H₂O + O₂. Peroksisom penting dalam perembesan cahaya dan respirasi sehingga berafiliasi erat dengan kloroplas dan mitokondria. Peran lain peroksisom selain melindungi sel dari H₂O₂ juga berperan dalam perubahan lemak menjadi karbohidrat dan perubahan purin dalam sel. Glioksisom terdapat pada sel tanaman. Glioksisom berperan dalam metabolisme asam lemak dan tempat terjadinya siklus glioksilat.

Gambar 10. Struktur peroksisom.

3.1.7. Kloroplas

Kloroplas hanya terdapat pada sel tumbuhan dan Algae tertentu. Pada tumbuhan biasanya berbentuk cakram dengan diameter 5–8 μm dan tebal 2–4 μm. Kloroplas dibatasi membran ganda. Di dalam kloroplas terdapat klorofil (pigmen fotosintetik) dan pigmen lain yang terletak pada membran atau pada materi dasar di dalam kloroplas. Bahan dasar kloroplas berupa cairan disebut stroma. Perhatikan Gambar 11. berikut.

Gambar 11. Struktur kloroplas.

Kloroplas berfungsi sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Peran pigmen untuk menangkap cahaya matahari yang akan diubah menjadi energi kimia.

3.1.8. Vakuola

3.2. Organela Sel Tak Bermembran

3.2.1. Sitoskeleton

Sitoskeleton atau rangka sel tersusun atas tiga jenis serabut yang berbeda yaitu, mikrofilamen, mikrotubulus, dan filamen intermediar.

a. Mikrofilamen

Mikrofilamen yakni rantai ganda protein yang bertaut dan tipis. Mikrofilamen tersusun atas dua macam protein, yaitu aktin dan miosin. Mikrofilamen banyak terdapat pada sel-sel otot. Mikrofilamen mempunyai diameter 7 nm sehingga pengamatannya harus menggunakan mikroskop elektron.

b. Mikrotubulus

Mikrotubulus yakni rantai-rantai protein yang membentuk spiral. Spiral ini membentuk tabung berlubang yang panjangnya mencapai 2,5 mm dengan diameter 25 nm. Mikrotubulus tersusun atas protein yang dikenal sebagai tubulin. Mikrotubulus merupakan penyusun sitoskeleton yang terbesar. Mikrotubulus terdapat pada gelendong sel, yaitu berupa benang-benang spindel yang menghubungkan dua kutub sel pada waktu sel membelah. Gerakan kromosom dari kawasan ekuator ke kutub masing-masing pada anafase dikendalikan oleh mikrotubulus. Dengan demikian, mikrotubulus mempunyai fungsi mengarahkan gerakan komponen-komponen sel, mempertahankan bentuk sel, serta membantu dalam pembelahan mitosis.

c. Filamen Intermediar

Filamen intermediar yakni rantai molekul protein yang membentuk untaian yang saling melilit. Filamen ini berdiameter 8 – 10 nm. Disebut serabut intermediar karena ukurannya di antara ukuran mikrofilamen dan mikrotubulus. Serabut ini tersusun atas protein yang disebut fimentin, tetapi tidak semua sel filamen intermediarnya tersusun atas fimentin. Misalnya sel kulit filamennya tersusun atas protein keratin. Perhatikan Gambar 12 untuk mengetahui susunan sitoskeleton.

Gambar 12. Bagian-bagian sitoskeleton

3.2.2. Ribosom

Ribosom merupakan struktur paling kecil yang tersuspensi dalam sitoplasma dan terdapat di sel eukariotik maupun prokariotik. Pada sel eukariotik, ribosom terdapat bebas dalam sitoplasma atau terikat RE. Ribosom tersusun atas protein dan RNA. Ribosom terdiri dari dua subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Perhatikan Gambar 13 untuk mengetahui struktur ribosom. Tiap-tiap subunit disintesis dalam nukleolus dan dikeluarkan melalui porus nukleus ke sitoplasma tempat kedua subunit bergabung. Ribosom berperan dalam sintesis protein.

Gambar 13. Struktur ribosom

3.2.3. Sentriol

Sel binatang dan beberapa mikroorganisme serta tumbuhan tingkat rendah mengandung dua sentriol dalam sitoplasma. Sentriol terletak di bersahabat permukaan luar nukleus. Setiap sentriol terdiri atas sebaris silinder sebanyak sembilan mikrotubul. Perhatikan Gambar 14 di samping. Sentriol berperan dalam proses pembelahan sel.

Gambar 14. Struktur sentriol

3.2.4. Dinding Sel

---

Referensi :

Purnomo, Sudjiono, T. Joko, dan S. Hadisusanto. 2009. Biologi Kelas XI untuk Sekolah Menengan Atas dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 386.

Rochmah, S. N., Sri Widayati, M. Miah. 2009. Biologi : Sekolah Menengan Atas dan MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 346.

Pintar Pelajaran Prosedur Gerak Pada Binatang Vertebrata

Mekanisme Gerak pada Hewan Vertebrata - Pada dasarnya rangka binatang Vertebrata sama dengan manusia. Namun, bentuk rangka pada setiap binatang disesuaikan dengan fungsi, daerah hidup, dan cara hidupnya. Ikan mempunyai struktur rangka yang mendukung mekanisme geraknya dalam air. Lihat Gambar 1. Ikan bergerak dengan meliuk-liukkan rangka tubuhnya sehingga tubuhnya terdorong ke depan. Siripnya berfungsi sebagai kemudi dan alat penjaga keseimbangan. Namun, kuda bahari (Hyppocampus) bergerak dengan dorongan sirip punggung yang berfungsi seperti baling-baling kapal. Pada ikan buntal, siripnya berfungsi sebagai pendorong gerakan maju.

Gambar 1. Gerakan ekor ikan berfungsi untuk menggerakkan tubuh ke depan

Bagaimana dengan katak? Coba perhatikan Gambar 2. 

Gambar 2. Rangka katak

Tungkai belakang katak jauh lebih besar daripada tungkai bagian depan. Tungkai belakang katak berfungsi untuk melompat. Oleh karenanya, struktur tungkai belakang katak harus lebih kukuh. Tungkai depan katak terlihat lebih kecil, tetapi bisa menahan tubuhnya dikala mendarat. Burung mempunyai struktur tubuh ibarat binatang bertulang belakang lainnya, kecuali kedua tungkai depannya berubah menjadi sayap. Lihat Gambar 3. 

Gambar 3. Rangka tulang burung

Burung mempunyai sejumlah ciri-ciri khusus yang bekerjasama dengan kemampuan terbang. Ciri-ciri khusus itu sebagai berikut.

1. Sebagian ruas tulang belakang menjadi satu membentuk titik tumpu yang besar lengan berkuasa sewaktu sayap dikepakkan.
2. Tulang yang besar biasanya berongga. Hal ini untuk mengurangi bobot badan. Berat rangka burung hanya 4% dari seluruh berat badan.
3. Pada tulang dada yang berlunas dalam, menempel otot-otot terbang yang kukuh untuk menggerakkan sayap.

Selain bergerak dengan cara terbang, ada beberapa jenis burung juga sanggup berenang dengan kakinya. Burung yang dapat berenang umumnya mempunyai selaput pada kakinya. Golongan reptil contohnya kadal, mempunyai perkembangan yang baik pada rangka cuilan tungkai. Begitu pula dengan jenis cecak. Struktur telapak kaki cecak mempunyai alas kaki pelekat sehingga memungkinkan gerakan memanjat dinding dan berlari di langit-langit secara terbalik. Pada ular, gerakan terjadi saat rangka tubuh meliuk ke kiri dan ke kanan. Gerakan ini dikenal sebagai lokomosi berkelok-kelok. Bagian samping tubuh ular bertumpu pada cuilan permukaan yang tidak rata dan jikalau ayunan gelombang hingga ke belakang, ular akan meluncur ke depan dengan sisik licin yang menutupi perutnya. Golongan reptil yang lain contohnya penyu, mempunyai sirip pipih sehingga menjadi perenang yang baik. Namun, keberadaan sirip tersebut justru membuat penyu susah bergerak di darat.

Tungkai pada reptil terletak di samping tubuh. Akibatnya reptil memiliki tubuh yang menggantung di antara kaki. Proporsi tubuh dengan keempat alat gerak menopang seluruh tubuh ini menyebabkan reptil mempunyai keseimbangan yang lebih stabil dibandingkan mamalia. Pada mamalia yang paling berfungsi menopang tubuh yakni tungkai tubuh cuilan bawah. Meskipun demikian, dengan tipe tubuh ibarat itu mamalia menjadi lebih leluasa bergerak.

Cara mamalia berjalan sanggup dibedakan sebagai berikut.

1. Hewan pejalan sol berjalan dengan seluruh cuilan telapak kakinya mengenai atau menyentuh tanah (misalnya beruang, landak, tikus pondok, dan lain-lain). Hewan pejalan setengah pejalan sol yakni binatang yang berjalan di atas jari kakinya pada dikala berjalan cepat. Manusia termasuk setengah pejalan sol.
2. Hewan pejalan kaki berjalan dengan jari-jari kakinya yang mengenai atau menyentuh permukaan tanah (terdapat pada kebanyakan binatang pemangsa ibarat singa, anjing, kucing, dan lain-lain).
3. Hewan pejalan ladam berjalan dengan ujung telapak (ladam) kakinya yang keras (misalnya kuda, sapi, kambing, domba, dan lain-lain).

Gambar 4. Cara mamalia berjalan

Anda kini sudah mengetahui Mekanisme Gerak Hewan Vertebrata. Terima kasih sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Purnomo, Sudjiono, T. Joko, dan S. Hadisusanto. 2009. Biologi Kelas XI untuk Sekolah Menengan Atas dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 386.

Pintar Pelajaran Struktur Dan Fungsi Rangka Insan Dan Hewan

Struktur dan Fungsi Rangka Manusia dan Hewan - Tulang-tulang yang tersusun sedemikian rupa dengan sistem tertentu disebut rangka. Rangka pada binatang Vertebrata berupa endoskeleton (rangka dalam). Tulang-tulang yang menyusun rangka memiliki struktur yang majemuk sesuai dengan fungsinya.

Fungsi rangka yakni sebagai berikut.

1. Penopang dan penunjang tegaknya tubuh.
2. Memberi bentuk tubuh.
3. Melindungi alat-alat atau bab badan yang lunak.
4. Alat gerak pasif.
5. Tempat melekatnya otot-otot rangka
6. Tempat pembentukan sel darah dan penimbunan mineral.

Rangka badan dibedakan menjadi tiga macam. Rangka yang terdapat pada binatang yang tubuhnya lunak, contohnya cacing tanah disebut rangka hidrostatik. Rangka yang terdapat pada insekta berupa lapisan luar yang membungkus tubuh, dan terbuat dari zat kitin disebut rangka luar (eksoskeleton). Pada hewan vertebrata terdapat kumpulan tulang rawan dan tulang keras yang membentuk suatu rangkaian berdasarkan hukum tertentu yang disebut rangka dalam (endoskeleton).

Rangka dalam tersusun atas banyak sekali bentuk dan jenis tulang. Coba Anda perhatikan pada tulang ayam. Kekerasan bagian ujung tulang dada dan tulang paha berbeda. Apa yang membuat tulang paha bersifat keras, sedangkan ujung tulang dada bersifat lunak? Apakah hal ini terkait dengan senyawa penyusun tulang? 

Kekerasan tulang ditentukan oleh zat yang terdapat di dalam tulang yaitu kalsium. Kalsium tidak terdapat dalam tulang rawan (misal ujung tulang dada). Apa yang membuatnya berbeda? Marilah kita pelajari dalam uraian materi berikut.

1. Tulang Rawan Manusia

2. Tulang Keras (Osteon) Manusia

Rangka insan sanggup dibedakan menjadi dua kelompok besar, yaitu skeleton aksial dan skeleton apendikuler. Perhatikan Gambar 1. berikut.

Gambar 1. Struktur tulang rangka manusia

Anda kini sudah mengetahui Struktur dan Fungsi Rangka Manusia dan Hewan. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Purnomo, Sudjiono, T. Joko, dan S. Hadisusanto. 2009. Biologi Kelas XI untuk Sekolah Menengan Atas dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 386.

Pintar Pelajaran Struktur Dan Fungsi Tulang Keras Pada Insan Dan Hewan

Struktur dan Fungsi Tulang Keras (Osteon) pada Manusia - Apa yang menyebabkan tulang menjadi keras? Tulang keras adalah kumpulan sel tulang yang mengeluarkan matriks yang mengandung zat kapur dan fosfat. Kedua zat ini menyebabkan tulang menjadi keras. Pada tulang keras, osteoblas pada lakuna menjadi tidak aktif dan disebut osteosit (sel tulang). Antara lakuna satu dengan lakuna lainnya dihubungkan oleh kanalikuli. Di dalam kanalikuli terdapat sitoplasma dan pembuluh darah yang bertugas memenuhi kebutuhan nutrisi osteosit. (Baca juga : Fungsi Rangka)

Tulang keras dibedakan menjadi dua, yaitu tulang kompak dan tulang spons (tulang berongga). Pada Gambar 1. tampak bahwa tulang kompak (tulang padat) mempunyai matriks tulang yang rapat dan padat, contohnya pada tulang pipa. Tulang spons matriksnya berongga. Rongga-rongga pada tulang spons diisi oleh jaringan sumsum tulang. Apabila berwarna merah berarti mengandung sel-sel darah merah, misalnya pada epifisis tulang pipa. Apabila berwarna kuning berarti mengandung sel-sel lemak, contohnya pada diafisis tulang pipa.

Gambar 1. Struktur tulang kompak dan tulang spons

Mengapa bentuk tulang ada yang pipih (misal bagian kepala), tetapi mengapa pula ada yang berbentuk tabung memanjang (misal tulang paha) ?

Anda kini sudah mengetahui Struktur dan Fungsi Tulang Keras pada Manusia dan Hewan. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Purnomo, Sudjiono, T. Joko, dan S. Hadisusanto. 2009. Biologi Kelas XI untuk Sekolah Menengan Atas dan MA. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 386.

Pintar Pelajaran Laktasi Dan Proses Pembentukan Air Susu Ibu (Asi)

Laktasi dan Proses Pembentukan Air Susu Ibu (ASI) - Setelah bayi dilahirkan, tahap berikutnya yang dilakukan pada bayi adalah laktasi. Laktasi ialah fase pemeliharaan dan perawatan bayi yang salah satunya memperlihatkan air susu ibu (ASI). [1] Sistem kontrol endokrin hormonal mendorong produksi susu selama kehamilan dan pada beberapa hari pertama sehabis melahirkan. Dari ahad ke dua puluh empat kehamilan (trimester kedua dan ketiga), badan perempuan memproduksi hormon yang merangsang pertumbuhan sistem kanal susu di payudara. Progesteron mempengaruhi pertumbuhan ukuran alveoli dan lobus (kadar yang tinggi dari hormon  progesteron, estrogen, prolaktin, dan hormon lain menghambat laktasi sebelum kelahiran). Kadar hormon tersebut kemudian akan menurun sehabis kelahiran, sehingga memicu timbulnya produksi susu. Setelah kelahiran, hormon oksitosin akan mengkontraksi lapisan otot polos dari sel yang mengelilingi alveoli untuk memeras susu masuk ke dalam sistem saluran. Oksitosin juga diharapkan untuk refleks ejeksi air susu atau terjadinya let-down. Let down terjadi akhir isapan bayi pada puting, kemungkinan juga terjadi untuk merespon suatu kondisi, contohnya pada ketika bayi menangis. Laktasi juga sanggup disebabkan oleh kombinasi stimulasi fisik dan psikologis, obat-obatan, atau kombinasi dari metode ini. [2] (Baca juga : Sistem Reproduksi pada Wanita)

Gambar 1. Bagian payudara manusia

1. Menyusui Bayi [2]

Menyusui ialah memberi makan bayi atau anak kecil dengan ASI langsung dari payudara insan (yaitu, melalui laktasi) dan tidak memakai susu formula. Bayi mempunyai refleks mengisap yang memungkinkan mereka untuk menghisap dan menelan air susu. Para mahir merekomendasikan bahwa belum dewasa harus disusui dalam waktu satu jam sehabis melahirkan, ASI langsung selama enam bulan pertama, dan kemudian ASI hingga usia dua tahun dengan masakan pendamping yang sesuai dengan usia, serta dukungan masakan yang bergizi cukup dan aman. The American Academy of Pediatrics merekomendasikan bahwa sehabis 6 bulan dukungan ASI eksklusif, bayi harus terus menyusui "selama satu tahun dan selama saling diinginkan oleh ibu dan bayi". Nutrisi yang tidak memadai ialah penyebab yang mendasari maut lebih dari 2,6 juta belum dewasa dan lebih dari 100.000 ibu setiap tahunnya. Beberapa ibu bekerja memerah air. susu untuk dipakai ketika anak mereka sedang dirawat oleh orang lain.

Menyusui ialah keputusan yang sangat pribadi. Banyak perempuan mempunyai kepercayaan dan perasaan perihal apakah mereka mau atau tidak untuk menyusui. "The American Academy of Pediatrics dan the American Dietetic Associating mempromosikan dukungan ASI sebagai sumber nutrisi terbaik dari bayi". ASI ialah nutrisi lengkap yang gampang dicerna oleh bayi, sehingga mengakibatkan bayi lebih sering makan lantaran dicerna lebih cepat. Menyusui juga membantu dalam pengembangan rahang bayi dan memperkuat rahang anak. Selain itu sanggup juga mengurangi alergi, mengurangi risiko diabetes dan silika dan mengurangi risiko SIDS. Ada juga manfaat yang masih kontroversial berupa penurunan risiko obesitas di masa remaja dan perkembangan kognitif. Keuntungan bagi ibu antara lain: membantu dalam penyusutan rahim, mengurangi risiko kanker payudara, mengurangi depresi, dan mengurangi risiko osteoporosis. Menyusui juga merupakan pengalaman ikatan bagi ibu dan bayi biar jauh lebih nyaman .

Menyusui sudah terjadi semenjak zaman dahulu hingga sekarang, Pada kala 18 dan era industrialisasi kala ke-19 di dunia Barat, banyak ibu-ibu di pusat-pusat perkotaan mulai sulit untuk menyusui lantaran persyaratan pekerjaan mereka. Menyusui menurun secara signifikan pada tahun 1900-1960, oleh lantaran perilaku sosial yang semakin negatif terhadap praktek dan pengembangan susu bayi formula, dari tahun 1960-an dan seterusnya, menyusui mengalami kebangkitan yang terus menerus hingga tahun 2000-an, meskipun beberapa perilaku negatif terhadap praktek menyusui masih tetap ada.

Di bawah perawatan kesehatan modern, air susu ibu dianggap merupakan bentuk yang paling sehat dari susu untuk bayi. Menyusui sanggup menguntungkan bagi kesehatan ibu dan bayi serta membantu mencegah penyakit. Proses menyusui yang lebih usang juga telah dikaitkan dengan kesehatan mental yang lebih baik pada masa kanak-kanak hingga menjadi remaja. Para mahir setuju bahwa menyusui bersifat menguntungkan dan mempunyai kekhawatiran perihal imbas susu formula buatan. Artificial feeding dikaitkan dengan lebih banyak maut akhir diare pada bayi pada negara berkembang dan negara maju. Namun demikian, beberapa pengecualian sanggup dilakukan, menyerupai ketika ibu mengkonsumsi obat-obatan tertentu, menderita TB (Tubercolosis) atau terinfeksi dengan T-virus lymphotropic. Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan bahwa otoritas nasional di setiap negara untuk memilih cara menyusui yang terbaik untuk menghindari transmisi virus HIV dari Ibu ke anak.

2. Pengaruh Hormonal pada Proses Menyusui [3]

Dari ahad ke dua puluh empat kehamilan (trimester kedua dan ketiga), badan perempuan memproduksi hormon yang merangsang pertumbuhan sistem kanal susu di payudara. Beberapa hormon yang berperan dalam proses menysusui ialah sebagai berikut :

a. Hormon Progesteron mempengaruhi pertumbuhan ukuran alveoli dan lobus, tingkat progesteron yang tinggi menghambat laktasi sebelum kelahiran. Penurunan tingkat progesteron sehabis kelahiran memicu timbulnya produksi air susu yang berlebihan.
b. Hormon Estrogen merangsang berkembangnya sistem kanal susu. Seperti progesteron, tingkat estrogen yang tinggi juga menghambat laktasi. Tingkat estrogen juga akan menurun ketika melahirkan dan tetap rendah untuk beberapa bulan pertama menyusui. Ibu menyusui harus menghindari metode pengendalian kelahiran berbasis estrogen, oleh lantaran lonjakan kadar estrogen sanggup mengurangi pasokan ASI.
c. Hormon Prolaktin berkontribusi terhadap peningkatan pertumbuhan dan diferensiasi alveoli, dan juga mempengaruhi diferensiasi struktur duktal. Tingginya kadar prolaktin selama kehamilan dan menyusui juga meningkatkan resistensi insulin, meningkatkan kadar faktor pertumbuhan (IGF-1) dan memodifikasi metabolisme lipid dalam rangka persiapan untuk menyusui. Selama menyusui, prolaktin ialah faktor utama yang menjaga persimpangan sempit dari epitel duktal dan mengatur produksi susu melalui keseimbangan osmotik.
d. Hormon pertumbuhan secara struktural sangat menyerupai dengan prolaktin dan memperlihatkan bantuan berupa fungsi galaktopoietik-nya.
e. ACTH (adreno-cortico-tropic hormone) dan glukokortikoid mempunyai fungsi penting untuk merangsang laktasi pada beberapa jenis hewan. ACTH diperkirakan berkontribusi terhadap laktasi lantaran secara struktural menyerupai dengan prolaktin. Glukokortikoid berperan sebagai regulating kompleks dalam pemeliharaan persimpangan sempit pada kanal ductal.
e. TSH ialah hormon galaktopoietik yang sangat penting  dimana kadarnya meningkat secara alami selama kehamilan.
f. Hormon Oksitosin mengkontraksi otot polos rahim selama dan sehabis kelahiran, dan selama orgsme. Setelah kelahiran, oksitosin mengkontraksi lapisan otot polos dari sel-sel menyerupai pita yang mengelilingi alveoli untuk memeras susu yang gres diproduksi ke dalam sistem saluran. Oksitosin diharapkan untuk refleks ejeksi susu, atau terjadinya let-down.
g. Laktogen plasenta insan / Human placental lactogen (HPL). Dari bulan kedua kehamilan, plasenta melepaskan sejumlah besar HPL. Hormon ini sepertinya berperan pada payudara, puting, dan pertumbuhan areola sebelum kelahiran.
h. Hormon yang merangsang folikel / Follicle stimulating hormone (FSH)
i. Hormon luteinizing / Luteinizing hormone (LH)

Pada bulan kelima atau keenam kehamilan, payudara siap memproduksi susu. Ada juga kemungkinkan untuk menginduksi laktasi tanpa adanya kehamilan.

3. Diferensiasi Sekretori [3]

Selama simpulan kehamilan, payudara perempuan memasuki tahap sekretori Diferensiasi. Tahap ini ialah ketika payudara menciptakan kolostrum (cairan kekuningan yang tebal). Pada tahap ini, tingginya tingkat progesteron menghambat sebagian produksi susu. Hal ini tidak menjadi perhatian medis bila seorang perempuan hamil mengalami kebocoran kolostrum sebelum kelahiran bayinya, hal ini juga bukan merupakan indikasi produksi air susu di kemudian hari.

4. Aktivasi Sekretorik [3]

Saat kelahiran, kadar prolaktin tetap tinggi, sedangkan terjadi penurunan mendadak pada kadar progesteron, estrogen, dan HPL. Penurunan kadar progesteron akhir kadar prolaktin yang tinggi merangsang produksi susu yang berlebih pada Aktivasi sekretorik.

Ketika payudara dirangsang, kadar prolaktin dalam darah meningkat, puncaknya terjadi sekitar 45 menit, dan kembali pada keadaan pra-menyusui sekitar tiga jam kemudian. Pelepasan prolaktin memicu sel-sel dalam alveoli untuk memproduksi air susu. Prolaktin juga tertransfer ke dalam ASI. Beberapa penelitian memperlihatkan bahwa prolaktin dalam air susu lebih besar pada ketika produksi susu yang lebih tinggi, dan akan menurun ketika payudara sudah penuh. Prolaktin cenderung mencapai tingkatan tertinggi pada jam 2:00-6:00 pagi.

Hormon lainnya, terutama insulin, tiroksin, dan kortisol, juga terlibat, namun tugas hormon-hormon tersebut belum dipahami dengan baik. Meskipun penanda biokimia memperlihatkan bahwa Aktivasi sekretorik dimulai sekitar 30-40 jam sehabis kelahiran, ibu biasnya tidak mencicipi penuhnya payudara oleh ASI hingga 50-73 jam (2-3 hari) sehabis kelahiran .

Kolostrum ialah susu pertama yang diterima oleh bayi pada ketika menyusui. Kolostrum mengandung jumlah sel-sel darah putih dan antibodi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan susu “matang” (susu yang diterima bayi sehabis kolostrum). Selain itu kolostrum mempunyai kandungan immunoglobulin A (IgA) sangat tinggi yang berfungsi untuk melapisi lapisan usus bayi yang masih rentan, dan membantu untuk mencegah patogen menyerang sistem imunitas bayi. Sekretori IgA juga membantu mencegah alergi makanan. Selama dua ahad pertama sehabis melahirkan, produksi kolostrum perlahan-lahan memperlihatkan jalan untuk ASI yang “matang”.

5. Kontrol Autokrin - Galaktapoiesis [3]

Sistem kontrol endokrin hormonal mendorong produksi susu selama kehamilan dan beberapa hari pertama sehabis melahirkan. Ketika pasokan susu lebih stabil, sistem kontrol autokrin mulai terjadi.

Selama tahap ini, lebih banyak susu yang dikeluarkan dan dihasilkan oleh payudar. Penelitian juga memperlihatkan bahwa ketika air susu di payudara lebih cepat habis maka hal ini sanggup meningkatkan tingkat produksi susu. Dengan demikian pasokan susu sangat dipengaruhi oleh seberapa sering bayi menyusui dan seberapa baik ia bisa mentransfer susu dari payudara. Pasokan ASI yang rendah biasanya mempunyai beberapa penyebab menyerupai :

a. tidak cukup sering memperlihatkan serta memompa ASI.
b. ketidakmampuan bayi untuk mentransfer susu secara efektif, antara lain disebabkan oleh :
    1. Defisit struktur rahang atau mulut 
    2. Teknik penempelan yang tidak sesuai
c. gangguan endokrin pada ibu (kasus langka)
d. jaringan payudara yang hipoplastik
e. asupan kalori yang tidak memadai atau malnutrisi pada ibu

Anda kini sudah mengetahui Laktasi dan Proses Pembentukan Air Susu Ibu. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

[1] Rochmah, S. N., Sri Widayati, M. Miah. 2009. Biologi : Sekolah Menengan Atas dan MA Kelas XI. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 346.

[2] http://en.wikipedia.org/wiki/Breastfeeding

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Lactation#Human_lactation

Pintar Pelajaran Ruang Lingkup Ilmu Biologi

Ruang Lingkup Ilmu Biologi - Apakah Biologi itu? Biologi yaitu ilmu ihwal makhluk hidup beserta lingkungannya. Biologi mempunyai cabang-cabang tersendiri yang mempelajari lebih spesifik lagi ihwal makhluk hidup. Apa manfaat dari mempelajari Biologi ini? Banyak sekali manfaat yang didapatkan. Selain manfaat, dampak dari perkembangan Biologi bagi kehidupan insan dan alam sekitarnya memiliki nilai kasatmata dan nilai negatifnya. Dari uraian tersebut, ruang lingkup Biologi sanggup dikatakan cukup luas. Menarik, bukan?

1. Tingkatan Objek yang Dipelajari dalam Biologi

Kehidupan di bumi dibuat oleh struktur hierarki yang sangat teratur. Tingkatan organisasi kehidupan ini dimulai dari tingkat molekul, sel, jaringan, organ, sistem organ, individu, populasi, komunitas, hingga tingkat bioma.

a. Organisasi Fungsional Tingkat Molekul

Pada pelajaran kimia, kita mempelajari bahwa tingkatan bahan terendah adalah proton, neutron, dan elektron. Partikel proton, neutron, dan elektron bergabung membentuk atom (contohnya atom hidrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen). Atom-atom kemudian berikatan membentuk molekul, contohnya molekul air, glukosa, protein, dan DNA. Molekul-molekul ini saling berikatan dan membentuk ikatan yang lebih kompleks penyusun organel pada sel.

Oleh sebab itu, sanggup dikatakan bahwa molekul, atom, dan partikel subatomik merupakan organisasi fungsional tingkat biokimia (senyawa kimia penyusun makhluk hidup).

b. Organisasi Kehidupan Tingkat Sel

Berbagai jenis molekul saling berikatan dan membentuk organel. Organel adalah subunit sel dengan fungsi spesifik, contohnya ribosom sebagai tempat sintesis protein. Sintesis protein merupakan proses penyusunan protein. Berbagai senyawa serta organel berinteraksi satu sama lain membentuk suatu kesatuan yang disebut sel.

Suatu sel tunggal mempunyai karakteristik makhluk hidup. Setiap sel memiliki materi hereditas, melaksanakan kegiatan metabolisme, bisa tumbuh serta berkembang. Karena mempunyai karakteristik yang diperlukan sebagai makhluk hidup, sel disebut sebagai satuan unit terkecil kehidupan. Ukuran sel sangat kecil sehingga untuk melihatnya diperlukan mikroskop.

c. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan

Jaringan ditemukan pada organisme multiseluler (bersel banyak). Jaringan yaitu kumpulan sel yang mempunyai bentuk serta fungsi yang sama. Kelompok sel ini mempunyai fungsi yang spesifik. Berikut ini contoh-contoh jaringan pada makhluk hidup.

1) Jaringan pada hewan

Jaringan pada binatang terdiri atas beberapa jenis. Jaringan-jaringan tersebut di antaranya yaitu jaringan epitel, jaringan saraf, jaringan otot, dan jaringan darah. Jaringan epitel terdiri atas sel-sel epitel yang saling berhubungan. Jaringan saraf terdiri atas sel saraf yang berfungsi menerima serta merespons rangsangan. Jaringan otot merupakan serat panjang yang mempunyai fungsi sebagai alat gerak aktif. Adapun jaringan darah terdiri atas sel-sel darah. Sel-sel darah ini mempunyai fungsi yang berbeda. Ada yang mengedarkan oksigen, zat-zat makanan, ada pula yang berfungsi sebagai antibodi atau sistem kekebalan tubuh. 

2) Jaringan pada tumbuhan

Seperti jaringan pada hewan, jaringan pada tumbuhan juga terdiri atas aneka macam jenis. Jaringan yang terdapat pada flora di antaranya jaringan epidermis, jaringan pembuluh, jaringan penguat, dan jaringan meristem. Jaringan epidermis merupakan jaringan yang melapisi permukaan tumbuhan. Jaringan pembuluh terdiri atas xilem dan floem. Xilem berfungsi mengangkut air dan zat hara tanah dari akar ke daun, sedangkan floem berfungsi mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. Jaringan penguat pada tumbuhan terdiri atas sel-sel yang tebal dan kuat. Jaringan penguat ini berfungsi menyokong badan tumbuhan. Adapun jaringan meristem merupakan jaringan yang aktif membelah untuk menghasilkan sel-sel baru.

d. Organisasi Kehidupan Tingkat Organ dan Sistem Organ

Organ hanya ditemukan pada organisme multiseluler. Organ merupakan struktur yang terbentuk dari beberapa jenis jaringan yang bekerja sama untuk menjalankan fungsi tertentu. Misalnya, jaringan saraf dan jaringan ikat menyusun organ otak dan bekerja sama untuk melaksanakan fungsi koordinasi. Jaringan epidermis, jaringan tiang, dan jaringan bunga karang menyusun organ daun dan bekerja sama untuk melaksanakan fungsi fotosintesis, transpirasi, serta pertukaran gas.

Contoh-contoh organ lainnya yaitu organ jantung yang berperan untuk memompa darah; organ paru-paru untuk pertukaran oksigen dan karbon dioksida; organ pendengaran untuk mendengar; dan organ mata untuk melihat. Organ-organ pada tumbuhan, contohnya daun untuk pertukaran gas, bunga untuk perkembangbiakan, dan akar untuk menyerap air dan garam mineral.

Organ-organ yang melaksanakan fungsi dan kiprah saling berkait disebut sebagai sistem organ. Sebagai contoh, sistem pernapasan terbentuk dari kerja sama organ hidung, faring, laring, trakea, bronkus, dan paru-paru untuk menjalankan fungsi respirasi. Sistem pencernaan terbentuk dari kerja sama organ mulut, kerongkongan, lambung, usus, hati, dan pankreas. Sistem pencernaan berfungsi menjalankan pencernaan dan penyerapan sari-sari makanan. Sistem gerak untuk menyokong dan menggerakkan tubuh terdiri atas otot dan rangka. Sebutkan oleh Anda teladan sistem organ lainnya beserta nama organ-organ penyusunnya.

Pada tumbuhan, pembagian organ-organ untuk yang melaksanakan kerja spesifik dalam sistem organ tertentu tidak terlihat dengan jelas. Sistem organ pada flora itu sendiri di antaranya yaitu sistem pernapasan, transpirasi, dan transportasi.

e. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu

Individu sanggup berupa organisme bersel tunggal (uniseluler) atau bersel banyak (multiseluler) seperti Bakteri dan protozoa yaitu teladan organisme bersel tunggal. Satu bakteri dan satu protozoa dikatakan sebagai satu individu. Manusia, kucing, pohon kelapa, dan tumbuhan melati merupakan teladan organisme multiseluler. Seorang manusia, seekor kucing, sebatang pohon kelapa, dan setangkai tanaman melati juga dikatakan satu individu. Individu multiseluler terbentuk dari sistem organ-sistem organ yang bekerja sama dalam suatu kesatuan. Setiap sistem organ tidak dapat melaksanakan fungsinya sendiri-sendiri. Setiap sistem organ mempunyai kebergantungan pada sistem organ yang lainnya. Contohnya pada manusia, sistem pernapasan, sistem peredaran darah, sistem pencernaan, sistem pengeluaran, sistem koordinasi, sistem gerak, dan sistem reproduksi mempunyai saling kebergantungan.

Sistem peredaran darah tidak akan berfungsi dengan baik jika terjadi gangguan pada sistem pernapasan. Karena untuk memompa darah, jantung membutuhkan energi yang didapat dari oksigen. Jika jantung tidak dapat bekerja secara optimal maka peredaran oksigen dan sari-sari makanan pada badan akan terganggu pula. Hal ini dapat berakibat fatal bagi badan secara keseluruhan. Apa yang sanggup terjadi pada tumbuhan jikalau salah satu organnya tidak berfungsi dengan baik?

f. Organisasi Kehidupan Tingkat Populasi

Individu-individu sejenis yang berkumpul di suatu tempat tertentu pada waktu yang sama membentuk tingkat organisasi kehidupan yang disebut sebagai populasi. Murid-murid yang berada di sekolahmu dinamakan sebagai populasi manusia, kumpulan rumput yang ada di halaman sekolah dinamakan populasi rumput, kumpulan belalang dinamakan populasi belalang, kumpulan cacing tanah dinamakan populasi cacing, dan kumpulan lebah dinamakan populasi lebah.

g. Organisasi Kehidupan Tingkat Komunitas

Umumnya di suatu tempat terdapat lebih dari satu macam populasi. Perhatikan halaman sekolah Anda. Di sana mungkin terdapat populasi rumput, populasi cacing, populasi belalang, dan populasi semut. Kumpulan populasi yang menempati area sama dan saling berafiliasi disebut komunitas. Di dalam komunitas selalu ada interaksi, baik antaranggota spesies yang sama, maupun interaksi antarpopulasi yang berlainan.

Iklim di suatu kawasan yang berinteraksi dengan komponen biotik di dalamnya akan menghasilkan satuan komunitas yang besar, bahkan menghasilkan komunitas mayoritas suatu vegetasi. Hal tersebut sanggup disebut bioma. Bioma yaitu salah satu komunitas utama dunia yang diklasifikasikan berdasarkan vegetasi mayoritas dan ditandai oleh penyesuaian organisme terhadap lingkungan suatu habitat tertentu. Contohnya, bioma tundra, bioma taiga, bioma gurun, bioma savana, bioma hutan hujan tropis, dan bioma hutan gugur.

h. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem

Perhatikan kembali halaman sekolah Anda. Di manakah rerumputan menancapkan akarnya? Pada tanah, bukan? Dari mana rerumputan memperoleh karbon dioksida yang diperlukan untuk proses fotosintesisnya? Dari udara di sekelilingnya, bukan? Apakah syarat yang diperlukan selain ketersediaan karbon dioksida semoga rerumputan sanggup melaksanakan fotosintesis? Tentu sinar matahari dan air. Rerumputan juga membutuhkan senyawa anorganik yang didapatkan dari hasil penguraian, contohnya oleh cacing tanah, agar sanggup melaksanakan fotosintesis dengan baik. Proses fotosintesis yang dilakukan rerumputan menghasilkan senyawa karbohidrat yang dibutuhkan makhluk hidup lainnya, contohnya oleh belalang. Belalang juga mendapatkan oksigen dari fotosintesis rerumputan tersebut.

Dari keterangan di atas, Anda sanggup menemukan suatu organisasi kehidupan yang menunjukkan saling keterkaitan, kebergantungan, dan hubungan timbal balik antarmakhluk hidup dan antarmakhluk hidup dengan

lingkungannya. Bentuk organisasi kehidupan ini dinamakan organisasi kehidupan tingkat ekosistem.

Ekosistem merupakan unit fungsional yang meliputi organisme (biotik) dengan lingkungannya yang tidak hidup (abiotik) dalam relasi saling mempengaruhi dan berinteraksi. Komponen biotik ekosistem terdiri atas produsen (tumbuhan), konsumen, dan pengurai. Pada teladan tersebut, yang bertindak sebagai produsen yaitu rumput, konsumennya yaitu belalang, dan pengurainya yaitu cacing tanah. Adapun komponen abiotik pada contoh tersebut yaitu tanah, udara, sinar matahari, zat anorganik, dan air. Di dalam organisasi kehidupan tingkat ekosistem, kita juga sanggup melihat adanya aliran energi dari organisme fotosintetik ke herbivora dan karnivora. Perhatikan kembali teladan di atas. Jelaskan bagaimana aliran energi yang terjadi pada teladan perkara di atas.

Anda kini sudah mengetahui Ruang Lingkup Ilmu Biologi. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Fictor Ferdinand P dan Moekti Ariebowo. 2009. Mudah Belajar Biologi 1 : untuk SMA/MA Kelas X. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 170.

Pintar Pelajaran Penerapan Dan Aplikasi Ilmu Kimia Terapan, Material, Pertanian, Makanan Dan Obat-Obatan, Teladan Produk

Penerapan dan Aplikasi Ilmu Kimia Terapan, Material, Pertanian, Makanan dan Obat-obatan, Contoh Produk - Tujuan ditumbuhkembangkannya ilmu Kimia ialah untuk meningkatkan taraf hidup insan melalui inovasi dan pengembangan material-material gres (new materials) sehingga tercapai kesejahteraan, kenyamanan, dan keindahan yang didambakan setiap individu. Dengan berkembangnya material-material baru, hidup terasa menjadi serba praktis, mudah, dan instan. Namun, pengembangan material gres perlu didukung oleh teknologi sehingga terjalin kolaborasi antara perkembangan ilmu Kimia dan teknologi secara sinergi.

Dalam kehidupan sehari-hari, insan sangat bergantung pada produk-produk yang mengandung komposisi kimia tertentu untuk memenuhi kebutuhannya. Apakah kegunaan dari senyawa kimia yang terkandung di dalam produk sehari-hari? Pelajarilah kepingan ini dengan baik agar Anda sanggup memahaminya.

A. Kimia Material

Sejak dimulainya era kimia modern pada masa ke-19, para pakar kimia telah berbagi material gres dan juga memproses material yang terdapat di alam (natural product) untuk dijadikan fiber, pelapis, perekat, dan material-material dengan sifat-sifat listrik, magnetik, dan optik tertentu. Saat ini, kita telah memasuki era millennium dengan teknologi tinggi. Teknologi ini sanggup dimanfaatkan guna menemukan dan berbagi material gres yang berguna. Beberapa contoh material gres yang sanggup memengaruhi kehidupan dan peradaban manusia pada masa kini dan akan datang, contohnya sebagai berikut.

1. Display panel datar yang menggantikan tabung sinar katode (CRT) pada televisi dan monitor komputer.
2. Bahan berskala nanometer (nanomaterial) yang bisa menyimpan informasi besar dengan volume kecil (seperti: hardisk, flashdisk).
3. Material pengganti bagian-bagian tubuh (biomaterial), ibarat penguat (penyambung) lutut dan pinggul.
4. Baterai generasi gres dan desain sel materi bakar yang memungkinkan munculnya kendaraan beroda empat bertenaga listrik yang hemat energi dan ramah lingkungan.

1. Kristal Cair

Kristal cair merupakan materi yang sangat menarik dengan sifat-sifat di antara cairan sejati dan kristal padat. Kristal cair yang dikenal sekarang merupakan hasil pekerjaan seorang peneliti Austria, Frederick Reinitzer beberapa masa lalu. Pada beberapa tahun terakhir, kristal cair masih terus dikembangkan oleh kalangan praktisi untuk diterapkan mulai untuk sensor suhu, layar kalkulator, hingga monitor televisi dan komputer (LCD = liquid crystal display). (perhatikan Gambar 1).

Gambar 1. monitor LCD (WIkimedia Commons)

a. Gejala Kristal Cair

Zat padat kristalin umumnya mempunyai struktur molekul yang teratur. Jika zat padat ini dipanaskan hingga mencair, gaya antarmolekul akan pecah dan molekul-molekul bergerak secara acak (random). Pada 1888, Reinitzer menemukan bahwa senyawa organik, kolesterol benzoat mempunyai sifat yang tidak wajar. Jika kolesterol benzoat dipanaskan sampai meleleh pada suhu 145 °C, terbentuk cairan ibarat susu. Pada 179 °C, cairan ibarat susu itu tiba-tiba bening. Ketika didinginkan terjadi proses sebaliknya. Pada 179°C, cairan bening bermetamorfosis seperti susu dan memadat pada 145 °C (perhatikan Gambar 2).

Gambar 2. a. Lelehan kolesterol benzoat di atas 179°C (bening) b. Kolesterol benzoat antara suhu 179°C dan 145°C, terbentuk fasa kristal cair seperti susu

Perubahan fasa dari padat menjadi cair dari kolesterol benzoat tidak langsung, tetapi melalui fasa antarmadya dahulu. Fasa antarmadya adalah fasa kristal cair, yaitu sebagian molekul mempunyai struktur padat dan sebagian bergerak bebas ibarat cairan. Oleh lantaran beraturan sebagian, kristal cair sanggup menjadi sangat kental dan mempunyai sifat-sifat antarmadya antara fasa padat dan fasa cair. Daerah antarmadya ini ditandai oleh suhu transisi yang tegas, ibarat yang dilakukan Reinitzer. Pemanfaatan kristal cair ini didasarkan pada fakta bahwa gaya antarmolekul lemah yang mempertahankan molekul tetap bersama di dalam kristal cair. Kristal cair sangat gampang dipengaruhi oleh perubahan suhu, tekanan, dan medan magnet.

b. Jenis Fasa Kristal cair

Fasa-fasa yang terjadi pada kristal cair bergantung pada suhu. Jenis-jenis fasa kristal cair ialah sebagai berikut.

1. Fasa nematik, yaitu fasa pada kristal cair yang paling sederhana dan terbentuk kali pertama ketika didinginkan. Dalam fasa ini kecenderungan molekul (orientasi) sejajar pada arah tertentu, tetapi ujung-ujungnya molekul tidak beraturan, ibarat pada cairan biasa.
2. Fasa smektik, yaitu fasa kedua dari kristal cair. Bentuk orientasi smektik bisa bermacam-macam. Dua di antaranya ialah bentuk smektik A dan smektik C , ibarat yang ditunjukkan pada Gambar 3. Dalam fasa smektik terdapat orientasi yang beraturan.
3. Fasa kolesterik, yaitu fasa ketiga dari kristal cair. Nama fasa diambil dari fakta bahwa kristal ini umumnya berasal dari molekul kolesterol. Pada suhu rendah, kristal cair akan membeku membentuk padatan kristalin. Orietansi molekul membentuk kisi kristal tiga dimensi yang beraturan.

Gambar 3. Jenis fasa kristal cair

Orientasi molekul berubah secara beraturan dari bidang ke bidang membentuk susunan heliks. Jarak antara bidang dan orientasi yang sama dinamakan bumbungan (pitch, P).

Gambar 4. Pitch (P) ialah jarak bidang dengan orientasi sama.

Fasa kristal cair kolesterol sanggup mendifraksi cahaya sangat kuat dengan panjang gelombang sebanding dengan bumbungan. Jika suhu berubah, nilai bumbungan juga berubah sehingga warna cahaya yang terdifraksi sanggup digunakan sebagai sensor suhu.

Struktur molekul kristal cair umumnya mempunyai bentuk molekul yang memanjang dan bersifat tegar. Artinya, tidak membentuk lipatan-lipatan, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 5. Struktur molekul kristal cair pada kolesterol benzoat.

c. Prinsip Kerja Kristal Cair

Orientasi tertentu dari kristal cair sangat peka, terutama pada permukaan yang bersentuhan atau adanya medan listrik dan medan magnet. Kepekaan ini menjadi dasar penggunaan kristal cair dalam bahan layar elektronik.

Jika kristal cair nematik ditempatkan dalam suatu sel dengan orientasi tertentu, filter polarisasi ditempatkan biar hanya cahaya dengan polarisasi tertentu yang sanggup melewatinya. Tanpa medan listrik, cahaya akan dilewatkan melalui kristal cair dan filter. Cahaya ini akan direfleksikan oleh cermin sehingga tayangan yang muncul berwarna putih seperti pada Gambar 6 (a).

Gambar 6. a. Prinsip kerja kristal cair sebelum diberi medan listrik b. Prinsip kerja kristal cair setelah diberi medan listrik

Jika medan listrik diterapkan ke dalam kepingan yang akan ditayangkan, orientasi molekul akan diperkuat dalam tempat itu dan menimbulkan perbedaan polarisasi cahaya. Cahaya yang berotasi ditahan oleh filter kedua dan pada kepingan yang akan ditayangkan muncul warna hitam, seperti pada Gambar 6 (b).

Jika medan listrik dimatikan, molekul kristal cair kembali ke orientasi semula secara cepat dan tayangan kembali putih. Jam digital, kalkulator, monitor komputer laptop, layar TV lebar, dan materi tayangan lain menggunakan aplikasi ibarat ini.

2. Polimer

Menurut Jons Jacob Berzelius, senyawa dengan rumus empiris sama, tetapi massa molekulnya berbeda dinamakan polimer. Polimer didefinisikan sebagai senyawa dengan massa molekul besar dan merupakan gabungan dari monomer-monomer pembentuknya.

Polimer yang berasal dari alam disebut polimer alam. Polimer yang dapat dibuat di laboratorium maupun diproduksi dalam jumlah besar di industri, dikenal dengan polimer sintetik.

a. Polimer Alam

Polimer yang terjadi secara alami dikenal sebagai polimer alam, seperti selulosa, protein, dan karet alam. Berikut dibahas secara lebih terperinci mengenai polimer alam.

1) Selulosa

Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel tanaman. Selulosa merupakan polimer yang terbentuk dari monomer β –D–glukosa melalui ikatan β (1→ 4) glikosidik. Panjang rantai beragam, dari ratusan hingga ribuan unit glukosa.

Kayu mengandung sekitar 50% berat selulosa dan kapas hampir 90% mengandung selulosa. Selulosa dari serat kayu mengandung banyak pengotor yang sanggup dimurnikan dengan cara melarutkannya ke dalam campuran NaOH dan CS₂. Dalam proses pelarutan ini akan terbentuk cairan kental.

Gambar 7. Monomer selulosa (β-D-glukosa).

Jika cairan kental itu dimasukkan ke dalam pipa berpori pada kolam asam, dihasilkan fiber selulosa yang dikenal sebagai rayon. Proses serupa digunakan untuk menciptakan film tipis selulosa yang dikenal sebagai kertas selofan.

Pada setiap monomer selulosa mengandung tiga gugus –OH yang dapat bereaksi dengan asam nitrat membentuk ester nitrat dan dikenal dengan selulosa nitrat. John Wesley Hyatt (1869) menemukan bahwa campuran selulosa nitrat dan yang dilarutkan dalam alkohol menghasilkan plastik yang dinamakan seluloid. Selulosa nitrat atau seluloid digunakan sebagai bahan baku pembuatan sisir hingga bola bilyar. Selulosa nitrat mudah terbakar sehingga dikala ini sudah banyak digantikan oleh plastik jenis lain.

2) Karet Alam

Karet alam tersusun atas satuan monomer cis–1,4–isoprena dengan panjang rantai rata-rata sekitar 5.000 satuan isoprena. Masalah utama karet alam ialah taktisitas atau cara penyusunan polimer yang teratur (isotaktik). Masalah taktisitas karet alam sanggup diselesaikan oleh Charles Goodyear (1839). Dia menemukan metode vulkanisasi karet alam dengan belerang sehingga karet alam sanggup diubah elastisitasnya. Vulkanisasi karet alam melibatkan pembentukan ikatan silang –S–S– di antara rantai poliisoprena. 

Vulkanisasi karet mempunyai kegunaan untuk menghasilkan karet alam dengan derajat elastisitas sesuai harapan.

Pada vulkanisasi karet alam, penyisipan rantai-rantai pendek dari atom sulfur akan mengikat secara silang di antara dua rantai polimer karet alam. Jika jumlah ikatan silang relatif besar, polimer dari karet alam menjadi lebih tegar.

Gambar 8. Pada vulkanisasi karet alam, makin banyak ikatan silang, makin tegar karet yang terbentuk.

Sekilas Kimia

Charles Goodyear

(1800–1860)

Charles Goodyear merupakan seorang penemu asal Amerika. Dia memanaskan karet dengan sulfur dan menemukan bahwa karet ini tetap fleksibel pada kisaran temperatur tertentu. Dia menamakan proses ini dengan"vulkanisasi", diambil dari nama dewa Romawi yang menggambarkan api (vulcan).

b. Polimer Sintetik

Hampir semua peralatan terbuat dari materi polimer, mulai dari alat-alat dapur hingga alat picu jantung buatan. Sampai dikala ini, penelitian dan pengembangan materi polimer masih terus dilakukan dalam upaya menemukan aneka penerapan materi polimer. Sesuai dengan mekanisme pembuatannya, polimer sintetik tinggi sanggup digolongkan menjadi polimer adisi dan polimer kondensasi.

1) Polimer Adisi

Polimer adisi ialah polimer yang terjadi melalui reaksi adisi, yaitu reaksi yang melibatkan senyawa yang mengandung ikatan rangkap, kemudian diubah menjadi ikatan tunggal. Contoh polimer adisi adalah polietilen (PE), polipropilen (PP), politetrafluoroetilen, polivinilklorida (PVC), dan akrilik.

a) Polietilen (PE)

Secara kimia, PE sangat inert. Polimer ini tidak larut dalam pelarut apapun pada suhu kamar, tetapi sanggup menggembung dalam cairan hidrokarbon (bensin) dan karbon tetraklorida (CCl4). PE tahan terhadap asam dan basa, tetapi sanggup rusak oleh asam nitrat pekat. Jika dipanaskan secara kuat, PE membentuk ikatan silang yang diikuti oleh pemutusan ikatan secara acak pada suhu lebih tinggi, tetapi tidak terdepolimerisasi. PE dibagi menjadi dua jenis, yaitu PE kerapatan tinggi (HDPE) dan PE kerapatan rendah (LDPE) ibarat di tunjukkan pada Gambar 9. 

Gambar 9. LDPE dan HDPE

Plastik HDPE bersifat kenyal, tidak gampang sobek, dan tahan terhadap kelembapan. Bahan kimia plastik HDPE banyak digunakan untuk pembungkus, dus, isolator listrik, pelapis kabel, dan lain-lain.

Tabel 1 Sifat-Sifat Fisik Polietilen

Sifat	Polietilen
	HDPE	LDPE
Dapat dipotong dengan gampang	×	√
Tidak pecah	√	√
Dapat dilipat	×	√
Tenggelam dalam air	√	×
Menjadi lunak akhir panas	×	√

b) Polipropilen (PP)

Plastik PP bersifat tegar dan stabil terhadap panas, tekanan, rengkahan, dan materi kimia. Plastik PP lebih kuat dari PE. PP banyak digunakan untuk botol kemasan lantaran sanggup dibuat lebih tipis. Kursi plastik yang sanggup ditumpuk juga terbuat dari PP.

c) Politetrafluoroetilen (Teflon)

Politetrafluoroetilen tahan terhadap korosi dan pelarut organik. Dari hasil pengujian, hanya lelehan logam alkali atau alkali yang dilarutkan dalam amonia yang sanggup mendegradasi polimer ini. Politetrafluoroetilen banyak digunakan untuk insulator listrik, peralatan kimia, dan peralatan rumah ibarat pada Gambar 10. alasannya tahan terhadap air dan suhu tinggi hingga 350 °C.

Gambar 10. Teflon (Wikimedia Commons)

Tabel 2. Produk dari Polimer Sintetik

Polimer	Produk
PE	Kantong plastik, lembaran plastik, dan alat-alat dapur
PP	Botol, jeriken, dan dingklik
PVC	Pipa air, waterproof, isolasi listrik, dan rak susun
PS (polistiren)	Kemasan (tempat minum) bantalan, dan styrofoam
Teflon	Pot, alat dapur, dan wadah
PMMA	Pengganti gelas/kaca

d) Polivinilklorida (PVC)

Sekitar 20% klorin digunakan untuk menciptakan monomer vinilklorida (CH2=CHCl), sebagai materi baku plastik poliviliklorida (PVC). Substituen klorin pada rantai polimer menjadikan PVC lebih tahan terhadap api dibandingkan PE.

Plastik PVC mempunyai gaya tarik antara rantai polimer sehingga meningkatkan kekerasan plastik jenis ini. Sifat-sifat PVC dapat divariasikan sesuai fungsinya dengan cara mengubah sifat keplastisan, stabilisasi, pengisi, dan celupannya sehingga menjadikan PVC sebagai plastik serbaguna.

e) Polimetilmetakrilat (Polimer Akrilik)

Salah satu polimer akrilik ialah polimetilmetakrilat (PMMA), dikomersialkan dengan nama dagang Lucite dan Plexiglass. PMMA berupa kristal bening yang sangat ringan sehingga banyak digunakan untuk jendela pesawat terbang dan lensa cahaya. PMMA yang sangat transparan digunakan untuk contact lens ibarat pada Gambar 11.

Gambar 11. PPMA digunakan untuk lensa kontak (Wikimedia Commons)

2) Polimer Kondensasi

Polimer kodensasi yaitu polimer yang terbentuk melalui reaksi kondensasi. Reaksi ini melibatkan pembentukan senyawa tidak jenuh dari senyawa jenuh. Plastik sintetis pertama ialah bakelit, yang dikembangkan oleh Baekland (1905). Monomer bakelit merupakan hasil reaksi formaldehid (H2CO) dan fenol (C6H5OH) membentuk fenol tersubstitusi. Pada suhu di atas 100 °C, fenol-fenol ini terkondensasi membentuk polifenoksi. Polifenoksi digunakan untuk menciptakan asesoris, seperti gantungan kunci. Untuk pengerasnya digunakan katalis.

Carothers dan koleganya (1920) menemukan rumpun polimer kondensasi yang dikenal sebagai poliamida dan poliester. Poliamida diperoleh melalui reaksi diasilklorida dan diamina.

Poliester dibuat melalui reaksi alkil diasilklorida dengan dihidroksi. Reaksi polimerisasinya ialah sebagai berikut.

Fiber sintetik yang pertama dibuat ialah nilon. Fiber ini sanggup dilihat dengan cara menuangkan larutan heksametilen diamina dalam pelarut air ke dalam larutan adipoilklorida dalam pelarut CH2Cl2.

Gambar 12. Proses pembuatan nilon

Polimer nilon-6,6 terbentuk pada antarmuka antara kedua fasa pereaksi membentuk film tipis. Jika film itu disentuh, kemudian ditarik, akan tampak serat nilon ibarat benang (perhatikan Gambar 12). Polimer tersebut dinamakan nilon–6,6 alasannya polimer dibuat dari diamin yang mempunyai enam atom karbon dan adipoil yang juga mengandung enam atom karbon.

Polikarbonat terbentuk melalui polimerisasi esterkarbonat dan suatu alkohol. Polikarbonat yang dihasilkan dipasarkan dengan nama dagang Lexan. Lexan mempunyai ketahanan tinggi terhadap panas dan cuaca sehingga banyak digunakan untuk pengaman gelas, rangka jendela, dan helm.

Sekilas Kimia

Wallace H. Carothers

(1896–1937)

Carothers memakai dua larutan kimia (asam dan diamin) untuk menciptakan nilon-6,6. Jika kedua larutan ini dipertemukan, cairan tersebut sanggup ditarik menjadi benang-benang yang lebih kuat daripada serat-serat alami. Penemuan ini memberi dukungan besar terhadap industri tekstil dan menimbulkan terjadinya revolusi dalam pabrik kain.

3. Keramik

Keramik ialah material-material padat anorganik nonlogam. Material tersebut sanggup berupa kristalin atau nonkristalin. Keramik nonkristalin mencakup gelas dan material lain dengan struktur tidak beraturan (amorf), sedangkan yang kristalin mempunyai struktur beraturan. Keramik sanggup mempunyai struktur jaringan kovalen, ikatan ion, atau gabungan keduanya. Secara umum bersifat keras, getas, dan stabil terhadap suhu sangat tinggi. Contoh umum keramik, contohnya semen, keramik cina, bata tahan api, insulator listrik, dan sparepart mesin seperti.

Bahan-bahan keramik berasal dari banyak sekali materi kimia meliputi silikat, oksida logam, karbida (karbon dan logam), nitrida (nitrogen dan logam), atau alumina (Al₂O₃). Simak Tabel 3. untuk mengetahui sifat-sifat materi keramik.

Tabel 3 Sifat-Sifat Bahan Keramik dengan Baja Lunak Sebagai Pembanding

Material	Titik Leleh (°C)	Kerapatan  (g/cm3)	Kekerasan (Mohs)	Modulus Elastisitas	Koefisien Termal
Al2O3	2050	3,8	9	34	8,1
SiC	2800	3,2	9	65	4,3
ZrO2	2660	5,6	8	24	6,6
BeO	2550	3,0	9	40	10,4
Baja lunak	1370	7,9	5	17	15

a. Aplikasi Keramik

Objek-objek keramik banyak yang lebih tegar dan kuat ketika dibentuk dari adonan kompleks dua atau lebih material. Campuran seperti ini dinamakan komposit. Komposit lebih efektif dibuat melalui penambahan fiber keramik ke dalam material keramik. Pembentukan fiber keramik sanggup diilustrasikan, contohnya dengan silikon karbida (SiC) atau karborundum.

Komposit keramik secara luas digunakan sebagai alat pemotong logam. Misalnya, alumina diperkuat dengan silikon karbida yang digunakan untuk memotong dan pengeras logam paduan berbasis nikel. Material keramik juga digunakan untuk roda penggiling dan ampelas sebab memiliki kekerasan yang tinggi.

Beberapa keramik, ibarat kuarsa (kristal SiO2) merupakan piezo elektric. Kuarsa ini sanggup membangkitkan potensial listrik kalau bahan tersebut ditekan secara mekanik.

Salah satu kegunaan material keramik yang sangat terkenal adalah keramik untuk lantai (tile ceramic) dengan permukaan mengkilap. Selain memiliki nilai estetika yang indah, keramik juga sanggup melindungi panas dari bumi sehingga lantai tetap terasa dingin.

b. Keramik Superkonduktor

Superkonduktor ialah materi yang kehilangan tahanan listrik jika didinginkan hingga suhu tertentu. Ini berarti, arus listrik yang mengalir pada materi superkonduktor tidak akan kehilangan panas, tidak seperti arus listrik dalam materi konduktor biasa (banyak panas terbuang). Sekali arus dilewatkan ke dalam materi superkonduktor, secara terusmenerus listrik mengalir tanpa batas dan tanpa hambatan. Sifat menarik lainnya dari superkonduktor ialah mempunyai diamagnetis tepat yang menolak semua medan magnet secara sempurna.

Senyawa, ibarat itrium-barium-tembaga oksida (YBa₂Cu₃O₇) bersifat superkonduktor pada 95 K dan HgBa₂Ca₂Cu₃O₈ + x mempunyai tahanan nol pada 1 atm dan 133 K. Superkonduktor dengan sifat-sifat sanggup menghantarkan arus listrik dengan tahanan nol sanggup menghemat energi di dalam banyak aplikasi, ibarat generator listrik, motor listrik, dan pada chip komputer yang lebih cepat dan lebih kecil (perhatikan Gambar 14).

Gambar 14. Struktur molekul itrium-barium-tembaga oksida (YBa₂Cu₃O₇)

4. Film Tipis

Film tipis kali pertama dikembangkan untuk tujuan seni dekorasi seperti pada Gambar 15. Pada masa ke-17, para seniman mempelajari bagaimana mengecat pola pada objek keramik dengan larutan garam perak, kemudian dipanaskan biar garam terurai meninggalkan film tipis. Saat ini, film tipis digunakan untuk tujuan dekorasi dan proteksi, membentuk konduktor, resistor, dan jenis-jenis film lainnya dalam sirkuit mikroelektronik. Film tipis sanggup dikembangkan dari bahan-bahan meliputi logam, oksida logam, dan materi organik.

Gambar 15. Bangunan futuroscope (Prancis) dibuat dari beling yang dilapisi dengan film tipis logam untuk merefleksikan cahaya yang jatuh padanya. (a-castle-for-rent.com)

Film tipis tidak mempunyai batasan dengan ketebalan tertentu, tetapi umumnya mempunyai ketebalan antara 0,1–300 μm. Hal ini berbeda dengan pelapisan ibarat cat dan vernis yang secara umum lebih tebal. Agar film tipis mempunyai kegunaan harus mempunyai beberapa sifat-sifat berikut:

a. harus stabil secara kimia dalam lingkungan yang diterapkan;

b. menempel baik pada permukaan yang dilapisi;

c. mempunyai ketebalan yang homogen;

d. sanggup dimurnikan secara kimia atau komposisi kimianya dapat dikendalikan;

e. memilki kerapatan imperfeksi rendah.

Film tipis sangat penting dalam mikroelektronik, terutama digunakan untuk konduktor, resistor, dan kapasitor. Film tipis secara luas digunakan sebagai pelapis optik pada lensa untuk mengurangi refleksi cahaya dari permukaan lensa, sekaligus melindungi lensa (perhatikan Gambar 16a).

Gambar 16. (a) Film tipis digunakan secara luas sebagai pelapis optik pada lensa (b) Pelapis mata bor

Film tipis metalik dalam jangka waktu usang digunakan untuk lapisan pelindung pada logam. Biasanya diendapkan dari larutan menggunakan arus listrik (penyepuhan), ibarat lapisan perak atau krom. Permukaan peralatan dari logam dilapisi dengan film tipis keramik untuk meningkatkan kekerasannya. Misalnya, mata bor untuk baja keras dilapisi dengan film tipis titanium nitrida atau tungsten karbida (perhatikan Gambar 16b).

B. Kimia dalam Pertanian

Anda tentu akan berterima kasih kepada para ilmuwan kimia yang sudah bisa menemukan dan berbagi banyak sekali material yang sangat mempunyai kegunaan untuk meningkatkan sandang, papan, seni, dan estetika. Pada topik berikut, Anda akan banyak mengetahui peranan kimia dalam upaya meningkatkan pertanian, khususnya pupuk dan pestisida.

1. Fungsi dan Pengaruh Unsur Hara

Pada dasarnya, makhluk hidup, baik manusia, hewan, dan tanaman memerlukan masakan untuk tumbuh dan berkembang biak. Tanaman mengambil masakan dari tanah. Tanah yang gembur dan subur sanggup menghasilkan tumbuhan yang subur (perhatikan Gambar 17).

Gambar 17. Pemenuhan kebutuhan unsur hara dari pupuk menjadikan tumbuhan subur. (WIkimedia Commons)

Kesuburan tumbuhan merupakan akhir dari terpenuhinya kebutuhan berbagai senyawa dan mineral, yang disebut unsur hara. Unsur-unsur C, H, dan O sebagian besar dikonsumsi dalam bentuk senyawa CO₂ dan H₂O. Senyawa CO₂ diserap dari udara melalui klorofil daun, sedangkan H₂O diserap dari tanah melalui akar. Unsur-unsur lain diserap dari tanah melalui akar.

Unsur N terdapat banyak di udara dalam bentuk N₂, tetapi tidak dapat digunakan pribadi lantaran tumbuhan pada umumnya menggunakan unsur N dalam bentuk senyawa nitrat. Selain itu, pada tumbuhan kacang tanah, akarnya sanggup mengikat pribadi gas N₂ dari udara. Unsur N diharapkan tumbuhan untuk pertumbuhan, terutama untuk pembentukan batang dan daun. Secara khusus, unsur N mempunyai kegunaan untuk pembentukan protein, lemak, dan enzim. Kekurangan unsur N dapat menyebabkan tumbuhan menjadi kurus dan kerdil.

Unsur lain yang banyak diharapkan ialah fosfor dan kalium. Unsur fosfor diharapkan tumbuhan untuk pembentukan akar dan asimilasi tanaman. Kekurangan unsur fosfor sanggup menimbulkan tumbuhan menjadi kerdil dan pertumbuhan juga terhambat.

Unsur kalium mempunyai kegunaan untuk pembentukan protein dan karbohidrat melalui peningkatan proses fotosintesis gotong royong dengan unsur Mg. Selain itu, unsur K sanggup memperkuat bunga dan buah sehingga dapat meningkatkan produksi tanaman. Kekurangan unsur K sanggup menimbulkan daun mengerut dan keriting serta timbul bercak cokelat kemerah-merahan yang jadinya layu, mengering, dan mati.

Selama pertumbuhan, tumbuhan mengambil unsur-unsur N, P, dan K dari tanah. Tanaman yang tidak dikonsumsi oleh insan akan mati dan mengembalikan unsur-unsur tersebut ke dalam tanah. Pada lahan tanah yang tanamannya dipanen akan mengalami kekurangan unsur-unsur tersebut. Dengan kata lain, lahan pertanian sudah berkurang kesuburannya.

Pada pola pertanian tradisional, para petani menanam polongpolongan guna mengembalikan kesuburan tanah. Hal ini disebabkan akar polong-polongan bisa mengikat nitrogen dari udara dan diubah menjadi senyawa amonia dengan proteksi basil tanah. Untuk lahan sangat luas, pola tradisonal dinilai kurang ekonomis. Sebagai upaya pengganti penyediaan unsur hara yang dibutuhkan tanaman, pakar kimia mengembangkan material, dinamakan pupuk.

2. Pupuk Buatan

Tujuan pemupukan ialah untuk menyempurnakan kebutuhan unsur-unsur hara bagi tanaman. Kegiatan pemupukan yang dilakukan insan bertujuan untuk menyempurnakan unsur hara yang terkandung di dalam tanah dan bermanfaat bagi tanaman.

Gambar 18. Kegiatan pemupukan pada lahan pertanian. (Wikimedia Commons)

a. Pupuk Nitrogen

Jenis pupuk nitrogen yang banyak digunakan ialah pupuk urea dan pupuk ZA (amonium nitrat). Kadar nitrogen dalam pupuk urea sekitar 46,7%. Kadar ini cukup tinggi untuk tumbuhan sehingga penggunaan urea harus tepat. Agar gampang dalam penggunaan pupuk nitrogen perlu diubah dari bentuk padat menjadi pelet ibarat pada Gambar 19.

Gambar 19. Pupuk nitrogen padat di ubah menjadi pelet sehingga gampang disemprotkan.

Tabel 4. Kadar Nitrogen dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Nitrogen
Urea	±45%
ZA	± 20%

Urea diproduksi melalui reaksi antara amonia dan karbon dioksida pada suhu 140 °C dan tekanan 100 atm. Persamaan reaksinya:

2NH₃(g) + CO₂(g) → NH₂CONH₂(s) + H₂O(l)

Dalam air, urea bersifat netral dan gampang larut. Urea dikonsumsi oleh tumbuhan tidak langsung, tetapi harus diubah dulu menjadi senyawa nitrat oleh basil tanah. Pupuk ZA dihasilkan dari reaksi antara amonia dan asam nitrat, persamaan reaksinya:

NH₃(g) + HNO₃(aq) → NH₄NO₃(s)

Pupuk ZA sanggup dikonsumsi pribadi oleh tanaman. Akan tetapi, kendalanya dalam air, pupuk ZA bersifat asam sehingga tanah menjadi asam. Oleh lantaran itu, pupuk ZA kurang tepat digunakan sebagai pupuk dasar, kecuali dicampur dengan kapur biar tanah menjadi netral.

Kedua jenis pupuk nitrogen tersebut memakai materi baku amonia. Di industri, amonia disintesis dari gas nitrogen yang berasal dari udara. Hal ini memperlihatkan alam merupakan sumber materi industri pupuk yang salah satunya siklus nitrogen ibarat pada Gambar 20.

Gambar 20. Siklus nitrogen di udara

b. Pupuk Fosfor

Sumber utama untuk pembuatan pupuk yang mengandung unsur fosfor ialah deposit batuan yang mengandung fosfat, yaitu kalsium fosfat (Ca₃PO₄). Batuan fosfat tidak digunakan pribadi sebagai pupuk karena tidak larut dalam air. Batuan fosfat terlebih dahulu diolah dengan menambahkan asam sulfat untuk mengubah bentuk ion PO₄^3– menjadi bentuk ion H₂PO₄^–. Reaksi kimianya:

Ca₃(PO₄)₂(s) + 2H₂SO₄(aq) + 4H₂O(l) → Ca(H₂PO₄)₂(s) + 2(CaSO₄.2H₂O)(s)

Pupuk fosfor yang dibuat dengan cara di atas disebut pupuk superfosfat. Di pasaran, dikenal dengan nama pupuk ES (Enkel Superfosfat). Pupuk ES berupa padatan berwarna keabu-abuan. Pupuk ini kurang diminati petani lantaran mahal dan kadar fosfornya rendah. Jika asam yang digunakan sebagai pereaksi ialah asam fosfat (H₃PO₄) maka reaksi yang terjadi:

Ca₃(PO₄)₂(s) + 4H₃PO₄(aq) → 3Ca(H₂PO₄)₂(s)

Pupuk yang terbentuk dinamakan pupuk TSP (Tripel Superfosfat). Pupuk TSP berupa butiran yang gampang larut dalam air. Oleh lantaran itu, agar pupuk ini tidak ikut terbawa air hujan, pemakaiannya harus dikubur dalam tanah agak dalam.

Pupuk fosfat sanggup juga diproduksi dalam bentuk senyawa yang mengandung nitrogen, yaitu senyawa amonium fosfat [(NH₄)H₂PO₄ dan (NH₄)₂HPO₄]. Pupuk ini dibuat melalui reaksi amonia dan asam fosfat.

Tabel 5 Kadar Fosfor dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Fosfor
ES	±20 %
TSP	± 50 %

c. Pupuk Kalium

Jenis pupuk kalium yang beredar di pasaran dikenal dengan nama pupuk KCl dan pupuk ZK. Pupuk ZK ialah senyawa kalium sulfat (K2SO4). Kedua jenis pupuk ini berbentuk butiran berwarna putih. Di pasaran, kedua pupuk ini dibedakan berdasarkan kadar kaliumnya karena kedua pupuk ini tidak murni, tetapi mengandung pengotor. Kadar kalium dalam kedua pupuk tersebut sanggup dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Kadar Kalium dalam Pupuk

Pupuk	Kadar Kalium
ZK 90	±45 %
ZK 96	± 50 %
KCl 80	± 50 %
KCl 90	± 53 %

Selain pupuk yang mengandung satu macam unsur hara, masih ada jenis pupuk lain yang merupakan adonan unsur-unsur hara ibarat pupuk NP (mengandung unsur N dan P) dan pupuk NPK (mengandung unsur N, P, K). Komposisinya sanggup dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Beberapa Jenis Pupuk Campuran

Jenis Pupuk	Diamofos	Sendawa	NPK	Nitrofoska	Rustika
Kadar N (%)	20	13	15	16	15
Kadar P (%)	50	–	15	16	15
Kadar K (%)	–	44	10	21	15

Oleh lantaran unsur K berperan dalam proses fosforilasi bersama-sama dengan unsur Mg maka industri pupuk menciptakan pupuk adonan yang mengandung unsur Mg. Misalnya, pupuk kalium magnesium sulfat yang mengandung sekitar 25% K dan 10% Mg.

Pupuk yang harus digunakan oleh petani bergantung pada kesuburan tanah dan jenis tumbuhan yang akan diberi pupuk. Oleh alasannya itu, sebelum menggunakan pupuk tertentu perlu mengetahui dulu kesuburan tanah (kadar unsur hara yang terdapat dalam tanah) dan jenis tumbuhan yang akan ditanamnya.

Untuk itu, para petani tradisional perlu diberi penyuluhan tentang pemakaian jenis pupuk dan penyuluh perlu meneliti terlebih dulu kadar unsur hara yang terdapat di dalam tanah biar jenis pupuk (kadar unsur hara dalam pupuk) yang akan diberikan cocok dengan jenis tanaman yang akan ditanamnya.

3. Pestisida

Hama bersaing dengan insan untuk mendapat masakan yang ditanam oleh para petani. Oleh lantaran itu, kalau petani ingin meningkatkan hasil produksinya maka petani harus mengurangi atau membasmi hama tanaman.

Pakar kimia telah berbagi material untuk mengatasi masalah hama, yaitu dengan cara memakai pestisida. Pestisida berasal dari kata pest (perusak) dan cide (membunuh) sehingga kata pestisida dapat diartikan sebagai membunuh perusak. Pestisida ialah zat kimia yang berfungsi mencegah, mengendalikan, atau membunuh serangga (insektisida), flora (herbisida), dan jamur (fungisida).

Penggunaan pestisida makin marak semenjak ditemukannya senyawa yang disebut DDT (diklorodifenil-trikloroetan). DDT merupakan senyawa organik yang mempunyai kemampuan untuk membunuh insektisida, dengan struktur kimia ibarat berikut .

Kali pertama DDT ditemukan oleh Othmar Zeidler pada 1874. Pada waktu itu belum diketahui manfaatnya. Setelah 65 tahun kemudian, diketahui oleh Paul Mueler bahwa DDT sanggup membunuh serangga. Pada 1942, sebuah perusahaan tempat Mueler bekerja memproduksi DDT dan dikirim ke Amerika untuk diuji coba. Pada 1984, Mueler mendapat Hadiah Nobel atas inovasi tersebut. Sejak perang dunia II, DDT digunakan secara luas untuk berbagai tujuan, seperti:

a. menghentikan wabah penyakit yang disebarkan melalui serangga, seperti malaria, demam kuning, dan tifus;

b. membunuh hama tumbuhan kapas sehingga pada dikala itu produksi kapas menjadi melimpah.

Setelah diketahui manfaat DDT bagi pertanian, pestisida jenis lain mulai banyak diteliti dan dikembangkan. Penggunaan pestisida harus hati-hati alasannya pestisida yang beredar di pasaran boleh jadi:

a. mengganggu kesehatan manusia;

b. merusak atau mengganggu sistem ekologi lingkungan;

c. menimbulkan maut bagi serangga tertentu yang justru dibutuhkan untuk membantu kesuburan tanah, ibarat basil nitrifikasi.

a. Penggolongan Pestisida

Berdasarkan tingkat toksisitas (racun) dan kegunaannya, pestisida dikelompokkan ke dalam empat golongan, yaitu golongan A, golongan B, golongan C, dan golongan D.

1) Pestisida golongan A

Pestisida digolongkan ke dalam kelompok ini didasarkan pada fungsinya, yaitu sebagai insektisida, herbisida, fungisida, dan rodentisida. Isektisida ialah jenis pestisida yang berfungsi mencegah dan membasmi serangga. Isektisida juga digunakan di rumah-rumah untuk membasmi nyamuk, kecoa, laba-laba, dan sejenisnya. Contoh insektisida: DDT, aldrin, paration, malation, dan karbaril. Namun, dikala ini penggunaan produk tersebut dalam rumah tangga telah dibatasi.

Herbisida ialah jenis pestisida yang berfungsi mencegah dan membasmi tumbuhan yang merugikan petani ibarat alang-alang dan rumput liar. Contoh herbisida: 2,4–D, 2,4,5–T, pentaklorofenol, dan amonium sulfonat.

Fungisida ialah pestisida khusus untuk jamur. Selain racun bagi jamur, juga sanggup digunakan untuk racun tumbuhan dan racun serangga. Contoh fungisida ialah organomerkuri dan natrium dikromat.

Rodentisida ialah pestisida khusus untuk membasmi tikus. Contoh rodentisida ialah senyawa arsen.

2) Pestisida Golongan B

Pestisida digolongkan ke dalam golongan B didasarkan pada jenis bahan kimia yang terkandung di dalamnya. Jenis-jenis pestisida yang digolongkan berdasarkan cara ini sanggup dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Pestisida Golongan B

Pestisida	Bahan
Organik	Kimia organik
Anorganik	Kimia anorganik
Organoklor	Senyawa karbon mengandung klor
Organofosfat	Senyawa karbon mengandung fosfat
Karbamat	Senyawa karbon mengandung asam karbamat
Fumigan	Racun berasap
Mikrobial	Bahan kimia dari mikroorganisme
Botanikal	Bahan kimia tumbuhan

a) Organoklor

Selain DDT, jenis pestisida yang tergolong terklorinasi ialah aldrin, dieldrin, heksaklorobenzena (BHC), 2,4-D dan 2,4,5-T. Aldrin dan dieldrin digunakan sebagai racun serangga (insektisida), sedangkan 2,4-D dan 2,4,5-T digunakan sebagai racun tumbuhan (herbisida).

b) Organofosfat

Senyawa pestisida yang mengandung fosfat di antaranya paration dan malation. Kedua senyawa ini tergolong insektisida.

Paration sangat efektif digunakan untuk mencegah hama pengganggu buah-buahan, tetapi pestisida ini sangat beracun bagi manusia. Berbeda dengan paration, malation sangat efektif untuk serangga tertentu dan efek racunnya tidak terlalu kuat bagi manusia.

c) Karbamat

Contoh dari pestisida yang mengandung karbamat ialah isopropil N-fenilkarbamat (IPC), sevin, dan baygon.

Isopropil N–fenilkarbamat digunakan sebagai herbisida terutama untuk mengontrol pertumbuhan rumput tanpa memengaruhi tanaman utama. Adapun sevin dan baygon tergolong insektisida.

3. Pestisida Golongan C

Pestisida digolongkan ke dalam golongan C didasarkan pada pengaruhnya terhadap hama. Beberapa jenis pestisida berdasarkan golongan ini terdapat pada Tabel 9.

Tabel 9. Pestisida Golongan C

Jenis	Pengaruh
Repelant	Dapat menjauhkan serangga
Defoliant	Dapat menggugurkan daun
Perencat	Dapat menggagalkan pertumbuhan

4. Pestisida Golongan D

Pestisida sanggup juga digolongkan berdasarkan cara tindakannya terhadap hama. Perhatikan tabel berikut.

Tabel 10. Pestisida Golongan D

Jenis Racun	Pengaruh / Efek
Racun perut	Membunuh kalau tergoda
Racun sentuh	Membunuh kalau menyentuh kulit
Racun sistemik	Membunuh kalau masuk ke dalam sistem organisme
Racun pracambah	Membunuh terhadap benih

b. Pengendalian Pestisida

Pestisida yang digunakan untuk meningkatkan produksi pertanian dapat menyebar dan mencemari tempat lain. Jika hal ini terjadi, pestisida dapat meracuni ikan dan merusak ekologi lingkungan. Pestisida sanggup juga terakumulasi pada makhluk hidup. Konsentrasi pestisida pada mahluk hidup sanggup berlipat ganda akhir berbagai aktivitas. Hasil penelitian menunjukkan, pestisida yang mencemari lingkungan sanggup terakumulasi melalui alur ibarat pada diagram berikut.

Gambar 21. Diagram alir pencemaran pestisida

Oleh alasannya itu, pemakaian pestisida perlu dikendalikan guna menghindari masalah-masalah keracunan atau imbas samping yang tidak diharapkan. Keracunan sanggup terjadi terhadap seseorang kalau pestisida termakan atau uapnya terhisap.

Dengan demikian, penggunaan pestisida harus selalu mengikuti petunjuk yang benar demi menghindari keracunan terhadap pengguna atau masyarakat umum. Beberapa hal yang perlu diperhatikan jika menggunakan pestisida ialah sebagai berikut.

(a) Kenali jenis hama atau penyakit tumbuhan yang akan dibasmi.

(b) Kenali keunggulan dan kelemahan setiap pestisida yang terpilih.

(c) Ikuti hukum pemakaian pestisida yang terpilih dan pastikan pemakaiannya tidak mengancam lingkungan sekitarnya.

C. Kimia dalam Makanan dan Obat-Obatan

Disadari atau tidak, sejumlah zat kimia telah banyak Anda konsumsi baik pribadi atau tidak langsung. Bahan-bahan kimia yang dikonsumsi secara pribadi contohnya zat aditif pada makanan. Bahan-bahan kimia yang dikonsumsi secara tidak pribadi contohnya pupuk dan pestisida. Kebanyakan masakan yang diproduksi dalam skala industri biasanya mengandung zat-zat aditif yang ditambahkan pribadi kepada makanan. Zat-zat tersebut mempunyai kegunaan sebagai penambah aroma, cita rasa, pengawet, maupun pewarna.

1. Zat Aditif pada Makanan

Untuk menghasilkan masakan yang berkualitas, para jago kimia berusaha menciptakan zat aditif makanan. Zat aditif masakan ialah zat kimia yang tidak biasa dimakan secara langsung, tetapi ditambahkan ke dalam masakan untuk menghasilkan sifat dan rasa tertentu, ibarat cita rasa, bentuk, aroma, warna, dan tahan usang (awet).

Berbagai zat aditif tradisional sudah semenjak dulu digunakan untuk meningkatkan kesempurnaan makanan. Misalnya, masakan dicampur dengan rempah-rempah guna membangkitkan selera makan sebab rempah-rempah sanggup meningkatkan cita rasa pada makanan. Dengan berkembangnya banyak sekali jenis masakan dan teknologi makanan, berkembang pula zat aditif buatan yang diolah secara kimia. Zat aditif yang ditambahkan ke dalam masakan sanggup dicampur langsung ke dalam masakan yang sudah diproses atau ketika masakan itu diproses, bahkan ketika masakan siap saji.

a. Pemanis Buatan

Pada mulanya, penggunaan suplemen buatan diberikan kepada konsumen yang menghindari konsumsi gula berkalori tinggi, seperti penderita diabetes dan kegemukan. Seiring dengan berkembangnya konsumsi terhadap makanan, produk masakan kini banyak mengandung pemanis buatan. Pemanis masakan tradisional biasanya menggunakan gula tebu atau gula aren (kelapa). Pemanis buatan yang diizinkan oleh Depkes (Departemen Kesehatan) ialah sakarin, aspartam, dan sorbitol. 

Sakarin ialah senyawa turunan benzena berupa kristal putih yang hampir tidak berbau. Rasa anggun sakarin 800 kali dari rasa anggun gula tebu. Sakarin ditambahkan ke dalam minuman atau biskuit dengan dosis tidak melebihi 1 g per hari.

Aspartam berupa serbuk berwarna putih, tidak berbau, dan bersifat higroskopis. Rasa anggun aspartam sama dengan 200 kali dibandingkan gula tebu. Untuk setiap kg berat badan, jumlah aspartam yang boleh dikonsumsi setiap harinya ialah 40 mg. Aspartam sangat dianjurkan untuk tidak ditambahkan ke dalam masakan anak-anak, terutama yang sudah mengandung sodium glutamat (vetsin).

Bahan suplemen lain yang dibolehkan pemakaiannya antara lain adalah siklamat dan sorbitol. Di Amerika Serikat, garam-garam siklamat sudah dilarang penggunaannya alasannya berpotensi karsinogen (penyebab kanker). Hasil metabolisme siklamat merupakan senyawa yang bersifat karsinogen.

b. Pengawet Buatan

Penambahan zat pengawet pada masakan mempunyai kegunaan untuk melindungi makanan biar tidak cepat membusuk dan sanggup bertahan dalam kurun waktu usang tanpa mengurangi nilai gizi maupun rasanya. Jenis bahan pengawet sanggup berupa zat organik maupun zat anorganik. Bahan pengawet berperan dalam menghambat proses fermentasi, pengasaman, dan proses penguraian lain akhir adanya mikroorganisme dalam makanan.

Bahan-bahan pengawet yang banyak digunakan ialah belerang dioksida, asam benzoat, asam propionat, asam sorbat, senyawa kalium dan natrium dari nitrat atau nitrit. Kuantitas materi kimia pengawet yang diizinkan bergantung pada jenis masakan yang diawetkan. Asam benzoat berfungsi mengendalikan pertumbuhan jamur dan bakteri. Pemakaian asam benzoat dengan kadar >250 ppm dapat memberikan imbas samping berupa alergi. Pada konsentrasi tinggi dapat mengakibatkan iritasi pada lambung dan susukan pencernaan.

Asam propionat sanggup digunakan untuk mencegah hama berupa binatang kapang yang menyerang roti dan camilan anggun kering, sedangkan asam sorbat digunakan untuk mencegah kapang dalam keju.

c. Antioksidan

Bahan tambahan masakan yang lain ialah zat yang berperan sebagai antioksidan dan anti kempal atau penstabil. Zat antioksidan ialah zat yang berfungsi untuk mencegah oksidasi pada makanan. Contoh zat antioksidan: asam askorbat, asam sitrat, butilated hidroksi anisol (BHA), butilated hidroksi toulena (BHT), paraben (p-hidroksibenzoat), dan propilgalat.

Makanan pada umumnya tidak stabil. Contoh, kalau lemak atau minyak dibiarkan di udara terbuka maka akan teroksidasi dan menimbulkan amis tengik. Reaksi oksidasi ini menguraikan makanan menjadi molekul-molekul kecil sehingga merusak materi makanan. Bahkan sanggup menimbulkan racun terhadap makanan. Masalah oksidasi sanggup diatasi dengan menambahkan zat antioksidan ke dalam materi makanan. Bahan tersebut berfungsi menghambat oksidasi pada makanan.

Zat anti kempal ialah zat yang bisa mencegah terjadinya penggumpalan materi masakan berbentuk serbuk. Contoh zat anti kempal yaitu kalium silikat, silikon dioksida, dan kalsium fosfat. Beberapa zat tertentu pada masa kemudian pernah digunakan sebagai bahan tambahan makanan, tetapi sesudah dikaji lebih banyak bahayanya dibandingkan keuntungannya sehingga zat-zat tambahan masakan tersebut dilarang penggunaannya.

Beberapa zat tambahan yang dilarang, yaitu boraks dan turunannya; asam salisilat dan garamnya; formalin; kalium klorat; dulsin; minyak nabati yang dibrominasi; dietil pirokarbonat; nitropirazon; dan klorampenikol.

d. Pewarna Makanan

Pewarna dari materi alam jumlahnya sangat terbatas dan pada saat makanan diolah, pewarna dari materi alam biasanya pudar. Selain itu, pewarna materi alam tidak tahan usang lantaran pembusukan. Pewarna buatan bertujuan menjadikan masakan seperti memiliki banyak warna dan menimbulkan daya tarik tersendiri. Pewarna buatan umumnya berasal dari senyawa aromatik diazonium.

Beberapa pewarna buatan yang diizinkan oleh Depkes untuk ditambahkan ke dalam masakan sanggup dilihat pada Tabel 11.

Tabel 11. Pewarna Makanan yang Diizinkan Oleh Depkes

Nama	Nama Niaga
Amaran	Food red 2
Biru berlian	Food blue 2
Eritrosin	Food red 3
Hijau FCF	Food green 3
Indigotin	Food blue 1
Hijau S	Food green 4

Beberapa pewarna berbahaya dan tidak boleh penggunaannya karena berpotensi menimbulkan karsinogen, yaitu auramin (merek dagang, basic yellow 2), ponceau 3R (solvent yellow 5), sudan I (food yellow 14), dan

rhodamin B (food red 15).

Tabel 12. Pewarna Makanan yang Dilarang

Nama	Nama Niaga
Auramin	Basic Yellow 2
Ponceau 3R	Solvent Yellow5
Sudan I	Food yellow 14
Rhodamin B	Food red 15

Selain pewarna makanan, ada juga zat pemutih makanan, seperti hidrogen peroksida, benzoil peroksida, kalium iodat, dan aseton peroksida. Zat pemutih ini mempunyai kegunaan memperbarui warna masakan tanpa merusak komposisi materi makanan. Tepung yang masih gres biasanya berwarna kuning kecokelatan. Untuk itu, zat pemutih ditambahkan ke dalam tepung biar tampak putih dan menarik. Hidrogen peroksida digunakan untuk memutihkan warna susu yang akan dijadikan keju. Selain itu, juga digunakan untuk memutihkan kulit sapi dan mengembangkannya menjadi materi kerupuk kulit.

e. Pecita Rasa dan Aroma

Zat pemberi aroma atau pecita rasa (zat penambah cita rasa) pada makanan ialah zat yang sanggup memberikan, menambah, dan mempertegas rasa serta aroma suatu produk makanan. Misalnya, zat pecita rasa buatan ibarat monosodium glutamat atau vetsin. Zat ini tidak mempunyai cita rasa kalau dimakan langsung, tetapi dapat menimbulkan cita rasa khas kalau ditambahkan ke dalam makanan.

Vetsin ialah asam amino karboksilat yang diharapkan tubuh untuk membentuk protein. Namun, pemakaian vetsin yang berlebihan dapat menimbulkan penyakit bagi manusia, khususnya pada bayi dapat menimbulkan kerusakan otak.

Pecita rasa buatan biasanya digunakan untuk mengembalikan rasa yang hilang selama masakan diproses. Kebanyakan pecita rasa berasal dari senyawa kimia golongan ester. Senyawa ester paling banyak digunakan untuk pecita rasa dan pemberi aroma buah-buahan. Beberapa senyawa ester yang biasa ditambahkan ke dalam minuman ringan di antaranya, yaitu:

1. benzaldehida ditambahkan ke dalam minuman biar mempunyai rasadan aroma ibarat buah lobi-lobi;
2. etilbutirat ditambahkan ke dalam minuman biar mempunyai rasa danaroma ibarat buah nanas;
3. oktil asetat ditambahkan ke dalam minuman biar mempunyai rasa danaroma ibarat buah jeruk;
4. amil asetat ditambahkan ke dalam minuman biar mempunyai rasa dan aroma ibarat buah pisang;
5. amil valerat ditambahkan ke dalam minuman biar mempunyai rasa dan aroma ibarat buah apel.

2. Kimia Obat-obatan

Pada umumnya, obat-obatan yang diproduksi sanggup dikelompokkan ke dalam obat analgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon. Hampir setengah dari obat-obatan yang telah diproduksi berasal dari flora dan mikroorganisme yang diolah secara kimia. Sisanya berasal dari hasil racikan materi kimia yang disebut obat sintetik. Teknik pengobatan menggunakan prinsip kimia disebut chemoteraphy.

Selain obat-obatan yang dikembangkan secara kimia, terdapat obat-obatan tradisonal. Obat tradisonal ialah obat-obatan yang diperoleh dari sumber alam tanpa diproses secara kimia. Obat tradisional biasanya

diperoleh dari tumbuhan, hewan, atau mineral alam.

a. Zat Analgesik

Analgesik ialah sejenis obat yang digunakan untuk mengurangi rasa sakit. Jika Anda merasa sakit fisik, otak akan mengeluarkan zat kimia yang disebut analgesik. Dengan berkembangnya ilmu Kimia dan Farmasi, para pakar berhasil menemukan struktur molekul analgesik dan mampu membuat analgesik tiruan. Obat analgesik dipasarkan dan dikemas dengan nama dagang tertentu, ibarat aspirin, parasetamol, dan kodeina.

1) Aspirin

Pada masa ke-19, asam salisilat berhasil diekstrak dari pohon willow. Asam ini digunakan untuk menurunkan deman. Akan tetapi, karena rasanya pahit maka perusahaan Bayer menciptakan obat yang sejenis yaitu asetil salisilat atau nama dagangnya aspirin. Aspirin berfungsi mengurangi rasa sakit, ibarat sakit kepala atau sakit gigi. Aspirin juga sanggup digunakan untuk menurunkan suhu tubuh. Akan tetapi, untuk mengurangi rasa sakit, penggunaan aspirin harus hati-hati alasannya materi ini sanggup melukai dinding usus dan mempunyai sifat candu (ketagihan).

2) Parasetamol

Parasetamol dipasarkan kali pertama dengan nama dagang panadol. Parasetamol mempunyai kegunaan yang sama ibarat aspirin, yaitu mengurangi rasa sakit. Namun, parasetamol tidak begitu berbahaya kalau dibandingkan dengan aspirin sebab parasetamol tidak melukai dinding usus.

3) Kodein

Kodein ialah salah satu materi kimia aktif yang terdapat dalam madat atau candu. Pengaruh kodeina sama ibarat morfin, yaitu digunakan untuk mengurangi rasa sakit, tetapi morfin sanggup menimbulkan ketagihan, sedangkan kodein tidak menimbulkan ketagihan.

Kodein merupakan salah satu senyawa kimia yang ditambahkan ke dalam obat sakit kepala atau obat batuk biar pasien menjadi ngantuk. Pengaruh kodein lebih kuat dibandingkan aspirin. Selain itu, kodein dapat juga bertindak sebagai depresan, yaitu sanggup mengurangi sebagian aktivitas otak dan saraf.

Pemakaian kodein dalam takaran tinggi dan dalam kurun waktu lama dapat menimbulkan ketagihan, ini sanggup mengancam kesehatan. Kodein dosis tinggi menimbulkan penglihatan kurang terang, tingkah laku seperti orang mabuk, dan bingung.

b. Zat Antibiotik

Antibiotik ialah materi kimia yang sanggup membunuh basil atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang berjangkit di dalam tubuh. Pada umumnya, zat antibiotik yang digunakan berasal dari bakteri Penicilium dan basil Streptomyces. Mikroorganisme yang dapatmenghasilkan antibiotik umumnya hidup di dalam tanah.

Ada beberapa jenis antibiotik yang beredar di pasaran, seperti antibiotik yang sanggup membunuh banyak sekali jenis basil (memiliki spektrum luas), tetapi ada juga antibiotik yang bertindak secara khusus terhadap bakteri tertentu. Oleh alasannya itu, antibiotik tidak boleh dijual bebas, tetapi harus dengan resep dokter.

Antibiotik yang baik ialah antibiotik yang bisa membunuh bakteri, tetapi tidak merusak jaringan sel dalam tubuh. Antibiotik dapat dikonsumsi secara pribadi melalui pencernaan (dalam bentuk pil atau tablet) atau sanggup juga disuntikkan ke dalam tubuh pasien.

Zat antibiotik tidak baik dikonsumsi kalau tidak sakit alasannya bakteri memiliki kemampuan untuk memproduksi zat yang kebal terhadap antibiotik itu. Pada akhirnya, kalau Anda sakit akhir basil tersebut maka antibiotik yang dikonsumsi tidak bisa membunuh bakteri tersebut dikarenakan telah kebal terhadap zat antibiotik.

1) Penisilin

Pada mulanya, penisilin hanya sanggup dihasilkan dari mikroorganisme Penicilium. Saat ini, beberapa jenis penisilin sudah sanggup disintesis. Penisilin efektif untuk membunuh basil Staphylococci. Penyakit yang dapat disembuhkan dengan antibiotik ini di antaranya gonorhoe, sifilis, dan radang paru-paru (pneumonia).

Setelah dikaji cukup lama, jadinya diketahui bahwa kepingan aktif dari penisilin ialah asam 6–amino–penicillamat, disingkat dengan 6-apa. Sejak ditemukan kepingan aktif ini, banyak sekali jenis antibiotik sintetik telah dibuat berdasarkan struktur molekul 6–apa.

Pada umumnya, penisilin merupakan obat antibiotik yang kondusif untuk dikonsumsi, tetapi ada juga sebagian pasien yang alergi terhadap penisilin. Pasien ibarat ini biasanya setelah mengonsumsi penisilin merasa gatal-gatal dan kulit menjadi bercak merah. Jika ini terjadi maka pengobatan dengan penisilin harus dihentikan.

2) Streptomisin

Penisilin sanggup membunuh banyak sekali jenis bakteri, tetapi penisilin tidak berpengaruh terhadap basil ibarat Tuberculosis dan beberapa bakteri lainnya. Untuk mengatasi basil penyebab TBC digunakan antibiotik lain, yaitu streptomisin. Streptomisin ialah antibiotik untuk mengobati penyakit yang disebabkan oleh bakteri Tuberculosis (TBC). Streptomisin dihasilkan oleh mikroorganisme genus Streptomyces.

Streptomisin tidak boleh dikonsumsi melalui pencernaan lantaran dapat melukai dinding usus sehingga obat ini harus diberikan kepada pasien melalui penyuntikan. Efek samping dari streptomisin umumnya demam, kulit bercak, muntah, dan sakit tenggorokan.

Beberapa jenis basil bisa beradaptasi dan kebal terhadap antibiotik, yang digunakan selama pengobatan. Jika ini terjadi maka pengobatan dengan antibiotik tersebut tidak akan sembuh. Gejala ini biasanya muncul pada penderita yang tidak disiplin memakan obat.

c. Zat Psikiatris

Psikiatris ialah jenis obat-obatan yang sanggup memengaruhi bagian tertentu dari sistem saraf. Jika obat ini dikonsumsi maka orang yang mengonsumsinya akan melaksanakan tindakan di luar kesadaran atau di luar kendali sistem saraf. Kebanyakan obat psikiatris bertindak secara langsung kepada sistem saraf. Terdapat banyak sekali jenis obat psikiatris seperti stimulan dan depresan.

1) Stimulan

Stimulan digunakan untuk mempercepat tindakan sistem saraf. Jadi, jika seseorang mengonsumsi obat ini sanggup menimbulkan orang tersebut merasa lebih percaya diri.

Zat stimulan yang berasal dari tubuh contohnya ialah adrenalin, yaitu sejenis stimulan yang dihasilkan oleh kelenjar adrenal dalam tubuh. Stimulan berkerja dengan cara memacu kerja jantung lebih kuat dan cepat sehingga tubuh kita merasa lebih siap menghadapi banyak sekali kecemasan. Dengan adanya stimulan maka organ-organ dalam tubuh akan bertindak lebih tangkas dari biasanya. Terdapat beberapa jenis stimulan di antaranya amfetamin, kokain, dan obat-obatan tergolong narkoba.

a) Amfetamin

Amfetamin digunakan untuk mengurangi rasa cemas yang berlebihan dan mengurangi selera makan sehingga berat tubuh turun. Di samping itu, amfetamin juga digunakan untuk menjaga gairah hidup. Dengan mengonsumsi amfetamin, pengguna merasa lebih berenergi, lebih gembira, dan bahagia berbicara.

Pasien yang banyak mengonsumsi amfetamin dalam takaran tinggi akan menjadi garang dan ganas serta sering mengkhayal. Hal ini akan menimbulkan perasaan yang tidak menentu serta sering mendengar suara-suara yang tidak terang sumbernya.

Obat-obatan yang termasuk amfetamin di antaranya dextro-amfetamin (dexedrina) dan metamfetamin (methedrina). Kedua obat ini sangat efektif untuk mengobati penyakit kecemasan dan sering muram. Obat ini juga dapat menimbulkan ketagihan.

b) Kokain

Kokain ialah sejenis alkaloid yang sanggup diekstrak dari pohon koka (Erythroxylon coca). Kokain merupakan stimulan yang kuat dan digunakan sebagai obat bius dalam pembedahan lokal ibarat mulut, mata, dan telinga. Namun, obat ini sanggup menimbulkan ketagihan dan tergolong narkoba.

Jenis alkaloid lain mencakup sejumlah obat-obatan ialah morfin dan quinin (kina). Morfin diekstrak dari bunga madat dan quinin diekstrak dalam kulit pohon kina. Senyawa lain yang sejenis ialah heroin dan LSD (lysergic acid diethylamida).

2) Depresan

Depresan ialah jenis obat-obatan yang berfungsi mengurangi aktivitas sebagian otak dan mengurangi kegiatan sistem saraf. Orang yang mengonsumsi obat jenis ini akan merasa ngantuk dan merasa gembira. Ada beberapa jenis obat-obatan yang tergolong obat depresan di antaranya ialah barbiturat dan trankuilizer. Barbiturat dan trankuilizer bertindak sebagai sedatif dan juga hipnotik, yaitu obat yang digunakan untuk penderita sakit jiwa. Sedatif bersifat sebagai obat penenang, sedangkan hipotik menimbulkan pasien tidak tenang.

Pemakaian takaran tinggi barbiturat akan tampak berperilaku ibarat orang mabuk dan bunyi kurang terang bahkan sanggup menimbulkan hilangnya keseimbangan tubuh. Dosis yang terlampau tinggi sanggup menimbulkan kematian lantaran menyumbat susukan nafas.

Trankuilizer digunakan sebagai pengganti barbiturat. Reaktivitas obat ini sama dengan barbiturat, keunggulannya tidak menimbulkan ketagihan. Trankuilizer biasanya digunakan bagi pasien yang mengikuti program psikoterapi.

d. Hormon

Hormon merupakan salah satu senyawa karbon yang dihasilkan oleh kelenjar tubuh. Hormon sintetik telah berhasil dikembangkan. Hormon sintetik digunakan untuk menghasilkan hormon ketika kelenjar pasien yang memproduksi hormon telah rusak, contohnya akhir pembedahan atau kelenjar tidak sanggup berfungsi secara normal.

Hormon sanggup dikelompokkan ke dalam dua golongan, yaitu golongan peptida dan golongan steroid. Golongan peptida terdiri atas molekul-molekul asam amino yang larut dalam air, contohnya insulin. Steroid merupakan molekul besar yang dihasilkan dari kolesterol. Hormon ini lebih larut dalam lemak daripada di dalam air. Contoh hormon ini yaitu kortison.

1) Hormon Insulin

Insulin ialah sejenis hormon yang berperan mengendalikan keseimbangan glukosa dalam darah. Insulin dihasilkan oleh sel pankreas. Hormon insulin membiarkan sel tubuh menggunakan glukosa dalam darah. Tanpa insulin, konsentrasi glukosa dalam darah akan meningkat. Jika hal ini dibiarkan maka glukosa akan ditemukan dalam air seni.

Keadaan ini dinamakan penyakit diabetes mellitus. Pengobatan penyakit ini dilakukan dengan menyuntikkan insulin ke dalam tubuh. Akan tetapi, jika insulin berada pada konsentrasi yang tinggi dalam darah maka kadar

gula dalam darah akan menjadi telampau rendah. Jika ini terjadi, dapat menyebabkan keadaan hipoglikemia. Gejalanya, pasien akan berkeringat, lemah, dan kabur penglihatan.

2) Kortison

Kortison merupakan salah satu obat steroid. Pada mulanya hormon ini diperoleh dari korteks kelenjar adrenal. Pada 1946, pakar kimia telah berhasil menyintesis kortison dari empedu. Kortison biasanya digunakan untuk mengobati penyakit rheumatoid arthritis. Penyakit ini menimbulkan persendian tulang menjadi bengkak, sakit, dan kejang-kejang. Kortison juga digunakan mengobati penyakit radang paru-paru, bengkak, asma, dan penyakit kulit yang disebabkan alergi.

Rangkuman :

1. Tujuan ilmu Kimia ialah untuk menemukan dan mengembangkan material gres yang mempunyai kegunaan bagi manusia, sebagai upaya untuk meningkatkan taraf hidup insan ke arah yang lebih mudah, praktis, cepat, dan instan.
2. Material gres yang sudah dan masih terus dikembangkan ialah kristal cair, polimer, keramik, dan film tipis.
3. Material gres yang sedang dalam pengembangan dengan aplikasi dikala ini masih terbatas adalah nanomaterial dan biomaterial.
4. Pupuk dan pestisida ialah zat kimia yang digunakan untuk tujuan peningkatan hasil produksi pertanian.
5. Pupuk buatan ialah zat kimia yang mengandung unsur N, P, dan K atau perpaduannya.
6. Membunuh hama ibarat serangga, jamur, rodensia, dan flora pengganggu. Jenis senyawa pestisida terdiri atas senyawa yang mengandung klor, fosfor dan senyawa karbamat.
7. Dalam masakan olahan ditambahkan zat aditif yang berfungsi sebagai pemanis, pengawet, pewarna, pemberi aroma dan citarasa, penggempal/pengeras.
8. Pada umumnya, obat-obatan yang diproduksi dapat dikelompokkan ke dalam obat analgesik, antibiotik, psikiatrik, dan hormon.

Anda kini sudah mengetahui Kimia Terapan. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

---

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Praktis dan Aktif Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 226.