daur

1. DAUR CARBON - OKSIGEN
Dua hal Penting yang dipahami pada Daur ini yaitu
peristiwa Fotosintesis
peristiwa Respirasi
Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan
pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO2 dan O2 atsmosfer secara musiman disebabkan
oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO2 dan O2 ke
atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melaluifotosintesis.
Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO2
ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO2 di atmosfer meningkat. CO2 dan O2 atmosfer
juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO2 dan O2 terlibat
dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.
Yang terpenting untuk dipahami dalam siklus Biogeokimia ini ada 3 hal pokok yaitu
terjadi daur aliran zat kimia dari Bio ke Geo atau dari Mahkluk hidup ke Bumi ( penguraian ,
zat sisa ekskresi dll yang ditujukan kebumi dari mahkluk hidup
terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Bio yang tidak lain adalah pemanfaatan zat kimia
entah dalam bentuk organik maupun anorganik, biasanya oleh tumbuhan lewat akarnya
terjadi daur aliran zat kimia dari Geo ke Geo maksudnya senyawa kimia di udara bisa pindah
ke darat misalnya lewat hujan - darat ke udara - darat ke air - air ke darat dll yang semua itu
pasti untuk suatu keseimbangan . OK
untuk daur aliran zat dari Bio ke Bio tentu sudah anda bisa ketahui di Rantai makanan atau
Jaring
makanan.
KONKLUSI
Gambar ini akan lebih menunjukkan pemahaman siklus karbons setelah anda pahami
katakanlah sebagai refleksi atau konklusi atau kesimpulannya OK

2. Siklus Karbon dan Oksigen
Di atmosfer terdapat kandungan CO2 sebanyak 0.03%. Sumber-sumber CO2 di udara berasal
dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik.
Karbon dioksida (CO2)di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berFotosintesis dan
menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk
ber Respirasi.
Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam
tanah.
Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di
udara.
Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung.
Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi
ion bikarbonat.
Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka
sendiri dan organisme heterotrof lain.
Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, CO2 yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat.
Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air.
Gbr. Siklus Karbon dan Oksigen di Lingkungan
Agar anda menjadi serius bahwa materi ini penting saya tambahkan materi ini untuk
memahami siklus ini menjadi tidak setengah setengah lagi ( saya berharap tidak hanya
menghafal tetapi memahami)
Unsur kimia yang yang paling mendominasi kehidupan adalah karbon.
Tanpa kecuali, semua molekul kimia penting kehidupan selalu mengandung unsur karbon.
Awalnya, studi tentang molekul yang mengandung karbon ini merupakan domain dari ilmu
kimia organik.
Sesuai namanya, kimia organik bekerja pada bahan kimia yang ada pada sistem kehidupan
(organic = sesuatu yang berasal dari mahluk hidup, organisme).

3. Dalam perkembangannya, berbagai bahan kimia organik bisa disintesis di lab dan tidak
tergantung pada mahluk hidup lagi.
Selain itu, beragam senyawa organik baru yang tidak pernah ditemukan pada mahluk hidup
berhasil disintesis.
Sejak itu, muncul cabang ilmu baru, yaitu biological chemistry yang disingkat menjadi
biokimia.
Dalam hal ini, biokimia mempelajari beragam senyawa kimia, baik yang alami maupun yang
berhasil disintesis di lab, yang bisa ditemukan pada mahluk hidup.
Sedangkan yang tidak ditemukan dalam mahluk hidup tetap menjadi domain kimia organik.
Unsur utama penyusun molekul biologi adalah karbon.
Ragam dan stabilitas molekul yang mengandung unsur karbon disebabkan oleh
karakteristiknya yang spesifik, terutama ketika membentuk ikatan dengan unsur-unsur lain.
Salah satu sifat yang paling mendasar dari unsur karbon adalah pada orbital elektron
terluarnya kekurangan 4 elektron dari seharusnya 8 elektron.
Karena orbital elektron terluar merupakan pertanda stabil-tidaknya suatu unsur, maka agar
stabil, karbon cenderung berasosiasi dengan 4 unsur lainnya yang juga kekurangan elektron.
Dengan kata lain, unsur karbon mempunyai valensi 4.
Penggunaan bersama elektron oleh dua unsur atau lebih akan membentuk ikatan yang dikenal
dengan ikatan kovalen.
Selain itu, semakin kecil BM unsur yang diikat oleh karbon maka ikatan kovalen yang
terbentuk stabil.
Dengan begitu, untuk satu unsur karbon membutuhkan empat unsur yang lain agar elektron
dalam orbit terluarnya menjadi stabil.
Pada umumnya, karbon akan membentuk ikatan kovalen dengan 1 karbon yang lain dan
dengan oksigen, hidrogen, nitrogen dan sulfur.
Metana (satu karbon berikatan dengan 4 hidrogen), etanol (CH3 – CH2OH) dan
metilamina(CH3 – NH2) merupakan senyawa karbon sederhana yang mengandung ikatan
tunggal.
Selain itu, kadangkala dua atau tiga elektron digunakan bersama oleh dua unsur sehingga
membentuk ikatan rangkap dua atau ikatan rangkap tiga.
Jadi, kombinasi valensi dan BM kecil merupakan karakteristik molekul berunsur karbon
menjadi sangat beragam dan stabil yang mendominasi molekul biologis.
Molekul berunsur karbon adalah molekul yang stabil

4. Kestabilan molekul berunsur karbon bisa dilihat dari energi ikatan, yaitu jumlah energi yang
dibutuhkan untuk memutus 1 mol (sekitar 6 x 1023) ikatan.
Seringkali, energi ikatan disalahartikan sebagai energi yang tersimpan dalam ikatan.
Energi ikatan ini diekspresikan sebagai kalori per mol (kal/mol).
Kalori adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air sebesar 1o C.
Untuk memutus ikatan karbon dan karbon (C – C) dibutuhkan 83 kkal/mol,
Energi ikatan karbon dan hidrogen (C – H) = 99 kkal/mol, karbon dan oksigen (C – O) = 84
kkal/mol dan karbon-nitrogen (C – N) = 70 kkal/mol.
Energi yang jauh lebih besar dibutuhkan untuk memutus ikatan karbon rangkap dua (C ═ C),
yaitu 146 kkal/mol dan ikatan karbon rangkap tiga (C ≡ C), yaitu 212 kkal/mol.
Besarnya energi ikatan molekul berunsur karbon diatas bisa lebih mudah diapresiasi kalau
dibandingkan dengan nilai-nilai energi yang sejenis.
Misalnya, energi ikatan non-kovalen hanya beberapa kkal/mol, energi gelombang panas
sekitar 0.6 kkal/mol, ikatan gugus fosfat dalam molekul ATP = 7.3 kkal/mol.
Jadi bisa dipahami bahwa molekul yang paling penting bagi kehidupan di muka bumi ini
adalah yang berbasis rantai karbon.
Hal ini karena energi panjang gelombang matahari yang masuk ke permukaan bumi tidak
bisa memutus ikatan C – C.
Hubungan energi dan panjang gelombang bisa dinotasikan sebagai E = 28.600/lkkal/einstein.
Menggunakan notasi tersebut, maka panjang gelombang cahaya matahari yang masuk ke
permukaan bumi berada dalam kisaran cahaya tampak, yaitu antara 400-700 nm, mempunyai
energi antara 71.5 – 40.8 kkal/einstein.
Nilai energi matahari tersebut jauh dibawah energi ikatan C – C. Dari notasi diatas bisa
dimengerti bahwa sinar ultraviolet dengan panjang gelombang <400>
Problem: mungkinkah kalaupun ada kehidupan di luar bumi akan tersusun oleh molekul
berunsur karbon?
Molekul berunsur karbon adalah molekul yang sangat beragam
Valensi 4 dari unsur karbon memungkinkan satu karbon mengikat 4 unsur yang lain, terutama
yang berBM rendah yang hanya ada beberapa saja, dan yang paling banyak ditemukan dalam
mahluk hidup adalah H. O, N, S dan P.
Hal ini menyebabkan molekul berunsur karbon menjadi sangat beragam.
Ditambah lagi jika satu valensi karbon membentuk ikatan dengan karbon yang lain.

5. Jika rantai karbon hanya berikatan dengan hidrogen maka akan membentuk hidrokarbon
dengan struktur linear maupun sirkular.
Hidrokarbon adalah molekul penting secara ekonomis sebagai bahan bakar minyak, misalnya
bensin (octane, C8H18).
Molekul ini tidak larut air sehingga di dalam sel fungsi utamanya adalah sebagai penyusun
membran sel bagian dalam.
Selain dengan hidrogen dan unsur-unsur tunggal lainnya, rantai karbon berikatan dengan
beragam gugus fungsional yang kemudian sangat menentukan kelarutannya dalam air dan
reaktifitasnya.
Beberapa gugus fungsional yang biasa ditemukan dalam mahluk hidup antara lain yang
bermuatan negatif (karboksil dan fosforil), bermuatan positif (amino), dan berpH netral
(hidroksil, sulfhidril, karbonil, aldehida).
Molekul berunsur karbon dapat membentuk stereoisomer
Selain kemampuannya berikatan dengan gugus fungsional, keragaman molekul berunsur
karbon ditambah lagi dengan kemampuan strukturnya membentuk simetri geometris.
Hal ini karena distribusi elektron yang digunakan bersama berada dalam konfigurasi
tetrahedral.
Jika ada dua molekul karbon dengan struktur bayangan cermin yang satu dengan yang lain
maka keduanya disebut stereoisomer.
Meskipun begitu, kedua molekul yang saling stereoisomer tidak selalu bisa ditemukan ada
dalam mahluk hidup.
Misalnya, yang bisa ditemukan ada pada mahluk hidup adalah D-glukosa, sedangkan Lalanin maupun D-alanin keduanya ditemukan sebagai penyusun protein yang ada pada
mahluk hidup.
Sintesis dengan Polimerasi yang disusun unsur carbon
Makromolekul bertanggungjawab dalam struktur dan fungsi sistem kehidupan
Ada tiga makromolekul yang menyusun sel dan semua tersusun atas Unsur Carbon
karbohidrat
protein
asam nukleat
Sintesis makromolekul dengan polimerasi, tahap-demi-tahap

6. Makromolekul selalu disintesis tahap demi tahap polimerasi dari molekul-molekul kecil yang
disebut monomer
Pembentukan polimer atau penambahan unit-unit monomer ke polimer terjadi melalui reaksi
kondensasi – pembentukan molekul air
Sebelum kondensasi terjadi, setiap monomer diaktifkan terlebih dahulu
Molekul yang membantu aktifasi monomer adalah ATP
Makromolekul itu adalah
1. Protein (C-H-O-N)
Asam amino sebagai monomer protein
Klasifikasi struktur primer, sekunder, tertier dan kuartener
2. Asam nukleat
Jenis-jenis nukleotida
Polimer: DNA dan RNA
Struktur double heliks
3. Polisakarida (C - H - O)
Jenis-jenis monosakarida
Ikatan glikosida
Fungsi penyimpan energi dan struktur
4. Lipid (C - H - O)
Asam lemak sebagai penyusun lipid
Triacilgliserol sebagai lipid penyimpan
Fosfolipid sebagai penyusun struktur membran sel
Glikolipid sebagai komponen-komponen khusus membran sel
Steroid merupakan lipid dengan beragam fungsi
Terpena dibentuk dari isoprena