Dalam kehidupan di bumi ini terdapat lebih dari 90 unsur kimia alami. Masing-masing terbuat dari atom, bentuk terkecil yang memperlihatkan suatu ciri-ciri kimia dari unsur tersebut. Pada unsur-unsur alami ini, hanya terdapat dua puluh lima yang penting bagi kehidupan. Beberapa unsur, misalnya seperti kobalt dan kromium, hanya diperlukan dalam jumlah yang sangat sedikit dan mengambil bagian hanya dalam beberapa proses reaksi kimia pada makhluk hidup. Sedangkan unsur-unsur yang lain diperlukan dalam jumlah yang lebih banyak serta membentuk materi utama kehidupan. Unsur-unsur tersebut yakni hidrogen, oksigen, nitrogen serta yang terpenting adalah karbon. Karbon adalah merupakan yang sangat khusus. Di alam, karbon ditemukan dalam dua bentuk murni yakni berlian dan arang, tetapi pada biasanya selalu ditemukan dalam persenyawaan. Pada makhluk hidup, karbon akan membentuk banyak sekali jenis senyawa kimia yang sangat stabil. Beberapa molekul dari sebagian senyawa tersebut hanya terdiri atas beberapa atom, akan tetapi yang lainnya terdiri atas ribuan bahkan jutaan atom. Hanya atom karbon lah yang dapat bersenyawa dengan cara yang stabil ini. Tanpa adanya karbon dan sifatnya yang khusus tersebut, sulit membayangkan adanya sebuah kehidupan di Bumi.
DAUR KARBON
Atom-atom karbon selalu berputar di antara dunia makhluk hidup dengan dunia benda mati. Atom-atom karbon dari sebongkah batu bara pada dulunya adalah bagian dari tanaman. Apabila batu bara dibakar, maka karbon akan dilepaskan ke atmosfer dalam bentuk gas karbondioksida. Gas tersebut dipergunakan oleh tumbuhan selama proses fotosintesis, dan karbon sering diteruskan terhadap binatang. Dengan cara tersebut siklus karbon terus berlangsung.
ENERGI KEHIDUPAN
Hingga awal tahun 1800 kebanyakan ahli kimia menganggap bahwa zat dalam makhluk hidup mengandung suatu energi kehidupan. Mereka menamakan zat tersebut yakni organik, dan mereka percaya bahwa hanya organisme serta makhluk hidup yang dapat membuat zat ini. Pada tahun 1828 Friedrich Wéhler seorang ahli kimia yang berasal dari Jerman turut mengikis pemikiran tersebut saat ia membuat suatu senyawa organik urea dari amonium sianat, yakni suatu senyawa anorganik. Percobaan Wohler adalah yang pertama kali dari berbagai yang sejenis, dan secara perlahan telah melemahkan gagasan mengenai energi kehidupan. Para ahli kimia kini mengetahui bahwa benda hidup dan benda mati terdiri atas atom-atom yang sejenis dan sifat kimianya memiliki aturan yang sama pula.
MATA RANTAI EMPAT IKATAN VALENSI
Sebuah atom karbon mampu untuk mengikat empat atom lain. Ikatan tersebut dapat dengan atom-atom karbon lain, atom dari unsur lain, ataupun gabungan dari keduanya. Pada setiap molekul gas metana yakni salah satu dari senyawa karbon yang paling sederhana, terdiri atas sebuah atom karbon tunggal yang terikat dengan empat atom hidrogen. Metana sangat ringan serta berbentuk gas dalam suhu ruang. Molekul-molekul yang lebih besar yang mengandung karbon akan lebih berat. Dalam suhu ruang mereka berbentuk benda padat atau zat cair.
KARBOHIDRAT
Gula terdiri atas suatu senyawa karbon atau sukrosa yang termasuk ke dalam kelompok zat penting yang dikenal sebagai karbohidrat. Kebanyakan makhluk hidup mempergunakan karbohidrat sebagai simpanan bagi energi, dan tumbuhan mempergunakan karbohidrat untuk dapat membangun dinding mereka. Tumbuhan menyimpan energi dalam bentuk sukrosa dan juga tepung. Sebuah molekul sukrosa hanya terdiri atas dua lingkaran atom karbon serta mudah hancur. Kedua lingkaran tersebut adalah glukosa dan fruktosa. Keduanya sangat diperlukan untuk pernapasan. Karbohidrat seperti tepung dan selulosa, memiliki molekul dengan ratusan bahkan ribuan lingkaran dan sulit untuk dihancurkan.
ATOM TETRAHEDRON
Pada tahun 1874, seorang ahli kimia Belanda Jacobus van’t Hoff adalah orang pertama yang menyarankan bahwa mata rantai atau ikatan 4 yang dapat dibentuk oleh atom karbon dapat diatur dalam suatu bentuk tetrahedron yang menyerupai sudut-sudut piramida. Bentuk tersebut menjelaskan bahwa kemungkinan terdapat suatu senyawa karbon dengan dua bentuk berbeda yang saling berpasangan seperti bayangan cermin, yang dinamakan dengan isomer.
MENGAMBIL DAN MEMBUANG
Hampir semua karbon pada makhluk hidup adalah berasal dari karbon dioksida di udara. Untuk membentuk karbon ini menjadi senyawa yang begitu kompleks maka diperlukan energi, dan energi dilepaskan kembali apabila senyawa tersebut dipecahkan. Seekor kuda yang berlari mendapat energi yang dibutuhkannya melalui cara memecahkan glukosa karbohidrat selama terjadinya proses pernapasan. Mobil memperoleh energinya melalui cara memecahkan senyawa lain yang mengandung karbon, yakni bensin.
MINYAK DAN LEMAK
Minyak nabati mengandung bahan yang dinamakan dengan trigliserida, yakni senyawa yang terdiri atas tiga mata rantai atom karbon yang panjang. Setiap mata rantai dibentuk dari asam lemak seperti misalnya asam palmitis. Minyak termasuk dalam kelompok lemak yang disebut dengan lipida, yang terdiri atas lemak serta lilin. Lipida tidak dapat larut dalam air. Makhluk hidup mempergunakannya untuk dapat menyimpan energi, membuat selaput serta membentuk lapisan-lapisan kedap air atau isolasi.
PROTEIN
Sepotong daging mengandung banyak sekali protein, yang setelah asam nukleat adalah zat yang mengandung karbon yang sangat rumit di dalam makhluk hidup. Molekul protein memiliki berbagai bentuk serta pada setiap bentuk menentukan fungsi yang harus dilaksanakannya. Sebuah molekul hemoglobin, mengikat oksigen dan membawanya melalui aliran darah. Bakteri-bakteri lain membangun bagian-bagian sel, kemudian membuat segalanya berfungsi dan menyerang benda asing yang masuk atau dapat mempercepat reaksi kimia.
MEMBENTUK IKATAN
Archibald Scott Couper seorang ahli kimia berasal dari Skotlandia merintis struktur kimia. Ia menetapkan bahwa atom-atom karbon valensi dua atau empat, yang berarti dapat membentuk dua ataupun empat ikatan dengan atom-atom lain. Atas dasar tersebut ia menyimpulkan bahwa atom-atom karbon dapat saling membentuk ikatan. Ia adalah merupakan ahli kimia pertama yang menyadari bahwa atom-atom karbon dapat mengikat diri dalam membentuk lingkaran-lingkaran atom.
Brian Rendra
Sumber :
JENDELA IPTEK, KEHIDUPAN, BALAI PUSTAKA JAKARTA, HAL 8-9
