Struktur dan Komunikasi Kimia:Semiokimia

Struktur dan Komunikasi Kimia:Semiokimia  

Dalam bab ini kami telah menekankan pentingnya mampu memprediksi struktur tiga dimensi dari molekul. Struktur molekul penting karena efeknya pada reaktivitas kimia. Hal ini terutama berlaku dalam sistem biologi, di mana reaksi harus efisien dan sangat spesifik. Antara ratusan jenis molekul dalam cairan sistem biologis, reaktan tertentu hanya bereaksi dengan biomolekul tertentu pula. Spesifisitas ini sangat bergantung pada struktur. 

Alasan lain bahwa struktur molekul penting adalah karena adanya penggunaan molekul sebagai sarana komunikasi. Contoh komunikasi kimia pada manusia terjadi saat konduksi impuls saraf di sinapsis (kontrol pembuatan dan penyimpanan bahan kimia utama dalam sel) dan indra penciuman dan rasa. Tumbuhan dan hewan juga menggunakan komunikasi kimia. Misalnya, semut meninggalkan jejak kimia sehingga semut lainnya dapat menemukan sumber makanan tertentu. Semut juga memperingatkan rekan pekerja mereka jika bahaya mendekat dengan memancarkan bahan kimia tertentu. 

Molekul menyampaikan pesan dengan melewati bagian reseptor yang sesuai dengan cara yang sangat spesifik, yang ditentukan oleh struktur mereka. Ketika sebuah molekul menempati sisi reseptor, proses kimia dirangsang sehingga menghasilkan rsepon yang sesuai. Kadang-kadang reseptor dapat dibodohi, seperti pada penggunaan pemanis buatan (molekul yang cocok dengan gugus aktif pada molekul perasa yang merangsang respon "manis" di otak) tetapi mereka tidak dimetabolisme dengan cara yang sama seperti gula alami. Penipuan serupa berguna dalam pengendalian serangga. Jika suatu area disemprotkan  dengan molekul penarik serangga betina sintetik, maka spesies serangga jantan menjadi begitu bingung sehingga perkawinan tidak terjadi.

Semiochemical adalah molekul yang menyampaikan pesan antara anggota spesies tanaman yang sama atau berbeda atau binatang. Ada tiga kelompok pembawa pesan kimiawi ini: allomones, kairomones, dan feromon. Masing-masing sangat penting secara ekologi. Allomone didefinisikan sebagai bahan kimia yang entah bagaimana memberikan keuntungan adaptif kepada produsen. Sebagai contoh, daun pohon kenari hitam mengandung herbisida (juglone) yang muncul setelah daun jatuh ke tanah. Juglone adalah tidak beracun untuk rumput atau biji-bijian tertentu, tetapi efektif terhadap tanaman seperti pohon apel yang akan bersaing memperebutkan suplai air dan nutrisi lainnya. Antibiotik juga merupakan jenis allomone, karena mikroorganisme menghasilkan zat ini untuk menghambat spesies lain yang tumbuh di dekat mereka. Banyak tanaman menghasilkan bahan kimia yang tidak enak untuk melindungi diri dari serangga dan hewan pemakan tumbuhan. senyawa nikotin menghalangi hewan dari memakan tanaman tembakau. The kaki seribu mengirimkan pesan untuk mengusir predator dengan menyemprotkan benzaldehida dan hidrogen sianida. Namun, Pertahanan bukanlah satu-satunya penggunaan allomones. Bunga menggunakan aroma sebagai cara untuk menarik serangga penyerbuk. Lebah madu, misalnya, dibimbing ke alfalfa dan bunga oleh serangkaian senyawa beraroma manis.

 

Kairomones adalah pembawa pesan kimiawi yang membawa manfaat ke penerima, seperti aroma bunga kairomones yang menguntungkan lebah madu. Banyak predator dipandu oleh kairomones yang dipancarkan oleh makanan mereka. Sebagai contoh, kulit apel memancarkan zat kimia yang menarik ngengat. Dalam beberapa kasus, kairomones membantu yang tertindas. Moluska laut tertentu dapat mengambil "aroma" dari predator mereka (bintang laut) untuk kemudian dapat melarikan diri.  

 

Feromon adalah bahan kimia yang memberikan pengaruh yang sama baik kepada “pemberi pesan” atau “penerima pesan”. Artinya, mereka spesifik di dalam suatu spesies. Pelepasan Feromon menyebabkan reaksi langsung di reseptor, dan feromon primer menyebabkan efek jangka panjang. Contoh feromon adalah penarik seks serangga, dihasilkan oleh spesies laki-laki atau spesies perempuan. Feromon seks juga telah ditemukan pada tumbuhan dan mamalia. Feromon alarm adalah senyawa yang sangat mudah menguap (mudah berubah menjadi gas) dilepaskan untuk memperingatkan bahaya. Lebah madu menghasilkan isoamyl acetate (C7H14O2) dalam kelenjar sengat mereka. Karena volatilitasnya yang tinggi, senyawa ini tidak tahan lama setelah keadaan bahaya berakhir. Perilaku sosial pada serangga dicirikan dengan menggunakan jejak feromon, yang digunakan untuk menunjukkan sumber makanan. Serangga sosial seperti lebah, semut, tawon, dan rayap menggunakan zat-zat ini.  

 

Feromon Primer, yang menyebabkan perilaku perubahan jangka panjang, lebih sulit untuk diisolasi dan diidentifikasi. Contohnya adalah "zat ratu" yang diproduksi oleh ratu lebah madu. Semua telur dalam koloni dihasilkan oleh satu ratu lebah. Jika ratu keluar dari sarang atau mati, lebah pekerja akan diaktifkan (dengan tidak adanya zat ratu) dan mulai memberi makan royal jelly pada larva lebah untuk membesarkan ratu yang baru. Senyawa ratu juga memungkinkan hanya ratu yang bisa menghasilkan telur. Banyak penelitian tentang feromon serangga sekarang yang sedang dilakukan dengan harapan bahwa mereka akan menyediakan metode pengendalian serangga yang lebih efisien dan lebih aman daripada memberikan pestisida kimia.

 

 

 

 

 

John Mc Murry, General Chemistry, 4th Edition

Zhumdahl, Chemistry, 8th Edition