Prinsip Fisika Molekuler

Oleh Aurelia Fiona

Bioteknologi off B

Haii kawan-kawan semua... Pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang fisika molekuler. Ehh sebelumnya aku mau nanya nih, kalian udah tahu belum apa itu fisika molekuler?? Dari pada berlama-lama, yuk langsung kita bahas aja

A. Uraian Materi

Fisika molekuler atau yg biasa juga disebut dengan fisika molekul merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari sifat fisik molekul beserta ikatan kimia antar atom yang merekatkan atom-atom tersebut menjadi molekul. Ada berbagai jenis spektroskopi yang merupakan teknik terpenting dari bidang ini. Bidang ini fisika molekuler ini berhubungan erat dengan fisika atom, namun disayangkan karena masih banyak teori yang tumpang tindih dengan kimia teori dan kimia fisik.

Molekul sendiri merupakan gabungan dari berapa atom. Berdasarkan unsur penyusunnya, ada molekul unsur terdiri dari atom yang sama serta molekul senyawa yang terdiri dari jenis atom berbeda disebut. Selain molekul unsur dan molekul senyawa, ada juga penyebutan molekul berdasarkan jumlah atom penyusunnya, yaitu molekul diatomik yang terbentuk dari dua atom, bisa tersusun dari atom yang sama maupun atom yang berbeda dan ada juga atom poliatomik, yaitu molekul yang terdiri dari tiga atom atau lebih. Contoh atom poliatomik adalah ozon (O3) dan belerang/sulfur (S8).

Cara menghitung berat molekuler : 

1. Menghitung jumlah atom untuk setiap elemen yang ada dalam molekul. Misal 1 molekul CH4 terdiri dari 1 atom karbon dan 4 atom hidrogen. 
2. Carilah massa atom relatif setiap elemen yang ada dalam molekul. Untuk menemukan Mr bisa menggunakan Tabel Periodik. Massa atom unsur jumlahnya hampir sama dengan jumlah massa proton dan neutron yang ada dalam satu molekul. 
3. Menghitung massa total untuk setiap elemen dalam molekul dengan cara mengalikan massa atom setiap unsur yang ada dengan berapa banyak atom elemen tersebut. Contohnya CO2 atau karbon dioksida yang massa satu atom karbonnya adalah 12,01 amu dan massa satu atom oksigen adalah 15,99. Karena ada 2 atom oksigen, maka penulisannnya 15,99x2 = 31,98amu 
4. Jumlahkan massa semua atom untuk mendapatkan berat total molekul. Berat molekul = ∑((Massa Atom Elemen)n x (jumlah atom elemen)n).

Contoh perhitungan CO2, yaitu 12,01 + 15,99x2 = 43,99amu

B. Fenomena dalam bioteknologi

Pada dasarnya, molekul organik dibagi menjadi empat, yaitu :

• Molekul Lipid
• Molekul Karbohidrat
• Molekul Protein
• Molekul Asam nukleat (DNA dan RNA)

Pada kesempatan kali ini, secara khusus kita akan mengenal molekul asam nukleat. Molekul ini adalah satu-satunya jenis molekul yang dapat membawa informasi genetik untuk organisme hidup. Ada dua golongan besar dalam molekul ini, yaitu asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA). Kedua asam ini merupakan polimer berbentuk linier yang tak memiliki bercabang namun memiliki nukleotida sebagai monomernya. Dalam 1 nukleotida terdapat 3 susunan bagian yaitu:

1. Pentosa (gula dengan lima karbon) yaitu ribose atau deoksiribosa.
2. Suatu basa yang memiliki struktur seperti cincin dan mengandung nitrogen. Basa ini adalah sitosin, adenine, guanin, dan timin/urasil.
3. Satu, dua, atau tiga gugus fosfat yang terikat pada atom karbon gula pentosa.

C. Teknologi dalam Bioteknologi

Di zaman modern ini tidak cukup bila mempelajari biologi hanya dalam ukuran meter, sentimeter atau mikrometer. Pada era nano-teknologi ini, molekul biologi DNA, RNA, maupun protein sudah bisa ditentukan struktur dan fungsinya. Dari situ, kita dapat dipelajari mekanisme interaksi antar molekul dan reaksi biokimianya secara tepat. Belajar Dan memahami dasar-dasar biologi molekul sangatlah penting untuk mengembangkan gabungan ilmu pengetahuan serta teknologi. Penerapan molekul dalam bioteknologi molekul berhasil mengembangkan aneka obat-obatan, pembuatan vaksin, terapi, diagnosa penyakit, serta molecular farming untuk bidang pertanian dan bidang industri.

Molecular farming adalah usaha untuk memproduksi protein yang bernilai tinggi menggunakan tanaman. Teknologi ini mampu menurunkan biaya produksi hingga 1/10 dari cara yang sudah banyak digunakan seperti menggunakan sel hewan karena bahan dasar tanaman perawatannya cenderung lebih murah dibandingkan hewan. Teknologi ini dirasa sudah sangat sesuai dengan iklim tropis yang selalu mendapat sinar matahari dan memiliki tanah subur karena bahan dasarnya adalah tumbuhan yang membutuhkan penyinaran matahari serta tanah yang baik. Molecular farming pertama kali dikembangkan pada tahun 1980-an oleh lembaga penelitian serta industri di negara-negara maju di benua Amerika dan Eropa.

Sejak tahun 2003, LIPI sudah mulai melakukan penelitian molecular farming menggunakan bahan dasar tembakau yang berfokus pada produksi protein untuk pengobatan penyakit anemia dan penyakit kanker. Selain itu ada juga upaya menggunakan tanapan pisang untuk membuat vaksin yang bisa dimakan. Untuk mengembangkan teknologi molecular farming di negara tropis, LIPI dapat menjalin kerjasama dengan Fraunhofer Institute dari Jerman, yaitu salah satu pusat riset unggulan di dunia dalam teknologi molecular farming dengan berbekal hasil penelitian yang telah dicapai.

Contoh pemanfaatan bagian tumbuhan dalam molecular farming

D. Contoh soal molekul dalam bioteknologi

Makhluk hidup termasuk manusia tentunya membutuhkan air untuk bertahan hidup. Pada suatu siang yang udaranya sangat panas, Budi merasa haus dan ingin sekali minum air untuk melegakan tenggorokannya. Dia mengambil segelas air yang berisi 10.000 atom hidrogen. Dalam segelas air itu, hitunglah berat total molekul air yang diminum oleh Budi !

Diketahui : Penyusun molekul air = H2O, Ar H= 1, Ar O= 16, jumlah atom H= 10.000

Ditanya : Total molekul air = ?

Jawaban :

Cara pertama

10.000 atom H = membentuk 5000 H2O, maka membutuhkan 5000 atom C

1 x 10.000 + 16 x 5000 = 90.000 

Cara kedua 

10.000 atom H = 5000 molekul air (1 molekul butuh 2 atom H)

Cari Mr H2O = Ar Hx2 + Ar O = 1x2 + 16 = 2 + 16 = 18

Total berat molekul = total molekul x Mr = 5000 x 18 = 90.000

Jadi berat total segelas molekul air yang diminum Budi adalah 90.000amu 

E. Permasalahan konstektual dalam bidang bioteknologi dan solusinya

Walaupun banyak keunggulan dari molecular farming, namun terdapat kendala dalam proses produksinya karena meski bahan bakunya menggunakan tumbuhan yang artinya cenderung lebih murah, namun biaya untuk memiliki peralatan lengkap terbilang cukup mahal. Hal ini menyebabkan molecular farming belum bisa dimanfaatkan oleh negara yang masih berkembang akibat terkendala biaya. Solusi yang bisa saya tawarkan untuk permasalahan ini adalah negara berkembang bekerjasama dengan negara maju agar bisa membuat produk dari molecular farming. Negara yang berkembang bisa berperan sebagai penyedia bahan baku serta tenaga dan negara maju berperan sebagai pemilik peralatan. Hasil produk dari kerja sama ini dapat digunakan di dua negara tersebut, bahkan bisa juga dijual ke negara lain yang membutuhkan.

F. Sumber dan Referensi 

https://id.m.wikipedia.org/wiki/Fisika_molekuler

https://id.m.wikipedia.org/wiki/Molekul

https://www.google.com/amp/s/id.wikihow.com/Menghitung-Berat-Molekuler%3famp=1

https://www.dosenpendidikan.co.id/molekul-adalah/

https://jurnal.uns.ac.id/prosbi/article/view/6668

http://lipi.go.id/berita/biofarmasetik-dengan-molecular-farming/659

 

Bukti cek plagiasi