Biofisika molekuler air

Berita mengenai air sedang

menghangat di akhir tahun 2007, berbagai
bencana yang terjadi di negeri ini sebagian disebabkan oleh air (banjir,
longsor), hal ini kontras dengan kejadian di trismester pertama tahun 2007,
dimana berbagai kekeringan melanda negeri ini. Air, air, dan air!!! Disatu sisi memang sangat dibutuhkan oleh
mahluk hidup, apapun jenisnya, bahkan dikatakan tidak ada kehidupan tanpa air.
tetapi disisi lain juga menyebabkan masalah. Meskipun secara kimiawi air
merupakan struktur yang sederhana jika dibanding dengan struktur biomolekul,
tetapi sistem biologi (sistem dasar dalam kehidupan) sangat membutuhkannya,
karena lebih dari 80% tubuh mahluk hidup (termasuk sel-sel pembangunnya)
terdiri dari air. Keunikan air sungguh luar biasa, terutama kontribusinya dalam
stabilitas biomolekul. Jika kita mengingat kembali pada ilmu kimia di sekolah
menengah, maka kita mengetahui nahwa air terdiri dari atom oksigen dan dua atom
hidrogen. Ketiga atom tersebut membentuk
struktur air dengaan sudut sekitar 104,5o dan ternyata konfigurasi
molekuler air seperti demikian memberi keuntungan yang luar biasa pada sistem
biologi.
Berbagai kontribusi air
dalam sistem biologi bisa diamati sebagai berikut :
1. Sifat kohesi internal dari air menyebabkan kemampuannya menarik sesama
biomolekul menjadi dekat satu sama lain.
2. Panas spesifik yang tinggi menyebabkan suhu air tidak mudah meningkat
begitu saja, hal ini sangat penting dalam menjaga kelangsungan kehidupan.
Dibutuhkan panas yang tinggi untuk meningkatkan suhu air sebesar 1oC.
3. Panas penguapan yang tinggi yang menyebabkan air tidak mudah menguap
begitu saja, secara fisik dapat dirasakan bahwa air mampu memberi kesejukan (cooling effect) saat kita haus dan
meminumnya.
4. Kemampuan air melarutkan sebagian besar bahan dalam sistem biologis
seperti karbohidrat, asam amino, bahkan protein dan asam nukleat yang menjadikannya
sebagai pelarut universal.
5. Sifat pelincir dan pelindung dari air diakibatkan interaksinya dengan
biomolekul seperti protein dalam bentuk air liur (saliva) yang terdapat di
rongga mulut dan saluran pencernaan.
Berbagai interaksi air dan komponen dalam sistem
biologi inilah banyak menarik perhatian para ahli biofisika untuk
mempelajarinya lebih lanjut. Sebagai contoh, coba, apa yang anda rasakan keluar
dari rongga mulut saat anda makan sesuatu yang rasanya ekstrim seperti asam
atau cabai? Juga saat anda makan nasi saja tanpa minum, apa yang mungkin anda
rasakan. Banyak teori yang membahas mekanisme interaksi antara air dan
biomolekul seperti protein dan asam nukleat, beberapa teori tersebut
menyimpulkan bahwa air berkontribusi dalam membantu aktivitas biomolekul,
bahkan sampai ke tingkatan sub-molekuler (tinkatan interaksi antar atom
penyusun biomolekul). Pembentukan struktur heliks ganda pada asam deoksiribo
nukleat (DNA) serta stabilitasnya sangat dibantu oleh air yang berada di
sekelilingnya. Gangguan stabilitas molekul DNA bisa berbahaya bagi keturunan
yang dihasilkan.
Dinamika air dalam sistem biologi juga sangat
penting, sebagai contoh, kelancaran sirkulasi darah sangat ditentukan dengan
daya kapilartias air (kemampuan air untuk memasuki saluran berbentuk pipa yang
sangat kecil seperti pembuluh darah tepi yang bergaris tengah sangat kecil/
pembuluh kapiler). Ketidak seimbangan kandungan zat kimia dalam darah (sebagai
contoh tingginya kadar lemak dan kolesterol dalam darah) bisa mempengaruhi
sifat kapilaritas ini yang berakibat sulitnya darah merembes pada pembuluh
kapiler tepi. Jika hal ini terjadi di organ vital seperti jantung akan
bermasalah dan sangat berbahaya, karena akan mematikan!!! Stroke merupakan
salah satu contoh dari dampak masalah kapilaritas air di sistem saraf, dimana
aliran darah sulit mencapai pembuluh darah di otak atau saraf tepi yang sangat
halus dan kecil. Masih banyak berbagai kasus pada manusia dan hewan yang
berdasarkan pada daya dan sifat kapilaritas air. Pada tanaman, sistem pembuluh
kapilernya memampukan air mencapai daun yang terletak tinggi diatas tanah,
terutama daun pada tanaman yang sangat tinggi. .