Kanari Kimia dalam Tambang Batu Bara Biologis
Kenapa biosensor? Contoh yang telah umum adalah deteksi insulin dan glukosa dalam darah menggunakan alat digital. Alat digital ini yang kemudian dapat dikembangkan menjadi alat medis. Sinyal elektrik yang dihasilkan dari konsentrasi dalam darah dapat disambungkan kepada suatu pompa insulin kecil yang menyediakan kadar insulin yang tepat untuk jumlah glukosa yang ada dalam darah. Jadi secara tidak langsung ini dapat menjadi sebuah pankreas artifisial. Pengembangan biosensor lah yang dapat memberikan suatu pengembangan pula terhadap alat alat penunjang kehidupan manusia lainnya yang sifatnya krusial. Namun pengembangan ini pulalah yang menjadi maslah, karena biosensor harus bersifat sangat spesifik terhadap suatu molekul substrat yang didesain untuk dideteksi, atau dalam kata lain, tidak bereaksi dengan molekul lainnya.
Terdapat banyak sekali jurnal penelitian yang berkisar tentang biosensor, dan mulai menjadi topik hangat penelitian di tahun-tahun sekarang. Namun ilustrasi yang tepat dapat diberikan oleh Tony James dan Christopher Cooper di Universitas Birmingham. Penelitian mereka adalah tentang sensor untuk gula amina glukosamina.
Bandingkan struktur glukosamina dengan glukosa; perbedaannya hanya terletak pada gugus hidroksi (-OH) pada glukosa dan gugus amina (-NH2) dalam glukosamina. Kunci dari pengembangan biosensor untuk senyawa ini ialah gugus amino dari glukosamina dapat diprotonasi. Efek dari protonasi ini ialah pKa dari gugus amino terprotonasi sangat dekat dengan pH fisiologis 7.4, sehingga glukosamina dapat terprotonasi hingga batas deteksi dibawah kondisi dimana penelitian dapat dilakukan.
Molekul sensor yang dikembangkan dalam penelitian ini adalah senyawa 1. Dua senyawa yang mirip (kontrol nya adalah 2 dan 3) penting untuk membuktikan asersi senyawa 1 bersifat spesifik terhadap glukosamin.
Pada molekul sensor 1, kita memiliki antrasen yang berwarna biru dan 3 jenis perubahan yang mengandung dua atom nitrogen pada bagian yang berbeda dari molekul (merah dan hijau). Agar antrasen dapat berfungsi, molekul merah dan hijau ini harus hilang. Bagaimana kedua molekul ini dibuang dan kenapa mereka hanya dapat dibuang oleh glukosamina? Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita lihat sistem cincin antrasen.
Sistem antrasen (biru) memiliki sifat fluorosen. Ini berarti ketika antrasen menyerap cahaya nir-UV pada panjang gelombang tertentu, antrasen akan memancarkan kembali cahaya pada panjang gelombang yang lebih besar. Ini dimngkinkan sistem ekstensif dari ikatan rangkap terkonjugasi (ikatan rangkap teralternasi dengan ikatan tunggal) dalam cincin antrasen. Dan sifat fluorosens inilah yang menjadi sinyal untuk biosensor. Pada molekul 1, 2, dan 3 fluorosensi ‘dipuaskan‘ (mekanismenya tidak akan dijelaskan disini) dengan interaksi dari elektron-elektron dalam cincin antrasen (elektron yang terlibat dalam fluorosensi) dengan pasangan elektron bebas dari nitrogen. Senyawa 2 dan 3 masing-masing memiliki satu nitrogen sebagai ‘saklar mati”, senyawa 1 memiliki dua ‘saklar‘. Kunci dari biosensor ini adalah ketika pasanagan elektron bebas pada nitrogen terlibat dalam interaksi kimia lain, flourosensi antrasen tidak lagi terpuaskan, atau dalam kata lain molekul merah dan hijau dibuang dan fluorosensi teramati.
Glukosamina dapat membuang dua nitrogen dalam molekul 1 oleh interaksi spesifik dengan dua gugus reaktif dalam molekul, asam boronat dan eter mahkota, dan ketika dua saklar nitrogen dibuang (molekul merah dan hijau) maka antrasen dapat berflurosensi. Gugus diol proksimal dari glukosamina berinteraksi dengan gugus asam boronat, dan gugus amina dari glukosamina berinteraksi dengan gugus eter mahkota. Molekul yang mirip, glukosa, mamu berinteraksi dengan gugus asam boronat namun karena tidak memiliki gugus amina, maka glukosa tidak akan bereaksi dengan gugus eter mahkota. Pertama-tama mari lihat interaksi dengan gugus asam boronat.
Asam boronat (senyawa dengan struktur umum RB(OH)2, dimana R adalah gugus apapun) sernig digunakan oleh kimiawan untuk berinteraksi dengan beberapa jenis diol- senyawa yang memiliki 2 gugus OH proksimal. Interaksi muncul dengan mengikuti reaksi berikut :
Dapat dilihat baik glukosa maupun glukosamina mengan gugus OH proksimal pula. Ketika senyawa 1 dan 3 diperlakukan dengan glukosa dalam bentuk larutan, gula akan bereaksi dengan gugus asam boronat baik di 1 maupun 3. Pada kedua kasus, ternyata kedua reaksi memperkuat interaksi asam-basa Lewis antara boron dan nitrogen di bagian merah sehingga nitrogen pada bagian merah tidak tersedia untuk menciptakan fluorosensi antrasen. Hasilnya ialah ketika senyawa 3 digunakan sebagai sensor, antrasen akan ‘menyala’ ketika glukosa bereaksi dengan gugus asam boronat. Namun, senyawa 1 memiliki nitrogen kedua (hijau) yang dapat memuaskan fluorosens fluorosens antrasen, dan ini tidak dipengaruhi oleh reaksi dari glukosa dengan asam boronat. Karena inilah, senyawa 3 berfluorosens dengan kehadiran glukosa, tapi senyawa 1 tidak.
Saklar nitrogen kedua dalam senyawa 1 ialah bagian dari ‘eter mahkota-aza’ (hijau). Eter mahkota-aza (EMA) diketahui dapat mengikat ion amonium (senyawa dengan benuk RNH3+ , dimana R adalah gugus apapun), dan interaksi yang menyebabkan pengikatan ini adalah ikatan hidrogen dari proton dalam ion amonium dengan pasangan elektron bebas dari EMA. Sebagai catatan, pengikatan ini melibatkan pasangan elektron bebas dari nitrogen, selain itu pada pH fisiologis, fraksi signifikan dari glukosamina tetap ada sebagai ion amonium.
Sehingga ketika senyawa 1 mengikat glukosamina, pasangan elektron bebas dari kedua nitrogen menjadi ‘terikat’, pemuasan fluorosens oleh kedua pasangan elektron bebas nitrogen dihilangkan, antrasen akan menyala. Seperti dijelaskan diatas, ketika senywa 1 mengikat glukosa, pasangan elektron bebas dari nitrogen dalam gugus eter mahkota tetap tidak terafiliasi. Hasilnya : senyawa 1 berfluorosensi (’menyala’) hanya ketika glukosamina telah terikat. Struktur kompleks antara glukosamina terprotonasi dan senyawa 1 dapat digambarkan sebagai berikut :
demarcation | |
Definition: | The boundary of a specific area. |
Synonyms: | limit |
Of all those in the army close to the commander none is more intimate than the secret agent; of all rewards none more liberal than those given to secret agents; of all matters none is more confidential than those relating to secret operations.
Sun Tzu (544 BC-496 BC) |
About Me
Visitor
Blog Archive
-
▼
2009
(84)
-
▼
Oktober
(84)
- Kimiawan adalah Pemain di belakang Layar
- Mimpi Semalam
- Mr. Drakula Ikut Pesta
- Brassinolide, Steroid Perangsang Tumbuhan
- Mengenal dan Menangkal Radikal Bebas
- Bioremoval, Metode Alternatif Untuk Menanggulangi ...
- Microsphere, Drug Delivery untuk Hepatitis B
- RNAi vs H5N1
- Klorofil sebagai Darah Hijau Manusia
- Alga sebagai Bioindikator dan Biosorben Logam Bera...
- Alga sebagai Bioindikator dan Biosorben Logam Bera...
- Homoseksual, tinjauan dari perspektif ilmiah
- Alkaloid : Senyawa Organik Terbanyak di Alam
- Peran Komputer dalam Penemuan Obat
- Biosensor dan Aplikasinya
- Kanari Kimia dalam Tambang Batu Bara Biologis
- Ilmu Untuk Mencium
- Golongan Feromon Baru Ditemukan
- DNA Tiruan
- Senyawa Dari Bakteri Untuk Pengendalian DBD
- Manusia Bisa Mengindera Cahaya Melalui Kulit
- Sel Buatan yang Mampu Menemukan Lokasi Penyakit da...
- Perangkap Logam untuk Menghentikan Alzheimer
- Peter Agre, Penemu Water Channels
- Antibodi Rekayasa Bisa Mengurangi Risiko Kemoterapi
- Semut Dan Kimia
- Membuat Obat Dengan Medium Khamir
- Di balik Teknologi Tes DNA
- Bakteri yang Berfotosintesis Tanpa Air
- Mengungkap Rahasia Reparasi DNA
- Kalimat-Kalimat Maut Untuk Mikroba
- Inhibitor Protein Dipeptidyl Peptidase-4, Generasi...
- Komputer biologis dari RNA
- Pengobatan bebas suntikan untuk pasien diabetes?
- Zn dapat mengenali sel-sel bakteri
- Bakteri Akuatik sebagai Tabir Surya Alami
- Kristalisasi dengan Bantuan DNA
- Kompor Gas Berbahan Bakar Sekam Padi
- Ampas kopi sebagai bahan alternatif bahan biosolar
- Kompleks kobalt-aspirin menjanjikan sebagai anti-t...
- Fakta tentang Feromon
- Rekayasa tanaman untuk menghasilkan obat-obat pote...
- Indikator bau badan sebagai ganti sidik jari berba...
- Zat aditif makanan mempromosikan regenerasi jaringan
- Pendahuluan Sistem diagnostik DNA
- Usia fotosintesis dipertanyakan
- Hubungan sinergis antara Bioinformatika dan Biokimia
- Pelajaran kimia di kamar mandi
- Cara sederhana daur ulang limbah biodiesel
- Peneliti menggunakan Komputer Super untuk menelusu...
- Dari Lemak ke Bahan Bakar
- Komputasi Biokimia berhasil mengungkapkan petunjuk...
- Bunga yang sedang kehilangan wanginya
- Komputasi Biokimia telah membantu memecahkan masal...
- Penggunaan Komputer sebagai Strategi melawan Kanker
- Teknik Komputasi baru dapat memprediksi efek sampi...
- Ilmuwan Telah Menemukan Struktur Yang Paling Mende...
- Biofilm dan Keadaan Tumbuhnya
- Teka-Teki Patogenesitas Osteoporosis Telah Dipecah...
- Cara Baru untuk Mengobati Depresi
- Penyerapan Garam Mempengaruhi Tekanan Darah
- Variasi Tingkat Imunitas Pasien Influenza
- Kulit Buatan Berhasil Diproduksi Melalui Proses Ot...
- Bakteri Pengurai Kolesterol Diisolasi dari Lumpur ...
- Prediksi kegunaan baru dari obat lama berdasarkan ...
- Isolasi Geografis Memicu Evolusi Mikroba Termofilik
- Pembentukan Struktur Tiga Dimensi dengan Origami DNA
- Analisis Virus Flu Untuk Mendapat Vaksin Yang Lebi...
- Nanoteknologi Ultrasonik Membuka Jalan Untuk Melak...
- Pompa Jantung Generasi 3
- Tiga pasien Rumah Sakit Presbytarian, New York ...
- Kemajuan Neuroscience Membuka Kemungkinan Edit Memori
- Enzim “hidroksietilfosfonat dioksigenase” (HEPD) M...
- Gen Penyebab Fibrosis Pulmonaris Idiopatik
- Dentigerumycin: Senyawa Antibiotik mediator dari S...
- Kekurangan Gizi di Otak Picu Alzheimer
- Jam Biologis Menentukan Waktu yang Tebat untuk Kem...
- Cara Baru Atasi Obesitas dan Diabetes
- Ikatan Baru ditemukan pada Semua Makhluk Hidup
- Evolusi Klasik dalam Tabung Reaksi
- Asal Usul Sklerosis Multipel
- Kinds of Diseases
- Diabetes Diets - Modifications of Carbohydrate Intake
- 5 Nutrient Packed Carbohydrate Sources
-
▼
Oktober
(84)
0 komentar:
Posting Komentar