MAKALAH
LOGAM MANGAN (Mn)
Dosen Pengampu:
Dr. Yuli Ambarwati, M.SI. Dr., S.Si, M.Si.
Disusun Oleh:
Suvia Puspita (2217011122)
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan karunia-Nyalah penulis dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Logam Mangan (Mn)”.
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini untuk memberi pengetahuan kepada pembaca dan penulis. Selama penulisan makalah ini banyak sekali hambatan yang penulis alami, namun berkat bantuan, dorongan serta bimbingan dari berbagai pihak, akhirnya laporan ini dapat terselesaikan dengan baik.
Penulis beranggapan bahwa makalah ini merupakan karya terbaik yang dapat penulis persembahkan. Tetapi penulis menyadari bahwa tidak tertutup kemungkinan didalamnya terdapat kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya.
Bandar Lampung, 3 Maret 2024
Penulis
DAFTAR ISI
ii
KATA PENGANTAR...ii
DAFTAR ISI...iii
BAB I PENDAHULUAN...4
1.1 Latar Belakang...4
1.2 Rumusan Masalah...4
1.3 Tujuan Penulisan...5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA...6
BAB III PEMBAHASAN...8
3.1 Logam Mangan (Mn)...8
3.2 Sumber Logam Mangan dari Alam...8
3.3 Proses Logam Mangan Masuk ke dalam Sel Tubuh...9
3.4 Konsentrasi Logam Mangan dalam Tubuh...10
3.5 Kaitan Logam Mangan dengan Biopolimer...11
3.6 Logam Mangan dalam Pelipatan Biopolimer...12
3.7 Proses Mangan dalam Situs Aktif...12
3.8 Peran Utama Ion Logam Mangan dalam Sistem Biologis...13
3.9 Peran Logam Mangan dalam Kimia Obat...14
3.10 Logam Mangan yang Beracun Bagi Sistem Biologis...15
BAB IV PENUTUP...16
4.1 KESIMPULAN...16
DAFTAR PUSTAKA...17
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam tabel periodik unsur kimia, Mangan memiliki lambang Mn dengan nomor atom 25. Unsur atau zat kimia tidak dapat dapat diubah menjadi zat kimia lain dengan cara biasa dan tidak dapat dipisah menjadi zat yang lebih kecil. Unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel ditampilkan dalam bentuk tabel periodik unsur-unsur kimia. Nomor atom menunjukkan jumlah proton dalam inti atom yang berarti bahwa Mangan memiliki 25 jumlah proton dalam inti atomnya. Mangan ditemukan sebagai unsur bebas dalam sifat dasarnya dan sering dicampur dengan besi, seperti mineral-mineral lainnya. Sebagai unsur bebas, Mangan termasuk logam yang penting dalam penggunaan dengan campuran logam-logam industri, terutama di dalam baja-baja anti karat.
Mangan fosfat sering digunakan sebagai perawatan dalam pencegahan karat dan kerusakan di besi. lon di Mangan mempunyai banyak warna, tergantung dalam keadaan oksida mereka, dan sering digunakan sebagai zat-zat warna dalam industri. Dioksida mangan digunakan sebagai materi penangkap elektron dalam standar dan komponen kimia bersifat alkali yang mempunyai kelembaban uap air rendah dan bisa dibuang, dan juga baterai-baterai, keramik, gelas, kimia, dan lain-lain. lon-ion dari mangan berfungsi sebagai faktor-faktor penunjang untuk beberapa enzim- enzim dalam makhluk- makhluk hidup bertingkat tinggi, dimana mereka berfungsi sebagai hal-hal penting dalam detoksifikasi radikal-radikal bebas. Elemen tersebut adalah jejak mineral yang diperlukan untuk semua makhluk-makhluk hidup bertingkat tinggi yang diketahui. Dalam kuantitas besar, dan rupanya dengan aktivitas-aktivitas dengan cara penghirupan, mangan dapat menyebabkan sindrom peracunan dalam binatang-binatang menyusui, dengan kerusakan sistem deteksi detak jantung yang kadang-kadang tidak dapat diubah.
Berdasarkan uraian diatas, maka perlu untuk mengetahui tentang unsur mangan mengingat banyaknya manfaat yang dapat diperoleh dari aplikasi unsur mangan itu sendiri. Oleh karena itu, pada makalah kami kali ini, kami akan memberikan beberapa informasi yang berkaitan dengan mangan.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa itu analisis mineral?
2. Apa saja jenis-jenis teknik analisis mineral?
3. Bagaimana perbandingan antara teknik mikroskopis dan teknik analisis kimia?
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan antara lain :
1. Memahami definisi dari analisis mineral.
2. Mengetahui jenis-jenis teknik analisis mineral.
3. Mengetahui dan memahami perbandingan antara teknik mikroskopis dan teknik analisis kimia.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Mangan adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Mn dan nomor atom 25. Mangan berupa logam transisi yang berwarna perak metalik. Data yang dilansir Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, menyebutkan bahwa sumberdaya mangan di Indonesia, 10,62 berupa bijih dan 5,78 juta ton merupakan logam. Sementara cadangan yang ada 0,93 juta ton berupa bijih dan logam sebanyak 0,59 juta ton. Mineral logam mangan sangat luas pemakaiannya sehingga perlu dilakukan eksplorasi untuk kelangsungan kegiatan industri logam. Kegunaan mangan sangat luas, baik untuk tujuan metalurgi maupun non metalurgi. Sekitar 85-90% kegunaan mangan adalah untuk keperluan metalurgi terutama pembuatan logam khusus seperti German silver dan cupro manganese. Mangan merupakan logam yang banyak dimanfaatkan dalam industri peleburan besi - baja dan pengolahan logam. Mangan juga digunakan untuk formula stainless steel dan alloy (campuran logam). Mangan digunakan dalam paduan baja untuk meningkatkan karakteristik yang menguntungkan seperti kekuatan, kekerasan, dan ketahanan (Safitri, 2019).
Mangan terdapat pada tulang, hati, otot, ginjal, jaringan gonad, serta kulit. Fungsi mangan dalam tubuh adalah sebagai aktivator enzim untuk enzim-enzim yang bekerja menghantarkan atau mentransfer fosfat, serta enzim yang berkaitan dengan siklus asam sitrat. Mangan juga merupakan komponen penting dari enzim karboksilase. Berdasarkan fungsinya sebagai aktivator dari berbagai enzim penting tersebut, maka secara tidak langsung mangan ikut berperan dalam proses regenerasi sel-sel darah merah, metabolisme karbohidrat, siklus reproduksi, metabolisme lemak dan fungsi-fungsi otak. Mn sebagai penyusun piruvat karboksilase sehingga
defisiensinya menghambat metabolisme karbohidrat. Mn juga mempunyai peranan yang spesifik dalam sintesa mukopolisakarida dari kartilago, dan kekurangan Mn menyebabkan suatu sindrom yang pada ayam perosis atau
"slipped tendon." Kelainan tulang dan kebanyakan kejadian adalah pembengkokan kaki di mana tulang humeri lebih pendek dari normal. Tulang mengandung lebih sedikit abu, berat jenisnya rendah dan mudah patah.
6
Kelumpuhan sering juga merupakan gejala kekurangan Mn. Kadar fosfatase dalam tulang rendah sehingga dapat diduga bahwa Mn berfungsi dalam oksidasi fosforilasi. Bahan makanan dan hijauan cukup mengandung Mn. Jagung, ragi, dan produk hewan adalah sumber yang kurang baik. Makanan puyuh yang banyak mengandung jagung perlu diberi suplementasi Mn. Bekatul, dedak gandum, dan makanan hijau adalah sumber yang baik. Tanaman yang tumbuh dalam tanah asam sering mengandung Mn sampai 500 - 600 mg/kg bahan kering (Saraswati dkk., 2018).
Mangan terdapat secara alami dibanyak sumber air permukaan dan air tanah, namun adanya kegiatan manusia juga ikut menambah konsentrasi mangan dalam air. Salah satu sumber utama mangan yang mencemari perairan adalah buangan limbah industri. Disisi lain konsentrasi mangan yang tinggi dapat menyebabkan air menjadi keruh. Bentuk kimiawi mangan dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti pH, potensi reduksi oksidasi dan keberadaan anion. Pada air dengan kadar Mn tinggi memiliki air yang keruh hal ini diakibatkan dari kadar Mn yang tinggi akan membentuk koloid akibat dari proses oksidasi Mn, dan koloid ini akan mengalami presipitasi dan mengendap pada dasar perairan yang dapat membuat warna air menjadi kecokelatan sehingga air jadi keruh. Besi atau mangan masuk ke dalam air oleh karena reaksi biologi pada kondisi reduksi atau anaerobik. Jika air yang mengandung besi atau mangan dibiarkan terkena udara atau oksigen maka reaksi mangan akan muncul dengan lambat membentuk endapan atau gumpalan koloid dari oksidasi besi atau oksida mangan yang tidak diharapkan. Keberadaan mangan dapat menimbulkan rasa atau bau logam pada air minum. Mangan termasuk logam esensial yang dibutuhkan tubuh sebagaimana zat besi. Tubuh manusia mengandung Mn sekitar 10 mg dan banyak ditemukan di liver, tulang, dan ginjal.
Mangan dapat membantu kinerja liver dalam memproduksi urea, superoksida dismutase, karboksilase piruvat, dan enzim glikoneogenesis serta membantu kinerja otak bersama enzim glutamine sintetase (Hasanuddin dan Leonard., 2023).
Pengambilan mangan oleh manusia terutama melalui makanan seperti sayur- sayuran dan rempah-rempah, bahan makanan yang mengandung konsentrasi tinggi adalah biji-bijian, kacang-kacangan dan kerang. Setelah penyerapan dalam tubuh manusia, mangan akan diangkut melalui darah ke hati, ginjal, pankreas, dan
kelenjar endokrin. Mangan sendiri merupakan nutrient renik yang esensial bagi tumbuhan dan hewan, serta berperan dalam pertumbuhan makhluk hidup dan merupakan salah satu komponen pada sistem enzim. Meskipun termasuk dalam logam esensial, jika terpapar Mn dalam jumlah yang banyak dapat menyebabkan gangguan pada sistem syaraf, dan dapat menimbulkan emboli dan bronkitis serta sirosis hati (Tri, 2019).
Mangan dapat ditemui pada hampir setiap lapisan geologis dan semua badan air seperti zat-zat lainnya dalam air minum misalnya Ca, Mg, Fe, unsur Mangan sebagian besar juga berasal dari kontaknya dengan tanah dan pembentukan batuan. kandungan Mn pada tanah di daerah tambang mangan memberi kontribusi meningkatnya kadar mangan pada air sumur gali selain jarak pembuangan limbah pencucian Mn yang berdekatan dengan sumur gali. Mangan merupakan mikronutrien esensial bagi semua makhluk hidup. Mangan bersifat esensial bagi komponen lebih dari 36 jenis enzim untuk metabolisme karbohidrat, protein, dan lipid, sebagai kofaktor beberapa kelompok enzim oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, ligase, lektin, dan integrin. Kofaktor reaksi enzimatis meliputi reaksi fosforilasi, sintesa kolesterol, dan sintesa asam lemak. Piruvat karboksilase berperan dalam metabolisme karbohidrat, lipid, dan dalam proses produksi energi. Enzim lain yang berkaitan dengan mangan adalah enzim yang berperan dalam sintesa ureum, pembentukan jaringan ikat dan tulang, serta enzim yang mencegah peroksidasi lipid oleh radikal bebas. Mangan memegang peranan penting sebagai bagian dari ezim antioksidan alamiah yaitu superoksida dimustase, yang berfungsi menghancurkan radikal bebas. Mangan juga berfungsi dalam
metabolisme tiroid dan kontrol gula darah (Widowati, 2008).
Mangan adalah logam putih yang keabu-abuan, yang penampilannya serupa besi tuang. Ia melebur pada kira-kira 1250°C. Mangan diserap dalam bentuk ion Mn²+, seperti hara mikro lainnya. Mangan terdapat dalam tanah berbentuk senyawa oksida, karbonat, dan silikat dengan nama pyrolusite (MnO2), manganite (MnO(OH)), rhodochrosite (MnCO3), dan rhodoinite (MnSiO3). Kadar Mn dalam tanah berkisar antara 300-2000 ppm. Fungsi unsur Mn hampir menyerupai fungsi Mg. Kedua unsur ini merupakan jembatan dengan kompleks enzim (fosfokinase
8
dan fosfo transferase). Sehingga sebagian fungsi Mn dapat diganti oleh Mg. Mn merupakan penyusun ribosom dan juga mengaktifkan polimerase, sintesis protein, dan karbohidrat. Unsur hara mikro mangan bagi tanaman yaitu bermanfaat dalam proses asimilasi dan komponen penting berbagai enzim dalam tanaman. Gejala kekurangan Mn yaitu pertumbuhan tanaman kerdil, warna daun kekuningan dan merah, serta jaringan daun di beberapa tempat akan mati (Nasir, 2019).
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Logam Mangan (Mn)
Mangan adalah unsur kimia yang berasal dari keluarga logam transisi, dengan nomor atom 25 di dalam tabel periodik. Ini adalah logam keras, kuat, dan sangat melentur, dan memiliki sifat elektrokimia yang mirip dengan besi.
Sifat-sifat logam mangan yang paling menonjol adalah ketergantungan yang tinggi terhadap suhu dan tekanan. Nomor atom mangan adalah 25, dan dalam keadaan netral, itu memiliki 25 elektron, terdiri dari konfigurasi elektron 2-8- 13-2. Kedudukan mangan dalam tabel periodik menempatkannya di blok-d, dan mangan adalah anggota dari keluarga 7B dalam tabel periodik, atau 7B atau IVB dalam sistem grup. Mangan memiliki titik lebur sekitar 1245°C (2273°F) dan titik didih sekitar 2061°C (3742°F). Densitasnya sekitar 7,21 g/cm³. Logam mangan mudah larut dalam asam sulfat, dan tidak mudah larut dalam asam klorida, asam nitrat, atau asam asetat. Mangan digunakan dalam pembuatan berbagai jenis baterai, pembuatan cat dan pigmen untuk cat.
Mangan juga digunakan dalam proses pemurnian besi. Mangan juga digunakan sebagai aditif dalam pembuatan baja. Mangan memiliki 4 isotop yang terbentuk secara alami. Isotop yang paling stabil adalah 55Mn dengan waktu paruh 3.7 juta tahun. Ada juga 53Mn, 54Mn, dan 56Mn. Isotop mangan juga ditemukan dalam beberapa reaksi nuklir, dan 56Mn dihasilkan dalam reaksi nuklir di dalam bintang besar. Mangan bersifat paramagnetik dalam keadaan murni. Namun, campuran mangan dengan logam lain seperti timbal, besi, dan alumunium menghasilkan senyawa magnetik yang lebih kuat.
Mangan adalah unsur kimia yang penting dengan berbagai aplikasi dalam industri, kesehatan, dan lingkungan. Dengan sifat magnetiknya yang unik dan kemampuannya untuk membentuk berbagai senyawa, mangan tetap menjadi elemen penting dalam pembuatan baja dan baterai serta dalam banyak aplikasi teknologi dan industri lainnya.
3.2 Sumber Logam Mangan dari Alam
Mangan adalah mineral penting yang diperlukan dalam jumlah yang sangat kecil oleh tubuh manusia, tetapi memiliki peran yang penting dalam berbagai
10
proses fisiologis. Logam Mangan dapat ditemukan di alam dalam berbagai bentuk. Adapun sumber-sumber logam Mangan yang ada di alam sebagai berikut:
1. Kacang-kacangan dan biji-bijian: Kacang kedelai, kacang almond, kacang kenari, kacang mede, beras coklat, gandum, dan quinoa.
2. Sayuran hijau: Bayam, daun bawang, brokoli, jamur, kentang, wortel, dan lobak.
3. Buah-buahan: Blueberry, raspberry, stroberi, mangga, jeruk, dan nanas.
3.3 Proses Logam Mangan Masuk ke dalam Sel Tubuh
Proses masuknya mangan ke dalam tubuh dan penggunaannya sebagai kofaktor pada enzim Karboksilase piruvat dalam proses glukoneogenesis adalah sebagai berikut:
1. Mangan masuk ke dalam tubuh melalui makanan yang kita konsumsi.
Mangan merupakan mineral penting yang terdapat di dalam beberapa makanan, termasuk biji-bijian, kacang-kacangan, dan beberapa buah- buahan. Kemudian, mangan tersebut akan diserap oleh usus kecil.
2. Setelah mangan diserap oleh usus, kemudian akan diangkut ke hati melalui darah. Hati kemudian memproses mangan ini, dan sebagian akan disimpan di hati untuk digunakan kemudian, sedangkan sebagian lagi akan dikirim ke bagian tubuh yang membutuhkannya.
3. Karboksilase piruvat merupakan enzim yang berperan dalam proses konversi asam piruvat menjadi fosfoenol piruvat, yang merupakan langkah penting dalam proses glukoneogenesis. Karboksilase piruvat membutuhkan ion mangan (II) sebagai kofaktor dalam prosesnya. Tanpa mangan, enzim ini tidak akan berfungsi dengan baik, dan proses glukoneogenesis pun terganggu.
4. Selama proses konversi, mangan membantu menstabilkan struktur protein karboksilase piruvat, yang memungkinkan enzim tersebut untuk berinteraksi dengan substratnya, yaitu asam piruvat.
5. Hasil akhir dari proses glukoneogenesis adalah produksi glukosa yang dibutuhkan oleh tubuh untuk memenuhi kebutuhan energi.
Jadi, mangan yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan berperan sebagai kofaktor pada enzim karboksilase piruvat dalam proses glukoneogenesis untuk membantu konversi asam piruvat menjadi fosfoenol piruvat.
3.4 Konsentrasi Logam Mangan dalam Tubuh
Konsentrasi unsur mangan dalam tubuh manusia diatur melalui proses yang kompleks dan terkait erat dengan keseimbangan dalam sistem biologi. Enzim yang paling dikenal dalam tubuh manusia yang memerlukan mangan sebagai kofaktor adalah enzim karboksilase piruvat, yang berperan dalam jalur metabolisme piruvat.
1. Penyerapan mangan oleh tubuh terjadi di dalam usus kecil dan lebih dominan pada usus halus. Proses ini tergantung pada kehadiran mangan dalam bentuk mangan (II) atau mangan (III), dan jumlahnya yang tertinggi terjadi pada pH yang rendah.
2. Setelah diserap, mangan diikat oleh protein yang disebut ferritin, yang terkait dengan pengangkutan dan pengendalian dalam jaringan tubuh.
Protein pembawa yang lain, seperti haptoglobin dan transferrin, juga terlibat dalam pengangkutan mangan.
3. Mangan kemudian didistribusikan dalam tubuh melalui darah. Salah satu tujuan distribusi ini adalah organ hati, tempat mangan digunakan untuk aktivasi enzim karboksilase piruvat.
4. Sementara banyak aspek metabolisme mangan adalah mekanisme homeostasis yang rumit, jumlah mangan yang tidak diperlukan biasanya diekskresikan melalui urin.
5. Beberapa studi telah menunjukkan bahwa ada regulasi genetik yang terlibat dalam mengatur konsentrasi mangan dalam tubuh. Salah satunya melibatkan transporter mangan, seperti divalent metal transporter-1 (DMT1), yang memungkinkan mangan masuk ke dalam sel usus halus.
Pengaturan penghasilan dan aktivitas enzim karboksilase piruvat juga merupakan area penelitian yang berkembang untuk memahami lebih lanjut bagaimana mangan diatur dalam tubuh.
6. Saat penyerapan mangan dalam usus halus, terdapat interaksi dengan zat besi. Jika terjadi penyerapan mangan yang berlebihan, dapat menghambat
12
penyerapan zat besi dalam tubuh, yang pada gilirannya dapat menyebabkan defisiensi zat besi.
Penting untuk diingat bahwa mekanisme-mekanisme ini bekerja bersama- sama dalam sistem tubuh manusia untuk mengatur konsentrasi mangan. Jika ada gangguan pada salah satu tahap dalam proses ini, dapat mengakibatkan perubahan dalam konsentrasi mangan dalam tubuh, yang dapat mempengaruhi kesehatan dan keseimbangan biologis yang lainnya.
Gangguan yang parah bisa menjadi penyebab kondisi kesehatan yang serius, seperti manganisme, yang menunjukkan dampak negatif dari penumpukan mangan berlebih dalam jaringan tubuh.
3.5 Kaitan Logam Mangan dengan Biopolimer
Protein enzim karboksilase piruvat memerlukan kofaktor mangan dalam bentuk ion mangan (II) (Mn2+), yang berikatan dengan situs aktif protein.
Terikatnya mangan ini penting untuk memfasilitasi reaksi enzimatis. Berikut adalah prosesnya:
1. Terbentuknya kompleks aktivasi: Ion mangan (II) memasuki situs aktif enzim PC, membentuk kompleks kompleks di mana kofaktor terikat dengan struktur protein.
2. Interaksi dengan substrat: Setelah terikat, ion mangan membantu dalam mempercepat reaksi antara piruvat (substrat) dan oksaloasetat, membentuk fosfoenol piruvat dan fosfoenolasetat, yang kemudian berlanjut menjadi glikolisis atau di dalam siklus asam sitrat, bergantung pada kebutuhan sel.
3. Katalisis Reaksi: Ion mangan memfasilitasi reaksi dengan mengurangi energi aktivasi (energi yang dibutuhkan untuk memulai reaksi) dan mempercepat laju reaksi secara signifikan. Ini membuat reaksi kimia menjadi lebih efisien, karena reaksi yang sebelumnya mungkin terjadi sangat lambat atau bahkan tidak terjadi tanpa kehadiran kofaktor ini.
4. Regenerasi kofaktor: Seiring dengan reaksi, ion mangan teroksidasi menjadi ion mangan (III) (Mn3+), yang kemudian dapat direduksi kembali ke ion mangan (II) (Mn2+), atau digantikan oleh ion mangan baru dari lingkungan.
Perlu diingat bahwa kofaktor seperti ion mangan (II) membantu enzim seperti PC dalam mengkatalisis reaksi kimia tertentu dengan memfasilitasi proses tersebut, tetapi mereka sendiri tidak berubah secara kimiawi dalam reaksi.
Jadi, kofaktor kembali ke bentuk awal mereka setelah selesai digunakan dalam reaksi.
3.6 Logam Mangan dalam Pelipatan Biopolimer
Mangan (Mn) adalah kofaktor yang berperan dalam proses pembentukan karboksilase piruvat, suatu jenis enzim yang terlibat dalam proses konversi piruvat menjadi asetil-KoA dalam jalur metabolisme siklus asam sitrat atau siklus asam trikarboksilat (TCA). Secara spesifik, mangan membantu dalam struktur katalitik enzim karboksilase piruvat. Dalam hal ini, ion mangan (Mn2+) berikatan dengan gugus karboksilat asam amino sistein yang merupakan bagian dari situs aktif enzim. Interaksi ini membantu meningkatkan afinitas enzim terhadap substrat, meningkatkan aktivitas katalitiknya, dan mengurangi energi aktivasi yang diperlukan untuk reaksi kimia konversi piruvat menjadi asetil-KoA. Selain itu, ion mangan juga berperan dalam membentuk kompleks pentahedral dengan substrat yang diperlukan untuk katalisis reaksi kimia ini. Proses ini merupakan contoh umum peran ion logam dalam aktivitas enzim, di mana logam bervalensi tinggi membentuk ikatan dengan substrat dan membantu dalam reaksi katalitik. Oleh karena itu, keberadaan mangan membantu melipat biopolimer protein enzim karboksilase piruvat dan meningkatkan efisiensi katalisis reaksi kimia yang dipedulikan oleh enzim ini dalam metabolisme.
3.7 Proses Mangan dalam Situs Aktif
Dalam enzim karboksilase piruvat, logam mangan memasuki situs aktif sebagai ion mangan dua-posisi (Mn² ). Proses ini melibatkan sejumlah tahap⁺ yang melibatkan interaksi spesifik antara ion mangan dan residu asam amino di sekitar situs aktif enzim.
1. Pelepasan logam kofaktor sebelum masuk ke dalam situs aktif: Biasanya, logam kofaktor seperti ion mangan ada di luar situs aktif enzim. Sebelum ion mangan dapat masuk ke dalam situs aktif, logam kofaktor tersebut perlu dilepaskan. Ini bisa dilakukan oleh asam amino tertentu yang menarik kofaktor keluar dari kantung logam, sehingga memungkinkan ruang untuk ion mangan.
4. Pembentukan ikatan khusus dengan residu asam amino: Ion mangan memasuki situs aktif dengan membentuk ikatan dengan residu asam amino yang spesifik untuk logam. Ini dapat melibatkan pembentukan ikatan ionik, atau kemungkinan interaksi lainnya seperti ikatan hidrogen atau koordinasi kovalen. Ikatan ini penting karena memastikan logam mangan berada dalam posisi yang tepat untuk memfasilitasi reaksi katalisis.
5. Penyelarasan substrat dan logam kofaktor: Setelah logam mangan masuk ke dalam situs aktif dan berikatan dengan residu asam amino, substrat enzim (misalnya, asam piruvat) biasanya akan masuk ke dalam situs aktif.
Logam mangan dan substrat kemudian akan diselaraskan secara spesifik, sehingga logam mangan dapat membantu substrat untuk menjalani reaksi katalisis dengan efisiensi maksimum.
14
6. Reaksi katalisis: Setelah substrat diselaraskan, reaksi katalisis akan berlangsung. Pada kasus enzim karboksilase piruvat, ini terjadi ketika asam piruvat diubah menjadi oksalasetat. Logam mangan membantu reaksi ini dengan bertindak sebagai katalis untuk pembentukan oksalasetat.
7. Pelepasan produk reaksi: Setelah reaksi katalisis selesai, produk reaksi (oksaloasetat dalam contoh enzim karboksilase piruvat) akan melepaskan dari situs aktif, dan kemungkinan ion mangan juga melepaskan. Ion mangan dapat kembali diambil oleh kofaktor lain di situs aktif, atau dilepaskan ke larutan untuk digunakan di tempat lain.
Perlu diingat bahwa proses di atas hanyalah gambaran umum dan dapat bervariasi tergantung pada enzim dan lingkungan biologisnya. Proses ini juga bisa sangat cepat dan berlangsung dalam fraksi detik.
3.8 Peran Utama Ion Logam Mangan dalam Sistem Biologis
Dalam sistem biologis, logam mangan (Mn) berperan sebagai kofaktor penting dalam berbagai enzim yang terlibat dalam proses glukoneogenesis.
Glukoneogenesis adalah proses metabolik di mana molekul non-karbohidrat, seperti asam amino dan gliserol, dikonversi menjadi glukosa.
Peran utama ion logam mangan dalam sistem biologis sebagai kofaktor dalam proses glukoneogenesis adalah sebagai berikut:
1. Meningkatkan Aktivitas Enzim: Logam mangan dapat meningkatkan aktivitas enzim yang terlibat dalam tahap-tahap kunci glukoneogenesis, seperti enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase (FBPase), enzim glukose-6- fosfatase (G6Pase), dan enzim enolase. Kofaktor ini membantu enzim berfungsi sebagai katalisator untuk reaksi-reaksi yang penting dalam menghasilkan glukosa.
4. Stabilisasi Struktur Enzim: Ion logam mangan membantu memelihara struktur katalitik dan stabilitas enzim glukoneogenesis, yang diperlukan untuk aktivitas optimal dan fungsi enzim.
5. Pemfasilitasi Reaksi Katalitik: Logam mangan membantu dalam proses transfer gugus fosfat atau energi tinggi dalam tahapan glukoneogenesis, memfasilitasi reaksi yang diperlukan untuk pengkonversian non- karbohidrat menjadi glukosa.
6. Regulasi Aktivitas Enzim: Logam mangan dapat membantu mengatur aktivitas enzim yang terlibat dalam proses glukoneogenesis. Ini bisa dilakukan dengan membantu pengaturan konformasi enzim atau oleh pengaturan arah reaksi.
7. Kofaktor untuk Reaksi Redoks: Logam mangan juga berperan sebagai kofaktor untuk enzim yang mengatur reaksi redoks dalam glukoneogenesis, seperti enzim yang mengubah piruvat menjadi fosfoenolpiruvat dan enzim yang mengubah malat menjadi oksaloasetat.
Dengan demikian, logam mangan membantu memastikan kelancaran dan efisiensi proses glukoneogenesis, yang penting untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh dan menjaga keseimbangan metabolik.
3.9 Peran Logam Mangan dalam Kimia Obat
Logam mangan (Mn) memiliki beberapa peran penting dalam kimia obat, terutama dalam proses glukoneogenesis. Glukoneogenesis adalah proses biologis di mana molekul non-karbohidrat, seperti asam amino, diubah menjadi glukosa. Ini adalah proses penting dalam menghasilkan glukosa yang diperlukan untuk energi di tubuh, terutama ketika pasokan glukosa dari makanan tidak mencukupi.
Peran utama logam mangan dalam kimia obat, khususnya dalam proses glukoneogenesis, meliputi:
1. Aktivitas Enzim: Logam mangan berperan sebagai kofaktor dalam berbagai enzim yang terlibat dalam tahap-tahap kunci glukoneogenesis, seperti enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase (FBPase), enzim glukose-6- fosfatase (G6Pase), dan enzim enolase. Dengan demikian, logam mangan membantu dalam mengkatalisis reaksi yang diperlukan untuk menghasilkan glukosa.
8. Stabilisasi Struktur Enzim: Ion logam mangan membantu memelihara struktur katalitik dan stabilitas enzim glukoneogenesis, yang diperlukan untuk aktivitas optimal dan fungsi enzim.
9. Fasilitasi Reaksi Katalitik: Logam mangan membantu dalam proses transfer gugus fosfat atau energi tinggi dalam tahap-tahap glukoneogenesis, memfasilitasi reaksi yang diperlukan untuk pengkonversian non-karbohidrat menjadi glukosa.
10. Regulasi Aktivitas Enzim: Logam mangan dapat membantu mengatur aktivitas enzim yang terlibat dalam proses glukoneogenesis. Ini bisa dilakukan dengan membantu pengaturan konformasi enzim atau oleh pengaturan arah reaksi.
11. Kofaktor untuk Reaksi Redoks: Logam mangan juga berperan sebagai kofaktor untuk enzim yang mengatur reaksi redoks dalam glukoneogenesis, seperti enzim yang mengubah piruvat menjadi fosfoenolpiruvat dan enzim yang mengubah malat menjadi oksaloasetat.
Dengan demikian, logam mangan membantu memastikan kelancaran dan efisiensi proses glukoneogenesis dalam kimia obat, yang penting untuk memenuhi kebutuhan energi tubuh dan menjaga keseimbangan metabolik.
3.10 Logam Mangan yang Beracun Bagi Sistem Biologis
Ada dua ion mangan yang berpotensi beracun bagi sistem biologis:
16
1. Mangan Dikation (Mn² ) adalah bentuk ion mangan yang paling umum.⁺ Meskipun penting untuk banyak proses biologis, konsentrasi yang tinggi dari ion mangan ini dalam tubuh dapat menjadi toksik. Akumulasi yang tidak diatur dari ion mangan dalam otak telah dikaitkan dengan Parkinson dan Alzheimer. Itu juga bisa berdampak pada sistem saraf pusat dan keseimbangan hormonal.
5. Mangan Tetravalen (Mn ): Meskipun tidak seumum ion Mn² , ini juga⁴⁺ ⁺ berpotensi beracun dalam sistem biologis. Ion Mn tidak begitu stabil⁴⁺
dan biasanya berasosiasi dengan oksida, dan oksida logam sering lebih beracun daripada ion logam itu sendiri.
Meskipun demikian, mangan dalam bentuk yang tepat sangat penting untuk fungsi tubuh yang normal. Jika terlalu sedikit, dapat menyebabkan masalah kesehatan seperti osteoporosis, sementara terlalu banyak bisa menyebabkan masalah kesehatan yang serius seperti gangguan neurologis. Oleh karena itu, penting untuk menjaga keseimbangan yang tepat dalam konsumsi mangan dalam makanan dan suplemen, dan menghindari paparan berlebih dari logam mangan dalam air dan makanan.
BAB IV PENUTUP
4.1 KESIMPULAN .
18
DAFTAR PUSTAKA
Widowati, W. 2008. Efek Toksik Logam Pencegahan dan Penanggulangan Pencemaran. Penerbit Andi. Yogyakarta.
