BI-4206 BIOMINERALOGI (Biomineralogy or Biomineralization) 25 Januari -7 Mei 2010 Oleh: Siti Khodijah Chaerun Asisten: Nurfais Almubarok, S.T.
BI-4206 BIOMINERALOGI (Biomineralogy or Biomineralization) • • • • •
Kredit KBK/Bidang Pengutamaan Sifat Semester Kuliah: Jumat 07.00-09.00
: 3 (1) SKS : MGBM : Pilihan : Genap : (R.2201)
Tujuan Intruksional Umum (TIU) • Memberi pengetahuan dan pemahaman konsep dan prinsip-prinsip biomineralogi dan proses biomineralisasi yang meliputi deposisi mineral secara biologi yang menekankan pada konversi ion-ion menjadi biomineral dan mekanismenya serta kontrol pembentukan biomineral tsb untuk kepentingan teknologi material/bahan.
Luaran (Outcomes) Setelah mengikuti mata kuliah ini mhs akan mempunyai kemampuan
• mengetahui sejarah, konsep dasar dan aplikasi biomineralogi/biomineralisasi; • memahami biologi eukariot dan prokariot dari pandangan ilmu mineralogi; • mengetahui keanekaragaman mikroba yang berhubungan dengan mineral; • memahami penggunaan proses biologi dalam produksi mineral penting untuk industri; • memahami mekanisme biomineralisasi; • menunjukkan peranan biomineralogi dalam teknologi material/bahan untuk segala aspek bidang ilmu • menulis artikel ilmiah (berdasarkan studi pustaka) dan mempresentasikan artikel ilmiah tentang biomineralogi/biomineralisasi.
PUSTAKA • Simkiss K., Wilbur K. (1989) Biomineralization: Cell biology and mineral deposition, Academic Press, USA • Lowenstam H.A., Weiner S. (1989) On biomineralization. Oxford University Press, UK. • Mann S., Webb J., Williams R.J.P. (1989) Biomineralization: Chemical and Biochemical Perspectives. VCH Verlagsgesellschaft, Weinhein, Germany • Mann S. (2001) Biomineralization: Principles and concepts in bioinorganic material chemistry. Oxford University Press, UK. • Baeuerlein E. (Ed. 2000) Biomineralization: From Biology to Biotechnology and Medical Application. Wiley-VCH, Weinheim, Germany.
SILABUS 1 • • • • • • • •
Materi 1 (Pendahuluan) Materi 2 (dan Diskusi Jurnal 1) Materi 3 (dan Diskusi Jurnal 2) Materi 4 (dan Diskusi Jurnal 3) Materi 5 (dan Diskusi Jurnal 4) Materi 6 (dan Praktikum Modul 1) Materi 7 (dan Praktikum Modul 2) UTS
SILABUS 2 • • • • • • • •
Materi 8 (dan Parktikum Modul 3) Materi 9 (dan Praktikum Modul 4) Materi 10 (Presentasi 1) Materi 11 (Presentasi 2) Materi 12 (Presentasi 3) Materi 13 (Presentasi 4) Materi 14 (Presentasi 5) UAS
PENILAIAN • • • • •
UTS UAS Diskusi & PRESENTASI PRAKTIKUM Kehadiran
: 30% : 30% : 25% : 15% : > 70% (E)
DEFINISI Biomineralogi?? • Istilah biomineralogi (bidang ilmu) = biomineralisasi (proses dan mekanisme) • DEFINISI Biomineralisasi: – proses pembentukan mineral oleh organisma (Lowenstam and Weiner, 1989) – proses konversi ion di larutan menjadi mineral padat oleh organisma. Konversi merupakan hasil aktivitas seluler yang menyebabkan terjadinya perubahan fisika-kimia yang menghasilkan pembentukan mineral serta pertumbuhan kristal mineral (Simkiss & Willbur, 1989). – Studi pembentukan, struktur dan sifat materi padat anorganik yang dideposit pada sistem biologi (Mann, 2001).
BIOMINERALISASI DAN LINGKUNGAN Elements
Struktur fungsi organisma
Fungsi biologi: 1. Proteksi 2. Pergerakan 3. Cutting & grinding 4. Daya apung 5. Optical, magnetic & gravity sensing 6. Storage
Proses ini sangat penting dalam ilmu kehidupan karena pembentukan materi bio-anorganik padat (e.g., tulang, kerangka atau kerang-kerangan) tercatat dalam bentuk catatan fosil. Sehingga kehidupan dan lingkungan berubah dengan lahirnya “biomineralisasi”.
CONTOH BUKTI FOSIL (Hasil biomineralisasi):
STROMATOLITES Terbentuk 3500 jt thn lalu (umur bumi 4200 jt thn lalu)
Komposisi: -CaCO3 -SiO2
ORGANISMA • Organisma yang berperan untuk biomineralisasi ini adalah: –Mikroba –Hewan –Tanaman
Bidang Ilmu yang berhubungan • Biologi & Kedokteran (tentang mineralisasi kerangka) • Paleontologi (fosil) • Oseanografi & Limnologi – bagaimana organisma mengkonversi ion pada medium menjadi sedimen mineral – Pembentukan sedimen, koral dan pulau berasal dari kerangka mineral organisma laut dan proses pembentukan ini mempengaruhi arus lautan.
• Biomineralisasi mempunyai implikasi global yang sebagian besar berhubungan dengan siklus biogeokimia
DISIPLIN ILMU YANG BERHUBUNGAN DENGAN BIOMINERALISASI Bidang ilmu yang tidak wajar karena melibatkan banyak disiplin ilmu. Pusat lingkaran adalah bidang ilmu utama yang sangat berkaitan erat dan memberikan kontribusi paling banyak dengan BIOMINERALISASI (BIOLOGI dan KIMIA) Biomineralisasi merupakan aspek penting bermacam bidang ilmu bumi yaitu: 1. Siklus global elemen 2. Sedimentology 3. Fossilization (paleontologi & taksonomi) 4. Marine chemistry 5. Geo-kimia
BIOMINERALISASI DAN SIKLUS SILIKON (Si)
Salah satu contoh siklus global elemen (Ca, Fe, C, P, Si) yang terjadi berjuta tahun melalui pathway yang komplek yang melibatkan proses BIOMINERALISASI.
Kapan dimulai belajar biomineralisasi? • Era modern penelitian biomineralisasi adalah tahun 1930 an saat ditemukaannya X-RD (X-Ray Diffraction) dan kemudian perkembangan mikroskop. • Dimulai sekitar tahun 1960-an dan 1970-an sejak berkembangnya alat scanning electron microscopes (SEM) dan transmission electron microscope (TEM). • Perkembangannya semakin pesat dengan penelitian biokimia tentang transport membran dan analisis materi organik yang berhubungan dengan materi kerangka. • Berkembang pesat ketika terjadi perkembangan dalam teknik molekuler biologi dan teknik-teknik baru dalam bidang kimia. • Berkembang lebih lanjut ketika banyak makromolekul penting selalu berasosiasi dengan mineral.
