Coba tanya diri Anda sendiri,
apa yang Anda rasakan ketika Anda mendengar "kimia organik"?
Apa yang terpikir?
Ada sebuah kuliah yang ditawarkan di hampir semua universitas
yang disebut dengan Kimia Organik,
berisikan pengenalan yang berat tentang ilmu tersebut.
Materinya sangat banyak sehingga membuat mahasiswa kewalahan,
tetapi harus dikuasai jika Anda ingin menjadi seorang dokter, atau dokter gigi,
atau seorang dokter hewan.
Dan itulah mengapa banyak sekali mahasiswa yang memandangnya seperti ini ...
sebuah rintangan di jalan mereka,
sehingga mereka menakuti dan membencinya,
lalu menyebutnya kuliah penyeleksi.
Betapa kejamnya apa yang kuliah ini perbuat pada muda-mudi itu,
menyortir mereka.
Dan persepsi demikian sudah lama menyebar keluar kampus.
Sehingga ada kecemasan yang universal akan dua kata ini.
Saya kebetulan mencintai ilmu ini.
Saya pikir tempat di mana kita memosisikan ilmu ini
tidak dapat terus dibiarkan.
Hal ini tidak baik bagi sains maupun masyarakat,
saya pikir ada cara lain.
Saya tidak bermaksud bahwa kelas ini sebaiknya menjadi lebih mudah.
Tidak sepatutnya begitu.
Tetapi persepsi Anda mengenai kedua kata ini
seyogyanya tidak ditentukan oleh pengalaman para mahasiswa prakedokteran
yang sejujurnya sedang melalui masa-masa penuh kecemasan di hidupnya.
Jadi, hari ini saya ada di sini karena saya percaya
bahwa ilmu dasar tentang kimia organik itu berharga.
Dan saya pikir topik ini dapat dibuat menjadi cukup mudah untuk semua orang,
dan hari ini saya ingin membuktikannya.
Bolehkah saya mencobanya?
Penonton: Ya!
Jakob Magolan: Baiklah, mari kita coba.
(Tawa)
Di sini saya memiliki sebuah EpiPen yang sangat mahal itu.
Ia mengandung sebuah obat yang disebut epinefrin.
Epinefrin dapat membuat jantung berdetak kembali,
atau menghentikan reaksi alergi yang mengancam nyawa.
Saya tinggal menyuntikkannya di sini.
Ia ibaratnya akan memutar kunci kontak
dari mesin "lawan atau lari" tubuh saya.
Denyut nadi & tekanan darah meningkat agar darah cepat mengaliri otot-otot saya.
Pupil saya membesar dan saya akan tiba-tiba merasa lebih kuat.
Epinefrin telah menjadi pemisah antara hidup dan mati bagi banyak orang.
Ia seperti mukjizat kecil yang bisa kita genggam.
Ini adalah struktur kimia dari epinefrin.
Seperti inilah kimia organik itu.
Nampak seperti garisan-garisan dan huruf-huruf
yang tidak memiliki arti apa-apa.
Saya ingin menunjukkan apa yang saya lihat pada gambar ini.
Saya melihat sebuah benda fisis
yang memiliki kedalaman dan sebagian berotasi,
dan ia bergerak.
Kami menyebutnya sebuah senyawa atau molekul.
dan ia adalah 26 atom yang menempel menjadi satu oleh ikatan-ikatan atomik.
Susunan yang unik dari atom-atom tersebut merupakan identitas dari epinefrin,
namun belum ada yang melihatnya secara langsung
karena epinefrin sangat kecil.
Jadi kita harus menganggap ini sebuah impresi artistik.
Saya mau menjelaskan betapa kecilnya epinefrin.
Di sini saya memiliki kurang dari 0,5 mg epinefrin yang terlarut dalam air,
yaitu seberat sebutir pasir.
Jumlah molekul epinefrin di dalam sini adalah satu kuantiliun.
Itu berarti ada 18 angka nol.
Angka ini sulit divisualisasikan.
Ada tujuh miliar orang di planet ini?
Mungkin 400 miliar bintang di galaksi kita?
Itu masih sangat jauh.
Jika Anda mau mendapat gambaran yang mendekati,
bayangkan semua butiran pasir
yang ada di semua pantai, dan di dasar semua laut dan danau,
dikecilkan dan dimasukkan ke dalam sini.
Epinefrin terlalu kecil untuk kita lihat,
bahkan mikroskop mana pun juga tidak akan berguna,
tapi kita tahu seperti apa rupanya
karena ia telah menunjukkan dirinya melalui beberapa mesin canggih
dengan nama-nama yang aneh
seperti "spektrometer resonansi magnetik nuklir."
Jadi, terlihat atau tidak, kita mengetahui molekul ini dengan baik.
Kita tahu dia tersusun dari empat jenis atom:
hidrogen, karbon, oksigen, dan nitrogen.
Ini warna-warna yang biasa dipakai untuk mewakili mereka.
Semua benda di alam semesta tersusun dari bola-bola kecil
yang kita sebut atom.
Terdapat sekitar seratus bahan dasar ini,
mereka terdiri dari 3 partkel yang lebih kecil:
proton, neutron, dan elektron.
Atom-atom ini disusun ke dalam sebuah tabel yang tidak asing.
Masing-masing diberi nama dan sebuah nomor.
Namun kehidupan yang kita tahu tidak perlu semua,
melainkan hanya sebagian, sebagian ini saja.
Dan ada 4 atom yang lebih menonjol dibandingkan yang lain
merekalah penyusun utama dari kehidupan,
dan mereka inilah yang juga ditemukan pada epinefrin:
hidrogen, karbon, nitrogen, dan oksigen.
Nah, sekarang saya akan membahas bagian yang paling penting.
Saat atom-atom ini berikatan untuk membentuk molekul-molekul,
mereka mengikuti sekumpulan aturan.
Hidrogen membentuk satu ikatan,
oksigen selalu membentuk dua ikatan,
nitrogen tiga ikatan,
dan karbon empat ikatan.
Itu saja.
HONK -- satu, dua, tiga, empat.
Sepanjang Anda bisa menghitung sampai 4 dan bisa mengingat kata "honk,"
Anda akan mengingat ini sepanjang hidup Anda.
(Tertawa)
Sekarang saya memiliki 4 mangkuk bahan-bahan ini.
Mereka bsia digunakan untuk membentuk molekul-molekul.
Mari kita mulai dengan epinefrin.
Nah, ikatan yang ada antara atom-atom terbentuk oleh elektron-elektron.
Atom gunakan elektron sebagai lengan
untuk memegang tetangga.
2 elektron di tiap ikatan seperti jabat tangan.
Seperti jabat tangan, ia tidak permanen.
Mereka bisa lepas 1 atom dan meraih lainnya.
Inilah yang disebut reaksi kimia,
ketika atom bertukar pasangan
dan membentuk molekul baru.
Rangka utama epinefrin sebagian besar terbentuk dari atom karbon,
dan hal ini tidak aneh.
Karbon adalah bahan bangunan favorit dari kehidupan
karena ia mampu memiliki jumlah jabat tangan yang bagus
dan genggamannya pas kuatnya.
Karenanya, kimia organik didefinisikan sebagai ilmu tentang molekul karbon.
Jika kita membentuk molekul-molekul yang sekecil mungkin berdasarkan aturan tadi,
mereka memperjelas aturan itu dan namanya tidak asing:
air, amonia, dan metana, H2O, NH3, dan CH4.
Kata "hidrogen," "oksigen," dan "nitrogen" --
kita menggunakan kata-kata yang sama
untuk menamai ketiga molekul ini, yang punya 2 atom setiapnya.
Mereka masih ikut aturan
karena ada satu, dua, dan tiga ikatan di antara mereka.
Itulah mengapa oksigen disebut O2.
Saya akan tunjukkan tentang pembakaran.
Ini karbon dioksida, CO2.
Di atas, kita taruh air dan oksigen,
di samping, kita taruh bahan bakar.
Bahan bakar ini cuma memiliki hidrogen dan karbon.
Karenanya, ini disebut hidrokarbon. Kami memang kreatif
(Tertawa)
Ketika mereka bertabrakan dengan oksigen,
seperti di dalam mesin atau panggangan,
mereka melepas energi dan tersusun ulang
dan setiap atom karbon beralih menjadi pusat molekul CO2,
dengan dua atom oksigen.
Dan semua hidrogen menjadi bagian dari air
dan semuanya mengikuti aturan.
Aturan ini bukanlah pilihan
bahkan molekul yang lebih besar mengikuti aturan ini.
Contohnya tiga ini.
Ini adalah vitamin kesukaan kita
di sebelah candu kesukaan kita.
(Tertawa)
Dan morfin merupakan salah satu bagian terpenting dari sejarah kedokteran.
Ia menandai kemenangan pertama atas nyeri fisis,
dan setiap molekul memiliki cerita,
dan semuanya selalu dipublikasi.
Ditulis oleh ilmuwan dan dibaca oleh ilmuwan lain,
sehingga kita punya representasi mudah untuk menulisnya dengan cepat,
dan saya akan mengajari Anda ini.
Kita letakkan epinefrin secara mendatar di atas kertas.
Lalu kita ganti semua bola dengan huruf-huruf.
Lalu ikatan-ikatan yang berada di bidang kertas,
kita ganti dengan garis-garis biasa.
Ikatan-ikatan yang mengarah ke luar dan dalam,
berubah menjadi segitiga,
gelap atau bergaris sesuai kedalamannya.
Sebenarnya, kita tidak menggambar karbon ini.
Kita menghemat waktu dengan menghilangkannya.
Mereka diwakili oleh sudut-sudut antara ikatan-ikatan,
dan kita juga menghilangkan atom hidrogen yang berikatan dengan karbon.
Mereka pasti ada di sana
tiap kali atom karbon digambarkan dengan kurang dari 4 ikatan.
Terakhir, ikatan-ikatan antara OH dan NH.
Mereka juga dihilangkan agar lebih rapi,
begitu saja.
Inilah cara profesional untuk menggambar molekul.
Inilah yang Anda lihat di laman Wikipedia.
Memang perlu latihan, tetapi saya rasa semua orang bisa melakukannya,
namun untuk sekarang, ini epinefrin.
Nama lainnya adalah adrenalin. Mereka adalah benda yang sama.
Ia dibuat oleh kelenjar adrenal.
Molekul ini sedang berenang-renang di dalam tubuh Anda.
Ia adalah sebuah molekul alami.
EpiPen ini hanya akan menambah 1 kuantiliun lagi.
(Tertawa)
Kita dapat mengambil epinefrin
dari kelenjar adrenal pada domba atau sapi,
namun yang ini tidak berasal dari sana.
Epinefrin yang ini diproduksi di sebuah pabrik
dengan cara menyatukan molekul-molekul kecil yang berasal dari minyak bumi.
Dan ini 100 persen sintetik.
Kata itu, "sintetik", sering membuat kita tidak nyaman.
Tidak seperti kata "alami" yang membuat kita merasa aman.
Akan tetapi, kedua molekul ini tidak bisa dibedakan.
Tidak seperti 2 mobil yang keluar dari pabrik yang sama.
Sebuah mobil bisa tergores,
tetapi atom tidak bisa tergores.
Keduanya identik dalam arti nyata, hampir matematis.
Pada skala atomik, secara praktis matematika menyentuh kenyataan.
Dan sebuah molekul epinefrin ...
tidak punya ingatan asal usulnya.
Dia ya begitu saja,
dan ketika Anda memilikinya,
kata "alami" dan "sintetik," tidak penting,
dan alam mensintesis molekul ini seperti yang kita lakukan,
tapi alam lebih baik daripada kita.
Sebelum adanya kehidupan di bumi,
semua molekul berbentuk kecil, sederhana:
karbondioksida, air, nitrogen,
hanya barang sederhana.
Munculnya kehidupan mengubah itu.
Kehidupan membawa pabrik biosintetis yang diberi tenaga oleh cahaya matahari,
dan di dalam pabrik ini, molekul kecil saling bertabrakan
dan menjadi molekul besar: karbohidrat, protein, asam nukleat,
banyak ciptaan luar biasa.
Alam adalah kimiawan organik yang sesungguhnya,
dan konstruksinya memenuhi langit kita dengan oksigen yang kita hirup,
oksigen bertenaga tinggi.
Semua molekul ini dipompa dengan energi matahari.
Dia menyimpannya seperti baterai.
Jadi alam terbentuk dari bahan kimia
Mungkin kalian bisa bantu saya untuk mengklaim lagi kata, "kimia"
karena itu telah dicuri dari kita.
Itu bukan berarti beracun, dan juga berbahaya,
dan bukan berarti buatan manusia atau tidak alami.
Itu hanya berarti --
"sesuatu". OK?
(Tawa)
Anda tidak bisa punya sebongkah arang bebas bahan kimia.
Itu konyol.
(Tawa)
Dan satu kata lagi.
Kata "alami" bukan berarti "aman,"
dan kalian tahu itu.
Beberapa bahan kimia alam agak beracun,
dan yang lain rasanya enak,
dan ada yang bersifat keduanya ...
(Tawa)
beracun dan enak.
Satu-satunya cara mengatakan apakah sesuatu berbahaya
adalah dengan mencobanya,
dan saya tidak bermaksud kalian.
Ahli toksikologi profesional: kita punya orang-orang ini.
Mereka terlatih dengan baik,
dan Anda sebaiknya percaya mereka seperti yang saya.
Jadi molekul alam ada dimana-mana,
termasuk yang terdekomposisi
menjadi campuran hitam yang kita sebut minyak bumi.
Kita menyaring molekul tersebut.
Tidak ada yang tidak alami dari mereka. Kita memurnikannya.
Sekarang, kebergantungan kita terhadap energi --
itu berarti setiap karbon tersebut diubah menjadi molekul CO2.
Itulah gas rumah kaca yang mengacaukan iklim kita.
Mungkin mengetahui kimia akan membuat fakta itu mudah diterima
untuk beberapa orang, saya tidak tahu,
tapi molekul ini bukan sekadar bahan bakar fosil.
Dia juga material mentah termurah yang tersedia
untuk melakukan sesuatu yang kita sebut sintesis.
Kita gunakan itu seperti kumpulan LEGO.
Kita telah belajar cara menggabungkan atau memisahkannya dengan kendali hebat.
Saya telah lakukan sendiri banyak kali,
saya masih pikir ini keren, bagaimana bisa.
Yang kita lakukan mirip menyusun LEGO
dengan memasukkan banyak kardus berisi itu kedalam mesin cuci,
tapi itu berhasil,
Kita dapat membuat molekul sama persis dengan alam, seperti epinefrin
atau kita buat ciptaan kita sendiri dari awal, seperti dua contoh ini.
Salah satunya meringankan gejala sklerosis multipel
yang satunya menyembuhkan kanker sebuah jenis darah, limfoma sel T.
Sebuah molekul dengan ukuran dan bentuk tepat mirip kunci dalam gembok,
dan ketika itu pas, dia ikut campur dengan sifat kimia penyakit.
Begitulah cara obat bekerja.
Alami atau sintetik,
mereka semua hanya molekul yang kebetulan pas sekali di tempat penting.
Tapi alam jauh lebih baik dalam membuatnya daripada kita,
jadi miliknya lebih keren daripada punya kita,
seperti satu ini.
Dia disebut vankomisin.
Dia membuat dua atom klorin yang keren ini
dapat digunakan seperti pasangan anting.
Kami temukan vankomisin dalam genangan lumpur di hutan Borneo tahun 1953
Dia terbentuk dari bakteri.
Kita tidak bisa mensintesis ini secara murah dalam lab.
Dia terlalu rumit untuk kita, tapi kita bisa memanennya dari sumber alami,
dan kita melakukannya, karena ini salah satu antibiotik paling kuat.
Dan molekul baru dilaporkan dalam literatur kita tiap hari.
Kita buat atau temukan mereka di tiap sudut planet ini.
Dan disitulah obat berasal,
dan itulah alasan dokter punya kekuatan hebat ...
(Tawa)
untuk menyembuhkan infeksi mematikan dan lainnya.
Menjadi dokter kini seperti ksatria baja hitam.
Mereka melawan pertarungan dengan keberanian dan ketenangan,
tapi juga dengan peralatan bagus.
Jadi jangan lupakan peran dari pandai besi disini,
karena tanpanya, ini semua terlihat sedikit berbeda ...
(Tawa)
Tapi ilmu ini lebih besar daripada obat.
Dialah minyak, pelarut, dan perasa, kain, semua plastik,
alas yang Anda duduki sekarang --
itu semua diproduksi, dan kebanyakan adalah karbon,
jadi itu berarti semuanya adalah kimia organik.
Ini ilmu yang kaya.
Saya melewatkan banyak hari ini:
fosfor dan belerang dan atom lainnya,
dan kenapa mereka berikatan seperti itu,
dan simetri,
dan elektron tidak terikat,
dan atom bermuatan,
dan reaksi kimia dan mekanismenya, dan masih banyak lagi,
dan sintesis yang butuh banyak waktu untuk dipelajari.
Tapi saya tidak datang kesini untuk mengajar kimia organik --
Saya cuma ingin menunjukkannya
dan saya mendapat banyak bantuan hari ini dari pria muda bernama Weston Durland,
dan Anda sudah melihat dia.
Dia adalah mahasiswa sarjana jurusan kimia,
dan dia kebetulan lumayan pintar dengan grafik komputer.
(Tawa)
Jadi Weston mendesain semua molekul bergerak
yang kalian lihat hari ini.
Kami ingin menunjukkan melalui grafik seperti ini
untuk membantu seseorang berbicara tentang ilmu rumit ini.
Tapi tujuan utama kami sekadar menunjukkan Anda
bahwa kimia organik bukanlah sesuatu yang perlu ditakuti.
Dia, intinya, adalah jendela
yang melaluinya, keindahan alam terlihat lebih kaya.
Terima kasih.
(Tepuk tangan)