Sebuah kursus kilat mengenai kimia organik

Jakob Magolan ada di sini untuk mengubah persepsi Anda mengenai kimia organik. Dalam sebuah presentasi yang mudah dipahami dan penuh dengan grafis yang memukau, Jakob mengajar kita tentang dasar-dasar kimia organik sambil merobohkan stereotip bahwa ini adalah sebuah cabang ilmu yang harus ditakuti.

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)