Biomineralisasi

Calcitic skeletal parts of belemnites (Jurassic of Wyoming)

IUPAC definition

Mineralization caused by cell-mediated phenomena.^[1]^[a]

Biomineralisasi adalah proses dimana organisme hidup menghasilkan mineral,^[2] sering untuk mengeraskan atau mengkakukan jaringan yang ada. Jaringan seperti ini disebut jaringan termineralisasi. Ini adalah fenomena yang sangat luas; keenam kerajaan taksonomi berisi anggota yang mampu membentuk mineral, dan lebih dari 60 mineral yang berbeda telah diidentifikasi dalam organisme.^[3]^[4]^[5] Contohnya termasuk silikat di ganggang dan diatom, karbonat dalam invertebrata, dan kalsium fosfat dan kalsium karbonat dalam vertebrata. Mineral ini sering membentuk fitur struktural seperti kerang laut dan tulang pada mamalia dan burung. Organisme telah memproduksi rangka mineral untuk 550 juta tahun terakhir. Contoh lain termasuk tembaga, besi dan deposito emas yang melibatkan bakteri. Mineral biologis terbentuk sering memiliki kegunaan khusus seperti sensor magnetik pada bakteri magnetotaktik (Fe₃O₄), perangkat penginderaan gravitasi (CaCO₃, CaSO₄, BaSO₄) dan penyimpanan dan mobilisasi besi (Fe₂O₃•H₂O dalam protein feritin).

Aplikasi potensial

Sebagian besar pendekatan tradisional untuk sintesis bahan skala nano tidak efisien energi, membutuhkan kondisi yang ketat (misalnya pada suhu tinggi, tekanan, dan pH) dan sering menghasilkan produk sisa yang beracun. Selain itu, jumlah yang dihasilkan sangat kecil dan bahan yang dihasilkan biasanya tidak dapat diproduksi kembali karena kesulitan dalam mengendalikan aglomerasi.^[6] Sebaliknya, bahan-bahan yang diproduksi oleh organisme memiliki sifat yang biasanya melebihi bahan-bahan analog yang diproduksi secara sintetis dengan komposisi fase yang serupa. Bahan biologis dirakit di lingkungan yang berair dalam kondisi ringan dengan mengunakan makromolekul. Makromolekul organik mengumpulkan dan mengangkut bahan mentah dan merakit ini menjadi komposit yang dihantar perlahan dan jangka panjang dengan konsistensi dan keseragaman. Tujuan dari biomimetik adalah untuk meniru dengan cara alami menghasilkan mineral seperti apatit. Banyak kristal buatan manusia membutuhkan suhu tinggi dan larutan kimia yang kuat, sedangkan organisme telah lama mampu meletakkan struktur mineral yang rumit pada suhu kamar. Seringkali, fase mineral tidak murni tetapi dibuat sebagai komposit yang memerlukan bagian organik, protein lebih, yang mengambil bagian dalam dan dapat mengendalikan biomineralisasi. Komposit ini sering kali tidak hanya sekeras mineral murni tetapi juga lebih keras, karena lingkungan mikro mengontrol biomineralisasi.

Referensi

Catatan kaki

^ Biomineralization is a process generally concomitant to biodegradation.^[1]

Catatan

^ ^a ^b "Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 84 (2): 377–410. 2012. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2015-03-19. Diakses tanggal 2015-10-11.
^ Harris, Ph.D., Edward D. (1 January 2014). Minerals in Food Nutrition, Metabolism, Bioactivity (edisi ke-1st). Lancaster, PA: DEStech Publications, Inc. hlm. 378. ISBN 978-1-932078-97-8. Diakses tanggal 30 January 2015.
^ Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K.O. Sigel, ed. (2008). Biomineralization: From Nature to Application. Metal Ions in Life Sciences. 4. Wiley. ISBN 978-0-470-03525-2.
^ Weiner, Stephen; Lowenstam, Heinz A. (1989). On biomineralization. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-504977-2.
^ Jean-Pierre Cuif, Yannicke Dauphin, James E. Sorauf (2011). Biominerals and fossils through time. Cambridge. ISBN 978-0-521-87473-1.
^ Thomas, George Brinton; Komarneni, Sridhar; Parker, John (1993). Nanophase and Nanocomposite Materials: Symposium Held December 1–3, 1992, Boston, Massachusetts, U.S.A. (Materials Research Society Symposium Proceedings). Pittsburgh, Pa: Materials Research Society. ISBN 978-1-55899-181-1.

Referensi utama

Lowenstam, H. A. (13 March 1981). "Minerals Formed by Organisms". Science. 211 (4487): 1126–1131. Bibcode:1981Sci...211.1126L. doi:10.1126/science.7008198. ISSN 0036-8075. JSTOR 1685216. PMID 7008198.

Sumber tambahan

Addadi, L. and S. Weiner (1992). "Control And Design Principles In Biological Mineralization". Angewandte Chemie International Edition in English. 31 (2): 153–169. doi:10.1002/anie.199201531. Diarsipkan dari versi asli (abstract) tanggal 2012-12-17. Diakses tanggal 2015-10-11.
Boskey, A.L. (2003). "Biomineralization: An overview". Connective Tissue Research. 44 (Supplement 1): 5–9. doi:10.1080/713713622. PMID 12952166.
McPhee, Joseph (2006). "The Little Workers of the Mining Industry". Science Creative Quarterly (2). Diakses tanggal 2006-11-03.
Schmittner, Karl-Erich and Giresse, Pierre (1999). "Micro-environmental controls on biomineralization: superficial processes of apatite and calcite precipitation in Quaternary soils, Roussillon, France". Sedimentology. 46 (3): 463–476. doi:10.1046/j.1365-3091.1999.00224.x.
Weiner, S. and L. Addadi (1997). "Design strategies in mineralized biological materials". Journal of Materials Chemistry. 7 (5): 689–702. doi:10.1039/a604512j. Diakses tanggal 2006-11-03.
Dauphin, Y. (2005). "Biomineralization". Encyclopedia of Inorganic Chemistry (R.B. King ed)., Wiley & Sons. 1: 391–404. ISBN 0-521-87473-4.
Cuif, J.P. and Sorauf, J.E. (2001). "Biomineralization and diagenesis in the Scleractinia : part I, biomineralization". Bull. Tohoku Univ. Museum,. 1: 144–151.
Dauphin, Y. (2002). "Structures, organo mineral compositions and diagenetic changes in biominerals". Current Opinion in Colloid & Interface Science. 7: 133–138. doi:10.1016/S1359-0294(02)00013-4.
Kupriyanova, E.K., Vinn, O., Taylor, P.D., Schopf, J.W., Kudryavtsev, A.B. and Bailey-Brock, J. (2014). "Serpulids living deep: calcareous tubeworms beyond the abyss". Deep-Sea Research I. 90: 91–104. Bibcode:2014DSRI...90...91K. doi:10.1016/j.dsr.2014.04.006. Diakses tanggal 2014-01-09.
Vinn, O., ten Hove, H.A. and Mutvei, H. (2008). "Ultrastructure and mineral composition of serpulid tubes (Polychaeta, Annelida)". Zoological Journal of the Linnean Society. 154: 633–650. doi:10.1111/j.1096-3642.2008.00421.x. Diakses tanggal 2014-01-09.
Vinn, O. (2013). "Occurrence, Formation and Function of Organic Sheets in the Mineral Tube Structures of Serpulidae (Polychaeta, Annelida)". PLoS ONE. 8: e75330. Bibcode:2013PLoSO...875330V. doi:10.1371/journal.pone.0075330. Diakses tanggal 2014-01-09.

Pranala luar

[2] Biomineralization is a process generally concomitant to biodegradation.^[1]

[IUPAC1-1] "Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 84 (2): 377–410. 2012. doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2015-03-19. Diakses tanggal 2015-10-11.

[3] Harris, Ph.D., Edward D. (1 January 2014). Minerals in Food Nutrition, Metabolism, Bioactivity (edisi ke-1st). Lancaster, PA: DEStech Publications, Inc. hlm. 378. ISBN 978-1-932078-97-8. Diakses tanggal 30 January 2015.

[4] Astrid Sigel, Helmut Sigel and Roland K.O. Sigel, ed. (2008). Biomineralization: From Nature to Application. Metal Ions in Life Sciences. 4. Wiley. ISBN 978-0-470-03525-2.

[Weiner1989-5] Weiner, Stephen; Lowenstam, Heinz A. (1989). On biomineralization. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-504977-2.

[6] Jean-Pierre Cuif, Yannicke Dauphin, James E. Sorauf (2011). Biominerals and fossils through time. Cambridge. ISBN 978-0-521-87473-1.

[7] Thomas, George Brinton; Komarneni, Sridhar; Parker, John (1993). Nanophase and Nanocomposite Materials: Symposium Held December 1–3, 1992, Boston, Massachusetts, U.S.A. (Materials Research Society Symposium Proceedings). Pittsburgh, Pa: Materials Research Society. ISBN 978-1-55899-181-1.

[1]

[a]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]