Molibdenum: Apa pengaruhnya terhadap tubuh? Sumber makanan + gejala kekurangan dan kelebihan

Karakteristik dasar elemen

Molibdenum adalah unsur kimia yang penting, merupakan komponen kunci dari organisme hidup, yang penting untuk kelangsungan hidup mereka.

Unsur ini memiliki simbol kimia Mo, yang berasal dari kata Latin molybdaenum.

Namanya berasal dari kata Yunani kuno "molibdos", yang diterjemahkan sebagai timbal. Kekeliruan ini didasarkan pada fakta bahwa orang sering mengacaukan bijih molibdenum dengan bijih timbal atau grafit berdasarkan penampilan yang sama.

Selain itu, nama timbal adalah nama universal pada zaman dahulu untuk mineral berwarna abu-abu kehitaman yang meninggalkan jejak di atas kertas atau permukaan lainnya.

Sejarah penemuan molibdenum dimulai pada tahun 1778, ketika ahli kimia Swedia Carl Wilhelm Scheele mengidentifikasinya sebagai elemen yang tidak diketahui dalam mineral molibdenit.

Namun, orang mengenal mineral ini jauh lebih awal, tepatnya karena mineral ini telah lama disalahartikan sebagai bijih timbal atau grafit.

Molibdenum pertama kali diisolasi sebagai logam pada tahun 1781 oleh ahli kimia Swedia Peter Jacob Hjelm, yang juga memberikan namanya.

Molibdenum adalah unsur golongan 6 dalam tabel periodik unsur kimia dan ditemukan pada periode 5.

Ini diklasifikasikan dalam kelompok elemen yang disebut elemen transisi atau juga logam transisi.

Nama ini berasal dari masa ketika para ahli kimia mengaitkan unsur-unsur di tengah tabel periodik dengan sifat transisi antara logam alkali dan non-logam.

Molibdenum adalah logam mengkilap dengan warna abu-abu perak, mudah dibentuk dan sangat tahan terhadap korosi.

Molibdenum memiliki salah satu titik leleh tertinggi dari semua elemen dan tidak bereaksi dengan air atau udara pada suhu normal.

Ringkasan tabel informasi kimia dan fisika dasar tentang molibdenum

Molibdenum adalah elemen yang tersebar luas di alam semesta, di kerak bumi, air, tanah, dan pada akhirnya menjalankan fungsi penting dalam organisme hidup, termasuk tubuh manusia.

Molibdenum tidak ditemukan di alam dalam bentuk bebas, tetapi paling sering ditemukan dalam mineral, seperti molibdenit (MoS2), wulfenit (PbMoO4), powellite (CaMoO4), dan ferrimolibdite.

Dalam hal penggunaan industri, proporsi terbesar molibdenum yang diproduksi digunakan dalam metalurgi dalam produksi paduan (misalnya besi tuang, baja).

Molibdenum memberikan kekuatan, kekerasan, konduktivitas listrik, dan ketahanan yang unik pada produk yang dihasilkan, serta ketahanan terhadap keausan atau korosi.

Selain itu, molibdenum dan senyawanya dapat digunakan sebagai:

• Bagian dari elektroda, komponen listrik atau elektronik, karena titik lelehnya yang tinggi
• Pelumas padat yang efektif, terutama pada suhu tinggi (saat minyak terurai)
• Katalis dalam industri perminyakan
• Zat yang meningkatkan daya rekat cat dan pernis pada logam
• Pigmen dalam plastik atau keramik
• Pupuk untuk tanaman
• Bagian dari pakan ternak
• Isotop radioaktif dalam pencitraan medis

Apa fungsi biologis molibdenum?

Molibdenum adalah salah satu elemen penting dalam tubuh manusia yang hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sangat sedikit, yaitu dalam jumlah yang kecil, namun keberadaannya sangat penting dan kekurangannya dapat berakibat fatal.

Tubuh tidak dapat memproduksi molibdenum sendiri dan bergantung pada asupannya dari lingkungan luar.

Kebutuhan molibdenum dalam tubuh manusia berkaitan erat dengan fungsi enzim tertentu. Molibdenum bertindak sebagai kofaktor untuk enzim-enzim ini, yang pada gilirannya dapat terlibat dalam mempercepat berbagai reaksi kimia - yang disebut katalisis.

Kofaktor adalah bahan kimia dengan berat molekul rendah yang melekat pada molekul enzim (mereka adalah komponen non-protein dari enzim). Pentingnya kofaktor terletak pada kenyataan bahwa mereka sangat penting untuk fungsi enzim. Tanpa kehadiran mereka, enzim tidak akan menunjukkan aktivitas.

Peran utama kofaktor adalah untuk mentransfer atom atau kelompok atom selama reaksi kimia yang melibatkan enzim.

Pentingnya molibdenum secara biologis pada dasarnya hanya dijelaskan dengan ditemukannya enzim yang mengandung molibdenum pertama kali pada tahun 1950-an.

Molibdenum sebagai elemen tunggal tidak memiliki peran dalam organisme karena tidak aktif dalam bentuk ini. Molibdenum hanya menjadi signifikan ketika membentuk kompleks dengan enzim.

Oleh karena itu, bentuk molibdenum yang aktif secara biologis dalam tubuh kita adalah molekul organik - kofaktor molibdenum.

Ada dua jenis kofaktor molibdenum, yang secara signifikan berbeda dalam struktur.

Yang pertama adalah kofaktor molibdenum yang mengandung ion besi (disingkat FeMoCo), yang merupakan bagian dari enzim nitrogenase. Enzim ini tidak memengaruhi manusia, tetapi ditemukan pada beberapa bakteri, dan berfungsi untuk memfiksasi nitrogen dari atmosfer.

Jenis kedua adalah kofaktor molibdenum berbasis pterin (disingkat MoCo), yang merupakan komponen dari lebih dari 100 jenis enzim yang berbeda, termasuk enzim yang ada di dalam tubuh manusia.

Pada manusia, sejauh ini hanya 4 enzim yang telah diidentifikasi yang membutuhkan kehadiran molibdenum sebagai kofaktor untuk aktivitasnya - yaitu sulfida oksidase, xantin oksidase, aldehida oksidase, dan komponen reduksi amido mitokondria.

Mereka juga disebut metaloenzim. Perannya adalah untuk mengkatalisis (yaitu mempercepat) reaksi reduksi oksidasi senyawa yang mengandung unsur-unsur seperti sulfur, karbon atau nitrogen.

Sulfida oksidase adalah enzim yang mengkatalisis konversi ^SO32-sulfit menjadi ^SO42-sulfat.

Reaksi ini merupakan langkah penting dalam proses memecah dan mendegradasi asam amino yang mengandung sulfur, yaitu sistein dan metionin di dalam tubuh.

Kekurangan sulfida oksidase dapat menyebabkan perkembangan gangguan neurologis yang serius.

Sulphide oksidase bahkan terlibat dalam degradasi sulfit dalam makanan. Sulphite adalah bahan tambahan yang umum dalam makanan - anggur, minuman, keju, atau buah - yang berfungsi sebagai pengawet atau antioksidan.

Enzim xantin oksidase mengkatalisis pemecahan purin, yang merupakan bahan penyusun asam nukleat DNA dan RNA. Produk akhir dari reaksi pemecahan ini adalah asam urat.

Ketiadaan xantin oksidase dalam tubuh dapat menyebabkan toksisitas dan bahkan kerusakan pada informasi genetik sel.

Pentingnya aldehida oksidase terutama terletak pada keterlibatannya dalam metabolisme obat-obatan dan senyawa beracun. Selain itu, ia mengkatalisis reaksi hidroksilasi senyawa dengan berbagai sifat.

Kuartet enzim yang mengandung molibdenum dilengkapi oleh enzim yang disebut komponen pereduksi mitokondria amidoksim (mARC).

Enzim ini terlibat dalam metabolisme prekursor obat.

Prekursor obat adalah bentuk obat yang tidak aktif yang, setelah dimasukkan ke dalam tubuh, dimetabolisme untuk membentuk obat aktif yang mampu bertindak sebagai produk.

Prekursor obat paling sering dibentuk dengan memasukkan atom oksigen ke dalam molekul obat aktif. Enzim mARC dapat mengurangi ikatan oksigen ini dalam molekul dan dengan demikian bertanggung jawab atas pembentukan bentuk aktif obat.

Selain fungsi utama enzim molibdenum yang disebutkan di atas, kami juga dapat menyebutkan keterlibatannya dalam reduksi nitrit menjadi oksida nitrat, yang pada gilirannya mengatur kontraksi pembuluh darah, tekanan darah, respirasi sel, dan perlindungan sel dari stres.

Molibdenum - dari asupan hingga ekskresi

Penyerapan

Rute utama masuknya molibdenum ke dalam tubuh adalah melalui asupan molibdenum dalam makanan atau air minum.

Agar molibdenum dapat diserap melalui saluran pencernaan, molibdenum harus dalam bentuk heksavalen ^Mo6+, paling sering dalam kombinasi dengan oksigen sebagai oksianion.

Tempat penyerapannya adalah lambung dan usus kecil. Tingkat penyerapan yang lebih tinggi adalah di usus kecil.

Molibdenum diserap secara relatif cepat dan menyumbang sekitar 88-93% dari total asupan makanan.

Jumlah molibdenum yang diserap tidak hanya bergantung pada jumlah molibdenum dalam makanan, tetapi juga pada komposisi makanan yang dikonsumsi pada waktu yang sama.

Dalam kasus asupan tembaga dan sulfat secara bersamaan, kompleks molibdenum, sulfur, dan tembaga yang tidak larut terbentuk, dan penyerapan elemen-elemen ini dicegah.

Distribusi

Molibdenum yang terserap meninggalkan saluran pencernaan dan masuk ke dalam darah, dari situ didistribusikan ke berbagai bagian tubuh.

Biasanya dalam bentuk ^Mo4+ atau ^Mo6+ dan terikat pada sulfur atau oksigen.

Sekitar 9 mg molibdenum ditemukan dalam tubuh orang dewasa, sebagian besar sebagai bagian dari enzim molibdenum, dan jumlah terbesar terkonsentrasi di hati, ginjal, usus kecil, dan kelenjar adrenal.

Namun, juga ditemukan dalam gigi atau tulang.

Konsentrasi fisiologis molibdenum dalam darah sekitar 0,6 ng/ml, namun nilainya juga bergantung pada asupan makanan yang mengandung molibdenum.

Konsentrasi molibdenum dalam darah yang meningkat secara patologis diamati pada pasien dengan penyakit radang hati akut yang disebabkan oleh virus dan pada pasien dengan kerusakan hati yang diakibatkan oleh alkohol.

Ekskresi

Rute utama ekskresi molibdenum adalah urin. Semakin tinggi asupan makanan molibdenum, semakin tinggi pula tingkat ekskresinya.

Pengaturan ekskresi molibdenum merupakan langkah terpenting dalam menjaga homeostasis molibdenum, yaitu mempertahankan kadar molibdenum pada tingkat fisiologis.

Sejumlah kecil molibdenum juga dikeluarkan dari tubuh melalui tinja, terutama proporsi yang belum diserap di saluran pencernaan dan dikeluarkan langsung dari tubuh.

Bersama dengan empedu, molibdenum masuk ke dalam usus dan kemudian dikeluarkan dari tubuh melalui feses.

Proses ekskresi molibdenum mungkin dipengaruhi oleh keberadaan tembaga dan sulfat di dalam tubuh. Interaksi ini menyebabkan peningkatan ekskresi molibdenum oleh ginjal ke dalam urin.

Berapa asupan harian molibdenum yang direkomendasikan?

Rekomendasi asupan harian rata-rata molibdenum belum ditetapkan karena kurangnya data.

Namun, Otoritas Keamanan Pangan Eropa menerbitkan nilai untuk asupan molibdenum yang memadai. Asupan yang memadai adalah nilai rata-rata berdasarkan pengamatan, yang diasumsikan memadai untuk kebutuhan populasi.

Selain itu, ada juga batas atas asupan molibdenum yang masih dapat ditoleransi oleh manusia.

Batas ini mewakili asupan harian maksimum molibdenum jangka panjang dari semua sumber yang tidak menimbulkan risiko efek kesehatan yang merugikan.

Tabel ringkasan asupan harian yang memadai dan batas atas asupan molibdenum berdasarkan usia

Sumber makanan dari molibdenum

Sumber molibdenum yang paling penting bagi manusia adalah makanan dan, pada tingkat yang lebih rendah, air minum.

Makanan yang kaya akan molibdenum terutama kacang-kacangan (kacang-kacangan, kacang polong, lentil), sayuran berdaun, sereal dan produk sereal (gandum, gandum), beras, kacang-kacangan, biji bunga matahari, susu, dan produk susu.

Pada tingkat yang lebih rendah, daging dan jeroan, misalnya hati.

Kandungan molibdenum bervariasi dari satu makanan ke makanan lainnya, tergantung pada jenis makanan dan juga konsentrasi molibdenum dalam tanah tempat makanan tanaman itu ditanam. Dalam hal produk hewani, hal ini tergantung pada sifat pakan ternak.

Tanah yang lebih basa biasanya mengandung kadar molibdenum yang lebih tinggi.

Suplemen makanan juga dapat menjadi sumber molibdenum. Saat ini, hanya sediaan multi-bahan yang mengandung molibdenum di antara bahan-bahan lain yang tersedia di pasaran.

Ini adalah berbagai suplemen multivitamin atau mineral. Di dalamnya, molibdenum ditemukan dalam bentuk amonium molibdat atau natrium molibdat.

Namun, biasanya juga digunakan dalam bentuk klorida atau garam asam sitrat.

Apa konsekuensi dari kekurangan molibdenum?

Seperti halnya mineral atau elemen lainnya, penting untuk menjaga konsentrasi molibdenum dalam kisaran fisiologis.

Hanya dengan demikian, elemen ini dapat bermanfaat dan aman bagi tubuh.

Penyimpangan yang signifikan dari nilai yang ditetapkan dapat mengakibatkan timbulnya dan berkembangnya komplikasi kesehatan.

Dua situasi dapat terjadi - terjadinya jumlah molibdenum yang berlebihan di dalam tubuh atau, sebaliknya, kekurangan atau fungsi yang tidak memadai.

Kekurangan molibdenum dan konsekuensinya

Pasokan molibdenum tubuh terutama melalui makanan.

Oleh karena itu, masuk akal jika asupan makanan yang kaya akan molibdenum yang tidak mencukupi dapat menjadi penyebab pertama kekurangan molibdenum.

Namun, kekurangan molibdenum dalam tubuh karena asupan makanan yang rendah jarang terjadi dan hampir tidak ada pada manusia.

Satu-satunya kasus yang tercatat (1981) di mana defisiensi terjadi akibat asupan molibdenum yang rendah adalah pada pasien dengan penyakit Crohn yang menerima nutrisi parenteral total tanpa suplementasi molibdenum selama beberapa bulan.

Gejala yang diamati pada pasien ini adalah mual, napas dan detak jantung yang cepat, masalah penglihatan dan koma. Tes laboratorium menunjukkan adanya gangguan produksi asam urat dan gangguan metabolisme asam amino yang mengandung sulfur.

Adanya gangguan fungsi molibdenum jauh lebih mungkin terjadi dibandingkan dengan kekurangan molibdenum dalam tubuh.

Dalam hal ini, sejumlah elemen jejak ini masuk ke dalam tubuh, tetapi meskipun demikian, ia tidak berfungsi sebagaimana mestinya.

Agar aktivitas molibdenum dapat terjadi, ia harus menjadi bagian dari enzim dalam bentuk kofaktor molibdenum - MoCo.

Proses pembentukan MoCo terdiri dari beberapa langkah, dan setiap kesalahan dalam proses ini akan menyebabkan sintesis MoCo yang salah.

Karena MoCo adalah komponen penting dari empat enzim yang telah disebutkan, kegagalan dalam pembentukannya akan berdampak negatif pada fungsi enzim molibdenum.

Cacat dalam sintesis MoCo yang benar disebut mutasi (lebih dari 60 spesies telah diidentifikasi). Mutasi merupakan cacat lahir yang sangat jarang terjadi.

Mutasi dalam pembentukan MoCo dapat menyebabkan disfungsi semua enzim molibdenum atau hanya satu enzim tertentu.

Konsekuensi dari fungsi enzim molibdenum yang buruk adalah:

1. Kekurangan oksidase sulfida

• Akumulasi senyawa sulfur dalam tubuh (karena tidak diuraikan oleh enzim)
• Terjadinya gangguan neurologis dan keterlambatan perkembangan yang parah pada individu

2. Kekurangan xantin oksidase

• Akumulasi turunan purin di dalam tubuh dan di dalam urin (karena tidak terdegradasi oleh enzim)
• Kadar asam urat darah yang rendah (berkurangnya fungsi antioksidan darah)

3. Kekurangan semua enzim

• Masalah makan, kejang, tangisan berlebihan, perubahan posisi lensa terjadi pada bayi baru lahir
• Pada tahun-tahun pertama kehidupan, individu tidak dapat bergerak, tidak berkomunikasi dengan lingkungan, bergantung pada pemberian makan, dan perkembangan mental mereka secara keseluruhan terhenti
• Biasanya berakhir dengan kematian pada tahun-tahun pertama kehidupan

Kelebihan molibdenum dan konsekuensinya

Molibdenum itu sendiri dan senyawanya tidak menimbulkan risiko yang signifikan bagi tubuh manusia, bahkan dalam dosis tinggi. Kemungkinan toksisitas yang diinduksi oleh molibdenum relatif rendah.

Beberapa kasus telah dilaporkan di mana asupan molibdenum yang berlebihan (karena konsentrasinya yang tinggi di dalam tanah) telah menyebabkan gejala-gejala seperti nyeri sendi, peningkatan asam urat dalam urin, peningkatan molibdenum dalam darah atau gejala seperti asam urat.

Sifat dari gejala-gejala ini menunjukkan bahwa peningkatan asupan molibdenum juga meningkatkan produksi dan aktivitas enzim molibdenum.

Toksisitas molibdenum yang serius sejauh ini hanya diamati pada hewan, khususnya pada hewan pemamah biak.

Asupan molibdenum yang berlebihan mengurangi tingkat penyerapan tembaga karena pembentukan kompleks yang tidak dapat diserap.

Kekurangan tembaga sekunder terjadi dan penyakit ini disebut molibdenosis atau hipokuprosis, yang dimanifestasikan oleh diare parah, tidak nafsu makan, bulu beruban, kekakuan pada tungkai, anemia, dan bahkan kemandulan.

Oleh karena itu, perkembangan defisiensi tembaga akibat konsumsi molibdenum dalam dosis yang berlebihan juga dapat menjadi risiko bagi manusia, tetapi sangat jarang terjadi.

Interaksi molibdenum dengan tembaga saat ini digunakan dalam pengobatan penyakit Wilson, gangguan metabolisme tembaga di mana terjadi akumulasi tembaga yang berlebihan di dalam tubuh. Pemberian molibdenum mengurangi proporsi tembaga bebas di dalam darah, sehingga mencegah penumpukan di dalam jaringan dan toksisitas.