KESEIMBANGAN ASAM BASA

 

KESEIMBANGAN ASAM BASA

1.             Pengertian

Pada dasarnya keseimbangan asam basa mengacu kepada pengaturan ketat konsentrasi ion hydrogen (H⁺) bebas di dalam cairan tubuh. Secara umum keseimbangan asam basa digambarkan dalam reaksi dalam keseimbangan dalam berikut ini.

CO₂ + H₂ O←H ₂CO­₃← H­­­­⁺+ HCO₃­­­­­^-

Reaksi diatas bersifat reversible karena dapat berlangsung dalam dua arah,bergantung pada konsentrasi zat-zat yang terlibat.Saat kadar CO₂ dalam darah meningkat ,reaksi akan berpindah kesisi asam dan menghasilkan H⁺ serta menghasilkan HCO₃- . Sebaliknya,jika kadar CO₂ dalam darah menurun ,reaksi tersebut akan berpindah ke sisi CO₂. Dalam proses ini,ion H⁺ dan HCO₃- bereaksi membentuk H₂CO₃ yang dengan cepat berubah kembali menjadi CO₃ dan H₂O. Ketidakseimbangan asam basa terjadi bila perbandingan antara(HCO₃-) dan (CO₂ ) tidak professional .Normalnya, perbandingan antara keduanya adalah 20/1 . Jika perbandingan tersebut berubah,akan terjadi ketidakseimbangan yang menimbulkan gangguan yang disebut asidosis dan alkalosis. Baik asidosis maupun alkalosis keduanya dipengaruhi oleh fungsi pernafasan dan metabolisme.Karena itu dikenal istilah asidosis respiratorik dan asidosis metabolik serta alkalosis respiratorik dan alkalosis metabolik.

Tabel 1.1 Kadar  pH ,PCO2 ,HCO yang diketahui pada keadaan asidosis dan alkalosis
Tingkat metabolic			Tingkat respiratorik
	Asidosis	Alkalosis	Asidosis	Alkalosis
pH serum	<7,35	>7,45	<7,35	>7,45
pCO	Normal,mulai menurun sampai<40mmHg untuk keseimbangan	Normal,mulai naik sampai>40mmHg untuk keseimbangan	Meningkat diatas mmHg(karena retensi karbondioksida yang berlebihan)	Menurun sampai 40 mmHg(akibat banyak kehilangan karbondioksida)
HCO3	Menurun sampai dibawah 27 mEq/L	Meningkat sampai diatas 27 mEq/L	Normal,meningka t sampai lebih dari 27mEq/L untuk kompensasi	Normal,menurun sampai kurang dari 27 mEq/L untuk kompensasi
pH urine	<6,0	>6,0

 

Saat terjadi gangguan keseimbangan asam basa,tubuh akan berupaya memperbaikinya melalui suatu system regulasi sehat yang disebut kompensasi.Selain melalui system buffer, upaya kompensasi ini dilakukan melalui mekanisme pernafasan dan mekanisme ginjal.

2.             Asidosis Respiratorik

Asidosis respiratorik adalah gangguan keseimbangan asam-basa yang disebabkan oleh retensi CO₂ akibat kondisi hiperkapnia. karena jumlah CO₂ yang keluar melalui paru berkurang,terjadi peningkatan H₂CO₃ yang kemudian menyebabkan peningkatan (H⁺). Kondisi ini bisa disebabkan olleh banyak hal,diantaranya adalah penyakit paru,depresi pusat pernafasan,kerusakan saraf  atau otot yang menghambat kemampuan bernafas

Sebagai upaya kompensasi,ginjal akan berupaya menahan bikarbonat untuk mengembalikan rasio asam karbonat dan bikarbonat yang normal. Akan tetapi,karena ginjal berespons relative lambat terhadap keseimbangan asam-basa,respons kompensasi tersebut mungkin akan membutuhkan waktu beberapa jam hingga beberapa hari sampai pH kembali normal.

Tanda-tanda klinis asidosis respiratorik meliputi :

1.            Nafas dangkal,gangguan pernafasan yang menyebabkan hipoventilasi

2.            Adanya  tanda-tanda depresi susunan saraf pusat,gangguan kesadaran dan disorientasi

3.            pH plasma < 7,35; pH urine<6

4.            PCO₂ tinggi (>45 mmHg)

 

3.             Asidosis Metabolik

Asidosis metabolik dikenal juga dengan istilah asidosis non respiratorik,mancakup semua jenis asidosis yang bukan disebabkan oleh kelebihan  CO₂ dalam cairan tubuh. Pada Keadaan tidak terkompensasi,kondisi ini ditandai dengan penurunan HCO₃- plasma,sedangkan kadar CO₂ normal. Asidosis metabolik biasanya disebabkan oleh pengeluaran cairan kaya HCO₃- secara berlebihan atau oleh penimbunan asam non karbonat. Kondisi tersebut merangsang pusat pernafasan untuk meningktkan frekuensi dan kedalaman nafas. Akibatnya, karbondioksida semakin banyak terbuang dan kadar asam karbonat menurun. Upaya ini meminimalkan perubahan pH.

Tanda dan gejala asidosis metabolik meliputi :

1.             Pernafasan kussmaul,yaitu pernafasan cepat dan dalam

2.             Kelelahan (malaise)

3.             Disorientasi

4.             Koma

5.             pH plasma < 3,5

6.             PCO₂ normal atau rendah jika sudah terjadi kompensasi

7.             Kadar bikarbonat rendah (anak-anak < 20mEq/1,dewasa < 21mEq/1)

 

4.             Alkalosis Respiratorik

Alkalosis respiratorik merupakan dampak utama pengeluaran CO₂ berlebih akibat hiperventilasi . Jika ventilasi paru meningkat,jumlah CO₂ yang dikeluarkan akan lebih besar daripada yang dihasilkan. Akibatnya,H₂CO₃ yang terbentuk berkurang dan H⁺ menurun. Kemungkinan penyebab alkalosis respiratorik adalah demam,kecemasan dan keracunan aspirin yang kesemuanya merangsang ventilasi yang berlebihan. Sebagai upaya kompensasi ginjal akan mengekresikan bikarbonat untuk mengembalikan pH kedalam rentang normal.

Tanda dan gejala klinis alkalosis respiratorik meliputi :

1.             Penglihatan kabur

2.             Baal dan kesemutan pada ujung jari tangan dan kaki

3.             Kemampuan konsentrasi  terganggu

4.             Tetani ,kejang aritmia jantung (pada kasus yang gawat)

5.             pH>7,45

 

5.             Alkalosis Metabolik

Alkalosis metabolik adalah penurunan (reduksi) H⁺ plasma yang disebabkan oleh defisiensi relatife asam-asam non karbonat. Pada kondisi ini,peningkatan HCO₃- tidak diimbangi dengan peningkatan CO₂ .Dalam keadaan tidak terkonpensansi,kadar HCO₃- bisa berlipat ganda dan menyebabkan rasio alkalotik 40/1. Kondisi ini antara lain disebabkan oleh muntah yang teerus menerus dan ingesti obat-obat alkali. Sebagai upaya kompensasi,pusat pernafasan ditekan agar pernafasan menjadi pendek dan dangkal.

Akibatnya,karbondioksida menjadi tertahan dan kadar asam karbonat meningkat guna mengimbangi kelebihan bikarbonat.

Tanda dan gejala kllinis alkalosis metabolik meliputi:

1.             Apatis

2.             Lemah

3.             Gangguan mental(misalnya:gelisah,bingung,letargi)

4.             Kram

5.             Pusing

BIOAKUSTIK

1.        Getaran

a.         Definisi Getaran

Getaran adalah gerak bolak - balik atau gerak priodik di sekitar titik tertentu secara periodik. Penyebab gerak bolak - balik tersebut adalah gaya.

Getaran harmonis ( selaras ) adalah getaran yang jika kita ukur banyak getaran dalam tiap detiknya tetap.

Getaran dibagi menjadi :

1)        Amplitudo getaran ( A )

Amplitudo adalah simpangan maksimum dari benda yang melakukan getaran, diukur dari titik kesetimbangannya.

2)        Periode getaran ( T )

Periode adalah waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kali getaran penuh.

3)        Frekuensi getaran ( f )

Frekuensi adalah banyaknya getaran penuh yang dapat dilakukan dalam waktu satu detik.

Contah getaran dapat di lihat pada ayunan sederhana dan pada pegas.

b.        Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada Getaran

Besarnya energi mekanik dari suatu benda yang bergetar secara periodik adalah tetap. Energi mekanik adalah jumlah dari energi potensial ditambah dengan energi kinetik. Di dalam setiap getaran energi potensial dan energi kinetik besarnya selalu berubah-ubah tetapi memiliki jumlah yang tetap.

 

2.        Gelombang

1.         Definisi Gelombang

Gelombang adalah getaran yang merambat gerak gelombang dapat dipandang sebagai perpindahan momentum dari suatu titik di dalam ruang ke titik lain tanpa perpindahan materi.

 

2.         Jenis-jenis Gelombang

a.       Berdasarkan arah getarnya, gelombang dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu : 

·         Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus dengan arah perambatannya/ penjalaran. Misalnya gelombang cahaya dimana gelombang listrik dan gelombang medan magnetnya tegak lurus kepada arah penjalarannya.

·         Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya searah atau berimpit dengan arah rambat gelombang. Contoh gelombang longitudinal adalah gelombang bunyi, gelombang bunyi ini analog dengan pulsa longitudinal dalam suatu  pegas vertikal di bawah tegangan dibuat berosilasi ke atas dan ke bawah disebuah ujung, maka sebuah gelombang longitudinal berjalan sepanjang pegas tersebut ,koil – koil pada pegas tersebut bergetar  bolak – balik di dalam arah di dalam mana gangguan berjalan sepanjang pegas.

Sebuah gelombang longitudinal merambat dalam medium pegas yang diregangkan dimana arah gangguaan searah dengan arah penjalaran gelombang

·         Gelombang berjalan

Gelombang berjalan adalah gelombang yang memiliki amplitudo tetap. Rambatan getaran pegas yang terjadi terhadap gelombang pada tali yang dihasilkan oleh pegas di sebut gelombnag berjalan.

·         Gelombang diam (stasioner)

Gelombang diam adalah gelombang yamg amplitudonya berubah, Gelombang stasioner di sebut juga sebagai gelombang tegak atau berdiri.

Gelombang stasioner adalah gelombang sebagai hasil super posisi dari dua gelombang yang menjalar pada suatu medium yang sama tetapi dengan arah yang berlawanan. Gelombang stasioner terjadi karena adanya perpaduan antara gelombang datang dan gelombang pantul yang frekuensi dan panjang gelombangnya sama.

b.      Berdasarkan mediumnya, gelombang dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu :

·         Gelombang mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan medium tempat merambat. Contoh gelombang mekanik gelombang pada tali, gelombang bunyi, gelombang pada permukaan air.

·         Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang energi dan momentumnya dibawa oleh medan listrik (E) dan medan magnet (B) yang dapat menjalar melalui vakum atau tanpa membutuhkan medium dalam perambatan gelombangnya.

Sumber gelombang elektromagnetik :

o   Osilasi listrik.

o   Sinar matahari menghasilkan sinar infra merah.

o   Lampu merkuri menghasilkan ultra violet.

o   Inti atom yang tidak stabil ® menghasilkan sinar gamma.

o   Penembakan elektron dalam tabung hampa pada keping logam menghasilkan sinar X (digunakan untuk rontgen).

Keterkaitan antara medan listrik (E) dan medan magnet (B) diungkapkan dengan persamaan Maxwell. Persamaan Maxwell merupakan hukum yang mendasari teori medan elektromagnetik. Contoh dari gelombang elektromagnetik : Gelombang cahaya, gelombang radio.

 

3.        Superposisi, Interferensi dan Difraksi

1.        Superposisi

Merupakan proses penambahan vector dari pergeseran – pergeseran yang akan diberikan oleh masing – masing gelombang.

Pentingnya prinsip superposisi secar fisis adalah bahwa, ditempat dimana prinsip superposisi itu berlaku, maka kita mungkin menganalisa sebuah gerak gelombang yang rumit sebagai gabungan gelombang – gelombang sederhana.Ternyata seperti yang diperlihatkan oleh ahli matematika Perancis J. Fourier. Apa yang kita perlukan untuk membangun bentuk yang paling umum dari gelombang periodik adalah gelombang – gelombang adalah Gelombang – gelombang harmonic sederhana. Fourier memperlihatkan bahwa setiap gerak periodic darisebuah partikel dapat dinyatakan sebagai sebuah gabungan gerak – gerak harmonic yang sederhana. Misalnya, jika y(t) menyatakan gerakn sebuah sumber gelombang yang mempunyai perioda.

2.        Interferensi

Interferensi dan difraksi merupakan sifat khusus dari gelombang. Inteferensi adalah bergabungnya dua atau lebih deretan gelombang yang memilili frekuensi dan amplitude yang sama tapi memiliki fase yang berbeda dalam suatu daerah menghasilkan gelombang baru  yang amplitude sesaatnya merupakan jumlah amplitude sesaat gelombang semula.

Interferensi ada 2 jenis:

v   Interferensi konstruktif adalah  interferensi yang saling menguatkan, hasilnya berupa pola terang jika di fokuskan pada layar. Secara matematis dituliskan berikut (, 2, 3,....n ) dengan n= bilangan bulat.

v   Interferensi Destruktif adalah interferensi saling melemahkan, hasilnya berupa pola gelap jika difokuskan pada layer.

3.        Difraksi

Peristiwa difraksi adalah peristiwa dimana suatu muka gelombang primer, melewati sebuah celah kecil menimbullkan muka gelombang baru.

 

4.        Energi Gelombang

Energi gelombang adalah energi yang dipindahkan oleh gelombang, energi tersebut diperoleh dari energi potensial  maksimum.

Bukti gelombang membawa energi

Salah satu fenomena yang menunjukkkan bahwa gelombang itu membawa energi tanpa adanya transfer massa adalah gelombang pada tali.

Beri gangguan pada ujung tali dititik A, setelah diberi gangguan telihat pada tali tersebut puncak – puncak dan lembah – lembah atau pulsa, pulsa itu bergerak dati titik ujung A ketitik ujung B dan ketika pulsa sampai pada titik B terlihat beban yang mulanya dalam keadaan seimbang terlihat naik, hal ini membuktikan bahwa pulsa atau gelombang itu membawa energi, ternyata energi yang dihasilkan pada ujung titik B sama dengan energi yang dihasilkan pada ujung titik A hal ini membuktikan bahwa adanya transfer energi tanpa transfer massa.

 

5.        Hubungan Gelombang Cahaya dengan Gelombang Elektromagnetik

Secara garis besar gelombang cahaya ini dibagi atas 3 bagian yaitu:

1.      Ultra ungu yang mempunyai panjang gelombang antara 100-400nm.

Ulta ungu ini dapat dibagi menjadi sub bagian berdasarkan efek radiasi dan berdasarkan efek biologis

Berdasarkan efek radiasi ultar ungu dibagi menjadi :

Daerah Ultra ungu	Panjang gelombang (nm)
Vacuum	100 – 200
Far	100 – 280
Middle	280 – 320
Near	315 – 400
Actinic	200 -320

Berdasarkan efek biologis, terhadap organ mata dan kulit maka ultra ungu dibagi menjadi:

Daerah Ultra ungu	Panjang gelombang (nm)	Efek
Ultra ungu A	320 –  400	Fluoresen
Ultra ungu B	290 – 320	Erithema (kemerahan kulit)
Ultra ungu C	100 – 290	Germisidal Membunuh kuman

 

2.      Sinar tampak (visible light) mempunyai panjang gelombang antara 400 -700nm

3.      Sinra merah infra dengan panjang gelombang antara 700 - 104 nm lebih.

Sinar ini dibagi dalam :

o   Near infra red                       0.75 -  3  m

o   Middle infra red       33 -  30 m

o   Far infrared               30-103m

6.        Aplikasi Gelombang

1. Pemanfaatan sinar X

Radiasi yang digunakan dalam pemeriksaan kesehatan (radiodiagnosis) dan pengobatan (radioterapi) pertama kali ditemukan oleh Prof. WC. Roentgen pada bulan Nopember 1895. Radiasi ini berasal dari sinar X, yang karena sifat-sifatnya mampu menembus jaringan tubuh manusia untuk mendeteksi kelainan dan menimbulkan efek biologi menghentikan pertumbuhan sehingga mematikan sel.

·           Pemanfaatan perbedaan frekuensi gelombang pada warna

Dalam bidang kedokteran, kata Dr. Erwin Tb. Kusuma, Sp.KJ, terapi warna digolongkan sebagai electromagnetic medicine atau pengobatan dengan gelombang elektromagnetik. Tanpa disadari tubuh memiliki respon bawaan yang otomatis terhadap warna dan cahaya. Hal itu dapat terjadi karena pada dasarnya warna merupakan unsur dari cahaya, dan cahaya adalah salah satu bentuk energi. Pemberian energi pada tubuh akan menimbulkan efek positif. Bila diaplikasikan ke tubuh, warna memiliki karakteristik energi tersendiri. Pemanfaatan warna tergantung pada permasalahan masing-masing yang dialami seseorang.

2. Proses Diagnosis menggunakan USG

USG merupakan suatu metode diagnosis dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor. Sebelum membahas lebih jauh tentang USG, sebelumnya kita perlu mengetahui definisi dari gelombang ultrasonic itu sendiri. Gelombang ultrasonik adalah suara atau getaran dengan frekuensi yang terlalu tinggi untuk bias didengar oleh mausia, yaitu kira-kira diatas 20 kilohertz. Dalam hal ini gelombang ultrasonik merupakan gelombang diatas frekuensi suara. Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium padat, cair dan gas. Reflektifitas dari gelombang ultrasonik ini dipermukaan cairan hampir sama dengan permukaan padat, tetapi pada tekstil dan busa dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Kelebihan gelombang ultrsonik yang tidak dapat didengar, bersifat langsung dan mudah difokuskan. Jarak suatu benda yang memanfaatkan delay gelombang pantul dan gelombang datang seperti pada sistem radar dan deteksi gerakan oleh sensor pada robot atau hewan ultrasonik.

Sifat fisik gelombang ultrasonik sangat diperlukan di dalam pemeriksaan USG, antara lain  :

1.        Untuk mengetahui prinsip kerja, cara pemakaian dan cara pemeriksaan alat USG

2.        Untuk membuat  interprestasi gambaran USG dan mengenal berbagai gambaran artefak yang ditimbulkan

3.        Untuk memahami efek biologik dan segi keamanan dalam  penggunaan alat diagnostik USG yang dewasa ini masih perlu dipantau .

Adapun skema cara kerja dari USG yang memanfaatkan gelombang ultrasonik adalah sebagai berikut.

1.      Transduser adalah komponen USG yang ditempelkan pada bagian tubuh yang akan diperiksa, seperti dinding perut atau dinding poros usus besar pada pemeriksaan prostat. Di dalam transduser terdapat kristal yang digunakan untuk menangkap pantulan gelombang yang disalurkan oleh transduser. Gelombang yang diterima masih dalam bentuk gelombang akusitik (gelombang pantulan) sehingga fungsi kristal disini adalah untuk mengubah gelombang tersebut menjadi gelombang elektronik yang dapat dibaca oleh komputer sehingga dapat diterjemahkan dalam bentuk gambar.

2.      Monitor  yang digunakan  dalam USG

3.      Mesin USG   merupakan bagian dari USG dimana fungsinya untuk mengolah data yang diterima dalam bentuk gelombang. Mesin USG adalah CPUnya USG sehingga di dalamnya terdapat komponen-komponen yang sama seperti pada CPU pada PC cara USG merubah gelombang menjadi gambar.  

Adapun jenis pemeriksaan USG ada 4 jenis yaitu sebagai berikut :

1.        USG 2 Dimensi

Menampilkan gambar dua bidang (memanjang dan melintang). Kualitas gambar yang baik sebagian besar keadaan janin dapat ditampilkan.

2.        USG 3 Dimensi

Dengan alat USG ini maka ada tambahan 1 bidang gambar lagi yang disebut koronal. Gambar yang tampil mirip seperti aslinya. Permukaan suatu benda (dalam hal ini tubuh janin) dapat dilihat dengan jelas. Begitupun keadaan janin dari posisi yang berbeda. Ini dimungkinkan karena gambarnya dapat diputar (bukan janinnya yang diputar).

3.        USG 4 Dimensi

Sebetulnya USG 4 Dimensi ini hanya istilah untuk USG 3 dimensi yang dapat bergerak (live 3D). Kalau gambar yang diambil dari USG 3 Dimensi statis, sementara pada USG 4 Dimensi, gambar janinnya dapat “bergerak”. Jadi pasien dapat melihat lebih jelas dan membayangkan keadaan janin di dalam rahim.

4.        USG Doppler

Pemeriksaan USG yang mengutamakan pengukuran aliran darah terutama aliran tali pusat. Alat ini digunakan untuk menilai keadaan/kesejahteraan janin. Penilaian kesejahteraan janin ini meliputi:

- Gerak napas janin (minimal 2x/10 menit).

- Tonus (gerak janin).

- Indeks cairan ketuban (normalnya 10-20 cm).

- Doppler arteri umbilikalis.

- Reaktivitas denyut jantung janin.

Melihat fungsi dan cara kerja USG, dapat dikatakan bahwa kinerja USG identik dengan scanner secara umum yang membedakan hanyalah data yang diterima, USG menerima data berupa gelombang sedangkan scanner menerima data berupa barang.

3. Pengertian Pulsa menurut Pemantulan Gelombang

1.                   Pemantulan gelombang satu dimensi

Ketika pulsa menapai ting, bagian tali yang dekat dengan tiang memberikan gaya tarik pada tiang (bagian tali yang dekat dengan tiang menarik tiang ke atas). Eyang Newton menyatakan bahwa jika ada gaya aksi maka ada gaya reaksi (hukum III Newton). Karena tali menarik tiang ke atas maka tiang juga menarik tali ke bawah. Adanya gaya tarik yang diberikan oleh tiang pada tali menyebabkan bagian tali yang ditarik bergerak ke bawah… bagian tali yang ditarik oleh tiang selanjutnya menarik temannya yang ada di samping kiri. Temannya juga ikut-ikutan menarik temannya di samping kiri. Demikian seterusnya… akibatnya lekukan tali alias pulsa yang semula menonjol ke atas kini menonjol ke bawah dan dipantulkan kembali ke kiri dengan posisi terbalik.

Kita andaikan ujung tali diikat pada sebuah cincin yang bisa digerakkan naik turun. Anggap saja cincin sangat ringan sehingga massanya diabaikan. Ketika pulsa mencapai tiang, bagian tali yang lebih dekat dengan tiang menarik cincin ke atas. Karena ditarik ke atas maka ujung tali dan cincin akan bergerak ke atas. Ya iyalah, masa bergerak ke bawah ketika pulsa semakin mendekati tiang, cincin dan ujung tali tersebut akan terus bergerak ke atas hingga mencapai ketinggian maksimum. Ketika cincin dan ujung tali mencapai ketinggian maksimum, tali akan teregang. Selanjutnya tali yang tegang tersebut menarik ujung tali dan cincin ke bawah sehingga timbul lekukan alias pulsa yang dipantulkan kembali ke kiri.

Perhatikan bahwa selama pulsa merambat sepanjang tali, pada saat yang sama energi dipindahkan dari satu bagian tali ke bagian tali yang lain. Ketika pulsa mencapai tiang, sebagian energi diserap oleh tiang sedangkan sebagian lagi dipantulkan kembali. Energi yang diserap oleh tiang sebagiannya diubah menjadi kalor alias panas, sebagian lagi terus merambat melalui tiang. Untuk membantumu lebih memahami hal ini, kita andaikan pulsa merambat melalui seutas tali yang terdiri dari bagian tali yang massanya kecil dan bagian tali yang massanya besar, sebagaimana ditunjukkan pada video di bawah.

Ketika pulsa mencapai batas, sebagian pulsa akan dipantulkan sedangkan sebagian pulsa akan diteruskan. Pulsa yang diteruskan tergantung dari massa tali tersebut. Semakin besar massa tali, semakin sedikit pulsa yang diteruskan. Dengan kata lain, semakin besar massa tali maka amplitudo pulsa yang diteruskan semakin kecil. Jika tali yang massanya besar kita gantikan dengan tiang atau penghalang maka pulsa yang diteruskan amat sangat sedikit.

Banyak atau sedikitnya pulsa yang diteruskan atau pulsa yang dipantulkan mewakili banyak atau sedikitnya energi yang diteruskan atau dipantulkan. Semakin banyak pulsa yang diteruskan (semakin besar amplitudo pulsa yang diteruskan) maka semakin banyak energi yang diteruskan. Sebaliknya semakin banyak pulsa yang dipantulkan (semakin besar amplitudo pulsa yang dipantulkan) maka semakin banyak energi yang dipantulkan.

Gambar di bawah menjelaskan pulsa yang merambat dari tali yang massanya besar ke tali yang massanya kecil.

2.                   Pemantulan gelombang dua atau tiga dimensi

1)        Gelombang Bunyi

Bunyi adalah perambatan gelombang dengan membentuk rapatan-rapatan dan regangan-regangan oleh partikel perantara bunyi. Gelombang bunyi tidak dapat merambat tanpa zat perantara, jadi bunyi tidak dapat merambat pada ruang hampa udara karena tidak terdapat partikel-pertikel perantaranya.

Frekuensi gelombang bunyi yang terdapat terdengar oleh telinga manusia ialah 20 Hz dan 20.000 Hz. Frekuensi gelombang di bawah daerah pendengaran di sebut infrasonik, sedangkan frekuensi di atas daerah pendengaran di sebut ultrasonik.

Suatu perubahan mekanik terhadap zat gas, zat cair atau zat padat sering menimbulkan gelombang bunyi. Gelombang bunyi ini merupakan vibrasi/getaran dari molekul – molekul zat dan saling beradu sama lain namun demikian zat tersebut terkoordinasi menghasilkan gelombang serta mentransimikan energi bahkan tidak pernah terjadi perpindahan partikel.

        Berbicara, tergantung pada substansi yang menjalar apabila suara mencapai tapal batas maka suara tersebut akan terbagi dua yaitu sebagian energi ditransmisikan/diteruskan dan sebagian direfleksikan (dipantulkan).

Ø  Gelombang Bunyi dan Kecepatan

Gelombang bunyi timbul akibat terjadi perubahan mekanik pada gas, zat cair atau gas yang merambat kedepan dengan kecepatan tertentu. Gelombang bunyi ini menjalar secara transversal atau longitudinal, lain dengan cahaya hanya menjalar secara transversal saja.

Pada suatu percobaan, apabila terjadi vibrasi dari suatu bunyi maka akan terjadi suatu peningkatan tekanan dan penurunan tekanan pada tekanan atmosfir, peningkatan tekanan ini disebut kompresi sedangkan penurunan tekanan disebut rarefaksi (peregangan).

Bunyi mempunyai hubungan antara frekuensi vivrasi (f), panjang gelombang (λ), dan kecepatan (V)

Ø  Sumber Bunyi

Sumber bunyi dapat berupa benda-benda yang bergetar sedangkan setiap benda yang bergetar belum tentu merupakan sumber bunyi. Sumber bunyi yang jumlah getarannya sama untuk tiap satuan waktu akan menghasilkan nada.

Terdapat beberapa sumber bunyi diantaranya adalah : senar, pipa organa dan garpu tala.

·      Senar ( dawai / tai )

Getaran yang terjadi pada senar yangt kedua ujungnya terikat merupakan sumber bunyi. Frekuensi senar yang kedua ujungnya terikat adalah :

-        Berbanding terbalik dengan panjang senar

-        Berbanding lurus dengan akar kuadrat tegangan senar

-        Berbanding terbalik dengan akar kuadrat massa jenis bahan senar

-        Berbanding terbalik dengan akar kuadrat luas penampang senar

Perbandingan frekuensi nada dasar dan nada-nada atas suatu senar yang kedua ujungnya terikat merupakan perbandingan bilangan-bilangan bulat positif.

·      Pipa organa ( kolom udara )

Di dalam kolom udara terdapat molekul-molekul udara yang merupakan sumber bunyi. Kolom udara yang paling sederhana adalah pipa organa.

Pipa orgaan dibagi menjadi pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.

-     Pipa organa terbuka adalah sebuah kolom udara yang kedua ujung penampangnya  terbuka. Untuk ujung pipa terbuka, udara bebas bergerak sehingga pada ujung pipa selalu terjadi perut. Di dalam pipa organa terbuka, banyak perut sama dengan banyak simpul ditambah satu.

-     Pipa organa tertutup adalah sebuah kolom udara yang salah satu ujungnya tertutup dan ujung lainnya terbuka. Pada ujung pipa yang selalu tertutup, udara tidak bebas bergerak sehingga pada ujung pipa selalu terjadi simpul. Dalam pipa organa tertutup, banyak perut sama dengan banyak simpul.

·      Garpu tala

Jika garpu tala dipukul, maka garpu tala tersebut akan bergetar dan menghasilkan bunyi. Frekuensi bunyi dihasilkan oleh garpu tala tergantung dari : bentuknya, besarnya dan bahan garpu tala tersebut.

Ø  Mendeteksi Bunyi

Untuk mendeteksi bunyi perlu mengkonversikan gelombang bunyi bentuk vibrasi  sehingga dapat dianalisa frekuensi dan intensitasnya. Untuk perubahan ini diperlukan alat mikrofon dan telinga manusia. Alat mikrofon merupakan transduser yang memberi respon terhadap tekanan bunyi dan menghasilkan isyarat/signal listrik. Mikrofon yang banyak digunakan adalah mikrofon kondensor karena berguna untuk mendeteksi kebisingan lingkungan perusahaan.

Ø  Pembagian Frekuensi Bunyi

Berdasarkan frekuensi maka bunyi dibedakan dalam 3 daerah frekuensi yaitu :

a.         0 – 16 Hz (20 Hz)          : Daerah infrasonic, yang termasuk disini adalah getaran tanah, gempa bumi.

b.         16 – 20.000 Hz            :  Daerah sonik, yaitu daerah yang termasuk frekuensi yang dapat didengar (audiofrekuensi). 

c.         Di atas 20.000 Hz       :  Daerah ultrasonik.

Ø  Intensitas Bunyi

Energi gelombang bunyi ada 2 yaitu : energi potensial dan energi kinetic. Intensitas gelombang bunyi (I) yaitu energi yang melewati medium 1 m2/detik atau watt/m2. Apabila dinyatakan dalam rumus :

                                    I = ½ ρv A2 (2 π f)2  = ½ Z (A)2

ρ  =   massa jenis medium (Kg/m3)

v  =   kecepatan bunyi (m/detik)

ρv  =   Z  = impedansi Akustik

A  =   maksimum amplitudo atom – atom/molekul.

f   =   frekuensi

W  =   2 π f     = frekuensi sudut

Intensitas (I) dapat pula dinyatakan sebagai berikut :

I = Po2/ 2 z

Po  = perubahan tekanan maksimum (N/m²)

Ø  Skala Desibel (Nineau Bunyi)

Alexander Graham Bell (1847-1922) guru besar fisiologi di boston, adalah penemu telpon tahun 1876, melakukan penelitian terhadap suara dan pendengaran, beliau mengatakan suatu bell (nineau suara) = ¹⁰ Log ^I. apabila diperoleh intensitas suatu bunyi adalah 10 kali intensitas yang lainnya, maka ^I_Io = 10.

Intensitas yang lainnya maka 1/Io = 10

Oleh karena bell merupakan unit yang besar sehingga dipakai decibel (dB). Hubungannbell dengan decibel dinyatakan 1 bell = 10 dB. Telah diketahui bahwa intensitas (I) berbanding langsung dengan P² maka perbandingan antara tekanan dari dua bunyi dapat dinyatakan sebagai berikut :

                                                10 ¹⁰ Log P₂²/P¹²  =  20¹⁰ Log P₂/P₁

Rumus ini menunjukkan nilai decibel (dB) yang dipergunakan untuk membandingkan dua tekanan bunyi dalam medium yang sama.

Ø  Kekerasan Bunyi/Nyaring Bunyi

Kekerasan bunyi/nyaring bunyi merupakan bagian dari ukuran bunyi yang merupakan perbandingan kasar dari logaritma intensitas efektifnya jarak penekanan bunyi yang mengakibatkan respon pendengaran. Kenyaringan bunyi tidak berkaitan dengan frekuensi ; kenyataan 30 Hz mempunyai kekerasan sama dengan 4.000 Hz bahkan mempunyai perbedaan intensitas dengan faktor 1.000.000 atau 60 dB.

Ø  Sifat Gelombang Bunyi

Gelombang bunyi mempunyai sifat memantul, diteruskan dan diserap oleh benda. Apabila gelombang suara mengenai tubuh manusia (dinding) maka bagian dari gelombang akan dipantulkan dan bagian lain akan diteruskan/ditransmisi kedalam tubuh.

Mula – mula gelombang bunyidengan amplitudo tertentu mengenai dinding, gelombang bunyi tersebut dipantulkan (R). pantulkan tersebut tergantung akan impedansi akustik.

Pernyataan itu ditulis sebagai berikut :

                                    R/Ao  = Z1-Z2/Z1+Z2

Z1,2  =  impedansi akustik (V) dari kedua media.

Sifat-sifat umum yang dimiliki oleh gelombang bunyi adalah :

§  Dapat mengalami pemantulan ( refleksi )

§  Dapat mengalami pembiasan ( reflaksi )

§  Dapat dijumlahkan ( interferensi )

§  Dapat mengalami lenturan ( difraksi )

 

Ø  Azas Doppler

Apabila sumber bunyi bergerak menjauhi pendengar akan terdapat frekuensi dengan derajad rendah. Demikian pula apabila pendengar mendekati sumber bunyi akan memperoleh frekuensi bunyi dengan derajad tinggi, percobaan ini disebut Doppler shift. Sedangkan efek yang timbul akibat bergeraknya sumber bunyi atau bergeraknya pendengar disebut efek Doppler.

Apabila diketahui fo = frekuensi mula – mula, sudut ө dari arah sumber bunyi dan perubahan frekuensi (f_d) maka :

                                                f_d = 2 f_o V_d/V_s  Cos ө

                                                v  = kecepatan darah                   v  =  kecepatan suara

 

4. Ultrasonik dalam Bidang Kedokteran

Ø   Magnet Listrik

            Batang ferromagnet diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul gelombang bunyiultra pada ujung batang ferromagnet. Demikian pula apabila batang ferromagnet dilingkari dengan kawat kemudian dialiri listrik akan timbul gelombang ultranik pada ujung batang ferromagnet

Ø   Piezo Elektrik

            Apabila Kristal piezo elektrik dialiri tegangan listrik maka lempengan Kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbul frekuensi ultra, demikian pula vibrasi Kristal akan menimbulkan listrik.

 

Ø   Daya Ultrasonik

Apabila ultrasonik yang digunakan untuk diagnostik maka frekuensi yang digunakan  sebesar 1 MHz sampai 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm². Apabila daya ultrasonic ditingkatkan sampai 1 W/cm² akan dipakai sebagai pengobatan, sedangkan untuk merusakkan jaringan kanker dipakai gaya 10³ W/cm².

Ø   Prinsip Penggunaan Ultrasonik

Efek Doppler merupakan dasar pengunaan ultrasonic yaitu terjadi perubahan frekuensi akibat adanya pergerakan pendengaran atau sebaliknya.

Ultrasonic sama dengan gelombang bunyi hanya saja frekuensi yang sangat tinggi dan mempunyai efek : mekanik, panas, kimia dan efek biologis.

Ø   Penggunaan Dalam Bidang Kedokteran

Berkaitan dengan efek yang ditimbulkan gelombang ultrasonik dan sifat gelombang bunyi maka gelombang ultrasonik dipergunakan sebagai diagnosis dan pengobatan.

·         Ultrasonik Sebagai Pelengkap Diagnosis

        Kristal piezo electrik yang bertindak sebagai transduser mengirim gelombang ultrasonik mencapai pada dinding berlawanan, kemudian gelombang bunyi dipantulkan dan diterima oleh transduser tersebut pula.

Gambaran yang diperoleh CRT tergantung tehnik yang dipergunakan. Ada 3 macam metode dalam memperoleh gambaran yaitu : a skaining, b skaining dan m skaining.

·         Hal – Hal Yang Didiagnosis Dengan Ultrasonik

Sesuai dengan metode skaining yang dipakai maka ultrasonik dapat dipergunakan untuk diagnosis :

1.                                                             A skaining : Mendiagnosis tumor otak, member informasi tentang penyakit – penyakit mata                       

2.                                                   B skaining    :

a.         Untuk memperoleh informasi struktur dalam dari tubuh manusia, misalnya hati, lambung, usus, mata dan jantung janin.

b.        Untuk mendeteksikehamilan sekitar 6 minggu, kelainan dari uterus/kandung peranakan dan kasus – kasus perdarahan yang abnormal.

c.         Lebih banyak memberi informasi  dari pada X-ray dan sedikit resiko yang terjadi.

3.          M skaining :

a.         Memberi informasi tentang jantung, valvula jantung, pericardical effusion.

b.        M skaining mempunyai kelebihan yaitu dapat dikerjakan sembari pengobatan berlangsung untuk menunjukkan kemajuan dalam pengobatan.

·         Penggunaan Ultrasonik Dalam Pengobatan

Sebagaimana telah diketahui bhwa ultrasonic mempunyai efek kimia dan biologi maka ultrasonic dapat dipergunakan dalam pengobatan. Ultrasonic member efek kenaikan temperature dan peningkatan tekanan.

5. Bising

Ø   PEMBAGIAN KEBISINGAN

Berdasarkan frekuensi, tingkat tekanan bunyi, tingkat bunyi dan tenaga bunyi maka bising dibagi dalam 3 kategori :

1.                        Audible noise (bising pendengaran)

            Bising ini disebabkan oleh frekuensi bunyi antara 31,5 – 8.000 Hz.

2.                        Occupational noise (bising yang berhubungan dengan pekerjaan)

Bising ini disebabkan oleh bunyi mesin ditempat kerja, bising dari mesin ketik.

3.                        Impuls noise (impact noise = bising impuls)

              Bising yang terjadi akibat adanya bunyi yang menyentak.

Ø   PENGARUH BISING TERHADAP KESEHATAN

            Pengaruh utama dari kebisingan adalah kerusakan pada indera pendengar dan akibat ini telah diketahui dan diterima umum.

Ø   PENCEGAHAN KETULIAN DARI PROSES BISING

Prinsi pencegahan ketulian dari proses bising adalah menjauhi dari sumber bising. Untuk tujuan itu dapat dilakukan dengan cara :

1.        Mesin atau alat – alat yang menghasilkanbising diberikan cairan pelumas.

2.        Membuat tembok pemisah antara sumber bising dengan tempat kerja.

3.        Pekerja – pekerja diharapkan memakai pelindung telinga seperti ear muff/penutup telinga.

Ø   PARAMETER KEBISINGAN

Macam – macam bising mencakup parameter dasar dan parameter turunan yaitu :

-   Parameter dasar  :

a.         Frekuensi, dinyatakan dalam hertz yaitu siklus perdetik.

b.        Tekanan bunyi dinyatakan dalam watt yaitu energy pancaran bunyi total.

c.         Tekanan bunyi, dinyatakan dalam mikropal (uPa), yaitu intensitas sebagai akar dari kuadrat amplitudo.

-   Parameter turunan :

a.         Tingkat tekanan bunyi

     Dinyatakan dalam dB, yang menyatakan tingkat dalam frekuensi yang berkaitan dengan tekanan bunyi.

b.        Tingkat bunyi

     Sama dengan dB yang mana menunjukkan tingkat linieritas.

Ø   PERALATAN DAN METODOLOGI DALAM MENDETEKSI BISING

  Peralatan dan metodologi yang dipergunakan dalam menentukan tingkat kebisingan sangat erat kaitannya, untuk mencapai tujuan dan hasil yang diharapkan perlu mengetahui peralatan yang berkaitan dalam menentukan kebisingan.

·         Peralatan

     Salah satu alat – alat yang dipakai dalam labolatorium dan kegunaan dalam survey kebisingan adalah :

-        Tape recorder

-        Real time analyser

-        Impulse noise meter

-        Noise dose meter

·         Metode pengukuran bising

a.     Memperoleh data kebisingan dimana saja.

b.    Untuk mengurangi tingkat kebisingan agar tidak menimbulkan gangguan.

Alat utama dalam pengukuran kebisingan adalah sound level. Alat  ini untuk mengukur kebisingan antara 30-130 dB dari frekuensi 20-20.000 Hz.

6. Vibrasi

Vibrasi adalah getaran dapat disebabkan oleh getaran udara atau getaran mekanis.

Vibrasi dapat dibedakan dalam dua bentuk :

a.              Vibrasi karena getaran udara yang pengaruhnya terutama pada akustik.

b.             Vibrasi karena getaran mekanis mengakibatkan timbulnya reonansi/turut bergetarnya alat – alat tubuh dan berpengaruh terhadap alat – alat tubuh yang sifatnya mekanis pula.

·         Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang Timbul

Vibrasi udara karena benda bergetar dan diteruskan melalui udara akan mencapai telinga.getaran dengan frekuensi1-20 Hz tidak akan terjadi gangguan pengurangan pendengaran tetapi pada intensitas lebih dari 140 dB akan terjadi gangguan vestibuler yaitu gangguan orientasi.

·         Penjalaran Vibrasi Udara Dan Efek Yang timbul.

Penjalaran vibrasi mekanik melalui sentuhan/kontak dengan permukaan benda yang bergerak. Sentuhan ini melalui daerah yang terlokalisasi(tool-hand vibration) atau mengenai seluruh tubuh (whole body vibration).

Ø   EFEK VIBRASI TERHADAP TANGAN

Alat –alat yang dipakai akan bergetar dan getaran tersebut disalurkan pada tangan. Getaran – getaran pada waktu singkat tidak berpengaruh pada tangan tetapi dalam jangka waktu cukup  lama akan menimbulkan kelainan pada tangan berupa :

a.                        Kelainan pada syaraf dan peredaran darah.

b.                        Kerusakan – kerusakan pada persendian tulang.

Ø   SIKAP TUBUH TERHADAP TEKANAN MEKANIS

  Badan merupakan susunan elastis yang kompleks dengan tulang sebagai penyokong alat – alat dan landasan kekuatan serta kerja otot. Kerangka, alat – alat urat dan otot memiliki sifat elastis yang bekerja secara serentak sebagai peredam dan penghantar getaran.

Ø   MENCEGAH GETARAN MEKANIS

Getaran suatu benda dapat dihindari dengan meletakkan bahan peredam dibawah benda yang bergetar. Bahan peredam harus jauh lebih rendah frekuensinya dari frekuensi getaran benda. Frekuensi dari bahan peredam sebaiknya 1 Hz.

Selain itu tempat duduk atau alas kaki diletakkan bahan peredam. Tebal tempat duduk dan alas kaki sangat menentukanbesar redaman.

 

MEKANISME METABOLISME TUBUH

1. Metabolisme

            Metabolisme adalah pertukaran zat antara suatu sel atau suatu organisme secara keseluruhan dengan zat antara suatusel atau organisme secara keseluruhan dengan lingkungannya.Metabolisme berasal dari kata Yunani“Metabole”  berarti perubahan. Metabolisme kadang juga diartikan pertukaran zat antara satu sel atau secara keseluruhan dengan lingkungannya. Salah satu aktivitas protoplasma yang penting adalah pembentukan sel baru dengan cara pembelahan. Sebelum sel melakukan pembelahan, maka protoplasma akan aktif mengumpulkan serta mensintesa karbohidrat, protein, lemak dan banyak lagi senyawa kompleks yang merupakan bagian dari protoplasma dan dinding sel. Bahan dasar untuk sintesa senyawa organic tersebut adalah unsur-unsur organic yang diserap oleh akar dan gula yang dibentuk dari karbon dioksida dan air pada proses fotosintesa (asimilasi karbon). 

            Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.

            meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang Metabolisme  penting dalam metabollisme adalah perenannya dalam penawar racun atau detoksifikasi.

            Proses metabolisme yang terjadi didalam sel merupakan aktivitas yang sangat terkoordinasi, melibatkan kerjasama berbagai system enzim yang mengkatalis reaksi-reaksi secara bertahap dan memerlukan pengaturan metabolic untuk mengendalikan mekanisme reaaksinya.

 

Bagi organisme hidup memiliki 3 fungsi spesifik, yaitu :

1. Untuk memperoleh energi kimia dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan yang kaya energi yang berasal dari lingkungan.
2. Untuk mengubah molekul zat-zat makanan (nutrisi) menjadi perkursor unit pembangun bagi biomolekul sel. 
3. Untuk menyusun unit-unit pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida, polisakarida, dan komponen sel lain. Untuk membentuk dan merombak biomolekul.

 

2. Peran Metabolisme

            Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti: glukosa, asam amino,dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proseskehidupan seperti: sumber energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot,sintesis substansi sel. Zat-zat lain yang berasal dari protein berguna untukpertumbuhan dan reparasi jaringan tubuh. Hasil metabolisme tersebut kemudiandimanfaatkan oleh tubuh untuk berbagai keperluan antara lain: sumber energi,menggangti jaringan yang rusak, pertumbuhan, dsb.Metabolisme adalah seluruh reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel tubuhmakhluk hidup. Metabolisme dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam proses yaituanabolisme (penyusunan) dan katabolisme (penguraian). Anabolisme adalah

sintesis makromolekul seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat dari bahanbahanyang kecil. Proses sintesis demikian tidak dapat berlangsung tanpa adanya masukan energi. Secara langsung atau tidak langsung, ATP merupakan sumber energi bagi semua aktifitas anabolik di dalam sel. Metabolisme memerlukan keberadaan enzim agar prosesnya berjalan cepat. Hasil proses metabolism berupa energi dan zat-zat lain yang diperlukan oleh tubuh.

Katabolisme adalah reaksi pemecahan/pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi (eksergonik) yang terkandung di dalam senyawa sumber; dan juga eksoterm. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirasi, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

 

 

Contoh Respirasi : C₆H₁₂O₆ + O₂ ——————> 6CO₂ + 6H₂O + Energi.
                             (glukosa)

Contoh Fermentasi : C₆H₁₂O₆ ——————> 2C₂H₅OH + 2CO₂ + Energi.
                               (glukosa)                           (etanol)

a. Respirasi
            Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Contoh:
Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya:
C₆H₁₂O₆ + O₂ ———————————> 6CO₂ + 6H₂O + Energi
(glukosa)

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi 6CO₂ , 6H₂O dan Energi, melalui empat tahap :

1. Glikolisis.
     Peristiwa perubahan :
     Glukosa => Glulosa - 6 - fosfat => Fruktosa 1,6 difosfat =>
             3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat => Asam piravat

    Jadi hasil dari glikolisis : 2 molekul asam piruvat; 2 molekul NADH; dan 2 molekul ATP

                                                     

 

b. Dekarboksilasi oksidatif

            Pada proses D.O. asam piruvat akan masuk ke mitokondria pada saat kondisi aerob. Pada membran mitokondria as.piruvat (C-C-C) akan melepas 1C sehingga C-C- akan bereaksi dengan CoA dan membentuk : 2 asetil-CoA, 2 NADH dan 2CO₂.

 

 

c.Daur Krebs (Crebscycle)

            Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan reaksi dari asetil-CoA dengan as.oksaloasetat secara aerob menjadi as.sitrat dan seterusnya yang terjadi pada matriks mitokondria.

 

Hasil satu kali daur krebs : 6 NADH, 2 FADH, 4CO₂ dan 2 ATP.

d.Transporelektron.
     Dari daur Krebs akan keluar elektron dari ion H⁺ yang dibawa sebagai NADH₂ (NADH + H⁺ + 1 elektron) dan FADH₂, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO₂.

     Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar sel/tubuh pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES AKSEPTO RELEKTRON

1. Glikolisis:
    Glukosa ——> 2 asam piruvat + 2 NADH +  2 ATP
2. D.O. dan Siklus Krebs:
    2 as.piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C0₂ + 2 NADH

       lalu;
    2 asetil KoA ——> 2 ATP + 4 CO₂ + 6 NADH + 2 FADH2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
    10 NADH + 5O₂ ——> 10 NAD⁺ + 10 H20 30 ATP
    2 FADH2 + O₂ ——> 2 FAD⁺  + 2 H20 + 4 ATP

Total : 38 ATP – 2 ATP (yang terpakai selama glikolisis) = sehingga 36 ATP.

Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa menghasilkan energi sebanyak 38 ATP atau “netto”nya 36 ATP dan produk sampingan yakni karbondioksida dan air.

 

e. Fermentasi

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alcohol.

 Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi diotot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: 

 

                              

Energi yang terbentak dariglikolisis hingga terbentuk asam laktat:

            8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

f. Fermentasi Alkohol 

     Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO₂ selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.
Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya:

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarboksilasi asam piruvat.

Asam piruvat ————————————————————> asetaldehid + CO₂.
                                  piruvat dekarboksilase

3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol (etanol).
     2 asetaldehide + 2 NADH₂ —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.
                                                        alkohol dehidrogenase

Ringkasan reaksi :
C₆H₁₂O₆ —————> 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 NADH₂ + Energi

 

   g. Fermentasi Asam Cuka

            Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi  aerob :

C₆H₁₂O₆ —————> 2 C₂H₅OH ———————————> 2 CH₃COOH + H₂O + 116 kal
(glukosa)                        (etanol)         (bakteri asam cuka)            (asam cuka)

 

3.  Anabolisme

            Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan, asimilasi C dan Asimilasi N. Anabolisme memerlukan/menggunakan energi (endergonik) serta bersifat endoterm, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis yang diserap oleh makhluk hidup autotrof.

 

 

1. Fotosintesis

  Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan). 

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

  Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

 

 

2. Pigmen Fotosintesis

  Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

 

 

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung distroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :

    bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki 

    klorofil.

2. Cahaya : 

    beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, 

    tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

3. Unsur N. Mg, Fe : 

    merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.

4. Air :

    bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

3. Fotosintesis Tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini: 

6H₂O + 6CO₂ + cahaya → C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas. Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.            

            Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.

 

 

Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.  Pada tumbuhan, organ utama tempa berlangsungnya fotosintesis adalah daun. Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini. Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma. Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).

                   

                         

4. Reaksi Terang

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma. Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2). Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2. Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II. Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680nm.

 

Reaksi Terang dari fotosintesis dalam membran Tilakoid

Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I. Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu. Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin. Reaksi keseluruhan pada PS I adalah: Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+) Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH. Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase. Reaksinya adalah: 4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase. ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid. Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP. Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut: Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2. Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH). Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang. 

 

gambar : fotofosforilasi siklik

gambar : fotofosforilasi non-siklik

Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula. Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm).[20] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda. Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah. Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang. Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron. Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

 

Reaksi Gelap (Siklus Calvin) dan fiksasi karbon

            Reaksi gelap terjadi pada stroma kloroplas yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap, karena enzim-enzim untuk fiksasi CO₂  pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi membutuhkan ATP dan NADPH yang menghasilkan dari reaksi terang. Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack. Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat. Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3. Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco. Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase. 

Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat. RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH. Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid. Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya. Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.

            Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas. Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi. Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA). Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida). Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan. Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron. Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.

            Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata. Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.

Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida. Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar. Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol. Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa. 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Horne, M. M & swearingen,P. L. (2000). Keseimbangan cairan,elektrolit, & Asam    Basa. (ed. 2). Jakarta :Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Tarwoto, W. (2003). Kebutuhan Dasar Manusia & Proses keperawatan. Jakarata :Salemba Medika.

Dr. J. F. Gabriel 1988 Fisika Kedokteran. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Denpasar

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I, Terjemahan, Jakarta : Penerbit Erlangga

Tipler, P.A.,1998, Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

Anonymous. 2009.Health Vitamin-Vitamin. http://blog.its.ac.id/dyah03tc. Diakses tanggal 10 Maret 2009.

Anonymous. 2009.Metabolisme Karbohidrat.http://shilaw.blogsome.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Anonymous. 2009. Siklus Krebs.http://verafun.multiply.com/ . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Anonymous.2009. Peran Adiponektin dalam Gangguan Metabolisme Lemak.http://multiply.com/  Diakses tanggal 10 Maret 2009.

Anonymous.2009.Anabolisme.http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/Biologi%203.htm. Diakses tanggal 10 Maret 2009

Hendrotomo, Muhardi. 2009. Pemberian Nutrisi Parenteral pada Penderita Gangguan Pencernaan.http://search.yahoo.com/search?fr=ytff-acd&p=&ei=UTF-8 . Diakses tanggal 10 Maret 2009

Misbah Djalinz .2009. Pemberian Dini Makanan lewat Pipa pada Pasien Postoperasi

http://search.alot.com/web?q=&pr=tbar&src_id=11125&client_id=9878683f1c9898a8a42cacb8&camp_id=-1&install_time=2009-03- . Diakses tanggal 10 Maret 2009