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 30-103m
6.
Aplikasi
Gelombang
- 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.
- 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.
- 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 IIo =
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 (fd) maka :
fd
= 2 fo Vd/Vs
Cos ө
v = kecepatan darah v =
kecepatan suara
- 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.
- 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.
- 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
- 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 :
- Untuk memperoleh energi kimia
dalam bentuk ATP dari hasil degradasi zat-zat makanan yang kaya energi
yang berasal dari lingkungan.
- Untuk mengubah molekul zat-zat
makanan (nutrisi) menjadi perkursor unit pembangun bagi biomolekul
sel.
- Untuk menyusun unit-unit
pembangun menjadi protein, asam nikleat, lipida, polisakarida, dan
komponen sel lain. Untuk membentuk dan merombak biomolekul.
- 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
No comments:
Post a Comment