Aplikasi Biologi dalam Kehidupan

1. Aplikasi Biologi dalam Kehidupan Biofisika

2. Sinyal Listrik Dari Tubuh - Biolistriksitas seperti elektrokardiogram diketahui hampir satu abad sebelum biomagnetisme ditemukan. • Magnetokardiogram yaitu sinyal magnetik yang dipancarkan oleh jantung • Orang telah mengenal adanya ikan listrik “terpedo dan belut” berabad abad sebelum listrik dipelajari. • Luigi Galvani seorang ahli anatomi dari italia , menemukan bukti pertama bahwa listrik berperan dalam kontraksi otot pada tahun 1786. Beliu menyatakan bahwa apabila dua potong logam yang berbeda dihubungkan dan ujung-ujung bebas dari keduanya disentuhkan kebeberapa bagian otot seekor kodok yang telah mati, otot kodok akan berkontraksi. • Alessandro Volta juga meneliti fenomena ini dan dalam prosesnya menemukan baterai salah satu penemuan yang terpenting dalam sejarah fisika. Temuan tersebut merupakan arus listrik tetap pertama.

3. Listrik yang dihasilakan oleh tubuh berfungsi untuk mengendalikan dan mengoprasikan saraf, otot dan berbagai organ. Kerja otak pada dasarnya bersifat elektrik. Sistim Saraf dan Neutron. • Sistim syaraf dibagi menjadi bagian : • Sistim syaraf pusat • Sistim syaraf otonom • Sistim Saraf Pusat Terdiri dari otak, korda spinalis dan saraf perifer. Serat saraf neuron yang menyalurkan informasi dari otak atau korda spenalis keotot dan kelenjar. disebut pula dengan saraf eferen • Sistim saraf otonom Mengendalikan berbagai organ internal, misal: Jantung, usus dan kelenjar

4. Otak • Otak merupakan organ terpenting bagi tubuh dan mendapat perlindungan khusus. • Otak dibungkus oleh tiga membran didalam tengkorak protektif dan karena otak mengembang didalam cairan serebrospinalis “CSS”yang berfunsi sebagai peredam kejut. • Otak terhubung dengan kardospinalis yang juga dikelilingi CSS dan dilindungi oleh tulang belakang. Potensial Listrik Saraf • Dipermukaan atau membran setiap neuron, terdapat beda potensial listrik atau voltase akibat muatan negatif neto dipermukaan dalam membrandan muatan positif neto dipermukaan luar. • Muatan neto adalah hasil dari intekasi rumit antara ion-ion negatif dan positif. • Neuron dikatakan mengalami polarisasi dan bagian dalam sel biasanya lebih negatif 6 sampai mV dari pada bagian luar. Beda potensial ini disebut potensial intirahat neuro.

5. Penjelasan sederhana tentang potensial istirahat dapat diperoleh dari suatu odel yang didalamnya terdapat sebuah membrean sangat tipis yang memisahkan larutan netral KCL pekat awal. • Muatan yang terpisahberlaku sebagai kapasitor bermuatan yang sederhana, menghasilakan medan listrik E yang mengarah dari kiri kekanan. • Pembahasan tersebut menguraikan suatu model sederhana untuk menjelaskan adanya beda potensial diantara kedua sisi membran, dilain pihak potensi istirahat disebuah saraf jelas merupakan hal yang lebih rumit. Sinyal Listrik Dari Otot Elektromiogram • Informasi diagnosa tentang otot dapat diperoleh dari aktivitas listrik. Dalam informasi diagnosis mengenai kelistrikann, pada dasarnya menelusuri tentang transmisi potensial aksi dari akson keotot, tempat potensial aksi menimbulkan kontraksi otot. EMG dapat diperoleh dari otot atau unit motorik yang dirangsang secara elektris.

6. Sinyal Magnetik dari Jantung dan Otak “ Magnetokardiogram dan Magnetoensefalogram” • Karena aliran muatn listrik menghasilakan medan magnet ,arus dijantung saat depolarisasi dan repolarisasi juga mengasilkan medan magnet. Magnetikardiografi mengukur medan magnet yang sangat lemah disekitar jantung. • Peredaman medan magnet jantung disebut magnetokadiografi MKG . Medan magnet disekitar jantung adalah kira-kira 5 x 10 pangkat mines sebelas telsa (T) atau sekitar sepersejuta kekuatn medanmagnet bumi. Denga stuna satuan centimeter gram deti “cgs”untuk medan magnet adalah gauss ; T = sepuluh pangkat empat gauss. • Untuk mengukur medan magnet yang lemah diperlukan ruangan yang terlindung secara magnetik dan detektor medan magnet yang sangat peka dengan alat yang namanya mognometer.

7. Salah satu detektor yang juga disebut SQUID bekerja pada suhu tertentu dan dapat mendeteksi medan magnet tetap atau berubah sampai sekecil 10 pangkat mines T. • Magnetometer SQUID juga digunakan untuk meredam medan magnet yang mengelilingi otak. • Tidak semua medan magnet yang dihasilkan didalam tubuh terjadi akobat arus ion. Tetapi tubuh juga dapat tercemar oleh bahan –bahan magnetik. • Seorang pekerja asbestos menghirup serat-serat asbes yang mengandung partikel-partikel besi oksida, sehingga medan magnet dari besi tersebut bisa teroksidasi melalui paru sehingga jumlah debu asbestos yang dihirup menandakan besar kecilnya medan magnet dalam tubuh pekerja. • Biasanya medan magnet dari seorang asbestos sekitar seperseribu dari 5 x 10 pangkat mines delaoan T

8. Riset Terakhir dari Kelistrikan Tubuh • Ditubuh banyak fenomena kelistrikan dan pemahaman kita tentang fenomena tersebut sangatlah bergam. • Salah satu proses kehidupan yang dikendalikan secar elektrik adalah pertumbuhan tulang • Tulang mengandung kalogen yang merupakan suatu bahan piezoeletrik : apabila diberikan suatu gaya kepada kalogen akan berbentuk potensial kecil. Kalogen biuasanya menghantarkan arus bermuatan negatif • Kristal mineral tulang “apati” yang terletak dekat dengan kalogen menghantarkan arus bermuatan positif • Pada tautan antara kedua jenis semikonduktor arus akan mengalir kesuatu arah tepi dan ini adalah gagasan dasar dalam mengubah sinyal ac menjadi dc. • Walaupun sistim saraf otonom tidak berada dibawah kendali “ volunter” namun ini dapat dipengaruhi oeleh rangsangan ekternal.

9. Salah satu untuk mempegaruhi sistim dan telah dikjenal selama beberapa saat adalah umpan balik hayati “biofeedback” • Pada umpan balik hayati indipidu secsrs sadar menjadi bagian dari sirkuit umpan balik. • Sensor yang memantau suhu kulit , sinyal otak atau kerja saraf subnyek mengasilkan sinyal yang diperkuat dan disajikan oleh subjek yang kemudian mencoba melalui konsentrasi untuk memperoleh efek yang diiginkan. • Melalui umpan balik hayati, funsi tubuh yang secara normal dikendalikansecara sadar.

10. KONSEP DALAM ILMU FISIKA • ENERGI adalah; Sumber Energi MAKANAN Bahan Bakar Untuk Bekerja MANFAAT Daya Tubuh

11. Tubuh menggunakan energi dari makanan, mengoperasikan organ sehingga menimbulkan panas Kekebalan energi tubuh dapat di tulis sebagai suatu persamaan sederhana Perubahan simpanan energi di tubuh (makanan, energi, lemak tubuh dan panas tubuh Pengeluaran panas tubuh Kerja yang di lakukan + = Hukum pertama termodinamika

12. Rumus Hukum termodinamika • AU = AQ – AW Ket: AU = Perubahan Simpanan Energi AQ = Panas yang hilang AW = Kerja yang di lakukan

13. E N E R G I T U B U H Energi satuan SI untuk energi newton – Meter (Nm)/Jule(J) Alih Energi KKal/menit Produksi panas KKal = Kalorimakanan Sehingga asupan makanan 2400 kalori / hari sama dengan 1 Kal = 4, 184 J Maka 2400 KKal/hari = 1 x 107 J/hari Makanan mengalami oksidasi setelah di konsumsi Lavaoisier (1784) Konsumsi oksigen meningkat selama makan Jaman sekarang oksidasi terjadi karena sel-sel tubuh

14. Pada oksidasi melalui pembakaran terjadi pembebasan panas Panas yang di bebaskan sebagai energi metabolisme sedangkan kecepatan pembentukan energi di sebut laju metabolisme Contoh : Oksidasi Glukosa -66 H12 O6 C6 H12 O6 6 H2O 6CO2 + 287 x 106 J Ket : 1 Mol Glukosa (0,18 Kg) Berikatan dengan 6 Mol 2 (0, 192 Kg) menghasilkan 6 Mol H2O (0, 108 Kg) dan Co2 (0, 264 Kg) serta membebaskan energi panas 2, 87 x 10

15. Pengeluaran panas dari tubuh di bagi 5 • Pengeluaran panas melalui radiasi • Pengeluaran panas melalui konveksi • Pengeluaran panas melalui evaporasi • Aliran darah vena membantu mengendalikan suhu tubuh • Efek Busana – c/o a1. Semua benda mengeluarkan energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik. Pada kondisi normal sekitar separuh energi kita lenyap melalui radiasi bahkan saat suhu ……………Jauh lebih rendah dari suhu tubuh

16. a2 Pengeluaran panas melalui konveksi (HC) dapat di lihat dari persamaan Hc = Kc Ac (Ts-Ta). Kc = parameter berganang pcl Ac = Luas permukaan Ts = Suhu Kulit Ta = Suhu Udara Apabila suhu udara 25°C dan luas permukaan efeltif 1,2m² tubuh ttelanjang akan kehilangan …..2,3 KKal / Jam melalui konveksi. Jumlah ini sekitar 2% dari seluruh kehilangan panas tubuh. - Jelas kehilangan panas melalui konveksi lebih besar apabila udara bergerak daripada udara diam - Sesuai dengan konsep windehiil - Suhu beragam lebih dingin dari suhu normal

17. a3 Evaporasi = penguapan • Pada saat diam metode pendinginan ini agak kurang penting. • Pada kondisi olahraga keringat basa keluar lebih dari 1ų • Pada saat biasa pengeluaran panas sekitar 14% dari pengeluaran panas tubuh. • a4. • Karena adanya radiasi panas dari tubuh maka pemindahan panas bergantung dari suhu kulit. • Setiap faktor yang mempengaruhi suhu kulit juga mempengaruhi panas • Pada musim panas atau lingkungan hangat, darah vena kembali ke jantung. Mengalir dekat kepermukaan kulit sehingga meningkat dan akan meningkatkan panas tubuh.

18. ad5 Suhu normal 34°C – dengan suhu yang nyaman 21°C dengan kecepatan 91m/ kelembabab kurang dari 50% Busana mampu….untuk mempertahankan suasana yang dingin