Kamis, 29 Juli 2010

CNO-carbon-nitrogen-oksigen

Siklus CNO (karbon-nitrogen-oksigen) atau daur karbon atau daur cc (carbon cycle) adalah salah satu dari dua reaksi fusi yang mengubah hidrogen menjadi helium di dalam inti bintang, reaksi lainnya adalah reaksi rantai proton-proton.

Reaksi rantai proton-proton terutama terjadi di dalam bintang-bintang seukuran Matahari atau lebih kecil, namun reaksi pertama dari rantai proton-proton yang melibatkan dua proton memiliki penampang nuklir (cross section) yang kecil. Pada temperatur yang lebih tinggi bottleneck tersebut dilalui dengan memanfaatkan atom-atom karbon sebagai katalis dalam reaksi. Pada kondisi suhu inti Matahari, hanya 1,7% 4He yang diproduksi melalui mekanisme daur karbon ini, tetapi di dalam bintang-bintang yang lebih berat daur karbon menjadi sumber energi utama. Proses daur karbon pertama kali diusulkan pada tahun 1938 oleh fisikawan Hans Bethe.
Siklus utama

Dominan atau tidaknya reaksi daur karbon bergantung pada kelimpahan 12C dan temperatur. Reaksi tersebut berlangsung sebagai berikut:
(1) 1H + 12C → 13N + γ + 1,94 MeV
(2) 13N → 13C + e+ + νe + 1,51 MeV
(3) 1H + 13C → 14N + γ + 7,55 MeV
(4) 1H + 14N → 15O + γ + 7,29 MeV
(5) 15O → 15N + e+ + νe + 1,76 MeV
(6) 1H + 15N → 12C + 4He + 4,96 MeV

Dalam rangkaian reaksi ini, secara netto, empat proton diubah menjadi satu partikel alfa, dua positron (yang segera musnah karena interaksi dengan elektron dan menghasilkan energi dalam bentuk sinar gamma) dan dua neutrino. Neutrino yang dihasilkan reaksi (2) membawa energi sekitar 0,71 MeV, sedangkan yang dihasilkan reaksi (5) membawa energi sekitar 1,00 MeV. Dari rangkaian reaksi di atas dapat dilihat bahwa inti karbon hanya bertindak sebagai katalis dan pada akhir rangkaian dihasilkan kembali. Inti-inti nitrogen dan oksigen memang terbentuk tetapi segera meluruh atau bereaksi dengan proton yang ada. Rangkaian reaksi ini dominan pada suhu di atas 15 juta Kelvin.
CNO-II

Pada suhu di atas 17 juta Kelvin, kadang-kadang reaksi (6) tidak menghasilkan 12C dan 4He, tetapi malah 16O dan sebuah foton, dan terus berlanjut dalam rangkaian reaksi sebagai berikut:
(6a) 1H + 15N → 16O + γ + 12,13 MeV
(7a) 1H + 16O → 17F + γ + 0,60 MeV
(8a) 17F → 17O + e+ + νe + 0,80 MeV
(9a) 1H + 17O → 14N + 4He + 1,19 MeV

Dari 2500 interaksi antara 1H dan 15N, hanya 1 reaksi (6a) yang terjadi. Tidak seperti rangkaian reaksi pertama, di akhir rangkaian kedua 12C tidak terbentuk kembali, tetapi menghasilkan 14N. Neutrino yang dilepaskan pada reaksi (8a) membawa energi setidaknya 0,94 MeV. Seperti halnya inti nitrogen dan oksigen pada rangkaian pertama, inti fluor pada rangkaian kedua terbentuk tetapi segera meluruh.

Rangkaian reaksi utama sering disebut sebagai siklus CNO-I dan rangkaian reaksi kedua disebut sebagai siklus CNO-II.
Sumber rujukan

* Bowers, Richard L.; Terry Deeming (1984). Astrophysics I. Boston: Jones and Bartlett Publisher, Inc..
* Sutantyo, Winardi (1984). Astrofisika mengenal bintang. Bandung: Penerbit ITB.

unsur-unsur dasar dalam bumii

Materi yang menyusun tubuh organisme berasal dari bumi. Materi yang berupa unsur-unsur terdapat dalam senyawa kimia yang merupakan Materi dasar makhluk hidup dan tak hidup.

Siklus biogeokimia atau siklus organikanorganik adalah siklus unsur atau senyawa kimia yang mengalir dari komponen abiotik ke biotik dan kembali lagi ke komponen abiotik. Siklus unsur-unsur tersebut tidak hanya melalui organisme, tetapi jugs melibatkan reaksi-reaksi kimia dalam lingkungan abiotik sehingga disebut siklus biogeokimia.

Siklus-siklus tersebut antara lain: siklus air, siklus oksigen, siklus karbon, siklus nitrogen, dan siklus sulfur. Di sini hanya akan dibahas 3 macam siklus, yaitu siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus karbon.

1. Siklus Nitrogen (N2)
Gas nitrogen banyak terdapat di atmosfer, yaitu 80% dari udara. Nitrogen bebas dapat ditambat/difiksasi terutama oleh tumbuhan yang berbintil akar (misalnya jenis polongan) dan beberapa jenis ganggang. Nitrogen bebas juga dapat bereaksi dengan hidrogen atau oksigen dengan bantuan kilat/ petir.

Tumbuhan memperoleh nitrogen dari dalam tanah berupa amonia (NH3), ion nitrit (N02- ), dan ion nitrat (N03- ).

Beberapa bakteri yang dapat menambat nitrogen terdapat pada akar Legum dan akar tumbuhan lain, misalnya Marsiella crenata. Selain itu, terdapat bakteri dalam tanah yang dapat mengikat nitrogen secara langsung, yakni Azotobacter sp. yang bersifat aerob dan Clostridium sp. yang bersifat anaerob. Nostoc sp. dan Anabaena sp. (ganggang biru) juga mampu menambat nitrogen.
Nitrogen yang diikat biasanya dalam bentuk amonia. Amonia diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini akan dinitrifikasi oleh bakteri nitrit, yaitu Nitrosomonas dan Nitrosococcus sehingga menghasilkan nitrat yang akan diserap oleh akar tumbuhan. Selanjutnya oleh bakteri denitrifikan, nitrat diubah menjadi amonia kembali, dan amonia diubah menjadi nitrogen yang dilepaskan ke udara. Dengan cara ini siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Lihat Gambar.

Gbr. Siklus Nitrogen di Alam

2. Siklus Fosfor
Di alam, fosfor terdapat dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfat organik (pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah).

Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer (pengurai) menjadi fosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Siklus ini berulang terus menerus. Lihat Gambar


Gbr. Siklus Fosfor di Alam

3. Siklus Karbon dan Oksigen
Di atmosfer terdapat kandungan COZ sebanyak 0.03%. Sumber-sumber COZ di udara berasal dari respirasi manusia dan hewan, erupsi vulkanik, pembakaran batubara, dan asap pabrik.

Karbon dioksida di udara dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk berfotosintesis dan menghasilkan oksigen yang nantinya akan digunakan oleh manusia dan hewan untuk berespirasi.

Hewan dan tumbuhan yang mati, dalam waktu yang lama akan membentuk batubara di dalam tanah. Batubara akan dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar yang juga menambah kadar C02 di udara.

Di ekosistem air, pertukaran C02 dengan atmosfer berjalan secara tidak langsung. Karbon dioksida berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang akan terurai menjadi ion bikarbonat. Bikarbonat adalah sumber karbon bagi alga yang memproduksi makanan untuk diri mereka sendiri dan organisme heterotrof lain. Sebaliknya, saat organisme air berespirasi, COz yang mereka keluarkan menjadi bikarbonat. Jumlah bikarbonat dalam air adalah seimbang dengan jumlah C02 di air. Lihat Gambar

Gbr. Siklus Karbon dan Oksigen di Alam

Sabtu, 12 Juni 2010

otak juga punya jam off line

on line
Sebagian besar orang berdasar pengalamannya menyadari bahwa otak tidak dapat menyerap informasi lagi ketika terbangun sampai larut malam atau dalam waktu yang lama. Dan tidur selama beberapa jam akan menyegarkan otak kembali.
Penelitian baru oleh Fakultas Kedokteran dan Kesehatan Masyarakat University of Wisconsin mengklarifikasi fenomena ini, mendukung gagasan bahwa tidur memainkan peran penting pada kemampuan otak dalam beradaptasi terhadap lingkungan. Kemampuan tersebut diebut plastisitas yang merupakan inti penelitian mereka.
Seperti yang dilaporkan pada versi online Nature Neuroscience, terbitan 20 Januari 2008, peneliti dari UW-Madison menunjukkan beberapa bukti bahwa sinapsis (sel saraf yang berhubungan dengan plastisitas otak) sangat kuat ketika tikus terbangun dan lemah ketika mereka tidur.
Penemuan baru ini menegaskan hipotesa dari peneliti UW-Madison tentang peranan dari tidur. Mereka percaya bahwa ketika manusia tidur sinapsis memperkecil diri dan bersiap untuk hari yang baru dan masa belajar dan penguatan sinapsis berikutnya.
Otak manusia menghabiskan 80 persen energinya pada aktivitas sinaptik, dengan secara konstan menambah dan memperkuat koneksi untuk merespon semua jenis rangsangan, seperti dijelaskan oleh Chiara Cirelli, kepala penelitian yang juga professor psikiatri.
Mengingat bahwa terdapat ribuan sinapsis pada setiap neuron yang berjumlah jutaan pada otak manusia, maka pengeluaran energi ini sangatlah besar dan tidak dapat ditopang. “Kita memerlukan masa offline, dimana kita tidak terekspos terhadap lingkungan, sehingga sinapsis tak bekerja, kita percaya bahwa itulah alasan manusia dan semua makhluk hidup tidur. Tanpa tidur, otak akan mencapai titik jenuhnya sehingga mengurangi energi, kemampuan menyimpan dan kemampuan belajar dari otak.” sebut Cirelli.
Untuk menguji teori ini, peneliti menggunakan elektrofisiologi dan molekuler pada tikus dan mengevaluasi penguatan dan pelemahan sinapsis ketika tikus tidur maupun bangun. Kemudian diambil potongan otak tikus untuk mengukur jumlah reseptor atau pengikat yang bergerak ke sinapsis. “Penelitian terakhir menunjukkan ketika aktivitas sinaptik meningkat, jumlah reseptor glutamatergic yang masuk ke sinapsis meningkat dan membuat sinapsis lebih besar dan kuat,” jelas Cirelli. Kelompok ini terkejut ketika menemukan bahwa tikus mengalami kenaikan reseptor 50% ketika bangun daripada saat tikus tidur.
Pada percobaan molekuler, peneliti memeriksa jumlah reseptor yang mengalami fosforilasi, indikasi lain yang menunjukkan penguatan sinaptik. Mereka menemukan bahwa tingkat fosforilasi jauh lebih tinggi pada saat tikus bangun. Hasil yang sama ditunjukkan ketika mereka mengukur enzim lain yang biasanya aktif saat penguatan sinaptik.
Untuk memperkuat argument mereka, Cirelli dan koleganya juga melakukan pengujian pada tikus hidup untuk mengevaluasi sinyal listrik yang merefleksikan perubahan sinaptik pada waktu berbeda. Hal ini meliputi merangsang salah satu sisi otak tikus dengan elektroda dan mengukur respon yang ditimbulkan yang setara dengan EEG di sisi lainnya.
Penelitian kembali menunjukkan bahwa untuk tingkat rangsangan yang sama, respon ketika bangun lebih kuat daripada saat tikus tidur, mengindikasikan bahwa sinapsis pasti menjadi lebih kuat ketika bangun. “Dengan mengambil hasil pengukuran molekuler dan elektrofisiologi sangat sesuai dengan ide bahwa sirkuit otak manusia semakin kuat secara progresif ketika bangun dan tidur membantu kalibrasi ulang otak pada garis topangan dasar,” jelas Cirelli.
Teori yang dikembangkan Chiara Cirelli bersama Dr. Giulio Tononi, disebut hipotesa sinaptis homeostatis, berlawanan dengan banyak teori peneliti lain tentang pengaruh tidur terhadap pembelajaran. Ide paling popular saat ini adalah ketika tidur sinapsis bekerja keras mengulang dan mengkonsolidasi informasi yang didapat sebelumnya, sebut Cirelli. “Itu berbeda dengan pemikiran kami,” sebut Cirelli. “Kami percaya bahwa belajar hanya terjadi ketika manusia bangun, dan fungsi utama dari tidur adalah menjaga otak manusia dan semua sinapsisnya efisien”
Sumber: University of Wisconsin-Madison
off line

Selasa, 25 Mei 2010

melatonin sang hormon penguasa tidur



kenapa ya kok kita gampang tidur?


Melatonin - Hormon yang dihasilkan oleh kelenjar pineal (epiphysis). Melatonin sekresi dikenakan sirkadian (okolosutochnomu) irama, yang menentukan pada gilirannya, irama hormon hipofisis melalui pengaruh padanya struktur hipotalamus. Sintesis dan sekresi melatonin tergantung pada cahaya - cahaya kelebihan menghambat pembentukannya, dan mengurangi pencahayaan meningkatkan sintesis dan sekresi melatonin. Pada malam hari 70% dari produksi melatonin, aktivitas sintesis yang mulai meningkat dari 8 malam, dan puncak maksimum konsentrasi yang jatuh pada 3 jam pagi hari, setelah itu mulai menurun nomor tersebut.

The melatonin donor adalah asam amino triptofan, yang terlibat dalam sintesis dopamin (neurotransmitter) serotonin, dan ia pada gilirannya dipengaruhi oleh asetiltransferase-enzim N diubah menjadi melatonin.

Disintesis di kelenjar pineal, melatonin dirilis di cairan cerebrospinal (CSF), melalui yang menumpuk di hipotalamus.

Eksogen (eksternal), melatonin diambil dalam bentuk dosis, meningkatkan sensitivitas hipotalamus, yang menyebabkan pergeseran metabolik riam hormonal ke arah tubuh lebih muda. Melatonin memiliki berbagai tindakan terapeutik pada tidak adanya konsekuensi negatif untuk organisme. Hal ini digunakan untuk mensinkronkan irama sirkadian, dengan mengubah zona waktu, sehingga mencegah pengembangan desynchronism. Bila Anda menerapkan normalisasi melatonin tidur malam. Mimpi itu menjadi emosional intens. Melatonin meningkatkan ketahanan terhadap stres psiko-emosional, berbicara dalam hal ini sebagai adaptogen universal. Melatonin meningkatkan neurotransmitter GABA hambat, sehingga memperbaiki mikrosirkulasi aliran darah ke otak. Melatonin adalah stimulan kekebalan selular dan humoral melalui fungsi aktivasi inti hipotalamus posterior. Melatonin efektif sebagai imunomodulator dalam penyakit infeksi dan kanker, mengurangi toksisitas pengobatan kemoterapi. Membantu mencegah kanker payudara, ovarium, rahim, prostat, osteoporosis pikun. Pengaruh Melatonin pada lemak dan karbohidrat, mengurangi jumlah kolesterol dalam darah, membuat normal tekanan darah. Menekan manifestasi sindrom menopause, meningkatkan kualitas potensi seksual laki-laki. Secara positif mempengaruhi pemulihan hati, mengaktifkan sistem detoksifikasi tersebut. Penggunaan melatonin dalam penyakit Alzheimer, Parkinson menghasilkan hasil yang relatif memuaskan. Melatonin telah terbukti baik untuk depresi musiman. Melatonin merupakan antioksidan kuat, melebihi kegiatannya glutathione, vitamin E, C dan antioksidan lainnya. Keuntungan lain dari melatonin signifikan - tidak ditemukan in vitro sebagai obat, dan disalin dari organisme itu sendiri. Saat ini, ia adalah obat terkemuka pencegahan penuaan.

Melatonin, juga disebut 5-methoxy-N-acetyltryptamine, merupakan hormon dalam setiap organisme dengan tingkat berbeda tergantung siklus hidup dan paparan cahaya pada tubuh. Melatonin diproduksi oleh kelenjar pineal di otak manusia. Hormon ini membantu kita mengetahui kapan saatnya tidur dan bangun dan berperan dalam menjaga ritme jantung.

Cahaya memengaruhi seberapa banyak melatonin diproduksi tubuh. Melatonin biasanya dikeluarkan di saat gelap dan menginstruksikan tubuh untuk segera tidur. Tubuh remaja dan orang dewasa memproduksi 5-25 mikrogram melatonin tiap malam. Kadar ini akan menurun seiring bertambahnya usia. Tak heran bila banyak lansia (lanjut usia) yang mengalami gangguan sulit tidur.

Namun, tak perlu pusing karena suplemen melatonin sudah banyak diproduksi. Kita juga bisa mendapatkannya dari makanan seperti pisang, tomat, jahe, oat, biji bunga matahari, almond, ceri, yoghurt.

Umumnya suplemen ini digunakan untuk mengatasi insomnia dan mengurangi jet lag. Menurut Gallup Poll dari National Sleep Foundation Amerika Serikat, separuh warga Amerika menggunakan melatonin untuk mengatasi insomnia di tahun 90-an.

Melatonin juga dikaitkan dengan antipenuaan. Seorang peneliti asal Italia membuat eksperimen dan menemukan bahwa tikus yang diberi melatonin lebih tahan hidup dan lebih muda dibandingkan dengan yang tidak.

Dalam berbagai penelitian lain disebutkan, melatonin mampu mencegah kanker, penyakit jantung, menurunnya fungsi otak, dan menambah kekebalan tubuh. Meski begitu, para wanita yang sedang menjalani terapi sulih hormon estrogen tidak dianjurkan untuk mengonsumsinya tanpa pengawasan dokter. Demikian juga wanita hamil. Para wanita yang merencanakan kehamilan pun dilarang mengonsumsinya.

Dalam penelitian pada hewan, melatonin dapat menegangkan pembuluh darah, sehingga meningkatkan tekanan darah. Karena itu, mereka yang hipertensi dan mengalami gangguan kardiovaskular diharap konsultasi ke dokter sebelum mengonsumsinya. Melatonin juga tidak dianjurkan bagi pasien limfoma dan leukimia, juga anak-anak.

Kalau hendak mengonsumsi suplemen melatonin, sebaiknya mulai dari dosis kecil, sekitar 100-300 mkg (0,1-0,3 mg) atau kurang. Karena daya kerjanya cepat, Anda bisa mengonsumsinya 30 menit sebelum tidur.

Minggu, 20 Desember 2009

being contruction