Peta Pengetahuan Kimia

PETA PENGETAHUAN KIMIA

Pada awal perkembangannya ilmu dan riset Kimia hanya berkaitan dengan Fisika dan Biologi, sehingga munculah irisan keilmuan seperti Fisika Kima, Biofisika dan Biokimia, serta irisan di antara ketiganya (Biofisika Kima atau Fisika Supramolekuler). Seperti yang disajikan pada Peta Pengetahuan Kimia berikut

BioKimia

Biokimia adalah kimia mahluk hidup.Biokimiawan mempelajari molekul dan reaksi kimia terkatalisis oleh enzim yang berlangsung dalam semua oragnisme

Biokimia merukpakan ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen seluler,seperti protein,Karbohidrat,lipid,asamnukleat dan biomolekul lainnya saat ini biokimia lebih terfokus secara khusus pada kimia reaksi termediasi enzim dan sifat sifat protein

Saat ini,Biokimia metabolisme sel telah banyak di pelajari di bidang lain diantaranya sandi genetik (DNA,RNA), Sintesis protein,angkutan membran sel dan transduksi sinyal

Perkembangan Biokimia

Kebangkitan biokimia diawali dengan penemuan pertama molekul enzim, diastase, pada tahun 1833 oleh anselme payen. Tahun 1828, Friedrich Wöhler menerbitkan sebuah buku tentang sintesis urea, yang membuktikan bahwa senyawa organik dapat dibuat secara mandiri. Penemuan ini bertolak belakang dengan pemahaman umum pada waktu itu yang meyakini bahwa senyawa organik hanya bisa dibuat oleh organisme. Istilah biokimia pertama kali dikemukakan pada tahun 1903 oleh Karl Neuber, seorang kimiawanJerman. Sejak saat itu, biokimia semakin berkembang, terutama sejak pertengahan abad ke-20, dengan ditemukannya teknik-teknik baru seperti kromatografi, difraksi sinar X, elektroforesis, RMI (nuclear magnetic resonance, NMR), pelabelan radioisotop, mikroskop elektron, dan simulasi dinamika molekular. Teknik-teknik ini memungkinkan penemuan dan analisis yang lebih mendalam berbagai molekul dan jalur metabolik sel, seperti glikolisis dan siklus Krebs. Perkembangan ilmu baru seperti bioinformatika juga banyak membantu dalam peramalan dan pemodelan struktur molekul raksasa.

Saat ini, penemuan-penemuan biokimia digunakan di berbagai bidang, mulai dari genetika hingga biologi molekular dan dari pertanian hingga kedokteran. Penerapan biokimia yang pertama kali barangkali adalah dalam pembuatan roti menggunakan khamir, sekitar 5000 tahun yang lalu.

Penemuan penting lain di bidang biokimia adalah penemuan gen dan perannya dalam mentransfer informasi di dalam sel. Bagian biokimia ini terkadang juga disebut denganbiologi molekuler. Pada tahun 1950-an, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin, dan Maurice Wilkins menemukan bagaimana struktur DNA dan mencoba mencari hubungannya dengan transfer informasi genetik. Pada tahun 1958, George Beadle dan Edward Tatum berhasil memenangkan Hadiah Nobel akibat penelitian mereka mengenai jamur yang menunjukkan bahwa satu gen memproduksi satu enzim. Pada tahun 1988, Colin Pitchfork adalah orang pertama yang terbukti melakukan tindak kriminal melalui bukti DNA. Belum lama ini, Andrew Z. Fire dan Craig C. Mello memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2006 atas penemuan fungsi dari RNA interferensi (RNAi).

BIOMOLEKUL

Ada 4 kelas molekul utama dalam biokimia yaitu: karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat. Banyak molekul biologi merupakan "polimer": dalam kasus ini, monomer adalah mikromolekul yang relatif kecil yang bergabung menjadi satu untuk membentuk makromolekul-makromolekul, yang kemudian disebut sebagai "polimer". Ketika banyak monomer bergabung untuk mensintesis sebuah polimer biologis, mereka melalui proses/tahap yang disebut dengan sintesis dehidrasi.

BIOFISIKA

Di dalam Anonim (2007) dikemukakan bahwa biofisika adalah studi tentang fenomena biologis dengan menggunakan metode-metode dan konsep-konsep fisika, sedangkan di dalam Anonim (2005) dikemukakan bahwa biofisika adalah studi interdisipliner tentang fenomena dan problem-problem biologis dengan menggunakan prinsip-prinsip dan teknik-teknik fisika. Biofisika bergantung pada teknik-teknik yang berasal dari ilmu fisika tetapi difokuskan pada problem-problem biologis.
Mengacu pada definisi yang telah dikemukakan mengenai biofisika, maka dalam konteks seorang pekerja yang melakukan aktivitas di alam terbuka, maka biofisika dapat dipandang sebagai studi tentang fenomena biologis pada seorang pekerja yang berinteraksi dengan lingkungan fisik setempat ketika sedang melakukan aktivitas kerja dengan menggunakan prinsip, konsep, dan metode fisika. Dalam hal ini Campbell (1977) menyebut kajian fisika dalam konteks ini sebagai biofisika lingkungan. Menurut Campbell (1977) perkembangan dalam bidang biofisika lingkungan terutama terfokus pada dua bidang yaitu:
Penggunaan model-model matematis untuk mengkuantifikasi laju transfer panas dan massa, dan
Pengunaan persamaan kontinuitas yang telah mengantar pada analisis neraca energi.
Oleh karena itu dapat dikemukakan bahwa dalam biofisika lingkungan dipelajari mengenai bagaimana penerapan konsep-konsep fisika pada interaksi antara mahluk hidup dengan lingkungan fisiknya, sehingga dalam konteks ini dipelajari mengenai aplikasi konsep-konsep fisika pada interaksi antara pekerja dan lingkungan fisiknya ketika melakukan aktivitas di alam terbuka.
Dalam suatu sistem kerja (Corlett and Clark, 1995), interaksi yang penting bukan hanya antara manusia dengan lingkungan fisiknya akan tetapi juga dengan peralatan dan perlengkapan yang digunakan pada waktu bekerja. Ketiga bentuk interaksi ini dilukiskan pada gambar berikut ini.

Ambila sebagai contoh seorang mahasiswa yang melakukan aktivitas praktikum lapangan. Iklim mikro yang terdiri dari: radiasi matahari, suhu udara, kelembaban udara, dan kecepatan angin yang merupakan unsur lingkungan fisik, menjadi sangat penting sebagai faktor yang berpengaruh. Selain itu perlengkapan dan peralatan yang di gunakan juga menentukan. Perlengkapan yang paling penting biasanya adalah setelan pakaian, dan perlengkapan lainnya seperti pakaian pelindung diri (PPD) seperti topi, payung, jas/mantel, dan termasuk di sini adalah sepatu. Peralatan yang digunakan akan disesuaikan dengan tujan dalam melakukan aktivitas. Untuk aktivitas praktikum lapangan peralatan yang digunakan adalah peralatan-peralatan yang berhubungan dengan aktivitas unit-unit praktikum yang direncanakan.
Proses secara fisik berlangsungnya dan terjadinya pengaruh iklim mikro, perlengkapan dan peralatan yang digunakan terhadap tubuh si pelaku aktivitas merupakan proses biofisika.

Konsep biofisika yang penting dalam terjadinya proses biofisika dalam konteks ini adalah hukum kekekalan energi. Menurut Campbell (1977) konsep kekekalan energi ini, yang juga biasa ditulis dalam bentuk persamaan kontinuitas, dalam aplikasi lanjut biofisika lingkungan akhirnya bermuara pada analisis neraca energi.
Analisis Neraca energi dapat dilakukan dengan menggunakan pendakatan sistem. Dengan memandang tubuh manusia sebagai suatu sistem, Havenith (1999, 2002), Blazejczyk (2000), Brake dan bates (2002) dan Epstein and Moran (2006) menuliskan persamaan neraca panas untuk tubuh manusia sebagaimana pada persamaan berikut,

Panas yang Tersimpan = Panas yang Diproduksi – Panas yang Hilang = (laju Metabolik – Usaha Eksternal) – (Konduksi + Radiasi + Konveksi + Evaporasi + Respirasi)

Faktor-faktor yang menyatakan kehilangan panas tubuh sebagaimana yang telah dinyatakan pada persamaan di atas untuk jalur konduksi, konveksi, dan radiasi, mengikuti persamaan umum transfer atau perpindahan panas (Havenith, 2004; Campbell, 1977; Monteith and Unsworth, 1990) yang bentuk umumnya dapat ditulis seperti persamaan,

Panas yang Hilang = (Gradien x Luas Permukaan)/Tahanan

Perkembangan Biofisika

Dari persamaan ini dapat dikemukakan bahwa untuk tiap jalur; konduksi, konveksi dan radiasi, jumlah panas yang ditransfer bergantung pada daya penggerak (driving force), yaitu gradien suhu dan tekanan uap, luas permukaan tubuh yang terlibat dan tahanan dimana panas mengalir, yaitu dapat berupa insulasi pakaian.
Menurut Havenith (1999, 2001, 2002, dan 2004) proses pelepasan panas dan proses produksi panas dalam neraca energi terarah kepada mempertahankan suhu tubuh normal sekitar 37 0C. Nilai ini dicapai dengan menyeimbangkan jumlah panas yang dihasilkan dalam tubuh dengan jumlah panas yang hilang. Gambar berikut menunjukkan representasi skematik jalur bentuk-bentuk energi yang terjadi ketika pekerja melakukan aktivitas di alam terbuka seperti praktikum lapangan.
Produksi panas ditentukan oleh aktivitas metabolik. Pada saat sedang istirahat, panas dihasilkan oleh tubuh untuk fungsi-fungsi dasar tubuh seperti respirasi dan fungsi jantung dengan memberikan pada sel-sel tubuh oksigen dan makanan (nutrients) yang dibutuhkan dalam menjalankan fungsi-fungsi dasar tersebut. Pada saat melakukan aktivitas pekerjaan, kebutuhan otot-otot aktif terhadap oksigen dan makanan meningkat, dan sebagai akibatnya aktivitas metabolik juga meningkat. Ketika sel-sel otot aktif membakar makanan untuk aktivitas mekanis, sebagian energi dibebaskan ke luar tubuh sebagai kerja eksternal, tetapi sebagian besar dilepaskan ke dalam otot sebagai panas. Bila panas tidak dilepaskan panas tersebut akan memanaskan tubuh sampai level yang mematikan.

Lebih jauh Havenith (1999, 2002) mengemukakan, untuk panas yang hilang dari tubuh, terdapat beberapa jalur. Jalur yang berperan sedikit adalah konduksi. Konduksi hanya menjadi faktor penting untuk orang yang bekerja di dalam air, atau orang yang bekerja untuk penanganan produk-produk dingin atau bekerja dalam posisi terlentang dimana tubuh bersentuan dengan medium transfer panas. Jalur yang lebih penting untuk pelepasan panas adalah konveksi, ketika udara yang lebih dingin mengalir sepanjang permukaan kulit. Oleh karena itu panas akan ditransfer dari kulit ke udara di sekitarnya. Panas juga akan ditransfer dalam bentuk radiasi elektromagnetik atau yang juga disebut radiasi gelombang panjang. Ketika ada perbedaan antara suhu permukaan tubuh dan suhu permukaan objek atau benda-benda yang ada di sekitarnya maka akan terjadi transfer panas melalui radiasi.
Akhirnya, tubuh juga memiliki jalur lain untuk pelepasan panas ke luar tubuh, yaitu panas yang hilang melalui evaporasi. Karena kemampuan tubuh untuk berkeringat, uap air yang muncul di permukaan kulit melalui pori-pori kulit dapat berevaporasi, dengan mana sejumlah panas dilepaskan ke luar dari tubuh.

Selain kehilangan panas konvektif dan evaporatif dari kulit, tipe kehilangan panas tersebut terjadi dari paru-paru melalui respirasi. Karena udara yang keluar dari paru-paru biasanya lebih dingin dan lebih kering dari pada permukaan dalam paru-paru. Melalui proses respirasi tubuh kehilangan sejumlah panas yang dapat mencapai 10% dari total panas yang diproduksi tubuh.

Agar tubuh stabil, panas yang hilang harus seimbang dengan panas yang diproduksi. Jika tidak demikian, kandungan panas tubuh akan berubah, yang menyebabkan suhu tubuh naik atau turun. Jadi jika produksi panas melalui laju metabolik lebih tinggi daripada jumlah semua panas yang hilang, panas yang tersimpan akan bertanda positif (surplus), yang berarti kandungan panas tubuh meningkat dan suhu tubuh akan meningkat. Jika panas yang tersimpan bertanda negatif (defisit), panas yang hilang lebih besar daripada panas yang diproduksi. Tubuh menjadi dingin, dan suhu tubuh akan turun.

DAFTAR PUSTAKA :          - https://iwansuryanata.wordpress.com/tag/biofisika/

-https://id.wikipedia.org/wiki/Biokimia