majalah 1000gurumajalah1000guru.net/files/majalah-1000guru-ed108-vol08no03.pdf · apakah yang...

Alhamdulillah, majalah bulanan 1000guru dapat kembali hadir ke hadapan parapembaca. Pada Edisi ke-108 ini tim redaksi memuat 10 artikel dari 8 bidang berbeda.Kami kembali memberikan kuis di akhir majalah bagi pembaca yang tertarikmendapatkan hadiah dari 1000guru.

Majalah 1000guru mendapatkan ISSN 2338-1191 dari Pusat Data dan DokumentasiIlmiah LIPI sejak Mei 2013 (edisi ke-26) sehingga penomoran majalah edisi kali inidalam versi ISSN adalah Vol. 8 No. 3. Tim redaksi majalah 1000guru juga menerbitkansitus khusus artikel majalah 1000guru yang beralamat di:

http://majalah1000guru.net

Kritik dan saran sangat kami harapkan dari para pembaca untuk terus meningkatkankualitas majalah ini. Silakan kunjungi situs 1000guru (http://1000guru.net) untukmenyimak kegiatan kami lainnya.

Mudah-mudahan majalah sederhana ini bisa terus bermanfaat bagi para pembaca,khususnya para siswa dan penggiat pendidikan, sebagai bacaan alternatif di tengahkeringnya bacaan-bacaan bermutu yang ringan dan populer.

1000guru.netii | Kata Pengantar

1000guru Vol. 8 No. 3 / Edisi ke-108 / Maret 2020

1000guru.net

• Bahaya Pertumbuhan Eksponensial Wabah 1

Rubrik Matematika

| iiiDaftar isi

Pemanfaatan Medan Elektromagnetik untuk Eksplorasi Bawah Permukaan Bumi 5

Rubrik Fisika

• Efek Terobosan Kuantum dalam Single-Molecular Magnet 8

• Peran Kimia Komputasi Menghadapi COVID-19 10

Rubrik Kimia

• Mesin Penanak Penentu Kualitas Rasa Nasi 18

Rubrik Teknologi

Rubrik Biologi

• Mengenal Penyakit Metabolik Langka 20

Rubrik Kesehatan


• Teknik Kultur Jaringan Tumbuhan 13

• Hantavirus: Virus Lama yang Muncul Kembali 16

• Kaya dengan Membaca 23

Rubrik Sosial-Budaya

• Potret Pendidikan di SDN 03 Wringin Anom 25

Rubrik Pendidikan

iv | Tim Redaksi

Siapakah 1000guru? Gerakan 1000guru adalah sebuahlembaga swadaya masyarakat yangbersifat nonprofit, nonpartisan,independen, dan terbuka. Semangatdari lembaga ini adalah “gerakan” atau“tindakan” bahwa semua orang,siapapun itu, bisa menjadi gurudengan berbagai bentuknya, sertaberkontribusi dalam meningkatkankualitas pendidikan di Indonesia.Gerakan 1000guru juga berusahamenjembatani para profesional dariberbagai bidang, baik yang berada diIndonesia maupun yang di luar negeri,untuk membantu pendidikan diIndonesia secara langsung.

Kontak KamiSitus web: http://1000guru.nethttp://majalah1000guru.net

Surel: [email protected]

1000guru.net

LisensiMajalah 1000guru dihadirkan olehgerakan 1000guru dalam rangka turutberpartisipasi dalam mencerdaskankehidupan bangsa. Majalah iniditerbitkan dengan tujuan sebatasmemberikan informasi umum. Seluruhisi majalah ini menjadi tanggung jawabpenulis secara keseluruhan sehinggaisinya tidak mencerminkan kebijakanatau pandangan tim redaksi Majalah1000guru maupun gerakan 1000guru.

Majalah 1000guru telah menerapkancreative common license Attribution-ShareAlike. Oleh karena itu, silakanmemperbanyak, mengutip sebagian,ataupun menyebarkan seluruh isiMajalah 1000guru ini dengan caramencantumkan sumbernya tanpaperlu meminta izin terlebih dahulukepada pihak editor. Akan tetapi,dilarang untuk memodifikasi sebagianatau keseluruhan isi majalah di tempatlain tanpa izin penulis serta editor.Segala akibat yang ditimbulkan dari halitu bukan tanggung jawab editorataupun organisasi 1000guru.

Penata Letak

Asma Azizah (Universitas Sebelas Maret, Surakarta)Edi Suprayoga (Pusat Penelitian Fisika LIPI)Firman Bagja Juangsa (Tokyo Institute of Technology, Jepang)Ahmad Faiz Ibadurrahman (Tohoku University, Jepang)

Pemimpin Redaksi

Muhammad Salman Al-Farisi (Tohoku University, Jepang)

Editor Rubrik

Matematika:Eddwi Hesky Hasdeo (Pusat Penelitian Fisika LIPI)

Fisika:Agus Suroso (Institut Teknologi Bandung)

Kimia:Benny Wahyudianto (Osaka University, Jepang)

Biologi:Elga Renjana (Kebun Raya Purwodadi LIPI)

Teknologi:Indarta Kuncoro Aji (UEC Tokyo, Jepang)

Kesehatan:Ajeng K. Pramono (BIOENERGY Corporation, Jepang)

Sosial-Budaya:Intan Nur Cahyati (Universitas Sebelas Maret, Surakarta)

Pendidikan:Pepi Nuroniah (Universitas Pendidikan Indonesia)

Penanggung Jawab

Ahmad Ridwan Tresna Nugraha (Pusat Penelitian Fisika LIPI)Miftakhul Huda (Tokyo Institute of Technology, Jepang)

Promosi dan Kerjasama

Rohma Nazilah (SMA Muhammadiyah 2 Yogyakarta)Yudhiakto Pramudya (Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta)

Wakil Pemimpin Redaksi

Annisa Firdaus Winta Damarsya


Esok paginya, raja menunggu bendahara denganlaporannya. Namun, hingga tengah hari, belummuncul juga sang bendahara. Hingga akhirnyaketika sudah sore, barulah sang Bendahara muncul,dan wajahnya pucat dan matanya merah. Tampakbahwa ia kurang tidur.

“Hai Bendahara, apakah kau sudah menghitungberapa banyak beras yang harus kita berikankepada pembuat permainan catur?”

“Sudah Yang Mulia.”

“Baik. Segera urus pemberian tersebut. Mengapaengkau datang terlambat”

“Maaf Yang Mulia, saya menghabiskan waktusemalaman untuk menghitung berapa beras yangharus diberikan.”

“Hah, mengapa engkau harus menghabiskan waktusemalaman?”

“Karena jumlah keseluruhannya sangat besar.Setelah saya hitung, jumlah yang diminta jauhlebih besar daripada persediaan beras di lumbungkerajaan.

“Hah, apakah engkau bergurau? Bukankah iahanya meminta satu butir, dua butir, empat butir,dan seterusnya…”

“Ternyata jumlahnya kalau dihitung, jauh lebih besar dari jumlah beras di lumbung kerajaan. Bahkan jauh lebih besar dari jumlah beras di seluruh dunia.”

Sang raja tercengang. Kisah ini harus kita hentikan di sini. Mari kita lihat berapa sebenarnya jumlah beras yang diminta.

Petak pertama = 1 butir.Petak kedua = 2× petak pertama = 2 butir = 2× 1Petak ketiga = 2× petak kedua = 4 butir = 2× 2× 1

http://majalah1000guru.net • Vol. 8 No. 3 • Edisi ke-108 • Maret 2020 1

Rubrik Matematika

Dalam pembicaraan mengenai penambahan orangatau pasien terinfeksi kuman dan kemudianmenjadi wabah, sering didengar istilah“pertumbuhan eksponensial” (exponential growth).Apakah yang sebenarnya dimaksud denganpertumbuhan eksponensial?

Pertumbuhan eksponensial

Ilustrasi sederhana tentang pertumbuhaneksponensial ada dalam kisah tentang pembuatanpermainan catur. Ada banyak versi tentang ini,salah satunya kira-kira seperti ini. Dikisahkanbahwa sang penemu catur, dipanggil oleh raja.Raja mengatakan bahwa dia sangat menyukaipermainan catur, dan hendak memberikan hadiahkepada sang penemu.

Sang penemu kemudian meminta hadiah sepertiini: “Yang Mulia, terdapat 64 petak dalam papancatur. Permintaan hamba adalah Yang Muliamemberi hamba satu butir beras di petak pertama,lalu dua butir beras di petak kedua, lalu empatbutir beras di petak ketiga, dan seterusnya. Jumlahbutir beras di tiap petak adalah dua kali jumlahbutir beras di petak sebelumnya. ”

Jawab Sang Raja: “Benarkah hanya itu yang engkauminta? Satu butir beras di petak pertama, duabutir beras di petak kedua, empat butir beras dipetak ketiga, dan selanjutnya?”

“Benar Yang Mulia.”

Sang Raja tidak berpikir panjang dan menganggapbahwa sang penemu hanya meminta beras danjumlahnya tidak banyak sehingga dia menyetujuipermintaan tersebut.

“Baiklah permintaanmu aku kabulkan. Bendahara,mohon segera dihitung berapa banyak kita harusmemberikan beras sebagai hadiah untukpermainan catur ini. Laporkan kepadaku besokpagi.”

Penulis:1. Suharyo Sumowidagdo (Peneliti di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia)2. Iqbal Elyazar (Peneliti di Eijkman-Oxford Clinical Research Unit)3. Sudirman Nasir (Dosen di Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Hasanuddin)

Bahaya Pertumbuhan Eksponensial Wabah

Pertumbuhan Eksponensial Wabah

http://majalah1000guru.net • Vol. 8 No. 3 • Edisi ke-108 • Maret 20202

Petak keempat = 2× petak ketiga = 8 butir = 2× 2× 2× 1Petak kelima = 2× petak keempat = 16 butir = 2× 2× 2×2× 1 (ada 4 angka 2 dikalikan terus-menerus).Untuk petak ke-N, jumlah butir beras = 2× 2× 2 ...× 2 (adaN – 1 angka 2 dikalikan terus-menerus).

Tanpa menuliskan detail matematika, jumlah butiruntuk beberapa petak dapat kita tuliskan:• Petak ke-8 = 128• Petak ke-16 (seperempat papan catur) = 32.768• Petak ke-32 (separuh papan catur) = 2.147.483.648• Petak ke-48 (tiga perempat papan catur) =

140.737.488.355.328• Petak ke-64 (petak terakhir) = 9.223.372.036.854.775.808

Berapakah jumlah keseluruhan butiran beras dankira-kira akan menjadi berapa kilogram? Jika beratsatu butir beras adalah 0,01 gram (estimasi yanglebih ringan dari berat sebenarnya satu butirberas), berat total beras adalah 184 miliar ton!Padahal, produksi tahunan dunia untuk berasadalah sekitar beberapa ratus juta ton. Tidak akanada kerajaan yang sanggup membayar pemintaansang pembuat permainan catur tersebut.

Jebakan dari permintaan ini adalah bahwa di awal-awal tampaknya jumlah yang diminta tidak banyak.Sampai separuh papan catur, jumlah yang dimintakira-kira “hanya” 42 ton beras. Meski sudah cukupbanyak, masih dalam kapasitas sebuah kerajaan.

Jika sang raja mengerti mengenai pertumbuhaneksponensial, ia akan memotong permintaantersebut di awal-awal, dan tidak mencakup seluruhpapan catur. Memotong di separuh awal saja akanmengurangi drastis dari 184 miliar ton ke 42 tonberas.

Tanpa melanjutkan ke detail, ilustrasi beras dipapan catur ini diharapkan sudah menunjukkanurgensi bahwa sesuatu yang tumbuh secaraeksponensial akan tampak tidak banyak di awal,tetapi pada suatu titik akan meledak luar biasamenembus kapasitas. Demikian pula dalampenanganan kasus pertumbuhan eksponensialsuatu wabah. Kita perlu segera memotongpertumbuhan di awal dengan menghilangkandrastis faktor-faktor yang memperluas wabah.

Pertumbuhan eksponensial wabah COVID-19

Becermin dari cerita sang raja dan penemu catur,ada informasi penting yang diterapkan dalamkonteks ilmu epidemiologi atau penanganan

wabah, yaitu laju kenaikan kasus (growth rate).Laju kenaikan kasus menyatakan seberapa besarkasusnya meningkat dalam suatu periode waktutertentu. Waktu penggandaan (doubling time)adalah parameter yang kerap digunakan untukmenunjukkan waktu yang dibutuhkan jumlah kasusbaru untuk meningkat dua kali lipat. Laju kenaikankasus tersebut juga bisa dinyatakan sebagai faktormultiplikasi. Semakin tinggi laju kenaikan kasus,semakin banyak kasus baru yang akan muncul.

Laju kenaikan kasus juga bersifat dinamis, bisa naikatau turun, tergantung kepada periode waktu yangdianalisis dan intervensi yang dilakukan untukmempengaruhi laju kenaikan tersebut. Jumlahbutir beras di tiap petak yang merupakan dua kalijumlah butir beras di petak sebelumnyamerupakan contoh dari laju kenaikan kasus yangkonstan sepanjang waktu. Intervensi yang mampumenurunkan laju kenaikan kasus, secara teoretis,seharusnya memperlambat jumlah kemunculankasus baru. Ketiadaan intervensi untukmenghambat laju kenaikan kasus di tahap-tahapawal akan menghasilkan bencana.

Wabah untuk penyakit menular, secara umum,terbagi atas empat periode waktu, yaitu fasepenundaan, fase eksponensial, fase stasioner, danfase penurunan. Fase penundaan dicirikan denganjumlah kasus yang tidak terlalu banyak, sehinggakebanyakan otoritas kesehatan dan masyarakatcenderung mengabaikan bahkan mengingkarimasalah dan tidak peduli terhadap tindakanpencegahan dan pengendalian. Penundaan yangberlarut-larut kemudian diikuti dengan ledakankasus yang kenaikan kasusnya mengalamipertumbuhan eksponensial seperti dalam ceritacatur tadi.

Biasanya, pada fase eksponensial otoritaskesehatan dan sebagian besar masyarakat tersadarbahwa bahaya sudah di depan mata, mulaibersikap panik dan segera berpikir dan bertindakuntuk mencegah dan mengendalikan situasi.Celakanya, pada fase ini, kasus sudah terjadidimana-mana, petugas mulai kewalahan, fasilitaskesehatan sudah tidak cukup dan kewalahan untukmenampung serta masyarakat mulai bertanyaseberapa parah lagi bencana ini terus terjadi.

Fase stasioner adalah fase di saat laju kenaikankasus sudah menurun dan penambahan jumlah



kasus baru tidak lagi secepat pada faseeksponensial. Pada fase ini jumlah kasus baru tetapmuncul. Penurunan laju kenaikan kasus mungkinsaja disebabkan oleh akibat dari tindakanpenghadangan terhadap penularan, ataumasyarakat sudah mengembangkan imunitas yangtahan terhadap infeksi tersebut dan berkurangnyapopulasi yang masih rentan terhadap infeksi.

Fase terakhir, yaitu fase penurunan adalah ketikajumlah kasus baru mulai menunjukkan trenpenurunan. Seberapa lama periode waktu darimasing-masing fase itu sulit untuk diprediksi.Namun, fase eksponensial akan segera datangsetelah fase penundaan, seperti yang terjadi diKorea Selatan, Italia, dan Iran ketika menghadapiwabah COVID-19 pada bulan-bulan awal di tahun2020.

Pelajaran dari Korea Selatan, Italia dan Iran

Korea Selatan melaporkan kasus pertamanya padatanggal 20 Januari 2020. Empat minggu setelahnya,jumlah kasusnya baru mencapai 30 kasus. Padatanggal 19 Februari, seorang pasien positifmengaku menghadiri acara keagamaan di sebuahgereja beberapa waktu sebelumnya. Dua harisetelahnya jumlah kasus tiba-tiba meledak menjadi346. Dari Korea Selatan, kita belajar bahwa adafase penundaan selama 4 minggu di saat otoritaskesehatan masih melakukan penemuan kasussecara pasif dan belum melakukan tindakan aktifyang drastis. Setelah itu, kita melihat kenaikankasus yang mengikuti pertumbuhan eksponensial.Dalam 4 pekan berikutnya hingga 19 Maret 2020Korea Selatan melaporkan 8162 kasus dan 75kematian.

Italia menyajikan contoh yang lebih mengerikantentang laju pertumbuhan eksponensial yang besar.Italia melaporkan kasus akhir Januari 2020. Sejakitu mulai dilaporkan beberapa kasus positif dariwarga Italia yang kembali dari Cina. Namun, tiba-tiba pada tanggal 20 Februari (3 minggu setelahkasus pertama), seorang warga Italia yangdilaporkan tidak pernah bepergian ke Cina ataupunmemiliki kontak dengan orang yang datang dariAsia, dinyatakan positif virus Corona. Penularan diwilayah lokal terkonfirmasi. Sejak saat itu ledakanjumlah kasus tidak tertahankan lagi dan mengikutipola pertumbuhan eksponensial. Sekitar 6 minggusetelah kasus pertama, virus SARS-CoV-2 telah

menginfeksi sekitar 25,000 orang danmenyebabkan 1800 kematian.

Iran menjadi contoh yang menarik untuk lajupertumbuhan eksponensial yang lebih besardibandingkan dengan Italia dan dalam waktu yanglebih pendek. Kasus pertama Iran lebih lambatditemukan dan dilaporkan dibandingkan denganItalia dan Korea Selatan, yaitu 19 Februari 2020.Pemilihan umum dan tekanan politik di Iranmenunda proses pemeriksaan. Pemerintah akanmenghukum siapapun yang menyebarkan rumortentang wabah, seperti halnya pemerintah lokalWuhan di awal Januari 2020. Dalam waktu kurangdari dua minggu, Kementerian Kesehatan Iranmelaporkan 589 kasus. Dalam hanya satu bulansejak kasus pertama, hampir 14,000 kasus danlebih dari 700 kematian.

Pembelajaran dari ketiga negara di atas jelasmenggambarkan bahwa pengabaian pada faseawal dapat mengakibatkan bencana yang lebihbesar. Kasus infeksi yang tidak terdeteksi ikutmemperparah perluasan wabah. Saat artikel iniditulis, belum ada tanda-tanda ketiga negaratersebut masuk ke dalam fase stasioner, apalagifase penuruan. Situs “Our World in Data”(ourworldindata.org/coronavirus) menghitung lajupertumbuhan kasus baru untuk berbagai negara.Untuk Korea Selatan, jumlah kasus baru meningkatdua kali lipat setiap 13 hari. Iran dan Italia lebihparah karena kasus baru meningkat dua kali lipatsetiap 7 dan 5 hari.

Bagaimana dengan waktu penggandaan (doublingtime) di Indonesia?

Indonesia melaporkan 2 kasus pertamanya padatanggal 2 Maret 2020. Jumlah kasus bergerakperlahan sampai dengan minggu pertama. Kitaasumsikan saja bahwa waktu penggandaanIndonesia itu sama dengan Italia (5 hari) atau Iran(7 hari). Dengan pertumbuhan eksponensial, padaakhir Maret 2020 Indonesia diperkirakan memilikiantara 600–1000 kasus dan pada akhir April 2020antara 11,000–71.000 kasus COVID-19.

Harus dipahami dalam konteks ini bahwa kasusyang dilaporkan saat ini hanyalah orang-orangyang datang ke fasilitas kesehatan atas kesadaransendir i karena suda h merasakan ge ja la



menyerupai COVID-19 atau orang-orang yangterlacak dari hasil pencarian survei kontak denganpenderita positif sebelumnya. Belum diketahuiseberapa berapa besar penderita yang belumdatang ke layanan kesehatan. Selain itu, masih adamasalah ketersediaan alat tes PCR yang dapatmengonfirmasi COVID-19.

Pada akhir Maret 2020, Indonesia telah memasukifase eksponensial. Tindakan segera memperlambatwaktu penggandaan dapat dilakukan denganmeningkatkan jumlah orang yang diperiksa diwilayah tempat penderita ditemukan atau wilayahyang memiliki indikasi penularan. Otoritas perluterbuka memberikan informasi tentang data lokasipenderita sehingga masyarakat dapat ikutmemeriksakan diri dan menghindari kontakdengan lokasi tersebut, serta meningkatkankesadaran masyarakat dan tindakan mandirimasyarakat untuk meminimalkan kontak denganorang lain.

COVID-19 ini merupakan tantangan besar bagibanyak negara dan masyarakat, termasuk diIndonesia. Namun, dengan lebih memahamikarakteristik wabah termasuk aspek pertumbuhaneksponensialnya, juga melalui pemanfaatan iptekyang lebih intensif dan perbaikan koordinasiantarlembaga di dalam negeri maupun kerjasamaantarlembaga di tingkat internasional, semestinyapandemi ini dapat diatasi.

Catatan Editor:Artikel-artikel lain terkait pemodelan matematika untuk penyakit menular dapat diakses di• http://majalah1000guru.net/2014/10/ebola-

dan-matematika/• http://majalah1000guru.net/2013/12/matemat

ika-dan-pencegahan-penyakit-menular/Artikel seputar penyakit yang disebabkan coronavirus dapat diakses di:• http://majalah1000guru.net/2020/02/coronavir

us-sars-covid19/


magnetotelurik ini merupakan teknik soundinginduktif pasif yang mengukur variasi medanmagnet dan medan listrik alami di permukaan.Fungsi transfer antara medan listrik dengan medanmagnet pada domain frekuensi ini mengandunginfomasi mengenai distribusi resistivitas bawahpermukaan. Beberapa studi menunjukkan adanyakaitan erat antara resistivitas dengan porositas,kandungan fluida (air, uap air atau gas) dantemperatur formasi batuan.

Medan EM yang berdifusi ke bawah permukaanbumi berasal dari sumber alami, yaitu aktivitaselektromagnetik di ionosfer maupun atmosfer.Respons bumi atau benda anomali di bawahpermukaan akan berbeda berdasarkankonduktivitas anomali tersebut. Medan EM iniditimbulkan oleh berbagai proses fisik yang cukupkompleks dengan spektrum frekuensi sangat lebar.Pada frekuensi yang cukup rendah (kurang dari 1Hz), angin matahari (solar wind) yang mengandungpartikel-partikel bermuatan listrik berinteraksidengan medan magnet permanen bumi sehinggamenyebabkan variasi medan EM.

Ketika mengenai lapisan magnetosfer bumi, protondan elektron yang terkandung di dalam plasmasolar wind dibelokkan dengan arah yang salingberlawanan sehingga menghasilkan medan listrik.Variasi intensitas dan kecepatan dari solar wind inimenghasilkan gelombang elektromagnetik yangbervariasi terhadap waktu. Variasi pada frekuensiaudio (di atas 1 Hz) terutama disebabkan olehaktivitas meteorologis berupa petir di daerahekuator bumi. Gelombang EM yang dihasilkanpada saat terjadi petir dikenal sebagai sferics. Petiryang terjadi di suatu tempat menimbulkangelombang EM yang terperangkap antara ionosferdan bumi dan menjalar mengitari bumi.

Prinsip penerapan metode MT berawal dari arustelurik yang merupakan gelombang EM yangmenjalar dan teratenuasi akibat penjalaran dari

Rubrik Fisika

Banyak orang bilang secara historis konsepgelombang elektromagnetik muncul sebagaipaduan daya imajinasi dan ketajaman akal pikiranberlandaskan keyakinan akan keteraturan dankerapian aturan-aturan alam, mulai dari hukumCoulomb (muatan listrik menghasilkan medanlistrik yang kuat), hukum Biot-Savart (aliranmuatan atau arus listrik menghasilkan medanmagnet di sekitarnya), hukum Faraday (perubahanmedan magnet dapat menimbulkan medan listrik),hingga persamaan Maxwell yang menggabungkansemua hukum listrik dan magnet yangmendahuluinya. Maxwell berhasil membuktikanbahwa jika perubahan medan magnet dapatmenimbulkan perubahan medan listrik, pastilahperubahan medan listrik menimbulkan perubahanmedan magnet. Perkembangan keilmuanelektromagnetika pun terus berlanjut seiringpenerapannya di berbagai bidang.

Pada bidang geofisika, fenomena elektromagnetikmerupakan salah satu “senjata” ampuh untukmengetahui distribusi parameter-parameter fisikadi bawah permukaan bumi dikarenakankarakteristiknya yang “merambat dan bercerita”dengan membawa karakter seperti panjanggelombang, amplitudo, frekuensi, dan kecepatan .Metode elektromagnetik (EM) ini biasanyadigunakan untuk eksplorasi benda-benda konduktifatau benda-benda yang mampu menghantarkanlistrik serta mampu memberikan respons terhadapgaya magnet. Tujuan dari dilakukannya metode iniadalah pada pemanfaatan dari perubahankomponen-komponen medan akibat variasikonduktivitas untuk menentukan struktur bawahpermukaan. Medan EM yang digunakan dapatdiperoleh dengan sengaja, seperti denganmembangkitkan medan di sekitar daerah observasi(teknik aktif) atau memanfaatkan sumber EMalami (teknik pasif).

Salah satu metode dengan sumber EM alami digeofisika adalah metode magnetotelurik. Metoda

Penulis:Candra Mecca Sufyana (Peneliti di Lab Fisika Sistem Kompleks ITB)Kontak: candra86mecca(at)gmail.com

Pemanfaatan Medan Elektromagnetik untuk Eksplorasi Bawah Permukaan Bumi

Eksplorasi Bawah Permukaan Bumi


ionosfer ke permukaan bumi. Pada jarak yangcukup jauh dengan sumber, gelombang EMdiasumsikan sebagai gelombang bidang dengankomponen vertikal yang cukup besar dan memilikirentang frekuensi dari 10 kHz hingga 10-4 Hz.Medan EM yang bervariasi terhadap waktu inidianggap sebagai pemancar (transmitter) yangakan berpenetrasi ke dalam permukaan bumi danakan mengalami kontak dengan medium bumi(dianggap sebagai konduktor) sehinggamenghasilkan “arus Eddy”. Selanjutnya arus Eddyinilah yang menghasilkan medan magnet sekundersesuai hukum Ampere sehingga medan magnetdan medan listrik sekunder akan terekam olehdetector atau penerima (receiver).

Informasi mengenai resistivitas medium yangterkandung dalam data magnetotelurik dapatdiperoleh dari penyelesaian persamaan Maxwell.Persamaan Maxwell yang menggambarkanperilaku medan EM adalah sintesis hukum-hukumyang berlaku untuk fenomena listrik-magnet.Dalam bentuk diferensial, persamaan Maxwelldalam medium untuk domain frekuensi dapatdituliskan dalam empat persamaan.

Persamaan Maxwell pertama diturunkan darihukum Faraday yang menyatakan bahwaperubahan fluks magnetik menyebabkan medan

listrik dengan gaya gerak listrik berlawanan denganvariasi fluks magnetik penyebabnya. Persamaankedua merupakan generalisasi hukum Amperedengan mempertimbangkan konservasi muatan.Persamaan tersebut menyatakan bahwa medanmagnet timbul akibat fluks total arus listrik yangdisebabkan oleh arus konduksi dan arusperpindahan. Persamaan ketiga terkait denganhukum Gauss, yaitu fluks listrik pada suatu ruangsebanding dengan muatan total yang ada dalamruang tersebut. Terakhir, persamaan keempatyang secara konsep mirip dengan persamaanketiga berlaku untuk medan magnet, tetapi dalamhal ini tidak ada monopol magnetik.

Nilai medan yang terukur di permukaanmengandung informasi mengenai konduktivitasbatuan bawah permukaan sehingga denganmengukur medan listrik dan medan magnet secarabersamaan di suatu lokasi yang sama dan denganmenggunakan perbandingan dari nilai medantersebut pada berbagai frekuensi, kita dapatmenentukan nilai konduktivitas batuan untuksetiap kedalaman pada daerah tersebut. Padametode magnetotelurik ini variabel yang palingberpengaruh adalah frekuensi atau kebalikannya,yakni periode. Jika frekuensi semakin besar, atauperiode rendah, daya pengukuran kedalaman akansemakin rendah dan atenuasi lebih cepat, danbegitu pula sebaliknya. Sementara itu, nilaiimpedansi yang merupakan rasio antara medanlistrik dan medan magnet berpengaruh padastruktur resistivitas dari tempat yang diukur.

Contoh sumber medan EM alami.

Prinsip penerapan gelombang EM untuk eksplorasi bawah permukaan bumi.

Persamaan Maxwell.

Skema eksperimen magnetotelurik.


Eksplorasi Bawah Permukaan Bumi

Alat ukur magnetotelurik terdiri dari tiga sensorsinyal magnetik (magnetometer) dan dua pasangsensor sinyal listrik (elektrode) beserta unitpenerima yang berfungsi sebagai pengolah sinyaldan perekam data. Pada pengukuran medan listrikini, terdapat empat buah elektrode nonpolarisasiyang dibagi rata pada dua arah sumbu-x (Ex) dandan dua arah sumbu-y (Ey). Pasangan elektrode Ey

dan coil Hy sebaiknya diarahkan tegak lurusterhadap stuktur, sedangkan pasangan elektrode

Ex dan coil Hy disejajarkan dengan struktur yangkemudian diukur tegangan antara elektrodetersebut. Kawat pada instrumen ini sebaiknyaditempatkan di atas tanah.

Bahan bacaan:

• Reynolds, John M. 1997. An Introduction to Applied Environmental Geophysics. John Wiley and Sons: New York.

• http://geofisika.net/magnetotellurik-mt/


yang menghalangi partikel keluar dari kotak.Karena energi potensial partikel (V) sama dengan 0ketika berada di dalam kotak, energi total E hanyaberasal dari energi kinetiknya. Energi tersebutdapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

𝐸𝑛 =𝑛2ℎ2

8𝑚𝐿2𝑛 = 1,2,3,…

Menariknya, jika energi potensial partikel kurangdari tak berhingga ketika mencapai dinding di atasdan E < V, ternyata fungsi gelombangnya tidakakan berubah menjadi nol. Partikel tetap dapatmerambat seperti gelombang di luar dinding.Bagaimana itu mungkin terjadi mengingat

Penulis:Langit Cahya Adi (mahasiswa S-3 di Departemen Kimia, Osaka University, Jepang)Kontak: langit.cahyadi(at)gmail.com

Rubrik Kimia

Dalam Majalah 1000guru Edisi April 2019, single-molecular magnet (SMM) pernah dibahas secararingkas. Meskipun SMM memiliki potensi yangbanyak belum dipelajari mengenai kemagnetandan sintesisnya, ada hal mendasar yang harusdipahami terlebih dahulu, yakni segi kimiakuantumnya. Mengapa segi kimia kuantum pentingdan mungkin bisa dibilang “mau tak mau” harusdipelajari serta dipahami? Karena dari situlahtingkat energi elektron dapat dihitung dan sifat-sifat senyawa SMM dapat dianalisis. Salah satukonsep dasar yang perlu diketahui adalahpenerowongan kuantum.

Efek terobosan kuantum (quantum tunneling)berdasar pada konsep dasar bahwa partikelkuantum (dalam hal ini elektron) memiliki sifatdualisme, yaitu bersifat sebagai gelombangsekaligus partikel. Sifat gelombang elektron inidirumuskan dalam besaran matematis yangdisebut fungsi gelombang (wave function). Olehfisikawan Jerman Erwin Schroedinger, persamaanfungsi gelombang ini dituliskan sebagai:

−ℏ2

2𝑚

𝑑2𝜓

𝑑𝑥2+ 𝑉 𝑥 𝜓 = 𝐸𝜓

dengan V(x) adalah energi potensial partikel padasembarang posisi pada x. Karena energi total Eadalah jumlahan dari energi potensial dan energikinetik, suku (−ℏ2/2𝑚) (𝑑2𝜓/𝑑𝑥2) dapatdiasosiasikan sebagai unsur energi kinetiknya.Adapun ℏ yang dibaca sebagai “h-bar” adalahmodifikasi dari konstanta Planck h dengan ℏ = h/2π1,054× 10-34 J s. Perlu diingat, persamaan di atastidak bergantung pada variabel waktu.

Saat partikel berada di dalam suatu kotak dengan xberada di antara dari 0 hingga L seperti padagambar, energi potensialnya bernilai 0. Namun,ketika partikel tepat berada di x = 0 atau x= 0,secara drastis energinya menjadi tak berhingga.Potensial tak berhingga itu layaknya suatu dinding

Efek Terobosan Kuantum dalam

Single-Molecular Magnet

Ilustrasi kotak dengan x = 0 sampai L dan energi potensial tak hingga pada dinding.

Fungsi gelombang saat terobosan kuantum terjadi,dengan E < V.

http://majalah1000guru.net/2019/03/single-molecular-magnet/


Terobosan Kuantum

Bahan bacaan:

• Atkins P.W., de Paula P., Atkins’ Physical Chemistry, 2006, 8th edition, Oxford University Press.

• Christou G., Gatteschi, D., Hendrickson, D. N., Sessoli, R. MRS Bulletin, 2000, 25, 66–71.

• Bolgani L., Wernsdorfer W., Nat. Mater., 2008, 7, 179-186

berdasarkan mekanika klasik partikel menembusdinding tidak akan terjadi karena energinya yanglebih kecil?

Penerobosan terjadi jika dinding kotak cukup tipisuntuk ditembus sehingga energi potensial partikelakan berkurang hingga nol setelah menempuhjarak tertentu dan merambat di dalam dindingserta mengalami perubahan perlahan-lahan padaamplitudonya. Selanjutnya, partikel akanmelakukan melaju kembali di seberang dindingyang sudah dilaluinya. Bocoran dengan carapenembusan terhadap wilayah yang terlang secaramekanika klasik inilah yang disebut efek terobosankuantum.

Bagaimana dengan terobosan kuantum di dalamSMM? Di dalam SMM, apa yang kita bicarakansebagai “dinding” dalam paragraf di atas adalah“dinding” puncak kurva energi potensial sumurganda. Hanya saja, efek terobosan kuantum dalamSMM sesungguhnya merupakan perkara yangmasih diteliti oleh para ilmuwan. Terobosankuantum pertama kali ditemukan pada senyawa[Mn12O12(O2CCH3)16(H2O)4]·4H2O·2CH3CO2H ataubisa disingkat Mn12ac dengan nilai bilangankuantum spin S sebesar 10.

Bagaimana efek terobosan kuantum ini ditemukanpada senyawa Mn12ac? Caranya adalah denganmenggunakan kurva magnetisasi senyawa tersebut.Dapat kita lihat pada kurva magnetisasi adahisterisis kurva dengan bentuk yang tidak halus,yakni berundak. Bentuk berundak ini menandakanadanya perubahan laju magnetisasi ketikapertemuan tingkatan energi dari satu sisi sumurenergi bertemu dengan sumur energi yang lain.

Tinjau persamaan H = DSz2 + E(Sx

2 – S y2) +

gμBμ0S•H. Ketika medan magnet luar H diberikankepada sampel senyawa SMM sepanjang sumbu-z,tingkat energi dengan S < 0 akan beringsut ke atassedangkan tingkatan dengan S > 0 akan beringsutke bawah. Tingkatan energi dari S positif dan Snegatif akan bersilangan di titik atau posisi saat Hsama dengan 0. Pada situasi tersebut, efekterobosan kuantum terjadi ditandai dengan bentukundakan pada kurva magnetisasi akibat adanyaperubahan signifikan laju relaksasi magnetisasi.

Sepengetahuan penulis, efek terobosan kuantumtidak mencakup bagaimana magnetisasi danrelaksasi magnet dapat terjadi dengan bantuansuhu/temperatur maupun partikel cahayabernama foton, suatu objek studi tersendiri yangperlu didiskusikan lebih lanjut. Meskipun begitu,terobosan kuantum tetap masih topik kajian yangmelibatkan banyak pendekatan terkhusus kimiadan fisika kuantum, serta terbuka terhadapberbagai penelitian lebih lanjut.

Kurva energi potensial versus bilangan kuantum Mn12ac dengan S = 10.

Kurva magnetisasi senyawa Mn12ac


akhirnya diumumkan terdapat dua warga negaraIndonesia di dalam negeri yang positif terinfeksiSARS-CoV-2.

Lalu, apakah para peneliti hanya berpangku tangansaja melihat situasi ini? Tentu saja tidak. Tenagamedis seperti dokter, juru rawat, dan staf medislainnya merupakan garda terdepan dalammenghadapi pandemi ini. Di sisi lain, para ilmuwandari berbagai bidang juga berusaha membantusesuai bidangnya masing-masing.Para matematikawan berusaha membuat model

penyebaran infeksi virus, baik dari skala waktumaupun perkiraan korban. Para fisikawan dapatmemetakan penyebaran virus dengan membuatmodel dalam bentuk spasial (ruang). Sementara itu,ilmuwan di bidang kimia atau biokimia berusahamembuat dan merekayasa obat baru ataumengembangkan serta menguji coba obat yangtelah diketahui kegunaannya dalam usahamengobati korban infeksi.

Dalam cakupan tersebut, di manakah posisipeneliti kimia komputasi? Bagi ilmuwan kimiakomputasi, khususnya yang menekuni kimia obat-obatan, berbekal komputer dan data digital yangberkaitan dengan penyakit seperti struktur proteindari suatu virus, ada beberapa kajian bermanfaatyang dapat dihasilkan.

Studi rancang obat dengan bantuan komputer(dalam bahasa Inggris: computer-aided drugdesign/CADD), dapat meliputi empat situasi utama,seperti digambarkan pada tabel.

Penulis:Viny Alfiyah (Mahasiswi S-1 di Departemen Kimia, FMIPA, Universitas Gadjah Mada)Kontak: alfiyahviny(at)gmail(dot)com

Rubrik Kimia

Penelitian dalam ilmu kimia, seringkalidigambarkan dengan seseorang dalam balutan jaslab, mengenakan kacamata dan sarung tanganpelindung sembari mengamati atau memegangalat gelas. Visualisasi tersebut tidaklah salah, tetapi,seiring dengan berkembangnya teknologikomputer, penelitian di bidang kimia bukan hanyadilakukan dengan cara berjibaku dengan bahankimia dan alat gelas, melainkan juga dengan kertas,pensil, dan tentu saja komputer. Bidang ini adalahkimia komputasi.

Secara umum, dalam penelitian kimia komputasiterdapat dua kategori utama yang saat ini kerapkali samar batasannya, yaitu teori murni danterapan. Kategori teori murni umumnya mengkajieksplorasi di bidang kimia itu sendiri sepertipengamatan efek distorsi Jahn-Teller dalamlarutan (Saputri dkk., 2019) atau pengembanganmetode (parameterisasi) yang digunakan dalamkimia komputasi. Adapun kategori terapancenderung bersinggungan dengan bidang lainseperti pemanfaatan senyawa kimia untukmeningkatkan kinerja sel surya sebagai dye-sensitizer-solar-cell (DSSC) di bidang energi, ataudalam bidang obat-obatan dalam kajian desainrekayasa senyawa obat.

Dari laporan South China Morning Post yangdilansir The Guardian (2020), pada 17 November2019, muncul kasus pertama dari infeksi akibatvirus di Wuhan, Provinsi Hubei, Republik RakyatTiongkok (RRT). Penyakit akibat virus tersebut olehBadan Kesehatan Dunia (WHO) dinamakan COVID-19, singkatan dari Corona Virus Disease 2019. Pada20 Desember 2019, kasus terkonfirmasi COVID-19meningkat menjadi 60 kasus.

Selama triwulan pertama tahun 2020, satu persatu negara di dunia mengumumkan adanya kasusinfeksi akibat COVID-19 di wilayah masing-masing.Indonesia sendiri sempat dispekulasikan bebaspenderita korona. Namun, pada 2 Maret 2020

Peran Kimia Komputasi Menghadapi COVID-19

Struktur ligan

Struktur proteinDiketahui Tidak diketahui

DiketahuiStructure-based

drug design (SBDD)

Ligand-based drug design

(LBDD)

Tidak diketahui

De novoStudi pustaka/

Pembuatan pustaka kimia


Peran Kimia Komputasi

Terdapat dua istilah utama yang penting agardapat memahami tabel tersebut, yaitu strukturprotein dan ligan. Protein merupakan serangkaianurutan asam amino yang berukuran besar(globular) serta memiliki bioaktivitas tertentu yangspesifik. Ukuran protein yang besar menyebabkanprotein digolongkan sebagai makromolekul.Bioaktivitas tertentu dari protein berkaitan dengansisi aktif protein yang lazim disebut reseptor.Bagian reseptor inilah yang biasanya menjaditarget dari suatu senyawa obat. Struktur proteindapat diperoleh dengan cara mengkristalkanprotein target kemudian dilakukan analisisspektroskopi untuk menghasilkan suatu citraan.Salah satu bank data digital untuk struktur proteinadalah rcsb.org.

Adapun ligan merupakan molekul berukuran kecil(relatif terhadap protein) yang dengan suatumekanisme kerja memicu efek tertentu padatubuh. Struktur ligan yang telah menjalani prosespengujian klinis dan memperoleh izin edar darilembaga berwenang inilah yang kita kenal dengansebagai senyawa obat. Biasanya, ligan merupakanmolekul organik tertentu yang dapat berinteraksidengan reseptor sehingga timbul bioaktivitas.Ligan boleh merupakan hasil sintesis maupunsenyawa isolasi dari bahan alam ataupunkombinasi keduanya. Jutaan struktur telah berhasildiidentifikasi dan ditempatkan dalam bank datayang dapat diakses secara terbuka seperti didrugbank.ca atau zinc15.docking.org.

Berdasarkan tabel situasi struktur protein danstruktur ligan, ada 4 kotak konsep atau metoderancang obat yang mungkin dilakukan. Kotakpertama adalah structure-based drug design(SBDD) atau ketika struktur protein dan ligandiketahui. Metode yang dapat dilakukan adalahmelakukan molecular docking (penambatanmolekul). Prinsip dari metode ini adalah pencarianpose antara ligan dan reseptor protein yang palingcocok. Pose yang cocok akan menghasilkaninteraksi ligan-reseptor protein sehinggadiharapkan menimbulkan efek berupa bioaktivitasyang diinginkan.

Studi docking sendiri dapat menjadi kajian awalpenelitian desain senyawa maupun melengkapihasil eksperimen. Ada beberapa perangkat lunakyang bersifat open source yang dapat digunakanseperti AutoDock 4.2, AutoDock Vina, dan lain-lain.

Studi docking dalam jumlah banyak dan dalamwaktu singkat yang menggunakan ratusan ribuatau bahkan jutaan senyawa disebut high-throughput screening (HTS). Metode HTS ini dapatdilakukan untuk memprediksi kemungkinanpenggunaan suatu senyawa obat yang telahdiketahui strukturnya pada suatu jenis proteinbaru.

Kotak berikutnya adalah pendekatan ligand-baseddrug design (LBDD) atau ketika struktur proteintidak diketahui, tetapi struktur ligan diketahui.Metode yang dilakukan biasanya adalahquantitative structure-activity relationship (QSAR).Pada metode QSAR ini, untuk satu seri senyawatertentu dilakukan pengolahan data secara statistiksehingga diperoleh hubungan antara bioaktivitasdengan struktur ligan dalam bentuk suatupersamaan matematika sederhana. Modelmatematika yang diperoleh didasarkan padakarakter unik seri senyawa itu disebut deskriptor.Beberapa perangkat lunak yang berkaitan denganstudi QSAR contohnya adalah PaDEL-Descriptordan BuildQSAR. Beberapa penelitimengembangkan juga perangkat lunak berbasisweb untuk QSAR seperti Drug Theoretics andCheminformatics Laboratory (DTCLab/dtclab.webs.com) atau OChem (ochem.eu).

Kotak ketiga adalah pendekatan de novo. Dalampendekatan ini, kita mencoba menggambarkantopologi tiga dimensi dari reseptor. Topologi tigadimensi yang diperoleh kemudian menjadi dasarperkiraan bentuk dari molekul yang menjadiligannya. Struktur molekul cenderung memilikikarakteristik tersendiri seperti bentuk tiga dimensiyang mendatar/planar untuk gugus fungsi sistemcincin terkonjugasi dalam benzena, ataukecenderungan lain seperti adanya gugus C=Oakan memberikan pengaruh sudut yang berbedapada dua atom lain yang diikat oleh atom karbonkarena keberadaan dua pasang elektron bebas dariatom oksigen memberikan pengaruh yang berbedadaripada atom tanpa pasangan elektron bebas.

Kotak keempat, yaitu ketika baik struktur proteinmaupun struktur ligan tidak diketahui. Situasiseperti ini cukup sulit karena benar-benar harusmelakukan studi pustaka dari literatur yang telahdipublikasikan atau mencoba membuat pustakakimia sendiri dari senyawa rancangan. Biasanya,studi yang dilakukan adalah kemiripan farmakofor


Peran Kimia Komputasi

dari struktur yang telah diketahui bioaktivitasnya,kemudian dilakukan variasi dari gugus fungsi atausumber bahan yang berbeda.

Beberapa minggu setelah berita pandemi akibatCOVID-19 menjadi perhatian masyarakat dunia, Jindkk. (2020) berhasil mengisolasi struktur proteaseutama dari virus COVID-19 yang dirilis pada 5Februari 2020 di situs web Protein Data Bank(PDB) (dapat diakses di rcsb.org). Saat ini, lebihdari 100 struktur protein yang terkait dengan virusCOVID-19 telah terdokumentasi di PDB. Jumlah iniakan terus bertambah seiring dengan isolasi yangdikerjakan di berbagai laboratorium di dunia.

Semua orang berusaha sebaik-baiknya dengan carayang mereka mampu, ada pihak yang merawatpasien, ada pihak manufaktur yang membuat alatpelindung diri (APD), ada yang berkutat dilaboratorium dengan menguji suatu senyawa obatatau memperoleh struktur protein lain dari virusCOVID-19. Bahkan ada yang berusaha dengan caramelakukan swakarantina, mengurangi aktivitas diluar rumah.

Peneliti kimia komputasi dapat melakukan kajianawal tentang perkiraan molekul yang cocok untukreseptor, baik dari senyawa hasil sintesis maupunhasil isolasi. CADD memungkinkan adanyapercepatan penemuan obat untuk penangananpasien akibat infeksi virus COVID-19 sehinggapasien dapat lekas sembuh serta mengurangipotensi rasio kematian bagi pasien rentan.

Bahan bacaan:

• Saputri, W.D., Wijaya, K., Pranowo, H.D., dan Hofer, T.S., 2019, The Jahn-Teller effect in mixed aqueous solution: the solvation of Cu2+ in 18.6 % aqueous ammonia obtained from ab-initio quantum mechanical charge field molecular dynamics, Pure Appl. Chem., 91(10), 1553–1565.

• Jin, Z., Du., X., Xu., Deng, Y., Liu, M., Zhao, Y., Zhang, B., Li, X., Zhang, L., Peng, C., Duan, Y., Yu, J., Wang, L., Yang, K., Liu, F., Jiang, R., Yang, X., You, T., Liu, X., Yang, X., Bai, F., Liu, H., Liu, X., Guddat, L.W., Xu., W., Xiao, G., Qin, C., Shi, Z., Jiang, H., Rao, Z., dan Yang, H., 2020, Structure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitors, doi: 10.1101/2020.02.26.964882.

Lembaga berwenang seperti pemerintah tidakdapat sendirian menanggung beban ini. Benar jikapemerintah sebagai alat kewenangan negara wajibmelindungi warganya. Tetapi penanganan suatupandemi yang dikategorikan kejadian luar biasaperlu usaha luar biasa pula untuk menghadapinya.Kita bisa memenangkan pertarungan ini. Namun,diperlukan komitmen dari segala pihak untuk turutmelakukan kontribusinya masing-masing, sesuaiprofesi masing-masing maupun sebagai bagianmasyarakat yang disebut Republik Indonesia.

Catatan:Perangkat lunak yang disebutkan dalam artikel inibersifat open-source dan dapat dijalankan padaplatform Windows maupun Linux.


Salah satu mekanisme pertahanan ini padatumbuhan yang berada di lingkungan alaminyaditunjukkan melalui terbentuknya kalus jika terjadiluka. Kemampuan ini diamati lebih lanjut oleh parapeneliti sejak abad ke-19. Ternyata masing-masingsel pada kalus tersebut mampu menjadi individubaru jika dikultur pada media yang sesuai.Kemampuan inilah yang disebut dengan istilah“totipotensi”, yaitu kemampuan setiap sel somatiktumbuhan untuk menjadi individu baru.Kemampuan ini pula yang mengilhami parapeneliti untuk mendalami potensi danmengembangkan kultur jaringan tumbuhan.

Proses mengkultur jaringan tumbuhan harusdilakukan secara aseptis. Maksudnya, prosesdilakukan secara steril dengan meniadakankeberadaan mikroba dan fungi serta menghindarikontaminasi selama proses kultur. Perlu diketahuibahwa media yang digunakan untuk kulturmengandung mineral, vitamin, dan sumber karbonseperti gula, sehingga sangat disukai oleh mikrobadan fungi. Jika media terkontaminasi, akan terjadipersaingan antara kontaminan dengan tumbuhanyang dikultur. Dalam hal ini, kultur tumbuhan akankalah sebab laju pertumbuhan kontaminan jelasjauh lebih cepat dan terkadang mengeluarkansenyawa toksik yang menghambat pertumbuhaneksplan yang dikultur.

Adapun hal-hal yang perlu disterilisasi pada proseskultur adalah eksplan, media, alat, dan ruang kerjakultur. Perlu diingat, sterilisasi pada saat proseskultur juga harus terjaga, antara lain denganmenggunakan sarung tangan, masker, danmenyemprotkan alkohol 70% pada tangan yangdigunakan untuk bekerja.

Eksplan merupakan salah satu faktor utama yangmemengaruhi keberhasilan kultur jaringantumbuhan. Eksplan ialah bagian kecil daritumbuhan yang digunakan sebagai materi dalamkultur jaringan tumbuhan. Faktor-faktor yangmenentukan respons eskplan dalam kultur jaringan

Penulis:Elok Rifqi Firdiana (Peneliti di Kebun Raya Purwodadi, Pusat Penelitian Konservasi Tumbuhan dan Kebun Raya LIPI) Kontak: elok.firdiana(at)gmail.com

Rubrik Biologi

Mungkinkah sepotong daun yang berukuran 1×1cm2 dapat menghasilkan puluhan tunas?Jawabannya adalah sangat mungkin. Hal tersebutdapat diwujudkan dengan menggunakan metodekultur jaringan tumbuhan. Lantas, apa yangdimaksud dengan kultur jaringan tumbuhan itu?

Kultur jaringan tumbuhan merupakan kulturaseptis sel, jaringan, atau keseluruhan tumbuhanpada kondisi nutrisi dan lingkungan yang terkendali.Penerapan metode sering kali bertujuan untukmenghasilkan klon yang true-to-type (memilikigenotipe yang sama dengan induknya). Kondisiyang terkendali memberikan lingkungan yangkondusif bagi pertumbuhan dan perbanyakantumbuhan. Pada kondisi tersebut kebutuhanasupan nutrisi, pH media, serta faktor abiotik lainseperti suhu, kelembapan, dan cahaya harus sesuai.

Tumbuhan memiliki plastisitas perkembangan yangamat luar biasa, ditunjukkan melalui tingginyakemampuan regenerasi mereka. Dari waktu kewaktu, tumbuhan harus berhadapan denganberbagai kerusakan fisis yang disebabkan olehlingkungan abiotik dan biotiknya. Tumbuhan diberikemampuan mengembangkan mekanismepertahanan untuk menutup luka atau menggantiorgan atau bagian yang rusak.

Planlet pada kultur jaringan tumbuhan. Sumber gambar: https://www.indiamart.com/proddetail/plant-tissue-

culture-19116153448.html.

Teknik Kultur Jaringan Tumbuhan


Kultur Jaringan

adalah genotipe, tahap fisiologis tumbuhan,sumber eksplan, umur eksplan, ukuran eksplan,posisi eksplan pada tumbuhan donor, dankerapatan eksplan pada media kultur. Segmentumbuhan yang dapat digunakan dalam kulturadalah batang, akar, daun, bunga, ovulus,kotiledon, dan hipokotil. Eksplan-eksplan tersebutmembentuk organ secara langsung ataupun taklangsung, serta membentuk embrio.

Lapisan sel yang tipis juga dapat digunakan sebagaieksplan pada beberapa spesies, seperti Begoniadan tembakau, sementara embrio dapat digunakansebagai eksplan pada tanaman serealia (biji-bijian).Di samping itu, eksplan dari ujung tunas dan sel-selmeristematik dapat memberikan hasil yang positifuntuk pembentukan kalus dan regenerasi tunas.Selain diperoleh dari tumbuhan dewasa, eksplandapat diperoleh dari kecambah steril. Kita akanuraikan beberapa tahap dasar pada proses kulturjaringan tumbuhan.

1. Persiapan media yang sesuaiMedia MS, White, dan B5 adalah beberapa contohmedia yang digunakan pada kultur jaringantumbuhan. Media kultur terdiri atas nutrisianorganik, nutrisi organik, zat pengatur tumbuh,dan agar-agar. Terdapat dua jenis nutrisi anorganikyang digunakan dalam media kultur, yaitu enamnutrisi makro (nitrogen, fosfor sulfur, kalsium,kalium, dan magnesium) dan enam nutrisi mikro(besi, molybdenum, tembaga, seng, boron, danmangan. Sementara itu, nutrisi anorganik dapatberupa sumber karbon (sukrosa, fruktosa dankarbohidrat lain) serta vitamin dan asam amino(tiamin merupakan vitamin esensial, sedangkaninositol, piridoksin, asam nikotinat, dan asampantotenat adalah vitamin penunjang).

Untuk zat pengatur tumbuh, beberapa contohnyaadalah auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat,dan etilen. Auksin, sitokinin, dan giberelin adalahzat pengatur tumbuh yang paling sering digunakandalam kultur jaringan tumbuhan. Terakhir, agar-agar merupakan zat pemadat dalam media danberperan sebagai substrat, namun tidakmenambah unsur nutrisi. Agar-agar diperoleh darirumput laut dan memberikan permukaan padatuntuk pertumbuhan eksplan.

2. Pemilihan eksplanEksplan yang digunakan sebaiknya yang muda dan

Laminar air flow beserta bagian-bagiannya. Sumber gambar: https://andarupm.co.id/laminar-air-flow/

sehat agar memberikan respons sesuai denganyang diharapkan. Pada tumbuhan berkayu, eksplanyang digunakan sebaiknya berasal dari cabangyang telah dilakukan pruning (pangkas ujung).

3. Sterilisasi eksplan

Eksplan disterilisasi menggunakan berbagai macamdisinfektan seperti natrium hipoklorit (2%), peraknitrat (1%), kalsium hipoklorit (9-10%), larutanbromin (1-2%), merkuri klorida (0,1-1%), hidrogenperoksida, dan lain-lain. Untuk eksplan yangberasal dari tanah, misalnya umbi, terkadangmemerlukan sterilisasi tambahan sepertimenggunakan antifungi dan antibakteri. Setelahdisterilisasi, eksplan dibilas dengan akuades sterilsebanyak tiga kali masing-masing selama limamenit untuk menghilangkan residu disinfektanpada eksplan.

4. Inokulasi eksplan

Eksplan steril diinokulasikan pada permukaanmedia dalam kondisi aseptis dengan menggunakanlaminar air flow.

5. Inkubasi

Inkubasi dilakukan pada suhu 25 ± 2 oC, dengankelembapan relatif 50–60% dan fotoperiodeselama 16 jam. Bergantung pada tujuannya, untukorganogenesis, inkubasi dapat menghasilkan kalus(organogenesis tak langsung) ataupun tunas


Kultur Jaringan

(organogenesis langsung). Jika yang dihasilkankalus, selanjutnya dilakukan pemindahan padamedia baru untuk menginisiasi terbentuknya tunasatau akar. Namun, jika yang dihasilkan tunas,dilakukan pemindahan pada media untukmenginisiasi akar. Individu tumbuhan yangmemiliki akar dan tunas disebut planlet dan siapdiaklimatisasi.

6. Aklimatisasi

Aklimatisasi merupakan masa penyesuaian planletpada lingkungan luar dan dilakukan secarabertahap. Setelah melewati proses ini, tumbuhansiap ditanam di lahan atau rumah kaca.

Tujuan awal kultur jaringan tumbuhan sebenarnyaadalah bagian dari perbanyakan vegetatif.Dibandingkan metode perbanyakan lainnya,keunggulan menggunakan kultur jaringan

tumbuhan antara lain: (1) dapat menghasilkantumbuhan dewasa dengan cepat, (2) tidaktergantung pada biji, polinator, musim, dan lahanuntuk menghasilkan banyak individu baru, (3)meminimalkan penyebaran penyakit, hama, danpatogen karena dilakukan pada kondisi steril, dan(4) memerlukan eksplan yang relatif sedikit.

Selain untuk perbanyakan tumbuhan, sebenarnyamasih banyak penerapan penggunaan kulturjaringan tumbuhan dan sangat berguna dalammendukung pengembangan bioteknologitumbuhan. Penerapan-penerapan tersebut akankita pelajari pada tulisan lain. Semoga bermanfaat!

Bahan bacaan:

• Feher, A. 2019. Callus, Dedifferentiation, Totipotency, Somatic Embryogenesis: What These Terms Mean in the Era of Molecular Plant Biology? Front. Plant Sci. DOI: 10.3389/fpls.2019.00536

• Hussain, A., Qarshi, I.A., Nazir, H., & Ullah, I. 2012. Plant Tissue Culture: Current Status and Opportunities. Review Article. DOI: 10.5772/50568

• Nichodemus, C. O. 2017. Plant Tissue Culture: It’s Techniques, Applications, Advantages and Disadvantages in Plant Biotechnology. https://www.biotecharticles.com/Applications-Article/Plant-Tissue-Culture-Techniques-Applications-Advantages-and-Disadvantages-3805.html.

• Yildiz, M. 2012. The Prerequisite of the Success in Plant Tissue Culture: High Frequency Shoot Regeneration. Review Article. DOI: 10.5772/5107

• https://onlinesciencenotes.com/basic-steps-plant-tissue-culture-importance/

Tahapan dasar teknik kultur jaringan tumbuhan. Sumber gambar: https://slideplayer.info/slide/13628057/.


Penulis:Syaiful Rizal (Peneliti di Pusat Penelitian Biologi LIPI, Alumnus Universitas Airlangga)Kontak: drh.syaifulrizal(at)gmail.com

Rubrik Biologi

Belum usai wabah akibat Coronavirus (penyebabCOVID-19) yang diketahui berasal dari kota Wuhan,China, tahun 2020 ini dunia kembali digemparkanoleh munculnya Hantavirus. Dilansir dari mediaGlobal Times News, seorang pria dari ProvinsiYunnan, China dilaporkan meninggal di bus dalamperjalanan pulang ke Provinsi Shandong padaSenin (20/3/2020). Hasil uji klinis menyatakanbahwa pria tersebut positif terinfeksi Hantavirus.Hal ini berdampak pada penumpang lain yang jugaberada di dalam bus yang sama sehingga sebanyak32 orang harus melakukan uji klinis serupa.

Lantas muncul kekhawatiran, akankah virustersebut dapat menyebabkan pandemi sepertiCoronavirus? Untuk itu, kita perlu mengenalterlebih dahulu apa itu Hantavirus.

Hantavirus merupakan virus dengan RNA untaitunggal dan sense-negative. Virus ini berasal darifamili Bunyaviridae yang berbentuk bulat(spherical) dengan diameter 80–20 nm danpanjang mencapai 170 nm. Struktur Hantavirusmemiliki selubung yang tidak tahan terhadappelarut lemak seperti detergen, pelarut organik,dan hipoklorit. Virus ini juga dapat diinaktivasidengan pemanasan sinar UV.

Perlu diketahui bahwa Hantavirus merupakansalah satu agen zoonosis yang sering ditemukanpada hewan pengerat (rodensia). Keberadaan virusini sebenarnya bukanlah hal baru. Para ilmuwanbahkan telah melakukan penelitian danmenemukan Hantavirus pada beberapa jenisrodensia di Indonesia seperti tikus coklat (Rattusnovergicus), tikus polinesia (Rattus exulans), tikusrumah Asia (Rattus tanezumi), tikus putih (Musmusculus), dan celurut rumah (Suncus murinus).

Manusia dapat terinfeksi apabila terpapar olehekskreta (feses, urin, saliva) dan gigitan rodensiayang mengidap Hantavirus. Rodensia biasaditemukan di sekitar pemukiman manusia,terutama di hutan dan persawahan. Oleh

Hantavirus: Virus Lama yang Muncul Kembali

Morfologi Hantavirus. Sumber gambar: Muranyi dkk. (2005).

Rattus novergicus. Sumber gambar: animaldiversity.org.

Suncus murinus. Sumber gambar: animaldiversity.org


Hantavirus

karenanya, golongan yang rentan tertularHantavirus antara lain adalah pekerja di hutanyang tidak menggunakan sepatu maupun masker,orang yang tidur di rerumputan, orang yang tinggaldi pemukiman yang rawan banjir, para pembajaksawah, serta para petani yang sehari-harinyabekerja di sawah tanpa menggunakan pelindung.

Terdapat dua tipe gejala yang muncul apabilamanusia terinfeksi oleh virus ini, yaituHaemorrhagic Fever and Renal Syndrome (HFRS)dan Haemorrhagic Pulmonary Syndrome (HPS).Gangguan kesehatan tersebut ditandai dengangejala demam, kelelahan, nyeri otot, bintikperdarahan pada muka, sakit kepala, kemudiandiikuti dengan hipotensi, oliguria (sedikit buang airkecil), dan diuretik (sering buang air kecil).Diagnosis HPS pada individu yang baru terinfeksibeberapa hari masih sulit untuk dilakukan. Hal inidikarenakan gejala awal yang muncul sepertidemam, nyeri otot, dan kelelahan sering kalidibingungkan dengan gejala influenza. Namun, tipeHPS ini justru seringkali berakibat fatal danmemiliki angka kematian yang mencapai 38%.

Deteksi Hantavirus dapat dilakukan dengan ujidarah menggunakan metode Enzymed-Linked

Immunosorbent Assay (ELISA), ImmunofluoresenceAssay (IFA), dan Polymerase Chain Reaction (PCR).Penularan virus ini dapat dicegah apabila kitasenantiasa menjaga kebersihan dan selalumenggunakan alat pelindung diri saat beraktivitaspada lingkungan yang berpotensi menjadi sarangrodensia. Di samping itu, dengan merebaknyawabah virus yang terjadi akhir-akhir ini, harusmenjadikan kita menjadi pribadi yang selaluwaspada dan senantiasa menjaga kesehatankarena suatu penyakit dapat terjadi kapanpun, dimanapun, dari apapun. Salam sehat!

Bahan bacaan:

• Muranyi, W., U. Bahr, M. Zeier, and F. J. van der Woude. 2005. Hantavirus Infection. Journal of the American Society of Nephrology, 16: 3669–3679.

• Sendow, I., NLPI, Dharmayanti, M. Saepullah dan RMA Adjid. 2016. Infeksi Hantavirus: Penyakit Zoonosis yang Perlu Diantisipasi Keberadaannya di Indonesia. Wartazoa Vol. 26 No. 1 Th. 2016 Hlm. 017-026.

• https://animaldiversity.org/accounts/Rattus_norvegicus/

• https://animaldiversity.org/accounts/Suncus_murinus/pictures/collections/contributors/Heideman_Paul/Suncus_murinus/

• https://www.cdc.gov/hantavirus/hps/transmission.html


berpengaruh besar terhadap suhu panci bagiansamping.

Pada panci yang tipis, proses pemanasan berashanya terjadi di bagian bawah tempat elemenpemanas berada karena ketidakmampuan bagiansamping panci untuk menyerap dan menyimpanpanas. Dalam hal ini, suhu beras dan air yang lebihdingin sangat berpengaruh terhadap suhu pancipada bagian yang terkena beras dan air. Tidakheran jika nasi bagian atas akan terlambat matangjika dibandingkan dengan nasi bagian bawahnya.

Pada umumnya, panci yang tebal dibuat daristainless steel. Namun, dalam perkembangannya,panci tersebut dibuat dari tembaga berlapiskeramik. Dengan menggunakan tembaga tebal,

Penulis:Indarta Kuncoro Aji (Mahasiswa S-3 di Jurusan Teknik Mesin, The University of Electro Communications, Jepang)Kontak: indartaaji(at)gmail(dot)com

Rubrik Teknologi

Tahukah teman-teman bahwa mesin penanak yangkita gunakan sehari-hari sangatlah berpengaruhterhadap kualitas nasi yang dihasilkan. Oleh karenaitu, untuk mendapatkan kualitas nasi yang baik,mesin penanak nasi (rice cooker) haruslahberkualitas.

Jepang adalah salah satu negara maju yangmayoritas penduduknya mengonsumsi nasisebagai makanan pokok. Uniknya, perkembanganteknologi di Jepang tidak hanya sebatas otomotifdan teknologi informasi. Beberapa perusahaan diJepang bersaing mengembangkan teknologipenanak nasi berkualitas tinggi agar mampumenghasilkan kualitas rasa yang baik. Bahkanbanyak mesin penanak diproduksi tidak hanyadengan kemampuan menanak nasi, tetapi jugauntuk membuat roti dan memasak bubur dengankekentalan tertentu.

Dalam mendesain sebuah penanak nasi yangberkualitas, ilmu mengenai transfer panas haruslahdikuasai, terutama terkait dengan konduksi dankonveksi. Ketika menanak nasi, prosesperpindahaan panas dari mesin penanak ke beras(hingga menjadi nasi) dilakukan dengan carakonduksi dan konveksi.

Ciri ciri mesin penanak yang baik yaitumenggunakan panci berdinding tebal dan memilikisistem pembuangan uap air yang baik. Panciberdinding tebal memiliki distribusi panas yangsangat baik dan merata di seluruh bagian sehinggapanas yang didistribusikan ke beras juga lebihmerata. Hal ini terjadi karena semakin tebaldinding panci yang digunakan, semakin besarpanas yang diserap panci tersebut.

Material panci memiliki konduktivitas termal lebihtinggi dari pada beras sehingga suhu panas darielemen pemanas pada bagian bawah akan lebihcepat memanaskan bagian samping panci, dansuhu beras dan air yang lebih dingin tidak akan

Ilustrasi proses menanak dengan menggunakan panci berdinding tipis. Panas hanya berasal dari dinding panci

bagian bawah.

Mesin Penanak Penentu Kualitas Rasa Nasi

Ilustrasi proses menanak dengan menggunakan panci berdinding tebal.


Mesin Penanak Nasi

proses transfer panas dari elemen pemanas keseluruh permukaan panci akan jauh lebih cepat.Hal ini disebabkan nilai konduktivitas termal daritembaga (401,0 W/m.K) yang jauh lebih besardaripada stainless steel (15,1 W/m.K), sedangkankeramik digunakan sebagai bahan antikarat yangmampu bertahan hingga suhu tinggi.

Sistem pembuangan uap air berfungsi untukmengontrol tekanan dan laju suhu yang terjadi didalam penanak agar lebih stabil dari awal hinggaselesai menanak nasi. Selain air, uap air adalahmedia transfer panas yang terjadi di dalam panci.Suhu yang merata pada air dan uap air akanmengakibatkan nasi matang dengan sempurna.Dengan adanya sistem pembuangan uap yang baik,nasi yang dihasilkan akan lebih pulen.

Kualitas nasi yang dihasilkan berbanding lurusdengan harga penanak nasi. Harga yang dibanderoluntuk satu set mesin penanak berkualitas tinggibervariasi dari jutaan hingga puluhan juta rupiah,tergantung dari ukuran, bahan yang digunakan,serta jumlah fungsi yang tersedia.

Bahan bacaan:

• Cengel, Y. A., and Ghajar, A. J., 2015, Heat and Mass Transfer, Fundamentals and Applications (5th Edition), McGraw-Hill Education, NY.

• https://thermtest.com/keeping-your-warm-drinks-warm-a-thermal-properties-approach

• https://home.howstuffworks.com/rice-cooker1.htm• https://www.tiger-

corporation.hk/en/product/made-in-japan-double-pressure-induction-heating-mini-rice-cooker-jpd-a06s

• https://taiken.co/single/japanese-rice-cookers-evolution-of-high-tech-rice-making/


setiap prosesnya. Jika mengingat pelajaran biologidi bangku sekolah menengah pasti pernahmempelajari glikolisis. Glikolisis merupakan prosespembentukan energi yang memanfaatkankarbohidrat sebagai sumbernya, sedangkan zat giziyang lain memiliki proses berbeda dalammenghasilkan energi. Misalnya, metabolismelemak melalui beta-oksidasi, atau metabolismeprotein melalui siklus Krebs.

Bayangkan ketika membuat kue. Dalam prosesmembuat kue terdapat tahap-tahap dan bahanspesifik yang harus diikuti sehingga menjadi kueyang diinginkan. Jika terdapat bahan yang kurangataupun ada tahapan yang terlewat, bisa jadi kueyang dihasilkan akan berbeda rasa dan bentuknya.Demikian pula dalam proses metabolisme. Tiaptahapan dalam metabolisme tidak boleh terlewat.Dari satu tahap ke tahap berikutnya memerlukanmolekul spesifik yang disebut enzim.

Enzim merupakan molekul yang berfungsi untukmereaksikan suatu substrat menjadi produk. Zatgizi yang telah kita bahas merupakan substrat,sedangkan produk akhirnya adalah energi.Setidaknya dibutuhkan 10 tahap dalam prosesglikolisis untuk menghasilkan energi. Pada tiaptahap tersebut membutuhkan enzim yang berbeda.Jika salah satu enzim pada tahap tersebutmengalami defisiensi, ada penyakit metabolik yangbisa muncul.

Jenis Penyakit Metabolik

Penyakit metabolik merupakan gangguan padaproses metabolisme yang disebabkan olehmalfungsi atau defisiensi enzim. Sebagian besarpenyakit metabolik merupakan kelainan genetiksehingga tergolong penyakit langka. Suatu penyakitdisebut langka jika jumlah penderitanya kurangdari 0,5% penduduk. Dikarenakan termasukkelainan genetik, penyakit metabolik dapatdiketahui sejak bayi lahir atau disebut inborn errorsof metabolism (IEMs). Gejala umum pada jenis

Penulis:Siti Nurjanah (Mahasiswi S-3 di Laboratory of Metabolism Diseases, Universitätklinikum Freiburg, Jerman) Kontak: siti.nurjanah(at)uniklinikum-freiburg.de

Rubrik Kesehatan

Selain ketika melakukan program diet khusus,apakah kamu mengatur jenis makanan yang kamukonsumsi? Makanan merupakan satu-satunyasumber energi bagi tubuh sehingga kandungangizinya harus diperhatikan. Mengikuti anjuran"Nutrition Guide for Balance Diet" dari FAO,pemerintah Indonesia menerapkan Pedoman GiziSeimbang (PGS) menggantikan Empat Sehat LimaSempurna.

Pengertian seimbang pada PGS adalah pemilihanmakanan harus sesuai dengan kebutuhan zat gizitubuh. Kebutuhan zat gizi tubuh pada seseorangsangatlah berbeda, tergantung faktor usia dankondisi kesehatan. Pada sebagian orang, makanandengan zat gizi tertentu bisa membahayakan,bahkan dapat menyebabkan kematian. Penyakitseperti itu disebut dengan penyakit metabolik.

Pasien penyakit metabolik harus mengatur asupangizi dengan sangat ketat. Perlu diketahui bahwapengaturan gizi tersebut dilakukan bukan hanyadalam periode yang singkat, melainkan bertahun-tahun. Bahkan, pada beberapa kasus, harusdilakukan semenjak dilahirkan hingga usia tua.

Proses Metabolisme Zat Gizi pada Tubuh

Sebelum membahas mengenai penyakit metabolik,sebaiknya kita mengingat kembali mengenai zatgizi beserta fungsinya. Setidaknya terdapat tiga zatgizi yang selalu tercantum pada label gizi padakemasan makanan, yaitu: karbohidrat, lemak, danprotein. Tiga zat gizi tersebut merupakan sumberenergi utama untuk tubuh yang dapatdikalkulasikan dengan satuan kalori. Satu gramprotein dan karbohidrat menghasilkan 4 kalori,sedangkan satu gram lemak dapat menghasilkan 9kalori.

Proses penggunaan zat makanan untukmenghasilkan energi disebut metabolisme. Prosesmetabolisme pada setiap zat gizi sangatlahberbeda dan membutuhkan enzim spesifik di

Mengenal Penyakit Metabolik Langka


Penyakit Metabolik

penyakit ini adalah kadar gula darah yang sangatrendah. Jika bayi terdeteksi kadar gula darahnyarendah, akan dilakukan pengujian lanjutan apakahgejala tersebut tergolong normal atau tidak.

Jenis penyakit IEMs tergantung pada enzim yangmengalami malfungsi atau defisiensi. Glycogenstorage disease type-I (GSD I) merupakan penyakitmetabolik yang disebabkan oleh defisiensi enzimglucose-6-phosphatase (G6Pase). Fatty acidoxidation disorder (FAO) terjadi pada pasien yangmengalami mutasi genetik pada salah satu enzimyang dibutuhkan pada proses metabolisme fattyacid atau asam lemak. Bagi pasien yang tidakmampu mengubah nitrogen menjadi urea yangdisebabkan oleh malfungsi enzim, pasien tersebutmengalami urea cycle disorder (UCD).

Glycogen storage disease type-I (GSD I)

Sumber utama glukosa pada tubuh adalahmakanan yang berupa karbohidrat. Glukosa yangberlebih akan disimpan sebagai cadangan energidalam bentuk glikogen. Glikogen sangatdibutuhkan ketika sumber glukosa pada tubuhsangat terbatas seperti pada saat olahraga ataupuasa. Ketika kadar gula darah mulai turun, tubuhakan menggunakan glikogen sebagai substratuntuk menghasilkan glukosa sebagai produk.Dengan kata lain, tubuh akan memproduksiglukosa menggunakan substrat yang sudah ada didalam tubuh atau disebut endogenous glucoseproduction (EGP).

Proses pembentukan glukosa pada tubuh dapatdilakukan melalui proses glycogenolysis ataugluconeogenesis. Tahap akhir pada prosesglycogenolysis dan gluconeogenesis adalahperubahan glucose-6-phosphate menjadi glukosa.Pada tahap ini enzim G6Pase sangat dibutuhkan.Pada pasien GSD I, kandungan enzim G6Pase tidakmencukupi untuk mengubah glucose-6-phosphatemenjadi glukosa sehingga kadar gula darah padapasien GSD I sangat rendah.

Selain kadar gula darah yang rendah atauhipoglikemia, beberapa gejala umum pada pasienGSD adalah pembesaran pada hati, prosespertumbuhan terganggu, serta gangguan pada hati.Pengecekan kadar gula darah menjadi rutinitasyang penting pada pasien GSD I. Untukmenghindari gejala yang membahayakan nyawa,

sumber makanan harus dijaga. Makanan yangmemiliki kandungan fruktosa dan galaktosa,seperti pada buah-buahan dan susu, harusdihindari. Selain itu, pasien GSD I tidak dianjurkanuntuk melakukan aktivitas olahraga yang berat,juga menghindari berpuasa. Prevalensi GSD Iberkisar 1:100.000 hingga 1:300.000.

Kelainan oksidasi asam lemak

Oksidasi asam lemak (fatty acid oxidation,disingkat FAO) merupakan proses pemecahanasam lemak menjadi acetyl-CoA yang selanjutnyadapat digunakan sebagai substrat pembentukenergi. Asam lemak pada tubuh dibedakan darijumlah karbon yang terdiri atas sekitar 4 hingga 28karbon.

Asam lemak berantai pendek atau short chain fattyacid (SCFA) terdiri atas kurang dari 6 karbon. Asamlemak yang mengandung 6 hingga 12 rantai karbontermasuk medium chain fatty acid (MCFA),sedangkan very long chain fatty acid (VLCA)memiliki lebih dari 21 karbon. Dikarenakan asamlemak yang terdapat dalam tubuh beragam,jumlah tahapan pada proses FAO tergantung padajumlah karbon asam lemak.

Proses FAO terletak pada plasma sel danmitokondria. Proses yang terjadi di plasmaataupun mitokondria setidaknya membutuhkan 25enzim yang spesifik. Jika terdapat enzim yangmengalami malfungsi atau defisiensi pada prosesFAO, akan terjadi penyakit metabolik yang disebutkelainan oksidasi asam lemak (FAO disorder). FAOdisorder dapat dikategorikan menjadi 4 grup: (1)gangguan yang terjadi pada proses masuknya jenisasam lemak berantai panjang ke mitokondria, (2)disfungsi pada proses yang terjadi di membranmitokondria, (3) disfungsi pada proses yang terjadidi matriks mitokondria, dan 4) gangguan padaproses transfer elektron di mitokondria (Vockleyand Whiteman, 2002).

Gejala klinis pada pasien FAO disorder adalahhipoglikemia, rasa nyeri pada otot, gangguan padajantung, serta kematian mendadak. Seperti padapasien GSD I, pencegahan dan terapi pada pasienFAO disorder yang paling utama adalah mengaturjenis makanan serta menghindari olahraga beratdan berpuasa. Terapi makanan di antaranyasuplementasi carnit ine , bezafibrate atau


Penyakit Metabolik

mengonsumsi jenis minyak khusus. Prevalensi FAOdisorder berkisar 1:100.000 hingga 1:2.000.000tergantung jenis yang diderita.

Pencegahan dan Terapi

Sebagian besar penyakit metabolik merupakankelainan genetik sehingga sangat sulit untukdiprediksi dan dicegah. Penyakit metabolikmemang termasuk penyakit langka dan penyakittersebut bisa menyebabkan kematian mendadakjika tidak terdeteksi secara dini. Di beberapanegara telah diterapkan newborn screening test,yaitu tes yang dilakukan untuk menguji kandunganbiomarker pada darah bayi. Biomarker yang diujimeliputi kadar gula darah, acylcarnitine, asamamino, hingga enzim. Tes tersebut merupakanusaha untuk mengetahui secara dini kemungkinanmutasi genetik sehingga dapat diberikan terapiyang sesuai.

Terapi genetik memang sudah diterapkan dibeberapa penyakit mutasi genetik seperti cysticfibrosis dan hemofilia. Namun, untuk penyakitIEMs terapi yang paling utama adalah terapimakanan. Makanan yang dipilih harus sesuaidengan kemampuan metabolisme dalam tubuh.Bisa jadi yang kita anggap makanan menyehatkan,bagi pasien IEMs makanan tersebut bisamembahayakan.

Bahan bacaan:

• Raghuveer et al. 2006. Inborn errors of metabolism in infancy and early childhood: an update. Am Fam Physician. 73(11):1981-1990.

• Vockley R, and Whiteman DAH. 2002. Defects of mitchondrial b-oxidation: a growing group of disorder. Neuromuscular Disorder. 12(3): 235-246.

• About Inborn Errors odf Metabolism. https://www.genome.gov/Genetic-Disorders/Inborn-Errors-of-Metabolism


elektronik, majalah, hasil penelitian, berita, artikel,biografi, resensi, serta berbagai bahan bacaan lainyang dapat digunakan sebagai media penunjangdalam aktivitas pendidikan. Tinggal kita perlumemilih sumber bacaan yang tepat dan tentunyaharus pastikan membaca apa yang sudah kitakumpulkan, tidak sekadar memenuhi ruangmemori komputer.

Selain memberi pemahaman akan sari bacaansecara tekstual, aktivitas membaca juga mampumenjadi media menumbuhkan, menanamkan, danmengembangkan nilai-nilai pendidikan karakterpada siswa, baik melalui bacaan fiksi maupunnonfiksi. Pada bacaan fiksi, seperti novel dan ceritapendek, siswa akan mendapatkan pengalamanakan pemecahan masalah, keteladanan karaktertokoh, latar belakang sosial kemasyarakatan padalatar cerita serta berbagai muatan lain. Padabacaan nonfiksi, seperti biografi dan teks sejarah,siswa akan memupuk wawasan kebangsaan sertamenumbuhkan rasa cinta terhadap tanah air.

Membaca melalui buku teks maupun membacamelalui media elektronik keduanya sama-samamenumbuhkan sikap kritis asalkan dilandasidengan karakter positif yang ditumbuhkan daridalam diri. Karakter tesebut menjadi benteng yangdimiliki oleh siswa untuk bertanggung jawab danmampu memilah bacaan-bacaan yang layak untukdibaca sebagai insan cendekia. Karakter tersebutmenjadi benteng yang berfungsi sebagai pengingatbahwa siswa memiliki batasan-batasan akankesadaran moral dalam memanfaatkan kemajuanteknologi masa kini.

Aktivitas membaca memang membawa dampak.Dampak positif berupa kaya akan wawasan danpemahaman. Dampak positif berupa kritis dalammenelaah kebenaran informasi. Dampak positifberupa rasa cinta akan ilmu pengetahuan.Sebagian dari kita selama ini tidak sadar bahwamenghilangkan budaya membaca sama halnya

Penulis:Tiara Dwi Wulandari (Pelajar di SMA Negeri 1 Cawas)Kontak: dtia39298(at)gmail.com

Rubrik Sosial-Budaya

“Buku adalah gudang ilmu”, pasti pembaca sudahtidak asing lagi dengan pepatah tersebut. Bukumemang sumber ilmu pengetahuan sehinggauntuk mengetahui ilmu yang ada di dalam bukutersebut kita perlu membacanya. Namun, di erayang serba canggih ini budaya membaca bukusecara utuh perlahan tergeser. Sebagian orangberpendapat membaca buku menghabiskan waktuyang lama, sedangkan saat ini sudah ada teknologiyang membantu kita mencari apa yang diinginkansecara lebih cepat dan tepat.

Kemajuan teknologi pada sebagian manusiamembuat penurunan minat membaca buku,meningkatkan pola berpikir praktis dengan jurusandalan mesin pencari di internet. Menurut Smith,sebagaimana dikutip oleh Ginting (2005),“Membaca merupakan proses yang membangunsebuah pemahaman sari bacaan (teks) yangtertulis,” sehingga membaca merupakan hal yangsangat penting, terlebih lagi bagi kalangan pelajar.

Dari membaca, siswa melakukan proses belajarcara memahami bacaan dan menyimpulkan isibacaan tersebut. Dengan adanya proses belajarmelalui membaca, siswa diharapkan dapatmenyerap imu pengetahuan secara utuh danbenar, bukan hanya dari situs web yang terkadanghanya menyajikan informasi secara parsial.

Membaca adalah bagian dari proses belajar yangmau tidak mau harus dilakukan oleh pelajar.Semakin banyak membaca, semakin banyak ilmuyang diperoleh. Semakin banyak ilmu yangdiperoleh, semakin banyak menunjang kecerdasanpelajar melalui luasnya wawasan yang terekam didalam memori otaknya.

Bukan berarti penulis beranggapan bahwakemajuan teknologi hanya membawa dampakburuk, ya. Dengan teknologi saat ini kita bisamengakses berbagai bahan bacaan dari seluruhpenjuru dunia tanpa batas. Mulai dari buku

Kaya dengan Membaca


Kaya Membaca

dengan menutup pintu ilmu pengetahuan sebabmenulis dan menghitung pun tidak lepas dariaktivitas membaca.

Membaca adalah jendela ilmu pengetahuan.Bahan bacaan adalah jendela dunia. Tanpa perlumenunggu kaya, kita sudah “kaya” sebab dengan

membaca kita dapat menjelajah ke seluruhpenjuru dunia kapanpun kita menghendakinya.

Bahan bacaan:

• Ginting, V. 2005. Penguatan Membaca, Fasilitas Lngkungan Sekolah dan Keterampilan Dasar Membaca Bahasa Indonesia serta Minat Baca Murid. Jurnal Pendidikan Penabur, No 4/ th IV Juli, h. 17-35.


menerapkan kurikulum 2013 yang mengharuskanguru untuk lebih kreatif dan inovatif dalampembelajaran di kelas. Pembelajaran masihdilakukan secara manual dengan media seadanya.

Ruang guru dan ruang tata usaha yang masihbergabung, ruang perpustakaan yang masihmenjadi satu dengan ruangan kelas 4, danbeberapa ruangan yang seharusnya ada di sekolahdan sudah ditetapkan dalam kategori sekolah layakpun tidak terlihat. Perpustakaan hanya ada dipojokan kelas, biasa disebut dengan pojok baca.Guru di sekolah berjumlah 9 orang, tetapi yangmendapatkan status PNS hanya 2 orang.

Kemampuan siswa berbahasa daerah yang kuatpatut diapresiasi mengingat sebagian sekolahsudah kehilangan identitas daerahnya.Penyampaian materi oleh guru mayoritasdilakukan dalam bahasa Jawa yang terkadangdiselingi dengan bahasa Indonesia. Demikian pulakomunikasi antarsiswa kerap dilakukan dalambahasa Jawa.

Kedatangan rombongan mahasiswa PGSD FKIPUHAMKA pada hari pertama untuk observasiterlebih dahulu dilakukan dengan menggaliinformasi dari guru serta siswa di SDN 03 WringinAnom. Selanjutnya adalah perkenalan olehsebagian mahasiswa sambil yang lainnyamempersiapkan media pembelajaran yangintegratif dan penyuluhan cara merawatkebersihan diri untuk hari esoknya.

Penulis:Rifka Khoirunnisa dan Drs. Aslam (Jurusan PGSD Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka, Jakarta)Kontak: khoirunnisa.rifka(at)gmail.com

Rubrik Pendidikan

Pada tanggal 22-24 Februari 2020, penulisbersama beberapa rekan mahasiswa jurusan PGSDUHAMKA mengikuti kegiatan PKL dan StudiPengembangan Wawasan PGSD FKIP UHAMKA2020, yang didampingi oleh Bapak Drs. Aslam,M.Pd. Penulis berkesempatan belajar danmengajar di SDN 03 Wringin Anom yang terletak diJalan Raya Besuki Wringin Anom, Desa.Poncokusumo, Malang, Jawa Timur. Sekolah inimemiliki enam kelas dengan total siswa sebanyak115 anak. Setiap kelas terdiri dari 15-20 siswa.Meski fasilitas ruangan kelas kurang memadai,semangat siswa untuk belajar tidak pernahberkurang.

Halaman sekolah cukup luas dengan dikelilingipersawahan dan perkebunan warga. Tak lupakeindahan Gunung Semeru yang merupakangunung tertinggi di Pulau Jawa juga bisa dinikmatilangsung dari halaman sekolah. Sayangnya, rumputilalang di halaman sekolah begitu tinggi sehinggamembuat sekolah terlihat menyeramkan, seolahkurang terawat. Menjadi kurang tepat rasanya jikaSDN ini kurang diperhatikan oleh pemerintahsetempat, padahal terletak di samping jalan rayayang sering dilalui oleh para wisatawan yang akanmengunjungi tempat-tempat wisata di Malang.

Selain itu, sarana dan prasarana di sekolah yangbelum maksimal membuat pembelajaran terlihatpasif dan terkesan kurang inovatif. Hal ini terlihatdari belum adanya ruangan perpustakaan sekolah,ruangan laboratorium, ruangan komputer, alatolahraga yang masih sedikit, alat peraga ataumedia pembelajaran yang terbatas, alat tulis yangmasih menggunakan kapur, alat kebersihan yangterbatas, serta kurangnya buku bacaan. Di sekolahini juga belum ada pembelajaran berbasis digital.Tidak ada proyektor dan hal-hal lain yang dapatmenunjang keberlangsungan pembelajaran sepertiitu.

Berbagai kekurangan fasilitas membuat SDN 03Wringin Anom belum bisa sepenuhnya

Potret Pendidikan di SDN 03 Wringin Anom


Potret Pendidikan

Tepat pukul 12.00 WIB semua siswa berhamburandari kelas karena jam pulang sudah tiba. Beberapasiswa terlihat dijemput oleh keluarga merekakarena jarak sekolah ke perkampungan warga bisadikatakan jauh. Beberapa siswa lainnya berjalanpulang bersama-sama.

Keesokan harinya pembelajaran dilakukan olehmahasiswa PGSD yang masuk ke setiap kelas.Semangat dan antusiasme siswa dalam belajarsepertinya bertambah karena ada hal yangberbeda. Kami mengajak seluruh siswa untukmembersihkan kelasnya masing-masing yangdilanjutkan dengan kegiatan menghias danmembuat pojok baca di setiap kelas.

Hari terakhir di SDN 03 Wringin Anom diisi denganmelakukan penyuluhan kebersihan diri bersamasiswa. Penulis bersama rekan-rekanmenyosialisasikan cara mencuci tangan danmenggosok gigi dengan baik dan benar yangkemudian dilakukan bersama-sama siswa. Suasana

di hari perpisahan menjadi sangat haru ketika kamiharus berpamitan dari sekolah tersebut. Terlihatbeberapa siswa meneteskan air mata. Semoga iniadalah pertanda adanya ikatan antara kami danpara siswa meskipun hanya melalui kebersamaanyang singkat.

Kegiatan penyuluhan gosok gigi dan cuci tangan yang baik dan benar.


KUIS Majalah 1000guru

Halo Sobat 1000guru! Jumpa lagi dengan kuisMajalah 1000guru Edisi ke-108. Pada kuis kali ini,kami kembali dengan hadiah berupa kenang-kenangan yang menarik untuk sobat 1000guru.Ingin dapat hadiahnya? Gampang, kok!

1. Ikuti (follow) akun Twitter @1000guru atauhttps://twitter.com/1000guru, dan/atau likefanpage 1000guru.net di Facebook (FB):https://www.facebook.com/1000guru

2. Perhatikan soal berikut:Pada rubrik teknologi Majalah 1000guru Edisi ke-108 ini telah disajikan pembahasan mengenai carakerja penanak nasi. Cobalah cari satu peralatanelektronik lainnya di rumah kita yang sangatbermanfaat dalam kehidupan sehari-hari danjelaskanlah cara kerjanya. Sertakan juga gambar,bahan bacaan atau referensi yang mendukungpembahasan kalian!

3. Kirim jawaban kuis ini, disertai nama, akun FB,dan/atau akun twitter kalian ke alamat surelredaksi: [email protected] dengansubjek Kuis Edisi 108.

4. Jangan lupa mention akun twitter @1000guruatau fanpage Facebook 1000guru.net jika sudahmengirimkan jawaban.

Peserta kuis yang artikelnya terpiliih untukdipublikasikan akan mendapatkan hadiahnya.Mudah sekali, kan? Tunggu apa lagi? Yuk, segerakirimkan jawaban kalian. Kami tunggu hinggatanggal 20 April 2020, ya!

Pengumuman Pemenang Kuis

Pertanyaan kuis Majalah 1000guru edisi ke-107lalu adalah:

Pada rubrik kesehatan Majalah 1000guru Edisi ke-107 ini telah disajikan pembahasan mengenaibermacam-macam Coronavirus dan salah satujenis penyakit yang disebabkan virus tersebut yangsaat ini sedang mewabah (COVID-19). Cobajelaskan mengenai penyakit lainnya yangdisebabkan oleh Coronavirus yang berbeda denganpenyebab COVID-19! Sertakan juga gambar, bahanbacaan atau referensi yang mendukungpembahasan kalian!

Sayang sekali kita tidak mendapatkan pemenangyang beruntung. Namun, jangan bersedih.Nantikan kuis-kuis Majalah 1000guru di edisiselanjutnya!

https://www.facebook.com/1000guru

Pendidikan yang Membebaskan

/1000guru

@1000guru

1000guru.net

majalah 1000gurumajalah1000guru.net/files/majalah-1000guru-ed108-vol08no03.pdf · apakah yang...

Documents