Informasi

17.2: Diagram Fase - Biologi

17.2: Diagram Fase - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Prinsip-prinsip tersebut dapat divisualisasikan dalam diagram fase, dengan panah yang menunjukkan bagaimana populasi berubah. Namun, untuk spesies yang hidup bersama, daya dukung masing-masing sedikit berkurang, mungkin 10 hingga 20 persen.

Dalam hal ini, omong-omong, kedua spesies bersama-sama memiliki populasi total yang lebih tinggi daripada yang akan terjadi jika salah satu dari mereka hidup sendiri. Ini disebut “penghasilan berlebih,” dan merupakan tema yang berulang dalam studi komunitas tumbuhan.

Gambar 17.1.3 menunjukkan situasi yang serupa, tetapi sekarang dengan istilah interaksi antar-spesies (s_{1,2}) dan (s_{2,1}) keduanya positif, ditunjukkan oleh kemiringan positif di keduanya diagram kiri atas gambar. Terlihat sangat mirip dengan Gambar 17.1.2, tetapi keduanya bersama-sama masing-masing lebih berlimpah daripada jika terpisah—keseimbangan gabungan lebih besar daripada daya dukung individu.

Kesetimbangan bersama ini dapat dihitung dari parameter (r_i) dan (s_{i,j}). Ini akan terjadi di mana pertumbuhan setiap spesies secara bersamaan mencapai 0. Anda dapat menemukan nilai numerik untuk keseimbangan ini dengan pensil dan kertas dengan menetapkan tingkat pertumbuhan spesies pertama ke 0, memecahkan populasi Spesies 1, menggantikannya ke dalam persamaan untuk Spesies 2, dan pemecahannya ketika pertumbuhan spesies itu mencapai 0. Atau, Anda dapat mengajukan masalah ke program matematika simbolis dan memintanya untuk menyelesaikan dua persamaan secara bersamaan. Bagaimanapun, Anda akan mulai dengan kedua tingkat pertumbuhan diatur ke nol pada ekuilibrium,

[frac{1}{N_1}frac{dN_1}{dt},=,r_1,+,s_{1,1}N_1,+,s_{1,2}N_2, =,1.2,-,1N_1,+0.1N_2,=,0]

[frac{1}{N_2}frac{dN_2}{dt},=,r_2,+,s_{2,2}N_2,+,s_{2,1}N_1, =,0.8,-,1N_2,+0.1N_1,=,0]

dan berakhir dengan (N_1) = 1,2929 dan (N_2) = 0,929.

Ketika mutualisme menjadi lebih kuat—artinya interaksi antarspesies menjadi lebih positif—titik ekuilibrium bergerak lebih jauh. Ini bisa sangat besar, seperti pada Gambar 17.1.4, tetapi, dalam mutualisme terkendali, keseimbangannya terbatas dan dapat dihitung dari parameter spesies individu.

Di sisi lain, ketika istilah peningkatan antar-spesies masih lebih kuat, bifurkasi terjadi dan keseimbangan bersama sama sekali tidak ada. (Gambar 17.1.5). Titik ekuilibrium yang dihitung telah, pada dasarnya, pindah ke tak terhingga, atau dalam arti di luar, yang berarti bahwa daya dukung tidak dapat dihitung dari parameter spesies dan interaksinya. Beberapa informasi lebih lanjut diperlukan tentang sistem.

Di luar ini, mutualis dapat menjadi lebih bergantung satu sama lain, sehingga suku (r_i) menjadi lebih kecil, seperti pada Gambar 17.1.6, atau negatif, seperti pada Gambar 17.1.7. Mutualisme dapat dikendalikan bahkan jika tingkat pertumbuhan intrinsik (r_i) negatif. Apa yang muncul adalah semacam titik Allee, di mana populasi melarikan diri jika mereka mulai di atas titik itu, tetapi menurun ke kepunahan jika mereka mulai di bawah.


Aplikasi Cahaya Berbasis Gelombang

Pada tahun 1917, Albert Einstein memikirkan tentang foton dan atom yang tereksitasi. Dia menganggap sebuah atom tereksitasi oleh sejumlah energi dan apa yang akan terjadi jika atom itu terkena foton dengan jumlah energi yang sama. Dia menyarankan bahwa atom akan memancarkan foton dengan energi sebesar itu, dan itu akan disertai dengan foton asli. Bagian yang menarik adalah Anda akan memiliki dua foton dengan energi yang sama dan mereka akan berada dalam fase. Foton-foton itu dapat terus menabrak atom-atom tereksitasi lainnya, dan segera Anda akan memiliki aliran foton dalam fase. Aliran cahaya seperti itu dikatakan koheren. Sekitar empat dekade kemudian, ide Einstein menemukan penerapan dalam proses yang disebut, Light Amplifikasi oleh Merangsang Emisi Radiasi. Ambil huruf pertama dari semua kata (kecuali oleh dan “dari”) dan tulis secara berurutan. Anda mendapatkan kata laser (lihat Gambar 17.2 (a)), yang merupakan nama perangkat yang menghasilkan seberkas cahaya.

Sinar laser terarah, sangat intens, dan sempit (diameter hanya sekitar 0,5 mm). Sifat-sifat ini menyebabkan sejumlah aplikasi dalam industri dan obat-obatan. Berikut ini hanya beberapa contoh:

  • Bab ini dimulai dengan gambar compact disc (lihat Gambar 17.1). Perangkat audio dan penyimpanan data tersebut mulai menggantikan kaset selama tahun 1990-an. CD dibaca dengan menafsirkan variasi pantulan sinar laser dari permukaan.
  • Beberapa pemindai kode batang menggunakan sinar laser.
  • Laser digunakan dalam industri untuk memotong baja dan logam lainnya.
  • Laser dipantulkan dari reflektor yang ditinggalkan astronot di Bulan. Waktu yang dibutuhkan cahaya untuk melakukan perjalanan pulang pergi dapat digunakan untuk membuat perhitungan yang tepat dari jarak Bumi-Bulan.
  • Sinar laser digunakan untuk menghasilkan hologram. Arti nama hologram adalah seluruh gambar (dari bahasa Yunani halo-, seperti dalam menyeluruh), karena bayangannya tiga dimensi. Penampil dapat bergerak di sekitar gambar dan melihatnya dari perspektif yang berbeda. Hologram memanfaatkan sifat gelombang cahaya, berbeda dengan fotografi tradisional yang didasarkan pada optik geometris. Sebuah gambar holografik dihasilkan oleh interferensi konstruktif dan destruktif dari sinar laser split.
  • Salah satu keuntungan menggunakan laser sebagai alat bedah adalah disertai dengan perdarahan yang sangat sedikit.
  • Operasi mata laser telah meningkatkan penglihatan banyak orang, tanpa memerlukan lensa korektif. Sinar laser digunakan untuk mengubah bentuk lensa mata, sehingga mengubah panjang fokusnya.

Fisika Virtual

Laser

Animasi ini memungkinkan Anda untuk memeriksa cara kerja laser. Pertama melihat gambar laser nyata. Ubah energi foton yang masuk, dan lihat apakah Anda dapat mencocokkannya dengan tingkat eksitasi yang akan menghasilkan pasangan foton koheren. Ubah tingkat eksitasi dan coba sesuaikan dengan energi foton yang masuk.

Dalam animasi hanya ada satu atom yang tereksitasi. Apakah itu kasus untuk laser nyata? Menjelaskan.

  1. Tidak, laser akan memiliki dua atom tereksitasi.
  2. Tidak, laser akan memiliki beberapa juta atom tereksitasi.
  3. Ya, laser hanya memiliki satu atom tereksitasi.
  4. Tidak, laser akan memiliki urutan 10 23 atom tereksitasi.

Hal yang menarik terjadi jika Anda melewatkan cahaya melalui sejumlah besar celah paralel yang berjarak sama. Susunan celah seperti ini disebut kisi difraksi. Pola interferensi dibuat yang sangat mirip dengan pola yang dibentuk oleh difraksi celah ganda (lihat Gambar 17.8 dan Gambar 17.10). Kisi difraksi dapat dibuat dengan menggores kaca dengan alat tajam untuk membentuk sejumlah garis sejajar yang diposisikan secara tepat, yang bertindak seperti celah. Kisi-kisi difraksi bekerja baik untuk transmisi cahaya, seperti pada Gambar 17.15, dan untuk refleksi cahaya, seperti pada sayap kupu-kupu atau opal Australia yang ditunjukkan pada Gambar 17.16, atau CD yang digambarkan dalam ilustrasi pembukaan bab ini. Selain penggunaannya sebagai item baru, kisi difraksi biasanya digunakan untuk dispersi spektroskopi dan analisis cahaya. Apa yang membuat mereka sangat berguna adalah kenyataan bahwa mereka membentuk pola yang lebih tajam daripada celah ganda. Artinya, daerah terangnya lebih sempit dan lebih terang, sedangkan daerah gelapnya lebih gelap. Gambar 17.17 menunjukkan grafik ideal yang menunjukkan pola yang lebih tajam. Kisi-kisi difraksi alami terjadi pada bulu burung tertentu. Struktur kecil seperti jari dalam pola teratur bertindak sebagai kisi-kisi refleksi, menghasilkan interferensi konstruktif yang memberi warna bulu bukan hanya karena pigmentasinya. Efeknya disebut iridescence.

Snap Lab

Kisi Difraksi

  1. Pegang CD di bawah sinar matahari langsung di dekat dinding, dan gerakkan hingga pola pelangi melingkar muncul di dinding.
  2. Ukur jarak dari CD ke dinding dan jarak dari pusat pola lingkaran ke warna pelangi. Gunakan kedua jarak tersebut untuk menghitung tan tan . Temukan dosa dosa .
  3. Cari panjang gelombang warna yang Anda pilih. Itu .
  4. Selesaikan d sin = m d sin = m λ for D.
  5. Bandingkan jawaban Anda dengan jarak biasa antara trek CD, yaitu 1.600 nm (1,6 m).

Bagaimana Anda tahu nomor apa yang digunakan untuk M?

  1. Hitung cincin pelangi sebelum warna yang dipilih.
  2. Menghitung M dari frekuensi cahaya warna yang dipilih.
  3. Menghitung M dari panjang gelombang cahaya warna yang dipilih.
  4. Nilai dari M tetap untuk setiap warna.

Menyenangkan Dalam Fisika

Pemutar CD

Dapatkah Anda melihat alur pada CD atau DVD (lihat Gambar 17.18)? Anda mungkin berpikir Anda bisa karena Anda tahu mereka ada di sana, tetapi mereka sangat sempit—1600 dalam satu milimeter. Karena lebar alur mirip dengan panjang gelombang cahaya tampak, mereka membentuk kisi difraksi. Itulah mengapa Anda melihat pelangi di CD. Warnanya menarik, tetapi tidak sesuai dengan fungsi penyimpanan dan pengambilan audio dan data lainnya.

Alur sebenarnya adalah satu alur kontinu yang berputar keluar dari pusat. Data dicatat dalam alur sebagai kode biner (nol dan satu) di lubang kecil. Informasi di dalam lubang dideteksi oleh laser yang melacak sepanjang alur. Ini menjadi lebih rumit: Kecepatan rotasi harus divariasikan saat laser melacak ke arah keliling sehingga kecepatan linier di sepanjang alur tetap konstan. Ada juga mekanisme koreksi kesalahan untuk mencegah sinar laser keluar jalur. Kisi difraksi digunakan untuk membuat dua maksima pertama di kedua sisi lintasan. Jika jarak maksimum tersebut tidak sama dari lintasan, kesalahan ditunjukkan dan kemudian diperbaiki.

Lubang-lubang tersebut bersifat reflektif karena telah dilapisi dengan lapisan tipis aluminium. Itu memungkinkan sinar laser dipantulkan kembali dan diarahkan ke detektor fotodioda. Sinyal tersebut kemudian dapat diproses dan diubah menjadi audio yang kita dengar.

Panjang gelombang terpanjang dari cahaya tampak adalah sekitar 780 nm. Bagaimana itu dibandingkan dengan jarak antara alur CD?

  1. Alurnya sekitar 3 kali panjang gelombang terpanjang dari cahaya tampak.
  2. Alurnya sekitar 2 kali panjang gelombang terpanjang dari cahaya tampak.
  3. Alurnya sekitar 2 kali panjang gelombang terpendek dari cahaya tampak.
  4. Alurnya sekitar 3 kali panjang gelombang terpendek dari cahaya tampak.

Tautan ke Fisika

Biologi: Mikroskop DIC

Jika Anda benar-benar transparan, akan sulit untuk mengenali Anda dari foto Anda. Masalah yang sama muncul ketika menggunakan mikroskop tradisional untuk melihat atau memotret objek transparan kecil seperti sel dan mikroba. Mikroskop yang menggunakan kontras interferensi diferensial (DIC) memecahkan masalah dengan memungkinkan untuk melihat objek mikroskopis dengan kontras yang ditingkatkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17.19.

Mikroskop DIC memisahkan sumber cahaya terpolarisasi menjadi dua sinar terpolarisasi pada sudut kanan satu sama lain dan koheren satu sama lain, yaitu dalam fase. Setelah melewati sampel, balok digabungkan dan disejajarkan kembali sehingga memiliki bidang polarisasi yang sama. Mereka kemudian membuat pola interferensi yang disebabkan oleh perbedaan jalur optik dan indeks bias dari bagian sampel yang mereka lewati. Hasilnya adalah gambar dengan kontras dan bayangan yang tidak dapat diamati dengan optik tradisional.

Di mana kisi difraksi digunakan? Kisi-kisi difraksi adalah komponen kunci dari monokromator —perangkat yang memisahkan berbagai panjang gelombang cahaya yang masuk dan memungkinkan berkas dengan hanya panjang gelombang tertentu untuk melewatinya. Monokromator digunakan, misalnya, dalam pencitraan optik dari panjang gelombang tertentu dari sampel biologis atau medis. Kisi difraksi dapat dipilih untuk secara khusus menganalisis panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh molekul dalam sel yang sakit dalam sampel biopsi, atau untuk membantu merangsang molekul strategis dalam sampel dengan frekuensi cahaya yang dipilih. Penggunaan penting lainnya adalah dalam teknologi serat optik di mana serat dirancang untuk memberikan kinerja optimal pada panjang gelombang tertentu. Berbagai kisi difraksi tersedia untuk memilih panjang gelombang tertentu untuk penggunaan tersebut.

Kisi-kisi difraksi digunakan dalam spektroskop untuk memisahkan sumber cahaya menjadi panjang gelombang komponennya. Ketika suatu bahan dipanaskan hingga pijar, ia mengeluarkan karakteristik panjang gelombang cahaya dari susunan kimia bahan tersebut. Suatu zat murni akan menghasilkan spektrum yang unik, sehingga memungkinkan identifikasi zat tersebut. Spektroskop juga digunakan untuk mengukur panjang gelombang lebih pendek dan lebih panjang dari cahaya tampak. Instrumen semacam itu menjadi sangat berguna bagi para astronom dan ahli kimia. Gambar 17.20 menunjukkan diagram spektroskop.

Cahaya difraksi saat bergerak melalui ruang, membungkuk di sekitar rintangan dan mengganggu secara konstruktif dan destruktif. Sementara difraksi memungkinkan cahaya untuk digunakan sebagai alat spektroskopi, itu juga membatasi detail yang dapat kita peroleh dalam gambar.

Gambar 17.21 (a) menunjukkan efek melewatkan cahaya melalui bukaan lingkaran kecil. Alih-alih titik terang dengan tepi tajam, diperoleh titik dengan tepi kabur yang dikelilingi oleh lingkaran cahaya. Pola ini disebabkan oleh difraksi yang serupa dengan yang dihasilkan oleh celah tunggal. Cahaya dari bagian yang berbeda dari bukaan melingkar berinterferensi secara konstruktif dan destruktif. Efeknya paling terlihat saat aperture kecil, tetapi efeknya juga ada untuk aperture besar.

Bagaimana difraksi mempengaruhi detail yang dapat diamati ketika cahaya melewati bukaan? Gambar 17.21 (b) menunjukkan pola difraksi yang dihasilkan oleh dua sumber cahaya titik yang berdekatan satu sama lain. Polanya mirip dengan satu sumber titik, dan hampir tidak mungkin untuk mengatakan bahwa ada dua sumber cahaya, bukan satu. Jika keduanya saling berdekatan, seperti pada Gambar 17.21 (c), Anda tidak dapat membedakannya, sehingga membatasi detail, atau resolusi , yang dapat Anda peroleh. Batas itu merupakan konsekuensi tak terhindarkan dari sifat gelombang cahaya.

Ada banyak situasi di mana difraksi membatasi resolusi. Ketajaman penglihatan terbatas karena cahaya melewati pupil, bukaan melingkar mata. Ketahuilah bahwa penyebaran cahaya seperti difraksi disebabkan oleh diameter berkas cahaya yang terbatas, bukan interaksi dengan bukaan. Jadi cahaya yang melewati lensa dengan diameter D menunjukkan efek difraksi dan menyebar, mengaburkan gambar, seperti cahaya yang melewati lubang berdiameter D melakukan. Difraksi membatasi resolusi sistem apa pun yang memiliki lensa atau cermin. Teleskop juga dibatasi oleh difraksi, karena diameter yang terbatas, D, dari cermin utama mereka.


Hormon steroid berasal dari kolesterol lipid. Misalnya, hormon reproduksi testosteron dan estrogen—yang diproduksi oleh gonad (testis dan ovarium)—adalah hormon steroid. Kelenjar adrenal menghasilkan hormon steroid aldosteron, yang terlibat dalam osmoregulasi, dan kortisol, yang berperan dalam metabolisme.

Seperti kolesterol, hormon steroid bersifat hidrofobik (tidak larut dalam air). Karena darah pada dasarnya adalah air, hormon yang diturunkan dari lipid harus melakukan perjalanan ke sel target yang terikat pada protein transpor. Pengikatan pada protein transpor memperpanjang waktu paruh hormon steroid melebihi waktu paruh hormon yang berasal dari asam amino. Waktu paruh hormon adalah waktu yang diperlukan untuk setengah konsentrasi hormon untuk terdegradasi. Misalnya, hormon kortisol yang diturunkan dari lipid memiliki waktu paruh sekitar 60 hingga 90 menit. Sebaliknya, hormon epinefrin yang diturunkan dari asam amino memiliki waktu paruh sekitar satu menit.


Gambar 4.13.13 Sitokinesis mitosis.

Sitokinesis merupakan tahap akhir pembelahan sel. Selama sitokinesis, sitoplasma membelah menjadi dua dan sel membelah, seperti yang ditunjukkan di bawah ini. Pada sel hewan, membran plasma sel induk terjepit ke dalam sepanjang ekuator sel sampai terbentuk dua sel anak. Dengan demikian, tujuan mitosis dan sitokinesis sekarang lengkap, karena satu sel induk telah melahirkan dua sel anak. Sel anak memiliki kromosom yang sama dengan sel induk.

Gambar 4.13.14 Diagram yang menunjukkan langkah terakhir dalam pembelahan sel: sitokinesis.


Tonton videonya: DIAGRAM P T (November 2022).