NMR Spectroscopy

Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and magnetic resonance imaging (MRI) can be used to observe signals from various nuclei, but this book focuses only on the proton (1H) of water molecules (H2O) as the nucleus of interest. This is because more than 90% of protons in the body are located in water molecules, and theMRI signal is therefore dominated by water. When we perform NMR spectroscopy, we put our sample (in this case, water) in a tube and place it inside a magnet.

We then input energy into the sample (a process called excitation) and observe the signal emitting from the sample. This is similar to ringing a bell and listening to the sound. There are only three types of information in the signal: frequency (i.e., high or low pitch), intensity (i.e., loudness), and phase. To visualize this information, we use a waveform diagram

These waves are often called time-domain data because the horizontal axis is the time elapsed while we are listening to the signal. After Fourier transform, the time axis transforms to the so-called frequency domain, in which the horizontal axis is frequency

An Internalization Wave of Caveolae can be Stimulated by Virus

Studies on the entry of simian 40 (SV40) virus by Pelkmans and coworkers [52–54] have documented that caveolae can actually play a role in nonconstitutive endocytosis. Thus, after binding of SV40 virus to the cell surface via the MHC class I molecule, the virus particles move laterally in the plasma membrane to end up in caveolae. Although these caveolae are initially immobile, the virus initiates a complex signaling cascade leading to a profound disorganization of the cortical actin cytoskeleton and a transient recruitment of the GTP-binding protein dynamin known to be involved in membrane fission (see Section 4.8). Importantly, without SV40-stimulation, less than 10% of the caveolae were associated with dynamin.

These changes, in turn, resulted in a wave of incoming caveolar vesicles containing virus where reorganized actin filaments formed “tails” necessary for internalization of the SV40-containing caveolae [53]. Subsequently, the virus was delivered

to caveosomes (see Section 4.7) and transported further downstream to the endoplasmic reticulum (ER). However, a delay of several hours then occurs before caveolin returns from the caveosomes to the plasma membrane in vesicles now devoid of virus particles [52].

It is interesting to note that antibody-induced crosslinking of MHC class I moleules (the SV40 receptor) results in an accumulation of MHC class I clusters in small uncoated surface invaginations” identical to caveolae, as reported 25 years go by Huet and coworkers. No clusters were found in clathrincoated pits. From he caveolae-like invaginations the clusters were apparently internalized and delivred to lysosomes [55]. It is therefore tempting to speculate that it is the samen derlying mechanism that is responsible for caveolae-mediated uptake of SV40 virus particles after their binding to MHC class I and of MHC class I clusters

enerated by antibody crosslinking.

Source:: lipid raft and C. Fielding, J.C. Jhonwilley and Son

Radiation in Interaction Of matter

Assume that a slab of homogeneous material of thickness Ax is placed in the path of a very narrow incident photon beam, and that the number of incident photons for the time of measurement is N (see Fig. 4.2). Then, since the chance of a single scattering interaction that will remove a photon from the incident beam depends on N (the incident photon fluence) and the properties of the attenuator (its linear attenuation coefficient), the equation for the number of photons removed (N- n) can be written as

AN = ~ AxN,

where AN is the number of transmitted photons scattered and /x is a constant of proportionality. In other words, the number of photons removed (usually expressed as a fraction of the incident fluence AN~N)depends upon the thickness of the absorber and a constant of proportionality, /z, which is determined by the properties of the homogeneous absorber and which will be different for different radiations and different materials. This constant, /z, is known as the linear attenuation coefficient: detector P is positioned to measure only photons that have
not undergone a scattering event. This arrangement of source and detector is known as a "good" geometry measure of attenuation, because all events that have undergone any energy transition will suffer a momentum and energy change and will not be seen at this location on their new scattered path. The other requirement for good geometry is that the beam, N, be very small in physical dimensions. If a broad beam is used, there is the possibility that photons that were not included in the definition of N will be scattered in from other areas of the attenuator. Therefore, good geometry for attenuation measurements is described as measurements made with a small, highly collimated pencil beam of incident photons and a measurement system that "sees" only unscattered photons. "Bad" geometry is sometimes described as broad-beam geometry, since that nonpejorative term describes a condition that will provide unwanted scatter-in photons.
There is no adequate analytical expression for measurement of attenuation in broad-beam conditions. The narrow beam, or good geometry, expression for attenuation from an incident photon beam can be obtained by integration ofwhere N O is the incident fluence, N is the fluence remaining after a thickness, x, of specified absorber, and /z is the linear attenuation coefficient.

MASS, ELECTRONIC, AND ATOMIC ATTENUATION COEFFICIENTS


Further examination of the interaction processes shows that the interactions of radiation with matter may depend on either the density of electrons with which the photons interact or the density of the atoms with which, under certain other circumstances, the photon will interact. The former will be shown to be the most important for tissue equivalent systems, but for the general case, attenuation coefficients are described in terms of the linear dimension, the unit mass dimension, which is simply related to the linear coefficient by the density, the probability of interaction per electron, and the probability of interaction per atom. These various attenuation coefficients are, respectively, the linear, mass, electronic, and atomic attenuation coefficients. shows the relationships among attenuation coefficients.

Basic to Electronics components

Hall Effect Merupakan suatu bentuk fenomena yang tejadi Karena beda potensial yang neik secara terus-menerus sehingga timbul gaya eEH, pada muatan-muatan yang bergerak dan berlawanan dengan gaya magnet pada medan listrik E¬¬H. Medan listrik yang disebabkan oleh pemisahan muatan disebut medan hall. Pada keadaan setimbang gaya yang disebabkan oleh medan listrikini diimbangi oleh gaya magnet evdB, jadi
eEH = evdB. Efek Hall dapat digunekan untuk mengukur kecepatan alir pembawa muatanjika medan magnet Eksternal B diketahui.

Prinsip Dasar KWH meter
KWH meter yang digunakan dalam mengukur daya pada instalasi listrik, memanfaatkan prinsip dasar medan magnet dan medan listrik. Arus yang mengalir pada sebuah KWH meter akan diteruskan pada dua buah kumparan yang ditengahnya terdapat sebuah piringan almunium. Dan menimbulkan Fluks bolak-balik dan menginduksi sehangga arus yang mengalir disebut EDDY CURRENT. Karena piringan mendapat gaya dan Resultan dari TORSI membuat piringan berputar degan nilai putar sebanding Fluks kumparan- tegangan dan arus- Daya listrik yang mengalir .
Nilai torsi dapat dirumuskan dengan σ = VI Cos θ.
Daya aktif yang diberikan oleh arus listrik dan tegangan pada kedua kumparan akan sangat mempengaruhi kecepatan putaran dari suatu piringan. Semakin besar arus beban yang mengalir akan sangat mempengaruhi besar daya yang digunakan.
Secara umum perhitungan untuk daya listrik dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
• Daya komplrks S ( VA ) = VI
• Daya reaktif Q ( VAR ) = VI sin θ
• Daya aktif P ( Watt ) = VI cos θ
Hubungan dari ketiga daya di atas dapat dituliskan dengan menggunakan rumus:
S =√ P² + Q²
S =√ ( VI )² ( sin ²θ + cos² θ )
S = VI
Dari ketiga daya di atas , yang terukur pada KWH meter adalah daya aktif , yang dinyatakan dengan satuan Watt.Sedangkan daya reaktif dapat diketahui besarnya dengan menggunakan alat ukur Varmeter. UNtuk pemakaian di rumah , biasanya hanya digunakan KWH meter.

Osiloskop
Alat pencatat aliran atau tegangan listrik yang berubah ubah dan mencatat gelombang listrik secara visual pada suatu layar tabung katoda (CRT). Hal ini sangatlah dipengaruhi oleh besar frekuensi dari arus yang mengalir serta jenis arusnya. Pada prinsip fisika-elektronika kita dikenalkan dengan arus searah(DC) dan arus bolak-balik (AC).
Pada prinsip kerjanya Tegangan digunakan atau merefleksikan besar nilai dengan Sumbu y. Yang dilewatkan melalui penguat tegangan, rangkaian trigger, rangkaian Generator Time Base baru menuju layar / tabung sinar katoda (CRT). Posisi sumbu x dimanfaatkan pada besar arus atau nilai dari frekuensi gelombang yang masuk pada system kerja osiloskop.

Fungsi Osiloskop
1. mengetahui jenis arus baik searah, maupun bolak-balik pada suatu rangkaian, baik masukan maupun keluaran.
2. mengetahui adanya gejala kebocoran, maupun kesalahan dari suatu rangkaian elektronika sehingga memudahkan kita untuk mengantisipasi/ memperbaiki.
3. mengetahui jenis sinyal-masukan, keluaran- bentuk-segitiga, pulsa, sinusoida- osilasi frekuensi, panjang gelombang, dan amplitude yang merupakan notasi tagangan pada osiloskop.
4. dan fungsi lain yang masih relevan terhadap fungsi osiloskop itu sendiri.

Basic to biofis

Penelitian menunjukkan bahwa satuan unit terkecil dari kehidupan adalah Sel. Kata "sel" itu sendiri dikemukakan oleh Robert Hooke yang berarti "kotak-kotak kosong", setelah ia mengamati sayatan gabus dengan mikroskop.Selanjutnya disimpulkan bahwa sel terdiri dari kesatuan zat yang dinamakan Protoplasma. Istilah protoplasma pertama kali dipakai oleh Johannes Purkinje; menurut Johannes Purkinje protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu Sitoplasma dan Nukleoplasma Robert Brown mengemukakan bahwa Nukleus (inti sel) adalah bagian yang memegang peranan penting dalam sel,Rudolf Virchow mengemukakan sel itu berasal dari sel (Omnis Cellula E Cellula).

Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:

1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma).
2. Sitoplasma dan Organel Sel.
3. Inti Sel (Nukleus).

1. Selaput Plasma (Plasmalemma)
Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:
Protein - Lipid - Protein Trilaminer Layer
Lemak bersifat Hidrofebik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi Permeabel (teori dari Overton).
Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan /di lewati molekul tertentu saja.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain.
Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).
Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain

Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
2. Sitoplasma dan Organel Sel
Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan Organel Sel.
Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.

Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).

Organel Sel tersebut antara lain :

a. Retikulum Endoplasma (RE.)
Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.
Dikenal dua jenis RE yaitu :
• RE. Granuler (Rough E.R)
• RE. Agranuler (Smooth E.R)

Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur R.E. hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

b. Ribosom (Ergastoplasma)
Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel.

Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.
Struktur ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.

c. Miitokondria (The Power House)
Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.
Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan Krista

Fungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan "The Power House".

d. Lisosom
Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.

e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa.

Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.

J. Sentrosom (Sentriol)
Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis.
Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.
g. Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu :
1. Lekoplas
(plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),
terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,
• Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak).
• Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2. Kloroplas
yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan
klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

3. Kromoplas
yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
• Karotin (kuning)
• Fikodanin (biru)
• Fikosantin (kuning)
• Fikoeritrin (merah)

h. Vakuola (RonggaSel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut Tonoplas

Vakuola berisi :
• garam-garam organik
• glikosida
• tanin (zat penyamak)
• minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar
Zingiberine pada jahe)
• alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)
• enzim
• butir-butir pati

Pada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.

i. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai "rangka sel".
Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j. Mikrofilamen
Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.

k. Peroksisom (Badan Mikro)
Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
3. Inti Sel (Nukleus)

Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :
• Selapue Inti (Karioteka)
• Nukleoplasma (Kariolimfa)
• Kromatin / Kromosom
• Nukleolus(anak inti).

Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :

• Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpai
pada bakteri, ganggang biru.
• Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).
Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.