Ritme sirkadian
Ritme sirkadian adalah proses biologis yang menunjukkan osilasi endogen dan berulang setiap sekitar 24 jam. Ritme ini didorong oleh jam sirkadian, dan telah banyak diamati pada tanaman, hewan, jamur, dan cyanobacteria. Istilah sirkadian berasal dari bahasa Latin circa, yang berarti "sekitar" (atau "kira-kira"), dan diem atau dies, yang berarti "hari". Ilmu formal mengenai ritme biologis sementara, seperti ritme harian, pasang surut, mingguan, musiman, dan tahunan, disebut kronobiologi. Meskipun ritme sirkadian terjadi secara endogen (tetap dan mandiri), ritme ini disesuaikan dengan lingkungan sekitar oleh isyarat eksternal yang disebut zeitgebers, biasanya yang paling penting adalah pada siang hari.
Sejarah
Catatan mengenai proses sirkadian dapat dirunut dari abad ke-4 SM, ketika Androsthenes, seorang kapten kapal yang bekerja di bawah kekuasaan Alexander Agung, menggambarkan gerakan diurnal dari daun pohon pohon asam.[1] Pengamatan terhadap proses sirkadian atau diurnal pada manusia disebutkan dalam teks-teks medis Cina yang berasal dari sekitar abad ke-13, termasuk Pedoman Siang dan Malam Hari and the Ritme Mnemonic untuk Membantu Seleksi Acu-point Menurut Siklus Diurnal, Hari-Hari Dalam Sebulan, dan Musim-Musim Dalam Setahun.[2]
Pengamatan tentang osilasi sirkadian endogen yang pertama tercatat adalah yang dilakukan oleh ilmuwan Prancis Jean-Jacques d'Ortous de Mairan pada tahun 1729. Ia mencatat bahwa pola 24 jam pada gerakan daun tanaman putri malu terus berlanjut bahkan ketika tanaman disimpan dalam kegelapan konstan, pada percobaan pertama untuk mencoba membedakan jam endogen dari tanggapan menuju rangsangan sehari-hari.[3][4]
Pada tahun 1896, Patrick dan Gilbert mengamati bahwa selama periode berkepanjangan dari deprivasi tidur (proses kekurangan tidur), terjadi kenaikan dan penurunan rasa kantuk dengan jangka waktu sekitar 24 jam.[5] Pada tahun 1918, J.S. Szymanski menunjukkan bahwa hewan mampu menjaga pola aktivitas 24 jam tanpa adanya isyarat eksternal seperti cahaya dan perubahan suhu.[6] Pada awal abad ke-20, ritme sirkadian diperhatikan dalam ritme waktu makan lebah. Percobaan yang lebih luas dilakukan oleh Auguste Forel, Ingeborg Beling, dan Oskar Wahl untuk melihat apakah irama ini disebabkan oleh jam endogen. [butuh rujukan] Ron Konopka dan Seymour Benzer mengisolasi jam mutan pertama di Drosophila pada awal 1970-an dan memetakan "periode" gen, komponen genetik pertama yang ditemukan dari jam sirkadian.[7] Joseph Takahashi menemukan 'jam gen' mamalia pertama (CLOCK) menggunakan tikus pada tahun 1994.[8][9]
Istilah "sirkadian" diciptakan oleh Franz Halberg pada akhir 1950-an.[10]
Kriteria
Untuk dapat disebut sirkadian, suatu ritme/irama biologis harus memenuhi empat kriteria umum:
- Ritme tersebut berulang satu kali sehari (suatu ritme memliliki periode 24 jam). Agar dapat melacak waktu dalam sehari, jam harus berada di titik yang sama pada waktu yang sama setiap hari, misalnya berulang setiap 24 jam.
- Ritme tersebut bertahan tanpa adanya isyarat eksternal (endogen). Ritme tersebut tetap dalam kondisi konstan dengan jangka waktu sekitar 24 jam. Alasan dari kriteria ini adalah untuk membedakan ritme sirkadian dari tanggapan sederhana ke isyarat eksternal sehari-hari. Suatu ritme tidak dapat dikatakan endogen, kecuali telah diuji dalam kondisi tanpa masukan/input periodik eksternal.
- Ritme tersebut dapat disesuaikan agar sesuai dengan waktu setempat (entrainable). Ritme tersebut dapat direset dengan pemaparan terhadap rangsangan eksternal (seperti cahaya dan panas), sebuah proses yang disebut entrainment. Alasan dari kriteria ini adalah untuk membedakan ritme sirkadian dari ritme 24 jam endogen bayangan lainnya yang kebal pengaturan ulang terhadap isyarat eksternal, dan dengan demikian tidak memenuhi tujuan memperkirakan waktu setempat. Perjalanan melintasi zona waktu menggambarkan kemampuan dari jam biologis manusia untuk menyesuaikan diri dengan waktu setempat; seseorang biasanya akan mengalami jet lag sebelum entrainment pada jam sirkadian disinkronkan dengan waktu setempat.
- Ritme tersebut mempertahankan periodisitas sirkadian pada rentang suhu fisiologis, ritme tersebut menunjukkan kompensasi suhu. Beberapa organisme hidup dalam berbagai suhu, dan perbedaan energi panas akan mempengaruhi kinetika dari semua proses molekul dalam sel. Guna melacak waktu, jam sirkadian pada organisme harus mempertahankan periodisitas sekitar 24 jam meskipun kinetiknya berubah, suatu hal yang dikenal sebagai kompensasi suhu.
Lihat pula
Referensi
- ^ Bretzl, H. (1903). Botanische Forschungen des Alexanderzuges. Leipzig: Teubner.[halaman dibutuhkan]
- ^ Gwei-Djen Lu (25 Oktober 2002). Celestial Lancets. Psychology Press. hlm. 137–140. ISBN 978-0-7007-1458-2.
- ^ de Mairan JJO (1729). "Observation Botanique". Histoire de l'Academie Royale des Sciences: 35–36.
- ^ Gardner MJ, Hubbard KE, Hotta CT, Dodd AN, Webb AA (Juli 2006). "How plants tell the time". The Biochemical Journal. 397 (1): 15–24. doi:10.1042/BJ20060484. PMC 1479754
. PMID 16761955. Diakses tanggal 2010-06-11.
- ^ Dijk, Derk-Jan (Agustus 2005). "Timing and Consolidation of Human Sleep, Wakefulness, and Performance by a Symphony of Oscillators". J Biol Rhythms. SagePub. 20 (4): 279–290. doi:10.1177/0748730405278292. PMID 16077148. Diakses tanggal 2010-10-14.
- ^ Danchin, Antoine. "Important dates 1900–1919". HKU-Pasteur Research Centre. Paris. Diakses tanggal 2008-01-12.
- ^ Konopka R, Benzer S (September 1971). "Clock Mutants of Drosophila melanogaster". Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 68 (9): 2112–2116. Bibcode:1971PNAS...68.2112K. doi:10.1073/pnas.68.9.2112. PMC 389363 . PMID 5002428.
- ^ "Gene Discovered in Mice that Regulates Biological Clock". Chicago Tribune. 29 April 1994.
- ^ Vitaterna MH; King DP; Chang AM; et al. (April 1994). "Mutagenesis and mapping of a mouse gene, Clock, essential for circadian behavior". Science. 264 (5159): 719–25. doi:10.1126/science.8171325. PMID 8171325.
- ^ Zivkovic, Bora (3 Mei 2008). "Circadian Quackery". A Blog Around the Clock. ScienceBlogs. Diakses tanggal 2010-02-23.
Bacaan lanjut
- Aschoff, J. (ed.) (1965) Circadian Clocks. North Holland Press, Amsterdam
- Avivi, A.; Albrecht, U.; Oster, H.; Joel, A.; Beiles, A.; Nevo, E. (November 2001). "Biological clock in total darkness: the Clock/MOP3 circadian system of the blind subterranean mole rat". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 98 (24): 13751–6. Bibcode:2001PNAS...9813751A. doi:10.1073/pnas.181484498. PMC 61113 . PMID 11707566.
- Avivi, A.; Oster, H.; Joel, A.; Beiles, A.; Albrecht, U.; Nevo, E. (September 2002). "Circadian genes in a blind subterranean mammal II: conservation and uniqueness of the three Period homologs in the blind subterranean mole rat, Spalax ehrenbergi superspecies". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (18): 11718–23. Bibcode:2002PNAS...9911718A. doi:10.1073/pnas.182423299. PMC 129335 . PMID 12193657.
- Ditty, J.L.; Williams, S.B.; Golden, S.S. (2003). "A cyanobacterial circadian timing mechanism". Annual Review of Genetics. 37: 513–43. doi:10.1146/annurev.genet.37.110801.142716. PMID 14616072.
- Dunlap, J.C.; Loros, J.; DeCoursey, P.J. (2003) Chronobiology: Biological Timekeeping. Sinauer, Sunderland
- Dvornyk, V.; Vinogradova, O.; Nevo, E. (Maret 2003). "Origin and evolution of circadian clock genes in prokaryotes". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (5): 2495–500. Bibcode:2003PNAS..100.2495D. doi:10.1073/pnas.0130099100. PMC 151369 . PMID 12604787.
- Koukkari, W.L.; Sothern, R.B. (2006) Introducing Biological Rhythms. Springer, New York
- Martino, T.; Arab, S.; Straume, M.; Belsham, Denise D.; et al. (April 2004). "Day/night rhythms in gene expression of the normal murine heart". Journal of Molecular Medicine. 82 (4): 256–64. doi:10.1007/s00109-003-0520-1. PMID 14985853.
- Refinetti, R. (2006) Circadian Physiology, 2nd ed. CRC Press, Boca Raton
- Takahashi, J.S.; Zatz, M. (September 1982). "Regulation of circadian rhythmicity". Science. 217 (4565): 1104–11. Bibcode:1982Sci...217.1104T. doi:10.1126/science.6287576. PMID 6287576.
- Tomita, J.; Nakajima, M.; Kondo, T.; Iwasaki, H. (Januari 2005). "No transcription-translation feedback in circadian rhythm of KaiC phosphorylation". Science. 307 (5707): 251–4. Bibcode:2005Sci...307..251T. doi:10.1126/science.1102540. PMID 15550625.
- Moore-Ede, Martin C.; Sulzman, Frank M.; Fuller, Charles A. (1982). The Clocks that Time Us: Physiology of the Circadian Timing System. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press. ISBN 0-674-13581-4.
Pranala luar
- Royal Institution Christmas Lectures 1998: Times of our Lives
- Circadian Sleep Disorders Organization
- Ritme sirkadian di Curlie (dari DMOZ)
- Forger D, Gonze D, Virshup D, Welsh DK (2007). "Beyond intuitive modeling: combining biophysical models with innovative experiments to move the circadian clock field forward". Journal of Biological Rhythms. 22 (3): 200–10. doi:10.1177/0748730407301823. PMID 17517910.
- Rodrigo G, Carrera J, Jaramillo A (2007). "Evolutionary mechanisms of circadian clocks". Central European Journal of Biology. 2 (2): 233–253. doi:10.2478/s11535-007-0016-z.
- Lighting Research Center, Light & Health Program