BAB II KEGIATAN BELAJAR 1: KONSEP DASAR FISIOLOGI A. Kompetensi Dasar
Menjelaskan konsep dasar Fisiologi B. Materi Pokok
1.
Pengertian dan Ruang Lingkup Fisiologi
2.
Tingkat-tingkat Organisasi Struktural
3.
Konsep Dasar Dalam Fisiologi
C. Uraian Materi 1. Pengertian dan Ruang Lingkup Fisiologi Fisiologi
Fisiologi merupakan ilmu yang mempelajari fungsi normal tubuh dengan berbagai gejala yang ada pada sistem sistem hidup, serta pengaturan atas segala fungsi dalam sistem tersebut. Berbagai peristiwa dan aktivitas yang terjadi pada sistem hidup selanjutnya disebut fungsi kehidupan atau fungsi hidup. hidup.
Jadi, Jadi, fungsi fungsi hidup hidup ialah fungsi fungsi sistem sistem yang ada dalam tubuh tubuh
makhlu makhluk k hidup. hidup.
Fisiol Fisiologi ogi manusia manusia dan hewan hewan tidak hanya hanya mengka mengkaji ji
fungsi sistem dalam tubuh, melainkan juga alasan dan cara berfungsinya sistem itu. Fisiologi manusia dan hewan membahas tentang cara yang dilakukan manusia dan hewan untuk dapat hidup di suatu lingkungan, antara lain sebagai berikut: a.
Cara Cara manu manusi sia/ a/he hewa wan n mem mempe pero role leh h air air dala dalam m jum jumla lah h cuk cukup up atau atau
menghindari pemasukan air yang terlalu banyak ke dalam tubuh. b. b.
Cara Cara man manusia usia/h /hew ewan an men menghin ghind darka arkan n diri diri dari dari kead keadaan aan yang yang
membahayakan, seperti suhu yang sangat dingin atau sangat panas. c.
Cara Cara hewan ewan berp berpin inda dah h tem temp pat untu ntuk men menem emuk ukan an lin lingkun gkunga gan n
yang sesuai agar dapat d.
Memperoleh makanan atau kawin.
e.
Cara
hewan
memperoleh
informasi
tentang
keadaan
lingkungannya. Fungsi dan struktur tubuh manusia/hewan memiliki hubungan yang sangat erat. Keduanya merupakan satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan.
Oleh karena itu,
untuk mempelajari fungsi jaringan atau
organ tertentu telebih dahulu kita harus memahami struktur organ atau jaringan yang dimaksud. Berbagai proses yang dipelajari dalam fisiologi bukan hanya proses yang terkait dengan fungsi tubuh pada tingkat individu, melainkan juga proses yang terjadi pada tingkat organ, jaringan, sel, dan molekul. Oleh karena itu, untuk mempelajari fisiologi hewan, saudara harus sudah memiliki pengetahuan tentang anatomi hewan, histologi, biologi sel dan biokimia. Berbagai proses yang dipelajari dalam fisiologi bukan hanya proses yang terkait dengan fungsi tubuh pada tingkat individu, melainkan juga proses yang terjadi pada tingkat organ, jaringan, sel dan molekul. Untuk memudahkan saudara dalam mempelajari fisiologi hewan, terlebih dahulu akan kita bahas mengenai tingkat-tingkat organisasi struktural pada hewan dan manusia. 2. Tingkat-tingkat Organisasi Struktural a. Hubungan fungsi dan struktur pada jaringan hewan/manusia
Semua kehidupan ditandai dengan tingkat organisasi yang berhirarki.
Sel menempati tempat khusus dalam hirarki kehidupan
karena merupakan tingkat organisasi terendah yang dapat hidup mandiri sebagai suatu organisme. Contohnya protista, menyusuemiliki organel terspesialisasi yang melakukan pekerjaan tertentu, sehingga mereka dapat mencerna makanan, mendeteksi perubahan lingkungan, mengekskresikan hasil buangan, dan bereproduksi , semuanya di dalam subah sel tunggal. manusia/hewan
memiliki
Organisme multiseluler, sel-sel
khusus
yang
termasuk
mengelompok
membentuk jaringan, yang merupakan tingkat struktur dan fungsi yang lebih tinggi.
Pada manusia dan sebagian besar hewan kombinasi
berbagai jaringan membentuk unit fungsional yang disebut organ, dan
9
kumpulan organ yang bekerja bersama-sama membentuk sistem organ. Misalnya, sistem pencernaan manusia terdiri dari lambung, usus halus, usus besar, kantung empedu, dan beberapa organ lain, yang masingmasing merupakan kumpulan dari berbagai macam jaringan yang berbeda. Jaringan adalah kumpulan sel-sel dengan struktur dan fungsi yang sama. Jenis jaringan yang berbeda memiliki struktur berbeda yang sesuai dengan fungsinya. Suatu jaringan disatukan oleh suatu matriks ekstraseluler lengket yang melapisi sel-sel itu atau menenun mereka mereka bersama-sama menjadi suatu anyaman serat. (untuk lebih jelas saudara dapat mempelajari kembali materi tentang jaringan hewan). Kita dapat mengelompokan jaringan ke dalam empat kategori utama: Jaringan epitelium, jaringan ikat, jaringan saraf, dan jaringan otot. 1) Jaringan epitelium
Jaringan epitelium terdapat dalam wujud lapisan-lapisan sel yang terkemas dengan rapat. Jaringan tersebut melindungi bagian luar tubuh dan melapisi organ dan rongga di dalam tubuh. Sel-sel epitelium menyatu dengan erat, dengan sedikit bahan di antara selsel tersebut. Pengemasan secara ketat ini memungkinkan epitelium berfungsi sebagai suatu rintangan yang melindungi sel kari kerusakan mekanis, serangan mikroorganisme yang menyusup masuk dan kehilangan cairan. Jaringan epitel dapat diklasifikaskan berdasarkan jumlah lapisan sel yang menyusunnya dan berdasarkan bentuk sel yang menyusunnya.
Berdasarkan
jumlah
lapisan
sel
yang
menyusunnya
dapat
menysusunnya dapat dikelompokan menjadi: a) epitel selapis b) epitel berlapis Berdasarkan
bentuk
sel
yang
dikelompokan menjadi: a) epitel pipih
10
b) epitel kubus c) epitel silindris. Dari penggabungan ciri-ciri bentuk sel dan jumlah lapisan, kita mendapatkan istilah seperti epitelium kuboid sederhana , epitelium silindris selapis. Epitel memiliki berbagai fungsi tergantung dari posisi jaringan. Fungsinya antara lain: a)
Sebagai pelindung
b)
Sebagai alat sekresi
c)
Sebagai alat penerima impuls
d)
Sebagai alat penyaring atau filtrasi
e)
Sebagai alat absorpsi
f)
Sebagai alat respirasi 2) Jaringan Ikat
Jaringan ikat memiliki kumpulan sel –sel yang jarang, yang tersebar dalam suatu matriks ekstraseluler.
Matriks tersebut
umumnya terdiri atas suatu anyaman serat yang tertanam dalam suatu dasar (fondasi) yang seragam dan dapat berupa cairan, seperti agar atau padatan. Serat jaringan ikat terbuat dari protein, dan teridiri dari tiga jenis yaitu, serat berkolagen, serat elastis, dan serat retikuler.
Jaringan ikat terutama berfungsi yntuk mengikat dan
menyokong jaringan lain. Jenis utama jaringan ikat pada vertebrata adalah jaringan ikat longgar, jaringan adiposa, jaringan ikat berserat, tulang rawan, tulang sejati, dan darah. Masing-masing memiliki struktur yang berkorelasi dengan fungsi khususnya. a) Jaringan ikat longgar. Jaringan ini mengikatkan epitelium dengan jaringan di bawahnya dan berfungsi sebagai bahan pengemas, yang menjaga agar organ tetap berada di tempatnya. Jaringan ikat
11
longgar memiliki ketiga jenis serat ada: berkolagen, serat elastis, dan serat retikuler.
b) Jaringan adiposa
Adalah bentuk khusus dari jaringan ikat longgar yang menyimpan lemak dalam sel-sel adiposa yang tersebar di seluruh
matriksnya.
Jaringan
adiposa
melapisi
dan
menginsulasi tubuh, serta menyimpan molekul-molekul bahan bakar.
Setiap sel adiposa mengandung suatu butiran lemak
besar yang membengkak ketika lemak disimpan dan mengerut ketika tubuh menggunakan lemak itu sebagai bahan bakar. c) Jaringan ikat berserat
Adalah jaringan
ikat yang
padat,
karena
banyak
mengandung serat berkolagen. Serat-serat itu tersusun dalam berkas
paralel,
suatu
pengaturan
yang
memaksimalkan
kekuatan nonelastis. Jaringan ikat ini dapat ditemukan pada tendon, yang melekatkan otot ke tulang, dan pada ligamen, yang
menghubungkan
tulang-dengan
tulang
lain
pada
persendian. d) Tulang rawan
Memiliki serat berkolagen yang sangat berlimpah, tertanam dalam suatu matriks mirip karet yang tersusun atas suatu bahan yang disebut kondoitin sulfat, suatu kompleks protein-karbohidrat.
Kondroitin
sulfat
dan
kolagen
disekresikan oleh kondrosit, sel-sel yang hanya terdapat pada ruangan yang tersebar dalam matriks yang disebut lakuna. Gabungan serat berkolagen dan kondroitin sulfat membuat tulang rawan menjadi suatu material penyokong yang kuat namun fleksibel. e) Tulang sejati
Tulang sejati merupakan jaringan ikat bermineral. Sel-sel pembentuk tulang yang disebut osteoblas mendeposit suatu
12
matriks kolagen, tetapi sel-sel tersebut juga n mengeras di dalam matriks itu menjadi mineral hirdoksiapatit. Kombinasi mineral yang keras dan dan kolagen yang fleksibel membuat tulang sejati lebih keras daripada tulang rawan tanpa menjadi rapuh. f) Darah
Meskipun fungsi darah berbeda dari jaringan ikat lain, tetapi darah memenuhi salah satu kriteria jaringan ikat, yaitu memiliki matriks ekstraseluler yang luas. Pada darah, matriks itu berupa cairan yang disebut plasma, yang terdiri atas air, garam-garam, dan berbagai jenis protein terlarut. Di dalam plasma tersuspensi dua macam sel darah, eritrosit (sel darah merah) dan leukosit (sel darah putih), dan fragmen sel yang disebut keping darah. g) Jaringan Saraf
Jaringan
saraf
merasakan
adanya
stimulus
atau
rangsangan dan menghantarkan sinyal dari suatu bagian tubuh hewan ke bagian tubuh yang lain. Unit fungsional jaringan saraf adalah neuron, atau sel saraf yang dikhususkan untuk menghantarkan sinyal yang disebut impuls saraf h) Jaringan Otot
Jaringan otot terdiri dari sel-sel panjang yang disebut serabut otot yang mampu berkontraksi ketika dirangsoleh impuls saraf. Tersusun dalam susunan paralel di dalam sitoplasma, serabut otot adalah sejumlah besar mikrofilamen yang terbuat dari protein kontraktil aktin dan miosin.
Otot
adalah jaringan yang paling banyak terdapat pada sebagian besar manusia/hewan. Dalam tubuh vertebrata terdapat tiga jenis jaringan otot: Otot rangka, otot jantung, dan otot polos. Otot rangka yang dilekatkan ke tulang oleh tendon, bertanggung jawab atas pergerakan tubuh secara sadar. Otot rangka disebut juga otot
13
lurik karena pengaturan filamennya yang tumpang tindih, sehingga memberikan sel-sel itu penampakan berlurik atau bergaris di bawah mikroskop.Otot jantung membentuk dinding kontraktil jantung. Otot ini tampak lurik seperti otot rangka, akan tetapi sel otot jantung bercabang,dan ujung-ujung
sel
tersebut dihubungkan dengan cakram berinterkalar, yang merelai sinyal dari satu sel ke sel yang lain dalam waktu satu denyutan jantung. Otot polos dinamai demikian karena otot ini tidak memiiki
penampilan berlurik,
ditemukan dalam
saluran
pencernaan, kandung kemih, arteri, dan organ internal lainnya. Dikontrol oleh jenis saraf yang berbeda dari saraf yang mengontrol otot rangka, otot polos bertanggung jawab atas aktivitas tubuh tidak sadar, seperti gerakan lambung atau penyempitan arteri. b. Sistem Organ
Pada manusia dan semua hewan kecuali hewan yang paling sederhana (coelenterata dan beberapa hewan cnidaria), jaringan jaringan yang berbeda diorganisasikan membentuk organ. Organ yang ditemui pada tubuh manusia misalnya jantung, paru-paru, ginjal, dan sebagainya. Banyak organ vertebrata tergantung (melekat) pada lembaran jaringan ikat yang disebut mesenterium dalam rongga tubuh yang dilembapkan atau dipenuhi oleh cairan.
Mamalia memiliki rongga
toraks, tempat terdapatnya paru-paru dan jantung, yang dipisahkan dari rongga yang berada lebih bawah, rongga abdomen, oleh suatu lembaran otot yang disebut diafragma. Suatu tingkatan yang lebih tinggi dari organ, sistem organ, melaksanakan fungsi utama tubuh manusia dan sebagian besar hewan. Sistem organ yang ada pada tubuh manusia meliputi sistem gerak, sistem pencernaan, sistem sirkulasi, sistem pernapasan, sistem eksresi, sistem regulasi, dan sistem reproduksi. Masing-masing sistem organ
14
terdiri atas beberapa organ dan memiliki fungsi spesifik, tetapi upaya semua sistem itu harus dikoordinasi supaya manusia/hewan itu dapat bertahan hidup. Contohnya nutrien yang diserap dari saluran pencernaan disebarluaskan ke seluruh tubuh melalui sistem sirkulasi. Akan tetapi jantung yang memompa darah melalui sistem sirkulasi bergantung pada nutrien yang diserap oleh saluran pencernaan dan juga oksigen yang diperoleh dari udara atau air oleh sistem respirasi. Setiap organisme, merupakan suatu kehidupaan terkoordinasi yang utuh yang lebih besar dari jumlah keseluruhan bagian-bagian penyusunnya. 3. Konsep Dasar Dalam Fisiologi
Terdapat
beberapa konsep dasar penting yang harus kita kuasai
untuk mempelajari fisiologi hewan.
Konsep dasar tersebut meliputi
konsep tentang lingkungan internal, cairan tubuh, homeostasis, regulasi, dan adaptasi. a. Lingkungan Internal
Lingkungan internal ialah cairan dalam tubuh hewan yang merupakan tempat hidup bagi sel penyusun tubuh. Cairan tubuh hewan meliuti darah, cairan interstisial, cairan selomik, dan cairan lain yang terdapat dalam tubuh. Kira-kira 56 persen tubuh manusia dewasa adalah cairan. Walaupun sebagian besar cairan di dalam sel, dan dinamakan cairan intrasel. Namun sekitar sepertiga terletak di dalam ruangan di luar sel dan dinamakan cairan ekstrasel. Cairan ekstrasel bergerak secara tidak tetap di seluruh tubuh. la cepat tercampur oleh sirkulasi darah dan oleh difusi antara darah dan cairan jaringan. Dalam cairan ekstrasel terdapat ion dan zat gizi yang diperlukan oleh sel untuk pemeliharaan fungsi sel, oleh karena itu semua kehidupan sel pada hakekatnya mempunyai lingkungan yang sama, cairan ekstrasel, dan karena alasan ini cairan ekstrasel sering dinamakan lingkungan interna tubuh, atau
milieu interiuer ,
suatu istilah yang diper-
15
kenalkan ratusan tahun yang lalu oleh ahli fisiologi Francis terbesar abad ke 19, Claude Bernard. Sel tubuh mampu untuk hidup, tumbuh, dan melakukan fungsi-fungsi khususnya selama tersedia konsentrasi oksigen, glukosa, berbagai ion, asam amino, dan asam lemak yang sesuai dalam lingkungan internal ini. P er b ed aa n
A n ta ra
C a ir a n
E kstr ase l
d an
In tr ase l.ekstrasel Cairan
mengandung ion natrium, klorida, dan bikarbonat dalam jumlah besar, serta zat gizi untuk sel, seperti oksigen, glukosa, asam lemak, asam amino. Cairan ekstrasel juga mengandung karbon dioksida, yang ditranspor dari sel ke paru-paru untuk diekskresikan, dan produk sel lain yang ditranspor ke ginjal untuk diekskresikan. Cairan intrasel mengandung ion kalium, magnesium, dan fosfat dalam jumah besar sebagai ganti ion natrium dan klorida yang ditemukan dalam cairan ekstrasel. Mekanisme khusus untuk transpor ion-ion melalui membran sel mempertahankan perbedaan ini. b. Homeostasis 1) Mekanisme Homeostasis
Homeostasis ialah keadaan lingkungan internal yang konstan dan mekanisme yang bertanggung jawab atas keadaan konstan tersebut. Pada hakekatnya semua organ dan jaringan tubuh melakukan fungsi yang membantu mempertahankan keadaan konstan tersebut. Misalnya, paru-paru menyediakan oksigen ke cairan ekstrasel untuk mengganti secara kontinu oksigen yang digunakan sel, ginjal mempertahankan konsentrasi ion yang konstan, dan usus menyediakan zat gizi Perubahan kondisi lingkungan internal dapat timbul karena dua hal, yaitu adanya perubahan aktivitas sel tubuh dan perubahan lingkungan eks ternal yang berlangsung terus-menerus. Untuk menyelenggarakan seluruh aktivitas sel dalam tubuhnya, hewan selalu memerlukan pasokan berbagai bahan dari lingkungan luar secara konstan, misalnya oksigen, nutrien, dan
garam. Sementara
itu, aktivitas sel juga menghasilkan bermacam-macam hasil sekresi sel yang bermanfaat dan berbagai zat sisa, yang dialirkan
16
ke lingkungan internal (yaitu cairan ekstraseluler atau CES). Apabila aktivitas sel berubah, pengambilan zat dari lingkungan eksternal dan pengeluaran
berbagai zat dari dalam sel ke
lingkungan internal juga berubah. Perubahan
aktivitas sel
semacam itu akan mengubah keadaan lingkungan internal. Perubahan lingkungan internal yang ditimbulkan oleh sebab mana pun (penyebab pertama atau kedua) harus selalu dikendalikan agar kondisi homeostasis selalu terjaga. Mekanisme pengendalian kondisi homeostasis pada hewan berlangsung melalui sistem umpan balik. Akan tetapi, kita tidak boleh lupa
bahwa ada dua macam sistem umpan balik, yaitu umpan
balik
positif dan negatif. Sistem umpan balik yang berfungsi dalam pengendalian kondisi homeostasis pada tubuh hewan adalah sistem umpan balik negatif. Sistem umpan balik negatif dapat didefinisikan sebagai perubahan suatu variabel yang dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembali- kan perubahan tersebut ke keadaan semula. Sebagai contoh, peristiwa yang terjadi pada burung dan mamalia pada waktu mempertahankan suhu tubuhnya supaya tetap konstan. Peningkatan suhu tubuh sebesar
0,5°C akan
mendorong timbulnya tanggapan yang akan mengembalikan suhu tubuh ke suhu awal, yaitu suhu yang seharusnya. Pada mamalia, suhu tubuh yang seharusnya ialah 37° C. Dengan demikian, sistem umpan balik negatif pada contoh di atas akan selalu membawa sistem fisiologis
kepada suhu tubuh 37° C.
Peristiwa yang terjadi pada sistem umpan balik positif berlawanan dengan peristiwa pada sistem umpan balik negatif. Pada sistem umpan balik positif, perubahan awal suatu variabel akan menghasilkan perubahan
yang semakinbesar, misalnya
proses pembekuan darah. Proses pembekuan
darah sebenarnya
bekerja melalui mekanisme umpan balik positif, yang bertujuan untuk menghentikan perdarahan. Namun, hasil dari proses
17
tersebut
selanjutnya
mempertahankan
bermakna
sangat
penting
untuk
volume darah yang bersirkulasi agar tetap
konstan.Mekanisme umpan balik positif tidak terlibat dalam proses menjaga
kondisi homeostasis, tetapi terlibat dalam
penyelenggaraan fungsi fisiologis
tertentu (antara lain proses
pembekuan darah) dan fungsi sel saraf. Dalam
penyelenggaraan
fungsi sel saraf, akan terjadi urutan berikut. Pada awal proses pembentukan potensial aksi, sistem umpan balik positif bekerja dengan meningkatkan pemasukan ion Na
+
.
Peningkatan
pemasukan ion Na + tersebut akan berlangsung terus hingga membran sel saraf benar-benar terdepolarisasi. 2) Komponen Penyusun Sistem Umpan Balik
Sistem umpan balik tersusun atas tiga komponen utama, yaitu reseptor, pusat integrasi, dan efektor. Antara reseptor dan pusat integrasi dihubung kan oleh saraf sensorik, sedangkan antara pusat integrasi dan efektor dihubungkan oleh saraf motorik. Reseptor berperan sebagai pemantau
perubahan yang
terjadi di lingkungan, baik lingkungan luar maupun dalam
tubuh
hewan. Dalam sistem hidup, reseptor berfungsi sebagai transduser biologis, yaitu komponen struktural dalam tubuh hewan yang memiliki
kemampuan unruk mengubah suatu
bentuk energi menjadi bentuk ener- gi yang lain. Dalam sistem umpan balik, reseptor bekerja dengan cara
mengubah suatu
bentuk energi yang dideteksi dari lingkungan (misalnya
energi
listrik atau energi kimia) menjadi potensial aksi. Potensial aksi yang terbentuk akan menjalar melalui serabut saraf aferen menuju pusat integrasi (pusat pengatur). Pusat integrasi pada hewan biasanya berupa otak atau korda spinalis. Peran pusat integrasi ialah membandingkan informasi yang diterimanya dengan keadaan yang seharusnya (keadaan yang diharapkan). Sebagai contoh, hipotalamus yang terletak di dasar otak mamalia berfungsi seba gai pusat integrasi, antara lain
18
dalam proses pengendalian suhu tubuh yang terselenggara dengan sistem umpan balik negatif. Dalam menye-lenggarakan fungsi tersebut, hipotalamus bekerja dengan menentukan jenis tanggapan yang sesuai, yaitu tanggapan yang dapat membawa ke-pada suhu tubuh yang seharusnya (suhu harapan atau suhu ideal, 37° C). Penentuan jenis tanggapan dilakukan dengan membandingkan informasi suhu dari termoreseptor dengan suhu harapan. Apabila informasi yang
diterima menggambarkan
bahwa suhu tubuh sama dengan atau lebih dari
37,5° C, pusat
integrasi akan memerintahkan efektor untuk memberikan tanggapan yang dapat menurunkan suhu tubuh, misalnya dengan cara berkeringat, melebarkan pembuluh darah di kulit, atau kedua-duanya. Efektor ialah struktur dalam tubuh hewan yang berfungsi sebagai organ
penghasil tanggapan biologis,
yang dapat berupa sel otot atau kelenjar,
dan bekerja atas
perintah dari pusat integrasi. Dari uraian di atas, kita dapat memahami bahwa pusat integrasi pada sistem umpan balik negatif adalah organ yang memiliki "catatan" nilai/harga tertentu mengenai variabel yang dikendalikannya.
Nilai/harga
tertentu
tersebut
selanjutnya
dinyatakan sebagai suatu nilai patokan. Nilai patokan merupakan nilai harapan atau nilai ideal dari suatu variabel yang harus selalu dipertahankan. Nilai patokan seperti diuraikan di atas hingga
saat
ini masih merupakan konsep hipotetik. Namun demikian, kenyataan menunjukkan bahwa tubuh hewan dapat beradaptasi terhadap suatu variabel dengan kisaran nilai tertentu. Sebagai contoh, kisaran suhu tubuh mamalia yang dapat diadaptasi ialah antara 36,5-37,5°C, derajat keasaman (pH) plasma darah berkisar antara 7,35-7,45, sedangkan konsentrasi ion
K + dalam plasma
berkisar antara 3-5,5 mmol per liter. 3) Cara Kerja Sistem Umpan Balik Negatif
19
Cara berfungsinya sistem umpan balik negatif dalam mengendalikan kondisi homeostasis (khususnya dalam menjaga homeostasis suhu tubuh)
dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari
Gambar 2.1 dapat diketahui bahwa
pengendalian homeostasis
sesungguhnya merupakan keseimbangan an
tara masukan (input)
dan keluaran (output). Dalam mengatur suhu tubuh,
sistem
termoregulasi bekerja untuk menyeimbangkan perolehan panas dengan pelepasan panas. Pernahkah kita membayangkan apa yang akan terjadi jika sistem termoregulasi bekerja dengan sistem umpan balik positif ? Tentu saja suhu tubuh akan menjadi kacau. Apabila sistem umpan balik positif bekerja dalam termoregulasi, rangsang awal berupa peningkatan
suhu tubuh/lingkungan akan
menimbulkan tanggapan yang meningkatkan
suhu tubuh menjadi
lebih tinggi. Hal tersebut tidak akan memulihkan suhu tubuh ke suhu harapan, tetapi akan memperbesar kenaikan suhu. Peningkatan
suhu tubuh
membahayakan
yang berlebihan akan sangat
hewan. Pada Gambar 2.1 dicontohkan bahwa
rangsang awal berupa penu runan suhu lingkungan eksternal. Hal tersebut mendorong efektor untuk
menghasilkan respons yang
dapat mengembalikan suhu tubuh ke suhu
yang diharapkan.
Suhu lingkungan eksternal turun
Variable yang dikendali kan
termoreseptor
Pusat pengatur suhu
Efektor: menghasilkan respons berupa: aktivitas oto meningkat (diperoleh panas), vasokontriksi (memperkecil pelepasan panas)
Lengkung umpan balik negatif
Gambar 2.1.
Mekanisme kerja sistem umpan balik ne dalam mengatur suhu tubuh hewan
gatif
20
Pada manusia, nilai patokan untuk suhu tubuh ialah 37° C. Akan tetapi, sebenarnya suhu tubuh yang dapat diterima berada dalam kisaran ±1° C. Dalam tubuh hewan, berbagai variabel fisiologis yang
berbeda memiliki
kisaran yang
berbeda.
Misalnya, derajat keasaman (pH) plasma darah berkisar antara 7,35-7,45, sedangkan konsentrasi ion K + dalam plasma darah berkisar antara 3-5,5 mmol per liter.
Tidak satu pun kondisi
dalam tubuh yang selalu ada pada tingkat yang benar-benar konstan. Pada tu buh hewan ditemukan adanya tingkatan homeostasis. Suatu variabel akan dikendalikan secara lebih ketat daripada variabel lainnya. Biasanya, variabel yang dikendalikan secara lebih ketat merupakan variabel yang lebih penting daripada variabel yang dikendalikan secara kurang ketat. Mari kita perhatikan kisaran pH darah, yang dikendalikan secara sangat ketat sehingga kisarannya hanya bergerak antara 7,35-7,45. Perubahan pH, yang sangat kecil sekalipun, akan berpengaruh terhadap struktur maupun
fungsi/aktivitas enzim. Sementara,
perubahan enzim (baik struktur mau pun fungsinya) akan sangat berpengaruh terhadap kelangsungan reaksi dalam sel. Memperhatikan uraian di atas maka jelas bahwa yang dimaksud kondisi homeostasis dalam lingkungan internal hewan ialah keadaan homeostasis yang dinamis. Keadaan demikian sering juga dinyatakan
sebagai keseimbangan dinamis atau
dynamic
equilibrium.
Mekanisme pengendalian kondisi homeostasis seperti yang diuraikan di atas merupakan mekanisme pengendalian secara fisiologis dengan melibatkan sistem saraf, yang biasanya bekerja sama dengan sistem en dokrin.
Kita juga dapat menjumpai
mekanisme pengendalian kondisi homeostasis secara fisiologis yang agak berbeda dari mekanisme yang Mekanisme tersebut sering disebut
sudah kita pelajari.
feed forward. Feed
merupakan aktivitas antisipatori, berkaitan dengan perilaku he-
forward wan
21
yang dimaksudkan untuk memperkecil (meminimalkan) kerusakan/ gangguan pada sistem hidup, sebelum terjadi kerusakan yang lebih parah. Contoh yang baik untuk feed forward ialah peristiwa makan dan mi num pada saat bersamaan. Memasukkan makanan ke dalam tubuh akan meningkatkan osmolalitas isi usus, dan hal ini dapat mendorong pelepasan air dari jaringan tubuh ke lumen usus untuk mempertahankan keseimbangan osmotik. Oleh karena itu, makan tanpa diikuti minum
berpotensi menyebabkan dehidrasi sehingga
homeostasis osmotik tubuh
akan terganggu. Untuk memperkecil
gangguan tersebut, sejumlah hewan
melakukan makan dan minum
pada saat yang bersamaan. Proses pengendalian kondisi homeostasis juga dapat terjadi melalui mekanisme non fisiologis. Mekanisme semacam ini dapat dijumpai pada beberapa spesies hewan akuatik, baik vertebrata maupun invertebrata. merupakan
Hewan-hewan tersebut pada umumnya
golongan poikiloterm,
sementara
air
merupakan
lingkungan yang sulit mengalami perubahan suhu. Oleh karena itu, pemilihan air sebagai tempat hidup bagi hewan
poikiloterm
merupakan cara yang tepat untuk menjaga homeostasis suhu
tubuh
mereka.
c. Regulasi dan Adaptasi Untuk dapat bertahan hidup, hewan harus menjaga stabilitas lingkungan internalnya, antara lain keasaman atau pH, suhu tubuh, kadar garam, kandungan air, kandungan nutrien atau zat gizi. Mamalia (manusia dan golongan hewan yang memiliki kelenjar susu) dan aves (golongan burung) memiliki kemampuan mengatur (regulasi) berbagai faktor tersebut dengan sangat tepat. Oleh karena itu, aves dan mamalia disebut regulator.
22
Sebagai mamalia, tubuh kita pun melakukan berbagai pengaturan agar kondisi dalah tubuh tetap terjaga. Dapatkah saudara menunjukkan bukti bahwa tubuh kita juga melakukan berbagai pengaturan, misalnyapengaturan suhu tubuh seperti yang dimaksud di atas? Cobalah pikirkan apa yang kita alami ketika udara sangat panas atau sangat dingin? Diskusikan dengan teman saudara! Kebanyakan hewan, selain aves dan mamalia, tidak mampu mempertahankan keadaan lingkungan internal yang selalu tepat. Hewan yang lingkungan internalnya berubah seiring dengan perubahan lingkungan eksternal dinamakan golongan konformer. timbulnya perubahan
Proses
dalam tubuh hewan yang membuat hewan
tersebut dapat bertahan ketika lingkungan eksternalnya berubah disebut adaptasi. Adaptasi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu aklimasi dan aklimatisasi.
Aklimasi adalah perubahan adaptif yang terjadi pada
hewan dalam kondisi laboratorium yang terkendali. Dalam keadaan demikian, biasanya hanya satu atau dua faktor lingkungan yang berubah. Hal demikian sangat jarang terjadi dalam kondisi alamiah. Dalam kondisi alamiah, perubahan faktor lingkungan biasanya bersifat kompleks.
Perubahan kompleks dalam tubuh, yang terjadi pada
kondisi alamiah dan berkaitan dengan adanya perubahan dengan banyak faktor lingkungan eksternal, dinamakan aklimatisasi.
D. Rangkuman
Setiap individu memerlukan lingkungan tertentu untuk hidup dan berkembang biak.
Setiap faktor lingkungan akan menjadi rangsang bagi
manusia dan hewan yang akan ditanggapi dengan cara tertentu yang bersifat khusus.
Kemampuan manusia dan hewan menanggapi rangsang dari
lingkungannya merupakan kajian inti dalam fisiologi hewan. Fisiologi manusia dan hewan merupakan ilmu yang mempelajari fungsi tubuh manusia dan hewan dalam menyelenggarakan kehidupan, yakni untuk
23
menciptakan kondisi homeostasis. Pengkajian fungsi tubuh dapat dilakukan pada tingkat sel, jaringan, organ, atau individu. Homeostasis ialah kondisi lingkungan dalam tubuh manusia/hewan yang tetap seimbang.
Homeostasis harus selalu diupayakan oleh manusia dan
hewan , karena tubuh manusia dan hewan selalu dipenaruhi oleh berbagai faktor lingkungan, baik lingkungan luar maupun dalam
tubuh.
Kondisi
homeostasis tubuh manusia/hewan dapat dicapai dengan cara regulasi dan adaptasi. Pemeliharaan kondisi homeostasis berlangsung dengan mekanisme umpan balik negatif, baik secara fisiologis maupun non fisiologis. Selain mekanisme umpan balik negatif, dalam tubuh hewan terdapat mekanisme umpan balik positif yang cara kerjanya sangat berbeda. E. Latihan/Tugas Jawablah dengan tepat, kerjakanlah secara berkelompok!
1. Untuk mempelajari fisiologi hewan, seseorang perlu memiliki pengatahuan tentang biokimia, biologi sel, dan histologi (struktur jaringan). Mengapa demikian? 2. Berikan penjelasan tentang batasan lingkungan ekstrasel atau lingkungan luar sel bagi hewan unisel dan multisel. 3. Apa yang dimaksud dengan adaptasi, regulasi, konformer, dan regulator? 4. Kemukakan satu contoh fungsi dalam tubuh manusia/hewan yang terselenggara dengan sistem umpan balik negatif dan positif! F. Tes Mandiri Beri tanda silang pada jawaban yang benar!
1. Epitelium kuboidal sederhana umumnya berfungsi dalam... a. sekresi zat-zat oleh kelenjar b. pelapisan permukaan internal yang terkena gesekan c. pengemasan dan pelapisan dengan bantalan untuk bagian-bagian tubuh d. penutupan permukaan tubuh 2. Struktur atau bahan-bahan berikut yang dipasangkan secara salah dengan suatu jaringan adalah...
24
a. sistem Harvesian-tulang sejati b. keping darah-darah c. fibroblast-otot rangka d. kondroitin sulfat-tulang rawan 3. Ketika suhu tubuh seekor hewan endotermik terlalu rendah, yang mana di antara keadan berikut ini yang akan terjadi? a. peningkatan produksi keringat b. termostat otak akan mati atau berhenti c. peningkatan pendinginan melalui penguapan d. thermostat otak berhenti memerintahkan dihasilkannya keringat 4.Otot tidak sadar yang menyebabkan kontraksi mirip gelombang yang mendorong makanan di sepanjang usus halus kita adalah… a. otot lurik b. otot jantung c. otot rangka d. otot polos 5. Yang mana di antara hal berikut yang tidak dianggap sebagai jaringan? a. tulang rawan b. membran mukosa yang melapisi lambung c. otak d. darah 6. Yang mana di antara sistem organ vertebrata berikut ini yang tidak membuka secara langsung ke lingkungan eksternal? a. sistem pencernaan b. sistem sirkulasi c. sistem ekskresi d. sistem respirasi 7. Sebagian besar sel-sel kita dikelilingi oleh a. darah b. jaringan ikat c. cairan interstisial d. air murni
25
8. keadaan lingkungan internal yang konstan dan mekanisme yang bertanggung jawab atas keadaan konstan tersebut disebut... a. homeostasis b. regulasi c. adaptasi d. regulator
26
