LAPORAN PRAKTIKUM IX
A.
JUDUL “Regulasi dan Homeostasis dalam Tubuh”
B.
TUJUAN 1) Dapat menyebutkan contoh regulasi dalam tubuh manusia 2) Dapat menjelaskan mekanisme regulasi dalam rangka homeostasis dalam tubuh manusia
C.
DASAR TEORI Homeostasis adalah keadaan yang relatif konstan di dalam lingkungan internal
tubuh, dipertahankan secara alami oleh mekanisme adaptasi fisiologis. Adaptasi fisiologis terhadap stress adalah kemampuan tubuh untuk mempertahankan keadaan relatif seimbang. Kemampuan adaptif ini adalah bentuk dinamik dari ekuiliblrium lingkungan internal tubuh. Lingkungan internal secara konstan berubah, dan mekanisme adaptif tubuh secara kontinyu berfungsi untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan ini dan untuk mempertahankan ekuilibrium atau homeostasis. Homeostasis dipertahankan oleh mekanisme fisiologis yang mengontrol fungsi tubuh dan memantau organ tubuh. Untuk sebagian besar mekanisme ini dikontrol oleh sistem saraf dan endokrin dan tidak mencakup perilaku sadar. Tubuh membuat penyesuaian dalam frekwensi jantung, frekwensi pernapasan, tekanan darah, suhu tubuh, keseimbangan cairan dan elektrolit, sekresi hormon dan tingkat kesadaran yang semuanya ditujukan untuk mempertahankan adaptasi. Dubos (1965) mengemukakan pandangan lebih lanjut ke sifat dinamis respons-respons tersebut. Dia mengatakan bahwa ada dua konsep yang saling mengisi : homestasis dan adaptasi. Homeostasis menekankan pada perlunya penyesuaian yang harus segera dilakukan tubuh untuk menjaga komposisi internal selalu dalam batas yang bisa diterima, sedangkan adaptasi lebih menekankan pada penyesuaian yang berkembang sesuai berjalannya waktu. Dubos juga menekankan bahwa ada batasan respon terhadap stimuli yang dapat diterima dan bahwa respon tersebut bisa berbeda pada
1
setiap individu. Baik homeostasis maupun adaptasi sangat diperlukan untuk dapat bertahan dalam dunia yang selalu berubah. Organisme unisel tidak dapat bertahan hidup dalam lingkungan yang berubah-ubah karena memiliki sedikit atau hampir tidak memiliki mekanisme perlindungan terhadap lingkungannya. Namun organisme multisel yang kompleks, seperti manusia, dapat hidup di lingkungan yang berubah-ubah karena mempunyai kemampuan mempertahankan keadaan lingkungan dalamnya (milieu interieur). Hal ini akan melindungi sel-sel yang letaknya di dalam tubuh dari perubahan lingkungan luar (milieu exterieur) sehingga menjamin kelangsungan hidup sel-sel tubuh. Pentingnya lingkungan dalam yang stabil telah dikemukakan oleh Claude Bernard, seorang ahli ilmu faal Perancis pada tahun 1859. Dengan mempertahankan lingkungan dalam yang relatif stabil, organisme multisel yang kompleks dapat hidup bebas di lingkungan luar yang sangat bervariasi. Ahli ilmu faal Amerika Serikat Walter Cannon menyebutkan upaya mempertahankan keadaan lingkungan dalam yang stabil ini dengan homeostasis, yang berasal dari kata Yunani homeo (sama) dan stasis (mempertahankan keadaan). (Minarma Siagian, 2004). Pada organisme multiseluler, khususnya hewan tingkat tinggi dan manusia, terdapat pengaturan (regulasi) dalam lingkungan internal, sehingga dipertahankan kemantabannya. Pemeliharaan kemantaban ini sering dikenal sebagai homeostasis. Kata homeostasis sebenarnya mengandung pengertian pemeliharaan komposisi yang relatif tetap pada kadar glukosa, O2, CO2, Na+, Ca+, H2O, dsb dalam cairan ekstraseluler (CES). Namun dalam perkembangannya, homeostasis juga diarahkan pembahasannya pada pengaturan kemantaban suhu tubuh, kemantaban pH darah, dsb yang memang sebenarnya juga merupakan perluasan dari makna cairan ekstra seluler (CES) tersebut. Homeostasis merujuk pada ketahanan atau mekanisme pengaturan lingkungan kesetimbangan dinamis dalam (badan organisme) yang konstan. Homeostasis merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam biologi. Bidang fisiologi dapat mengklasifkasikan mekanisme homeostasis pengaturan dalam organisme. Umpan balik homeostasis terjadi pada setiap organisme, sehingga disebut juga homeostasis reaktif. Terdapat 2 jenis keadaan konstan atau mantap dalam homeostasis, yaitu: 1.
Sistem tertutup - Keseimbangan statis, yaitu di mana keadaan dalam yang tidak berubah seperti botol tertutup.
2.
Sistem terbuka - Keseimbangan dinamik, yaitu di mana keadaan dalam yang konstan walaupun sistem ini terus berubah contohnya seperti sebuah kolam di dasar air terjun. 2
Pemeliharaan homeostasis tentang kondisi – kondisi jasmani internal di dalam batas dapat di tolerir adalah satu karakteristik pokok makhluk hidup. Homeostasis tergantung pada interaksi dan tindakan yang dinamis sejumlah badan sistem. Faktor seperti temperatur, berkadar garam, kadar keasaman, bahan gizi lebih dan memboroskan ukuran semua mempengaruhi suatu kompleks kemampuan organisme untuk menopang hidup. Suatu keuntungan dari peraturan homeostasis yaitu mengizinkan suatu organisme untuk berfungsi secara efektif di suatu jangkauan luas dari kondisi – kondisi lingkungan. Sebagai contoh, ectoterms cenderung untuk menjadi melempem pada temperatur rendah, sedang suatu endoterms co-located mungkin secara penuh aktif. Stabilitas yang berkenaan dengan panas itu datang sejak suatu pengatur otomatis sistem memerlukan energi tambahan. Satu alasan mengapa ular boleh makan hanya sekali seminggu adalah bahwa mereka menggunakan sangat sedikit energi untuk memelihara homeostasis. Semua mekanisme kendali homeostasis sedikitnya tiga komponen saling tergantung untuk variabel yang sedang diatur. Sel yang peka rangsangan menjadi komponen yang merasakan, yang memonitor dan bereaksi terhadap perubahan di lingkungan itu. Ketika sel yang peka rangsangan pikiran sehat adalah suatu stimulus, mengirimkan informasi kepada pusat kendali, komponen yang menetapkan cakupan dimana suatu variabel dirawat. Pusat kendali menentukan suatu tanggapan sesuai kepada stimulus itu. Hasil tanggapan itu memberi makan kepada sel yang peka rangsangan yang manapun penambahan itu dengan umpan balik positif atau penekanan dengan umpan balik negatif. Teori energi yang dinamis untuk anggaran organisasi yang berkenaan dengan metabolisme menggambarkan struktur satu atau lebih cadangan di dalam suatu organisme. Perumusannya didasarkan pada tiga format homeostasis:
Homeostasis kuat adalah jika cadangan dan struktur tidak berubah di dalam komposisi. Karena jumlah struktur dan cadangan dapat bertukar- tukar, ini mengizinkan perubahan dalam komposisi dari badan utuh sebagai diterangkan oleh teori anggaran energi yang dinamis.
Homeostasis lemah adalah dimana perbandingan dari sejumlah struktur dan cadangan menjadi tetap sepanjang ketersediaan makanan tetap, bahkan ketika organisme tumbuh. Alat – alat ini yang keseluruhan komposisi badan adalah tetap selama pertumbuhan di dalam lingkungan tetap.
Homeostasis struktural berarti bahwa sub individu struktur tumbuh selaras dengan keseluruhan individu, proporsi sanak keluarga tetap. 3
Homeostasis sudah cukup terkenal, namun terdapat berbagai homeostasis biokimia misalnya proses buffer cairan tubuh akibat adanya asam atau alkali, atau pengaturan konsentrasi glukosa plasma. Selama kondisi lingkungan sel normal, maka sel akan berfungsi sebagaimana mestinya. Karena alur metabolisme terdiri dari sejumlah reaksi yang dikatalisasi oleh enzim maka pengaturan metabolisme lebih menyangkut perubahan aktivitas enzim. Terdapat empat faktor yang mempengaruhi jalannya metabolisme dalah tubuh adalah : a.
Ketersediaan substrat
b.
Pemindahan produk
c.
Ketersediaan kofaktor
d.
Pengaturan umpan balik yang terkait dengan jumlah produk dan aktivitas enzim Homeostasis terdiri dari homeostasis fisiologis dan psikologis.
1.
Homeostasis Fisiologis Homeostasis fisiologis dalam tubuh manusia dapat dikendalikan oleh sistem endokrin
dan saraf otonom. Prosesnya terjadi melalui empat cara, yaitu : a. Pengaturan Dini Sistem ini terjadi secara otomatis pad orang yang sehat. Contohnya : proses pengaturan fungsi organ tubuh b. Kompensasi Tubuh akan cenderung bereaksi terhadap ketidaknormalan yang terjadi didalamnya. Misalnya apabila secara tiba – tiba lingkungan menjadi dingin, mak pembuluh darah perifer akan mengalami konstriksi dan merangsang pembuluh darah bagian dalam
untuk
meningkatkan
kegiatan
(misalnya
menggigil)
yang
dapat
menghasilkan panas sehingga suhu tubuh tetap stabil, pelebaran pupil untuk meningkatkan persepsi visual pada saat terjadi ancaman terhadap tubuh, dan peningkatan keringat untuk mengontrol kenaikan suhu tubuh. c. Umpan Balik Negatif Proses ini merupakan penyimpangan dari keadaan normal. Dalam keadaan abnormal, tubuh secara otomatis akan melakukan mekanisme umpan balik untuk menyeimbangkan penyimpanan yang terjadi. d. Umpan Balik untuk Mengkoreksi Ketidakseimbangan Fisiologis Contoh, apabila seseorang mengalami hipoksia akan terjadi proses peningkatan denyut jantung untuk membawa darah dan oksigen yang cukup ke sel tubuh. 4
2.
Homeostasis Psikologis Berfokus pada keseimbangan emosional dan kesejahteraan mental. Proses ini
didapat dari pengalaman hidup dan interksi dengan orang lain serta dipengaruhi oleh norma dan budaya masyarakat. Contohnya adalah mekanisme pertahanan (koping) diri seperti menangis, tertawa, berteriak, memukul dan lain – lain. Homeostasis merupakan konsep terpenting dalam sejarah perkembangan biologi. Hal itu memberikan kerangka konseptual guna menginterpretasikan berbagai data fisiologis dalam tubuh hewan. Evolusi homeostasis dan sistem fisiologis yang memelihara homeostasis tersebut merupakan faktor penting agar hewan dapat hidup baik dalam lingkungan yang sesuai guna mendukung proses fisiologis, maupun dalam lingkungan yang kurang sesuai bagi proses kehidupan. Fenomena pemeliharaan lingkungan internal tubuh hewan yang disebut homeostasis ini dilakukan oleh semua spesies hewan, secara terus menerus. Homeostasis adalah keseimbangan antara beberapa kekuatan yang bertujuan menjaga kestabilan kondisi tertentu yang disebut sehat. Hampir setiap fungsi tubuh makhluk hidup mempertahankan dirinya melalui sistem homeostasis. Pengaturan (kendali) homeostatik mencapai puncak kesempurnaannya pada burung unggas dan mamalia. Pada organisme ini, mesin homeostatiknya yang dimungkinkan karena diferensiasi sel-selnya memberikan kepada sel-sel tersebut suatu lingkungan yang optimum dan relatif tidak beragam. Burung dan mamalia memperoleh penyesuaian dirinya sebagian besar karena sifat- sifat cairan ekstraseslulernya, yaitu lingkungan internalnya, tetap tidak berubah walaupun ada fluktuasi luas pada lingkungan ekternal. Lebih dari seabad yang lalu, Clauda benhard, seorang ahli fisiologi Perancis beberapa mekanisme yang digunakan tubuh mamalia untuk mempertahankan homeostasis. Ia demikian terpesonannya oleh temuannya itu sehingga ia menulis : “ Kemantapan (konstansi) lingkungan internal merupakan syarat bagi kehidupan yang bebas dan mandiri ”. Glukosa merupakan senyawa kimia penting penghasil energi bagi proses – proses fisilogis tubuh organisme. Pembakaran glukosa yang berlangsung terus menerus selama sel – sel organisme hidup, memungkinkan cairan ekstrasesluler (darah) kekurangan glukosa. Dengan kata lain, penggunaan terus menerus glukosa sebagai bahan penghasil energi mengakibatkan penurunan kadar gula ini dalam darah. Penurunan kadar gula ini merupakan stimulus yang dapat ditangkap ileh reseptor yang ada di kelenjar adrenal. Dengan stimulus n ini, kelenjar adrenal memacu produksi hormon adrenalin yang 5
mempunyai fungsi memacu pemecahan glikogen menjadi glukosa dan melepasnya ke aliran darah. Proses pemecahan ini kebanyakan berlangsung di hati, dimana banyak ditimbun glikogen ini. Dengan demikian, glukosa darah dapat ditingkatkan lagi. Pada kondisi tertentu, termasuk setelah mengkonsumsi karbohidrat, kadar gula darah bisa meningkat. Dalam tubuh manusia peningkatan kadar adrenalin ini dalam darah, secara fisiologis ada tanda- tanda lain yang mudah diamati, ialah peningkatan frekuensi nadi dan tekanan darah. Peningkatan di atas 0,1 mg per 100 ml darah bisa mengganggu kesehatan tubuh. Peningkatan kadar gula di atas kadar normal ini secara alamiah dianggap stimulus bagi reseptor yang ada di pulau- pulau Langerhans di pankreas. Akibat stimulus ini, pulaupulau Langerhans memacu produksi hormon insulin yang mempunyai peran utama memacu perubahan glukosa menjadi glikogen. Dengan demikian kadar glukosa darah dapat ditekan, tidak meningkat. Dengan adanya mekanisme produksi adrenalin dan insulin ini, kadar glukosa darah dapat dipertahankan pada kadar yang normal, untuk memberi pasokan energi fisiologis tubuh. Suhu tubuh mamalia khususnya manusia juga dipertahankan pada range atau kisaran tertentu. Peningkatan atau penurunan suhu ini di luar range tersebut dapat berakibat gangguan fisiologis tubuh. Ada mekanisme khusus untuk mengatur kemantaban suhu tubuh ini. Selain berperan dalam pengangkatan bahan sistem sirkulasi juga berfungsi untuk peredaran panas di seluruh tubuh. Istilah berdarah panas untuk kelompok burung dan mamalia, khususnya manusia dikarenakan dari fakta, mereka biasanya dapat memelihara suhu tubuhnya lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungannya. Dalam hal ini burung dan mamalia mempunyai kemampuan khusus dalam hal pengaturan suhu tubuh : 1.
Burung dan mamalia memelihara suhu tubuhnya dalam limit yang sempit tanpa mempersoalkan suhu lingkungannya (ring suhu tubuh di atas suhu lingkungan). Untuk alasan ini burung dan mamalia sering dilukiskan sebagai hewan berdarah panas (homeotermis).
2.
Burung dan mamalia bersifat endodermis, panas yang digunakan untuk memelihara suhu tubuh pada limit tertentu, berasal dari dalam tubuh organisme tersebut sendiri. Hewan berdasarkan kemampuan untuk mengatur suhu tubuhnya dibagi menjadi
homeotermik dan poikilotermik. Homeotermik adalah hewan yang mengalami kehilangan panas lebih lambat dibanding laju produksi panas internalnya. Sedangkan poikilotermik 6
adalah hewan yang laju kehilangan panasnya lebih cepat dibanding laju produksi internalnya. Hewan poikilotermik melakukan konfirmitas suhu untuk menghadapi fluktuasi suhu lingkungan sedangkan hewan homeotermik melakukan regulasi suhu (termoregulasi). Pada hewan homeotermik termoregulasi dilakukan menggunakan air plasma. Air merupakan zat yang dapat menyerap banyak panas. Dengan sedikit saja mengalami perubahan suhu. Air plasma akan menyerap kelebihan panas metabolik, kemudian mengangkutnya ke kulit dan paru-paru untuk dibuang. (Soewolo,2000). Pada hewan ada mekanisme yang mempengaruhi kecepatan panas tubuh guna menstabilkan suhu tubuhnya (termoregulasi), diantaranya: mekanisme tingkah laku, mekanisme otonomik, seperti mempercepat metabolisme simpanan energi, dan mekanisme adaptif atau aklimatisasi, yang lebih lamban dibandingkan mekanisme yang lain. yaitu memproduksi penambahan panas pada metabloisme basal. Kecepatan transfer panas ke dalam atau keluar tubuh dipengaruhi oleh tiga faktor: 1.
Luas permukaan. Luas permukaan per gram berbanding terbalik dengan peningkatan massa tubuh. Ini berarti bahwa hewan kecil memiliki suatu aliran panas lebih tinggi per unit berat tubuh.
2.
Perbedaan suhu. Makin dekat seekor hewan menjaga suhu tubuhnya ke suhu lingkungan makin sedikit panas akan mengalir ke dalam atau keluar tubuhnya.
3.
Konduktansi panas spesifik permukaan tubuh hewan. Permukaan jaringan poikiloterm memiliki konduktansi panas yang tinggi, sehingga hewan ini memiliki suhu tubuh mendekati suhu lingkungan (kecuali apabilal hewan berjemur di panas matahari). Hewan homeoterm memiliki bulu, rambut atau lapisan lemak untuk mengurangi
konduktansi permukaan tubuhnya. Insulasi seperti ini menimbulkan perbedaan suhu antara pusat tubuh dengan lingkungan hewan yang berjarak beberapa milimeter atayu sentimeter, sehingga perbedaan temperatur kurang besar, jadi kecepatan aliran panas dikurangi. Sifat yang penting dari rambut dan bulu adalah menyerap dan menahan panas, sehingga memiliki konduktivitas panas yang rendah, jadi tidak merambatkan panas. Suhu tubuh hewan poikilotermik ditentukan oleh keseimbangannya dengan kondisi suhu lingkungannya, dan berubah seperti berubah-ubahnya suhu lingkungan. Pada hewan poikiloterm air, misalnya kerang, udang, dan ikan, suhu tubuhnya sangat ditentukan oleh keseimbangan konduktif dan konvektif dengan air mediumnya, dan suhu tubuhnya mirip suhu air. Hewan memproduksi panas internal secara metabolik, dan ini mungkin 7
meningkatkan suhu tubuh di atas suhu air. Namun air menyerap panas begitu efektif dan hewan poikilotermik tidak memiliki insulasi sehingga perbedaan suhu hewan dengan air sangat kecil. Pada hewan poikilotermik darat, misalnya katak, keong dan serangga, suhu tubuhnya dapat lebih mendekati suhu udara lingkungan. Input radiasi panas dari matahari atau sumber lain mungkin meningkatkan suhu tubuh di atas suhu lingkungan, dan penguapan air melalui kulit dan organ-organ respiratori menekan suhu tubuh beberapa derajat di bawah suhu lingkungan. Hewan darat dapat memelihara keseimbangann tubuh dengan mengurangi penguapan dan kehilangan panas lewat konduksi dan memaksimalkan penambahan panas melalui radiasi dan panas metabolik. Sianar matahari digunakan oleh serangga dan reptil sebagai sumber eksternal tubuhnya. Untuk meningkatkan jumlah panas yang dapat diserap, hewan tergantung pada warna tubuh dan orientasinya relatif terhadap matahari. Banyak hewan yang dapat merubah warna kulitnya melalui penyebaran dan kontraksi sel-sel pigmen hitam paada kulitnya. Karena hampir separuh energi matahari berada dalam cahaya tampak, kulit berwarana gelap akan menyerap energi panas matahri daripada berwarna cerah. Hewan homeoterm mempunyai suhu tubuh yang konstan pada berbagai suhu lingkungan yang berubah-ubah. Kebnyakan burung dan mamalia dan lingkungannya yang normal akan mempertahankan suhu tubuhnya di atas duhu lingkungannya. Suhu bagian dalam mamalia umunya berkisar antara 37-40o C, sedangkan golongan burung mempunyai suhu tubuh sedikit lebih tinggi yaitu 41-42,5o C. Kondisi homeotermik menyangkut keseimbangan yang serasi antar dua faktor, yaitu : produksi panas dan kehilangan panas. Laju produksi panas dan kehilangan panas pada hewan sangat bervariasi, tergantung pada kondisi lingkungannya (panas, dingin), aktivitasnya (diam, aktif). Untuk memelihara keseimbanagn suhu tersebut, hewan homeoterm melakukan regulasi kimiawi dan regulasi fisik. Regulasi kimiawi menyangkut produksi panas metabolik, sedangkan regulasi fisik menyangkut kegiatan fisik untuk memodifikasi kehilangan panas. Jika hewan homeoterm dihadapkan pada suhu lingkungan yang ekstrem, maka tingkat aktivitas termiregulatori untuk memelihara kekonstanan suhu tubuhnya meningkat sesuai dengan perubahan suhu lingkungan. Hewan endoterm dapat meregulasi suhu tubuhnya dengan mengatur kecepatan kehilangan panas melalui pengaturan hantaran 8
permukaan tubuh. Penyesuaian ini termasuk respon-respon seperti respon vasomotor, perubahan pose tubuh, regulasi pilomotor, dan kefektivan insulasi bulu dan rambut. Dalam rentangan suhu ini bulu dan rambut ditegakkan oleh otot pilomotor dalam kulit untuk menyediakan lapisan udara tenang yang tebal, dan pada ujung atas rentangan suhu ini bulu dan rambut ditempelkan ke kulit. Bila suhu lingkungan diturunkan, hewan endoterm akan merespon dengan berbagai reflek yang cenderung mengkonservasi panas. Pembuluh darah di kulit akan menyempit, rambut dan bulu dapat berdiri, dan hewan akan mempersempit permukaan tubuhnya yang bersinggungan dengan udara. Misalnya menekuk tubuhnya dan menyembunyikan anggota tubuh. Pada suhu yang moderat kecepatan basal produksi panas seimbang dengan kehilangan suhu ke lingkungan. Rentangan suhu moderat ini disebut zona suhu netral. Di bawah suhu netral hewan, endoterm meningkatkan produksi panas di atas tingkat basal agar mengimbangi kehilangan panas (termogenesis). Produksi panas akan meningkat secara linier dengan penurunan suhu sampai di bawah suhu kritis bawah. Antara zona suhu netral dengan suhu kritis bawah ini disbut dengan zona regulasi metabolik. Bila suhu lingkungan berada dibawah suhu kritis bawah, mekanisme regulasi akan gagal, tubuh mendingin, kecepatan metabolik turun. Dalam keadaan ini hewan berada dala zona hipotermia. Dimana produksi panas metabolik tidak dapat mengimbangi turunnnya suhu lingkungan. Bila suhu lingkungan naik lebih tinggi dari suhu netral, maka hewan akan melakukan aktivitas yang cenderung melepaskan (membuang) panas, misalnya masuk ke dalam air dan sebagainya. Peningkatan suhu hanya dapat ditoleransi oleh hewan homeoterm sampai suhu kritis atas. Antasa zona suhu netral dengan suhu kritis atas disebut zpna termoregulasi fisik. Di atas zona ini pelepasan panas oleh hewan tidak dapat mengimbangi naiknya suhu lingkunan sehingga suhu tubug akan ikut naik. Heterotermik adalah hewan yang mampu memproduksi panas indotermik dalam berbagai tingkat, tetapi umumnya tidak meregulasi suhu tubuhnya dalam rentangan pendek. Heterotermik mungkin dapat dibedakan menjadi dua kelompok: heterotermik temporal dan heterotermik regional. heterotermik temporal merupakan suatu kategori yang luas, dimana suhu tubuh hewan dapat berbeda setiap saat, misalnya terdapat pada serangga terbang, phyton dann beberapa ikan. Swdangkan heterotermuk regional sebenarny adalah poikilotermik seperti teleostei besar yang dapat mncapai suhu tubuh dalam (suhu jaringan 9
dalam) cukup tinggi melalui aktivitas otot. Contoh pada ikan hiu, tuna dan pada serangga terbang. Pada manusia, oksgen maksimal yang mampu diikat oleh darah adalah 20,2 mL O2 /100 mL darah. Jika manusia menghirup oksigen lebih banyak dari kapasitas tersebut, maka oksigen akan dikeluarkan kembali bersama CO2 dan uap air melalui system respirasi. Sedangkan jika kebutuhan oksigen meningkat melebihi kapasitas tersebut maka manusia akan melakukan proses respirasi lebih cepat, untuk memperoleh oksigen yang lebih banyak. Bila kebutuhan oksigen meningkat, maka ventilasi organ respirasi harus ditingkatkan.
Demikian
juga,
bila
konsentrasi
oksigen
turun,
hewan
harus
mengkompensasi dengan meningkatkan ventilasi atau dengan meningkatkan jumlah oksigen yang diekstraksi dari udara respirasi atau keduanya. Pada hewan homoiotherm, ventilasi paru – paru sangat ditentukan oleh oksigen. Tetapi yang menarik adalah bahwa factor yang mempengaruhi pengaturan ini adalah konsentrasi karbon dioksida dalam udara paru – paru. Oksigen memiliki efek yang sangat kecil terhadap ventilasi, hal ini ditunjukkan: bila pada udara inhalasi, oksigennya dikurangi 2,5% dari 21% maka pengurangan ini tidak menyebabkan perubahan pada ventilasi. Pusat pengendali pernafasan pada mamalia terdapat dalam medulla oblongata dan pons varollii. Pusat pernafasan tersebut terdiri dari sejumlah sel – sel saraf yang terpisah menjadi pusat – pusat inspirasi dan pusat ekspirasi yang kerjanya berlawanan. Bila neuron inspirasi mengirimkan impuls ke otot-otot pernafasan, maka pengiriman impuls lewat neuron inhibitori dihentikan. Sebaiknya bila aktivitas neuron inspiratori istirahat, maka neuron ekspiratori menjadi aktif. Jika hewan air dipaparkan dalam lingkungan yang mengalami perubahan (misalnya perubahan salinitas medium, perubahan kandungan oksigen terlarut, perubahan suhu medium, dll.), maka hewan tersebut dapat memberikan respon konformitas atau regulasi. Perubahan lingkungan eksternal dapat menginduksi perubahan internal tubuh hewan sesuai dengan kondisi eksternal. Hewan yang memungkinkan kondisi internalnya berubah bilamana menghadapi variasi lingkungan eksternal disebut konformer (conformer). Suhu tubuh ikan akan rendah ketika berada dalam perairan yang dingin dan akan tinggi ketika berada dalam perairan yang hangat. Jadi, tiap sel dalam tubuh ikan tersebut harus mengatasi pengaruh perubahan suhu eksternal. Batas perubahan eksternal bagi hewan konformer dipengaruhi oleh
10
toleransi jaringan tubuhnya terhadap perubahan internal yang disebabkan oleh adanya perubahan lingkungan eksternal. Berbagai hewan air tidak dapat memelihara konsentrasi osmotik cairan internal tubuhnya jika salinitas mediumnya berubah-ubah. Bintang laut, Asterias, adalah hewan osmokonformer (osmoconformer) yang cairan internal tubuhnya dengan cepat mencapai kesetimbangan dengan air laut yang mengelilinginya. Hewan ini meningkatkan konsentrasi cairan tubuh jika berada dalam air bersalinitas tinggi dan menurunkan cairan tubuhnya bilamana berada dalam air bersalinitas rendah. Cacing Annelida yang bersifat oksikonformer (oxyconformer), yakni hewan yang laju konsumsi oksigennya menyesuaikan dengan ketersediaan O2 terlarut di lingkungan eksternalnya. Jika Annelida berada dalam lingkungan perairan yang kaya akan oksigen, maka konsumsi oksigennya meningkat, sebaliknya jika hewan tersebut berada dalam lingkungan yang kandungan oksigen terlarutnya rendah, konsumsi oksigennya menurun. Hewan air yang termasuk regulator menggunakan mekanisme perilaku, biokimia maupun fisiologis untuk senantiasa menjaga kondisi internal tubuhnya ketika berada dalam kondisi lingkungan eksternal yang berubah, sehingga senantiasa dalam keadaan homeostasis. Hewan yang bersifat osmoregulator memiliki konsentrasi cairan internal tubuh lebih tinggi dari konsentrasi mediumnya ketika berada dalam perairan dengan salinitas rendah, sebaliknya konsentrasi carian tubuhnya lebih rendah dari konsentrasi mediumnya ketika berada dalam salinitas tinggi. Oksiregulator yang meliputi hampir semua vertebrata senantiasa mempertahankan level konsumsi oksigen walaupun kandungan oksigen terlarut dalam mediumnya mengalami penurunan. Jika kandungan oksigen terlarut di mediumnya menurun terus sampai batas minimumnya, hewan air dapat teraklimasi menjadi conformer. Setelah teraklimasi, maka konsumsi oksigennya menurun manakala kandungan oksigen terlarut di lingkungan eksternalnya rendah.
D.
ALAT DAN BAHAN 1. Termometer badan 2. Stopwatch 3. Counter (masing-masing 2 atau 4 buah er kelompok) 11
E.
CARA KERJA Menentukan 4 orang diantara anggota kelompok praktikum untuk berperan sebagai “objek percobaan” (1 pria 3 wanita).
Mengukur suhu tubuh objek percobaan ini (dalam ketiak) sebagai suhu awal.
Mengukur frekuensi denyut nadinya (daerah pergelangan tangan bagian depan) sebagai frekuensi awal.
Mengamati ada tidaknya keringat pada permukaan tubuh.
Menyuruh 2 orang untuk melakukan jalan di tempat selama 10 menit.
Mengukur suhu tubuh, frekuensi nadi, dan keringat 2 orang yang melakukan jalan di tempat, sebagai data kedua.
Menyuruh 2 orang untuk naik turun tangga selama 10 menit.
Mengukur suhu tubuh, frekuensi nadi, dan keringat 2 orang yang melakukan naik turun tangga, sebagai data ketiga.
Meminta data dari kelompok lain dan melakukan pengorganisasian data.
12
G.
PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini kita akan melakukan percobaan untuk mengetahui contoh
reulasi pada tubuh manusia serta proses regulasi dalam rangka homeostasis pada tubuh manusia. Dimana homeostasis sendiri merujuk pada ketahanan atau mekanisme pertahanan lingkungan kesetimbangan dinamis dalam badan organism yang konstan, dengan kata lain usaha untuk menyeimbangkan keadaan internal badan dengan keadaan eksternal (lingkungan) oleh tubuh. Pada praktikum kali ini didapatkan tiga macam data, yaitu data awal sebelum aktifitas, data setelah melakukan aktifitas ringan, dan data setelah melakukan aktifitas berat. Dimana tiga hal yang diamati yaitu suhu tubuh, frekuensi nadi dan intensitas keringat. Dalam praktikum ini dilakukan dua aktifitas oleh tubuh yaitu aktifitas ringan dengan jalan di tempat selama 10 menit dan aktifitas berat yaitu lari 1o menit atau naik turun tangga 10 menit. Dari praktikum yang telah dilakukan dan dari tabulasi data yang telah dibuat maka dapat diketahui bahwa untuk aktifitas ringan (jalan di tempat 10 menit) didapatkan data sebagai berikut yaitu suhu awal rata-rata adalah 36.3°C dan suhu akhir rata-rata 36.6°C, serta frekuensi nadi awal rata-rata adalah 86/menit dan frekuensi nadi akhir rata-rata 106/menit. Ini menunjukkan range data rata-rata untuk suhu yaitu 0.3°C dan untuk frekuensi nadi yaitu 20/menit. Sedangkan untuk intensitas keringat, dari keadaan awal tidak berkeringat ada yang berkeringat sedikit, cukup, bahkan ada yang tidak berkeringat. Untuk data yang berikutnya yaitu aktifitas berat (lari 10 menit/naik turun tangga 10 menit) didapatkan data sebagi berikut yaitu suhu awal rata-rata 36.3°C dan suhu akir ratarata 36.8°C, serta frekuensi nadi awal rata-rata 90/menit dan frekuensi nadi akhir rata-rata 130/menit. Ini menunjukkan range data untuk suhu yaitu 0.5°C dan untuk frekuensi nadi yaitu 40/menit. Sedangkan untuk intensitas keringat, dari keadaan awal tidak berkeringat menjadi berkeringat cukup hingga banyak. Maka dapat dilakukan pembandingan data antara data dari aktifitas ringan dengan data dari aktifitas berat. Dapat dilihat perbandingan range suhu untuk aktifitas ringan dan aktifitas berat, yaitu 0.3°C : 0.5°C atau dengan kata lain perbandingan hampir 1 : 2. Dapat dikatakan pada aktifitas berat kenaikan suhu tubuh lebih besar daripada kenaikan suhu tubuh pada aktifitas ringan yaitu hampir dua kali lipatnya. Menurut teori hal ini disebabkan kenaikan suhu tubuh ini dikarenakan karena proses thermoregulasi yang dilakukan oleh tubuh. Enzim manusia bekerja efektif pada suhu 37 ºC. Pusat pengaturan suhu ada di otak 13
bagian hipotalamus. Terdapat beberapa efektor yang terlibat. Temperatur diatur dengan beberapa mekanisme. Fluktuasi temperatur dideteksi oleh reseptor yang disebut thermoreseptor, contohnya adalah kulit. Jika kita terlalu panas atau dingin baik karena pengaruh dari dalam tubuh kita, maka thermoreseptor akan memgirimkan impuls saraf ke hipotalamus. Selanjutnya Hypothalamus akan mengirimkan pesan respon ke efektor seperti kulit untuk meningkatkan atau mengurangi hilangnya panas dari permukaan dengan berbagai cara. Dapat dilihat pula perbandingan frekuensi nadi pada aktifitas ringan dan berat, yaitu 20/menit : 40/menit atau dengan kata lain perbandingan dapat dibuat 1 : 2. Dapat dikatakan pada aktifitas berat frekuensi denyut nadi lebih banyak daripada frekuensi denyut nadi pada aktifitas ringan, bahkan meningkat dua kali lipatnya. Menurut teori hal ini menandakan bahwa semakin berat aktivitas yang dilakukan, maka semakin tinggi frekuensi denyut nadi. Ini sesuai dengan salah satu akibat dari teori umpan balik positif bahwa pembuluh darah yang mengaliri kulit akan melebar untuk membawa lebih banyak panas keluar tubuh jika suhu tubuh meningkat, sehingga ini mengakibatkan tekanan darah menurun. Jika tekanan darah menurun, reseptor di arteri karotis akan mendeteksinya dan mengirimkan sinyal ke otak. Otak kemudian akan mengirimkan pesan ke jantung untuk mempercepat denyutnya sehingga aliran darah yang dipompa lebih besar dan mengakibatkan peningkatan tekanan darah. Sedangkan untuk intensitas keringat dapat dilihat dalam setiap kegiatan aktifitas dari keadaan awal tidak ada keringat menjadi keluar keringat. Pembedanya pada aktifitas ringan lebih dikeluarkan sedikit keringat dibanding pada aktifitas berat, walaupun beberapa objek ada yang tidak mengeluarkan keringat pada aktifitas ringan. Namun pada umumnya intensitas keringat pada aktifitas berat lebih banyak daripada intensitas keringat pada aktifitas ringan. Sesuai teori yang ada hal ini sebagai tanda bahwa tubuh melakukan regulasi akibat dari tubuh mengalami kenaikan suhu. Jika kita terlalu panas karena pengaruh dari dalam tubuh kita, maka thermoreseptor akan mengirimkan impuls saraf ke hipotalamus. Selanjutnya Hypothalamus akan mengirimkan pesan respon ke efektor seperti kulit untuk meningkatkan hilangnya panas dari permukaan dengan, peningkatan suhu tubuh direspon dengan berdirinya bulu rambut (piloereksi) karena kontraksi otot-otot kulit dan kelenjar-kelenjar di bawah kulit akan mensekresi keringat ke permukaan kulit untuk meningkatkan hilangnya panas dengan evaporasi jika suhu tubuh meningkat. Sekresi keringat akan berhenti jika suhu tubuh sudah kembali normal. Pembuluh darah yang 14
mengaliri kulit akan melebar untuk membawa lebih banyak panas keluar tubuh (vasodilatasi) jika suhu tubuh meningkat, dan pembuluh darah akan mengkerut (vasokonstriksi) untuk meminimalkan hilangnya panas lewat kulit jika suhu tubuh sudah normal kembali. Dari semua data yang dihasilkan, data awal maupun akhir didapatkan hasil yang positif yaitu bahwa semua nominal data yang ada dari awal sampai akhir relatif meningkat. Hal ini disebabkan oleh suatu sistem dalam tubuh yang membentuk sistem kerja yang menstabilkan, dalam artian apabila sebelum melakukan aktifitas ringan maupun berat suhu tubuh dan frekuensi nadi berjalan normal serta keringat tidak ada, setelah melakukan aktivitas ringan maupun berat, tubuh akan mulai beradaptasi atau menyesuaikan supaya keadaan tubuh tetap stabil yaitu dengan cara meningkatkan suhu tubuh dan frekuensi detak nadi bahkan sampai mengeluarkan keringat untuk menjaga suhu tubuh tetap berada pada keadaan yang nyaman ataupun stabil. Sistem ini diebut sistem regulasi dan homeostasis pada tubuh manusia. Hal ini berlaku untuk keadaan sebaliknya yaitu apabila tubuh tidak sedang melakukan aktifitas maka sistem homeostasis akan menurunkan kerja semua komponen tubuh untuk menyesuaikan keadaan sebagai wujud penstabilan kondisi tubuh pada manusia. Dalam praktikum kali ini meskipun data awal dan akhir menunjukkan indicator keberhasilan yaitu sesuai dengan teori yang ada, namun pada data perseorangannya terdapat data yang tidak sesuai dengan teori seperti tidak ada perbedaan suhu tubuh baik sebelum melakukan aktifitas dan setelah melakukan aktifitas. Hal ini dimungkinkan pada keadaan tubuh perseorangnya yang berbeda-beda. Yang dimungkinkan si objek sedang dalam keadaan kurang fit sehingga dihasilkan data tidak sesuai dengan teori. Namun pada akhirnya didapatkan hasil yang sesuai dari keseluruhan data.
15
H.
KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan dan dari data yang didapatkan, maka dapat
diambil kesimpulan yang sesuai dengan tujuan praktikum ini yaitu sebagai berikut : 1) Dalam rangka homeostasis untuk kelangsungan hidup sel-sel dari keadaan tubuh yang kurang mendukung,tubuh akan melakukan regulasi. Contoh regulasi pada tubuh mausia adalah : -
Bertambahnya frekuensi nadi karena aktivitas yang berat.
-
Bertambahnya suhu tubuh.
-
Munculnya keringat.
2) Mekanisme regulasi dalam rangka homeostatis dalam tubuh manusia ada 2 macam yakni: -
Umpan balik negativ yaitu proses yang terjadi ketika system tubuh butuh diambatkan atau pemberhentian suatu proses yang sedang terjadi .
-
Umpan balik positif yaitu respon untuk menimbulkan proses fisiologis suatu system,yakni proses siklik.
Semua sistem tubuh saling bekerja sama untuk mempertahankan homeostatis dalam tubuh seperti thermoregulasi, osmoregulasi, elektrolit, glukoregulasi, dan regulasi air.
16
I.
DAFTAR PUSTAKA Basoeki, Soejono. 1999. Fisiologi Manusia. Malang: Universitas Negeri Malang. Campbell. 2002. Biologi. Jakarta: Erlangga. Kimball, John W. 1983. Biology Fifth Edition. Jakarta: Erlangga. Paidi. 2011. Petunjuk Praktukum Biologi Umum. Yogyakarta: FMIPA Universita Negeri Yogyakarta. Soewolo. 2003. Fisiologi Manusia. Malang: Universitas Negeri Malang. http://www.scribd.com/doc/8343654/Homeostasis Oleh Aam Citrida Pramita dengan judul “Tugas Kebutuhan Dasar Manusia Homeostasis”. Diakses Rabu, 14 Desember 2011 pukul 21.00 WIB. http://reshayainiresha.wordpress.com/2010/04/09/pengertian-homeostasis/ Oleh Resa dengan judul “Pengertian Homeostasis”. Diakses Rabu, 14 Desember 2011 pukul 21.30 WIB. http://staff.ui.ac.id/internal/130683855/material/HOMEOSTASISmsHO.pdf Diakses Rabu, 14 Desember 2011 pukul 22.00 WIB http://mahfudzcb.wordpress.com/2010/06/03/regulasi-dan-homeostasis-dalamtubuh/ Oleh Pranoto Mongso dengan judul “Regulasi dan Homeostasis Dalam Tubuh”. Diakses Sabtu, 17 Desember 2011 pukul 23.00 WIB.
17
