MAKALAH FISIOLOGI HEWAN HOMEOSTASIS
Oleh : RATNA PERMATA SARI G1A011029
PROGRAM STUDI BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS MATARAM 2014
HOMEOSTASIS I. Pendahuluan
Studi fisiologi telah dilakukan sejak zaman sebelum masehi terutama tentang hal-hal yang berkaitan dengan pengobatan. Pada masa itu studi tersebut banyak dilakukan di Yunani, Cina dan Timur Tengah. Studi yang dilakukan berkutat pada fisiologi manusia. Awal ketertarikan manusia terhadap fisiologi hewan mungkin erat kaitannya dengan usaha manusia untuk mengembangkan ternak dan budidaya ikan. Orang-orang Asia terutama di Cina dan juga Indonesia sejak zaman kuno telah mempelajari bagimana ikan bertelur. Kebutuhan pakan ikan telah dipelajari sejak pertama kali orang mengenal pancing. Fisiologi eksperimental dipelopori François Magendie (1783-1855). Magendie meletakkan landasan dalam bidang farmakologi eksperimental dan ia menerbitkan hampir semua cabang fisiologi. Landasan metode penelitian Magendie adalah viviseksi (pengoperasian pada hewan hidup), eksperimen yang “sadis” ini memicu gerakan anti-viviseksionis. Berbeda dengan Magendie, Claude Bernard menjelaskan fenomena fisiologi dengan cara baru, ia menunjukkan bahwa banyak fungsi vital ternyata lebih baik dipandang dari segi kimia ketimbang dari segi viviseksi. Penemuannya yang sangat penting meliputi fungsi glukogenik hati, peran cairan pankreas dalam pencernaan, fungsi saraf vasomet er, dan sifat kerja karbon monoksida dan racun lainnya. Hewan karnivora maupun herbivora, pada masa itu diyakini menggunakan materi yang asalnya diseintesis oleh tumbuhan untuk mendukung pembakaran yang terjadi baik dalam darah maupun dalam paru-paru. Claude
Bernard
merevolusi
pengetahuan
metabolisme
hewan,
ia
membuktikan bahwa darah hewan mengandung gula walaupun bila tidak dipasok dari makanan. Ia membuktikan bahwa gula yang diabsorbsi dari makanan dipecah ketika melewati hati, paru-paru dan jaringan lainnya. Eksperimen yang dilakukan oleh Claude Bernard selanjutnya mengantarkannya pada penemuan glikogen maupun sintesis dan pemecahan glikogen. Semua jaringan hewan nampaknya memiliki enzim yang bekerja pada glukosa. Di Amerika Serikat konsep konstansi lingkungan (milieu) internal menarik perhatian Lawrence J. Henderson (1878-1942). Kemudian Walter Bradford Cannon (1871-1945) dengan tulisan-tulisannya membantu menyebar luaskan gagasan mengenai mekanisme pengaturan fisiologis. Cannon memperkenalkan istilah
homeostasis yaitu suatu kondisi yang mempertahankan konstansi lingkungan internal. Istilah ini tidak dimaksudkan sebagai suatu keadaan lingkungan internal tubuh yang tetap dan tidak berubah, melainkan suatu kondisi yang relatif konstan, terkoordinasi dengan baik dan stabil. Cannon mengajukan empat postulat penting dalam homeostasis, yaitu: 1.
Peran sistem syaraf dalam mempertahankan kesetimbangan antara lingkungan dalam tubuh dengan lingkungan luar.
2. Adanya kegiatan pengendalian yang bersifat tonik. 3. Adanya pengendalian yang bersifat antagonistik. 4.
Suatu sinyal kimia dapat memberikan pengaruh yang berbeda pada jaringan yang berbeda. Homeostasis menjadi prinsip yang mengarahkan riset dibidang fisiologi.
Fisiologi sendiri berasal dari 2 kata yaitu fisio artinya fungsi dan logos berarti ilmu, yaitu ilmu yang mempelajari fungsi struktur anatomi serta proses-proses biologi yang memungkinkan kehidupan itu ada dan berfungsi.
II. HOMEOSTASIS 1. Pengertian
Homeostasis berasal dari bahasa yunani yaitu, stasis
yang homeo
berati sama dan
yang berati mempertahankan keadaan. Homeostasis merupakan keadaan relatif
konstan di dalam lingkungan internal tubuh. Semua proses yang terjadi dalam organisme hidup untuk mempertahankan lingkungan internal, dalam kondisi tertentu agar
tecipta kondisi yang optimal bagi kehidupan organisme yang bersangkutan.
Hemeostasis adalah mekanisme pengaturan lingkungan kesetimbangan yang dinamis di dalam tubuh hewan yang konstan. Dalam homeostasis keadaan konstan terdapat dua jenis, yaitu yang pertama adalah sistem tertutup yakni sebuah keseimbangan statis yang dimana keadaan dalam tubuh tidak berubah. Sedangkan yang kedua adalah sistem terbuka, yaitu kesetimbangan dinamis dimana keadaan dalam tubuh yang konstan, sedangkan sistem terus berubah. Homeostasis dipertahankan secara alami oleh mekanisme adaptasi fisiologis. Adaptasi fisiologis merupakan usaha organisme untuk memelihara lingkungan internalnya dalam batas-batas toleransi tertentu sehingga proses-proses biologis dapat berfungsi dengan optimal. Kemampuan adaptif ini adalah bentuk dinamik dari
equilibrium lingkungan internal tubuh. Lingkungan internal seara konstan berubah, dan mekanisme adaptif tubuh secara kontinyu berfungsi untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan ini dan untuk mempertahankan homeostasis. Homeostasis dipertahankan oleh mekanisme fisiologis yang mengontrol fungsi tubuh, sebagian besar mekanisme ini dikontrol oleh sistem saraf dan endokrin. Berikut merupakan bagan dari homeostasis :
Bagan pengendalian homeostasis
Dalam menyelenggarakan homeostasis ini tubuh harus senantiasa memantau adanya perubahan-perubahan nilai berbagai parameter, lalu mengkoordinasikan respons yang sesuai sehingga perubahan yang terjadi dapat diredam. Untuk itusel-sel tubuh harus mampu berkomunikasi satu dengan lainnya. Komunikasi antar sel ini merupakan media yang menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh. Pengendalian yang paling sederhana terjadi secara local (intrinsik ), yaitu yang dilakukan dengan komunikasi antara sel yang berdekatan. Pengendalian ekstrinsik (ekstrinsik ) lebih kompleks dan dimungkinkan melalui refleks yang melibatkan sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik).
Pengendalian jarak jauh melalui sistem endokrin dan syaraf
2. Faktor yang Mempengaruhi Homeostasis
Kemampuan homeostasis suatu organisme dipengaruhi beberapa hal diantaranya adalah : 1. Variasi diurnal Suhu tubuh akan
bervariasi pada siang dan malam hari. Suhu terendah
manusia yang tidur pada malam hari dan bangun sepanjang siang terjadi pada awal pagi dan tertinggi pada awal malam.
Pada hasil pengamatan, hal ini
dibuktikan dengan tingginya temperatur tubuh sebelum tidur malam (sekitar pukul
23.30 wib) yaitu 36,6˚C.
Temperatur tubuh pada kegiatan yang lain rata rata
berada dibawah temperatur tersebut 2. Kerja jasmani / aktivitas fisik Setelah melakukan latihan fisik atau kerja jasmani suhu tubuh akan naik terkait dengan kerja yang dilakukan oleh otot rangka. Setelah melakukan latihan berat, suhu tubuh dapat mencapai 40 ºC. Pada hasil pengamatan, terlihat bahwa suhu tubuh setelah melakukan olahraga tergolong tinggi dibandingkan setelah melakukan kegiatan lain, yaitu sebesar 36,5˚C. 3. Jenis kelamin Sesuai dengan kegiatan metabolisme, suhu tubuh pria lebih tinggi daripada wanita. Suhu tubuh wanita dipengaruhi daur haid. Pada saat ovulasi, suhu tubuh wanita pada pagi hari saat bangun meningkat 0,3 – 0,5 ºC. 4. Lingkungan Suhu lingkungan yang tinggi akan meningkatkan suhu tubuh. Udara lingkungan
yang
lembab
juga
akan
meningkatkan
suhu
tubuh
karena
menyebabkan hambatan penguapan keringat, sehingga panas tertahan di dalam tubuh. Pada hasil pengamatan didapatkan bahwa suhu tubuh setelah aktivitas di malam hari lebih tinggi daripada aktivitas yang dilakukan malam hari.
3. Mekanisme Homoestasis
Perubahan kondisi lingkungan internal dapat timbul karena 2 hal, yaitu adanya perubahan aktifitas sel tubuh dan perubahan lingkungan eksternal yang berlangsung terus- menerus. Untuk menyelenggarakan seluruh aktifitas sel dalam tubuhnya, hewan selalu memerlukan pasokan berbagai bahan dari lingkungan luar secara konstan, misalnya oksigen, nutrient dan garam. Sementara itu, aktivitas sel juga menghasilkan bermacam – macam hasil sekresi sel yang bermanfaat dan berbagai zat sisa, yang di alirkan ke lingkungan internal yaitu cairan ekstraseluler (CES). Apabila aktifitas sel berubah pengambilan zat dari lingkungan internal dan pengeluarran berbagai zat dari dalam sel ke lingkungan internal juga berubah. Perubahan aktifitas sel semacam itu akan mengubah keadaan lingkungan internal. Perubahan lingkungan internal yang ditimbulkan oleh sebab manapun ( penyebab pertama atau kedua ) harus selalu dikendalikan agar kondisi homeostasis selalu terjaga.
Mekanisme pengendalian kondisi homeostasis pada hewan berlangsung melalui sistem sistem umpan balik. Ada 2 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.
4. Sistem Umpan Balik
Sistem umpan balik dapat didefinisikan sebagai perubahan suatu variable yang dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan tersebut dalam keadaan semula. Didalam proses umpan balik, informasi indrawi tentang variabel suhu atau pH misalnya, digunakan untuk mengendalikan proses dalam sel dan jaringan serta organ yang berpengaruh terhadap level variabel tersebut. Mekanisme homeostasis yang utama adalah diatur oleh hipotalamus. Sistem umpan balik ada dua macam, yaitu sistem umpan balik positif dan sistem umpan balik negatif. Tetapi sistem umpan balik yang befungsi dalam pengendalian kondisi homeostasis pada tubuh hewan adalah adalah sistem balik negatif. Mengapa yang digunakan dalam proses pengendalian kondisi homeostasis, hanya menggunakan umpan balik negatif, karena sistem umpan balik negatif didefinisikan sebagai perubahan suatu variable yang dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan tersebut ke keadaan semula. Juga perlu diketahui umpan balik negatif dalam pengendalian homeostasis sesungguhnya merupkan keseimbangan antara input dan output. Terdapat dua macam pengaturan umpan balik dalam homeostasis, yaitu: 1. Umpan balik negatif (negatif feedback) Sebagai gambaran tentang umpan balik negatif adalah dengan mengamati bekerjanya thermostat yang dipasang dalam akuarium untuk menjaga agar suhu air dalam akuarium tersebut berada pada suhu yang diinginkan. Bilamana suhu air medium lebih rendah dari suhu yang diinginkan, sensor memberikan informasi agar pemanas
memanaskan
medium. Jadi
pengaturan suhu tubuh membutuhkan
“thermostat ” yang informasinya harus diberikan pada sistem pengendali suhu. Jika informasi yang sampai pada sistem pengendali suhu adalah bahwa suhu tubuh lebih rendah dari yang semestinya, maka sistem pengendali akan meningkatkan suhu tubuh sampai kondisi semestinya dan pemanasan berhenti sa mpai terjadinya penurunan suhu lebih rendah dari yang semestinya.
Pada mamalia yang senantiasa mempertahankan suhu tubuh konstan, meningkatnya suhu tubuh menghasilkan respon yang mengembalikan suhu tubuh sebagaimana kondisi yang semestinya. Jadi, umpan balik negatif mengarahkan pada stabilitas sistem fisiologis. Hal ini merupakan kebalikan dari sistem umpan balik positif dimana perubahan awal suatu variable menghasilkan perubahan lebih lanjut. Sebagai contoh, peristiwa yang terjadi pada burung dan mamalia pada waktu mempertahankan suhu tubuhnya supaya tetap konstan. Peningkatan suhu tubuh sebesar 0,5o C akan mendorong timbulnya tanggapan yang akan mengembalikan suhu tubuh ke suhu awal, yaitu suhu seharusnya. Pada mamalia, suhu seharusnya adalah 37o C dengan demikian, sistem umpan balik negatif pada contoh di atas akan selalu membawa sistem fisiologis kepada suhu tubuh 37 o C.
2. Umpan Balik Positif (Positive Feedback) Peristiwa yang terjadi pada sistem umpan balik positif berlawan dengan peristiwa yang terjadi pada sistem umpan balik negatif. Pada sistem umpan balik positif, perubahan aawal suatu variable akan menghasilkan perubahan yang semakin besar, misalnya proses pembekuan darah. proses pembekuan darah sebenarnya bekerja melalui mekanisme sistem umpan balik positif, yang bertujuan untuk menghentikan pendarahan. Namun, hasil dari proses tersebut selanjutnya bermakna sangat penting untuk memepertahankan volume darah yang bersirkulasi agar tetap konstan. Mekanisme umpan balik posistif tidak terlibat dalam proses menjaga kondisi homeostasis, tetapi terlibat dalam penyelenggaraan fungsi fisiologis tertentu (proses pembekuan darah dan fungsi sel saraf). Mekanisme umpan balik positif dalam
mengendalikan fungsi fisiologis pada hewan dapat berbahaya.Misalnya, suhu tubuh mamalia meningkat, jika gangguan awal ini kemudian mengalami umpan balik positif maka hasilnya adalah peningkatan suhu tubuh lebih lanjut yang tentunya berbahaya bagi hewan tersebut. Contoh lain umpan balik positif adalah pada fungsi saraf. Jika terdapat rangsang pada sel syaraf akan menyebabkan perubahan permeabilitas selaput yang memungkinkan adanya aliran ion sodium (Na +) masuk kedalam neuron. Aliran masuk ion Na + pada fase awal terjadinya potensial aksi menghasilkan respon depolarisasi yang menyebabkan aliran masuk ion Na + lebih lanjut.
Osmoregulasi pada ikan
Ikan air laut
Ikan air tawar
Ikan laut yang hiposmotik menghadapi masalah kehilangan air tubuh, dan sekaligus menghadapi masalah masuknya zat-zat terlarut ke dalam tubuhnya karena gradien konsentrasi. Permukaan tubuh, terutama permukaan insangnya agak permeabel terhadap air. Air banyak hilang melalui insang, urin, dan feses. Untuk mengganti air yang hilang, ikan air laut minum air laut.
Konsentrasi garam air tawar tergantung pada asal air tersebut, tetapi kadar tersebut selalu sangat rendah. Jadi lingkungan luar sangat hipoosmotik terhadap cairan tubuh internal daril hewan air tawar, dan hewan ini harus menghadapi kecenderungan air untuk berdifusi kedalam tubuh, terutama ke bagian yang berlapis tipis, seperti insang. Garam cenderung berdifusi keluar dan cairan tubuh internal kehilangan garam melalui ekskresi.
Rangkuman Walter Bradford Cannon (1871-1945) memperkenalkan istilah homeostasis yaitu suatu kondisi yang mempertahankan konstansi lingkungan internal. Homeostasis menjadi prinsip yang mengarahkan riset dibidang fisiologi yakni ilmu yang mempelajari fungsi struktur anatomi serta proses-proses biologi yang memungkinkan kehidupan itu ada dan berfungsi. Homeostasis berasal dari bahasa yunani, yang berati sama dan
stasis
homeo
yang berati mempertahankan keadaan. Dalam homeostasis
keadaan konstan terdapat dua jenis, yang pertama adalah sistem tertutup yakni sebuah keseimbangan statis yang dimana keadaan dalam tubuh tidak berubah. Sedangkan yang kedua adalah sistem terbuka, yaitu kesetimbangan dinamis dimana keadaan dalam tubuh yang konstan, sedangkan sistem terus berubah. Adapun beberapa faktor yang mempengaruhi kemampuan homeostasis suatu organisme adalah variasi diurnal, kerja jasmani/aktivitas fisik, jenis kelamin dan lingkungan. Mekanisme pengendalian kondisi homeostasis pada hewan berlangsung melalui sistem umpan balik. Ada 2 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.
Soal 1. Sebutkan parameter cairan eksternal (CES) yang harus dipertahankan melalui homeostasis.
Jawab : - Kadar nutrien, kadar O2 dan CO2, kadar sisa metabolisme, pH, suhu, volume dan tekanan, kadar air, garam dan elektrolit.
2. Tentukan yang manakah dari gambar berikut termasuk ikan air laut dan air tawar. A
B
Jawab : Ikan A adalah ikan air tawar enderung meyerap air dan ion-ion dari lingkungannya dengan cara osmosis, terjadi sebagai akibat dari kadar garam dalam tubuh ikan lebih tinggi dibandingkan lingkungannya. Insang ikan air tawar secara aktif memasukkan garam dari lingkungan ke dalam tubuh. Ikan B adalah ikan air laut, hal ini terlihat dengan urine yang dihasilkan mengandung konsentrasi air yang tinggi. Ikan air laut cenderung untuk kehilangan air di dalam sel tubuhnya karena proses osmosis melalui kulit, untuk itu insang ikan laut secara aktif mengeluarkan garam dari tubuhnya.
DAFTAR PUSTAKA
http//: www.lontar.ui.ac.id Siagian, Minarma. 2004. Homeostasis : Keseimbangan Ynag Halus dan Dinamis. Universitas Indonesia Tim Dosen Fisiologi Hewan. 2009. Fisiologi Hewan 1. Universitas Jenderal Soedirman. Marieb, Elaine. 1994. Essentials of Human Anatomy and Fisiology 5 th ed. San Francisco : The Benjamin/Cummings Publishing company, Inc.
