LAPORAN RESMI PRAKTIKUM BIOLOGI UMUM
REGULASI DAN HOMESTASIS DALAM TUBUH
Disusun Oleh : NRANGWESTHI WIDYANINGRUM 12308144019
PROGRAM STUDI BIOLOGI SWADANA JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2012
A. Judul
: Regulasi dan Homestasis dalam Tubuh
B. Tujuan
1. Dapat menyebutkan contoh regulasi dalam tubuh manusia 2. Dapat menjelaskan mekanisme regulasi dalam rangka homestasis dalam tubuh manusia
C. Latar Belakang
Semua makhluk hidup mempunyai sistem-sistem yang ada dalam tubuhnya. Baik makhluk hidup bersel tunggal, hingga makhluk hidup yang multiseluler. Hanya saja pada makhluk hidup bersel tunggal sangatlah sederhana dibandingkan dengan makhluk hidup multiseluler. Pada organisme multiseluler, khususnya hewan tingkat tinggi dan manusia, terdapat pengaturan
(regulasi)
dalam
lingkungan
internal,
sehingga
dipertahankan
kemantabannya. Pemeliharaan kemantaban ini sering dikenal sebagai homestasis. Homestasis mengandung pengertian pemeliharaan komposisi yang relatif tetap pada +
+
kadar glukosa, O 2 , CO2 , Na , Ca , H2O, dsb dalam cairan ekstraseluler. Namun dalam perkembangannya, perkembangannya, homestasis diarahkan lebih pada pengaturan kemantaban suhu tubuh, kemantaban pH darah, dsb yang memang sebenarnya juga merupakan perluasan dari makna cairan ekstraseluler tersebut ( Paidi, 2012). Pada organisme multiseluler khususnya manusia, pasti selalu melakukan aktivitas, baik aktivitas ringan yang berupa berbicara, tidur, main telepon genggam, dan lain sebagainya ataupun aktivitas berat yang berupa lari maraton, naik turun tangga, dan lain sebagainya. Semua aktivitas yang manusia lakukan tanpa disadari telah merubah sistem dalam tubuh yang ada. Misal, dengan melakukan aktivitas berat manusia jadi mengeluarkan mengeluarkan keringat. Main telepon genggam juga telah menyebabkan saraf-saraf yang bekerja dalam indra peraba yaitu kulit, dan indra gerak yaitu tangan yang bekerja, dengan direspon-respon direspon-respon oleh saraf ke otak. Pada praktikum kali ini, mencoba melakukan percobaan tentang regulasi dan homestasis agar dapat mengatahui apa itu regulasi dan homestasis, dan agar lebih mengetahui contoh faktualnya dalam tubuh manusia, serta agar apat menjelaskan mekanisme dari proses tersebut.
D. Dasar Teori
Didalam tubuh makhluk hidup terdapat sistem regulasi yang akan mengatur semua sistem oragan di dalam tubuhnya agar semua sistem tersebut dapat bekerja secara seimbang. Sistem regulasi itu bekerja untuk menerima rangsangan, mengolahnya, dan kemudian meneruskannya untuk menanggapi rangsangan tersebut. Sistem regulasi yang dimiliki oleh hewan termasuk manusia meliputi sistem saraf beserta indera dan sistem endokrin. Sistem saraf merupakan sistem yang khas bagi hewan karena tidak dimiliki oleh tumbuhan. Sistem saraf pada manusia dibedakanmenjadi dua. Yaitu sistem saraf pusat dan sistem saraf tepi. Sistem saraf pusat merupakan pusat dari sistem saraf, yang terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang (Subahar, 2009: 67 ). ). Homeostasis adalah suatu istilah yang digunakan untuk menjelaskan kelangsungan hidup organisme di dalam suatu ekosistem dan juga secara khusus menggambarkan kelangsungan kelangsungan hidup suatu sel-sel dalam suatu organisme, homeostasis juga menunjukkan lingkungan yang mendukung kelangsungan kelangsungan hidup sel-sel. Semua sistem tubuh organisme saling bekerja sama untuk mempertahankan homeostasis dalam tubuh kita. Homeostasis dibutuhkan sel dan jaringan tubuh kita untuk dapat bekerja dengan baik menghadapi stresor perubahan lingkungan eksternal. Adapun beberapa mekanisme homeostasis yang penting antara lain thermoregulasi, osmoregulasi, regulasi air dan elektrolit, serta glukoregulasi (Subahar, 2009: 57 ). ). Pada dasarnya, ketika terjadi perubahan dalam tubuh kita, ada 2 mekanisme respon yang mungkin terjadi yaitu : 1. Umpan balik negatif, yaitu suatu proses yang terjadi ketika sistem tubuh kita butuh diambatkan atau bahkan memberhentikan secara komplit suatu proses yang sedang terjadi. Contoh ketika tekanan darah meningkat, reseptor di arteri karotis akan mendeteksinya danmengirimkan sinyal ke otak. Otak kemudian akan mengirimkan pesan ke jantung untuk memperlambat denyutnya sehingga aliran darah yang dipompa lebih sedikit dan mengakibatkan penurunan tekanan darah. 2. Umpan balik positif, yaitusuatu resp[on untuk menimbulkan atau menguatkan suatu proses fisiologis dan atau aksi dari suatu sistem. Rtespon ini biasanya merupakan suatu proses siklik yang dapat terus berlanjut memperkuat suatu aksi atau suatu proses sampai suatu respon umpan balik negatif mengambil alih. Semua kegiatan dan kerja alat-alat dalam tubuh kita diatur dalam sistem regulasi (koordinasi). Regulasi merupakan cara semua organ dan sitem tubuh bekerja
sama secara efisian. Sistem ini terbagi atas tiga bagian, yaitu melalui sistem saraf, hormon dan alat indera. Pengaturan sistem saraf diatur oleh urat saraf sedangkan pengaturan sistem hormon melalui darah ( Safitri : 2004). Berikut adalah beberapa contoh proses regulasi : 1. Regulasi suhu tubuh ( Thermoregulasi ) Manusia merupakan makhluk homeothermik yang berarti dapat mengatur suhu tubuh sendiri untuk mencapai suatu ekuilibrium (keseimbangan) sehingga suhu tubuh cenderung konstan yang tidak banyak terpengaruh oleh suhu lingkungan. Enzim manusia bekerja efektif pada suhu 37 ºC. Pusat pengsaturan suhu ada di otak bagian hipotalamus. Terdapat beberapa efektor yang terlibat dimana antar mamalia bervariasi. Temperatur diatur dengan beberapa mekanisme. Fluktuasi temperatur dideteksi oleh reseptor yang disebut thermoreseptor, t hermoreseptor, contohnya adalah kulit. Jika kita terlalu t erlalu panas atau dingin baik karena pengaruh dari lingkungan luar atau 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 : a. Peningkatan suhu tubuh direspon dengan berdirinya bulu rambut (piloereksi) karena kontraksi otot-otot kulit sedangkan menurunnyasuhu tubuh direspon dengan pewnahanan panas tubuh dengan mendatarnya bulu rambut karena relaksasi otot-otot kulit. b. 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. c. Pembuluh darah yang 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. Jika terjadi penurunan suhu yang berkepanjangan, maka hypothalamus akan meningkatkan sekresi hormon TRH untuk menstimulasi pengeluaran TSH oleh hipofisis yang akan menstimulasi kenaikan sekresi hormone t iroksin oleh kelenjar
tiroid. Hormon ini akan memacu metabolisme yang memiliki produk sampingan energi panas. Selain itu,mekanisme non spesifik lain untuk mengatasi penurunan suhu tubuh adalah dengan kontraksi otot-otot ekstremitas (menggigil) untuk memproduksi panas ( Safitri: 2004). 2. Regulasi cairan Tubuh ( Osmoregulasi ) Osmoregulasi adalah suatu proses untuk mempertahankan keseimbangan cairan, air, dan elektrolit dalam tubuh kita. Spesifik, osmoregulasi adalah pengaturan konsentrasi konsentrasi cairan di pembuluh darah dan secara efektif juga mengatur jumlah air yang tersedia untuk diserap sel tubuh. Pengaturan homeostasis cairan tubuh dilakukan dengan mekanismesebagai mekanismesebagai berikut : a. Perubahan konsentrasi cairan dideteksi oleh osmoreseptor sistem sirkulasi ke hypothalamus hypothalamus untuk mengaktifkan umpan balik negatif. b. Hypothalamus kemudian mengirimkan sinyal kimiawi ke kelenjar hipofisis untuk mensekresi hormon ADH (Anti Diuretika Hormone) yang akan bekerja pada organ target ginjal dimana ginjal bertanggung jawab untuk menstabilkan konsentrasi cairan tubuh ( Safitri : 2004). c. Ketika hormon ADH mencapai organ target, terjadi perubahan pada ginjal yaitu menjadi kurang atau lebih bersifat permeable terhadap air. 3.
Pengaturan Kadar Glukosa Darah ( Glukoregulasi ) Ada 2 hormon yang berperan penting dalam pengaturan kadar glukosa darah yaitu insulin yang dihasilkan oleh sel β islet langerhans pada pankreas dan glukagon yang dihasilkan oleh sel α islet langerhans pada pankreas. Insulin akan menurunkan kadar glikosa dalam darah dengan memasukkannya sel maupun merangsang hati untuk menyimpan kelebihannya dalam bentuk glikogen. Sedangkan glukagon akan menstimulasi hati untuk membongkar glikogen jika tubuh mengalami kekurangan glukosa. (Pertiwi, 2008)
E. Alat dan Bahan
1. Stopwatch 2. Tisue 3. Termometer badan
F. Cara Kerja
Menentukan 2 orang (Cowok-Cewek) dalam kelompok untuk berpeeran sebagai objek percobaan Mengukur Suhu tubuh, frekuensi nadi, frekuensi respirasi, frekuensi keringat. keringat. Anggap ini sebagai data awal
2 objek tadi melakukan melakukan aktivitas ringan selama 10 menit
Mengukur Suhu tubuh, frekuensi nadi, frekuensi respirasi, frekuensi keringat. keringat. Anggap ini sebagai data kedua dan ketiga
2 objek tadi melakukan melakukan aktivitas berat selama 10 menit
Mengukur Suhu tubuh, frekuensi nadi, frekuensi respirasi, frekuensi keringat. keringat. Anggap ini sebagai data kedua dan keempat
G. Data Pengamatan
Suhu (‘C) Aktivitas
Ringan
Objek
Awal
Sesu dah
Denyut Awal
F.Respirasi Sesu dah
Awal
Sesu dah
F.Keringat Awal
Sesu dah
Wahyu
36,5
36,5
80
128
24
17
-
Sedikit
Citra
36,5
36,5
88
99
25
38
-
Sedikit
Wahyu
36,5
36,5
128
180
17
27
Sediki
Banya
t
k
Citra
36,5
36,5
99
125
38
55
Sediki
Banya
t
k
Berat
H. Pembahasan
Pada praktikum kali ini membahas tentang regulasi dan homestasis dalam tubuh yang bertujuan agar dapat menyebutkan contoh regulasi dalam tubuh manusia serta agar dapat menjelaskan mekanisme regulasi dalam rangka homestasis dalam tubuh manusia. Alat-alat yang digunakan pada praktikum kali ini antara lain berupa tissue, stopwatch dan termometer.
Kegiatannya dilakukan dalam bentuk percobaan, observasi, diskusi, serta mendisain dan melakukan eksperimen. Percobaan dilakukan dengan melakukan aktivitas ringan dan aktivitas berat. Dengan 2 orang sebagai kelinci percobaan. Dalam kelompok saya yang berperan sebagai kelinci percobaan adalah Citra dan Wahyu. Sebelum melakukan aktivitas ringan 2 kelinci percobaan ini diukur suhu tubuhnya selama 3 menit, diukur denyut nadinya, frekuensi respirasi, dan frekuensi keringat masing-masing selama 1 menit. Kemudian melakukan aktivitas ringan berupa jalan di tempat dan senam ringan selama 10 menit. Lalu diukur kembali, dan di dapatkan data sebagai berikut : Suhu (‘C)
Aktivitas
Ringan
Objek
Awal
Sesu dah
Denyut Awal
F.Respirasi Sesu dah
Awal
Sesu dah
F.Keringat Awal
Sesu dah
Wahyu
36,5
36,5
80
128
24
17
-
Sedikit
Citra
36,5
36,5
88
99
25
38
-
Sedikit
Disini nampak pada suhu, ukuran sebelum dan sesudah melakukan kegiatan tidak nampak perubahan, dikarenakan termometer yang digunakan mungkin mengalami kerusakan. Seharusnya, suhu tubuh akan meningkat, karena tubuh mengalami gerakan, dan menyebabkan timbulnya panas dalam tubuh. Lalu pada denyut nadi, keadaan dari sebelum melakukan aktivitas ke sesudah melakukan aktivitas terjadi peningkatan. Lalu pada frekuensi respisai, pada Citra terjadi peningkatan, sedangkan pada Wahyu tidak. Pada Wahyu tidak terjadi peningkatan karena, pengukuran respirasi dilakukan terkahir kali, dimana kondisi tubuh sudah mulai normal kembali terutama pada kondisi respirasinya. Pada frekuensi keringat nampak sebelum melakukan aktivitas tidak ada keringat, setelah melakukan aktivitas ringan terdapat sedikit keringat. Setelah melakukan pengukuran pada aktivitas ringan, lalu melakukan aktivitas berat selama 10 menit dengan cara naik-turun tangga. Di dapatkan pengukuran sebagai berikut : Suhu (‘C)
Aktivitas
Berat
Objek
Awal
Sesu dah
Denyut Awal
F.Respirasi Sesu dah
Awal
Sesu dah
Wahyu
36,5
36,5
128
180
17
27
Citra Citra
36,5 36,5
36,5 36,5
99
125
38
55
F.Keringat Awal
Sesu dah
Sediki
Banya
t
k
Sediki Sediki
Banya Banya
t
k
Pada suhu tidak nampak perubahan, karena termometer yang digunakan kemungkinan rusak. Kemudian dilihat pada denyut nadi, frekuensi respirasi, dan frekuensi keringat semua nampak perubahan dari yang lebih sedikit ke yang lebih banyak. Secara umum manusia merupakan makhluk homeothermik yang berarti dapat mengatur suhu tubuh sendiri untuk mencapai suatu ekuilibrium (keseimbangan) sehingga suhu tubuh cenderung konstan yang tidak banyak terpengaruh oleh suhu lingkungan. Enzim manusia bekerja efektif pada suhu 37 ºC. Pusat pengaturan suhu ada di otak bagian hipotalamus. Terdapat beberapa efektor yang terlibat dimana antar mamalia bervariasi. 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 lingkungan luar atau dalam tubuh kita, maka thermoreseptor akan memgirimkan impuls saraf ke hipotalamus. Jika kita melakukan aktivitas suhu tubuh akan naik. Aktivitas selain merangsang peningkatan laju metabolisme, mengakibatkan gesekan antar komponen otot / organ yang menghasilkan energi termal. Latihan (aktivitas) dapat meningkatkan suhu tubuh hingga 38,3 – 38,3 – 40,0 40,0 °C. Dari percobaan ini diperoleh hasil bahwa terjadi peningkatan denyut nadi yang signifikan yang merupakan respon kardiovaskular terhadap adanya kontraksi otot. Pengaturan kardiovaskular terlihat dengan segera seturut dengan latihan. Kerja ini juga berfungsi untuk mengangkut O2 yang dibutuhkan oleh otot untuk melakukan kontraksi selama latihan. Saat jantung dalam keadaan istirahat, denyut nadinya akan lebih sedikit. Denyut nadi normal adalah 60-80 kali per menit. Bagi mereka yang tidak pernah olahraga, denyut jantung umumnya 80 kali per menit karena kerja jantung yang cukup berat. Tetapi orang yang melakukan olahraga dengan teratur jantung biasanya dapat berdenyut kurang dari 80 kali per menit. Pada latihan fisik akan terjadi perubahan pada sistem cardiovaskular yaitu peningkatan curah jantung dan redistribusi darah dari organ yang kurang aktif ke organ yang aktif. Peningkatan curah jantung ini dilakukan dengan meningkatkan isi sekuncup dan denyut jantung. Disaat melakukan latihan fisik maka otot jantung akan mengkonsumsi mengkonsumsi O2 yang ditentukan oleh faktor tekanan dalam jantung selama kontraksi sistole. Ketika tekanan meningkat maka konsumsi O2 ikut naik pula.
Jadi konsumsi O2 oleh otot jantung dapat dihitung dengan mengalikan denyut nadi dan tekanan darah sistolik. (Elly,2006). Pada frekuensi respirasi juga meningkat karena seiring meningkatnya denyut nadi, juga meningkat pula frekuensi respirasinya. Karena pada saat melakukan aktivitas seseorang lebih banyak memerlukan oksigen. Pada peningkatan frekuensi keringat terjadi karena k etika etika kita berkeringat, detak jantung akan menjadi cepat dan sirkulasi meningkat, terutama di sekitar kulit. Dasar kelenjar keringat terletak di lapisan bawah kulit yang lokasinya sangat dekat dengan pembuluh darah kecil. Ketika kelenjar keringat melebar, aliran darah ke kulit akan meningkat sehingga memacu sistem sirkulasi. 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.
I. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan contoh regulasi dalam tubuh manusia antara lain : 1. Regulasi suhu tubuh ( Thermoregulasi ) Manusia merupakan makhluk homeothermik yang berarti dapat mengatur suhu tubuh sendiri untuk mencapai suatu ekuilibrium (keseimbangan) sehingga suhu tubuh cenderung konstan yang tidak banyak terpengaruh oleh suhu lingkungan. Enzim manusia bekerja efektif pada suhu 37 ºC. Pusat pengsaturan suhu ada di otak bagian hipotalamus. Terdapat beberapa efektor yang terlibat dimana antar mamalia bervariasi. Temperatur diatur dengan beberapa mekanisme. Fluktuasi temperatur dideteksi oleh reseptor yang disebut thermoreseptor, t hermoreseptor, contohnya adalah kulit. Jika kita terlalu t erlalu panas atau dingin baik karena pengaruh dari lingkungan luar atau 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 : -
Peningkatan suhu tubuh direspon dengan berdirinya bulu rambut (piloereksi) karena kontraksi otot-otot kulit sedangkan menurunnya suhu tubuh direspon dengan pewnahanan panas tubuh dengan mendatarnya bulu rambut karena relaksasi otot-otot kulit.
-
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 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. Jika terjadi penurunan suhu yang berkepanjangan, maka hypothalamus akan
meningkatkan sekresi hormon TRH untuk menstimulasi pengeluaran TSH oleh hipofisis yang akan menstimulasi kenaikan sekresi hormone t iroksin oleh kelenjar tiroid. Hormon ini akan memacu metabolisme yang memiliki produk sampingan energi panas. Selain itu,mekanisme non spesifik lain untuk mengatasi penurunan suhu tubuh adalah dengan kontraksi otot-otot ekstremitas (menggigil) untuk memproduksi panas. 2. Regulasi cairan Tubuh ( Osmoregulasi ) Osmoregulasi adalah suatu proses untuk mempertahankan keseimbangan cairan, air, dan elektrolit dalam tubuh kita. Spesifik, osmoregulasi adalah pengaturan konsentrasi konsentrasi cairan di pembuluh darah dan secara efektif juga mengatur jumlah air yang tersedia untuk diserap sel tubuh. Pengaturan homeostasis cairan tubuh dilakukan dengan mekanismesebagai mekanismesebagai berikut : -
Perubahan konsentrasi konsentrasi cairan dideteksi oleh osmoreseptor sistem sirkulasi ke hypothalamus hypothalamus untuk mengaktifkan umpan balik negatif.
-
Hypothalamus kemudian mengirimkan sinyal kimiawi ke kelenjar hipofisis untuk mensekresi hormon ADH (Anti Diuretika Hormone) yang akan bekerja pada organ target ginjal dimana ginjal bertanggung jawab untuk menstabilkan konsentrasi cairan tubuh.
-
Ketika hormon ADH mencapai organ target, terjadi perubahan pada ginjal yaitu menjadi kurang atau lebih bersifat permeable terhadap air.
3. Pengaturan Kadar Glukosa Darah ( Glukoregulasi ) Ada 2 hormon yang berperan penting dalam pengaturan kadar glukosa darah yaitu insulin yang dihasilkan oleh sel β isle islett langerhans pada pankreas dan glukagon yang dihasilkan oleh sel α islet langerhans pada pankreas. Insulin akan
menurunkan kadar glikosa dalam darah dengan memasukkannya sel maupun merangsang hati untuk menyimpan kelebihannya dalam bentuk glikogen. Sedangkan glukagon akan menstimulasi hati untuk membongkar glikogen jika tubuh mengalami kekurangan glukosa.
J. Daftar Pustaka
Elly, Irenne. 2006. “Perubahan “ Perubahan Denyut Nadi pada Mahasiswa Setelah Aktivitas Naik Turun Tangga”. Tangga”. Artikel. Diajukan untuk memenuhi tugas dan melengkapi syarat dalam menempuh Program Pendidikan Sarjana Fakultas Kedokteran UNDIP Paidi. 2012. Petunjuk Praktikum Biologi Umum. Yogyakarta : UNY Press Pertiwi, Kartika Ratna. 2008. Hand Out Biologi Umum Regulasi Jurusan Pendidikan Biologi Semester 1. Yogyakarta Subahar, Syamsudin ST. 2009. Biologi 2. Jakarta: Quadra Amalia, Safitri (editor). 2004. Biologi Kelima jilid 3. Jakarta : Erlangga
