case 6 homeostasis

66
CASE Halaman 1. “Pendaki Gunung” I Made Doddy, 18 tahun, adalah seorang FK UPN “Veteran” Jakarta yang baru diterima sebagai anggota pecinta alam Giri Gahana UPN. Untuk menjadi anggota pecinta alam dibutuhkan latihan fisik yang cukup keras, diantaranya lari mengitari lapangan basket ditambah latihan fisik yang lain. Pagi ini Made sangat senang karena ia bersama tim pecinta alam akan mendaaki gunung Salak di Jawa Barat. Namun, pada saat briefing ia kehujanan, bajunya basah. Badannya menggigil dan terasa semakin dingin pada saat angin berhembus. Agar tidak kedinginan, Made segera mengganti pakaiannya. Oleh karena cuaca belum memungkinkan, pendakian ditunda hingga esok hari. Gambar 1. Mendaki Gunung 1

Upload: via-arsita-dewi

Post on 24-Oct-2015

97 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Case 6 Homeostasis

CASE

Halaman 1. “Pendaki Gunung”

I Made Doddy, 18 tahun, adalah seorang FK UPN “Veteran” Jakarta yang baru

diterima sebagai anggota pecinta alam Giri Gahana UPN. Untuk menjadi anggota pecinta

alam dibutuhkan latihan fisik yang cukup keras, diantaranya lari mengitari lapangan basket

ditambah latihan fisik yang lain.

Pagi ini Made sangat senang karena ia bersama tim pecinta alam akan mendaaki

gunung Salak di Jawa Barat. Namun, pada saat briefing ia kehujanan, bajunya basah.

Badannya menggigil dan terasa semakin dingin pada saat angin berhembus. Agar tidak

kedinginan, Made segera mengganti pakaiannya. Oleh karena cuaca belum memungkinkan,

pendakian ditunda hingga esok hari.

Gambar 1. Mendaki Gunung

Keesokan harinya cuaca cerah sehingga pendakian dapat dimulai. Made harus

memanjat tebing yang cukup curam. Made berusaha sekuat tenaga dan akhirnya berhasil. Ia

merasakan frekuensi nafas dan nadinya cepat. Namun, ia tetap bersemangat melanjutkan

pendakian untuk dapat menancapkan bendera merah putih di puncak gunung tersebut.

1

Page 2: Case 6 Homeostasis

Halaman 2. “Pendaki Gunung”

Pada saat Made merasa haus dan lapar, sehingga Made memutuskan untuk beristirahat

sejenak untuk minum dan makan bekal yang dibawanya. Bekal yang dibawa Made berupa

roti tawar diisi dengan daging asap, keju dan telur yang ditambah dengan saus tomat.

Gambar 2. Transpor Pasif dan Aktif

Setengah jam kemudian, tubuh Made segar kembali dan ia siap untuk melanjutkan

pendakian sampai ke puncak gunung.

2

Page 3: Case 6 Homeostasis

TERMINOLOGI

3

Page 4: Case 6 Homeostasis

PROBLEM

1. Mengapa cuaca dingin mengakibatkan tubuh seseorang menggigil?

2. Faktor eksternal dan faktor internal yang mempengaruhi homeostasis?

3. Bagaimana makanan yang mengandung karbohidrat, lemak, protein, vitamin dapat

membuat tubuh menjadi segar kembali?

4

Page 5: Case 6 Homeostasis

HIPOTESIS

1. Rangsangan dingin memicu saraf sensorik untuk mengirim sinyal ke hipotalamus,

maka saraf motorik menimbulkan aksi (menggigil).

2. Faktor Eksternal :

Aktivitas

Faktor Internal :

Suhu

Konsentrasi O2

Konsentrasi CO2

3. Karena zat-zat tersebut berubah menjadi ATP yang kemudian menjadi energy bagi

tubuh.

5

Page 6: Case 6 Homeostasis

MEKANISME

MEKANISME UMUM

Gambar 3. Bagan Homeostasis

6

Page 7: Case 6 Homeostasis

MEKANISME

MEKANISME: CASE

Gambar 4. Bagan mekanisme case

7

Page 8: Case 6 Homeostasis

HOMEOSTASIS

1. Definisi

Homeostasis adalah suatu proses pencapaian lingkungan eksternal stabil

melalui aktivitas secara fisiologis yang terkoordinasi oleh organ tertentu. Organ

tertentu ini memastikan adanya asupan nutrien, asupan elektrolit, dan eksresi produk

sisa. Segala sesuatu bentuk pencapaian lingkungan internal stabil ini di koordinasikan

oleh hipotalamus.

2. Peran

Fungsi, berbagai mekanisme yang kompleks dalam tubuh dapat meciptakan

keadaan homeostasis yang akhirnya berfungsi untuk ketahanan tubuh agar tetap

terjadi kelangsungan hidup suatu organisme.

3. Pengaturan Cairan Tubuh dan Keseimbangan Asam Basa

Cairan Tubuh

Sumber utama cairan tubuh didapat dari dau sumber yaitu:

Berasal dari air atau makanan yang mengandung air yang normalnya akan

menambahkan cairan tubuh sekitar 2100 ml.

Sintesis di tubuh sebagai hasil oksidasi karbohidrat yang menambahkan sekitar

200ml/hari.

Yang akan ditotalkan menjadi 2300 ml/hari.

Cairan tubuh dibagi menjadi dua yaitu:

1. Cairan ekstrasel:

Cairan ini berada pada di lingkungan luar sel jumlahnya sepertiga

komposisi cairan tubuh. Cairan ekstrasel ini terus-menerus bergerak ke seluruh

tubuh. Cairan ini dengan cepat diangkut di dalam sirkulasi darah yang akan

tercampur di antara darah dan cairan jaringan yang berdifusi melalui dinding

kapiler.

8

Page 9: Case 6 Homeostasis

Cairan ini banyak mengandung ion natrium, klorida, bikarbonat dan

berbagai nutrient seperti oksigen, glukosa, asam lemak, asam amino, dan

karbon dioksida yang diangkat paru-paru untuk diekresi, ditambah berbagai

produk sampah sel yang diangkat ginjal untuk diekresi.

Cairan ekstrsasel ini dibentuk oleh beberapa komponen yaitu:

o Cairan intersitium yang membentuk empat per lima dari kompartemen

cairan ekstrasel adalah cairan yang terdapat di ruang-ruang antara sel-sel.

o Cairan jaringan merupakan lingkungan internal sejadi yaitu cairan yang

membasahi sel-sel jaringan.

o Limpe adalah cairan yang dikembalikan adri cairan intersitium ke plasma

melalui sitem limfe. Tempat cairan tersebut disaring melalui kelenjar limfe

untuk kepentingan pertahanan imun

o Cairan lintasan sel (transelular sel) terdiri dari sejumlah volume cairan

khusus kecil yang semuanya diekskresikan oleh sel-sel spesifik ke dalam

rongga tubuh tertentu untuk melaksanakan fungsi khusus.

Keseimbangan cairan dipertahankan dengan mengatur volume

CES osmolaritas CES

Cairan ekstrasel berfungsi sebagai perantara antara sel dan

lingkungan eksternal. Semua pertukaran air dan konstituen lain antara

CIS dan lingkungan eksternal harus melalui CES. Air yang

ditambahkan ke cairan tubuh pertama kali selalu memasuki

kompartemen CES, dan cairan selalu keluar dari tubuh melalui CES.

Plasma adalah satu-satunya cairan yang dapat langsung diatur

volumenya dan komposisinya. Namun karena adanya pertukaran bebas

diantara kedua sisi dinding kapiler, apabila volume dan komposisi

plasma diatur, volume dan komposisi cairan interstisium yang

membasahi sel juga diatur. Dengan demikian, setiap mekanisme control

yang bekerja pada plasma pada dasarnya mengatur CES keseluruhan.

CIS, pada gilirannya, dipengaruhi oleh perubahan di CES sampai ke

tingkat yang diperbolehkan oleh permeabilitas sawar membrane yang

mengelilingi sel.

9

Page 10: Case 6 Homeostasis

Faktor-faktor yang diatur untuk mempertahankan keseimbangan

cairan ditubuh adalah volume CES dan osmolaritas CES. Walaupun

pengaturan kedua faktor ini berkaitan erat satu sama lain, keduanya

bergantung pada beban relative NaCl dan air ditubuh., alas an bahwa

keduanya dikontrol secara ketat cukup berbeda :

1. Volume cairan ekstrasel harus diatur secara ketat untuk

membantu mempertahankan tekanan darah. Pemeliharaan

keseimbangan garam sangat penting dalam pengaturan jangka-panjang

volume CES.

2. Osmolaritas cairan ekstrasel harus diatur secara ketat untuk

mencegah pembengkakan atau penciutan sel-sel. Pemeliharaan

keseimbangan air sangan penting dalam pengaturan osmolaritas CES

Pengaturan osmolaritas cairan ekstrasel

Osmolaritas cairan adalah ukuran konsentrasi partikel solute

(zat terlarut) dalam suatu larutan. Semakin tinggi osmolaritas,

semakin tinggi konsentrasi solute atau semakin rendah konsentrasi

air dalam larutan tersebut. Air akan berpindah dengan cara osmosis

dari area yang konsentrasi solutnya lebih rendah (konsentrasi air

lebih tinggi) ke area yang konsentrasi solutnya lebih tinggi

(konsentrasi air lebih rendah).

Osmosis hanya terjadi jika terjadi perbedaan konsentrasi solute

yang tidak dapat menembus membrane plasma di intrasel dan

ekstrasel. Ion natrium merupakan solute yang banyak ditemukan di

cairan ekstrasel dan ion utama yang berperan dalam menentukan

aktivitas osmotic cairan ekstrasel. Sedangkan di dalam cairan

intrasel. Distribusi yang tidak merata dari ion natrium dan kalium

ini menyebabkan perubahan kadar kedua ion ini bertanggung jawab

dalam menentukan aktivitas osmotic di kedua kompartmen ini.

Kontrol volume CES penting dalam pengaturan jangka-

panjang tekanan darah

10

Page 11: Case 6 Homeostasis

Penurunan volume CES, dengan menurunkan volume plasma,

menyebabkan penururan tekanan darah arteri. Sebaliknya,

peningkatan vlume CES meningkatkan tekanan darah arteri dengan

memperbesar volume plasma. Terdapat 2 tindakan kompensasi

yang berperan untuk menyesuaikan tekanan darah untuk sementara

sampai volume CES dapat dipulihkan ke normal.

1. Mekanisme refleks bereseptor mengubah curah jantung dan

resistensi perifer total melalui efek sistem saraf otonom pada

jantung dan pembuluh darah. Respon kardiovaskuler yang

bersifat segera ini dirancang untuk memperkecil efek yang

ditimbulkan penyimpangan volume darah pada tekanan darah.

2. Terjadi perpindahan cairan sementara dan secara otomatis

antara plasma dan ciran interstisium. Penurunan volume plasma

dikompensasi secara parsial oleh pergeseran cairan keluar dari

kompartemen interstisium untuk masuk ke dalam darah,

sehingga terjadi peningkatan volume plasma dengan

mengorbankan kompartemen interstisium. Sebaliknya, apabila

volume plasma terlalu banyak, sebagian besar kelebihan cairan

itu akan dipindahkan ke kompartemen interstisium. Pergeseran-

pergeseran ini terjadi secara segera dan otomatis akibat

perubahan keseimbangan gaya-gaya hidrostatik dan osmotic

yang bekerja di dinding kapiler yang muncul apabila volume

plasma menyimpang dari normal.

Pengaturan volume cairan ekstrasel dapat dilakukan

dengan cara sebagai berikut :

a. Mempertahankan keseimbangan asupan dan keluaran

(intake & outpun) air

Untuk mempertahankan volume cairan tubuh kurang lebih

tetap, maka harus ada keseimbangan antara air yang ke luar dan

yang masuk ke dalam tubuh. Hal ini terjadi karena adanya

pertukaran cairan antara air yang ke luar dan yang masuk ke

dalam tubuh. Hal ini terjadi karena adanya pertukaran cairan

11

Page 12: Case 6 Homeostasis

antar kompartemen dan antara tubuh dengan lingkungan

luarnya. Water turnover dibagi dalam :

1. External fluid exchange, pertukaran antara tubuh dengan

lingkunga luar.

2. Internal fluid exchange, pertukaran cairan antar pelbagai

kompartmen, seperti proses filtrasi dan reabsorpsi di kapiler

ginjal.

b. Memperhatikan keseimbangan garam

Seperti halnya keseimbangan air, keseimbangan garam juga

perlu dipertahankan sehingga asupan garam sama dengan

keluarannya. Kelebihannya garam yang dikonsumsi harus

diekskresikan dalam urin untuk mempertahankan

keseimbangan garam.

Ginjal mengontrol jumlah garam yang diekskresikan dengan

cara :

Mengontrol jumlah garam (natrium) yang difiltrasi dengan

pengaturan Laju Filtrasi Glomerulus (LFG)/ Glomerulus

Filtrastion Rate(GFR).

Mengontrol jumlah yang direabsorbsi di tubulus ginjal

Jumlah Na⁺ yang direabsorbsi juga bergantung pada sistem

yang berperan mengontrol tekanan darah. Sistem Renin-

Angiostensis-Aldosteron mengatur reabsorbsi Na⁺ dan retensi

Na⁺ ditubulus distal dan collecting. Retensi Na⁺ meningkatkan

retensi sehingga meningkatkan volume plasma dan

menyebabkan peningkatkan tekanan darah arteri.

Selain sistem rennin-angoiotensin-aldosteron, Atrial Natriuretic

Peptide (ANP) atau hormone atriopeptin menurunkan

reabsorbsi natrium dan air. Hormone ini disekresi oleh atrium

jantung jika mengalami distensi akibat peningkatan volume

plasma. Penurunan reabsorbsi natrium dan air di tubulus ginjal

meningkatkan ekskresi urin sehingga mengembalikan volume

darah kembali normal.

12

Page 13: Case 6 Homeostasis

2. Cairan intrasel:

Cairan ini banyak sekali mengandung kalium, magnesium,

fosfat daripada ion klorida dan natriumyang banyak ditemukan di

dalam cairan ekstrasel.

Terdapat mekanisme khusus untuk mempertahankan perbedaan

konsentrasi ion antara cairan ekstraseluler dan cairan intrseluler.

Terdapat protein yang tidak dapat menembus membran untuk keluar

sel.

3. Mekanisme haus dan peranan casopresin (Anti Diuretic

Hormone/ADH)

Peningkatan osmolaritas cairan ekstrasel (> 280 mOsm) akan

merangsang omsoreseptor di hypothalamus. Rangsangan ini akan

dihantarkan ke neuron hypothalamus yang menyintesis vasopressin.

Vasopressin akan dilepaskan oleh hipofisis posterior kedalam darah

dan akan berikan dengan reseptornya di duktus koligen. Ikatan

vasopressin dengan reseptornya di duktus koligen memicu

terbentuknya aquaporin, yaitu kanal air di membrane bagian apeks

duktus koligen. Pembentukan aquaporin ini memungkinkan

terjadinya reabsorbsi cairan ke vasa recta. Hal ini menyebabkan urin

yang terbentuk di duktus koligen menjadi sedikit dan hiperosmotik

atau pekat, sehingga cairan di dalam tubuh tetap dapat

dipertahankan.

Selain itu, rangsangan pada osmoreseptor di hypothalamus

akibat peningkatan osmolaritas cairan ekstrasel juga akan

dihantarkan ke pusat haus di hypothalamus sehingga terbentuk

perilaku untuk mengatasi haus, dan cairan di dalam tubuh kembali

normal.

13

Page 14: Case 6 Homeostasis

4. Kehilangan Cairan Tubuh Harian

Kehilangan cairan tubuh yang tidak dirasakan (invisible water

loss). Beberapa pengeluaran cairan tubuh tidak dapat diatur secara

tepat. Conyohnya, ada kehilangan air yang berlangsung terus

menerus melalui evaporasi dari traktus respiratorius dan difusi

melalui kulit, keduanya mengeluarkan air sekitar 700 ml/hari pada

keadaan normal. Disebut invisible water loss karena penguapan atau

pengeluaran cairan tubuh tidak disadari walaupun terjadi terus

menerus.

Invisible water loss yang terjadi melalui kulit tidak bergantung

pada keringat, dan bahkan tetap terjadi pada orang yang lahir tidak

mempunyai kelenjar keringat; jumlah rata-rata kehilangan air

dengan cara difusi melalui kulit kira-kira 300 sampai 400 ml/hari.

Kehilangan ini diminimalkan oleh lapisan kroneum kulit yang

mengandung kolesterol yang memberikan perlindungan terhadap

kehilangan yang berlebihan melalui difusi. Bila lapisan korneum ini

hilang, seperti yang terjadi pada luka bakar yang luas, kecepatan

evaporasi dapat meningkat sepuluh kali lipat, mencapai 3-5 ml/hari.

Oleh sebab itu korban luka bakar harus diberi cairan dalam jumlah

yang besar, biasanya secara intravena, untuk mengimbangi

kehilangan cairan.

Invisible water loss melalui traktus respiratorius rata-rata

berkisar 300-400 ml/hari. Sewaktu udara memasuki traktus

respiratorius, udara akan dijenuhkan dengan pengembunan, dan

mencapai tekanan uap kira-kira 47mmHg, sebelum dikeluarkan.

Karena tekanan uap udara dari udara inspirasi biasanya kurang dari

47mmHg, cairan akan terus menerus hilang dari paru-paru dengan

respirasi. Pada cuaca yang tinggi, tekanan uap atmosfir turun

mendekati 0, menyebabkan kehilangan air yang bahkan lebih besar

dari paru-paru bersamaan dengan turunnya suhu tubuh. Hal tersebut

menjelaskan perasaan kering pada saluran nafas saat cuaca dingin.

14

Page 15: Case 6 Homeostasis

Kehilangan air lewat keringat. Jumlah air yang hilang melalui

keringat sangat besar variasinya, bergantung pada aktivitas dan suhu

lingkungan. Volume keringat normal kira-kira 100 ml/hari, tetapi

pada saat cuaca panas atau aktivitas berat dapat meningkat sampai

1-2 liter/jam. Hal tersebut akan cepat mengurangi volume cairan

tubuh jika asupan tidak ditingkatkan dengan masing-masing aktivasi

mekanisme haus.

Kehilangan air lewat feses. Secara normal hanya sejumlah kecil

cairan yang dikeluarkan melaluifeses (100 ml/hari). Jumlah ini

dapat meningkat sampai beberapa liter sehari pada pasien diare

berat. Oleh karena itu diare yang berat dapat membahayakan jiwa

jika tidak ditangani dalam beberapa hari.

Kehilangan air melalui ginjal. Pengeluaran cairan tubuh ini

melalui urin yang diekskresikan oleh ginjal. Ada berbagai

mekanisme yang mengatur kecepatan ekskresi urin. Bahkan, cara

terpenting yang dilakukan oleh tubuh dalam mempertahankan

keseimbangan asupan dan keluaran cairan serta keseimbangan

antara asupan dan keluaran sebagian besar elektrolit di dalam tubuh

adalah dengan mengatur kecepatan ekskresi dari zat-zat tersebut

dari ginjal. Misalnya, volume urin dapat berkurang sampai 0,5

liter/hari pada orang yang dehidrasi sedangkan pada orang tang

banyak minum air dapat menekskresikan urin sebesar 20 liter/hari.

Variasi asupan ini juga terjadi pada kebanyakan elektrolit

tubuh, seperti natrium, klorida dan kalium. Pada beberapa orang,

asupan natrium dapat serendah 20 mEq/hari ,sedangkan pada orang

lain, dapat mencapai 300-500 mEq/hari. Ginjal bertugas untuk

menyelesaikan kecepatan ekskresi air dan elektrolit dengan asupan

zat-zat tersebut, dan mengkompenisasi kehilangan air dan elektrolit

yang berlebihan yang terjadi pada penyakit-penyakit tertentu.

15

Page 16: Case 6 Homeostasis

KESEIMBANGAN ASAM-BASA

Keseimbangan asam-basa terkait dengan pengaturan konsentrasi ion H bebas dalam

cairan tubuh. pH rata-rata darah adalah 7,4 pH darah arteri 7,45 dan darah vena 7,35. Jika

pH darah <7,35 dikatakan asidosis dan jika pH darah >7,45 dikatakan alkalosis. Ion H

terutama diperoleh dari aktivitas metabolic dalam tubuh. Ion H secara normal dan continue

akan ditambahkan ke cairan tubuh dari 3 sumber, yaitu :

1. Pembentukan asam karbonat dan sebagian akan berdisosiasi menjadi ion H dan

bikarbonat

2. Katabolisme zat organic

3. Disosiasi asam organik pada metabolisme intermedia, misalnya pada metabolisme lemak

terbentuk asam lemak dan asam laktat, sebagian asam ini akan berdisosiasi melepaskan

ion H.

Fluktasuasi konsentrasi ion H dalam tubuh akan mempengaruhi fungsi normal sel, antara

lain :

1. Perubahan eksitabilitas saraf dan otot; pada asidosis terjadi depresi susunan saraf

pusat, sebaliknya pada alkalosis terjadi hipereksitabilitas.

2. Mempengaruhi enzim-enzim dalam tubuh.

3. Mempengaruhi konsentrasi ion K

Bila terjadi perubahan konsentrasi ion H maka tubuh berusaha mempertahankan ion H seperti

nilai semula dengan cara :

1. Mengaktifkan sistem dapar kimia

2. Mekanisme pengontrolan pH oleh sistem pernafasan

3. Mekanisme pengontrolan pH oleh sistem perkemihan

4. Sistem Organ yang Terkait

Kemampuan sel melakukan fungsi yang essensial bagi kelangsungan hidupnya

sndiri serta tugas khusus untuk mempertahankan homeostasis bergantung pada kerja

sama berbagai komponen intrasel. Sebagai contoh, untuk melakukan berbagai

16

Page 17: Case 6 Homeostasis

aktivitas mempertahankan hidup semua sel harus menghasilkan energi. Energi yang

dihasilkan oleh reaksi reaksi kimia berlangsung di sitoplasma dan mitokondria.

Sistem tubuh yang ikut berperan dalam homeostasis :

1. Sistem Sirkulasi

Gambar 5. Sistem Sirkulasi

Sistem sirkulasi adalah sistem pengangkut yang membawa berbagai bahan

nutrient, O2, CO2, zat sisa, elektrolit, dan hormone dari satu bagian tubuh ke

bagian lain.

a. Definisi

Gambar 6. Peredaran darah

17

Page 18: Case 6 Homeostasis

Yang turut mendukung system Cardiovaskuler meliputi jantung,

pembuluh darah, darah dan berserta sirkulasinya.

Jantung terletak di region toraks bagian sinister, hal ini lah

menyebabkan mengapa paru paru kiri lebih kecil dari paru-paru kanan.

Jantung memiliki 4 ruangan yang terdiri dari 2 atrium dan 2 bilik. Pada bagian

kanan antara atrium dan bilik dibatasi oleh selaput yang terdiri dari 3 lapis

membran yaitu selaput trikuspidalis, sedang pada bagian kiri dilapisi selaput

dengan dua membran yang bernama bikuspidalis.

Ada 2 pembuluh darah umum pada manusia yaitu pembuluh arteri dan

pembuluh vena. Pembuluh arteri adalah pembuluh yang membawa darah

keluar dari jantung menuju seluruh tubuh maupun paru-paru, sedang

pembuluh vena adalah pembuluh yang membawa darah kembali kejantung.

Pembuluh arteri pada umumnya kaya akan oksigen kecuali pembuluh arteri

pulmonalis yang membawa darah ke paru-paru. Begitu sebaliknya pembuluh

vena kaya akan karbondioksida keculali pembuluh vena pulmonalis yang

membawa darah dari paru-paru.

Darah mengandung hemoglobin (pada sel darah merah) yang dapat

mengangkut oksigen dalam peredarannya, dan juga karbondioksida. Hal ini

akan berpengaruh dalam pengaturan homeostasis.

18

Page 19: Case 6 Homeostasis

b. Mekanisme pengaturan

Gambar 7. System Cardiovascular

Darah dari bilik kiri jantung akan dibawa ke seluruh tubuh melalui

aorta, darah tersebut kaya akan oksigen, selanjutnya darah dari jaringan

jaringan yang kaya akan karbondioksida hasil metabolism akan masuk

kembali ke jantung melalui pembuluh vena cava ke atrium kanan jantung.

Selanjutnya darah kaya karbondioksida itu akan berdifusi melalui katup

trikuspidalis ke bagian bilik kanan jantung selanjutnya di bawa oleh arteri

pulmonalis ke paru-paru untuk dilakukan difusi pertukaran dengan oksigen,

selanjutnya darah yang telah kaya dengan oksigen masuk kembali ke jantung

pada bagian atrium kiri melalui vena cava, dan hal ini terus dilakukan.

19

Page 20: Case 6 Homeostasis

Selanjutnya bagaimana jika sedang terjadi latihan fisik yang

membutuhkan banyak energy? Pada pembuatan energy kita memerlukan

oksigen, sedang oksigen itu dibawa oleh darah dan ikut dalam sirkulasi.

Pada saat metabolism tinggi akibat permintaan energy yang tinggi di

butuhkan oksigen yang tinggi pula, namun pada akhirnya kemampuan

bernafas akan terbatas sehingga kandungan oksigen berkurang. Pada system

sirkulasi mengatasinya dengan meningkatkan kecepatan aliran darah, sehingga

oksigen yang akan mengalir lebih cepat ke jaringan jaringan yang

membutuhkan, dan hal ini menyebabkan jantung berdetak lebih cepat. Karena

terjadi hal seperti maka mekanisme pengaturan dari tubuh akan mensinyalkan

untuk mensekresikan zat zat vasodilator (seperti karbondioksida, ATP, dll) hal

ini dapat melebarkan pembuluh darah sehingga aliran darah kembali kearah

normal.

2. Sistem Pencernaan

Gambar 8. Sistem Pencernaan

Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul-molekul nutrien kecil

yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke semua sel tubuh.

Sistem ini juga memindahkan air dan elektrolit dari lingkungan eksternal ke

lingkungan internal. Sistem pencernaan mengeluarkan residu makanan ke

lingkungan eksternal dalam bentuk tinja.

20

Page 21: Case 6 Homeostasis

3. Sistem Pernapasan

Gambar 9. Sistem Pernapasan

Sistem respirasi berkontribusi bagi homeostasis dengan mengambil O2 dari udara

dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan eksternal. Semua sel tubuh akhirnya

memerlukan pasokan O2 yang memadai untuk digunakan dalam oksidasi molekul

nutrien untuk menghasilkan ATP. Sel otak yang sangat bergantung pada pasukan

O2, akan mati jika kekurangan O2 lebihda dari 4 menit. Bahkan sel dapat

melakukan respirasi aerob (tanpa O2) untuk menghasilkan energi, misalnya otot

yang bekerja berat, hanya dapat melakukan dalam waktu yang terbatas dengan

menciptakan defisit O2 yang akhirnya harus diganti selama konsumsi O2 pasca

latihan.

Hasil akhir dari aktivitas metabolik ini adalah CO2, yang harus dikeluarkan.

Karena CO2 dan H2O membentuk asam karbonat maka penyesuaian dalam

kecepatan eliminasi CO2 oleh sistem respirasi penting untuk mengatur

keseimbangan asam basa lingkungan internal. Sel sel hanya dapat hidup pada

kisarah pH yang sempit.

Sistem pernapasan terdiri dari paru dan saluran napas, menyerap O2 dari dan

mengeluarkan CO2 ke lingkungan eksternal. Dengan menyesuaikan kecepatan

pengeluaran CO2 penghasil asam, system pernapasan juga penting untuk

mempertahankan pH lingkungan internal yang sesuai.

a. Definisi

Respirasi adalah mekanisme pertukaran gas, yaitu pengambilan

oksigen molekuler (O2) dari lingkungan dan pembuangan karbon dioksida

(CO2) kelingkungan. Manusia memerlukan suplai oksigen secara terus

menerus untuk menghasilkan energy pada respirasi seluler, namun pada

respirasi seluler menghasilkan produk sampingan berupa karbondioksida yang

harus dibuang.

21

Page 22: Case 6 Homeostasis

b. Alat respirasi

Gambar 10. Alat Respirasi

Alat respirasi pada manusia, dimulai dari hidung, lalu menuju faring,

laring, trakea, bronkus, bronkiolus, yang kemudian alveolus dimana oksigen

dan carbondoiksida dapat saling bertukar secara difusi. Didalam rongga

hidung terdapat bulu-bulu hidung yang berfungsi menyaring udara yang

masuk dari debu ataupun benda benda asing lainnya, didalam rongga juga

terdapat lendir,dimana lendir terebut berfungsi untuk menyesuaikan suhu

udara yang masuk dari luar agar sesuai dengan suhu tubuh. Selanjutnya udara

akan masuk ke faring sebuah persimpangan antara rongga hidung dan rongga

mulut. Setelah faring, udara masuk ke laring di laring ini terdapat epiglottis

dan glottis, mereka sebagai gerbang pengatur antara makanan dan udara, jika

yang masuk adalah makanan maka mereka akan terbuka dan membawa

makanan masuk kedalah esophagus, namun jika yang masuk adalah udara

maka mereka akan tertutup danmembawa udara masuk ke trakea. Dinding

trakea memiliki silia, dimana ketika terdapat benda benda asing yang masuk

silia silia tersebut berusaha mengeluarkan benda asing tersebut lewat batuk.

Selanjutnya udara akan masuk ke bronkus (percabangan trakea), bronkiolus

(percabangan bronkus), lalu menuju alveolus, ketiganya sudah merupakan

bagian dari paru-paru manusia.

22

Page 23: Case 6 Homeostasis

Paru paru manusia terletak di region toraks, paru-paru pada manusia

ada dua paru paru kanan dan paru paru kiri. Paru paru kanan terdiri dari 3

lobus, sementara paru paru kiri hanya terdapat 2 lobus. Paru paru dilapisi oleh

selaput yang disebut pleura. Cabang paling akhir atau paling ujung dari paru

paru adalah alveolus, dimana akan saling terjadi difusi oksigen dan

karbondioksida.

c. Mekanisme Pernafasan

Gambar 11. Mekanisme Pernapasan

Manusia bernafas dengan mekanisme pernafasan tekanan negative,

karena udara masuk bukan karena dorongan dari luar, tapi karena tarikan dari

dalam. Hal ini disebabkan oleh tekanan paru paru. Tekanan paru-paru terjadi

karena kontraksi maupun relaksasi dari otat antar tulang rusuk dan otot

diafragma. Pada saat kontraksi rongga dada akan membesar dan menyebabkan

tekanan udara dalam paru-paru turun sehingga menarik udara masuk kedalam

paru-paru. Sedang pada saat relaksasi rongga dada akan mengecil sehingga

tekanan udara dalam paru paru akan naik dan menyebabkan udara terdorong

keluar dari paru-paru.

23

Page 24: Case 6 Homeostasis

Volume tidal atau volume pernafasan normal pada manusia kurang

lebih 500 mL, sedangkan volume udara maksimum yang dapat di hirup dan

dikeluarkan manusia kurang lebih 3400 mL (untuk wanita) dan 4800 mL

(untuk pria) atau ini disebut sebgaia Kapasitas Vital. Sebenarnya walaupun

kita telah sekuat kuat nya ber ekspirasi masih ada udara yang tertinggal

didalam alveolus atau disebut Volume Residu sebesar kurang lebih 1200 mL.

d. Pengaturan pernafasan

System saraf secara normal mengatur kecepatan ventilasi alveoulus

hampir sama dengan permintaan tubuh. Sehingga tekanan oksigen dan tekanan

karbondioksida pada darah arteri hampir tidak berubah bahkan selama latihan

fisik dan beberapa stress pernafasan lainnya. Ada 5 pengaturan pernafasan,

yaitu

1. Pengaturan system saraf dorsal

Kelompok neuron pernafasan dorsal menempati sebagian besar

panjang medulla, neuronnya terletak di nuklelus traktus solitaries, uang

mendapatkan rangsang dari saraf nervus vagus dan nervus glosofaringeus,

yang meneruskan rangsang dari kemoreseptor, barareseptor, dan reseptor,

reseptor lainnya.

Sinyal inspirasi berjalan landai, artinya sinyal saraf yang

ditransmisikan ke otot inspirasi tidak seketika itu juga menjadi potensial

aksi. Pada pernafasan normal, permulaannya lemah dan meningkat secara

perlahan-lahan selama kira kira 2 detik. Kemudian secara tiba-tiba

berakhir selama 3 detik berikutnya, yang mengakibatkan penghentian

eksitasi pada diafragma dan menimbulkan sifat elastic daya lenting paru

dan dinding dada untuk menghasilkan ekspirasi. Keuntungan dari sinyal

landai menyebabkan peningkatan volume paru paru yang mantap selama

inspirasi sehingga tidak terengah-engah.

2. Pengaturan pusat pneumotaksik

Pusat pneumotaksik terletak disebelah dorsal parabrakialis pada

pons bagian atas. Fungsi utama pengaturannya adalah pembatasan pada

inspirasi. Pada inspirasi sinyal landai pneumotaksis membatasi lamanya

24

Page 25: Case 6 Homeostasis

inspirasi terjadi, hal ini dilakukan untuk menghindari pengisian udara yang

terlalu banyak diparu-paru.

3. Pengaturan system saraf ventral

Pengaturan system saraf ventral dijumpai pada bagian rostal dari

nucleus ambigus dan bagian kaudal dari nucleus retroambigus. Pada

pernafasan normal pengaturan ini akan inaktif, namun jika terjadi

mekanisme yang memerlukan pernafasan lebih maka system saraf dorsal

akan mengirimkan sinyal ke system saraf ventral untuk meningkatkan

ventilasi paru paru sehingga udara akan terisi lebih banyak. Rangsangan

listrik pada saraf ini akan menyebabkan inspirasi sedang rangsang lainnya

akan menyebabkan ekspirasi. System pernafasan ini dibutuhkan terutama

pada latihan fisik atau stress pernafasan yang memerlukan kita bernafas

lebih dalam lagi.

4. Refleks inflasi hering-breur

Reflex ini terutama muncul sebagai mekanime protektif untuk

mencegah inflasi paru paru yang berlebihan. Pada manusia reflex ini

diaktifkan ketika volume tidal pernafasan lebih atau sama dengan dari 3

kali frekuensi pernafasan tidal normal (3 x 500 = 1500 mL)

5. Pengaturan kimiawi pernafasan

Pengaturan kimiawi pada pernafasan ada dua yaitu kemosensitif

yang peka terhadap CO2 dan kemoreseptor yang peka terhadap O2.

Pada kemosensitif sebenarnya yang merangsang bukan CO2 secara

langsung. CO2 akan berekasi dengan cairan jaringan yang mengandung

H2O membentuk H2CO3, H2CO3 ini akan berdisosiasi menjadi ion H+ dan

HCO3-, ion H+ akan berpengaruh terhadap rangsang langsung pada

pernafasan dan mensinyalkan bahwa kandungan CO2 tinggi dan tubuh

harus segera melakukan ekspirasi selanjutanya melakukan inspirasi untuk

menggantikan konsentrasi CO2 dengan O2.

Sedangkan pada kemoreseptor peka terhadap rangsang O2. Saat

konsentrasi O2 turun saraf akan mensinyalkan untuk segera melakukan

inspirasi dan mendapatkan kadar O2 yang normal lagi.

25

Page 26: Case 6 Homeostasis

4. Sistem Kemih

Gambar 12. Sistem Kemih

Sistem kemih mengeluarkan kelebihan air, garam, asam, dan elektrolit lain dari

plasma serta mengeluarkannya ke urin, bersama dengan zat-zat sisa selain CO2.

Sistem ini mencakup ginjal dan perpipaan yang terkait.

5. Sistem Tulang

Gambar 13. Sistem Tulang

Sistem tulang (tulang, sendi) merupakan penunjang dan protektor bagi jaringan

lunak dan organ. Sistem ini juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium

(Ca2+), suatu elektrolit yang konsentrasinya dalam plasma harus dipertahankan

dalam batas batas sempit. Bersama dengan sistem otot, sistem tulang juga

memungkinkan tubuh dan bagian bagian bergerak. Selain itu sumsum tulang

bagian interior lunak beberapa jenis tulang adalah sumber utama sel darah.

Organel dan sitoskeleton juga melakukan tugas untuk mempertahankan

homeostasis. Beberapa contohnya adalah :

1. Sel saraf dan endokrin mengeluarkan berbagai zat perantara kimiawi yang

penting dalam aktivitas regulatorik. Contoh, perantara kimiawi yang

26

Page 27: Case 6 Homeostasis

dikeluarkan oleh sel saraf merangsang otot pernapasan, yang melaksanakan

pertukaran O2 dan CO2. Protein perantara kimiawi ini (neurotransmitter di sel

saraf dan hormone di sel endokrin) semua dihasilkan oleh retikulum

endoplasma dan kompleks golgi serta dikeluarkan melalui proses eksositosis

dari sel ketika dibutuhkan.

2. Kemampuan sel otot berkontraksi bergantung pada pergeseran sitoskeleton

mikrofilamen satu sama lain. Kontraksi otot berperan dalam homeostasis,

contohnya, kontraksi otot jantung yang memompa darah ke seluruh tubuh,

kontraksi otot yang melekat di tulang sehingga memungkinkan tubuh mencari

makan, kontraksi otot dinding lambung dan usus yang menggerakan makanan

ke saluran cerna sehingga nutrien yang masuk dapat diurai menjadi bentuk

yang dapat diserap ke dalam darah untuk disalurkan sel.

3. Sel darah putih menahan tubuh dari infeksi dengan memanfaatkan lisosom

untuk menghancurkan partikel yang ditelan sewaktu sel sel ini berpatroli

mencari mikroba invasif. Sel darah putih mampu menjelajahi tubuh dengan

gerakan amuboi, suatu proses sel merangkak yang dimungkinkan oleh

pembentukan dan penguraian terpadu aktin, yaitu salah satu komponen

sitoskeleton.

Fungsi normal sel adalah dasar semua aktivitas organ.

6. Sistem Otot

Gambar 14. Sistem Otot

Sistem otot (otot rangka) menggerakan tulang tempat melekatnya otot rangka.

Dari sudut pandang homeostasis murni, sistem ini memungkinkan indvidu

bergerak mendekati makanan atau menjauh dari bahaya. Selain itu, panas yang

dihasilkan oleh kontraksi otot penting dalam mengatur suhu. Selain itu, karena

27

Page 28: Case 6 Homeostasis

otot rangka berada dibawah kontrol sadar maka orang yang bersangkutan dapat

menggunakannya untuk melakukan gerakan lain yang dia inginkan. Gerakan

gerakan ini yang berkisar dari ketrampilan motorik halus yang diperlukan untuk

menjahit hingga gerakan kuat yang diperlukan untuk angkat beban, tidak harus

ditujukan untuk mempertahankan homeostasis.

7. Sistem Integumen

Gambar 15. Sistem Integumen

Sistem intergumen (kulit dan struktur terkait) berfungsi sebagai sawar protektif

luar yang mencegah cairan internal keluar dalam tubuh dan mikroorganisme asing

masuk. Sistem ini juga penting dalam mengatur suhu tubuh. Jumlah panas yang

lenyap dari permukaan tubuh ke lingkungan eksternal dapat disesuaikan dengan

mengontrol produksi keringat dan dengan mengatur aliran darah hangat ke kulit.

8. Sistem Imun

Gambar 16. Sistem Imun

Sistem imun (sel darah putih, organ limfoid) mempertahankan tubuh dari invasi

asing dan dari sel sel tubuh yang berubah menjadi kanker. Sistem ini juga

melicinkan jalan untuk memperbaiki atau mengganti sel yang cedera atau haus.

28

Page 29: Case 6 Homeostasis

9. Sistem Saraf

Gambar 17. Sistem Saraf

Sistem saraf (otak, medula spinalis, saraf) adalah salah satu dari dua sistem

regulatorik utama tubuh. Secara umum, sistem ini mengontrol dan

mengkoordinasikan aktivitas tubuh yang memerlukan respon cepat. Sistem saraf

sangat penting dalam mendeteksi dan memulai respon terhadap perubahan dalam

lingkungan eksternal. Selain itu, sistem ini bertanggung jawab untuk fungsi fungsi

yang lebih tinggi yang tidak seluruhnya ditujukan untuk mempertahankan

homeostasis misalnya kesadaran, daya ingat, dan kreativitas.

Sel sel harus berkomunikasi dan bekerjasama untuk mencapai homeostasis.

Untuk mendapatkan respon yang sesuai, dua sistem regulatorik utama tubuh,

sistem saraf dan endokrin harus berkomunikasi dengan sel sasaran yang dikontrol.

Sehingga komunikasi saraf dan hormone sangat penting untuk mempertahankan

lingkungan internal yang stabil serta memadukan aktivitas aktivitas non

homeostasis.

Sel saraf adalah sel khusus untuk menerima, memproses, menyandi dan

menyalurkan dengan cepat informasi dari satu bagian tubuh ke bagian lain.

Informasi disalurkan oleh jalur unit saraf rumit melalui perambatan potensial aksi

di sepanjang sel saraf serta oleh transimisi kimiawi sinyal dari neuron ke neuron

di sinaps dan dari neuron ke otot dan kelenjar melalui interaksi neurotransmitter-

reseptor lainnya di taut tersebut.

Sebagian sinyal listrik saraf menyampaikan informasi mengenai perubahan

yang harus ceoat ditanggapi oleh tubuh agar dapat mempertahankan

homeostasis,misalnya, informasi tentang penurunan tekanan darah. Sinyal listrik

saraf lainnya dengan cepat menyampaikan pesan ke otot dan kelenjar untuk

29

Page 30: Case 6 Homeostasis

merangsang respon yang sesuai dan melawan perubahan ini, misalnya

penyesuaian dalam aktivitas jantung dan pembuluh darah untuk memulihkan

tekanan darah ke normal ketika tekanan darah itu turun. Sistem saraf juga

mengendalikan kegiatan non homeostasis yang banyak diantaranya di bawah

kesadaran contohnya, bermain basket atau browsing internet.

Sistem endokrin mengangkut hormon ke dalam darah, yang mengangkut

pembawa pesan kimiawi ini ke sel sel sasaran yang letaknya jauh tempat hormone

tersebut menimbulkan efek dengan mengubah aktivitas protein enzimatik atau

struktur sel sel tersebut. Hormon larut air mengubah protein intrasel yang sudah

ada dengan mengaktifkan sistem pembawa pesan kedua. Hormon larut lemak

mengaktifkan gen gen yang mendorong sintesis protein sel sel baru. Perubahan

aktivitas yang terjadi pada protein intrasel, yang melaksanakan respon fisiologik

yang ditentukan oleh hormon pembawa pesan tersebut. Sebagai contoh, hormon

membantu mempertahankan konsentrasi nutrien yang tepat di lingkungan internal

dengan mengarahkan reaksi reaksi kimia yang terlibat dalam penyerapan,

penyimpanan, pembebasan, dan pemakaian molekul molekul nutrient ini. Hormon

juga mengatur pertumbuhan dan mengontrol sistem reproduksi yang bersifat

nonhomeostasis.

10. Sistem Endokrin

Gambar 18. Sistem Endokrin

Sistem endokrin adalah sistem adalah sistem regulatorik utama lainnya. Berbeda dari

sistem saraf, secara umum kelenjar-kelenjar penghasil hormon pada sistem endokrin

mengatur aktivitas yang lebih memerlukan durasi daripada kecepatan, misalnya

pertumbuhan. Sistem ini sangat penting dalam mengontrol konsentrasi nutrien, dan

mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan internal dengan mengatur

fungsi ginjal.

30

Page 31: Case 6 Homeostasis

11. Sistem Reproduksi

Gambar 19. Sistem Reproduksi Wanita dan Pria

Sistem reproduksi tidak esensial bagi homeostasis dan karenanya tidak esensial

bagi kelangsungan hidup individu. Namun sistem ini esensial bagi kelangsungan

keberadaan spesies.

5. Faktor yang Mempengaruhi

a. Faktor Internal

1. Konsentrasi air, garam – garam dan elektrolit lain.

2. pH

3. Suhu

4. Konsentrasi molekul zat – zat gizi : nutrient sebagai bahan bakar

5. Volume dan tekanan darah

6. Konsentrasi O2 dan CO2

7. Konsentrasi zat – zat sisa

b. Faktor Eksternal

1. Perubahan temperatus di luar tubuh

2. Peningkatan aktivitas pada tubuh

6. Sistem Kontrol

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 itu sel-sel tubuh harus mampu

berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Komunikasi antar sel ini merupakan media yang

menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh.

31

Page 32: Case 6 Homeostasis

Ada empat pengendalian yaitu:

1. Pengendalian secara lokal (intersik)

Pengendalian yang dilakukan dengan komunikasi antar sel yang berdekatan

2. Pengendalian jarak jauh (ekstrinsik)

Pengendalian ini lebih kompleks dan dimungkinkan melalui refeks yang dapat melibatkan

sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik)

3. Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback)

Merupaka pengaturan penting dalam homeostasis,dalam pengaturan umpan balik negatif

ini sistem pengendalian senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan

(misalnya suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai setpoint (misalnya kisaran nilai

normalnya). Perubahan-perubahan parameter yang dikendalikan akan mencetuskan

respon melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set

point.

4. Pengaturan umpan balik positif (positive feedback)

Pengaturan ini tidak bersifat homeostatik karena akan memperbesar respons, sampai ada

faktor luar yang menghentikan lingkaran setan ini.

Homeostasis dipertahankan oleh berbagai proses pengaturan yang melibatkan seua sistem

organ tubuh melalui peraturan keimbangan yang sangat halus namun bersifat dinais

(dynamic steady state). Setpoint misanya, tidak selalu sama, dan dapat berubah

bergantung dari kebutuhan saat itu. Irama biologi seperti irama sirkadian misalnya,

merupakan contoh dari perubahan setpoint ini. Pengaturan juga tidak hanya melalui

umpan balik, tetapi dapat bersifat kedepan (feedforward control) yang memungkinkan

tubuh mengantisipasi perubahan yang akan datang. Bahkan besar respon juga dapat

dimodulasi melalui up-regulation atau down-regulation jumlah kinerja reseptor sel.

7. Transpor Transmembran

Pengangkutan molekul-molekul/proses keluar masuknya materi dari dan

menuju kedalam sel. Membran plasma bersifat permeabel selektif, yaitu

memungkinkan sebagai partikel lewat tetapi menghambat yg lain.

Semua sel harus memperoleh bahan bahan vital, misalnya nutrien dan O2 dari

CES sekitar dan harus memindahkan zat sisa ke CES untuk dikeluarkan serta produk

32

Page 33: Case 6 Homeostasis

sekretorik, misalnya pembawa pesan kimiawi dan enzim pencernaan. Karena itu,

transpor bahan melalui plasma membran antara CES dan CIS adalah hal yang

essensial bagi kelangsungan hidup sel, dan konstituen konstituen CES harus

dipertahankan secara homeostasis untuk mempertahankan kehidupan tersebut. Banyak

jenis sel melakukan transpor membran untuk menjalankan aktivitas mempertahankan

homeostasis. Inilah beberapa contohnya :

1. Penyerapan nutrien dari lumen saluran cerna melibatkan transpor molekul

molekul penghasil energi ini menembus membran sel sel yang melapisi saluran

cerna.

2. Pertukaran O2 dan CO2 antara udara dan darah di paru melibatkan transpor gas gas

ini menembus membran sel darah yang melapisi kantung udara paru dan

pembuluh darah.

3. Urin dibentuk oleh pemindahan selektif bahan bahan antara darah dan cairan

dalam tubulus ginjal menembus membran sel sel yang melapisi tubulus.

4. Denyut jantung dipicu oleh perubahan siklik dalam transpor Na+, K+, dan Ca2+

menembus membran sel jantung.

5. Sekresi pembawa pesan kimiawi misalnya neurotransmitter dari sel saraf dan

hormon dari sel endokrin melibatkan transport transpor produk regulatorik ini ke

CES pada stimulasi yang sesuai.

Selain melaksanakan pemindahan selektif antara CES dan CIS, membran

plasma mengandung reseptor untuk mengikat pembawa pesan kimiawi yang

mengatur berbagai aktivitas sel. Sebagai contoh hormone vasopressin, yang

dikeluarkan sebagai respon terhadap defisit air tubuh, berikatan dengan reseptor

membran plasma sel ginjal tipe tertentu. pengikatan tersebut memicu sel sel

tersebut untuk menahan air sewaktu pembentukan urin sehingga defisit air yang

memicu respon tersebut dapat dikurangi.

Semua sel hidup memiliki potensial membran, dengan interior sel sedikit

lebih negative daripada cairan yang mengelilingi sel ketika sel berada dalam

keadaan istirahat secara elektris. Aktivitas khusus sel saraf dan otot bergantung

pada kemampuan sel sel ini mengubah potensial membran mereka secara cepat

pada stimulasi yang sesuai. Perubahan potensial yang sesaat dan cepat ini di sel

saraf berfungsi sebagai sinyal listrik atau impuls saraf yang menjadi cara untuk

menyalurkan informasi di sepanjang jalur saraf. Informasi ini digunakan untuk

33

Page 34: Case 6 Homeostasis

melakukan penyesuaian penyesuaian homeostatik misalnya memulihkan tekanan

darah ke normal ketika timbul sinyal bahwa tekanan darah tersebut terlalu rendah.

Perubahan cepat pada potensial membran di sel otot memicu kontraksi otot, yaitu

aktivitas khusus otot. Kontraksi otot berperan dalam homeostasis melalui banyak

cara termasuk pemompaan darah oleh jantung dan pemindahan makanan

sepanjang saluran cerna.

Permeabilitas membran

Segala sesuatu yang lewat antara sel dan cairan ekstrasel di sekitarnya harus mampu

menembus membran plasma.

Sifat-sifat membran plasma, yaitu:

permeabel à zat dapat menembus membran

impermeabel à zat tidak dapat menembus membran

Permeabel selektif à memungkinkan sebagian partikel lewat tapi menghambat

yang lain

Sifat partikel yg mempengaruhi penembusan partikel

1. Kelarutan relatif partikel dalam lemak

à mampu larut dlm lipid lapis-ganda dan menembus membran

ex :

Molekul non polar (O2,CO2 dan as.Lemak)

àmudah larut dlm lemak dan cepat menembus membrane

Partikel bermuatan (ion-ion seperti Na+&K+) dan molekul polar

(glukosa dan protein)

àkelarutan lemak rendah tetapi mudah larut dalam air

2. Ukuran Partikel

Mudah larut dalam lemak, mampu larut dlm lipid lapis-ganda dan

menembus membran .

34

Page 35: Case 6 Homeostasis

Lipid lapis-ganda berfungsi sbg sawaran impermeable terhadap

partikel yg kurang larut dlm lemak.

Untuk ion-ion larut air yg bergaris tengah 0,8 nm.

Gambar 20. Struktur Lipid Bilayer

a. Transpor Pasif

Difusi suatu substansi melintasi membran plasma, yg bersifat selektif

permiabel

Pergerakan senyawa yg menuruni gradien konsentrasinya (konsentrasi tinggi

ke rendah)

Tidak memerlukan energi

Ex:

difusi,osmosis,difusi terfasilitasi

1. Difusi

Perpindahan partikel(molekul,ion,dan atom) dari area konsentrasi tinggi ke

area dengan konsentrasi rendah.

Menuruni gradien konsentrasi

35

Page 36: Case 6 Homeostasis

Gambar 21. Membran Sel

Membran makhluk hidup à selektif permiabel

à mampu untuk menyeleksi partikel yang dapat melewatinya

Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi :

Gradien konsentrasi

Permeabilitas membran

Area membran

Berat molekul

jarak yg ditempuh

2. Difusi terfasilitasi

Memindahkan molekul besar yang tidak larut lemak(lipid) seperti

glukosa, asam amino dan beberapa garam mineral untuk melewati

membran sel

Difusi terfasilitasi juga disebut difusi yang menuruni gradien

konsentrasi

Dibatasi oleh jumlah protein pembawa yang spesifik/protein

transporter

36

Page 37: Case 6 Homeostasis

Hormon yang terlibat dalam transpor glukosa dan mempengaruhi

kecepatan transpor dlm sel à insulin

Gambar 22. Difusi Terfasilitasi

3. Osmosis

Difusi suatu zat pelarut melintasi membran selektif permiabel dari area

dengan koncentrasi rendah à tinggi

Tubuh manusia mengandung persentase air yang tinggi dan osmosis

menggerakkan air keluar masuk sel terus-menerus

Ketidakseimbangan osmosis pada tubuh dapat menyebabkan

pembengkakan sel atau penciutan sel, dehidrasi, serta edema

Hipertonis: Larutan dengan konsentrasi zat terlarut non penetrans di atas

normal, maka sel menciut kehilangan air secara osmosis

Isotonis: Memiliki konsentrasi zat terlarut non penetrans yang sama

dengan yang dimiliki sel tubuh normal.

Hipotonis: Larutan dengan konsentrasi zat terlarut non penetrans yang

rendah maka air akan masuk ke dalam sel dengan osmosis

37

Page 38: Case 6 Homeostasis

Gambar 23. Osmosis

b. Transpor Aktif

Membutuhkan energi (ATP)

Pergerakan senyawa melawan gradien konsentrasi(dari konsentrasi rendah ke

tinggi)

Melibatkan protein integral tertentu

Contohnya:

Pompa ion Na+¿¿ dan K+¿ ¿

1. Endositosis

Transportasi ke dlm sel

Membran plasma mengelilingi zat yg akan dimakan, kemudian

permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yg membungkus zat

yg dimakan tersebut sehingga berada di dlm sel

Pinositosis : Jika yang dimasukkan adalah cairan dan vakuola endositik

berukuran kecil kurang dari 150 nm.

Fagositosis : jika yang dimasukan adalah partikel multimolekul besar,

seperti bakteri/ sisa sel vakuola yang terbentuk kurang dari 250 nm.

Contohnya : sel-sel darah putih dalam pertahanan tubuh.

2. Eksositosis

Transportasi ke luar sel

38

Page 39: Case 6 Homeostasis

Produk sekretorik molekul besar yg menembus sel utuh, juga penting

dlm daur ulang membran

Memerlukan ATP

Sekresi dipicu oleh rangsangan saraf/ kontrol lain yg berperan lalu

lintas antar sel dan tidak diketahui

3. Transpor aktif primer

Secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan

menghasilkan energi untuk di transfer. Ex: Pompa on Na+ dan Ion K+,

untuk mempertahankan kondisi, Ion Na+ K+ harus selalu dipompa untuk

melawan gradient konsentrasi

4. Transpor Aktif Sekunder

Transpor pengangkatan gabungan, pengangkutan ion-ion bersama

dengan pengangkutan molekul lain. Ex: Pengankutan asam amino dan

glukosa dari lumen usus, menembus membrane sel epitel usu selalu

bersama dengan pengangkutan Ion-ion Na+, juga melibatkan protein

pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.

Potensial Membran

• Semua membran plasma memiliki potensial membran atau secara

listrik mengalami polarisasi.

• Potensial membran mengacu pada pemisahan muatan – muatan

diantara kedua sisi membran atau perbedaan jumlah relatif kation

dan anion di CIS dan CES.

• Karena muatan yg terpisah memiliki potensi untuk melakukan

kerja, pemisahan muatan diantara kedua sisi membran disebut

potensial membran.

• Potensial membran disebabkan oleh adanya sejumlah kecil partikel

bermuatan dalam cairan tubuh.

39

Page 40: Case 6 Homeostasis

• Besarnya potensial membran bergantung pada derajat pemisahan

muatan – muatan yg berlawanan; semakin banyak jumlah muatan

yang dipisahkan semakin besar potensialnya.

8. Termoregulasi

Mekanisme Dingin

Gambar 24. Mekanisme Dingin

40

Page 41: Case 6 Homeostasis

Mekanisme Panas

Gambar 25. Mekanisme Panas

o Radiasi

Pemindahan energi panas dai suatu benda yang lebih panas ke benda dingin dalam

bentuk gelombang elektromagnetik, yang merambat melalui ruang matahari ke

manusia

o Konduksi

Pemindahan panas dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin

berkontak langsung, bantal panas menyentuh tubuh

o Konveksi

Pemindahan energi panas melalui udara. Udara yang dingin di hangatkan oleh

tubuh melalui konduksi naik dan digantu oleh udara dingin

41

Page 42: Case 6 Homeostasis

o Evaporasi

Pemindahan panas yang digunakan tubuh, panas pasif yang terus menerus

berdifusi menembus kulit dan menguap. Tidak dibawah control fisiologik, bahkan

cuaca dingin

o Berkeringat

Proses pengeluaran panas evaporative aktif dibawah control saraf simpatis.

9. Gangguan Homeostasis

Edema: kelebihan cairan dalam jaringan.

Edema menunjukkan adanya cairan berlebihan dijaringan tubuh. Pada

sebagian besar keadaan, edema terutama terjadi pada kompartemen cairan ekstrasel,

tapi dapat juga melibatkan cairan intrasel.

Edema intrasel

Dua kondisi yang memudahkan terjadinya pembengkakan intrasel:

1. Depresi sitem metabolisme jaringan

2. Tidak adanya nutrisi sel yang adekuat. Contohnya, bila aliran darah ke

jaringan menurun, pengiriman oksigen dan nutrient berkurang. Jika aliran

darah menjadi sangat rendah untuk mempertahankan metabolisme jaringan

normal, maka pompa ion membran sel menjadi tertekan. Bila hal ini terjadi,

ion natrium yang biasanya masuk ke dalam sel tidak dapat lagi dipompa keluar

dari sel, dan kelebihan ion natrium dalam sel akan menimbulkan osmosis air

ke dalam sel. Terkadang hal ini dapat menurunkan volume normal. Merupakan

awal terjadinya kematian jaringan,

Edema intrasel juga dapat terjadi pada jaringan yang meradang.

Peradangan biasanya mempunyai efek langsung pada membran sel yaitu

meningkatnya permeabilitas membrane, dan memungkinkan natrium dan ion-

ion lain berdifusi masuk ke dalam sel, yang diikuti dengan osmosis air

kedalam sel.

42

Page 43: Case 6 Homeostasis

Edema ekstrasel

Edema ekstrasel terjadi bila ada akumulasi cairan yang berlebihan dalam

ruang ekstrasel. Ada dua penyebab edema ekstrasel yang umum dijumpai:

1. Kebocoran abnormal cairan dari plasma ke ruang intersitial dengan

melintasi kapiler

2. Kegagalan system limfatik untuk mengembalikkan cairan dari cairan

interstitium ke dalam darah.

Edema dapat terjadi karena beberapa penyebab diantara:

1. Edema yang Disebabkan oleh Gagal Jantung

Salah satu penyebab edema paling sering dan paling fatal adalah gagal

jantung. Pada gagal jantung, jantung gagal memopa darah secara normal

dari vena ke dalam arteri; hal ini meningkatkan tekanan vena dan tekanan

kapiler, yang menyebabkan peningkatan filtrasi kapiler. Selain itu, tekanan

arteri cenderung turun, menyebabkan penurunan ekspresi garam dan air

oleh ginjal, yang meningkatkan volume darah dan lebih lanjut

meningkatkan tekanan hidrostatik kapiler sehingga edema makin

bertambah. Penurunan aliran darah ke ginjal juga merangsang sekresi

rennin, menyebabkan peningkatan pembentuk angiotensin II dan

peningkatan sekresi aldosteron, yang menambah beratnya retensi garam dan

air oleh ginjal. Jadi, pada gagal jantung yang tidak diobati, semua faktor

bekerja sama membentuk edema ekstrasel generalisata yang hebat.

Pada pasien yang gagal jantung kiri tanpa gagal jantung kanan yang

bermakna, darah dipompa secara normal menuju paru-paru oleh jantung

kanan tetapi tidak dapat keluar dari vena pulmonalis ke jantung kiri karena

pada sisi jantung ini sangat lemah. Akibatnya, semua pembuluh paru,

termasuk tekanan kapiler paru, meningkat jauh diatas normal,

menyebabkan edema paru berat dan mengancam jiwa. Bila tidak ditangani,

akumulasi cairan dalam paru bertambah dengan cepat, menyebabkan

kematian dalam beberapa jam.

43

Page 44: Case 6 Homeostasis

2. Edema yang Disebabkan oleh Penurunan Ekskresi Garam dan Air

oleh Ginjal

Pada penyakit ginjal yang mengekskresikan natrium klorida dan air

dalam urin, sejumlah besar natrium klorida dan air akan ditambahkan ke

cairan ekstrasel. Sebagian besar garam dan air ini bocor dari darah dan

masuk ke rongga interstisial, tapi sebagian masih tetap berada dalam darah.

Efek ini akan menyebabkan:

Peningkatan volume cairan intersitialyang besar (edema ekstrasel)

Hipertensi akibat peningkatan volume darah.

3. Edema yang Disebabkan oleh Penurunan Protein Plasma

Penurunan konsentrasi protein yang diakibatkan karena kegagalan

untuk menghasilkan protein dalam jumlah cukup akibat kebocoran protein

dari plasma yang akan menimbulkan peningkatan filtrasi kapiler osmotik

koloid plasma. Hal ini dapat menyebabkan peningkatan filtrasi kapiler di

seluruh tubuh dan edema ekstrasel.

Salah penyebab terpenting dari penurunan konsentrasi penurunan

protein plasma ialah hilangnya protein dalam urin yang dijumpai pada

penyakit ginjal tertentu, yaitu suatu keadaan yang disebut system nefrotik.

Berbagai jenis penyakit ginjal ini dapat merusak membran glomerolus

ginjal, sehingga membran menjadi bocor dan protein plasma dapat

melewatinya, dan seringkali memungkinkan sejumlah besar protein lewat

memasuki urin. Bila kehilangan ini melebihi kemampuan tubuh untuk

mensintesi protein, terjadilah penurunan konsentrasi protein plasma. Edema

generalisata yang serius dapat terjadi bila protein plasma turun di bawah 2,5

g/100ml.

Sirosis hati adalah keadaaan lain yang juga menyebabkan

penurunan konsentrasi penurunan konstrasi protein plasma. Sirosis berarti

timbulnya sejumlah besar jaringan fibrosa di antara sel-sel parenkim hati.

Sal satu akibatnya ialah kegagalan sel-sel ini untuk menghasilkan protein

plasma yang cukup, sehingga timbul penurunan tekanan osmotik koloid

plasma dan edema generalisata yang menyertai keadaan ini.

Sirosis hati juga menimbulkan edema dengan cara lain, yaitu

fibrosis hati kadang-kadang mengkompresi drainase pembuluh vena porta

44

Page 45: Case 6 Homeostasis

abdomen saat pembuluh ini melewati hati sebelum bermuara kembali ke

sirkulasi sitemik. Hambatan aliran keluar vena porta meningkatkan tekanan

hidrolistatik kapiler di seluruh daerah gastrointestinal dan selanjutnya

meningkatkan filtrasi cairan keluar dari plasma ke dalam area intra-

abdomen. Bila hal ini terjadi, kombinasi efek penurunan konsentrasi protein

plasma dan tekanan kapiler porta yang tinggi akan menyebabkan transudasi

sejumlah besar cairan dan protein ke dalam rongga abdomen, yaitu suatu

keadaan yang disebut asites.

Faktor-faktor yang mencegah edema

1. Faktor pengaman yang dihasilkan oleh komplians jaringan yang rendah

pada kisaran tekanan negatif besarnya sekitar 3mmHg.

2. Faktor pengaman yang dihasilkan oleh peningkatan aliran limfe ialah

sekitar 7mmHg.

3. Faktor pengaman yang disebabkan oleh pengeluaran protein dari ruang

interstisial adalah sekitar 7 mmHg.

Total faktor pengaman terhadap edema adalah sekitar 17mmHg. Hal

ini berarti bahwa tekanan kapiler pada jaringan perifer secara teoritis

dapat meningkat sebanyak 17mmHg, atau kira-kira mencapai dua kali

nilai normal, sebelum terjadinya edema yang benar.

45

Page 46: Case 6 Homeostasis

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. Biologi. Jilid 1. Edisi kelima. Erlangga: Jakarta.

Guyton and Hall. 2006. Buku Ajar Fisiologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.

Sherwood, Lauralee. 2001. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 2. Jakarta: EGC.

Sherwood, Lauralee. 2007. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 6. Jakarta: EGC.

46