1

EKOFISIOLOGI HEWAN (BIO 423)

KONSEP FUNDAMENTAL FISIOLOGI HEWAN

POKOK BAHASAN:

KONSEP FUNDAMENTAL FISIOLOGI HEWAN

FISIOLOGI SEL

FISIOLOGI SARAF

FISIOLOGI ENDOKRINOLOGI

FISIOLOGI PENCERNAAN

FISIOLOGI SIRKULASI

FISIOLOGI RESPIRASI

Fisiologi Hewan adalah Ilmu pengetahuan yang membahas dan mengkaji mengenai mekanisme kerja fungsi kehidupan dan segala sesuatu yang dilakukan hewan dengan berbagai gejala yang ada pada sistem hidup, serta pengaturan atas segala fungsi dalam sistem hidup.

Manusia menjalankan fungsi kehidupan lingkungan luar dipengaruhi aktifitas hewan mempengaruhi lingkungan internal tubuh hewan berubah yakni hewan harus mempertahankan diri atau beradaptasi sesuai dengan kemampuan yang dimiliki.

1. Claude Bernard ( 1813-1878 )

Syarat penting untuk bertahan hidup di lingkungan eksternal yakni mempertahankan stabilitas lingkungan internalnya,dikembangkan penyebabnya ialah senyawa khusus yang di hasilkan oleh semua organ dan dikeluarkan kecairan jaringan,dia adalah pelopor munculnya gagasan hormon dan regulasi kimia.

2. Canon ( 1871-1945 )

Mengembangkan gagasan Claude Bernard memperkenalkan istilah HOMEOSTATIS,yakni adalah keadaan lingkungan internal yang konstan dan mekanisme yang bertanggung jawab atas keadaan konstan tersebut.

Faktor-faktor lingkungan internal yang harus dijaga stabilitasnya oleh hewan :

1. Keasaman atau pH, kadar garam

2. Kandungan air tubuh suhu tubuh

3. Kandungan nutrient

2

Hewan di bagi dalam dua jenis yaitu:

1.Hewan regulator

Yaitu Hewan yang mampu mengatur berbagai faktor stabilitas lingkungan internal dengan tepat

2.Hewan konformer

Yaitu Hewan yang tidak mampu mempertahankan keadaan lingkungan internalnya, lingkungan internalnya berubah seiring dengan perubahan lingkungan eksternal.

Hewan akan menyesuaikan diri dengan cara : Adaptasi yaitu proses timbulnya perubahan dalam tubuh hewan yang membuat hewan dapat bertahan ketika lingkungan eksternal berubah. Adaptasi ada dua jenis:

1.Aklimasi

Yaitu perubahan adaptik yang terjadi pada hewan dalam kondisi yang terkendali,biasanya hanya ada satu atau dua faktor lingkungan yang berubah

2. Aklimatisasi

Yaitu reaksi keseluruhan yang terjadi setelah perubahan-perubahan yang kompleks dari lngkungan eksternal,yang disebabkan banyak faktor sekaligus.

Respon hewan terhadap lingkungan merupakan sistem dinamis yang melibatkan interaksi hewan dengan lingkungannya. Menurut K.Bycov dalam membahas dan mengkaji fisiologi hewan tidak lepas dari bahasan dan kajian tentang fungsi pada tubuh hewan serta interaksi dengan lingkungan.

Lingkungan eksternal dibedakan dua macam: lingkungan Akuatik dan Terestrial.

1. Lingkungan Akuatik,yaitu tempat hidup hewan yang berupa air, baik air tawar, air laut maupun air payau.

Faktor yang mempengaruhi lingkungan akuatik adalah:

a. Tekanan hidrostatik yaitu tekanan yang ditimbulkan oleh kedalaman air

b. Kandungan zat terlarut yaitu lingkungan akuatik yang mengandung berbagai zat terlarut seperti garam,gas,sejumlah kecil senyawa organic dan berbagai polutan.

c. Suhu yaitu lingkungan akuatik yang memiliki nilai fisiologis penting untuk mendukung kehidupan hewan,selain itu suhu di dalam air tidak banyak mengalami perubahan yakni hewan POIKILOTERM: Hewan yang suhu tubuhnya berubah-ubah akibat perubahan suhu lingkungan.

3

2. Lingkungan Terestrial

Adalah tempat hidup hewan yang berupa daratan. Faktor lingkungan luar yang berpengaruh besar terhadap aktivitas kehidupan hewan. Keuntungannya ketersediaan oksigen yang melimpah, lalu ancamannya berupa radiasi dan dehidrasi.

a. Radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi antara dua benda tanpa ada kontak langsung diantara keduanya.

b. Dehidrasi yaitu kondisi tubuh yang kekurangan cairan akibat tubuh hewan kehilangan air dalam jumlah besar,yang di pengaruhi oleh: suahu tinggi dan kelembaban rendah,kecepatan angin dan luas permukaan benda.

Homeostatis yakni stabilitas lingkungan internal yang terjadi relative konstan dan dinamis.

FISIOLOGI SEL

Sebelum terbentuk sel, melalui tahapannya dari atom – atom atom – molekul biologis – organel organel – sel – jaringan – organ – sistem organ – hewan.

Menurut Robert Hook(1665) yakni: dari irisan gabus di lihat kotak kecil lalu sel

Menurut Anton van Leeuwenhoek yakni: tetesan air sel darah sperma menjadi mikroba lalu sel tunggal.

Struktur organel sel yaitu sitoplasma,lisosom,ribosom,aparatus golgi,mitokondria,retikulum endoplasmik,sentriol,sitoskeleton,nukleus.

Komposisi Kimia Sel Oksigen akan terikat pada karbohidrat, lemak atau protein pada setiap sel untuk melepaskan energi, merubah makanan menjadi energi.semua sel mempunyai kemampuan mengadakan reproduksi dan bergenerasi. komponennya berupa air,elektrolit,protein,lemak,karbohidrat.

Sifat Fisik dan Kimia Sel

1. Kapasitas panas

2. Panas penguapan

3. Viskositas

4. Kondisi molekul

Bahan penyusun membran adalah lemak, karbohidrat, dan protein.

Beberapa cara transpor zat melalui membran :

1. transpor ion channel

2. transport aktif,

4

FISIOLOGI SARAF

Sel saraf terdiri dari 3 komponen yaitu:

1. badan sel berfungsi sebagai tempat sintesis neurotransmiter

2. Dendrit berfungsi sebagai penerima rangsang dan membawanya ke badan sel

3. Akson berfungsi menjalarkan impuls ke ujung akson

Pleksus adalah jaringan serabut saraf yang tidak teratur, berfungsi sebagai sistem saraf pusat, apabila terdapat kumpulan neuron yang difus maka di dalamnya ada sinaps

Ganglia adalah kumpulan sel saraf berbentuk nodul dilapisi jaringan konektif mempunyai badan sel dan serabut saraf ditemukan adanya sinaps.

periode refraktor :

• Periode refrakter absolut ialah jangka waktu tertentu saat sel saraf benar-benar tidak dapat menanggapi rangsang yang diberikan untuk kedua kalinya, apapun jenis rangsangnya dan berapa pun kekuatan rangsang yang diberikan. Periode ini biasanya berlangsung pada awal repolarisasi

• Periode refrakter relatif ialah jangka waktu pada akhir repolarisasi, yang mana sel saraf kemungkinan sudah dapat kembali menanggapi rangsang, asalkan rangsang yang diberikan lebih kuat daripada rangsang sebelumnya atau jenis rangsangnya berbeda.

Jala saraf ialah susunan organisasi saraf yang menyerupai jala. Jala saraf dapat ditemukan pada hewan karang dan ubur-ubur. Susunan saraf yang terdapat pada bagian atas tubuh ubur-ubur berfungsi untuk mengkoordinasikan gerakan, sedangkan jala saraf yang terdapat pada tentakel berfungsi sebagai reseptor sensoris

Tali saraf adalah susunan organisasi sistem saraf yang berupa traktus atau kumpulan serabut saraf. Tali saraf pada umumnya terbentang di sepanjang tubuh. Jaringan saraf pada daerah kepala biasanya mengalami perkembangan lebih baik daripada bagian tubuh lainnya. Perkembangan jaringan saraf pada daerah kepala itu disebut sefalisasi.

FISIOLOGI ENDOKRINOLOGI

Apakah Sistem endokrin? Endocrines: Tanpa saluran: kelenjar Ductless. Sekelompok kelenjar yang semuanya di mana kurangnya saluran atau channel tertentu untuk melepaskan sekresinya. Semuanya mengeluarkan atau menghasilkan " Chemical Messengers " atau Hormon. Hormon menurut definisi membawa perubahan metabolisme dalam jaringan target. Jaringan target biasanya jauh dari kelenjar endokrin.

4 tujuan penting dari system endokrin

• HOMEOSTASIS.

5

• COMBATING STRESS. • GROWTH & DEVELOPMENT. • REPRODUKSI.

ENDOCRINES ARE USEFUL FOR: 1. HOMEOSTASIS

• Endocrines membantu kita dalam mempertahankan homeostasis dari: • Suhu: termoregulasi atau thermostasis. • Metabolisme • Gizi: Glucostasis • Kesetimbangan asam basa

2. COMBATING STRESS

• Infeksi • Trauma • Shock

3. GROWTH & DEVELOPMENT

• Peningakatan jumlah sel: Hyperplasia • Peningaktan ukuran sel: Hypertrophy.

4. REPRODUKSI

• Gonad pria dan wanita menghasilkan hormone sex • Hormon sex tersebut mempengaruhi perkembangan:

o Organ seksual primer o Karakter seksual sekunder.

ENDOCRINE PHYSIOLOGY: APPLIED PHYSIOLOGY

• HYPERSECRETION: o Excessive Production of hormones due to:

� Tumors in the gland. � Excess tropic influence.

o Results in: � Clinical syndromes with signs/symptoms due to: � Increased blood levels of the hormone

o Example: Hyperthyroidism: JThyroxin levels o Clinical features: Fine tremor, Anxiety, PR#, #BMR o Acromegaly: J Growth Hormone.

• HYPOSECRETION: o Drop in the production of hormones due to: o Excision of gland: Eg: Parathyroids. o Hypofunctioning of gland cellls: Eg: Diabetes milletus. o Decreased tropic influence.

• Results in: o Clinical features/ syndromes due to

6

o K blood levels of the hormone

THE ENDOCRINE ORCHESTRA

• The Endocrine glands act as if they are a part of an orchestra. • The Conductor is the Pituitary Gland. • The brains of the Conductor, which runs him, is the Hypothalamus!

ENDOKRINOLOGI

cabang ilmu biologi yang membahas tentang HORMON dan aktivitasnya

HORMON

satu dari sistem komunikasi utama dalam tubuh meskipun kadarnya hanya dalam jumlah yang sangat kecil namun dapat menjalankan atau menghentikan proses-proses metabolik

HORMON

1. senyawa kimia 2. ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah 3. fungsinya pengatur metabolisme jaringan

disekresi langsung oleh sel khusus yaitu Kelenjar ENDOKRIN

SISTEM ENDOKRIN

bekerja sama secara koperatif dengan Sistem Saraf dalam mengatur fungsi fisiologis tubuh melalui fungsi kendali dan koordinasi.

SISTEM NEUROENDOKRIN

Kerjasama antara Sistem Saraf dan Sistem Endokrin Perbedaanya:

Sistem saraf :

1. transmisi elektrik 2. waktu respons cepat

RESULTANT ACTION:

• Muscular contraction • Glandular secretion

TIME TAKEN FOR ON SET OF ACTION:

• Milliseconds. • DURATION OF THE ACTION: • Generally short.

7

Sistem Endokrin:

1. transmisi kimia 2. waktu respons lambat

• RESULTANT ACTION: Changes in Metabolic Activities. • TIME TAKEN FOR ONSET OF ACTION: Seconds to hours or days. • DURATION OF THE ACTION: Generally long.

EFEK HORMON TERHADAP TUBUH HEWAN

Hormon dihasilkan oleh kelenjar endokrin menuju sel target membentuk ikatan dengan reseptor khusus guna mengatur efek biologis dan menunjang aktivitas kehidupan.

Perkembangan, Pertumbuhan, Peredaran darah, Denyut jantung, Osmoregulasi, Pergantian kulit, Reproduksi, Ekskresi, Regenerasi, Komposisi darah.

MEKANISME KERJA HORMON Hormon beredar di dalam sirkulasi darah dan fluida sel untuk mencari sel target. Ketika hormon menemukan sel target, hormon akan mengikat protein reseptor tertentu pada permukaan sel tersebut dan mengirimkan sinyal. Reseptor protein akan menerima sinyal tersebut dan bereaksi baik dengan mempengaruhi ekspresi genetik sel atau mengubah aktivitas protein selular. KONSEP MEKANISME KERJA HORMON Dalam konsep mekanisme kerja hormondikenal konsep klasik, autokrin dan parakrin. Pada konsep klasik sistem endokrin menghasilkan hormon untuk mengaktifkan fungsi sel target. Sedangkan pada konsep autokrin hormon dihasilkan dan langsung digunakan oleh sel tersebut. Sedangkan pada konsep parakrin sel endokrin digunakan untuk mengaktifkan sel target lain.

KERJA HORMON BERDASARKAN KONSEP KLASIK

Aktivitas Tubuh Hormon yang mengendalikan

Pencernaan dan fungsi metabolik yang terkait

Sekretin, gastrin, insulin, glukagon, noradrenalin, tiroksin, dan hormon dari korteks adrenal

Osmoregulasi, pengeluaran, dan metabolisme air dan garam

Prolaktin, vasopresin, aldosteron

Metabolisme kalsium Hormon paratiroid, kalsitonin

Pertumbuhan dan perubahan morfologis

*Hormon pertumbuhan, androgen dari korteks adrenal

*tiroksin (untuk metamorfosis amfibi)

*MSH (perubahan warna amfibi)

Organ dan proses reproduksi FSH, LH, estrogen, progesteron, prolaktin, dan testosteron

8

KOMPONEN PENYUSUN ORGAN ENDOKRIN

SEL NEUROSEKRETORI berbentuk seperti SEL SARAF penghasil HORMON

SEL SARAF HIPOTALAMUS mekanisme NEUROSEKRESI pada hewan tingkat rendah dan hewan tingkat tinngi.

SEL ENDOKRIN SEJATI berbentuk tidak seperti SEL SARAF berfungsi sejati sebagai penghasil HORMON HORMON yang dihasilkan secara langsung dilepaskan ke dalam darah hanya hewan yang mempunyai SISTEM SIRKULASI hewan vertebrata dan invertebrata.

KLASIFIKASI HORMON

1. Berdasarkan Struktur Kimia

HORMON PROTEIN jumlah asam aminonya bervariasi tergantung pada spesies dan terdiri atas polimer asam amino dan tidak larut dalam lemak

HORMON STEROID dihasilkan dari metabolisme dan proses konversi kolesterol yang mengandung 27 atom karbon (C-27) dan larut dalam lemak

HORMON ASAM AMINO berasal dari asam amino yang mengalami modifikasi

ZAT KIMIA YANG MENYERUPAI HORMON zat kimia yang menyerupai hormon antara lain : bradikinin, eritropuitin, hormon thymic, dan feromon

2. Berdasarkan Fungsi

1. Hormon Perkembangan, Hormon yang memegang peranan di dalam perkembangan, pertumbuhan, dan reproduksi

2. Hormon Metabolisme, Hormon yang mempunyai peranan dalam proses metabolisme 3. Hormon Trofik, Hormon yang dihasilkan oleh suatu sistem yang merangsang kelenjar

endokrin untuk menghasilkan hormon 4. Hormon Pengatur Metabolisme Mineral Dan Air, Hormon yang mengatur homeostatik

mineral dan konservasi air tubuh 5. Hormon Pengatur Sistem Kardiovaskuler, Hormon yang mengatur aktivitas konduksi

dan kontraksi jantung

SINTESIS HORMON DAN PENGATURANNYA

Tahapan proses sintesis hormon

TAHAP PERTAMA, Hormon disintesis di dalam RE kasar yang terdiri dari poliribosom dan melekat pada kantung (sacculus).

TAHAP KEDUA, Melalui sisterne ini hormon ini dihantar ke dalam aparatus Golgi baik secara langsung dengan menembus membran aparatus golgi atau dengan cara membentuk vesikel (elemen transisi) dan selanjutnya elemen transisi ini akan masuk ke dalam aparatus Golgi.

9

TAHAP KETIGA, Di dalam aparatus Golgi, dibentuk butir-butir sekretoris yang mengandung hormon yang masih sedikit, selanjutnya seiring dengan waktu akan menjadi dewasa.

TAHAP KEEMPAT, Setelah dewasa, butir-butir sekretoris ini kemudian dihantar ke arah membran plasma. Selanjutnya terjadi fusi antara membran plasma dengan butir-butir sekretoris dan akhirnya akan terjadi sekresi hormon yang terdapat di dalam butir-butir sekretoris dengan jalan eksositosis ke dalam cairan ekstraseluler.

SINTESIS HORMON PROTEIN

LANGKAH-LANGKAH SINTESIS:

TRANSKRIPSI:

1. proses pembentukan RNA dari templet DNA. RNA yang terbentuk akan menjadi bahan baku (precursor) dalam proses selanjutnya. Langkah ini berlangsung di dalam inti sel

2. RNA precursor dibentuk menjadi RNA pembawa informasi, dengan jalan melakukan pemotongan RNA dan kemudian digabungkan kembali segmen-segmennya serta melakukan modifikasi dengan polyadenylation dan penambahan 7-methylguanosine

TRANSLASI:

1. mRNA meninggalkan inti sel dengan menembus membran inti sel dan masuk ke dalam sitoplasma. Berikutnya akan terjadi penyusunan asam amino dengan jalan pembentukan pasangan yang spesifik antara basa dari antikodon yang terdapat di dalam tRNA dengan kodon yang sesuai yang terdapat di dalam mRNA yang ada dalam poliribosom. Selanjutnya terjadinya polimerisasi asam amino untuk membentuk rantai polipeptida

2. Langkah ini terjadi di RE kasar. Polipeptida ini mengalami penguraian ikatan oleh enzim protease sehingga menghasilkan hasil akhir yang dikehendaki atau juga dengan biosintesis dengan terlebih dahulu menghasilkan hasil antara. Reaksi lainnya adalah terjadinya glikosilasi, fosforilasi, dan asetilasi dari asam amino

MEKANISME KERJA DAN TRANSPOR HORMON

Hormon yang dibebaskan ke dalam cairan ekstraseluler dan kemudian masuk ke dalam peredaran darah akan terikat pada protein di dalam plasma darah.

Dengan terikatnya hormon pada plasma darah maka transpor hormon itu akan dipercepat. Disamping itu hormon-hormon dengan berat molekul yang rendah akan dapat terhindar untuk lolos ke dalam ginjal sebelum fungsinya selesai. Dengan terikatnya hormon pada protein akan menyebabkan degradasi hormon akan tertunda. Selanjutnya, hormon ini akan aktif apabila telah lepas dari ikatannya dengan protein di dalam plasma

SISTEM ENDOKRIN PADA HEWAN INVERTEBRATA Tidak punya Organ sekresi Hormon Tugas: Sel Neurosekretori Fungsi: Pertumbuhan, Perkembangan, Regenerasi, Reproduksi,Osmoregulasi, Laju denyut jantung, Komposisi darah, Pergantian kulit

10

SISTEM ENDOKRIN PADA HEWAN VERTEBRATA

• Hipotalamus kelenjar induk (master of gland) • Kelenjar endokrin tepi • Pituitari

FISIOLOGI PENCERNAAN

Secara sederhana, sistem pencernaan adalah portal untuk nutrisi untuk mendapatkan akses ke sistem peredaran darah. Bahan pangan yang dipecah menjadi molekul sangat sederhana. Dihasilkan gula, asam amino, asam lemak, dll kemudian diangkut melintasi lapisan saluran pencernaan ke dalam darah. Bahan makanan khusus hewan dapat memanfaatkan tergantung pada jenis sistem pencernaan yang mereka miliki.

CARA MEMPEROLEH MAKANAN

Hewan Heterotrof: Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhannya dari tumbuhan dan hewan lain

Hewan Mesotrof: hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain

Cara makan dan jenis makanan hewan sangat bervariasi tergantung:

• susunan alat pencernaan • kemampuan menyerap makanan

Hewan Primitif:

• tidak memiliki alat pencernaan makanan • cara mengambil makanan penyerapan atau pinositosis • makanan berupa zat organik terlarut • alat pencernaan makanan berupa vakuola makanan

Hewan yang hidup menetap:

mendapatkan makanan dengan cara menjerat (trapping method) alatnya adalah knidoblas atau nematosit yang dilengkapi dengan racun. Hewan yang aktif : mencari makanan dengan cara menyaring (filter feeding) yang merupakan variasi dari cara menyaring dan menjerat (trapping).

• Non Selective Feeder : hewan ini tanggap terhadap senyawa kimia atau rangsang, hewan filter feeding yang tidak memilih makanan, mekanisme menyaring dapat diaktifkan atau dihentikan

• Selective Feeder: hewan filter feeding yang memilih dan menggunakan makanan secara selektif, mendapat makanan dengan cara menangkap atau memangsa

11

Cara memperoleh makanan: harus didukung oleh alat yang memadai yaitu organ pencernaan makanan yang berfungsi:

• memasukan makanan ke dalam tubuh (ingesti) • mengubah bahan makanan kompleks menjadi sederhana (digesti) • menyerap hasil pencernaan serta membawanya ke dalam darah (absorpsi) • mengeluarkan sisa makanan yang tidak tercerna tidak diserap oleh tubuh (eliminasi)

PENCERNAAN MAKANAN

Hewan Tingkat Rendah

Pada hewan tingkat rendah tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan

Tahapan Proses Pencernaan

• lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam

• terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma.

• akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis

Hewan mempunyai alat pencernaan berupa gastrovaskuler, yaitu ruang yang berfungsi untuk proses pencernaan dan sirkulasi. Sel yang membatasi rongga gastrovaskuler disebut gastrodermis yang mampu mensekresikan enzim ke ruang gastrovaskuler. Pencernaan makanan lengkap berlangsung secara intraseluler.

Beberapa spesies hewan sudah mempunyai mulut, tetapi tidak mempunyai rongga pencernaan. Makanan dicerna oleh sel jaringan di dekat mulut, yang belum terorganisasi secara baik

Hewan mempunyai saluran pencernaan mirip dengan ruang gastrovaskuler tapi bercabang-cabang. Permukaan tubuh untuk menyerap makanan, karena mempunyai mikrofili mirip dengan mikrofili pada usus halus mamalia.

Hewan Tingkat Tinggi

Makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik.

Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler).

Sistem gastrointestinal tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian:

• daerah penerimaan

• daerah penyimpanan

12

• daerah pencernaan dan penyerapan nutrien

• daerah penyerapan air dan ekskresi

Jenis-jenis sistem pencernaan :

Monogastrics contohnya, ayam, babi, kalkun,

Ruminants contohnya sapi, kambing, domba

Hind Gut Fermentors contohnya kuda, kelinci

Pada sistem pencernaan hewan tingkat tinggi terdapat:

Daerah Penerimaan:

Daerah untuk menerima makanan adalah mulut. Mulut dilengkapi dengan gigi dan kelenjar ludah, yang membantu proses mengunyah dan menelan makanan. Dalam ludah terkandung berbagai substansi seperti amilase (enzim pencerna karbohidrat pada beberapa mamalia), toksin (pada ular berbisa), dan antikoagulan (pada insekta penghisap darah, lintah, pacet). Oesofagus dikelompokkan sebagai daerah penerimaan makanan yang bertugas membawa makanan dari mulut ke lambung dengan gerakan peristaltik

Daerah Penyimpanan:

Terdiri atas empedal dan lambung yang merupakan pelebaran saluran gastrointestinal depan dan fungsi utamanya sebagai tempat menyimpan makanan. Empedal berperan dalam pencernaan mekanik yang dapat mengeras dan menyaring makanan yang berukuran tertentu. Partikel makanan yang ukurannya besar akan tetap dipertahankan dan tidak akan diangkut ke organ berikutnya dan akan terus dicerna secara mekanik dan mengubahnya menjadi partikel berukuran kecil yang mudah disaring. Pada burung, pencernaan makanan secara mekanik yang terjadi di empedal dilakukan oleh kontraksi otot empedal, dibantu oleh kerikil yang ditelannya.

Lambung berfungsi sebagai tempat menyimpanan khim, yaitu makanan yang telah dicerna sebagian dan akan meloloskan ke usus (duodenum) dengan jeda waktu tertentu. Juga berfungsi untuk mencerna protein dengan mensekresikan enzim protease (zimogen) dan asam lambung. Asam lambung menyebabkan kondisi lambung vertebrata menjadi asam (pH 1-2) yang penting untuk mengaktifkan enzim protease. Pada herbivora (Ruminansia), lambung telah dikhususkan untuk mencerna selulosa dan memiliki beberapa ruang. Dalam mencerna selulosa, ruminansia bersimbiosis dengan bakteri dan protozoa yang hidup pada rumen dan retikulum di lambungnya.

Ruminansia memakan rumput dan biji-bijian secara singkat, lalu menelannya hingga masuk ke rumen. Dalam rumen terjadi pencernaan makanan secara biologis oleh adanya aksi bakteri. Selanjutnya, makanan akan diteruskan ke retikulum yang akan mengubah bahan makanan tersebut menjadi gumpalan/bongkahan (cud) yang siap dimuntahkan lagi untuk dikunyah kedua kalinya. Setelah dikunyah untuk kedua kalinya, makanan ditelan. Pada tahapan ini, makanan langsung masuk ke dalam omasum.

13

Daerah Pencernaan dan Penyerapan

Proses pencernaan dan penyerapan berlangsung di dalam usus. Bahan makanan dicerna lebih lanjut dengan bantuan enzim dan diubah menjadi berbagai komponen penyusunnya agar dapat diserap dan digunakan secara optimal. Enzim pencernaan pada hewan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu enzim pemecah karbohidrat, pemecah lemak, pemecah protein. Apabila proses pencernaan telah mencapai maksimal, bahan makanan berubah bentuk menjadi bahan sederhana yang siap diserap.

Pencernaan:

• Pencernaan Karbohidrat • Pencernaan Protein • Pencernaan Lemak

Pencernaan Karbohidrat

Enzim yang bertanggung jawab dalam pencernaan karbohidrat ialah karbohidrase yang memutuskan ikatan glikosidik dan dihasilkan disakarida, trisakarida, dan polisakarida yang memiliki rantai lebih pendek. Di dalam mulut, karbohidrat dalam makanan akan dicerna secara mekanik (dengan bantuan gigi) dan secara enzimatik (oleh enzim ptialin/amilase), dan dibasahi air ludah agar mudah ditelan.

Amilase akan memutus ikatan -1,4 glikosidik pada pati dan glikogen sehingga dihasilkan campuran maltosa, glukosa, dan oligosakarida. Amilase juga disekresikan oleh pankreas. Amilase pankreas dialirkan ke usus halus bagian atas (duodenum, usus 12 jari) dan akan memecahkan pati menjadi dekstrin, maltotriosa, dan maltosa.

Enzim lain yang penting ialah disakarase atau glukosidase, yang akan memecahkan disakarida seperti maltosa, laktosa, dan sukrosa menjadi glukosa, galaktosa, dan fruktosa.

• Pada invertebrata: amilase disekresikan oleh kelenjar ludah atau jaringan kelenjar pada usus (usus tengah)

• Pada vertebrata: enzim oligosakaridase disekresi oleh usus, terdiri atas enzim sukrase, maltase, trehalase, dan laktase yang akan memecah disakarida atau trisakarida

Karbohidrat yang banyak ditemukan pada dinding sel tumbuhan ialah selulosa. Selulosa tersusun atas komponen dasar penyusun selulosa (monomer) yang saling berikatan dengan ikatan–glikosidik. Hewan tidak memiliki enzim yang berfungsi untuk memecah ikatan–glikosidik. Untuk mencerna selulosa, hewan memerlukan bantuan ikroorganisme (bakteri dan protozoa) yang memiliki enzim pemutus ikatan beta glikosidik.

Pencernaan Protein

Enzim yang berperan penting untuk mencerna protein adalah protease. Protease disekresikan dalam bentuk inaktif (zimogen) untuk menghindari terjadinya self digestion. Apabila dalam lambung terdapat protein, sel dinding lambung akan menghasilkan gastrin yang akan merangsang lambung untuk mengeluarkan HCl dari sel parietal, dan pepsinogen dari sel

14

kepala (chief cells). Selanjutnya, enzim pemecah protein (proteolitik) akan menguraikan protein dengan cara memutuskan ikatan peptida pada protein sehingga dihasilkan asam amino.

Enzim Proteolitik:

• Endopeptidase: untuk memecah ikatan peptida spesifik pada bagian tengah rantai protein, terdiri atas Pepsin, Tripsin, dan Kimotripsin

• Eksopeptidase: untuk memutuskan ikatan peptida yang mengandung gugus amino maupun gugus karboksil, enzim aminopeptidase dan enzim karboksipeptidase

semua jenis hewan minimal memiliki tiga jenis enzim proteolitik, yaitu tripsin (dari golongan endopeptidase) dan aminopeptidase serta karboksipeptidase (dari golongan eksopeptidase) untuk dapat menyelenggarakan pencernaan protein.

Pencernaan Lemak

• Pencernaan lipid dimulai pada saat bahan makanan sampai di usus

• Dengan bantuan enzim lipase usus, lipase lambung, dan lipase pankreas

• Lipase akan menghidrolisis lipid dan trigliserida menjadi gliserida, monogliserida, gliserol, dan asam lemak bebas

• Lipase dalam bentuk zimogen (prolipase) akan diaktifkan oleh protein khusus dari sel epitel usus (disebut kolipase) sehingga dapat memecah lipid menjadi asam lemak

• Pencernaan dipermudah oleh adanya garam empedu, yang mampu menurunkan tegangan permukaan dan mengemulsikan tetes lemak berukuran besar menjadi butiran yang lebih kecil

PENYERAPAN SARI MAKANAN

• Hasil pencernaan seperti asam amino, monosakarida, asam lemak bebas, dan gliserol harus diserap agar dapat digunakan oleh sel

• Pada hewan vertebrata, penyerapan sari makanan terutama berlangsung dalam usus halus, kemudian menembus vili usus dan masuk ke pembuluh darah atau ke pembuluh limfe

• Sari makanan yang masuk ke pembuluh darah akan beredar melalui vena mesentrika dan vena porta, kemudian ke hati

• Sari makanan yang masuk ke pembuluh limfe, akan masuk ke duktus torasikus, dan kemudian ke sistem venosus di dekat jantung, yaitu pada pembuluh vena subklavia kiri

• Penyerapan sari makanan dari saluran gastrointestinal terjadi dengan cara transpor pasif (difusi dan osmosis) atau dengan difusi dipermudah

• Transpor pasif (difusi dan osmosis) terjadi karena konsentrasi zat di lumen usus lebih tinggi daripada di dalam sel penyerap (sel epitel usus)

15

• Penyerapan sari makanan yang terjadi dengan cara difusi dipermudah memerlukan molekul kapiler pada membran sel penyerap

Penyerapan Karbohidrat

Glukosa diserap dengan cara difusi dipermudah, sedangkan transpor aktif diperlukan untuk memompakan natrium dari dalam ke luar sel epitel usus agar kondisi homeostatis tetap terjaga. Glukosa diserap dengan cara difusi dipermudah, sedangkan transpor aktif diperlukan untuk memompakan natrium dari dalam ke luar sel epitel usus agar kondisi homeostatis tetap terjaga

Penyerapan Protein

• Protein dapat diserap dan masuk ke dalam darah hanya dalam bentuk asam amino sederhana dalam bentuk monopeptida, dipeptida, dan tripeptida

• Pemasukan asam amino melintasi membran sel epitel usus berlangsung melalui mekanisme transpor aktif sekunder atau difusi dipermudah yang melibatkan pembentukan kompleks antara pengemban, asam amino spesifik, dan ion natrium

• Di dalam usus halus, protein akan dihidrolisis menjadi monopeptida, dipeptida, dan tripeptida, yang selanjutnya akan diserap oleh sel epitel usus

• Di dalam sel epitel tersebut dipeptida dan tripeptida dihidrolisis menjadi molekul yang lebih sederhana, kemudian ditranspor menuju kapiler darah

Penyerapan Lipid

• Lipid tidak pernah tercerna seluruhnya secara sempurna menjadi gliserol dan asam lemak

• Hasil pencernaan lipid merupakan campuran trigliserida, digliserida, dan monogliserida, dan lain-lain

• Semua bentuk lipid tersebut dapat diserap oleh usus, tetapi molekul yang paling mudah dan paling banyak diserap adalah monogliserida, gliserol, dan asam lemak

• Dalam proses penyerapan lipid, garam empedu berperan penting untuk mengemulsikan lemak sehingga mempermudah terjadinya kontak antara molekul lemak dengan mikrofili, yakni dengan membentuk kompleks garam empedu-lemak

• Garam empedu akan mengubah hasil pencernaan lipid menjadi butiran kecil (diameter 3-10 nm) yang lebih hidrofil

• Butiran kecil tersebut akan menembus membran sel epitel mukosa usus pada jejunum. Pada bagian ini, molekul asam lemak dan gliserol akan terpisah dan berdifusi melalui membran plasma (masuk ke dalam sel) dengan cara pinositosis

• Setelah terjadi kontak dengan mikrofili, kompleks tersebut akan terpisah lagi dan garam empedu kembali ke lumen usus sehingga dapat digunakan kembali untuk membawa molekul lipid lainnya

16

• Asam lemak rantai pendek (kurang dari 10-12 atom karbon) akan berdifusi secara langsung ke pembuluh darah, sedangkan asam lemak rantai panjang dan gliserol akan berkombinasi dengan trigliserida (di retikulum endoplasma halus)

• Hasil kombinasi tersebut kemudian dikemas dalam selubung protein tipis, membentuk kumpulan molekul khusus yang, berdiameter antara 0,1-3,5 mikrometer disebut kilomikron

• Kilomikron akan masuk ke dalam pembuluh lakteal pada fili usus. Pembuluh lakteal ialah pembuluh limfe yang dikhususkan untuk mengangkut lemak dan merupakan struktur khas pada usus burung dan mamalia

PROSES PASCA PENYERAPAN MAKANAN

• Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)

• Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:

• Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh

• Dalam sel, asam amino mengalami deaminasi, glukosa/gula dan gliserol mengalami glikolisis, dan asam lemak mengalami oksidasi beta

• Deaminasi, glikolisis, dan oksidasi beta tersebut menghasilkan berbagai bahan yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan siklus asam sitrat (siklus Krebs) dan zat lain

• Deaminasi asam amino menghasilkan zat lain berupa NH3, yang dapat diubah menjadi urea

• Glikolisis menghasilkan zat lain berupa lemak, yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan.

• Oksidasi beta menghasilkan zat lain berupa badan-badan keton

• Siklus Krebs berlangsung dalam matriks mitokondria

• Proses ini berlangsung secara aerob dan menggunakan bahan pokok berupa asetil Ko-A untuk menghasilkan NADH dan FADH2 yang merupakan senyawa tereduksi yang dibutuhkan dalam proses fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron), yaitu proses yang dapat menghasilkan sejumlah besar ATP dan panas (sebagai hasil utama) serta CO2 dan air (sebagai zat sisa)

17

FISIOLOGI SIRKULASI

SISTEM SIRKULASI

Makanan, sisa metabolisme, gas respiratori berdifusi melalui ruang antarsel dengan mudah, proses berlangsung sangat lambat, tidak dapat memenuhi semua kebutuhan

Fungsi Sistem Sirkulasi

1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen 2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera 3. Berperan penting dalam penyebaran panas tubuh 4. Menyebarkan tekanan/kekuatan

Sistem Sirkulasi pada Hewan

bervariasi tergantung tingkat perkembangan tubuh hewan

Hewan Tingkat Rendah: Sederhana

Hewan Tingkat Tinggi: Lebih Lengkap

KOMPONEN SISTEM SIRKULASI

Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama:

Jantung, pembuluh, cairan tubuh

Jantung

komponen penyusun sistem sirkulasi yang berfungsi sebagai pompa penggerak cairan tubuh di sepanjang pembuluh

dua jenis jantung:

1. Jantung Tubuler/Vaskuler 1. Terdapat pada hewan Invertebrata 2. Bentuk sederhana dan tidak mempunyai klep 3. Bekerja secara kontraksi peristaltik, sehingga disebut juga: jantung peristaltik

Kontraksi Peristaltik

1. Kontraksi peristaltik pertama yang ditimbulkan akan mendorong darah ke satu arah tertentu untuk beberapa detik

2. Kontraksi peristaltik kedua yang merupakan kebalikan dari peristaltik pertama, yang mana darah akan mengalir ke arah yang berlawanan

3. Akibat selanjutnya, kontraksi peristaltik mendorong darah ke arah depan, kemudian diteruskan ke jantung lateral yang berdenyut secara bersamaan yang mengakibatkan dihasilkannya energi penggerak darah yang utama

18

Contoh Cara Kerja Peristaltik Jantung Tubuler Pada Invertebrata: Kontraksi peristaltik pada pembuluh darah dorsal akan mendorong darah ke arah depan, kemudian meneruskannya ke jantung lateral yang berdenyut secara bersamaan yang menghasilkan energi penggerak darah yang utama

1. Jantung Berongga 1. Terdapat pada hewan Vertebrata 2. Merupakan organ berotot yang mampu mendorong darah ke berbagai bagian

tubuh dan mampu mempertahankan aliran darah dengan bantuan sejumlah klep 3. Gerakan memompa jantung merupakan kekuatan utama yang menjamin

kelancaran aliran darah 4. Kontraksi otot jantung terjadi secara periodik

Kontraksi miogenik: kontraksi yang diawali kekuatan dari dalam otot jantung itu sendiri akibat pengaruh sistem saraf otonom atau hormon.

Jantung pada Mamalia

1. Terletak di daerah dada dan dibungkus oleh perikardium 2. Memiliki empat rongga:

a. dua ruang serambi yang berdinding lebih tipis

b. dua ruang bilik yang berdinding lebih tebal

Siklus Jantung atau Siklus Kardiak

Serambi dan bilik kontraksi/relaksasi secara bergantian:

Saat serambi berkontraksi (fase sistol)

• darah dari vena ke serambi tertutup oleh kontraksi otot-otot di sekitarnya • tekanan meningkat sehingga akan terdorong menuju bilik yang sedang berelaksasi

melalui:

yang membatasi rongga serambi dan bilik, yaitu: klep bikuspidalis dan klep trikuspidalis

Saat bilik berkontraksi:

• serambi relaksasi • Jalan masuk darah dari vena ke serambi terbuka • Tekanan di serambi menurun, sehingga darah akan masuk ke dalam serambi

Saat serambi dan bilik kontraksi/relaksasi secara bergantian terdengar suara yang timbul seiring dengan denyutan jantung.

1. suara menutupnya klep atrioventrikuler, yang diikuti dengan suara menutupnya klep semilunar (klep antara bilik dengan pembuluh arteri)\ Satu siklus jantung sama dengan sekali denyutan jantung

2. Jantung manusia berdenyut kira-kira 70 kali/menit

19

3. Saat aktif melakukan kegiatan, denyutan jantung dapat meningkat lebih dari dua kalinya

Pengaturan Kecepatan Denyut Jantung

Kecepatan denyut jantung dipengaruhi Saraf Simpatis yang berfungsi mempercepat

denyut jantung dan Saraf Vagus untuk memperlambat denyut jantung.

Faktor-faktor lain yang mempengaruhi ritme denyut jantung

1. Rangsang kimiawi seperti hormon dan perubahan kadar O2 dan CO2 ataupun rangsang panas

§ Hormon Adrenalin meningkatkan kontraksi jantung

§ Hormon Asetilkolin menurunkan denyut jantung

§ Peningkatan kadar CO2 meningkatkan kontraksi jantung

2. Berbagai rangsang psikis mempengaruhi kecepatan denyut jantung

Pembuluh

Pembuluh adalah saluran yang akan dilewati/dilalui oleh cairan yang beredar ke seluruh tubuh terdiri dari Pembuluh Darah dan Pembuluh Limfe

Pembuluh Darah

Pembuluh darah merupakan saluran khusus untuk mengalirkan darah. pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas: Arteri, Vena, dan Kapiler.

Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya.

Nama lapisan dari arah dalam ke luar ialah:

• Tunika Intima (Endotelium)

• Tunika Media

• Tunika Adventitia

Pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima. Lapisan jaringan penyusun ketiga jenis pembuluh darah tersebut memperlihatkan komposisi yang bervariasi.

Arteri

Arteri berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung.

20

1. Dinding arteri harus cukup tebal, kuat, dan elastis 2. Sangat penting untuk memastikan aliran darah yang konstan

Pelepasan darah tidak kontinyu, tetapi berselang-seling seirama dengan kontraksi jantung.

Mekanisme Kerja Pembuluh Arteri

Saat Jantung berkontraksi darah terdorong keluar pembuluh arteri besar, dinding arteri meregang dan disimpan (berasal dari peregangan serabut elastis).

Saat Jantung berelaksasi darah tidak masuk ke pembuluh arteri besar, pembuluh kembali mengkerut ke ukuran semula, dan melepaskan sebagian energi yang tersimpan pada dindingnya.

Tekanan Darah

Tekanan pada arteri ketika jantung berkontraksi dan berelaksasi disebut tekanan Sistolik dan Diastolik.

Pada hewan: besarnya tekanan bervariasi

Pada manusia: sistolik/diastolik adalah 120/80 mm Hg. Pada ikan: hanya 30/20 mm Hg.

Tekanan Sistolik/Diastolik dipantau:

• reseptor regangan (stretch receptor) yaitu reseptor yang peka terhadap peregangan dinding pembuluh darah (letaknya di dinding sinus karotid dan lengkung aorta)

• memiliki hubungan dengan serabut saraf yang bersinaps dengan sel saraf pusat di medula di pusat kardiovaskuler (pusat saraf yang mengendalikan kerja jantung dan pembuluh darah)

Kelainan Pada Arteri

Stroke terjadi karena adanya penyumbatan pada saluran arteri

Arteriola

· pembuluh arteri kecil yang dindingnya mengandung sejumlah besar otot polos

· proses kontraksinya tidak dikendalikan oleh pusat kesadaran

· Fungsi: mengendalikan aliran darah

· cara: mengubah derajat kontraksi otot polos sehingga besarnya tekanan dapat diatur

· aliran darah ke berbagai organ dapat diatur

· diatur: sistem saraf otonom

21

Faktor-Faktor lain yang mempengaruhi kondisi Arteriola antara lain: Kadar asam laktat, CO2 , dan ion H-.

Otot Aktif menghasilkan sisa metabolisme, seperti: asam laktat, CO2, ion H+ berdifusi kemudian terjadi: vasodilatasi aliran darah ke jaringan otot meningkat mengakibatkan: pelepasan oksigen dan sari makanan ke sel otot maksimal.

Kapiler

Kapiler merupakan pembuluh darah terkecil dalam sistem sirkulasi.

Fungsi: tempat terjadinya pertukaran gas dan zat lainnya antara pembuluh darah dan sel jaringan, Karena:

• struktur sangat tipis dan hanya satu lapis sel endotelial • total luas permukaannya yang sangat besar

Vena dan Venula

Tugas Vena dan Venula membawa darah dari jaringan kembali ke jantung. Venula merupakan pembuluh vena yang paling kecil dan berhubungan langsung dengan kapiler.

1. tekanan di dalam venula dan vena jauh lebih rendah dibandingkan dengan tekanan pembuluh arteri

2. dinding pembuluh vena lebih tipis dibandingkan dengan dinding pembuluh arteri

Sebagian besar vena dilengkapi dengan klep yang berguna untuk mencegah aliran darah kembali ke arah jaringan dan menjamin kelancaran aliran darah menuju jantung

Aliran darah dalam pembuluh vena dibantu:

1. kontraksi otot dinding pembuluh vena 2. kontraksi otot lurik di sekitar pembuluh

Pembuluh Limfe

Kondisi Pembuluh Limfe pada Berbagai Hewan

Vertebrata Tingkat Tinggi

· saluran buntu dengan ujung terbuka

· Fungsi mengangkut kelebihan cairan di ekstrasel ke sirkulasi darah

Hewan Invertebrata: tidak ditemukan adanya pembuluh limfe (kecuali pada Teleostei)

Hewan Tingkat Rendah: ditemukan berbagai bentuk peralihan (intermediet) yang menunjukkan adanya perkembangan sistem pembuluh limfe.

22

Sistem limfatik adalah nama umum untuk sistem peredaran atau saluran di mana cairan ekstra-selular vertebrata (getah bening) dikumpulkan dan dibawa bergabung dengan aliran darah. Sistem limfatik adalah penting karena: Angkutan dicerna lemak dari usus ke aliran darah. Sistem Limfatik berfungsi menghilangkan dan menghancurkan zat beracun Melawan penyebaran penyakit di seluruh tubuh. Bagian-bagian dari sistem limfatik yang mengumpulkan cairan jaringan dikenal sebagai kapiler limfatik dan mirip dengan struktur kapiler biasa. Kapiler limfatik yang mengambil lemak yang telah dicerna di vili usus dikenal sebagai lacteals.

Cairan Tubuh

Pada hewan multiseluler cairan tubuh terdiri atas (70%) yaitu: 45% Cairan Intrasel dan ekstrasel 25%.

Cairan ekstrasel ditemukan pada berbagai tempat dengan sebutan yang berbeda:

1. Cairan jaringan 2. Cairan darah 3. Cairan limfe 4. Hemolimfe

Cairan ekstrasel pada semua hewan mengandung sel jenis tertentu yang bergerak melalui ruang-ruang antar jaringan yang berfungsi dalam transport gas, pertahanan tubuh, dan proses pembekuan darah

Pada hewan Invertebrata pembatasan antara cairan darah dengan cairan limfe tidak jelas, sedangkan pada hewan Vertebrata, darah dan cairan jaringan merupakan dua cairan yang terpisah secara jelas

Pada hewan dengan sistem sirkulasi terbuka, cairan yang mengalir dalam pembuluh dan di ruang antarsel merupakan cairan yang sama yang dinamakan hemolimfe

Fungsi Darah

Fungsi umum darah:

mempertahankan kondisi lingkungan dalam keadaan relatif konstan, yang mana mekanismenya disebut Homeostatik

Fungsi khusus darah:

1. Mensuplai zat-zat makanan dari saluran pencernaan ke jaringan-jaringan 2. Mensuplai oksigen dari paru-paru ke jaringan-jaringan 3. Membawa dan membuang zat-zat yang tidak berguna dari jaringan-jaringan ke organ-

organ ekskresi 4. Mendistribusikan sekresi kelenjar endokrin dan zat lain yang mengatur fungsi sel 5. Membantu menyelenggarakan keseimbangan komposisi air dalam berbagai organ

tubuh

23

Cairan Darah: cairan dalam pembuluh darah yang beredar ke seluruh tubuh mulai dari jantung dan segera kembali ke jantung

Cairan darah tersusun atas:

Sel Darah terdiri atas terdiri atas:

• Eritrosit o They have a round, flat disc shape for a large surface area o They do not have a nucleus o They contain haemoglobin which combines with oxygen in areas of high

concentration to form oxyhaemoglobin o Oxygen + haemoglobin à oxyhaemoglobin o Red blood cells carry oxygen to the cells of the body for use in respiration

• Leukosit o White blood cells help the body to fight invading bacteria o White blood cells will engulf and ingest invading bacteria o Other important jobs of the white blood cells: o They produce antibodies which can recognise and fight bacteria o They produce antitoxins which neutralise the toxins (poisons) that bacteria

produce, which make us feel ill • Trombosit

o Platelets are fragments of cells o The job of platelets is to help blood clot and form a scab o The platelets are involved in the formation of fibrin, which is needed for

clotting blood o This is useful for stopping bleeding, and for preventing germs from entering

the body through the cut

Plasma Darah

Plasma darah mengandung sekitar 90% air dan berbagai zat terlarut di dalamnya

Kandungan zat terlarut di dalam Plasma darah:

• Nutrien: glukosa, monosakarida, asam amino, dan lipid

• Bahan untuk dibuang: urea dan senyawa nitrogen

• Berbagai ion, misalnya natrium, kalium, dan sulfat

• Bahan lain yang terdapat dalam darah, misalnya hormon, gas respiratori, vitamin, dan enzim

• Protein plasma: albumin, globulin, dan fibrinogen

Apakah plasma darah:

• Plasma is the liquid part of the blood which carries everything else.

• Plasma is a straw-yellow coloured liquid

24

• If everything in plasma was removed, plasma would look like this

Plasma darah memiliki komposisi sangat berbeda dari cairan intrasel, mengandung protein penting dalam konsentrasi relatif rendah, antara 1,0 hingga 100-150 mg/ml.

untuk menghasilkan tekanan osmotik koloid yang bekerja untuk reabsorpsi

Protein plasma pada Vertebrata tingkat tinggi dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: Fibrinogen: proses pembekuan darah

Globulin: reaksi imun dan transpor molekul

Albumin: mempertahankan volume plasma

SISTEM SIRKULASI PADA HEWAN

Sistem Sirkulasi Terbuka: contoh Mollusca

Sistem Sirkulasi Tertutup: contoh Vertebrata

Mekanisme Sistem Sirkulasi Terbuka

1. Relaksasi otot jantung (tekanan negatif dalam rongga jantung) 2. Terjadi kekuatan menghisap darah secara aktif 3. Terjadi gelombang peristaltik pada dinding aorta yang mendorong darah ke arah

kepala 4. darah akan keluar dan mengalir bebas di antara sel jaringan 5. cairan tubuh tersaring dan secara perlahan kembali ke jantung melalui ostia (lubang

pada jantung)

· Sistem sirkulasi terbuka bekerja dengan tekanan rendah pada setiap kontraksi jantung.

· volume darah yang dapat dikeluarkan hanya sedikit

· terdorong rendah dan mengalir dengan lambat yang mengakibatkan sari makanan yang dilepaskan ke sel terbatas sehingga aktivitas metabolisme terbatas.

Mekanisme Sistem Sirkulasi Tertutup

Jantung bekerja dengan melakukan gerakan memompa secara terus menerus.

tekanan dipertahankan tetap tinggi, mengakibatkan:

• darah yang keluar dari pembuluh akan segera • masuk kembali ke jantung dengan cepat

Akibat selanjutnya:

• Darah mengalir secara langsung ke setiap sel tubuh • Pasokan sari makanan dan oksigen dalam jumlah yang memadai ke tiap sel

25

• Proses metabolisme dapat terselenggara dengan baik

Apabila terjadi peningkatan aktivitas metabolisme:

Hewan meningkatkan jumlah pasokan darah ke organ yang aktif (misalnya otot) dan mengurangi penyebaran darah ke daerah yang kurang/tidak aktif (misalnya organ gastrointestinal).

MEKANISME PERTUKARAN ZAT

Tekanan sistole dan diastole manusia adalah 120/80 mm Hg artinya darah yang dipompa oleh jantung memberikan tekanan sebesar 120 mm Hg.

Darah di jantung memiliki tekanan 120 mm Hg kemudian mengalir melalui aorta dan arteri, menuju ke kapiler. Semakin jauh dari jantung tekanan semakin menurun, di kapiler tekanan hidrostatik +/- 40 mm Hg.

Perbedaan tekanan di daerah kapiler

• pembuluh kapiler (arteri) tekanan 40 mm Hg • cairan ekstrasel tekanan 25 mm Hg • pembuluh kapiler (vena) tekanan 15 mm Hg

meyebabkan terjadinya pertukaran air dan partikel terlarut sehingga di kapiler terjadi kelebihan. Untuk menjaga kondisi homeostatis: kelebihan air dan partikel zat harus dikembalikan ke dalam kapiler darah.

dinding kapiler yang semipermiabel dan tekanan darah yang lebih tinggi mendorong cairan ke luar dari pembuluh dengan ultrafiltrasi, namun protein plasma tetap dipertahankan dalam kapiler.

FISIOLOGI RESPIRASI

SISTEM RESPIRASI

RESPIRASI EKSTERNAL: penyerapan oksigen melalui organ respirasi eksternal

RESPIRASI INTERNAL: penyerapan oksigen yang terjadi di dalam sel.

PROSES RESPIRASI

Respirasi Seluler:

• respirasi anaerob: ATP dihasilkan tanpa oksigen, ATP yang dihasilkan tidak banyak • respirasi aerob: ATP dihasilkan dengan oksigen, ATP yang dihasilkan 36 - 38 molekul

ALASAN DILAKUKAN PENGATURAN RESPIRASI

1. Kekurangan oksigen maupun kelebihan CO2 dalam darah/cairan tubuh akan mengganggu proses fisiologis secara keseluruhan

26

2. Ventilasi paru-paru tergantung dari kebutuhan metabolisme individu, bila metabolisme meningkat dimana kebutuhkan oksigen meningkat, maka aktivitas pernafasan pun akan meningkat pula pengontrolan pernafasan: Central Nervous System (CNS) dan kimiawi

ORGAN RESPIRASI

Organ Respirasi Hewan Akuatik

• Kulit: hewan inaktif • Insang: hewan aktif, insang luar (larva katak), insang dalam (ikan hewan air)

Organ Respirasi Ikan:

• terdapat kantong udara Fungsi: o mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau

turun o berperan dalam proses respirasi

• Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang

Organ Respirasi Hewan Terestrial

Paru-Paru Difusi:

• modifikasi dari insang

• pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas

• struktur berupa rongga mantel

contoh: bekicot tidak bercangkang

Paru-Paru Buku: ditemukan pada Arakhnida. Contoh: laba-laba dan kalajengking

Trakhea: organ pernafasan pada insekta

Paru-Paru Alveoler:

• amfibia masih sederhana dan kurang elastis (juga digunakan kulit)

• aves (dilengkapi dengan buoyancy)

• reptil

Paru-Paru Sempurna

Mamalia

• Traktus Respiratorius

27

• Paru-paru

• Thorax

• Pleura

• Otot-otot respirasi termasuk diafragma

• Saraf-Saraf

MEKANISME RESPIRASI

• Mekanisme Inspirasi: yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru

• Mekanisme Ekspirasi: yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru

• Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot

• Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi semula

Paru-paru sangat elastis, letaknya di dalam rongga thorax, sehingga perubahan paru-paru akan mengikuti mengembang atau mengecilnya rongga thorax.

Setiap perubahan rongga thorax akan diikuti oleh paru-paru, maka setiap faktor yang dapat menyebabkan pembesaran rongga thorax akan menyebabkan inspirasi dan sebaliknya.

TRANSPOR ZAT DALAM SISTEM RESPIRASI

Transpor O2

Transpor Oksigen dalam Darah:

Diikat oleh pigmen respirasi:

• Invertebrata sederhana

• Tingkat metabolisme yang rendah

Terlarut dalam plasma darah:

• Vertebrata

• Tingkat metabolisme yang tinggi

Pigmen Respirasi:

28

• Protein dalam sel darah atau plasma yang memiliki afinitas gabung tinggi terhadap oksigen

• Untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen

Mekanisme Transpor O2

O2 masuk ke paru-paru (alveoli) disalurkan menuju kapiler darah kemudian berdifusi karena tekanan oksigen yang ada dalam alveoli lebih tinggi daripada tekanan oksigen dalam kapiler

• sebagian kecil oksigen tetap ada dalam plasma dalam bentuk larutan sederhana

• sebagian besar masuk ke dalam eritrosit berikatan dengan hemoglobin membentuk oxyhemoglobin

• oksigen akan berikatan dengan hemin dengan ikatan yang lemah (nonoksidasi, melainkan penggabungan antara Fe++ pada gugus hemin dengan molekul O2

• Penggabungan Hb dengan O2 menjadi HbO2 atau proses kebalikannya dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain konsentrasi oksigen di lingkungan akan menentukan besarnya tekanan parsial gas tersebut dan berpengaruh terhadap kejenuhan Hb oleh oksigen

Hubungan antara Tekanan Parsial Gas Oksigen dengan Tingkat Kejenuhan Hb oleh Oksigen (Efek Bohr)

Efek Bohr menjelaskan tentang pengaruh pH terhadap daya gabung (afinitas), jika pH turun maka daya gabung Hb terhadap oksigen berkurang dan lebih mudah melepas oksigen ke jaringan

Transpor CO2

Hasil metabolisme sel di dalam tubuh menghasilkan CO2 dan air metabolik, di mana CO2 mengakibatkan:

• Menimbulkan gangguan fisiologis penting

• CO2 sangat mudah berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang memiliki kekuatan untuk menciptakan kondisi asam

Reaksi antara CO2 dan air terjadi melalui persamaan reaksi berikut :

CO2 + H2O à H2CO3

• terjadi di dalam cairan jaringan/ruang ekstrasel, plasma, maupun di dalam sel darah merah

• berlangsung sangat cepat (disebut reaksi cepat) karena di dalamnya terdapat enzim karbonat anhidrase yang berperan sebagai katalis

darah mengangkut CO2 dalam bentuk:

• senyawa karbamino (ikatan antara CO2 dan Hb) membentuk asam karbonat

29

• CO2 terlarut dalam plasma berupa ion bikarbonat dan senyawa bikarbonat

asam karbonat labil dan mudah terionisasi menjadi ino H+ dan HCO3-. Transpor CO2 dalam

bentuk H2CO3 dan HCO3- mengakibatkan terjadinya penurunan pH karena keduanya bersifat

asam sehingga mengganggu kerja enzim dan aktivitas metabolisme sel.

Suasana asam dihindarkan senyawa yang bersifat sedikit basa (senyawa bikarbonat), dalam proses ini HCO3

- akan berikatan dengan ion Na+ atau K+ membentuk NaHCO3 dan KHCO3 (senyawa bikarbonat) merupakan mekanisme pengangkutan CO2 dalam bentuk senyawa bikarbonat.

Ini merupakan cara untuk mempertahankan keseimbangan pH (mekanisme buffering) sebagai tugas tambahan sistem respirasi.

Fungsi Lain Sistem Respirasi

Fungsi lainya adalah menjaga keseimbangan elektrik dalam darah dengan cara Chloride Shift atau pertukaran HCO3

-/ Cl- sebagai mekanisme untuk menjaga keseimbangan elektrik antara plasma darah dan sel darah merah.

Mengatur perpindahan ion Cl- ke arah tertentu (ke dalam atau ke luar sel), sebagai imbangan bagi kepindahan ion HCO3

- ke arah yang berlawanan dengan arah yang ditempuh ion Cl-.

Untung dan Rugi Hewan Hidup di lingkungan Akuatik dan Terestrial

1. Hewan akuatik mengeluarkan energi lebih banyak daripada hewan terestrial untuk mendapatkan oksigen

2. Hewan yang bernafas di udara harus mengeluarkan energi tambahan untuk melawan gaya gravitasi

3. Hewan yang bernafas di udara lebih mudah memperoleh oksigen daripada hewan akuatik

4. Hewan akuatik mudah dan tidak bermasalah membuang CO2 ke lingkungannya

SISTEM RESPIRASI PADA BERBAGAI HEWAN

Amfibia

1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit 2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit 3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas

sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril

Burung

Sistem Respiratori: Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal

30

1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah

2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.

3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya

Mamalia

1. Fase Inspirasi: terjadi proses aktif kontraksi otot inspiratori pada rongga dada mengakibatkan terjadinya tekanan negatif dan udara masuk ke paru-paru

2. Fase Ekspirasi: merupakan proses pasif dan terjadi karena adanya relaksasi otot inspiratori dan pengerutan dinding alveoli

FISIOLOGI RESEPTOR DAN EFEKTOR

Suatu orgnisme akan menerima rangsang baik dari dalam maupun dari luar. Sensor tersebut akan diterima oleh reseptor dan akan ditanggapi oleh efektor. RESEPTOR a. Struktur • Reseptor saraf (sederhana, rumit) • Reseptor bukan saraf b. Jenis rangsang • Kemoreseptor • Termoreseptor • Mekanoreseptor • Fotoreseptor • Magnetoreseptor • Elektroreseptor c. Lokasi Rangsang • Interoreseptor • Eksteroreseptor EFEKTOR Efektor merupakan alat penghasil tanggapan, yang terlihat berupa gerakan tubuh, dan yang tidak terlihat berupa sekresi hormon, yang dihaslkan tergantung jenis rangsang dan jenis efektor. Proses tanggapan terdiri dari tanggapan perubahan gerak, tanggapan perubhan warna, dan tanggapan pelepasan arus listrik.

31

KONSEP FUNDAMENTAL FISIOLOGI HEWAN

Mahluk hidup dalam melangsungkan kehidupannya, tentunya memerlukan aktivitas penting untuk menunjang kehidupannya, seperti makan (minum), bernafas, bergerak dan berkembang biak. Hal tersebut tentunya perlu diatur dan dikendalikan supaya lingkungan tersebut nyaman bagi hewan. Untuk mengetahui lebih dalam mengenai hal tersebut, kita akan membahasnya di mata kuliah fisiologi hewan yang merupakan Ilmu pengetahuan yang membahas dan mengkaji mengenai mekanisme kerja fungsi kehidupan dan segala sesuatu yang dilakukan hewan dengan berbagai gejala yang ada pada sistem hidup, serta pengaturan atas segala fungsi dalam sistem hidup. Mahluk hidup dalam menjalankan fungsi kehidupannya, tentu dipengaruhi oleh lingkungan luar dan aktivitas hewan itu sendiri, sehingga akan mempengaruhi lingkungan internal tubuh hewan. apabila hal tersebut berubah, maka hewan harus mempertahankan diri atau beradaptasi sesuai dengan kemampuan yang dimilikinya. Menurut Claude Bernard (1813-1878), syarat penting untuk bertahan hidup di lingkungan eksternal, hewan harus mempertahankan stabilitas lingkungan internalnya (pelopor munculnya gagasan hormon dan regulasi kimia). Gagasan Claude Bernard ini kemudian dikembangkan oleh Cannon (1871-1945) dan memperkenalkan istilah homeostatis (keadaan lingkungan internal yang konstan dan mekanisme yang bertanggung jawab atas keadaan konstan tersebut). Faktor-faktor lingkungan internal yang harus dijaga stabilitasnya oleh hewan yaitu keasaman, kandungan air tubuh, kadar garam, kandungan nutrien, dan suhu tubuh. Berdasarkan cara untuk mempertahankan diri terhadap lingkungannya, hewan dibagi menjadi dua macam, yaitu hewan regulator dan hewan konformer. Hewan regulator merupakan hewan yang mampu mengatur berbagai faktor stabilitas lingkungan internal dengan tepat. Sedangkan hewan konformer yaitu hewan yang tidak mampu mempertahankan keadaan lingkungan internalnya, lingkungan internalnya berubah seiring dengan perubahan lingkungan eksternal. Respon hewan terhadap lingkungannya Hewan dalam hidupnya, merupakan sistem dinamis yang melibatkan interaksi hewan dengan lingkungan. Menurut K. Bycov, dalam membahas dan mengkaji fisiologi hewan, tidak lepas dari bahasan dan kajian tentang fungsi pada tubuh hewan, serta interaksinya dengan lingkungan penyelenggaraan berbagai fungsi tubuh hewan dipengaruhi berbagai faktor yang ada di lingkungannya. Dalam lingkungan luar atau eksternal tersebut dibagi menjadi dua, yaitu lingkungan aquatik dan lingkungan terestrial.

a. Lingkungan akuatik Lingkungan akuatik adalah tempat hidup hewan yang berupa air, baik air tawar, air laut, maupun air payau, dan hampir lebih dari 70% dari permukaan bumi kita adalah air, yang sebagian besar dari perairan tersebut berupa lautan. Beberapa faktor yang berpengaruh di

32

lingkungan akuatik yaitu tekanan hidrostatik (tekanan yang ditimbulkan oleh kedalaman air), suhu, dan kandungan zat terlarut (berbagai zat terlarut seperti garam, gas, sejumlah kecil senyawa organik, dan berbagai polutan). Sebagian besar penyusun komponen tubuh hewan merupakan air, sehingga air akan mempengaruhi terhadap kehidupan hewan. Apabila air cukup tersedia, maka reaksi metabolik akan lancar sehingga produksi dan reproduksi optimal. Tetapi sebaliknya, apabila air kurang/tidak cukup tersedia maka reaksi metabolik akan tertekan sehingga produksi dan reproduksi akan terhambat. Berdasarkan ketahanan terhadap air, hewan dibagi menjadi dua yaitu hewan osmofilik (hewan yang tumbuh optimal pada lingkungan dengan tingkat ketersediaan air yang tinggi (lebih dari 0,95) dan hewan osmotoleran (hewan yang mampu hidup dan berkembang biak pada lingkungan dengan tingkat ketersediaan air yang relatif rendah). Pada lingkungan air laut mempunyai salinitas yang tinggi, ketersediaan air (water activity) turun sehingga hewan mengeluarkan energi lebih banyak untuk memperoleh air. Sedangkan lingkungan AIR TAWAR sebagian kecil garam yang terlarut berasal dari air hujan, yaitu yang mengalir pada permukaan bebatuan yang sukar larut, penambahan garam sangat sedikit (Soft Water), dan yang mengalir pada bebatuan yang porous dan mudah larut, dan kandungan garam naik (Hard Water). Dan pada lingkungan air payau, air tawar dari sungai akan mengencerkan air laut sampai pada jarak tertentu. Pada perairan payau mempunyai nilai fisiologis, yaitu sebagai pembeda hewan air laut dan air tawar dan sebagai pembatas dalam penyebaran hewan. Suhu merupakan faktor lingkungan akuatik yang memiliki nilai fisiologis penting untuk mendukung kehidupan hewan. suhu di dalam air tidak banyak mengalami perubahan, sehingga menguntungkan bagi hewn yang hidup di lingkungan akuatik. b. Lingkungan terestrial Lingkungan terestrial merupakan tempat hidup hewan yang berupa daratan. faktor lingkungan luar memberikan berpengaruh besar terhadap aktivitas kehidupan hewan, sehingga lingkungan terestrial ini mempunyai keuntungan yaitu berupa ketersedaan oksigen yang cukup berlimpah. Tetapi lingkungan ini juga mempunyai ancaman yaitu berupa radiasi dari sinar matahari dan dehidrasi. Untuk bertahan menghadapi berbagai macam ancaman tersebut, mahluk hidup tentunya memiliki sistem untuk menjaga stabilitas lingkungan internalnya dengan mekanisme homeostatis sehingga stabilitas lingkungan internal yang terjadi relatif konstan dan dinamis. Sebagai contoh pada hewan homoeterm (hewan yang dapat memelihara suhu tubuh dalam keadaan konstan, sekalipun suhu lingkungan luarnya berubah-ubah), mekanisme pengaturan panas melalui proses biokimiawi dan fisiologis dimana metabolisme mengambil peranan penting dalam penyesuaian produksi panas tubuh, dibantu oleh kegiatan kooperatif atau selektif dari alat dan jaringan tubuh dalam mempercepat atau memperlambat pengeluaran panas keluar tubuh. Mekanisme pengendalian kondisi homeostatatis pada hewan, menerapkan sistem umpan balik positif dan sistem umpan balik negatif. Sistem umpan balik negatif merupakan perubahan suatu variabel yang dilawan oleh tanggapan yang cenderung mengembalikan perubahan tersebut ke keadaan semula. Cara kerja

33

dari sistem umpan balik negatif ini yaitu menjaga keseimbangan antara masukan/input dengan keluaran/output. Contohnya yaitu Sistem Termoregulasi bekerja menyeimbangkan perolehan panas dengan pelepasan panas. Pada mamalia suhu tubuh normal ialah 37oC, apabila suhu tubuh naik, bekerjanya sistem umpan balik negatif yang akan membawa tubuh ke suhu yang normal. Pada Sistem umpan balik positif, perubahan suatu variabel akan menghasilkan perubahan yang semakin besar. Contohnya yaitu pada proses pembekuan darah, yang bekerja melalui mekanisme umpan balik positif, yang bertujuan untuk menghentikan perdarahan dan hasil dari proses tersebut selanjutnya bermakna sangat penting untuk mempertahankan volume darah agar tetap konstan.