BAB I PENDAHULUANPENGANTAR KIMIA FARMASIA. Pendahuluan

1Mempelajari tentang: Kimia obat-obatan Reaksi obat di dalam tubuh Metabolisme obat Hubungan struktur dan aktivitas

Dasar Ilmu: Kimia Organik Farmakologi

Kimia medisinal (Medicinal Chemistry) disebut pula Kimia Farmasi (Pharmaceutical Chemistry), Farmakokimia (Farmacochemie, Pharmacochemistry) dan kimia terapi (Chimie Therapeutique) adalah ilmu pengetahuan yang merupakan cabang ilmu kimia dan biologi, digunakan umtuk memahami dan menjelaskan mekanisme kerja obat pada tingkat molekul. Hubungan kimia farmasi dengan cabang ilmu lain yaitu:KimiaAnalisisKimiaOrganik KimiaFisik Farmasetika Biokimia BiofarmasiKimia Farmasi -------------> Farmakologi -------------> Kedokteran Klinik BiologiToksikologi Mikrobiologi Patologi FisiologiBatasan Kimia Farmasi menurut Burger (1970) adalah:Ilmu pengetahuan yang merupakan cabang dari ilmu kimia dan biologi, dan digunakan untuk memahami dan menjelaskan mekanisme kerja obat.

Batasan Kimia Farmasi menurut IUPAC (1974) adalah:Ilmu pengetahuan yang mempelajari penemuan, pengembangan, identifikasi dan interpretasi cara kerja senyawa biologis aktif (obat) pada tingkat molekul.

Batasan Kimia Farmasi menurut Taylor dan Kennewell (1981) adalah:Studi kimiawi senyawa atau obat yang dapat memberikan efek menguntungkan dalam sistem kehidupan dan melibatkan studi hubungan struktur kimia senyawa dengan aktivitas biologis serta mekanisme cara kerja senyawa pada sistem biologis, dalam usaha mendapatkan efek pengobatan yang maksimal dan memperkecil efek samping yang tidak menguntungkan.Ruang lingkup bidang kimia farmasi menurut Burger (1980) adalah:1. Isolasi dan identifikasi senyawa aktif dalam tanaman yang secara empirik telah digunakan untuk pengobatan.2. Sintesis struktur analog dari bentuk dasar senyawa yang mempunyai aktivitas pengobatan potensial.3. Mencari struktur induk baru dengan cara sintesis senyawa organik, dengan ataupun tanpa berhubungan dengan zat aktif alamiah.4. Menghubungkan struktur kimia obat dengan cara kerjanya.5. Mengembangkan rancangan obat.6. Mengembangkan hubungan struktur kimia dan aktivitas biologis melalui sifat kimia fisika dengan bantuan statistik.

B. Perkembangan Sejarah ObatObat adalah semua zat baik kimiawi, hewani, maupun nabati, yang dalam dosis layak dapat menyembuhkan, meringankan atau mencegah penyakit atau gejala-gejalanya.

Berdasarkan sumbernya obat digolongkan menjadi tiga, yaitu:1. Obat alamiah; Obat yang terdapat di alam. Pada tanaman, contoh: kuinin dan atropin Pada Hewan, contoh : minyak ikan dan hormon Pada mineral, contoh : belerang (S) dan kalium bromida (KBr).

2. Obat semisintetikObat hasil sintesis yang bahan dasarnya berasal dari bahan obat yang terdapat di alam. Contoh: morfin menjadi kodein dan diosgenin menjadi progesteron.

3. Obat sintetik murniObat yang bahan dasarnya tidak berkhasiat, setelah disintesis akan didapatkan senyawa dengan khasiat farmakologis tertentu.Contoh: obat-obat golongan analgetik-antipiretik, antihistamin dan diuretika.

Dari 252 obat pada daftar obat esensial yang dikeluarkan oleh WHO (1985), sumber-sumber obat dapat dibagi sebagai berikut :1. Sintesis kimia (48,9%)2. Semisintetik (9,5%)3. Mikroorganisme (6,4%)4. Vaksin (4,32%)5. Sera (2%)6. Mineral (9,1%)7. Tumbuh-tumbuhan (11,1%)8. Hewan (8,7%)Sifat-sifat fisika kimia merupakan dasar yang sangat penting untuk menjelaskan aktivitas biologis obat, oleh karena:1. Sifat kimia fisika memegang peranan penting dalam pengangkutan obat untuk mencapai reseptor.2. Hanya obat yang mempunyai struktur dengan kekhasan tinggi saja yang dapat berinteraksi dengan reseptor biologis.

C. Definisi- Definisi1. Farmakologi (Ilmu Khasiat Obat)Ilmu yang mempelajari pengetahuan obat dalam seluruh aspeknya, yaitu sifat-sifat kimiawi dan fisikanya, kegiatan fisiologi, resorpsi dan nasibnya dalam organisme hidup.

2. Farmakologi klinikMenyelidiki semua interaksi antara obat dan khususnya tubuh manusia, serta penggunaanya pada pengobatan penyakit.

3. FarmakognosiMempelajari pengetahuan dan pengenalan obat-obat berasal dari tanaman dan zat-zat aktifnya, begitu pula yang berasal dari mineral dan hewan.

4. Biofarmasi Menyelidiki pengaruh formulasi obat terhadap efek terapeutiknya.

5. FarmakokinetikaMenyelidiki nasib obat mulai dari saat pemberiannya, bagaimana absorpsi dari usus, transport dalam darah dan distribusinya ke tempat kerjanya dan ke jaringan-jaringan lain (tindakan tubuh terhadap obat).

6. Farmakodinamik Mempelajari kegiatan obat terhadap organisma hidup, terutama cara dan mekanisme kerjanya, reaksi fisiologis serta efek terapeutik yang ditimbulkannya (efek yang diberikan oleh obat terhadap tubuh).7. Toksikologi Pengetahuan tentang efek racun terhadap tubuh.

8. Farmakoterapi Mempelajari penggunaan obat untuk mengobati penyakit atau gejala-gejalanya.

Obat Yang Digunakan Dalam Terapi 1. Obat Farmakodinamik Yang bekerja terhadap tuan rumah dengan jalan mempercepat atau memperlambat proses-proses fisiologi atau fungsi-fungsi biokimia dalam tubuh. Misalnya: Hormon, Diuretik, Hipnotik.

2. Obat Kemoterapeutik Obat ini membunuh parasit dan kuman di dalam tubuh tuan rumah.

3. Obat Diagnostik Tidak untuk mengobati penyakit, tetapi sebagai obat pembantu untuk melakukan diagnosis (pengenalan penyakit). Misalnya: saluran lambung usus (Barium Sulfat), Saluran empedu (Natrium Iopanoat dan asam Iod organik lainnya).

PRINSIP-PRINSIP FARMAKOKINETIKAObat yg masuk ke dalam tubuh melalui berbagai cara pemberian umumnya mengalami absorpsi, distribusi, dan pengikatan untuk sampai di tempat kerja dan menimbulkan efek. Kemudian dengan atau tanpa biotransformasi,obat diekskresi dari dalam tubuh. Seluruh proses ini disebut dengan proses farmakokinetika dan berjalan serentak.

A. Absorbsi dan BioavailabilitasAbsorpsi singkatnya merupakan proses penyerapan obat dari tempat pemberian. Umumnya penyerapan obat dari usus ke dalam sirkulasi berlangsung melalui filtrasi, difusi atau transpor aktif. Molekul besar, terutama zat lemak, diangkut dengan sistem limfe ke darah. Zat hidrofil yang melarut dalam cairan ekstra-sel diserap dengan mudah, sedangkan zat-zat yang sukar melarut lebih lambat diresorpsi, misalnya prokain-penisilin dan protamin-zinc-insulin. Pada level seluler, obat diabsorpsi melalui beberapa metode, terutama transport aktif dan transport pasif.Transport Pasif Transport pasif tidak memerlukan energi, sebab hanya dengan proses difusi obat dapat berpindah dari daerah dengan kadar konsentrasi tinggi ke daerah dengan konsentrasi rendah. Terjadi selama molekul-molekul kecil dapat berdifusi sepanjang membran dan berhenti bila konsentrasi pada kedua sisi membran seimbang.Transport Aktif

Transport aktif membutuhkan energi untuk menggerakkan obat dari daerah dengan konsentrasi obat rendah ke daerah dengan konsentrasi obat tinggi.

Kecepatan AbsorbsiApabila pembatas antara obat aktif dan sirkulasi sitemik hanya sedikit sel maka absorpsi terjadi cepat sehingga obat segera mencapai level pengobatan dalam tubuh. Detik s/d menit: SL, IV, inhalasai Lebihlambat: oral, IM topikal kulit lapisan intestinal, otot, kulit menghambat jalan Lambatsekali, berjam-jam / berhari-hari: per rektal/ sustained release.Faktor yang mempengaruhi penyerapan: Aliran darah ke tempat absorpsi Total luas permukaan yang tersedia sebagai tempat absorpsi Waktu kontak permukaan absorpsiDiperlambat oleh: Nyeri dan stresNyeri dan stres mengurangi aliran darah, mengurangi pergerakan saluran cerna, retensi gaster.

Makanan tinggi lemakMakanan tinggi lemak dan padat akan menghambat pengosongan lambung dan memperlambat waktu absorpsi obat.

Faktor bentuk obatAbsorpsi dipengaruhi formulasi obat: tablet, kapsul, cairan, sustained release, dll)

Kombinasi dengan obat lainInteraksi satu obat dengan obat lain dapat meningkatkan atau memperlambat tergantung jenis obat.

Bioavailabilitas merupakan jumlah obat yg mencapai sirkulasi sistemik dalam bentuk utuh/aktif. Bioavailabilitas adalah persentase obat yang diresorbsi tubuh dari suatu dosis yang diberikan dan tersedia, untuk melakukan efek terapeutisnya. Biasanya, efek obat baru mulai nampak sesudah obat melalui sistem pembuluh porta serta hati dan kemudian tiba di peredaran darah besar yang mendistribusikannya ke seluruh jaringan.Faktor yang mempengaruhi bioavailabilitas: First-pass metabolism hepar (metabolisme lintas pertama hepar) Solubilitas obat Ketidakstabilan kimiawi Formulasi obat

Ini terjadi karena untuk obat-obat tertentu, tidak semua yang diabsorpsi dari tempat pemberian akan mencapai sirkulasi sistemik. Sebagian akan dimetabolisme oleh enzim di dinding usus pada pemberian oral dan atau di hati. Metabolisme ini disebut metabolisme atau eliminasi lintas pertama (first pass metabolismor elimination) atau eliminasi pra sistemik. Eliminasi lintas pertama ini dapat dihindari atau dikurangi dengan cara pemberian parenteral (misalnya lidokain), sublingual (misalnya nitrogliserin), rektal, atau memberikannya bersama makanan.

B. DistribusiDistribusi obat adalah proses obat dihantarkan dari sirkulasi sistemik ke jaringan dan cairan tubuh, melalui peredaran darah, kapiler, cairan ekstra sel (yang mengelilingi jaringan-jaringan) menuju ke tempat kerja di dalam sel (cairan intra sel), yaitu organ atau otot yang sakit.

Distribusi tidak merata disebabkan: Rintangan darah-otak (cerebrospinal barrier)Mengelilingi otak dan sumsum belakang, terpisah dari darah oleh membran semipermiabel, yaitu dengan kapiler otak. Membran ini sumar ditembus oleh zat-zat hidrofil. Terikatnya obat pada protein darah, jaringan dan lemak Sebagian obat dalam darah diikat secara reversible pada protein, terutama albumin. Presentase Pengikatan (PP)Tergantung konsentrasi obat dalam darah dan dapat diukur invitro. Contoh: Sulfadiazin 50% Salisilat 50%-80% Ampisilin 25% Fenprokumon 99% Indometasin 90% Morfin 35% Zat Lipofil > Hidrofil Bersifat asam > Basa

Kompetisi terjadi karena kapasitas pengikatan ada batasnya terutama untuk obat dengan dosis tinggi (500 mg). Misalnya Asetosol-Fenprokumon (antikoagulan). Asetosal mendesak antikoagulan dari ikatan proteinnya sehingga PP menurun. Penurunan dari 99% 98% sudah berarti kadar obat bebas (yang aktif) meningkat 2 kali lipat perdarahan.

Efek Depot PP Cara untuk menyimpan obat O + P OP

Kumulasi Manfaat untuk mengobati penyakit yang bersangkutan. Glikosid digitalis yang dikumulasi secara selektif pada otot jantung. obat malaria dalam hati Grisiofulvin kuku dan rambut Logam berat dan tetrasiklin tulang dan gigi DDT, Barbital, Anestetika lemak

C. Biotransformasi / MetabolismeMetabolisme/biotransformasi obat adalah proses tubuh merubah komposisi obat sehingga menjadi lebih larut air untuk dapat dibuang keluar tubuh. Obat dapat dimetabolisme melalui beberapa cara: Menjadi metabolit inaktif kemudian diekskresikan Menjadi metabolit aktif memiliki kerja farmakologi tersendiri bisa dimetabolisme lanjutan Beberapa obat diberikan dalam bentuk tidak aktif kemudian setelah dimetabolisme baru menjadi aktif (=prodrugs)

Di samping hati sebagai organ biotransformasi utama, obat dapat diubah pula di beberapa organ lain, seperti di paru-paru, ginjal, dinding usus (asetosal, salisilamid, lidokain) dan juga di dalam darah (succinykcholine) serta di dalam jaringan (catecholamin).

Tujuan Biotransformasi:Obat Berubah mudah di ekskresi ginjal Hidrofil

D. EkskresiEkskresi obat artinya eliminasi/pembuangan obat dari tubuh. Sebagian besar obat dibuang dari tubuh oleh ginjal dan melalui urin. Obat juga dapat dibuang melalui:

Kulit keringat Paru-paru pernafasan Empedu Asi Usus Tinja

Waktu ParuhWaktu paruh adalah waktu yang dibutuhkan sehingga setengah dari obat dibuang dari tubuh. Faktor yang mempengaruhi waktu paruh adalah absorpsi, metabolisme dan ekskresi. Waktu paruh penting diketahui untuk menetapkan berapa sering obat harus diberikan. Satu obat diberikan dalam 4 jam obat terbuang habis dari tubuh diberikan berulang mencapai steady state (pemberian obat ~ ekskresi obat)

SENYAWA OBAT DAN SISTEM BIOLOGIK

Senyawa obat adalah senyawa yang bioaktif, sebagai komponen aktif obat, bertujuan untuk mempengaruhi fungsi tubuh dan khususnya untuk mencegah penyakit, meringankan atau menyembuhkannya. Kerjanya baru dapat dimanifestasi setelah berbagai antar aksi dengan sistem biologik.Tiga Fasa yang menentukan terjadinya aktivitas biologis obat adalah1. Fasa farmasetik; Meliputi proses pabrikasi, penganturan dosis, formulasi, bentuk sediaan, pemecahan bentuk sediaan dan terlarutnya obat aktif. Fasa ini berperan dalam ketersediaan obat untuk dapat diabsorpsi ke tubuh.2. Fasa Farmakokinetik; Meliputi proses absorpsi, distribusi, metabolisme dan ekskresi obat (ADME). Fasa ini berperan dalam ketersediaan obat untuk mencapai jaringan sasaran (target) atau reseptor sehingga dapat menimbulkan respons biologis.3. Fasa Farmakodinamik; Fasa terjadinya interaksi obat-reseptor dalam jaringan sasaran. Fasa ini berperan dalam timbulnya respons biologis obat.

Senyawa obat dibagi menjadi 2 kelompok berdasarkan Kaitan antara struktur dan kerja biologik,1. Senyawa obat dengan struktur tak spesifikSenyawa ini mempengaruhi sistem biologik berdasarkan sifat fisiko kimianya, struktur hanya berperan dalam menentukan sifat-sifat. Senyawa yang berbeda strukturnya dapat memberikan efek biologik yang sama bila sifat fisiko kimia yang bertanggung jawab atas efek adalah sama.2. Senyawa obat dengan struktur spesifikSenyawa ini mewujudkan kerjanya melalui antar aksi farmakon-reseptor, perubahan yang kecil pada bagian molekul obat yang mengambil bagian dalam antaraksi sudah dapat mempengaruhi secara kuat aktivitas biologiknya. Untuk kerja senyawa obat dengan strukur spesifik yang perlu di perhatikan adalah mekanisme agonistic dan antagonistik. Elemen demikian dinamakan bioisoster.

Mekanisme Agonis Menginduksi melalui antaraksi dengan reseptor di tingkat molekul (reaksi primer), perubahan pada fungsi sel (reaksi sekunder) yang selanjutnya menimbulkan aksi kerja yang dapat diamati secara makroskopik. Agonis afinitas untuk reseptor dan aktivitas intrinsik.

Mekanisme Antagonis kompetitif Meskipun memiliki afinitas untuk reseptor, tapi tidak mempunyai aktivitas intrinsic, sehingga antagonis tidak sanggup menginduksi perubahan pada konformasi reseptor yang berhubungan dengan rangsang yang terjadi. Antagonis kompetitif bekerja melalui pendekatan agonis alamiah dalam tubuh dari reseptor.

Faktor faktor formulasi yang dapat merubah efek obat dalam tubuh adalah 1. Bentuk fisik zat aktif ( Amorf, Kristal, kehalusan) 2. Keadaan kimiawi ( Ester garam, kompleks) 3. Zat zat pembantu ( pengisi, pengikat, pelicin)4. Proses teknik yang digunakan untuk membuat sediaan ( tekanan tablet, mesin, alat emulgator dan sebagainya).Stereokimia merupakan salah satu faktor penting dalam aktivitas biologis obat oleh karena itu pengetahuan tentang hubungan aspek stereokimia dengan aktivitas farmakologis obat sangat menarik untuk dipelajari.

Untuk berinteraksi dengan reseptor, molekul obat harus mencapai sisi reseptor dan sesuai dengan permukaan reseptor. Faktor sterik yang ditentukan oleh stereokimia molekul obat dan permukaan sisi reseptor, memegang peran penting dalam menentukan efisiensi interaksi obat reseptor. Oleh karena itu agar berinteraksi dengan reseptor dan menimbulkan respons biologis, molekul obat harus mempunyai struktur dengan derajat kespesifikan tinggi.

Pada interaksi obat reseptor ada dua nilai yang sangat penting yaitu distribusi muatan elektronik dalam obat dan reseptor, serta bentuk konformasi obat dan reseptor. Oleh karena itu aktivitas obat tergantung pada tiga faktor struktur yang penting, yaitu:a.Stereokimia molekul obatb.Jarak antar atom atau gugusc.Distribusi elektronik dan konfigurasi molekul

Perbedaan aktivitas farmakologis dari beberapa stereoisomer disebabkan oleh tiga faktor, yaitu:a.Perbedaan dalam distribusi isomer dalam tubuhb.Perbedaan dalam sifat-sifat interaksi obat-reseptorc.Perbedaan dalam adsorpsi isomer-isomer pada permukaan reseptor yang sesuai

Dua hal penting yang perlu diketahui adalah modifikasi isosterisme dan pengaruh isomer terhadap aktivitas biologis obat.

Hubungan Struktur, Ikatan Kimia dan Aktivitas BiologisRespons biologis merupakan akibat interaksi molekul obat dengan gugus fungsional molekul reseptor. Interaksi ini dapat berlangsung karena kekuatan ikatan kimia tertentu.Tipe ikatan kimia yang terlibat dalam interaksi obat reseptor antara lain adalah ikatan-ikatan kovalen, ion-ion yang saling memperkuat (reinforce ions), ion (elektrostatik), hidrogen, ion-dipol, dipol-dipol, van der Waals, ikatan hidrofob dan transfer muatan.a. Ikatan KovalenIkatan kovalen terbentuk bila ada dua atom saling menggunakan sepasang elektron secara bersama-sama. Ikatan kovalen merupakan ikatan kimia yang paling kuat dengan rata-rata kekuatan ikatan 1000 kkal/mol. Dengan kekuatan ikatan yang tinggi ini, pada suhu normal ikatan bersifat ireversibel dan hanya dapat pecah bila ada pengaruh katalisator enzim tertentu. Interaksi obat-katalisator melalui ikatan kovalen menghasilkan kompleks yang cukup stabil dan sifat ini dapat digunakan untuk tujuan pengobatan tertentu.b. Ikatan ionIkatan ion adalah ikatan yag dihasilkan oleh daya tarik menarik elektrostatik antara ion-ion yang muatannya berlawanan. Kekuatan tarik-menarik akan makin berkurang bila jarak antar ion makin jauh dan pengurangan tersebut berbanding terbalik dengan jaraknya.c. Interaksi Ion-Dipol dan dipol-DipolAdanya perbedaan keelektronegatifan atom C dengan atom yang lain seperti O dan N, akan membentuk distribusi elektron tidak simetrik atau dipol, yang mampu membentuk ikatan dengan ion atau dipol lain, baik yang mempunyai daerah kerapatan elektron tinggi maupun yang rendah.Contoh: turunan metadond. Ikatan hidrogenIkatan hidrogen adalah suatu ikatan antara atom H yang mempunyai muatan positif parsial dengan atom lain yang bersifat elektronegatif dan mempunyai sepasang elektron bebas dengan oktet lengkap seperti O, N, F. Atom yang bermuatan positif parsial dapat berinteraksi dengan atom negatif parsial dari molekul atau atom lain yang berbeda ikatan kovalennya dalam satu molekul.Contoh : H2Oe. Ikatan Van Der WaalsIkatan van der waals merupakan kekuatan tarik-menarik antar molekul atau atom yang tidak bermuatan dan letaknya berdekatan atau jaraknya 4-6 . Ikatan ini terjadi karena sifat kepolarisasian molekul atau atom. Meskipun secara individu lemah tetapi hasil penjumlahan ikatan van del waals merupakan faktor pengikat yang cukup bermakna terutama untuk senyawa-senyawa yang mempunyai berat molekul tinggi. Ikatan van der waals terlibat pada interaksi cincin benzen dengan daerah bidang datar reseptor dan pada interaksi rantai hidrokarbon dengan makromolekul protein atau reseptor.f. Ikatan hidrofobIkatan hidrofob merupakan salah satu kekuatan penting pada proses penggabungan daerah non polar molekul obat dengan daerah non polar reseptor biologis. Daerah non polar molekul obat yang tidak larut dalam air dan molekul-molekul air disekelilingnya akan bergabung melalui ikatan hidrogen membentuk struktur quasi-crystalline (icebergs).g. Transfer MuatanKompleks yang terbentuk antara dua molekul melalui ikatan hidrogen merupakan kasus khusus dari fenomena umum kompleks donor-aseptor, yang distabilkan melaui daya tarik-menarik elektrostatis antara molekul donor elektron dan molekul aseptor elektron.Contoh: komplek transfer muatan N-metilpiridinum iodida.

Artiisosterissecara umum adalah kelompok atom-atom dalam molekul, yang mempunyai sifat kimia atau fisika mirip, karena mempunyai persamaan ukuran, keelektronegatifan atau stereokimia.

Contoh pasangan isosterik yang mempunyai sifat sterik dan konfigurasi elektronik sama adalah :a.Ion karboksilat (-COO-) dan ion sulfonamida (-SO2NR-)b.Gugus keton (-CO-) dan gugus sulfon (-SO2-)c.Gugus klorida (-Cl) dan gugus trifluorometil (-CF3)

Gugus-gugus divalen eter (-O-), sulfida (-S-), amin (-NH-) dan metilen (-CH2-) meskipun berbeda sifat elektroniknya tetapi hampir sama sifat steriknya sehingga sering pula dipergantikan pada suatu modifikasi struktur.

Secara umum prinsip isosterisme ini digunakan untuk:a. Mengubah struktur senyawa sehingga didapatkan senyawa dengan aktivitas biologis yang dikehendaki.b. Mengembangkan analog dengan efek biologis yang lebih selektifc. Mengubah struktur senyawa sehingga bersifat antagonis terhadap normal metabolit (antimetabolit)

Friedman (1951)memperkenalkan istilahbioisosterisme,yang kemudian berkembang menjadi salah sau konsep dasar sebagai hipotesis untuk perkembangan kimia medisinal. Idealnya, bioisosterisme melibatkan pergantian gugus fungsi dalam struktur molekul yang spesifik aktif dengan gugus lain dan pergantian tersebut akan menghasilkan senyawa baru dengan aktvitas biologis yang lebih baik.

Elemen Struktur Bioisoster

Isoster KlasikIsoster Tidak Klasik

Pengikat Tunggal-CH3 / NH2-H / -F-COOH / -SO3H

Pengikat Ganda-CO- / -SO3-

Pengikat Rangkap

Senyawa Aktif Dengan Elemen Struktural Bioisomer

Kelompok Senyawa

Parasimpatomimetikalangsung

Antihistaminika

Penisilin

SISTEM SARAFSistem saraf adalah sistem koordinasi (pengaturan tubuh) berupa penghantaran impul saraf ke susunan saraf pusat, pemrosesan impul saraf dan perintah untuk memberi tanggapan rangsangan. Unit terkecil pelaksanaan kerja sistem saraf adalah sel saraf atau neuron. Sistem saraf sangat berperan dalam iritabilitas tubuh. Iritabilitas memungkinkan makhluk hidup dapat menyesuaikan diri dan menanggapi perubahan-perubahan yang terjadi di lingkungannya. Jadi, iritabilitas adalah kemampuan menanggapi rangsangan.Sistem saraf termasuk sistem saraf pusat dan sistem saraf perifer (sistem saraf tepi). Sistem saraf pusat terdiri dari otak dan sumsum tulang belakang dan sistem saraf perifer terdiri atas sistem saraf somatik dan sistem saraf otonom. Sistem saraf mempunyai tiga fungsi utama, yaitu menerima informasi dalam bentuk rangsangan atau stimulus; memproses informasi yang diterima; serta memberi tanggapan (respon) terhadap rangsangan.A. Struktur SarafSistem saraf pada manusia terdiri dari sel saraf yang biasa disebut dengan neuron dan sel gilial. Neuron berfungsi sebagai alat untuk menghantarkan impuls (rangsangan) dari panca indra menuju otak dan kemudian hasil tanggapan dari otak akan dikirim menuju otot. Sedangkan sel gilial berfungsi sebagai pemberi nutrisi pada neuron.1. Sel Saraf (Neuron)Unit terkecil penyusun sistem saraf adalah sel saraf atau bisa juga disebut neuron. Sel saraf adalah sebuah sel yang berfungsi untuk menghantarkan impuls (rangsangan). Setiap satu sel saraf (neuron) terdiri atas tiga bagian utama yang berupa badan sel saraf, dendrit, dan akson. Berikut adalah gambar dan bagian-bagian struktur sel saraf (neuron) beserta penjelasannya:a. Dendrit adalah serabut sel saraf pendek dan bercabang-cabang. Dendrit merupakan perluasan dari badan sel. Dendrit berfungsi untuk menerima dan mengantarkan rangsangan ke badan sel.rangsangan ke badan sel.b. Badan Sel adalah bagian yang paling besar dari sel saraf. Badan sel berfungsi untuk menerima rangsangan dari dendrit dan meneruskannya ke akson. Badan sel saraf mengandung inti sel dan sitoplasma.c. Nukleus adalah inti sel saraf yang berfungsi sebagai pengatur kegiatan sel saraf (neuron).d. Neurit (Akson) adalah tonjolan sitoplasma yang panjang (lebih panjang daripada dendrit), berfungsi untuk menjalarkan impuls saraf meninggalkan badan sel saraf ke neuron atau jaringan lainnya. Jumlah akson biasanya hanya satu pada setiap neuron.e. Selubung Mielin adalah sebuah selaput yang banyak mengandung lemak yang berfungsi untuk melindungi akson dari kerusakan. Selubung mielin bersegmen-segmen. Lekukan di antara dua segmen disebut nodus ranvier.f. Sel Schwann adalah jaringan yang membantu menyediakan makanan untuk neurit (akson) dan membantu regenerasi neurit (akson).g. Nodus ranvier berfungsi untuk mempercepat transmisi impuls saraf. Adanya nodus ranvier tersebut memungkinkan saraf meloncat dari satu nodus ke nodus yang lain, sehingga impuls lebih cepat sampai pada tujuan.h. Sinapsis adalah pertemuan antara ujung neurit (akson) di sel saraf satu dan ujung dendrit di sel saraf lainnya. Pada setiap sinapsis terdapat celah sinapsis. Pada bagian ujung akson terdapat kantong yang disebut bulbus akson. Kantong tersebut berisi zat kimia yang disebut neurotransmiter. Neurotransmiter dapat berupa asetilkolin dan kolinesterase yang berfungsi dalam penyampaian impuls saraf pada sinapsis.Sel-sel saraf (neuron) bergabung membentuk jaringan saraf. Ujung dendrit dan ujung akson lah yang menghubungkan sel saraf satu dan sel saraf lainnya. Menurut fungsinya, ada tiga jenis sel saraf yaitu:a. Sel saraf sensorik adalah sel saraf yang mempunyai fungsi menerima rangsang yang datang kepada tubuh atau panca indra, dirubah menjadi impuls (rangsangan) saraf, dan meneruskannya ke otak. Badan sel saraf ini bergerombol membentuk ganglia, akson pendek, dan dendritnya panjang.b. Sel saraf motorik adalah sel saraf yang mempunyai fungsi untuk membawa impuls saraf dari pusat saraf (otak) dan sumsum tulang belakang menuju otot. Sel saraf ini mempunyai dendrit yang pendek dan akson yang panjang.c. Sel saraf penghubung adalah sel saraf yang banyak terdapat di dalam otak dan sumsum tulang belakang. Neuron (sel saraf) tersebut berfungsi untuk menghubungkan atau meneruskan impuls (rangsangan) dari sel saraf sensorik ke sel saraf motorik.

2. Sel GlialSel Glial berfungsi diantaranya untuk memberi nutrisi pada sel saraf. Macam-macam neuroglia diantaranya adalah astrosit, oligodendrosit, mikroglia, dan makroglia.

B. Sistem Saraf PusatPusat saraf berfungsi memegang kendali dan pengaturan terhadap kerja jaringan saraf hingga ke sel saraf. Sistem saraf pusat terdiri atas otak besar, otak kecil, sumsum lanjutan (medula oblongata), dan sumsum tulang belakang (medula spinalis). Otak terletak di dalam tulang tengkorak, sedangkan sumsum tulang belakang terletak di dalam ruas-ruas tulang belakang.Tiga materi esensial yang ada pada bagian sumsum tulang belakang serta otak antara lain, yaitu: Substansi grissea atau bagian materi kelabu yang terbentuk dari badan sel. Substansi alba atau bagian materi putih yang terbentuk dari serabut saraf. Jaringan ikat atau sel-sel neuroglia yang ada di dalam system saraf pusat tepatnya di antara sel-sel saraf yang ada.Selain itu, pada sistem saraf pusat terdapat juga Jembatan varol yang tersusun atas serabut saraf yang menghubungkan otak kecil bagian kiri dan kanan, juga menghubungkan otak besar dengan sumsum tulang belakang. Jembatan varol berfungsi menghantarkan rangsang dari kedua bagian serebelum.1. Otak BesarOtak besar wujudnya kenyal, lunak, ada banyak lipatan, serta berminyak. Otak besar dikelilingi oleh cairan serebrospinal yang berfungsi memberi makan otak dan melindungi otak dari guncangan. Di dalam otak besar terdapat banyak pembuluh darah yang berfungsi memasok oksigen ke otak besar.Bila otak besar pada laki-laki beratnya kira-kira 1,6 kg sedangkan bagi perempuan berat otak besar yang di miliki kira-kira adalah 1,45 kg. Jadi otak laki-laki yang lebih berat dikarenakan ukurannya yang juga lebih besar di bandingkan dengan otak wanita. Namun kecerdasan yang dimiliki masing-masing orang baik laki-laki maupun perempuan tidak tergantung dengan berat otak yang mereka miliki. Tapi yang mengukur dan menentukn tingkat kecerdasan yang ada pada otak yaitu yang jumlah hubungan antar saraf satu dengan lainnya itu dalam jumlah banyak.2. Otak KecilOtak Kecil terletak di bagian belakang kepala dan dekat leher. Fungsi utama otak kecil adalah sebagai pusat koordinasi gerakan otot yang terjadi secara sadar, keseimbangan, dan posisi tubuh. Jika terjadi rangsangan yang membahayakan, gerakan sadar yang normal tidak mungkin dilaksanakan. Otak kecil merupakan pusat keseimbangan. Apabila terjadi gangguan (kerusakan) pada otak kecil maka semua gerakan otot tidak dapat dikoordinasikan.3. Sumsum LanjutanSumsum lanjutan (sumsum sambung) atau medula oblongata terletak di persambungan antara otak dengan tulang belakang. Fungsi sumsum lanjutan adalah untuk mengatur suhu tubuh, kendali muntah, pengatur beberapa gerak refleks (seperti batuk, bersin, dan berkedip), dan pusat pernapasan. Selain itu, sumsum lanjutan berperan untuk mengantarkan impuls yang datang menuju otak. Sumsum sambung pun mempengaruhi refleks fisiologi, seperti jantung, tekanan darah, volume, respirasi, pencernaan, dan sekresi kelenjar pencernaan.4. Sumsum Tulang BelakangSumsum tulang belakang atau medula spinalis berada di dalam tulang belakang. Sumsum tulang belakang terbagi menjadi dua lapisan, yaitu lapisan luar yang berwarna putih dan lapisan dalam yang berwarna kelabu. Sumsum tulang belakang dilindungi oleh tulang belakang atau tulang punggung yang keras. Tulang punggung terdiri dari 33 ruas. Fungsi utamanya adalah sebagai pusat gerak refleks.Di dalam sumsum tulang belakang, terdapat saraf sensorik, motorik, dan saraf penghubung. Fungsi saraf-saraf tersebut adalah sebagai pengantar impuls dari otak dan ke otak.Sumsum tulang belakang memiliki fungsi penting dalam tubuh. Fungsi tersebut antara lain menghubungkan impuls dari saraf sensorik ke otak dan sebaliknya, menghubungkan impuls dari otak ke saraf motorik; memungkinkan menjadi jalur terpendek pada gerak refleks.Skema gerak biasa adalah: impuls (rangsangan) > saraf sensorik > otak > saraf motorik > otot > gerakanSkema gerak refleks adalah: impuls (rangsangan) > saraf sensorik > sumsum tulang belakang > saraf motorik > otot > gerak refleks

C. Penyakit Pada Sistem SarafPenyakit dan kelainan sistem saraf adalah penyakit atau kelainan yang mempengaruhi fungsi sistem saraf pada manusia. Penyakit dan kelainan dapat terjadi dan menyerang pusat saraf, yaitu otak dan sumsum tulang belakang, atau sel-sel saraf pada jaringan saraf. Karena otak adalah pusat kendali dari semua aktivitas sadar kita berpikir, berkemauan, mengingat, dan sebagainya maka penyakit dan kelainan pada otak dapat menyebabkan perubahan dan gangguan yang dirasakan seluruh tubuh.Penyakit dan kelainan otak dapat menyebabkan kekacauan pikir dan emosi, gangguan fungsi organ tubuh, kelainan psikologis, dan sebagainya. Berikut ini adalah beberapa penyakit yang khususnya menyerang otak. Baik batang otak maupun kulit otak dan otak kecil.1. EncephalitisEncephalitis (Yunani: encekphalos (otak) dan itis (peradangan)) adalah peradangan otak. Peradangan otak ini dapat melibatkan pula struktur terkait lainnya. encephalomyelitis adalah peradangan otak dan sumsum tulang belakang, dan meningoencephalitis adalah peradangan otak dan meninges (membran yang menutupi otak). Penyebab encephalitis paling sering adalah karena infeksi mikroorganisme atau zat-zat kimia seperti timbal, arsen, merkuri (air raksa), dll.2. StrokeKelayuan tiba-tiba otak akibat dari berkurangnya secara drastis aliran darah ke suatu bagian otak atau akibat pendarahan dalam otak. Keadaan ini berdampak antara lain kelumpuhan sementara atau menetap pada satu atau kedua sisi tubuh, kesulitan berkata-kata atau makan, dan lenyapnya koordinasi otot. Merokok, kolestrol tinggi, diabetes, penuaan, dan kelainan turunan adalah faktor utama penyebab stroke.3. AlzheimerPenyakit alzheimer ditandai oleh kerusakan sel saraf dan sambungan saraf di kulit otak dan kehilangan massa otak yang cukup besar. Gejala khas pertama yang muncul adalah pikun. Ketika makin buruk, kehilangan ingatan si penderita juga makin parah. Keterampilan bahasa, olah pikir, dan gerak turun drastis. Emosi jiwa dan suasana hati jadi labil. Penderita cenderung rentan dan lebih peka terhadap stres. Mudah terombang-ambing antara marah, cemas, atau tertekan. Pada tahap lebih lanjut, penderita kehilangan responsibilitas dan mobilitas serta kontrol terhadap fungsi tubuh.4. Gegar OtakKehilangan sementara fungsi otak yang disebabkan oleh luka relatif ringan pada otak dan tak selalu berkaitan dengan ketidaksadaran. Orang yang kena gegar otak mungkin tak ingat apa yang terjadi sesaat sebelum atau setelah luka. Gejala gegar otak antara lain cadel berbicara, kebingunan berat, koordinasi otot terganggu, sakit kepala, pusing, dan mual.5. EpilepsiEpilepsi adalah kelainan kronik yang dicirikan oleh serangan mendadak dan berulang-ulang yang disebabkan oleh impils berlebihan sel-sel saraf dalam otak. Serangan dapat berupa sawan, hilang kesadaran beberapa saat, gerak atau sensasi aneh bagian tubuh, tingkah laku aneh, dan gangguan emosional. Serangan epilepsi umumnya berlangsung hanya 1-2 menit. Kemudian diikuti oleh kelemahan, kebingungan, atau kekurangtanggapan.6. NarkolepsiNarkolepsi adalah gangguan tidur yang ditandai dengan serangan tidur tiba-tiba dan tak terkendali di siang hari, dengan gangguan tidur di malam hari. Penderita bisa mendadak tertidur di mana saja dan kapan saja bahkan saat berdiri atau berjalan. Tidur berlangsung beberapa detik atau menit dan bahkan lebih dari sejam.7. AfasiaAfasia adalah kerusakan dalam pengungkapan dan kepahaman bahasa yang disebabkan oleh kerusakan lobus frontal dan temporal otak. Afasia bisa disebabkan oleh luka kepala, tumor, stroke, atau infeksi.8. DementiaKemunduran kapasitas intelektual yang kronis dan biasanya kian memburuk yang berkaitan dengan kehilangan sel saraf secara meluas dan penyusutan jaringan otak. Dementia paling biasa terjadi di kalangan lansia meskipun dementia ini dapat menyerang segala usia. Kondisi dementia dimulai dengan hilangnya ingatan, yang mula-mula tampak sebagai ketidakingatan atau kelupaan sederhana. Ketika memburuk, lingkup kehilangan ingatan meluas hingga penderita tak lagi ingat akan keterampilan, sosial, dan hidup yang paling dasar sekalipun.