Case 6 Homeostasis
-
Upload
via-arsita-dewi -
Category
Documents
-
view
97 -
download
0
Transcript of Case 6 Homeostasis
CASE
Halaman 1. “Pendaki Gunung”
I Made Doddy, 18 tahun, adalah seorang FK UPN “Veteran” Jakarta yang baru
diterima sebagai anggota pecinta alam Giri Gahana UPN. Untuk menjadi anggota pecinta
alam dibutuhkan latihan fisik yang cukup keras, diantaranya lari mengitari lapangan basket
ditambah latihan fisik yang lain.
Pagi ini Made sangat senang karena ia bersama tim pecinta alam akan mendaaki
gunung Salak di Jawa Barat. Namun, pada saat briefing ia kehujanan, bajunya basah.
Badannya menggigil dan terasa semakin dingin pada saat angin berhembus. Agar tidak
kedinginan, Made segera mengganti pakaiannya. Oleh karena cuaca belum memungkinkan,
pendakian ditunda hingga esok hari.
Gambar 1. Mendaki Gunung
Keesokan harinya cuaca cerah sehingga pendakian dapat dimulai. Made harus
memanjat tebing yang cukup curam. Made berusaha sekuat tenaga dan akhirnya berhasil. Ia
merasakan frekuensi nafas dan nadinya cepat. Namun, ia tetap bersemangat melanjutkan
pendakian untuk dapat menancapkan bendera merah putih di puncak gunung tersebut.
1
Halaman 2. “Pendaki Gunung”
Pada saat Made merasa haus dan lapar, sehingga Made memutuskan untuk beristirahat
sejenak untuk minum dan makan bekal yang dibawanya. Bekal yang dibawa Made berupa
roti tawar diisi dengan daging asap, keju dan telur yang ditambah dengan saus tomat.
Gambar 2. Transpor Pasif dan Aktif
Setengah jam kemudian, tubuh Made segar kembali dan ia siap untuk melanjutkan
pendakian sampai ke puncak gunung.
2
TERMINOLOGI
3
PROBLEM
1. Mengapa cuaca dingin mengakibatkan tubuh seseorang menggigil?
2. Faktor eksternal dan faktor internal yang mempengaruhi homeostasis?
3. Bagaimana makanan yang mengandung karbohidrat, lemak, protein, vitamin dapat
membuat tubuh menjadi segar kembali?
4
HIPOTESIS
1. Rangsangan dingin memicu saraf sensorik untuk mengirim sinyal ke hipotalamus,
maka saraf motorik menimbulkan aksi (menggigil).
2. Faktor Eksternal :
Aktivitas
Faktor Internal :
Suhu
Konsentrasi O2
Konsentrasi CO2
3. Karena zat-zat tersebut berubah menjadi ATP yang kemudian menjadi energy bagi
tubuh.
5
MEKANISME
MEKANISME UMUM
Gambar 3. Bagan Homeostasis
6
MEKANISME
MEKANISME: CASE
Gambar 4. Bagan mekanisme case
7
HOMEOSTASIS
1. Definisi
Homeostasis adalah suatu proses pencapaian lingkungan eksternal stabil
melalui aktivitas secara fisiologis yang terkoordinasi oleh organ tertentu. Organ
tertentu ini memastikan adanya asupan nutrien, asupan elektrolit, dan eksresi produk
sisa. Segala sesuatu bentuk pencapaian lingkungan internal stabil ini di koordinasikan
oleh hipotalamus.
2. Peran
Fungsi, berbagai mekanisme yang kompleks dalam tubuh dapat meciptakan
keadaan homeostasis yang akhirnya berfungsi untuk ketahanan tubuh agar tetap
terjadi kelangsungan hidup suatu organisme.
3. Pengaturan Cairan Tubuh dan Keseimbangan Asam Basa
Cairan Tubuh
Sumber utama cairan tubuh didapat dari dau sumber yaitu:
Berasal dari air atau makanan yang mengandung air yang normalnya akan
menambahkan cairan tubuh sekitar 2100 ml.
Sintesis di tubuh sebagai hasil oksidasi karbohidrat yang menambahkan sekitar
200ml/hari.
Yang akan ditotalkan menjadi 2300 ml/hari.
Cairan tubuh dibagi menjadi dua yaitu:
1. Cairan ekstrasel:
Cairan ini berada pada di lingkungan luar sel jumlahnya sepertiga
komposisi cairan tubuh. Cairan ekstrasel ini terus-menerus bergerak ke seluruh
tubuh. Cairan ini dengan cepat diangkut di dalam sirkulasi darah yang akan
tercampur di antara darah dan cairan jaringan yang berdifusi melalui dinding
kapiler.
8
Cairan ini banyak mengandung ion natrium, klorida, bikarbonat dan
berbagai nutrient seperti oksigen, glukosa, asam lemak, asam amino, dan
karbon dioksida yang diangkat paru-paru untuk diekresi, ditambah berbagai
produk sampah sel yang diangkat ginjal untuk diekresi.
Cairan ekstrsasel ini dibentuk oleh beberapa komponen yaitu:
o Cairan intersitium yang membentuk empat per lima dari kompartemen
cairan ekstrasel adalah cairan yang terdapat di ruang-ruang antara sel-sel.
o Cairan jaringan merupakan lingkungan internal sejadi yaitu cairan yang
membasahi sel-sel jaringan.
o Limpe adalah cairan yang dikembalikan adri cairan intersitium ke plasma
melalui sitem limfe. Tempat cairan tersebut disaring melalui kelenjar limfe
untuk kepentingan pertahanan imun
o Cairan lintasan sel (transelular sel) terdiri dari sejumlah volume cairan
khusus kecil yang semuanya diekskresikan oleh sel-sel spesifik ke dalam
rongga tubuh tertentu untuk melaksanakan fungsi khusus.
Keseimbangan cairan dipertahankan dengan mengatur volume
CES osmolaritas CES
Cairan ekstrasel berfungsi sebagai perantara antara sel dan
lingkungan eksternal. Semua pertukaran air dan konstituen lain antara
CIS dan lingkungan eksternal harus melalui CES. Air yang
ditambahkan ke cairan tubuh pertama kali selalu memasuki
kompartemen CES, dan cairan selalu keluar dari tubuh melalui CES.
Plasma adalah satu-satunya cairan yang dapat langsung diatur
volumenya dan komposisinya. Namun karena adanya pertukaran bebas
diantara kedua sisi dinding kapiler, apabila volume dan komposisi
plasma diatur, volume dan komposisi cairan interstisium yang
membasahi sel juga diatur. Dengan demikian, setiap mekanisme control
yang bekerja pada plasma pada dasarnya mengatur CES keseluruhan.
CIS, pada gilirannya, dipengaruhi oleh perubahan di CES sampai ke
tingkat yang diperbolehkan oleh permeabilitas sawar membrane yang
mengelilingi sel.
9
Faktor-faktor yang diatur untuk mempertahankan keseimbangan
cairan ditubuh adalah volume CES dan osmolaritas CES. Walaupun
pengaturan kedua faktor ini berkaitan erat satu sama lain, keduanya
bergantung pada beban relative NaCl dan air ditubuh., alas an bahwa
keduanya dikontrol secara ketat cukup berbeda :
1. Volume cairan ekstrasel harus diatur secara ketat untuk
membantu mempertahankan tekanan darah. Pemeliharaan
keseimbangan garam sangat penting dalam pengaturan jangka-panjang
volume CES.
2. Osmolaritas cairan ekstrasel harus diatur secara ketat untuk
mencegah pembengkakan atau penciutan sel-sel. Pemeliharaan
keseimbangan air sangan penting dalam pengaturan osmolaritas CES
Pengaturan osmolaritas cairan ekstrasel
Osmolaritas cairan adalah ukuran konsentrasi partikel solute
(zat terlarut) dalam suatu larutan. Semakin tinggi osmolaritas,
semakin tinggi konsentrasi solute atau semakin rendah konsentrasi
air dalam larutan tersebut. Air akan berpindah dengan cara osmosis
dari area yang konsentrasi solutnya lebih rendah (konsentrasi air
lebih tinggi) ke area yang konsentrasi solutnya lebih tinggi
(konsentrasi air lebih rendah).
Osmosis hanya terjadi jika terjadi perbedaan konsentrasi solute
yang tidak dapat menembus membrane plasma di intrasel dan
ekstrasel. Ion natrium merupakan solute yang banyak ditemukan di
cairan ekstrasel dan ion utama yang berperan dalam menentukan
aktivitas osmotic cairan ekstrasel. Sedangkan di dalam cairan
intrasel. Distribusi yang tidak merata dari ion natrium dan kalium
ini menyebabkan perubahan kadar kedua ion ini bertanggung jawab
dalam menentukan aktivitas osmotic di kedua kompartmen ini.
Kontrol volume CES penting dalam pengaturan jangka-
panjang tekanan darah
10
Penurunan volume CES, dengan menurunkan volume plasma,
menyebabkan penururan tekanan darah arteri. Sebaliknya,
peningkatan vlume CES meningkatkan tekanan darah arteri dengan
memperbesar volume plasma. Terdapat 2 tindakan kompensasi
yang berperan untuk menyesuaikan tekanan darah untuk sementara
sampai volume CES dapat dipulihkan ke normal.
1. Mekanisme refleks bereseptor mengubah curah jantung dan
resistensi perifer total melalui efek sistem saraf otonom pada
jantung dan pembuluh darah. Respon kardiovaskuler yang
bersifat segera ini dirancang untuk memperkecil efek yang
ditimbulkan penyimpangan volume darah pada tekanan darah.
2. Terjadi perpindahan cairan sementara dan secara otomatis
antara plasma dan ciran interstisium. Penurunan volume plasma
dikompensasi secara parsial oleh pergeseran cairan keluar dari
kompartemen interstisium untuk masuk ke dalam darah,
sehingga terjadi peningkatan volume plasma dengan
mengorbankan kompartemen interstisium. Sebaliknya, apabila
volume plasma terlalu banyak, sebagian besar kelebihan cairan
itu akan dipindahkan ke kompartemen interstisium. Pergeseran-
pergeseran ini terjadi secara segera dan otomatis akibat
perubahan keseimbangan gaya-gaya hidrostatik dan osmotic
yang bekerja di dinding kapiler yang muncul apabila volume
plasma menyimpang dari normal.
Pengaturan volume cairan ekstrasel dapat dilakukan
dengan cara sebagai berikut :
a. Mempertahankan keseimbangan asupan dan keluaran
(intake & outpun) air
Untuk mempertahankan volume cairan tubuh kurang lebih
tetap, maka harus ada keseimbangan antara air yang ke luar dan
yang masuk ke dalam tubuh. Hal ini terjadi karena adanya
pertukaran cairan antara air yang ke luar dan yang masuk ke
dalam tubuh. Hal ini terjadi karena adanya pertukaran cairan
11
antar kompartemen dan antara tubuh dengan lingkungan
luarnya. Water turnover dibagi dalam :
1. External fluid exchange, pertukaran antara tubuh dengan
lingkunga luar.
2. Internal fluid exchange, pertukaran cairan antar pelbagai
kompartmen, seperti proses filtrasi dan reabsorpsi di kapiler
ginjal.
b. Memperhatikan keseimbangan garam
Seperti halnya keseimbangan air, keseimbangan garam juga
perlu dipertahankan sehingga asupan garam sama dengan
keluarannya. Kelebihannya garam yang dikonsumsi harus
diekskresikan dalam urin untuk mempertahankan
keseimbangan garam.
Ginjal mengontrol jumlah garam yang diekskresikan dengan
cara :
Mengontrol jumlah garam (natrium) yang difiltrasi dengan
pengaturan Laju Filtrasi Glomerulus (LFG)/ Glomerulus
Filtrastion Rate(GFR).
Mengontrol jumlah yang direabsorbsi di tubulus ginjal
Jumlah Na⁺ yang direabsorbsi juga bergantung pada sistem
yang berperan mengontrol tekanan darah. Sistem Renin-
Angiostensis-Aldosteron mengatur reabsorbsi Na⁺ dan retensi
Na⁺ ditubulus distal dan collecting. Retensi Na⁺ meningkatkan
retensi sehingga meningkatkan volume plasma dan
menyebabkan peningkatkan tekanan darah arteri.
Selain sistem rennin-angoiotensin-aldosteron, Atrial Natriuretic
Peptide (ANP) atau hormone atriopeptin menurunkan
reabsorbsi natrium dan air. Hormone ini disekresi oleh atrium
jantung jika mengalami distensi akibat peningkatan volume
plasma. Penurunan reabsorbsi natrium dan air di tubulus ginjal
meningkatkan ekskresi urin sehingga mengembalikan volume
darah kembali normal.
12
2. Cairan intrasel:
Cairan ini banyak sekali mengandung kalium, magnesium,
fosfat daripada ion klorida dan natriumyang banyak ditemukan di
dalam cairan ekstrasel.
Terdapat mekanisme khusus untuk mempertahankan perbedaan
konsentrasi ion antara cairan ekstraseluler dan cairan intrseluler.
Terdapat protein yang tidak dapat menembus membran untuk keluar
sel.
3. Mekanisme haus dan peranan casopresin (Anti Diuretic
Hormone/ADH)
Peningkatan osmolaritas cairan ekstrasel (> 280 mOsm) akan
merangsang omsoreseptor di hypothalamus. Rangsangan ini akan
dihantarkan ke neuron hypothalamus yang menyintesis vasopressin.
Vasopressin akan dilepaskan oleh hipofisis posterior kedalam darah
dan akan berikan dengan reseptornya di duktus koligen. Ikatan
vasopressin dengan reseptornya di duktus koligen memicu
terbentuknya aquaporin, yaitu kanal air di membrane bagian apeks
duktus koligen. Pembentukan aquaporin ini memungkinkan
terjadinya reabsorbsi cairan ke vasa recta. Hal ini menyebabkan urin
yang terbentuk di duktus koligen menjadi sedikit dan hiperosmotik
atau pekat, sehingga cairan di dalam tubuh tetap dapat
dipertahankan.
Selain itu, rangsangan pada osmoreseptor di hypothalamus
akibat peningkatan osmolaritas cairan ekstrasel juga akan
dihantarkan ke pusat haus di hypothalamus sehingga terbentuk
perilaku untuk mengatasi haus, dan cairan di dalam tubuh kembali
normal.
13
4. Kehilangan Cairan Tubuh Harian
Kehilangan cairan tubuh yang tidak dirasakan (invisible water
loss). Beberapa pengeluaran cairan tubuh tidak dapat diatur secara
tepat. Conyohnya, ada kehilangan air yang berlangsung terus
menerus melalui evaporasi dari traktus respiratorius dan difusi
melalui kulit, keduanya mengeluarkan air sekitar 700 ml/hari pada
keadaan normal. Disebut invisible water loss karena penguapan atau
pengeluaran cairan tubuh tidak disadari walaupun terjadi terus
menerus.
Invisible water loss yang terjadi melalui kulit tidak bergantung
pada keringat, dan bahkan tetap terjadi pada orang yang lahir tidak
mempunyai kelenjar keringat; jumlah rata-rata kehilangan air
dengan cara difusi melalui kulit kira-kira 300 sampai 400 ml/hari.
Kehilangan ini diminimalkan oleh lapisan kroneum kulit yang
mengandung kolesterol yang memberikan perlindungan terhadap
kehilangan yang berlebihan melalui difusi. Bila lapisan korneum ini
hilang, seperti yang terjadi pada luka bakar yang luas, kecepatan
evaporasi dapat meningkat sepuluh kali lipat, mencapai 3-5 ml/hari.
Oleh sebab itu korban luka bakar harus diberi cairan dalam jumlah
yang besar, biasanya secara intravena, untuk mengimbangi
kehilangan cairan.
Invisible water loss melalui traktus respiratorius rata-rata
berkisar 300-400 ml/hari. Sewaktu udara memasuki traktus
respiratorius, udara akan dijenuhkan dengan pengembunan, dan
mencapai tekanan uap kira-kira 47mmHg, sebelum dikeluarkan.
Karena tekanan uap udara dari udara inspirasi biasanya kurang dari
47mmHg, cairan akan terus menerus hilang dari paru-paru dengan
respirasi. Pada cuaca yang tinggi, tekanan uap atmosfir turun
mendekati 0, menyebabkan kehilangan air yang bahkan lebih besar
dari paru-paru bersamaan dengan turunnya suhu tubuh. Hal tersebut
menjelaskan perasaan kering pada saluran nafas saat cuaca dingin.
14
Kehilangan air lewat keringat. Jumlah air yang hilang melalui
keringat sangat besar variasinya, bergantung pada aktivitas dan suhu
lingkungan. Volume keringat normal kira-kira 100 ml/hari, tetapi
pada saat cuaca panas atau aktivitas berat dapat meningkat sampai
1-2 liter/jam. Hal tersebut akan cepat mengurangi volume cairan
tubuh jika asupan tidak ditingkatkan dengan masing-masing aktivasi
mekanisme haus.
Kehilangan air lewat feses. Secara normal hanya sejumlah kecil
cairan yang dikeluarkan melaluifeses (100 ml/hari). Jumlah ini
dapat meningkat sampai beberapa liter sehari pada pasien diare
berat. Oleh karena itu diare yang berat dapat membahayakan jiwa
jika tidak ditangani dalam beberapa hari.
Kehilangan air melalui ginjal. Pengeluaran cairan tubuh ini
melalui urin yang diekskresikan oleh ginjal. Ada berbagai
mekanisme yang mengatur kecepatan ekskresi urin. Bahkan, cara
terpenting yang dilakukan oleh tubuh dalam mempertahankan
keseimbangan asupan dan keluaran cairan serta keseimbangan
antara asupan dan keluaran sebagian besar elektrolit di dalam tubuh
adalah dengan mengatur kecepatan ekskresi dari zat-zat tersebut
dari ginjal. Misalnya, volume urin dapat berkurang sampai 0,5
liter/hari pada orang yang dehidrasi sedangkan pada orang tang
banyak minum air dapat menekskresikan urin sebesar 20 liter/hari.
Variasi asupan ini juga terjadi pada kebanyakan elektrolit
tubuh, seperti natrium, klorida dan kalium. Pada beberapa orang,
asupan natrium dapat serendah 20 mEq/hari ,sedangkan pada orang
lain, dapat mencapai 300-500 mEq/hari. Ginjal bertugas untuk
menyelesaikan kecepatan ekskresi air dan elektrolit dengan asupan
zat-zat tersebut, dan mengkompenisasi kehilangan air dan elektrolit
yang berlebihan yang terjadi pada penyakit-penyakit tertentu.
15
KESEIMBANGAN ASAM-BASA
Keseimbangan asam-basa terkait dengan pengaturan konsentrasi ion H bebas dalam
cairan tubuh. pH rata-rata darah adalah 7,4 pH darah arteri 7,45 dan darah vena 7,35. Jika
pH darah <7,35 dikatakan asidosis dan jika pH darah >7,45 dikatakan alkalosis. Ion H
terutama diperoleh dari aktivitas metabolic dalam tubuh. Ion H secara normal dan continue
akan ditambahkan ke cairan tubuh dari 3 sumber, yaitu :
1. Pembentukan asam karbonat dan sebagian akan berdisosiasi menjadi ion H dan
bikarbonat
2. Katabolisme zat organic
3. Disosiasi asam organik pada metabolisme intermedia, misalnya pada metabolisme lemak
terbentuk asam lemak dan asam laktat, sebagian asam ini akan berdisosiasi melepaskan
ion H.
Fluktasuasi konsentrasi ion H dalam tubuh akan mempengaruhi fungsi normal sel, antara
lain :
1. Perubahan eksitabilitas saraf dan otot; pada asidosis terjadi depresi susunan saraf
pusat, sebaliknya pada alkalosis terjadi hipereksitabilitas.
2. Mempengaruhi enzim-enzim dalam tubuh.
3. Mempengaruhi konsentrasi ion K
Bila terjadi perubahan konsentrasi ion H maka tubuh berusaha mempertahankan ion H seperti
nilai semula dengan cara :
1. Mengaktifkan sistem dapar kimia
2. Mekanisme pengontrolan pH oleh sistem pernafasan
3. Mekanisme pengontrolan pH oleh sistem perkemihan
4. Sistem Organ yang Terkait
Kemampuan sel melakukan fungsi yang essensial bagi kelangsungan hidupnya
sndiri serta tugas khusus untuk mempertahankan homeostasis bergantung pada kerja
sama berbagai komponen intrasel. Sebagai contoh, untuk melakukan berbagai
16
aktivitas mempertahankan hidup semua sel harus menghasilkan energi. Energi yang
dihasilkan oleh reaksi reaksi kimia berlangsung di sitoplasma dan mitokondria.
Sistem tubuh yang ikut berperan dalam homeostasis :
1. Sistem Sirkulasi
Gambar 5. Sistem Sirkulasi
Sistem sirkulasi adalah sistem pengangkut yang membawa berbagai bahan
nutrient, O2, CO2, zat sisa, elektrolit, dan hormone dari satu bagian tubuh ke
bagian lain.
a. Definisi
Gambar 6. Peredaran darah
17
Yang turut mendukung system Cardiovaskuler meliputi jantung,
pembuluh darah, darah dan berserta sirkulasinya.
Jantung terletak di region toraks bagian sinister, hal ini lah
menyebabkan mengapa paru paru kiri lebih kecil dari paru-paru kanan.
Jantung memiliki 4 ruangan yang terdiri dari 2 atrium dan 2 bilik. Pada bagian
kanan antara atrium dan bilik dibatasi oleh selaput yang terdiri dari 3 lapis
membran yaitu selaput trikuspidalis, sedang pada bagian kiri dilapisi selaput
dengan dua membran yang bernama bikuspidalis.
Ada 2 pembuluh darah umum pada manusia yaitu pembuluh arteri dan
pembuluh vena. Pembuluh arteri adalah pembuluh yang membawa darah
keluar dari jantung menuju seluruh tubuh maupun paru-paru, sedang
pembuluh vena adalah pembuluh yang membawa darah kembali kejantung.
Pembuluh arteri pada umumnya kaya akan oksigen kecuali pembuluh arteri
pulmonalis yang membawa darah ke paru-paru. Begitu sebaliknya pembuluh
vena kaya akan karbondioksida keculali pembuluh vena pulmonalis yang
membawa darah dari paru-paru.
Darah mengandung hemoglobin (pada sel darah merah) yang dapat
mengangkut oksigen dalam peredarannya, dan juga karbondioksida. Hal ini
akan berpengaruh dalam pengaturan homeostasis.
18
b. Mekanisme pengaturan
Gambar 7. System Cardiovascular
Darah dari bilik kiri jantung akan dibawa ke seluruh tubuh melalui
aorta, darah tersebut kaya akan oksigen, selanjutnya darah dari jaringan
jaringan yang kaya akan karbondioksida hasil metabolism akan masuk
kembali ke jantung melalui pembuluh vena cava ke atrium kanan jantung.
Selanjutnya darah kaya karbondioksida itu akan berdifusi melalui katup
trikuspidalis ke bagian bilik kanan jantung selanjutnya di bawa oleh arteri
pulmonalis ke paru-paru untuk dilakukan difusi pertukaran dengan oksigen,
selanjutnya darah yang telah kaya dengan oksigen masuk kembali ke jantung
pada bagian atrium kiri melalui vena cava, dan hal ini terus dilakukan.
19
Selanjutnya bagaimana jika sedang terjadi latihan fisik yang
membutuhkan banyak energy? Pada pembuatan energy kita memerlukan
oksigen, sedang oksigen itu dibawa oleh darah dan ikut dalam sirkulasi.
Pada saat metabolism tinggi akibat permintaan energy yang tinggi di
butuhkan oksigen yang tinggi pula, namun pada akhirnya kemampuan
bernafas akan terbatas sehingga kandungan oksigen berkurang. Pada system
sirkulasi mengatasinya dengan meningkatkan kecepatan aliran darah, sehingga
oksigen yang akan mengalir lebih cepat ke jaringan jaringan yang
membutuhkan, dan hal ini menyebabkan jantung berdetak lebih cepat. Karena
terjadi hal seperti maka mekanisme pengaturan dari tubuh akan mensinyalkan
untuk mensekresikan zat zat vasodilator (seperti karbondioksida, ATP, dll) hal
ini dapat melebarkan pembuluh darah sehingga aliran darah kembali kearah
normal.
2. Sistem Pencernaan
Gambar 8. Sistem Pencernaan
Sistem pencernaan menguraikan makanan menjadi molekul-molekul nutrien kecil
yang dapat diserap ke dalam plasma untuk didistribusikan ke semua sel tubuh.
Sistem ini juga memindahkan air dan elektrolit dari lingkungan eksternal ke
lingkungan internal. Sistem pencernaan mengeluarkan residu makanan ke
lingkungan eksternal dalam bentuk tinja.
20
3. Sistem Pernapasan
Gambar 9. Sistem Pernapasan
Sistem respirasi berkontribusi bagi homeostasis dengan mengambil O2 dari udara
dan mengeluarkan CO2 ke lingkungan eksternal. Semua sel tubuh akhirnya
memerlukan pasokan O2 yang memadai untuk digunakan dalam oksidasi molekul
nutrien untuk menghasilkan ATP. Sel otak yang sangat bergantung pada pasukan
O2, akan mati jika kekurangan O2 lebihda dari 4 menit. Bahkan sel dapat
melakukan respirasi aerob (tanpa O2) untuk menghasilkan energi, misalnya otot
yang bekerja berat, hanya dapat melakukan dalam waktu yang terbatas dengan
menciptakan defisit O2 yang akhirnya harus diganti selama konsumsi O2 pasca
latihan.
Hasil akhir dari aktivitas metabolik ini adalah CO2, yang harus dikeluarkan.
Karena CO2 dan H2O membentuk asam karbonat maka penyesuaian dalam
kecepatan eliminasi CO2 oleh sistem respirasi penting untuk mengatur
keseimbangan asam basa lingkungan internal. Sel sel hanya dapat hidup pada
kisarah pH yang sempit.
Sistem pernapasan terdiri dari paru dan saluran napas, menyerap O2 dari dan
mengeluarkan CO2 ke lingkungan eksternal. Dengan menyesuaikan kecepatan
pengeluaran CO2 penghasil asam, system pernapasan juga penting untuk
mempertahankan pH lingkungan internal yang sesuai.
a. Definisi
Respirasi adalah mekanisme pertukaran gas, yaitu pengambilan
oksigen molekuler (O2) dari lingkungan dan pembuangan karbon dioksida
(CO2) kelingkungan. Manusia memerlukan suplai oksigen secara terus
menerus untuk menghasilkan energy pada respirasi seluler, namun pada
respirasi seluler menghasilkan produk sampingan berupa karbondioksida yang
harus dibuang.
21
b. Alat respirasi
Gambar 10. Alat Respirasi
Alat respirasi pada manusia, dimulai dari hidung, lalu menuju faring,
laring, trakea, bronkus, bronkiolus, yang kemudian alveolus dimana oksigen
dan carbondoiksida dapat saling bertukar secara difusi. Didalam rongga
hidung terdapat bulu-bulu hidung yang berfungsi menyaring udara yang
masuk dari debu ataupun benda benda asing lainnya, didalam rongga juga
terdapat lendir,dimana lendir terebut berfungsi untuk menyesuaikan suhu
udara yang masuk dari luar agar sesuai dengan suhu tubuh. Selanjutnya udara
akan masuk ke faring sebuah persimpangan antara rongga hidung dan rongga
mulut. Setelah faring, udara masuk ke laring di laring ini terdapat epiglottis
dan glottis, mereka sebagai gerbang pengatur antara makanan dan udara, jika
yang masuk adalah makanan maka mereka akan terbuka dan membawa
makanan masuk kedalah esophagus, namun jika yang masuk adalah udara
maka mereka akan tertutup danmembawa udara masuk ke trakea. Dinding
trakea memiliki silia, dimana ketika terdapat benda benda asing yang masuk
silia silia tersebut berusaha mengeluarkan benda asing tersebut lewat batuk.
Selanjutnya udara akan masuk ke bronkus (percabangan trakea), bronkiolus
(percabangan bronkus), lalu menuju alveolus, ketiganya sudah merupakan
bagian dari paru-paru manusia.
22
Paru paru manusia terletak di region toraks, paru-paru pada manusia
ada dua paru paru kanan dan paru paru kiri. Paru paru kanan terdiri dari 3
lobus, sementara paru paru kiri hanya terdapat 2 lobus. Paru paru dilapisi oleh
selaput yang disebut pleura. Cabang paling akhir atau paling ujung dari paru
paru adalah alveolus, dimana akan saling terjadi difusi oksigen dan
karbondioksida.
c. Mekanisme Pernafasan
Gambar 11. Mekanisme Pernapasan
Manusia bernafas dengan mekanisme pernafasan tekanan negative,
karena udara masuk bukan karena dorongan dari luar, tapi karena tarikan dari
dalam. Hal ini disebabkan oleh tekanan paru paru. Tekanan paru-paru terjadi
karena kontraksi maupun relaksasi dari otat antar tulang rusuk dan otot
diafragma. Pada saat kontraksi rongga dada akan membesar dan menyebabkan
tekanan udara dalam paru-paru turun sehingga menarik udara masuk kedalam
paru-paru. Sedang pada saat relaksasi rongga dada akan mengecil sehingga
tekanan udara dalam paru paru akan naik dan menyebabkan udara terdorong
keluar dari paru-paru.
23
Volume tidal atau volume pernafasan normal pada manusia kurang
lebih 500 mL, sedangkan volume udara maksimum yang dapat di hirup dan
dikeluarkan manusia kurang lebih 3400 mL (untuk wanita) dan 4800 mL
(untuk pria) atau ini disebut sebgaia Kapasitas Vital. Sebenarnya walaupun
kita telah sekuat kuat nya ber ekspirasi masih ada udara yang tertinggal
didalam alveolus atau disebut Volume Residu sebesar kurang lebih 1200 mL.
d. Pengaturan pernafasan
System saraf secara normal mengatur kecepatan ventilasi alveoulus
hampir sama dengan permintaan tubuh. Sehingga tekanan oksigen dan tekanan
karbondioksida pada darah arteri hampir tidak berubah bahkan selama latihan
fisik dan beberapa stress pernafasan lainnya. Ada 5 pengaturan pernafasan,
yaitu
1. Pengaturan system saraf dorsal
Kelompok neuron pernafasan dorsal menempati sebagian besar
panjang medulla, neuronnya terletak di nuklelus traktus solitaries, uang
mendapatkan rangsang dari saraf nervus vagus dan nervus glosofaringeus,
yang meneruskan rangsang dari kemoreseptor, barareseptor, dan reseptor,
reseptor lainnya.
Sinyal inspirasi berjalan landai, artinya sinyal saraf yang
ditransmisikan ke otot inspirasi tidak seketika itu juga menjadi potensial
aksi. Pada pernafasan normal, permulaannya lemah dan meningkat secara
perlahan-lahan selama kira kira 2 detik. Kemudian secara tiba-tiba
berakhir selama 3 detik berikutnya, yang mengakibatkan penghentian
eksitasi pada diafragma dan menimbulkan sifat elastic daya lenting paru
dan dinding dada untuk menghasilkan ekspirasi. Keuntungan dari sinyal
landai menyebabkan peningkatan volume paru paru yang mantap selama
inspirasi sehingga tidak terengah-engah.
2. Pengaturan pusat pneumotaksik
Pusat pneumotaksik terletak disebelah dorsal parabrakialis pada
pons bagian atas. Fungsi utama pengaturannya adalah pembatasan pada
inspirasi. Pada inspirasi sinyal landai pneumotaksis membatasi lamanya
24
inspirasi terjadi, hal ini dilakukan untuk menghindari pengisian udara yang
terlalu banyak diparu-paru.
3. Pengaturan system saraf ventral
Pengaturan system saraf ventral dijumpai pada bagian rostal dari
nucleus ambigus dan bagian kaudal dari nucleus retroambigus. Pada
pernafasan normal pengaturan ini akan inaktif, namun jika terjadi
mekanisme yang memerlukan pernafasan lebih maka system saraf dorsal
akan mengirimkan sinyal ke system saraf ventral untuk meningkatkan
ventilasi paru paru sehingga udara akan terisi lebih banyak. Rangsangan
listrik pada saraf ini akan menyebabkan inspirasi sedang rangsang lainnya
akan menyebabkan ekspirasi. System pernafasan ini dibutuhkan terutama
pada latihan fisik atau stress pernafasan yang memerlukan kita bernafas
lebih dalam lagi.
4. Refleks inflasi hering-breur
Reflex ini terutama muncul sebagai mekanime protektif untuk
mencegah inflasi paru paru yang berlebihan. Pada manusia reflex ini
diaktifkan ketika volume tidal pernafasan lebih atau sama dengan dari 3
kali frekuensi pernafasan tidal normal (3 x 500 = 1500 mL)
5. Pengaturan kimiawi pernafasan
Pengaturan kimiawi pada pernafasan ada dua yaitu kemosensitif
yang peka terhadap CO2 dan kemoreseptor yang peka terhadap O2.
Pada kemosensitif sebenarnya yang merangsang bukan CO2 secara
langsung. CO2 akan berekasi dengan cairan jaringan yang mengandung
H2O membentuk H2CO3, H2CO3 ini akan berdisosiasi menjadi ion H+ dan
HCO3-, ion H+ akan berpengaruh terhadap rangsang langsung pada
pernafasan dan mensinyalkan bahwa kandungan CO2 tinggi dan tubuh
harus segera melakukan ekspirasi selanjutanya melakukan inspirasi untuk
menggantikan konsentrasi CO2 dengan O2.
Sedangkan pada kemoreseptor peka terhadap rangsang O2. Saat
konsentrasi O2 turun saraf akan mensinyalkan untuk segera melakukan
inspirasi dan mendapatkan kadar O2 yang normal lagi.
25
4. Sistem Kemih
Gambar 12. Sistem Kemih
Sistem kemih mengeluarkan kelebihan air, garam, asam, dan elektrolit lain dari
plasma serta mengeluarkannya ke urin, bersama dengan zat-zat sisa selain CO2.
Sistem ini mencakup ginjal dan perpipaan yang terkait.
5. Sistem Tulang
Gambar 13. Sistem Tulang
Sistem tulang (tulang, sendi) merupakan penunjang dan protektor bagi jaringan
lunak dan organ. Sistem ini juga berfungsi sebagai tempat penyimpanan kalsium
(Ca2+), suatu elektrolit yang konsentrasinya dalam plasma harus dipertahankan
dalam batas batas sempit. Bersama dengan sistem otot, sistem tulang juga
memungkinkan tubuh dan bagian bagian bergerak. Selain itu sumsum tulang
bagian interior lunak beberapa jenis tulang adalah sumber utama sel darah.
Organel dan sitoskeleton juga melakukan tugas untuk mempertahankan
homeostasis. Beberapa contohnya adalah :
1. Sel saraf dan endokrin mengeluarkan berbagai zat perantara kimiawi yang
penting dalam aktivitas regulatorik. Contoh, perantara kimiawi yang
26
dikeluarkan oleh sel saraf merangsang otot pernapasan, yang melaksanakan
pertukaran O2 dan CO2. Protein perantara kimiawi ini (neurotransmitter di sel
saraf dan hormone di sel endokrin) semua dihasilkan oleh retikulum
endoplasma dan kompleks golgi serta dikeluarkan melalui proses eksositosis
dari sel ketika dibutuhkan.
2. Kemampuan sel otot berkontraksi bergantung pada pergeseran sitoskeleton
mikrofilamen satu sama lain. Kontraksi otot berperan dalam homeostasis,
contohnya, kontraksi otot jantung yang memompa darah ke seluruh tubuh,
kontraksi otot yang melekat di tulang sehingga memungkinkan tubuh mencari
makan, kontraksi otot dinding lambung dan usus yang menggerakan makanan
ke saluran cerna sehingga nutrien yang masuk dapat diurai menjadi bentuk
yang dapat diserap ke dalam darah untuk disalurkan sel.
3. Sel darah putih menahan tubuh dari infeksi dengan memanfaatkan lisosom
untuk menghancurkan partikel yang ditelan sewaktu sel sel ini berpatroli
mencari mikroba invasif. Sel darah putih mampu menjelajahi tubuh dengan
gerakan amuboi, suatu proses sel merangkak yang dimungkinkan oleh
pembentukan dan penguraian terpadu aktin, yaitu salah satu komponen
sitoskeleton.
Fungsi normal sel adalah dasar semua aktivitas organ.
6. Sistem Otot
Gambar 14. Sistem Otot
Sistem otot (otot rangka) menggerakan tulang tempat melekatnya otot rangka.
Dari sudut pandang homeostasis murni, sistem ini memungkinkan indvidu
bergerak mendekati makanan atau menjauh dari bahaya. Selain itu, panas yang
dihasilkan oleh kontraksi otot penting dalam mengatur suhu. Selain itu, karena
27
otot rangka berada dibawah kontrol sadar maka orang yang bersangkutan dapat
menggunakannya untuk melakukan gerakan lain yang dia inginkan. Gerakan
gerakan ini yang berkisar dari ketrampilan motorik halus yang diperlukan untuk
menjahit hingga gerakan kuat yang diperlukan untuk angkat beban, tidak harus
ditujukan untuk mempertahankan homeostasis.
7. Sistem Integumen
Gambar 15. Sistem Integumen
Sistem intergumen (kulit dan struktur terkait) berfungsi sebagai sawar protektif
luar yang mencegah cairan internal keluar dalam tubuh dan mikroorganisme asing
masuk. Sistem ini juga penting dalam mengatur suhu tubuh. Jumlah panas yang
lenyap dari permukaan tubuh ke lingkungan eksternal dapat disesuaikan dengan
mengontrol produksi keringat dan dengan mengatur aliran darah hangat ke kulit.
8. Sistem Imun
Gambar 16. Sistem Imun
Sistem imun (sel darah putih, organ limfoid) mempertahankan tubuh dari invasi
asing dan dari sel sel tubuh yang berubah menjadi kanker. Sistem ini juga
melicinkan jalan untuk memperbaiki atau mengganti sel yang cedera atau haus.
28
9. Sistem Saraf
Gambar 17. Sistem Saraf
Sistem saraf (otak, medula spinalis, saraf) adalah salah satu dari dua sistem
regulatorik utama tubuh. Secara umum, sistem ini mengontrol dan
mengkoordinasikan aktivitas tubuh yang memerlukan respon cepat. Sistem saraf
sangat penting dalam mendeteksi dan memulai respon terhadap perubahan dalam
lingkungan eksternal. Selain itu, sistem ini bertanggung jawab untuk fungsi fungsi
yang lebih tinggi yang tidak seluruhnya ditujukan untuk mempertahankan
homeostasis misalnya kesadaran, daya ingat, dan kreativitas.
Sel sel harus berkomunikasi dan bekerjasama untuk mencapai homeostasis.
Untuk mendapatkan respon yang sesuai, dua sistem regulatorik utama tubuh,
sistem saraf dan endokrin harus berkomunikasi dengan sel sasaran yang dikontrol.
Sehingga komunikasi saraf dan hormone sangat penting untuk mempertahankan
lingkungan internal yang stabil serta memadukan aktivitas aktivitas non
homeostasis.
Sel saraf adalah sel khusus untuk menerima, memproses, menyandi dan
menyalurkan dengan cepat informasi dari satu bagian tubuh ke bagian lain.
Informasi disalurkan oleh jalur unit saraf rumit melalui perambatan potensial aksi
di sepanjang sel saraf serta oleh transimisi kimiawi sinyal dari neuron ke neuron
di sinaps dan dari neuron ke otot dan kelenjar melalui interaksi neurotransmitter-
reseptor lainnya di taut tersebut.
Sebagian sinyal listrik saraf menyampaikan informasi mengenai perubahan
yang harus ceoat ditanggapi oleh tubuh agar dapat mempertahankan
homeostasis,misalnya, informasi tentang penurunan tekanan darah. Sinyal listrik
saraf lainnya dengan cepat menyampaikan pesan ke otot dan kelenjar untuk
29
merangsang respon yang sesuai dan melawan perubahan ini, misalnya
penyesuaian dalam aktivitas jantung dan pembuluh darah untuk memulihkan
tekanan darah ke normal ketika tekanan darah itu turun. Sistem saraf juga
mengendalikan kegiatan non homeostasis yang banyak diantaranya di bawah
kesadaran contohnya, bermain basket atau browsing internet.
Sistem endokrin mengangkut hormon ke dalam darah, yang mengangkut
pembawa pesan kimiawi ini ke sel sel sasaran yang letaknya jauh tempat hormone
tersebut menimbulkan efek dengan mengubah aktivitas protein enzimatik atau
struktur sel sel tersebut. Hormon larut air mengubah protein intrasel yang sudah
ada dengan mengaktifkan sistem pembawa pesan kedua. Hormon larut lemak
mengaktifkan gen gen yang mendorong sintesis protein sel sel baru. Perubahan
aktivitas yang terjadi pada protein intrasel, yang melaksanakan respon fisiologik
yang ditentukan oleh hormon pembawa pesan tersebut. Sebagai contoh, hormon
membantu mempertahankan konsentrasi nutrien yang tepat di lingkungan internal
dengan mengarahkan reaksi reaksi kimia yang terlibat dalam penyerapan,
penyimpanan, pembebasan, dan pemakaian molekul molekul nutrient ini. Hormon
juga mengatur pertumbuhan dan mengontrol sistem reproduksi yang bersifat
nonhomeostasis.
10. Sistem Endokrin
Gambar 18. Sistem Endokrin
Sistem endokrin adalah sistem adalah sistem regulatorik utama lainnya. Berbeda dari
sistem saraf, secara umum kelenjar-kelenjar penghasil hormon pada sistem endokrin
mengatur aktivitas yang lebih memerlukan durasi daripada kecepatan, misalnya
pertumbuhan. Sistem ini sangat penting dalam mengontrol konsentrasi nutrien, dan
mengontrol volume serta komposisi elektrolit lingkungan internal dengan mengatur
fungsi ginjal.
30
11. Sistem Reproduksi
Gambar 19. Sistem Reproduksi Wanita dan Pria
Sistem reproduksi tidak esensial bagi homeostasis dan karenanya tidak esensial
bagi kelangsungan hidup individu. Namun sistem ini esensial bagi kelangsungan
keberadaan spesies.
5. Faktor yang Mempengaruhi
a. Faktor Internal
1. Konsentrasi air, garam – garam dan elektrolit lain.
2. pH
3. Suhu
4. Konsentrasi molekul zat – zat gizi : nutrient sebagai bahan bakar
5. Volume dan tekanan darah
6. Konsentrasi O2 dan CO2
7. Konsentrasi zat – zat sisa
b. Faktor Eksternal
1. Perubahan temperatus di luar tubuh
2. Peningkatan aktivitas pada tubuh
6. Sistem Kontrol
Dalam menyelenggarakan homeostasis ini tubuh harus senantiasa memantau adanya
perubahan-perubahan nilai berbagai parameter, lalu mengkoordinasikan respons yang sesuai
sehingga perubahan yang terjadi dapat diredam. Untuk itu sel-sel tubuh harus mampu
berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Komunikasi antar sel ini merupakan media yang
menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh.
31
Ada empat pengendalian yaitu:
1. Pengendalian secara lokal (intersik)
Pengendalian yang dilakukan dengan komunikasi antar sel yang berdekatan
2. Pengendalian jarak jauh (ekstrinsik)
Pengendalian ini lebih kompleks dan dimungkinkan melalui refeks yang dapat melibatkan
sistem saraf (lengkung refleks) maupun sistem endokrin (pengaturan umpan balik)
3. Pengaturan umpan balik negatif (negative feedback)
Merupaka pengaturan penting dalam homeostasis,dalam pengaturan umpan balik negatif
ini sistem pengendalian senantiasa membandingkan parameter yang dikendalikan
(misalnya suhu tubuh atau tekanan darah) dengan nilai setpoint (misalnya kisaran nilai
normalnya). Perubahan-perubahan parameter yang dikendalikan akan mencetuskan
respon melawan perubahan sehingga mengembalikan parameter tersebut pada nilai set
point.
4. Pengaturan umpan balik positif (positive feedback)
Pengaturan ini tidak bersifat homeostatik karena akan memperbesar respons, sampai ada
faktor luar yang menghentikan lingkaran setan ini.
Homeostasis dipertahankan oleh berbagai proses pengaturan yang melibatkan seua sistem
organ tubuh melalui peraturan keimbangan yang sangat halus namun bersifat dinais
(dynamic steady state). Setpoint misanya, tidak selalu sama, dan dapat berubah
bergantung dari kebutuhan saat itu. Irama biologi seperti irama sirkadian misalnya,
merupakan contoh dari perubahan setpoint ini. Pengaturan juga tidak hanya melalui
umpan balik, tetapi dapat bersifat kedepan (feedforward control) yang memungkinkan
tubuh mengantisipasi perubahan yang akan datang. Bahkan besar respon juga dapat
dimodulasi melalui up-regulation atau down-regulation jumlah kinerja reseptor sel.
7. Transpor Transmembran
Pengangkutan molekul-molekul/proses keluar masuknya materi dari dan
menuju kedalam sel. Membran plasma bersifat permeabel selektif, yaitu
memungkinkan sebagai partikel lewat tetapi menghambat yg lain.
Semua sel harus memperoleh bahan bahan vital, misalnya nutrien dan O2 dari
CES sekitar dan harus memindahkan zat sisa ke CES untuk dikeluarkan serta produk
32
sekretorik, misalnya pembawa pesan kimiawi dan enzim pencernaan. Karena itu,
transpor bahan melalui plasma membran antara CES dan CIS adalah hal yang
essensial bagi kelangsungan hidup sel, dan konstituen konstituen CES harus
dipertahankan secara homeostasis untuk mempertahankan kehidupan tersebut. Banyak
jenis sel melakukan transpor membran untuk menjalankan aktivitas mempertahankan
homeostasis. Inilah beberapa contohnya :
1. Penyerapan nutrien dari lumen saluran cerna melibatkan transpor molekul
molekul penghasil energi ini menembus membran sel sel yang melapisi saluran
cerna.
2. Pertukaran O2 dan CO2 antara udara dan darah di paru melibatkan transpor gas gas
ini menembus membran sel darah yang melapisi kantung udara paru dan
pembuluh darah.
3. Urin dibentuk oleh pemindahan selektif bahan bahan antara darah dan cairan
dalam tubulus ginjal menembus membran sel sel yang melapisi tubulus.
4. Denyut jantung dipicu oleh perubahan siklik dalam transpor Na+, K+, dan Ca2+
menembus membran sel jantung.
5. Sekresi pembawa pesan kimiawi misalnya neurotransmitter dari sel saraf dan
hormon dari sel endokrin melibatkan transport transpor produk regulatorik ini ke
CES pada stimulasi yang sesuai.
Selain melaksanakan pemindahan selektif antara CES dan CIS, membran
plasma mengandung reseptor untuk mengikat pembawa pesan kimiawi yang
mengatur berbagai aktivitas sel. Sebagai contoh hormone vasopressin, yang
dikeluarkan sebagai respon terhadap defisit air tubuh, berikatan dengan reseptor
membran plasma sel ginjal tipe tertentu. pengikatan tersebut memicu sel sel
tersebut untuk menahan air sewaktu pembentukan urin sehingga defisit air yang
memicu respon tersebut dapat dikurangi.
Semua sel hidup memiliki potensial membran, dengan interior sel sedikit
lebih negative daripada cairan yang mengelilingi sel ketika sel berada dalam
keadaan istirahat secara elektris. Aktivitas khusus sel saraf dan otot bergantung
pada kemampuan sel sel ini mengubah potensial membran mereka secara cepat
pada stimulasi yang sesuai. Perubahan potensial yang sesaat dan cepat ini di sel
saraf berfungsi sebagai sinyal listrik atau impuls saraf yang menjadi cara untuk
menyalurkan informasi di sepanjang jalur saraf. Informasi ini digunakan untuk
33
melakukan penyesuaian penyesuaian homeostatik misalnya memulihkan tekanan
darah ke normal ketika timbul sinyal bahwa tekanan darah tersebut terlalu rendah.
Perubahan cepat pada potensial membran di sel otot memicu kontraksi otot, yaitu
aktivitas khusus otot. Kontraksi otot berperan dalam homeostasis melalui banyak
cara termasuk pemompaan darah oleh jantung dan pemindahan makanan
sepanjang saluran cerna.
Permeabilitas membran
Segala sesuatu yang lewat antara sel dan cairan ekstrasel di sekitarnya harus mampu
menembus membran plasma.
Sifat-sifat membran plasma, yaitu:
permeabel à zat dapat menembus membran
impermeabel à zat tidak dapat menembus membran
Permeabel selektif à memungkinkan sebagian partikel lewat tapi menghambat
yang lain
Sifat partikel yg mempengaruhi penembusan partikel
1. Kelarutan relatif partikel dalam lemak
à mampu larut dlm lipid lapis-ganda dan menembus membran
ex :
Molekul non polar (O2,CO2 dan as.Lemak)
àmudah larut dlm lemak dan cepat menembus membrane
Partikel bermuatan (ion-ion seperti Na+&K+) dan molekul polar
(glukosa dan protein)
àkelarutan lemak rendah tetapi mudah larut dalam air
2. Ukuran Partikel
Mudah larut dalam lemak, mampu larut dlm lipid lapis-ganda dan
menembus membran .
34
Lipid lapis-ganda berfungsi sbg sawaran impermeable terhadap
partikel yg kurang larut dlm lemak.
Untuk ion-ion larut air yg bergaris tengah 0,8 nm.
Gambar 20. Struktur Lipid Bilayer
a. Transpor Pasif
Difusi suatu substansi melintasi membran plasma, yg bersifat selektif
permiabel
Pergerakan senyawa yg menuruni gradien konsentrasinya (konsentrasi tinggi
ke rendah)
Tidak memerlukan energi
Ex:
difusi,osmosis,difusi terfasilitasi
1. Difusi
Perpindahan partikel(molekul,ion,dan atom) dari area konsentrasi tinggi ke
area dengan konsentrasi rendah.
Menuruni gradien konsentrasi
35
Gambar 21. Membran Sel
Membran makhluk hidup à selektif permiabel
à mampu untuk menyeleksi partikel yang dapat melewatinya
Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi :
Gradien konsentrasi
Permeabilitas membran
Area membran
Berat molekul
jarak yg ditempuh
2. Difusi terfasilitasi
Memindahkan molekul besar yang tidak larut lemak(lipid) seperti
glukosa, asam amino dan beberapa garam mineral untuk melewati
membran sel
Difusi terfasilitasi juga disebut difusi yang menuruni gradien
konsentrasi
Dibatasi oleh jumlah protein pembawa yang spesifik/protein
transporter
36
Hormon yang terlibat dalam transpor glukosa dan mempengaruhi
kecepatan transpor dlm sel à insulin
Gambar 22. Difusi Terfasilitasi
3. Osmosis
Difusi suatu zat pelarut melintasi membran selektif permiabel dari area
dengan koncentrasi rendah à tinggi
Tubuh manusia mengandung persentase air yang tinggi dan osmosis
menggerakkan air keluar masuk sel terus-menerus
Ketidakseimbangan osmosis pada tubuh dapat menyebabkan
pembengkakan sel atau penciutan sel, dehidrasi, serta edema
Hipertonis: Larutan dengan konsentrasi zat terlarut non penetrans di atas
normal, maka sel menciut kehilangan air secara osmosis
Isotonis: Memiliki konsentrasi zat terlarut non penetrans yang sama
dengan yang dimiliki sel tubuh normal.
Hipotonis: Larutan dengan konsentrasi zat terlarut non penetrans yang
rendah maka air akan masuk ke dalam sel dengan osmosis
37
Gambar 23. Osmosis
b. Transpor Aktif
Membutuhkan energi (ATP)
Pergerakan senyawa melawan gradien konsentrasi(dari konsentrasi rendah ke
tinggi)
Melibatkan protein integral tertentu
Contohnya:
Pompa ion Na+¿¿ dan K+¿ ¿
1. Endositosis
Transportasi ke dlm sel
Membran plasma mengelilingi zat yg akan dimakan, kemudian
permukaannya melebur dan melepaskan vesikel yg membungkus zat
yg dimakan tersebut sehingga berada di dlm sel
Pinositosis : Jika yang dimasukkan adalah cairan dan vakuola endositik
berukuran kecil kurang dari 150 nm.
Fagositosis : jika yang dimasukan adalah partikel multimolekul besar,
seperti bakteri/ sisa sel vakuola yang terbentuk kurang dari 250 nm.
Contohnya : sel-sel darah putih dalam pertahanan tubuh.
2. Eksositosis
Transportasi ke luar sel
38
Produk sekretorik molekul besar yg menembus sel utuh, juga penting
dlm daur ulang membran
Memerlukan ATP
Sekresi dipicu oleh rangsangan saraf/ kontrol lain yg berperan lalu
lintas antar sel dan tidak diketahui
3. Transpor aktif primer
Secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan
menghasilkan energi untuk di transfer. Ex: Pompa on Na+ dan Ion K+,
untuk mempertahankan kondisi, Ion Na+ K+ harus selalu dipompa untuk
melawan gradient konsentrasi
4. Transpor Aktif Sekunder
Transpor pengangkatan gabungan, pengangkutan ion-ion bersama
dengan pengangkutan molekul lain. Ex: Pengankutan asam amino dan
glukosa dari lumen usus, menembus membrane sel epitel usu selalu
bersama dengan pengangkutan Ion-ion Na+, juga melibatkan protein
pembawa dan membutuhkan energi dari hasil hidrolisis ATP.
Potensial Membran
• Semua membran plasma memiliki potensial membran atau secara
listrik mengalami polarisasi.
• Potensial membran mengacu pada pemisahan muatan – muatan
diantara kedua sisi membran atau perbedaan jumlah relatif kation
dan anion di CIS dan CES.
• Karena muatan yg terpisah memiliki potensi untuk melakukan
kerja, pemisahan muatan diantara kedua sisi membran disebut
potensial membran.
• Potensial membran disebabkan oleh adanya sejumlah kecil partikel
bermuatan dalam cairan tubuh.
39
• Besarnya potensial membran bergantung pada derajat pemisahan
muatan – muatan yg berlawanan; semakin banyak jumlah muatan
yang dipisahkan semakin besar potensialnya.
8. Termoregulasi
Mekanisme Dingin
Gambar 24. Mekanisme Dingin
40
Mekanisme Panas
Gambar 25. Mekanisme Panas
o Radiasi
Pemindahan energi panas dai suatu benda yang lebih panas ke benda dingin dalam
bentuk gelombang elektromagnetik, yang merambat melalui ruang matahari ke
manusia
o Konduksi
Pemindahan panas dari benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin
berkontak langsung, bantal panas menyentuh tubuh
o Konveksi
Pemindahan energi panas melalui udara. Udara yang dingin di hangatkan oleh
tubuh melalui konduksi naik dan digantu oleh udara dingin
41
o Evaporasi
Pemindahan panas yang digunakan tubuh, panas pasif yang terus menerus
berdifusi menembus kulit dan menguap. Tidak dibawah control fisiologik, bahkan
cuaca dingin
o Berkeringat
Proses pengeluaran panas evaporative aktif dibawah control saraf simpatis.
9. Gangguan Homeostasis
Edema: kelebihan cairan dalam jaringan.
Edema menunjukkan adanya cairan berlebihan dijaringan tubuh. Pada
sebagian besar keadaan, edema terutama terjadi pada kompartemen cairan ekstrasel,
tapi dapat juga melibatkan cairan intrasel.
Edema intrasel
Dua kondisi yang memudahkan terjadinya pembengkakan intrasel:
1. Depresi sitem metabolisme jaringan
2. Tidak adanya nutrisi sel yang adekuat. Contohnya, bila aliran darah ke
jaringan menurun, pengiriman oksigen dan nutrient berkurang. Jika aliran
darah menjadi sangat rendah untuk mempertahankan metabolisme jaringan
normal, maka pompa ion membran sel menjadi tertekan. Bila hal ini terjadi,
ion natrium yang biasanya masuk ke dalam sel tidak dapat lagi dipompa keluar
dari sel, dan kelebihan ion natrium dalam sel akan menimbulkan osmosis air
ke dalam sel. Terkadang hal ini dapat menurunkan volume normal. Merupakan
awal terjadinya kematian jaringan,
Edema intrasel juga dapat terjadi pada jaringan yang meradang.
Peradangan biasanya mempunyai efek langsung pada membran sel yaitu
meningkatnya permeabilitas membrane, dan memungkinkan natrium dan ion-
ion lain berdifusi masuk ke dalam sel, yang diikuti dengan osmosis air
kedalam sel.
42
Edema ekstrasel
Edema ekstrasel terjadi bila ada akumulasi cairan yang berlebihan dalam
ruang ekstrasel. Ada dua penyebab edema ekstrasel yang umum dijumpai:
1. Kebocoran abnormal cairan dari plasma ke ruang intersitial dengan
melintasi kapiler
2. Kegagalan system limfatik untuk mengembalikkan cairan dari cairan
interstitium ke dalam darah.
Edema dapat terjadi karena beberapa penyebab diantara:
1. Edema yang Disebabkan oleh Gagal Jantung
Salah satu penyebab edema paling sering dan paling fatal adalah gagal
jantung. Pada gagal jantung, jantung gagal memopa darah secara normal
dari vena ke dalam arteri; hal ini meningkatkan tekanan vena dan tekanan
kapiler, yang menyebabkan peningkatan filtrasi kapiler. Selain itu, tekanan
arteri cenderung turun, menyebabkan penurunan ekspresi garam dan air
oleh ginjal, yang meningkatkan volume darah dan lebih lanjut
meningkatkan tekanan hidrostatik kapiler sehingga edema makin
bertambah. Penurunan aliran darah ke ginjal juga merangsang sekresi
rennin, menyebabkan peningkatan pembentuk angiotensin II dan
peningkatan sekresi aldosteron, yang menambah beratnya retensi garam dan
air oleh ginjal. Jadi, pada gagal jantung yang tidak diobati, semua faktor
bekerja sama membentuk edema ekstrasel generalisata yang hebat.
Pada pasien yang gagal jantung kiri tanpa gagal jantung kanan yang
bermakna, darah dipompa secara normal menuju paru-paru oleh jantung
kanan tetapi tidak dapat keluar dari vena pulmonalis ke jantung kiri karena
pada sisi jantung ini sangat lemah. Akibatnya, semua pembuluh paru,
termasuk tekanan kapiler paru, meningkat jauh diatas normal,
menyebabkan edema paru berat dan mengancam jiwa. Bila tidak ditangani,
akumulasi cairan dalam paru bertambah dengan cepat, menyebabkan
kematian dalam beberapa jam.
43
2. Edema yang Disebabkan oleh Penurunan Ekskresi Garam dan Air
oleh Ginjal
Pada penyakit ginjal yang mengekskresikan natrium klorida dan air
dalam urin, sejumlah besar natrium klorida dan air akan ditambahkan ke
cairan ekstrasel. Sebagian besar garam dan air ini bocor dari darah dan
masuk ke rongga interstisial, tapi sebagian masih tetap berada dalam darah.
Efek ini akan menyebabkan:
Peningkatan volume cairan intersitialyang besar (edema ekstrasel)
Hipertensi akibat peningkatan volume darah.
3. Edema yang Disebabkan oleh Penurunan Protein Plasma
Penurunan konsentrasi protein yang diakibatkan karena kegagalan
untuk menghasilkan protein dalam jumlah cukup akibat kebocoran protein
dari plasma yang akan menimbulkan peningkatan filtrasi kapiler osmotik
koloid plasma. Hal ini dapat menyebabkan peningkatan filtrasi kapiler di
seluruh tubuh dan edema ekstrasel.
Salah penyebab terpenting dari penurunan konsentrasi penurunan
protein plasma ialah hilangnya protein dalam urin yang dijumpai pada
penyakit ginjal tertentu, yaitu suatu keadaan yang disebut system nefrotik.
Berbagai jenis penyakit ginjal ini dapat merusak membran glomerolus
ginjal, sehingga membran menjadi bocor dan protein plasma dapat
melewatinya, dan seringkali memungkinkan sejumlah besar protein lewat
memasuki urin. Bila kehilangan ini melebihi kemampuan tubuh untuk
mensintesi protein, terjadilah penurunan konsentrasi protein plasma. Edema
generalisata yang serius dapat terjadi bila protein plasma turun di bawah 2,5
g/100ml.
Sirosis hati adalah keadaaan lain yang juga menyebabkan
penurunan konsentrasi penurunan konstrasi protein plasma. Sirosis berarti
timbulnya sejumlah besar jaringan fibrosa di antara sel-sel parenkim hati.
Sal satu akibatnya ialah kegagalan sel-sel ini untuk menghasilkan protein
plasma yang cukup, sehingga timbul penurunan tekanan osmotik koloid
plasma dan edema generalisata yang menyertai keadaan ini.
Sirosis hati juga menimbulkan edema dengan cara lain, yaitu
fibrosis hati kadang-kadang mengkompresi drainase pembuluh vena porta
44
abdomen saat pembuluh ini melewati hati sebelum bermuara kembali ke
sirkulasi sitemik. Hambatan aliran keluar vena porta meningkatkan tekanan
hidrolistatik kapiler di seluruh daerah gastrointestinal dan selanjutnya
meningkatkan filtrasi cairan keluar dari plasma ke dalam area intra-
abdomen. Bila hal ini terjadi, kombinasi efek penurunan konsentrasi protein
plasma dan tekanan kapiler porta yang tinggi akan menyebabkan transudasi
sejumlah besar cairan dan protein ke dalam rongga abdomen, yaitu suatu
keadaan yang disebut asites.
Faktor-faktor yang mencegah edema
1. Faktor pengaman yang dihasilkan oleh komplians jaringan yang rendah
pada kisaran tekanan negatif besarnya sekitar 3mmHg.
2. Faktor pengaman yang dihasilkan oleh peningkatan aliran limfe ialah
sekitar 7mmHg.
3. Faktor pengaman yang disebabkan oleh pengeluaran protein dari ruang
interstisial adalah sekitar 7 mmHg.
Total faktor pengaman terhadap edema adalah sekitar 17mmHg. Hal
ini berarti bahwa tekanan kapiler pada jaringan perifer secara teoritis
dapat meningkat sebanyak 17mmHg, atau kira-kira mencapai dua kali
nilai normal, sebelum terjadinya edema yang benar.
45
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, N.A., Reece, J.B., Mitchell, L.G. Biologi. Jilid 1. Edisi kelima. Erlangga: Jakarta.
Guyton and Hall. 2006. Buku Ajar Fisiologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC.
Sherwood, Lauralee. 2001. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 2. Jakarta: EGC.
Sherwood, Lauralee. 2007. Fisiologi Manusia dari Sel ke Sistem. Edisi 6. Jakarta: EGC.
46