DASAR-DASAR FISIOLOGI HEWAN Adnan. 2010

(Biologi FMIPA UNM)

A. DEFINISI

Pada organisme uniseluler, seluruh proses hayati berlangsung di dalam sel tunggal. Pada

organisme multiseluler, berbagai kelompok-kelompok sel mengalami spesialisasi dengan fungsi-

fungsi yang lebih spesifik.

Pada berbagai jenis vertebrata, termasuk manusia, kelompok-kelompok sel membentuk

sistem-sistem yang lebih spesifik. Berbagai sistem tersebut antara lain adalah sistem pencernaan

makanan, sistem pernafasan, sistem peredaran darah, sistem urinaria, sistem reproduksi, sistem

kordinasi, sistem otot, dan sebagainya. Sistem-sistem tersebut secara bersama-sama

melaksanakan berbagai fungsi dan pada akhirnya mampu menopang sebuah organisme yang

fungsional.

Berbagai proses yang berlangsung di dalam tubuh seperti reaksi-reaksi kimia yang

berlangsung di dalam sel, penghantaran impuls dari satu bagian ke bagian tubuh yang lainnya,

kontraksi otot, peristiwa-peristiwa endokrin, serta berbagai faktor-faktor fisik dan kimia yang

bertanggung jawab akan asal, perkembangan dan gerak maju kehiudpan secara umum dipelajari

di dalam fisiologi. Secara singkat fisiologi didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari fungsi

alat-alat tubuh atau organ dari suatu makhluk hidup.

B. CAIRAN TUBUH

Sebahagian besar dari tubuh hewan, termasuk manusia terdiri atas cairan. Pada manusia

dewasa muda, rata-rata 18% dari berat tubuhnya terdiri atas protein dan derivatnya, mineral

sebanyak 7%, lemak sebanyak 15% dan air sebanyak 60%. Cairan tubuh dibagi menjadi dua

kelompok utama yaitu cairan intra sel dan cairan ekstra sel (CES). Lebih kurang 1/3 bagian

seluruh cairan tubuh berada di luar sel dan sisanya 2/3 merupakan cairan intra sel.

Sel-sel yang membangun tubuh semua makhluk jenis hewan multiseluler kecuali yang

paling sederhana seakan-akan hidup di dalam laut interna yang merupakan cairan luar sel atau

cairan ekstra sel (CES) yang dikelilingi oleh kulit tubuh. Di dalam CES terdapat berbagai jenis

ion dan nutrien-nutrien yang diperlukan oleh sel untuk mempertahankan kelangsungan

kehidupan. Selain itu CES menerima O2 dan membuang sampah-sampah metabolisme. CES

bergerak secara tidak tetap diseluruh tubuh dan dengan segera bercampur oleh sirkulasi darah

dan oleh diffusi antara darah dan cairan jaringan. Oleh sebab itu semua kehidupan sel pada

organisme multiseluler pada hakikatnya memiliki lengkungan yang sama yaitu CES. Sebab itu

CES sering dinamakan lingkungan interna tubuh atau miliu interieur. CES memiliki kepekatan

yang lebih encer dari air laut sekarang ini.

Pada hewan dengan sistem vaskularisasi tertutup, CES terdiri atas; (i) cairan interstisial

dan (ii) plasma darah yang beredar.

Plasma dan sel-sel darah, terutama sel-sel darah merah mengisi sistem vaskuler dan secara

bersama-sama merupakan volume total darah. Cairan interstisial adalah bagian dari CES yang

berada di luar sistem vaskuler. Bagian intra sel dari cairan tubuh merupakan 40% dari berat

badan, bagian ekstra sel kurang lebih 20%, 25% dari CES berada dalam sistem vaskuler (plasma

darah 5% dari berat badan) dan 75 % diluar sistem vaskuler (cairan interstisial 15% dari berat

badan). Keseluruhan volume darah merupakan 8% dari berat badan.

Sel mampu untuk hidup, tumbuh, dan melakukan fungsi-fungsi khususnya selama

tersedia konsentrasi oksigen, glukosa, beberapa ion, asam-asam amino, dan asam lemak yang

sesuai dengan lingkungan internanya.

Dalam beberapa hal terdapat perbedaan yang mendasar antara CES dengan cairan intra

sel, yaitu CES mengandung ion natrium, klorida, dan bikarbonat dalam jumlah yang banyak serta

berbagai nutrien untuk sel seperti oksigen, glukosa, asam lemak, dan asam-asam amino,

sedangkan cairan ekstra sel mengandung ion kalium, ion magnesium, dan fosfat dalam jumlah

yang besar. CES juga mengandung CO2 yang ditranspor dari sel ke paru-paru untuk diekskresi,

serta hasil-hasil sel lainnya yang ditranspor ke ginjal untuk dikeluarkan.

C. HOMEOSTASIS SISTEM FUNGSI TUBUH

Homeostasis dinyatakan sebagai kemampuan mempertahankan keadaan statik atau

konstan dalam lingkungan interna. Pada hakekatnya semua organ atau jaringan tubuh melakukan

fungsi yang membantu mempertahankan keadaan konstan tubuh. Misalnya paru-paru

menyediakan oksigen sebanyak yang diperlukan sel, ginjal memepertahankan keadaan

konsentrasi ion-ion yang konstan, dan usus menyediakan nutrien.

CES ditranspor keseluruh bagian tubuh dalam dua tingkatan yaitu :

1. Tingkat pertama memerlukan pergerakan darah mengitari sistem sirkulasi.

2. Tingkat kedua adalah pergerakan cairan antara kapiler darah dan sel-sel.

Dari gambar 1 menunjukkan bahwa jantung sebetulnya merupakan dua pompa yang

terpisah yaitu satu diantaranya mengalirkan darah ke paru-paru, dan yang lainnya mengalirkan

darah ke sistem sirkulasi.

Waktu darah melalui sistem sirkulasi, terjadi pertkaran yang terus menerus antara bagian

plasma darah dan cairan interstisial dalam ruangan sekitar kapiler (gambar 2). Pada gambar 2

menunjukkan bahwa kapiler memiliki pori-porisehingga sejumlah besar cairan dapat berdifusi

bolak-balik antara darah dan ruangan jaringan. Proses difusi ini disebabkan oleh gerak kinetik

molekul-molekul dalam plasma dan CES. Semua cairan dan molekul-molekul yang terlarut

secara terus-menerus bergerak ke segala arah melalui pori-pori, ruangan-ruangan jaringan dan

sebagainya. Setiap saat darah melewati tubuh dan paru-paru. Darah mengikat oksigen pada

alveoli untuk memenuhi kebutuhan oksigen sel. Membran antara alveoli dan lumen kapiler paru-

paru tebalnya hanya 0,4-2 mikron, dan oksigen berdifusi melalui membran ini masuk ke dalam

darah dengan cara yang sama seperti difusi air, nutrien, dan eksreta melalui jaringan kapiler.

Pada gambar 1 telah ditunjukkan bahwa sebagian darah yang dipompa oleh jantung

melalui dinding organ saluran pencernaan. Disini berbagai nutrien yang larut termasuk

karbohidrat, asam lemak, asam amino, dan lain-lain diabsorbsi ke dalam cairan ekstra sel.

Tidak semua zat yang diabsorbsi melalui saluran pencernaan makanan dapat digunakan

oleh sel dalam bentuk seperti yang diabsorbsi. Hati mengubah susunan kimia nutrien-nutrien ini

menjadi bentuk yang lebih dapat digunakan, dan jaringan tubuh lain seperti sel-sel lemak,

mukosa usus, ginjal dan kelenjar endokrin membantu mengubah zat-zat yang diabsorbsi atau

menyimpannya sampai mereka dibutuhkan dikemudian hari.

Sistem muskuloskelet. Kadang-kadang timbul pertanyaan bagaiman sistem

muskuloskelet berperan dalam fungsi homeostatik tubuh?. Jawaban ini sebenarnya sederhana.

Bila tidak ada sistem ini, tubuh tidak dapat bergerak untuk menyesuaikan letak dan waktu untuk

memperoleh makanan yang diperlukan untuk nutrisi. Sistem muskuloskelet juga memberi

pergerakan untuk melindungi tubuh terhadap lingkungan yang membahayakan. Tanpa sistem

muskuloskelet, seluruh tubuh dan semua mekanisme homeostasis kan rusak seketika itu juga.

Bersamaan darah mengambil oksigen dalam paru-paru, karbon dioksida dikeluarkan dari

darah ke dalam alveoli, dan pergetakan udar respirasi ke dalam dan keluar alveolus membawa

karbon dioksida ke atmosfer. Karbon dioksida adalah hasil akhir metabolisme yang paling

banyak.

Masuknya darah melalui ginjal membuang sebahagian besar zat dari plasma yang tidak

diperlukan oleh sel. Zat-zat tersebut khususnya berbagai hasil akhir metabolisme sel dan ion-ion

dan air yang berlebihan dapat tertimbun dalam cairan ekstra sel. Ginjal melaksanakan fungsinya

dengan :

1. Menyaring sejumlah besar plasma melalui glomeruli dalam tubulus.

2. Mereabsorbsi kedalam darah zat-zat yang diperlukan oleh tubuh seperti glukosa, asam

amino, sejumlah besar air dan berbagai ion. Akan tetapi zat-zat yang tidak diperlukan oleh

tubuh, khususnya hasil metabolisme seperti urea, umumnya tidak direabsorbsi, tetapi terus

masuk ke dalam tubulus ginjal dan dibuang di dalam urin.

D. MEKANISME PENGAWASAN

Contoh mekanisme pengawasan yang berlangsung di dalam tubuh adalah pengaturan

konsentrasi oksigen dan karbon dioksida di dalam CES. Oksigen adalah salah satu zat penting

yang diperlukan untuk reaksi-reaksi kimia di dalam sel. Kecepatan reaksi-reaksi kimia dalam arti

yang luas tergantung pada konsentrasi oksigen di dalam CES. Berdasarkan alasan ini suatu

mekanisme pengawasan mempertahankan secara pasti dan konstan konsentrasi oksigen dalam

CES. Mekanisme ini pada dasarnya tergantung pada sifat-sifat kimia Hb yang terdapat di dalam

sel darah merah. Hb bersatu dengan O2 waktu darah melalui paru-paru. Dalam kapiler jaringan

Hb tidak akan melepaskan oksigen ke dalam cairan jaringan bila disini terdapat oksigen yang

banyak, tetapi bila konsentrasi oksigen sedikit, maka Hb akan melepaskan oksigen dalam jumlah

yang cukup untuk memulihkan kembali konsentrasi oksigen di dalam jaringan. Jadi pengaturan

konsentrasi oksigen dalam jaringan pada dasarnya ditetapkan pada sifat-sofat kimia Hb itu

sendiri. Pengaturan ini dinamakan Fungsi dapar-oksigen hemoglobin.

Karbondioksida merupakan hasil akhir oksidatif yang penting di dalam sel. Bila semua

karbon dioksida yang terbentuk di dalam sel terus menerus tertimbun di dalam cairan jaringan

“mass action” karbon dioksida itu sendiri segera menghentikan semua reaksi-reaksi yang

memberi energi untuk sel. Namun demikian hal ini tidak terjadi karena adanya suatu mekanisme

pengawasan yang dapat mempertahankan konsentrasi karbon dioksida di dalam CES.

Konsentrasi CO2 yang sangat tinggi merangsang pusat respirasi, dan menyebabkan orang

bernapas cepat dan dalam. Hal ini akan meningkatkan ekspirasi CO2 dan oleh karena itu

meningkatkan pembuangan CO2 dari darah dan CES, dan proses ini terus menerus berlangsung

sampai konsentrasi CO2 kembali normal.

E. SIFAT-SIFAT SISTEM PENGAWASAN

Sistem pengawasan tubuh bekerja dengan proses umpan balik negatif seperti pada

beberapa penjelasan terdahulu. Dalam pengaturan konsentrasi CO2 , kadar CO2 yang tinggi di

dalam CES menyebabkan penignkatan ventilasi paru-paru, dan ini selanjutnya menyebabkan

penurunan konsentrasi CO2 . dengan kata lain respon negatif terhadap rangsangan yang

permulaan. Sebaliknya bila konsentrasi CO2 turun terlalu rendah, ini menyebabkan umpan balik

melalui sistem pengawasan untuk menaikkan konsentrasi CO2. Respon ini juga negatif terhadap

rangsangan yang pertama.

Oleh sebab itu, pada umumnya bila beberapa faktor berlebihan atau terlalu sedikit, maka

sistem pengawasan tubuh akan mengawali umpan balik negatif, yang terdiri atas serangkaian

perubahan-perubahan yang mengembalikan faktor ke nilai rata-rata tertentu, sehingga

homeostasis dapat dipertahankan.

Pertanyaan yang mungkin muncul adalah mengapa semua sistem pengawasan tubuh

bekerja dengan umpan balik negatif dan bukan positif?. Secara singkat karena umpan balik

positif bukan menyebabkan kestabilan sistem melainkan menimbulkan ketidakstabilan sistem

yang dapat berakhir pada kematian.

Untuk menjelaskan efek dari umpan balik positif dapat dilihat pada efektivitas

pemompaan jantung. Jantung orang normal memompakan darah sekitar 5 liter permenit. Akan

tetapi bila orang tersebut mendadak mengalami pendarahan sehingga darah terbuang 2 liter,

maka sisa darah yang terdapat dalam tubuhnya berkurang sedemikian rupa sehingga tidak cukup

memberi daya pompa jantung secara efektif. Akibatnya tekanan darah turun dan aliran darah ke

otot jantung melalui pembuluh koroner berkurang, hal ini tentunya lebih melemahkan aktivitas

pemompaan jantung. Siklus ini berulang terus menerus sampai menimbulkan kematian.

Perhatikan bahwa setiap siklus pada umpan balik mengakibatkan kelemahan jantung lebih lanjut.

Dengan kata lain rangsangan awal menyebabkan hal yang lebih banyak pada siklus-siklus

berikutnya dan ini dinamakan umpan balik posistif.

Pada dasarnya tubuh manusia merupakan kumpulan 75 trilyun sel yang diorganisasikan

dalam berbagai struktur fungsional, sebahagian diantaranya dinamakan organ. Tiap-tiap struktur

fungsional berperan mempertahankan keadaan homeostasis dalam cairan ekstra sel yang sering

dinamakan lingkungan interna.

Selama keadaan normal dipertahankan dalam lingkungan interna, sel-sel tubuh akan terus

hidup dan berfungsi dengan baik. Jadi tiap-tiap sel memperoleh keuntungan dari homeostasis,

dan sebaliknya tiap-tiap sel berperan dalam mempertahankan homeostasis. Jalinan yang saling

menguntungkan ini memberikan Automatisitas tubuh yang tetap sampai satu atau lebih sistem

fungsional kehilangan kemmapuan untuk berfungsi. Bila hal ini terjadi, semua sel tubuh akan

menderita. Disfungsi yang berlebihan menyebabkan kematian, sedangkan disfungsi yang

moderat menyebabkan sakit.

F. METODE MEMPELAJARI FISIOLOGI

Berbagai metode dapat digunakan dalam mempelajari fisiologi. Metode-metode tersebut

meliputi metode observasi, metode analisis kimia, metode pengamatan secara mikroskopis,

metode kultur jaringan, metode perfusi, metode penyuntikan, metode pencangkokan, metode

pencatatan dan sebagainya. Setiap metode memiliki keuntungan dan kekurangan. Jadi pemilihan

metode lebih ditekankan pada aspek atau tujuan yang ingin dicapai.