Homeostasis, Dasar-Dasar Biolistrik, dan Reflek • Tubuh individu  pengorganisasian biologis sel yang bergabung secara struktural dan fungsional • Sel  jaringan  organ  sistem organ; merupakan kesatuan terintegrasi dalam melakukan berbagai aktivitas kehidupan • Sel: berukuran sangat kecil • Istilah sel pertama kali digunakan oleh Robert Hooke (Inggris, 1635-1703) • Diketahui setelah ditemukan mikroskop pada pertengahan abad ke-17 • Abad ke-19 ditemukan mikroskop cahaya dan diketahui bahwa semua jaringan tumbuhan dan hewan terdiri dari sel-sel • Tahun 1940-an mikroskop elektron ditemukan, struktur internal sel lebih diketahui (kompleks) • Semua sel tersusun atas komponen-komponen kimiawi utama yaitu : protein, asam nukleat, lemak dan polisakarida • Tubuh dibentuk oleh interaksi kumpulan sel • Sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung dalam sel • Setiap sel membentuk fungsi penting bagi kelangsungan hidup yaitu : • Pertumbuhan • Perbaikan — sulit pada sel saraf, sel otot dan sel jantung • Ketersediaan oksigen dan nutrisi — energi bagi sel • Ketersediaan energi — menunjang aktivitas sel • Pembuangan zat sisa — hasil metabolisme dari seluruh reaksi kimia yang terjadi di dalam sel • Berbagai sintesis yang dibutuhkan komponen sel — kepentingan struktur seluler • Pertukaran antar kompartemen dengan lingkungan — peran pada aktivitas sel • Reproduksi – kecuali pada sel saraf dan sel otot • Konsep homeostasis mempunyai keterkaitan erat dengan sel • Ruang antar sel mengandung cairan dan unsur terlarut dan cairan tersebut disebut dengan cairan ekstraseluler • Cairan ekstraseluler akan membentuk “lingkungan internal” pada tubuh dan fungsi normal sel bergantung pada pemeliharaan lingkungan cairan ekstraseluler dalam kondisi kisaran yang cukup sempit Homeostasis • Kerja internal yang berlangsung di dalam makhluk hidup • Menjelaskan lingkungan internal dan lingkungan eksternal suatu organisme hidup • “keberadaan lingkungan (internal) yang relatif konstan” Homeostasis dengan Tubuh Manusia • Tubuh  sel-jaringan-organ-sistem • Lingkungan internal tubuh terbentuk dari sejumlah komposisi cairan ekstraseluler • Fungsi normal sel bergantung pada pemeliharaan lingkungan cairan eksternal dalam kondisi yang kisarannya sangat sempit • Kondisi tersebut : – Suhu – Volume – Komposisi kimia Saling Ketergantungan Antara Berbagai Sistem Tubuh • Seluruh sistem organ berperan dalam mempertahankan lingkungan cairan yang konstan  lingkungan internal • “sistem organ dan setiap sel di dalam tubuh sangat bergantung satu sama lain” Karakteristik Homeostasis Tubuh • Homeostasis merupakan kecenderungan tubuh untuk mempertahankan stabilitas lingkungan internal • Karakteristik homeostasis : – Merupakan proses yang dinamis dan aktif — peristiwa yang terjadi di dalam lingkungan internal sistem tubuh tidak statis, contoh : perbedaan suhu yang dapat atau tidak dapat ditoleransi oleh tubuh – Homeostasis bersifat adaptif, contoh : suku yang hidup di daerah yang sangat tinggi — adapatasi dalam pola pernafasan – Lingkungan internal tubuh secara konstan akan berubah oleh karena berbagai unsur masuk dan keluar tubuh Sistem Pengendali Homeostasis / Mekanisme Homeostasis • Proses dan cara yang digunakan tubuh untuk beradaptasi dengan “stres” sekaligus tetap mempertahankan keseimbangan internalnya • Mempunyai karakteristik : – Mengatur sendiri (otomatis) – Umpan balik negatif – Umpan balik positif • “stres” dalam hal ini adalah mengacu kepada “segala sesuatu yang mengancam atau mengganggu homeostasis” • Stres : sejumlah reaksi biologis, baik fisiologis maupun psikologis, terhadap setiap stimulus negatif, stimulus fisik, mental atau emosi, internal atau eksternal, yang cenderung mengganggu homeostasis suatu organisme – kemungkinan dapat menyebabkn penyakit • Pengaturan sendiri mengacu pada pengaturan aktivitas sistem tubuh untuk mempertahankan homeostasis • Pengendalian intrinsik (respon kompensasi dilakukan oleh organ bersangkutan) — otomatis • Pengendalian ekstrinsik (respon organ akan merangsang kerja sistem pengendalian lain) — mekanisme umpan balik, melibatkan sistem saraf dan endokrin • Apabila keadaan homeostasis tidak dapat dipertahankan — sakit atau kematian • Umpan balik negatif, yang mengembalikan lingkungan internal tubuh ke keadaan normal atau optimalnya dan memperbaiki setiap perubahan yang terjadi (situasi stres yang kuat) – Sebutkan contohnya…. !!!! • Umpan balik positif, menggerakkan lingkungan internal tubuh menjauhi keadaan normalnya atau optimalnya – bertindak sejalan dengan arah perubahan atau ketidaknormlan yang dapat memperburuk situasi (walaupun ada beberapa mekanisme umpan balik positif yang berguna) Sebutkan contohnya …. !!!! Biolistrik • Kelistrikan memegang peranan penting dalam bidang kedokteran / kesehatan (listrik dan magnet) — penggunaan alat-alat kesehatan • Caldani (1856) : menunjukkan kelistrikan pada otot katak yang telah mati • Luigi Galvani (1780) : mempelajari kelistrikan pada tubuh hewan dan tahun 1786, melaporkan hasil eksperimennya bahwa kedua kaki katak terangkat ketika diberikan aliran listrik lewat suatu konduktor • Listrik adalah kondisi partikel subatomik tertentu seperti proton dan elektron yang mengakibatkan penarikan dan penolakan gaya diantaranya • Arus listrik adalah aliran elektron dari titik yang mempunyai tegangan potensial tinggi menuju potensial rendah melalui suatu penghantar listrik (konduktor) • Sewaktu muatan listrik bergerak dari titik potensial tinggi ke potensial rendah, energi potensialnya diubah ke dalam berbagai bentuk energi yang lain yang dimanfaatkan manusia dalam kehidupannya • Elektron dapat mengalir bila ada suatu penggerak yang disebut gaya gerak listrik atau tegangan • Satuan tegangan listrik dinyatakan dalam volt (V) • Kuat arus adalah kecepatan pemindahan elektron dalam waktu tertentu • Satuan kuat arus dinyatakan dalam Ampere (A) • Hambatan suatu konduktor terhadap aliran muatan disebabkan oleh benturan yang terjadi antara elektron-elektron yang bergerak dengan atom-atom stasioner • Hambatan listrik dinyatakan dalam Ohm (Ω) • Terdapat dua macam gelombang arus listrik : • Gelombang bolak-balik, dimana arah arusnya berbalik tiap setengah putaran sehingga disebut arus bolak-balik (alternating current/AC) • Gelombang searah, yang arusnya mengalir dalam satu arah sehingga disebut arus searah (direct current/DC) • Konduktivitas listrik atau daya hantar listrik adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik • Lawan dari konduktivitas listrik adalah resistivitas listrik • Konduktivitas listrik dalam cairan dipengaruhi oleh keberadaan ion-ion yang terlarut • Ion-ion yang berpengaruh dalam penghantaran ini disebut dengan elektrolit • Konduktivitas elektrolit dalam suatu cairan dipengaruhi oleh konsentrasi ion, mobilitas ion, status oksidasi, dan temperatur cairan • Cairan memiliki kemampuan menghantar arus listrik karena kandungan ion-ion di dalamnya • Ion-ion yang mengalirkan arus listrik dihasilkan dari proses pelarutan (disosiasi) garam dalam air • Tiap ion hanya dapat membawa muatan listrik dalam jumlah tertentu, sehingga semakin banyak ion yang terkandung dalam suatu larutan garam, semakin banyak muatan listrik dan arus listrik yang dialirkan • Hantaran listrik dalam cairan juga dipengaruhi oleh suhu cairan • Semakin tinggi suhu zat cair, semakin rendah kemampuannya dalam menghantarkan arus listrik • Hal ini dipengaruhi oleh ion Hidrogen (H+) dan ion Hydroxide (OH-) • Biolistrik merupakan fenomena kelistrikan dalam organisme kehidupan mulai tingkat seluler hingga sistem organ • Sel-sel mampu menghasilkan potensial listrik yang merupakan lapisan tipis muatan positif pada permukaan luar dan lapisan tipis muatan negatif pada permukaan dalam bidang / batas membran • Ada beberapa rumus atau hukum yang berkaitan dengan biolistrik : • Hukum Ohm menyatakan bahwa perbedaan potensial antara ujung konduktor berbanding langsung dengan arus yang melewati dan berbanding terbalik dengan tahanan dari konduktor • Bila dinyatakan dalam rumus sebagai berikut: • I=V/R • R= Tahanan (Ω) • I= Kuat Arus (A) • V= Tegangan (V) • Hukum joule menyatakan bahwa arus listrik yang melewati konduktor dengan perbedaan tegangan dan dalam waktu tertentu akan menimbulkan panas • Hal ini dinyatakan dalam rumus: • H=V.I.T/J atau H=I2.R.T • H= Energi panas yang ditimbulkan (Kalori) • V= tegangan listrik (V) • I= Kuat Arus (A) • T= Waktu (s) • J= Joule, dimana 1 Joule = 0,239 Kalori • R= Tahanan (Ω) • Pada dasarnya di seluruh sel tubuh terdapat potensial listrik karena keberadaan elektrolit dalam cairan intraseluler dan ekstraseluler yang dibatasi oleh membran sel • Sel saraf dan sel otot mempunyai sifat dapat dirangsang, artinya dapat membangkitkan sendiri impuls elektrokimia pada membran selnya • Pada beberapa keadaan, impuls ini dapat digunakan untuk menghantarkan sinyal sepanjang membran • Cairan ekstraseluler mengandung lebih banyak ion Natrium (Na+) dan sedikit ion Kalium (K+) • Sedangkan pada cairan ekstraseluler mengandung lebih banyak ion K+ dibandingkan ion Na+ • Sel mempunyai kemampuan memindahkan ion dari satu sisi ke sisi lain karena adanya permeabilitas membran sel • Dalam keadaan istirahat dimana tidak ada proses konduksi listrik, konsentrasi ion Na+ lebih banyak di luar sel daripada di dalam sel • Jika terjadi rangsangan yang cukup kuat baik oleh rangsangan listrik, kimia, maupun mekanik, permeabilitas membran sel akan berubah • Hal ini menyebabkan ion Na+ masuk ke ruangan intraseluler • Suatu rangsangan yang cukup kuat akan mencapai nilai ambang rangsang membran sel, sehingga terus menerus mengalir ke cairan intraseluler menjadi elektropositif dan mencapai nilai puncak yang disebut depolarisasi. • Jika potensial aksi telah mencapai nilai puncak, aliran ion Na+ ke dalam sel akan berhenti dan akan kembali menuju cairan ekstraseluler secara cepat dan tiba-tiba sehingga ruang intraseluler kembali menjadi elektronegatif • Proses ini disebut repolarisasi • Saat arus listrik dari luar masuk ke dalam tubuh, elektron-elektron dari arus listrik tersebut akan mengalir ke dalam sel-sel tubuh seperti halnya aliran ion-ion dalam ruang intraseluler dan ekstraseluler • Elektron-elektron dari luar inilah yang menyebabkan kekacauan potensial membran sel-sel tubuh Kelistrikan Dan Kemagnetan Yang Timbul Dalam Tubuh Sistem Saraf dan Neuron • Sistem saraf dibagi dalam dua bagian : sistem saraf pusat dan sistem saraf otonom • Sistem saraf pusat : otak,medulla spinalis dan saraf perifer – Saraf perifer adalah serat saraf yang mengirim informasi sensoris ke otak atau ke medulla spinalis, disebut saraf afferen dan serat saraf yang menghantarkan informasi dari otak atau medulla spinalis ke otot serta kelenjar disebut saraf efferen • Sistem saraf otonom adalah serat saraf yang mengatur organ dalam tubuh, misalnya jantung, usus dan kelenjar-kelenjar • Pengontrolan dilakukan secara tidak sadar • Struktur dasar dari sistem saraf disebut neuron / sel saraf • Suatu sel saraf mempunyai fungsi menerima, interpretasi dan menghantarkan aliran listrik Kelistrikan Saraf • Kecepatan impuls saraf berbeda-beda • Serat saraf yang berdiameter besar mempunyai kemampuan menghantar impuls lebih cepat daripada serat saraf yang berdiameter kecil • Serat saraf dibagi dalam dua tipe : serat saraf bermyelin dan serat saraf tanpa myelin • Serat saraf bermyelin banyak terdapat pada manusia • Myelin adalah suatu insulator yang baik dan kemampuan mengaliri sangat rendah • Potensial aksi makin menurun apabila melewati sarat saraf bermyelin • Sel mempunyai lapisan yang disebut membran sel • Di dalam sel terdapat ion Na, K dan Cl dan beberapa jenis ion lainnya • Sel mempunyai kemampuan memindahkan ion dari satu sisi ke sisi lain • Kemampuan ini disebut aktivitas kelistrikan sel • Dalam keadaan biasa, konsentrasi ion Na+ lebih besar di luar sel daripada didalam sel • Dalam keadaan demikian, potensial di dalam sel relatif negatif dibandingkan dengan potensial di luar sel — disebut dengan potensial membran negatif • Jika konsentrasi ion Na+ terdapat lebih banyak di dalam sel daripada di luar sel, perbedaan potensial listrik di dalam sel lebih positif daripada di luar sel — disebut dengan potensial membran negatif • Suatu saraf atau membran otot pada keadaan istirahat (tidak adanya proses konduksi impuls listrik), konsentrasi ion Na+ lebih banyak di luar sel daripada di dalam sel; di dalam sel akan lebih negatif dibandingkan dengan di luar sel — membran sel ini disebut dalam keadaan polarisasi • Apabila suatu rangsangan terhadap membran dengan mempergunakan listrik, mekanik atau zat kimia, butir-butir membran akan berubah dan beberapa ion Na+ akan masuk dari luar sel ke dalam sel • Di dalam sel akan menjadi kurang negatif daripada di luar sel dan potensial membran akan meningkat — keadaan membran ini disebut depolarisasi • Suatu rangsangan yang cukup kuat mencapai titik tertentu sehingga dapat menimbulkan depolarisasi membran, titik tertentu ini disebut nilai ambang dan proses depolarisasi akan berkelanjutan serta irreversible, ion-ion Na+ akan mengalir ke dalam sel secara cepat dan dalam jumlah yang banyak • Pada keadaan ini potensial membran akan naik dengan cepat dan terjadinya depolarisasi sel membran secara tiba-tiba disebut dengan potensial aksi • Segera setelah potensial aksi mencapai puncak, mekanisme pengangkutan di dalam sel membran dengan cepat mengembalikan ion Na+ ke luar sel sehingga mencapai potensial membran istirahat • Proses ini disebut polarisasi dan berakhir Kelistrikan Pada Sinapsis dan Neuromyal Junction – Hubungan antara dua buah saraf disebut sinapsis – Berakhirnya saraf pada sel otot / hubungan saraf otot disebut neuromyal junction Elektroda • Untuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda • Kegunaan elektroda adalah untuk memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron • Bahan yang dipakai sebagai elektroda adalah tembaga dan perak Isyarat Listrik Tubuh • Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh • Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh : EMG (Elektromiogram)  pencatatan potensial otot biolistrik selama pergerakan otot ENG (Elektroneurogram)  pencatatan terhadap lengkung refleks, mengetahui kecepatan konduksi saaf motoris dan sensoris ERG (Elektroretinogram)  pencatatan potensial listrik biolistrik pada retina mata pigmen retina EOG (Elektrookulagram)  untuk pencatatan berbagai potensial pada kornea-retina EGG (Elektrogastrogram)  pencatatan yang berkaitan dengan gerakan peristaltik EEG (Elektroensefalogram)  epilepsi EKG (Elektrokardiogram) pencatatan potensial listrik jantung Terjadinya Gerak Biasa dan Gerak Refleks / Mekanisme Gerakan Tubuh • Gerak merupakan pola koordinasi yang sangat sederhana untuk menjelaskan penghantaran impuls oleh saraf. • Gerak pada umumnya terjadi secara sadar, namun, ada pula gerak yang terjadi tanpa disadari yaitu gerak refleks. • Impuls pada gerakan sadar melalui jalan panjang yaitu dari reseptor ke saraf sensori dibawa ke otak dan selanjutnya diolah oleh otak kemudian hasil olahan tadi berupa tanggapn dibawa oleh saraf motor sebagai perintah yang harus dilaksanakan oleh efektor • Pada gerak refleks, tanggapan berjalan sangat cepat dan secara otomatis terhadap rangsangan tanpa memerlukan kontrol dari otak • Jadi dapat dikatakan gerakan terjadi tanpa dipengaruhi kehendak atau tanpa disadari terlebih dahulu. Contoh gerak refleks misalnya berkedip, bersin, atau batuk. Mekanisme Refleks • Refleks adalah respon apapun yang terjadi secara otomatis tanpa usaha sadar • Gerak refleks adalah gerakan yang terjadi tanpa dipengaruhi kehendak atau tanpa disadari terlebih dahulu • Pada gerak refleks, impuls melalui jalan pendek atau jalan pintas, yaitu dimulai dari reseptor penerima rangsang kemudian diteruskan oleh saraf sensori ke pusat saraf, diterima oleh set saraf penghubung (asosiasi) tanpa diolah di dalam otak, langsung dikirim tanggapan ke saraf motor untuk disampaikan ke efektor yaitu otot atau kelenjar • Jalan pintas ini disebut “lengkung refleks” • Terdapat dua jenis refleks : – Refleks sederhana atau refleks dasar, yaitu respon yang tidak perlu dipelajari, mis: menutup mata apabila ada benda yang mendekatinya – Refleks didapat atau refleks terkondisi, yaitu yang terjadi karena belajar dan berlatih, mis: pianist yang menekan tuts tertentu sewaktu melihat suatu nada panduan Aktivitas Refleks • Reseptor berespon terhadap stimulus (rangsangan) yaitu perubahan fisika dan kimia di lingkungan reseptor yang dapat dideteksi. • Sebagai respon terhadap rangsang tersebut, reseptor membentuk potensial aksi yang dipancarkan oleh jalur aferen ke pusat integrasi (SSP) untuk diolah • Pusat integrasi mengolah semua informasi yang datang dari reseptor serta dari masukan lain, kemudian “mengambil keputusan” mengenai respon yang sesuai • Instruksi dari pusat integrasi disalurkan melalui jalur eferen ke efektor- suatu otot atau kelenjar- untuk melaksanakan respon yang diinginkan

Iklan