HOMEOSTASIS

• Keadaan homeostasis atau steady state

• homoios (sama), stasis, (menetap) “tetap sama”• “keadaan yang bisa berubah, secara relatif konstan”

• Walter B. Cannon• bukan sesuatu yang tidak pernah berubah, • tidak selalu sama sepanjang waktu.

HOMEOSTASIS

• Sel: untuk survive dalam kondisi sehat• seluruh aspek lingkungan harus relatif konstan:

komposisi kimia, tekanan osmosis, pH, suhu, dsb. • perubahan kecil fungsi sel tidak optimal • perubahan besar sel dan tubuh mati

Keadaan Pemeliharaan lingkungan internal tubuh tetap konstan

EXAMPLES OF HOMEOSTATIC MECHANISM

THERMOREGULATION

BLOOD GLUCOSE REGULATION

Jika suhu naik, pembuluh darah berdilatasi (membesar).

Ini berarti lebih banyak panas yang hilang dari permukaan kulit

SWEATING / BERKERINGAT

The skin

Jika suhu turun, pembuluh darah berkontaksi (menyempit).

Ini berarti lebih sedikit panas yang hilang dari permukaan kulit

CONTROLLING GLUCOSE LEVELS

• Sel-sel juga perlu tingkat yang tepat dari glukosa dalam darah.

• Kelebihan glukosa akan berubah menjadi glikogen di hati

• Hal ini diatur oleh 2 hormon (bahan kimia) dari pankreas

yaitu: insulin dan glukagon

Jika ada terlalu banyak glukosa dalam darah, insulin mengubah sebagian menjadi glikogen

Glycogen

Insulin

Glucose in the blood

Jika tidak ada cukup glukosa dalam darah, Glukagon mengkonversi beberapa glikogen menjadi glukosa.

Glycogen

Glucagon

Glucose in the blood

DASAR MEKANISME HOMEOSTASIS

• Perubahan lingkungan internal merangsang sensor• mengaktifkan respons pengembalian homeostasis.• membalikkan perubahan ke homeostasis.

• Respons pembentuk mekanisme homeostasis• disebut sebagai respons adaptif (penyesuaian). • penyesuaian tubuh dengan perubahan lingkungan

• Adaptasi: penggabungan organisme - lingkungan• kalau berhasil: survival yang sehat• kalau gagal: penyakit atau kematian.

GENERALISASI FUNGSI TUBUH

• Kategori umum fungsi tubuh

• fungsi survival (daya bertahan hidup), • fungsi homeostasis lingkungan dalam, • aktifitas terus menerus, • berubah sesuai dengan perjalanan waktu.

• Survival (daya bertahan hidup)

• kemampuan tubuh yang paling utama, • mencakup survival tubuh dan survival makhluk• tergantung pada kemampuan tubuh menjaga atau mengembalikan

homeostatis lingkungan internal.

Homeostasis tergantung kemampuan melaksanakan berbagai aktifitas terus-menerus

• berespons terhadap perubahan lingkungan,

• pertukaran zat antara lingkungan dan sel

• metabolisme makanan, dan

• integrasi aktifitas yang sangat beragam.

KEMAMPUAN MELAKSANAKAN FUNGSI

• Berubah perlahan

• kurang mampu: di 2 ujung kehidupan, bayi dan tua. • kanak-kanak: fungsi lebih efisien/efektif. • remaja: tingkat efisiensi/keefektifan maksimum. • menjelang tua: kurang efisien/efektif.

• Perubahan fungsi

• di awal kehidupan proses perkembangan, dan pada usia senja disebut proses penuaan.

• perkembangan kapasitas makin baik,proses penuaan mengurangi kapasitas

LINGKUNGAN DALAM

• Cairan antar sel: tempat sel hidup

• lingkungan dalam: millieu interieur

• adalah lingkungan ‘luar’ untuk sel

• disebut cairan interstitium (CI)

• Jarak terjauh sel dan kapiler 50

• plasma, makanan, dan O2 masuk ke cairan interstitium / CI

• Dari CI, sisa metabolisme dan CO2 ke kapiler

• CI dan protein masuk ke pembuluh limfe

PEMELIHARAAN HOMEOSTASIS

• Kemampuan sistem untuk• mengatur lingkungan dalam• mempertahankan kondisi konstan, stabil

• Fungsi bersama semua organ• paru-paru• jantung, pembuluh, darah• ginjal: pembuangan• pencernaan: makanan• hormon, syaraf

SISTEM-SISTEM YANG TERLIBAT

• Transportasi

• Perolehan sumber nutrien

• Pembuangan sisa metabolisme

• Kontrol oleh syaraf dan hormon

• Reproduksi

TRANSPORTASI

• Pergerakan darah di pembuluh

• darah lewat di organ-organ

• Pergerakan cairan dari kapiler ke sel

• kapiler permiabel untuk zat terlarut

• plasma interstitium: pertukaran

• interstitium sel

• jarak kapiler–sel: <50 μm

SUMBER NUTRIEN

• Respirasi:

• tebal alveoli-kapiler 0,4-2,0 μm

• O2 berdiffusi dengan mudah

• Pencernaan: penyerapan makanan

• Hati: metabolisme

PEMBUANGAN SISA METABOLIK

• Paru-paru

• CO2, hasil akhir terbesar metabolisme

• Ginjal

• sisa metabolisme sel: asam urat, urea

• kelebihan air dan ion

• Kulit

• air, mineral

PENGATURAN FUNGSI

• Syaraf:

• Sensoris: panca indera

• Pusat: otak dan medulla spinalis

• Motorik: pelaksana keinginan

• Otonom: kontrol bawah sadar

• Hormon: mengatur metabolisme

• tiroid, insulin, paratiroid

• kortisol, aldosteron

REPRODUKSI

• Penerusan kehidupan

• Pengganti generasi yang menjadi tua

• Dorongan kuat pada usia reproduksi

SISTEM-SISTEM KONTROL TUBUH

• Genetik

• Kontrol fungsi setiap organ

• Kontrol hubungan antar organ

• Contoh:

• respirasi: kontrol [CO2] ekstrasel

• hati/pankreas: [glukosa] ekstrasel

• ginjal: [H], [Na], [K], [PO4], ekstrasel

PENGATURAN [O2] & [CO2]

• Fungsi penyangga O2 hemoglobin

• Paru-paru: Hb mengikat O2

• Interstitium: O2 lepas kalau [O2] rendah

• Penentu: sifat kimia hemoglobin

• CO2 adalah sisa utama oxidasi sel

• CO2 merangsang pusat pernafasan

• nafas cepat dan dalam CO2 dibuang

PENGATURAN TEK. DARAH ARTERI

• Baroreseptor:

• a. karotid dan arkus aorta

• TD naik baroreseptor dirangsang pusat vasomotor ditekan simpatis ↓

• pembuluh arteriol melebar

• kekuatan pompa jantung berkurang

• tekanan darah turun

PENTINGNYA SISTEM KONTROL

• Suhu: naik 7°C kematian sel

• pH: <6,9; >8.0 kematian

• [K+]: ↓ lumpuh; depresi jantung

• [Ca++]: ↓ tetani

• [Glukosa] ↓: mental kacau, pingsan

digunakan untuk mengendalikan proses dalam sel / jaringan / organ yang terpengaruh

CONTOH : variabel suhu atau pH

Homeostasis diregulasi dengan umpan balik negatif.

33

Contoh Umpan balik negatif

amati bekerjanya thermostat yang dipasang dalam akuarium untuk menjaga agar suhu air dalam akuarium tersebut berada pada suhu yang diinginkan.

Bilamana suhu air medium lebih rendah dari suhu yang diinginkan, sensor memberikan informasi agar pemanas memanaskan medium.

34

mengarahkan pada stabilitas sistem fisiologis.

35

Sistem umpan balik terdiri atas reseptor, pusat integrasi dan efektor.

Reseptor mendeteksi perubahan lingkungan, baik lingkungan eksternal (misalnya perubahan suhu lingkungan) atau lingkungan internalnya (misalnya pH intraseluler).

Reseptor banyak jumlahnya dan masing-masing hanya dapat memantau aspek lingkungan tertentu.

Fungsi reseptor adalah mengkonversi perubahan lingkungan yang terdeteksi menjadi potensial aksi yang dikirim melalui sistem saraf ke pusat integrasi.

36

37

Rangsang

Receptor

Pusat integrasi

Effector

Response

Neuron afferentNeuron afferent

Neuron efferentNeuron efferent

Pusat integrasi terletak di otak atau sumsum tulang belakang –

berperan “membandingkan” informasi tentang suatu variabel yang diterima oleh reseptor dengan tingkat variabel yang semestinya.

Hipotalamus merupakan pusat integrasi pengendalian temperatur

Berdasarkan informasi yang diterima oleh reseptor untuk perubahan suhu (termoreseptor), hipotalamus memutuskan respon yang tepat yang harus dimulai untuk mengembalikan suhu tubuh pada level yang semestinya.

38

Respon disebabkan oleh aksi efektor, yang dirangsang melalui jalur saraf motor (efferent).

struktur yang menghasilkan respon biologi adalah efektor.

Respon tersebut dapat meliputi aktivasi otot, saraf dan endokrin.

39

Umpan balik positif• Peran umpan balik positif dalam pemeliharaan homeostasis

sangat kecil.

• Contoh umpan balik positif adalah proses pembekuan darah.

• Mekanisme umpan balik positif berperan dalam memelihara volume darah yang beredar dalam tubuh agar senantiasa konstan.

40

UMPAN BALIK POSITIF

• Mekanisme umpan balik positif dalam mengendalikan fungsi fisiologis dapat berbahaya.

• Misalnya, suhu tubuh mamalia meningkat, jika gangguan awal ini kemudian mengalami umpan balik positif maka hasilnya adalah peningkatan suhu tubuh lebih lanjut yang tentunya berbahaya bagi manusia.

41

• Contoh lain umpan balik positif adalah pada fungsi saraf.

• Jika terdapat rangsang pada sel syaraf akan menyebabkan perubahan permeabilitas selaput yang memungkinkan adanya aliran ion sodium (Na+) masuk kedalam neuron.

• Aliran masuk ion Na+ pada fase awal terjadinya potensial aksi menghasilkan respon depolarisasi yang menyebabkan aliran masuk ion Na+ lebih lanjut.

42

UMPAN BALIK POSITIF

POSITIVE FEEDBACK:

• Ruptur pembuluh darah:

• bekuan darah trombosit: lobang tertutup

• Melahirkan

• kontraksi uterus serviks teregang anak lahir

• jarang digunakan tubuh

• berlebihan: efek berbahaya!!

EXAMPLE OF POSITIVE FEEDBACK

FEEDFORWARD

Selain mekanisme feedback, metode fisiologis lain yang terpenting untuk mengendalikan kondisi internal adalah feedforward

Untuk mengurangi gangguan fisiologis, tubuh menunjukkan perilaku yang mencegah terjadinya gangguan tersebut, jadi feedforward merupakan aktivitas antisipatif.

Contohnya, sambil makan biasanya manusia minum juga.

45

FEEDFORWARD

Masuknya makanan kedalam meningkatkan osmolaritas isi saluran pencernaan yang dapat menyebabkan hilangnya air dari cairan tubuh (melalui osmosis), mengakibatkan dehidrasi dan kesetimbangan osmotik terganggu.

Segera setelah makan langsung minum air untuk mengurangi gangguan homeostasis cairan tubuh.

46