KEHIDUPAN MIKROBA
1. Pertumbuhan Mikroba
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad. Pada jasad bersel tunggal (uniseluler), pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu artinya pembelahan sel pada bakteri akan menghasilkan pertambahan jumlah sel bakteri itu sendiri. Pada jasad bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya. Dalam membahas pertumbuhan mikrobia harus dibedakan antara: pertumbuhan masing-masing individu sel dan pertumbuhan kelompok sel (pertumbuhan populasi).
Pertumbuhan yaitu meningkatnya jumlah sel atau massa sel (berat kering sel). Bakteri memperbanyak diri dengan pembelahan biner, Waktu yang diperlukan untuk membelah diri dari satu sel menjadi dua sel sempurna disebut waktu generasi. Doubling Time atau Waktu penggandaan adalah Waktu yang diperlukan oleh sejumlah sel atau massa sel menjadi dua kali jumlah/massa sel semula. Kecepatan Pertumbuhan adalah perubahan jumlah atau massa sel per unit waktu. Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus:
slope = 0,301/ waktu generasi
Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :
0,15 = 0,31/waktu generasi
Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam
Pengukuran pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel atau berat kering massa sel. Jumlah sel dihitung dari jumlah sel total (keseluruhan) dengan tidak membedakan sel hidup atau mati (viable count). Alat Untuk Menghitung Mikroba alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri , alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri. Untuk mengetahui pertumbuhan mikrobia dilakukan dengan cara membiakan mikrobia, dua sistem pembiakan mikrobia, yaitu: Biakan Sistem Tertutup (Batch Culture), Biakan Sistem Terbuka (Continous Culture).
Fase-Fase pada Kurva Pertumbuhan
1. Fase Permulaan
2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat
3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)
4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat
5. Fase Stasioner maksimum
6. Fase Kematian dipercepat
7. Fase Kematian logaritma
2. Faktor Lingkungan Mikroba
Aktivitas mikroba dipengaruhi faktor-faktor lingkungan yaitu: biotik dan abiotik. Aktivitas mikroba mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba. Beberapa kelompok mikroba sangat resisten terhadap perubahan faktor lingkungan dan dapat dengan cepat menyesuaikan diri dengan kondisi baru tersebut. Faktor abiotik yaitu: Suhu, Air (pengeringan), Tekanan Osmose, Ion-ion dan Listrik.
Pengaruh Suhu tinggi
Apabila mikroba dihadapkan pada suhu tinggi diatas suhu maksimum, akan memberikan beberapa macam reaksi: Titik Kematian Thermal, adalah suhu yang dapat mematikan spesies mikroba dalam waktu 10 menit pada kondisi tertentu, waktu Kematian Thermal, adalah waktu yang diperlukan untuk membunuh suatu spesies mikroba pada suatu suhu yang tetap. Faktor biotik yaitu Interaksi dalam satu populasi mikroba, Interaksi antar populasi mikroba.
3. Nutrisi Dan Medium Mikroba
Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba
Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya
Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula
Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain
Air 80-90 %, dan bagian lain 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain
Fungsi Nutrisi Untuk Mikroba
Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel. Unsur tersebut diberikan ke dalam medium sebagai kation garam anorganik yang jumlahnya berbeda-beda tergantung pada keperluannya. Contoh: Natrium dalam kadar yang agak tinggi diperlukan oleh bakteri tertentu yang hidup di laut, algae hijau biru, dan bakteri fotosintetik, Natrium tersebut tidak dapat digantikan oleh kation monovalen yang lain
Mikroba dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat (tergolong tipe holozoik ) maupun cair (tergolong tipe holofitik)
Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion)
Bahan makanan yang digunakan berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron. Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu: air, sumber energi, sumber karbon, sumber aseptor elektron, sumber mineral, faktor tumbuh, sumber nitrogen.
Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen
Berdasarkan Sumber Karbon
1. Jasad Ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat
2. Jasad Heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik, yang dibedakan menjadi:
a. Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
b. Jasad Parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya, jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen
Medium Pertumbuhan Mikroba, susunan dan kadar nutrisi suatu medium harus seimbang agar mikroba dapat tumbuh optimal, jika kadarnya terlalu tinggi akan menjadi zat penghambat atau racun bagi mikroba yang menyebabkan aktivitas metabolisme, pertumbuhan mikroba, dan aktivitas fisiologi dapat terganggu hingga dapat mati. Medium memerlukan kemasaman (pH) tertentu tergantung pada jenis jasad yang ditumbuhkan . Aktivitas metabolisme mikroba dapat mengubah pH, sehingga untuk mempertahankan pH medium ditambahkan bahan buffer. Beberapa komponen penyusun medium dapat juga berfungsi sebagai buffer.
4.Enzim Mikroba
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap. Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
Mekanisme Bekerjanya Enzim
1. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
2. Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain
3. Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan) yang bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir
4. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama
Berdasarkan tempat bekerjanya, Endoenzim, disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel. Eksoenzim, disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Reaksi Enzimatik
1. Substrat (reaktan)
Penambahan kadar substrat sampai jumlah tertentu dengan jumlah enzim yang tetap, akan mempercepat reaksi enzimatik sampai mencapai maksimum. Namun penambahan substrat selanjutnya tidak akan menambah kecepatan reaksi
2. Suhu
Kenaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan kecepatan reaksi enzimatik. Kemasaman (pH), pH dapat mempengaruhi aktivitas enzim, daya katalisis enzim menjadi rendah pada pH rendah maupun tinggi, karena terjadinya denaturasi protein enzim .
5. Bioenergetik Mikroba
Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba
Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik)
Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik)
Biooksidasi Dan Pemindahan Energi
Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik
Dalam sel, energi kimia terdapat dalam bentuk gugus organik berenergi tinggi. yang mengandung S atau P, Adenosin trifosfat (ATP) salah satu gugus berenergi tinggi yang terpenting
Energi yang dibebaskan ATP tergantung pada keadaan hidrolisisnya, terutama pH dan kadar reaktan. Meskipun ATP mengandung 2 fosfat berenergi tinggi, dalam reaksi umumnya hanya satu fosfat berenergi tinggi digunakan untuk aktivasi
Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis
Fermentasi adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob. Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur: Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP), Jalur Entner-Doudoroff (ED), jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP), Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat, jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob.
1. Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
Reaksi ini disebut glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan jasad dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah
2. Jalur Entner-Doudoroff (ED)
Reaksi ini dilakukan oleh beberapa jasad antara lain Pseudomonas sp. yang dapat membentuk alkohol dari gula lewat jalur ini
3. Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
Reaksi ini berguna untuk membentuk gula pentosa dan lain-lain untuk keperluan biosintesis terutama membentuk NADPH2
4. Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
Pada fermentasi secara heterofermentatif selain asam laktat dihasilkan pula asam asetat, etanol, dan CO2
5. Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
Banyak jasad anaerob yang mempunyai enzim berbeda-beda yang digunakan dalam perombakan asam piruvat
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil.
Penggunaan Energi Oleh Jasad, energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik. Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi. Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting. Proses yang memerlukan energi antara lain proses biosintesis molekul kecil dan molekul makro, yang akhirnya menuju ke pertumbuhan dan pembiakan; penyerapan unsur makanan, gerak, dan sebagainya
Katabolisme makromolekul, terjadi proses peruraian, antara lain Peruraian Karbohidrat, Peruraian Lemak, Peruraian Protein, Peruraian Asam Nukleat. Dibantu oleh enzim, dan selanjutnya dimetabolisme lewat siklus Krebs.
Sabtu, 20 November 2010
FISIOLOGI HEWAN
1. FISIOLOGI RESEPTOR DAN EFEKTOR
Organisme mengalami dua rangsangan yakni, rangsangan dari dalam dan dari luar. Alat terima (reseptor), tanggap (efektor). Saraf sensorik, reseptor transduser mengubah bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Energi reseptor perubahan elektrokimia energi listrik, potensial aksi.
Cara Berfungsi Potensial Aksi: Rangsang Reseptor Rangsang besar
Proses direseptor Membran Reseptor terjadi peristiwa elektorkimia yang menyebabkan potensial aksi yang kemudian kedua potensial itu disebut potensial generator. Reseptor besar melalui membran sel lainnya dan membran sebelahnya yaitu sel saraf aferen. Cara kerja reseptor contoh, mekanoreseptor. Mekanoreseptor mempunyai pintu ion. Pintu ion dibedakan menjadi dua : terbuka, tertutup. Hal ini disebut deformasi mekanik. Deformasi mekanik ialah perubahan bentuk protein penyusun pintu ion akibat rangsang mekanik, misalnya sentuhan/peningkatan tekanan. Bentuk fisik protein penyusunan pintu ion berubah sedemikian rupa sehingga pintu untuk ion tertentu akan terbuka. Rangsang mempunyai hubungan yang rumit dan erat dengan tanggapan, kekuatan rangsangan kekuatan tanggapan sehingga terjadi perbedaan kemampuan reseptor beradaptasi terhadap rangsang, ada reseptor yang beradaptasi dengan cepat (adaptasi fisik). Reseptor beradaptasi sangat lambat (adaptasi tonik).Proses terjadinya : melalui deformasi mekanik. Kemudian pembukuan pintu ion Na sel menjadi polarisasi membran. Reseptor berdasarkan jenis rangsangan: Kemoreseptor, Termoreseptor, Mekanoreseptor, Fotoreseptor, Magnetoreseptor, Elektroreseptor.
Kemoreseptor
Bahan kimia terjadi interaksi kemoreseptor, proses interaksinya yaitu : membentuk kompleks bahan kimia kemoreseptor di sini terjadi peristiwa elektrokimia Potensial Aksi Potensial Reseptor.Di potensial aksi potensial reseptor besar melalui membran sebelahnya sel aferen terjadi tanggapan. Contoh lain kemoreseptor: pada invertebrata, Mulut antena kaki rambut/duri sensoris neuron (gula, air, garam, senyawa). Vertebrata, pengecap pembau makan/minum seks reproduksi.
Mekanoreseptor
Deformasi mekanik kemudian terjadi pembukaan pintu ion Na+ masuk kedalam sel lalu terjadi depolarisasi membran mekanoreseptor potensial lokal lalu diijalarkan oleh sistem saraf potensial generator pelepasan neutrotransmitor terjadi perubahan elektrokimia. Depolarisasi sel saraf sensoris potensial aksi menjalar ke efektor tangggapan. Contoh mekanoreseptor: proses penerimaan rangsang berupa gelombang suara. Proses pendengaran mekanoreseptor, gelombang suara reseptor masuk kedalam alat dengar menggetarkan membran timpani melakukan getaran didalam maleus, inkus, dan stapes, getaran gelombang pada cairan limfe kemudian depolarisasi sel rambut pendengaran lalu melepaskan neurotransmiter sel saraf pendengaran (saraf auditorius), sel mangalami depolarisasi Impuls dijalarkan pusat pendengaran di otak, potensial aksi diterjemahkan dan mendengar. Mekanoreseptor pada invertebrata, Mekanoreseptor untuk menerima rangsang yaitu, tekanan, suara, gerakan.Mekanoreseptor pada invertebrata terdapat pada permukaan tubuhnya informasi mengenai: arah angin, orientasi tubuh saat berada di ruangan, orientasi kecepatan gerakan dan suara. Mekanoreseptor pada Vertebrata, mekanoreseptor untuk: memantau panjang otot, alat pendengaran, organ keseimbangan, organ pendengaran, silia pada sel reseptor sensoris, reseptor proses mendengar.
Termoreseptor
Rangsang suhu termoreseptor, proses dari termoreseptor disebut termoresepsi yaitu proses mengenali suhu tinggi dan rendah serta perubahan suhu lingkungan contoh insekta: pada antena dan kaki, mamalia: di kulit dan hipotalamus. Apabila Suhu naik struktur protein dan enzim akan terganggu dan tidak berfungsi kemudian reaksi metabolik terganggu.
Fotoreseptor
Fotoreseptor (Cahaya rangsang) prosesnya disebut fotoresepsi. Struktur Fotoreseptor Hewan sederhana → eye-spot. Vertebrata → rumit dan terorganisasi. Perbedaan cara kerja terletak pada jenis rangsang yang dapat diterimanya. Sinar matahariSel Fotoreseptor vertebrata mengandung rodopsin kemudian SEL TERDEPOLARISASI lalu RODOPSIN BERUBAH.
Elektroreseptor
Elektroreseptor (rangsang listrik) prosesnya disebut elektroresepsi . Medan Listrik dihasilkan dari aktivitas otot- organ listrik- hewan akuatik mampu dideteksi untuk pertahanan diri.
Magnetoreseptor
Magnetoreseptor (rangsang medan magnet) prosesnya disebut magnetoresepsi contoh beberapa jenis hewan memiliki kemampuan untuk berorientasi terhadap medan magnetik bumi- navigasi utara-selatan. lebah madu untuk berkomunikasi-menemukan sumber makanan.
EFEKTOR
Efektor yaitu alat penghasil tanggapan ada yang terlihat gerakan tubuh dan TIDAK TERLIHAT sekresi hormon yang dihasilkan tergantung oleh jenis rangsang dan jenis efektor. Tanggapan perubahan gerak, sel mengandung sitoskeleton(aliran sitoplasmik) yang fungsinya untuk gerak.
Kontrakasi otot gerak relaksasi otot
Kontraksi selalu diikuti oleh relaksasi, kontraksi (proses aktif otot berpasangan kerja secara antagonis, relaksasi ( proses pasif otot berpasangan kerja secara antagonis) aktivitas berulang memerlukan Tulang atau Rangka: tempat bertumpu dan penahan tarikan otot.
SISTEM RANGKA HEWAN
Rangka Hidrostatik terdapat pada invertebrata yang bertubuh lunak, contoh: annelida. Fungsi, mirip dengan gerakan amuboid.Rangka Luar, terdapat di luar tubuh contoh: moluska dan Artropoda, Fungsi melindungi diri dan pelekatan otot. Rangka dalam terdapat di dalam tubuh, contoh: vertebrata, pada invertebrata rangka mengandung berbagai garam kalsium dan fungsi sama dengan hewan lain.
2. FISIOLOGI ENDOKRIN
Endokrinologi adalah cabang ilmu biologi yang membahas tentang hormon dan aktivitasnya. Hormon satu dari sistem komunikasi utama dalam tubuh meskipun kadarnya hanya dalam jumlah yang sangat kecil namun dapat menjalankan atau menghentikan proses-proses metabolik.
Hormon adalah senyawa kimiayang ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah, fungsinya sebagai pengatur metabolisme jaringan disekresi langsung oleh sel khusus yaitu kelenjar endokrin. Sistem endokrin bekerjasama secara kooperatif dengan sistem saraf. sistem neuroendokrin sebagai fungsi kendali dan koordinasi fisiologis tubuh hewan. sistem neuroendokrin bekerjasama dengan sistem saraf dan sistem endokrin perbedaan cara kerjanya yaitu: sistem saraf, transmisi elektrik, waktu respons cepat sedangkan sistem endokrin, transmisi kimia , waktu respons lambat.
EFEK HORMON TERHADAP TUBUH HEWAN
Kelenjar endokrin menghasilkan hormon lalu bergabung dengan organ sasaran yang menghasilkan reseptor khusus membentuk ikatan sesuai dan tepat hal ini berpengaruh terhadap efek biologis dan efek biologis ini sangat berpengaruh sekali terhadap aktivitas kehidupan.
MEKANISME KERJA HORMON
Kelenjar endokrin menghasilkan hormon dan sel sasaran menghasilkan reseptor khusus kemudian antara hormon dan reseptor khusus membentuk aktivasi enzim didalam sel, reseptor sesuai dan tepat lalu diperantai oleh duta kedua (second messenger) menuju sel sasaran metabolisme dan fungsi sel aktif dan berpengaruh terhadap efek biologis.
KERJA HORMON BERDASARKAN KONSEP KLASIK
Aktivitas Tubuh
Hormon yang mengendalikan
Pencernaan dan fungsi metabolik yang terkait
Sekretin, gastrin, insulin, glukagon, noradrenalin, tiroksin, dan hormon dari korteks adrenal
Osmoregulasi, pengeluaran, dan metabolisme air dan garam Prolaktin, vasopresin, aldosteron
Metabolisme kalsium
Hormon paratiroid, kalsitonin
Pertumbuhan dan perubahan morfologis
*Hormon pertumbuhan, androgen dari korteks adrenal
*tiroksin (untuk metamorfosis amfibi)
*MSH (perubahan warna amfibi)
Organ dan proses reproduksi
FSH, LH, estrogen, progesteron, prolaktin, dan testosteron
Komponen penyusun organ endokrin terbagi menjadi dua yaitu, Sel neurosekretori terdapat pada hewan tingkat rendah, hewan Tingkat tinggi sedangkan sel endokrin sejati terdapat pada invertebrata dan vertebrata.
3. FISIOLOGI PENCERNAAN
Bahan makanan masuk kedalam sistem pencernaan digunakan dan diserap oleh tubuh hewan supaya homeostatisnya terjaga. Cara memperoleh makanan, berdasarkan kemampuannya dibagi menjadi dua yaitu, hewan heterotrof adalah Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhannya dari tumbuhan dan hewan lain sedangkan hewan autotrof adalah hewan mesotrof adalah hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain. Cara makan dan jenis makanan hewan sangat bervariasi tergantung susunan alat pencernaannya dan kemampuan menyerap makanan itu sendiri. Hewan Primitif: tidak memiliki alat pencernaan makanan, cara mengambil makanan penyerapan atau pinositosis, makanan berupa zat organik terlarut, alat pencernaan makanan berupa vakuola makanan. Hewan tingkat rendah, tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan. Proses tahapan pencernaan: lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam, terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma, akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis . hewan tingkat tinggi, Makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik. Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler). Sistem gastrointestinal tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian: daerah penyimpanan, daerah penerimaan, daerah pencernaan dan penyerapan nutrien, daerah penyerapan dan ekskresi.
PROSES PASCA PENYERAPAN MAKANAN
• Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
• Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:
• Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh
• Dalam sel, asam amino mengalami deaminasi, glukosa/gula dan gliserol mengalami glikolisis, dan asam lemak mengalami oksidasi beta
• Deaminasi, glikolisis, dan oksidasi beta tersebut menghasilkan berbagai bahan yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan siklus asam sitrat (siklus Krebs) dan zat lain
• Deaminasi asam amino menghasilkan zat lain berupa NH3, yang dapat diubah menjadi urea
• Glikolisis menghasilkan zat lain berupa lemak, yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan.
• Oksidasi beta menghasilkan zat lain berupa badan-badan keton
• Siklus Krebs berlangsung dalam matriks mitokondria
• Proses ini berlangsung secara aerob dan menggunakan bahan pokok berupa asetil Ko-A untuk menghasilkan NADH dan FADH2 yang merupakan senyawa tereduksi yang dibutuhkan dalam proses fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron), yaitu proses yang dapat menghasilkan sejumlah besar ATP dan panas (sebagai hasil utama) serta CO2 dan air (sebagai zat sisa)
4. FISIOLOGI SIRKULASI
Pokok bahasan:
1. Sistem Sirkulasi
2. Komponen Sistem Sirkulasi
3. Sistem Sirkulasi Pada Hewan
4. Mekanisme Pertukaran Zat
1. Sistem Sirkulasi
Sistem Sirkulasi, makanan, sisa metabolisme, gas respiratori kemudian berdifusi melalui ruang antarsel dengan mudah, proses berlangsung sangat lambat.
Fungsi Sistem Sirkulasi:
1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen
2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera
3. Berperan penting dalam penyebaran panas tubuh
4. Menyebarkan tekanan/kekuatan
2. Komponen Sirkulasi
Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama: jantung, pembuluh, cairan tubuh. Komponen penyusun sistem sirkulasi yang berfungsi sebagai pompa penggerak cairan tubuh di sepanjang pembuluh, dua jenis jantung: jantung Tubuler/Vaskuler, Jantung Berongga. Jantung beronggga terdapat pada hewan vertebrata sedangkan jantung tubuler terdapat pada hewan invertebrata Contoh Jantung Tubuler (Vaskuler) Pada Moluska.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi ritme denyut jantung:
1. Rangsang kimiawi seperti hormon dan perubahan kadar O2 dan CO2 ataupun rangsang panas
Hormon Adrenalin meningkatkan kontraksi jantung
Hormon Asetilkolin menurunkan denyut jantung
Peningkatan kadar CO2 meningkatkan kontraksi jantung
2. Berbagai rangsang psikis mempengaruhi kecepatan denyut jantung
Fungsi umum darah: mempertahankan kondisi lingkungan dalam keadaan relatif konstan, yang mana mekanismenya disebut Homeostatik. Fungsi khusus darah:
1. Mensuplai zat-zat makanan dari saluran pencernaan ke jaringan-jaringan
2. Mensuplai oksigen dari paru-paru ke jaringan-jaringan
3. Membawa dan membuang zat-zat yang tidak berguna dari jaringan-jaringan ke organ-organ ekskresi
4. Mendistribusikan sekresi kelenjar endokrin dan zat lain yang mengatur fungsi sel
5. Membantu menyelenggarakan keseimbangan komposisi air dalam berbagai organ tubuh
Pembuluh darah yaitu saluran khusus untuk mengalirkan darah, pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas: Arteri, Vena , Kapiler. Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya, Nama lapisan dari arah dalam ke luar ialah: Tunika Intima (Endotelium) , Tunika Media , Tunika Adventitia . Pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima Lapisan jaringan penyusun ketiga jenis pembuluh darah tersebut memperlihatkan komposisi yang bervariasi. Arteri Berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung, Kapiler berfungsi sebagai tempat terjadinya pertukaran gas dan zat lainnya antara pembuluh darah dan sel jaringan. Aliran darah dalam pembuluh vena dibantu oleh kontraksi otot dinding pembuluh vena, kontraksi otot lurik di sekitar pembuluh.
CAIRAN EKSTRASEL
Ditemukan pada berbagai tempat dengan sebutan yang berbeda: Cairan jaringan, Cairan darah, Cairan limfe, Hemolimfe. Cairan ekstrasel pada semua hewan mengandung sel jenis tertentu yang bergerak melalui ruang-ruang antar jaringan yang berfungsi dalam transport gas, pertahanan tubuh, dan proses pembekuan darah. Pada hewan Invertebrata pembatasan antara cairan darah dengan cairan limfe tidak jelas, sedangkan pada hewan Vertebrata, darah dan cairan jaringan merupakan dua cairan yang terpisah secara jelas, Pada hewan dengan sistem sirkulasi terbuka, cairan yang mengalir dalam pembuluh dan di ruang antarsel merupakan cairan yang sama yang dinamakan hemolimfe. Darah yaitu cairan dalam pembuluh darah yang beredar ke seluruh tubuh mulai dari jantung dan segera kembali ke jantung. Cairan darah tersusun atas, sel darah (eritrosit, leukosit, dan trombosit) dan plasma darah. Plasma darah memiliki komposisi sangat berbeda dari cairan intrasel yaitu mengandung protein penting dalam konsentrasi relatif rendah, antara 1,0 hingga 100-150 mg/ml. untuk menghasilkan tekanan osmotik koloid yang bekerja untuk reabsorpsi. Protein plasma pada Vertebrata tingkat tinggi dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: Fibrinogen: proses pembekuan darah, Globulin: reaksi imun dan transpor molekul, Albumin: mempertahankan volume plasma.
3. Sistem Sirkulasi Pada Hewan
Sistem Sirkulasi Pada Hewan dibagi menjadi dua: Sistem Sirkulasi Terbuka contoh molusca. Sirkulasi Tertutup contoh: vertebrata.Mekanisme Sistem Sirkulasi Terbuka, sistem sirkulasi terbuka bekerja dengan tekanan rendah pada setiap kontraksi jantung, volume darah yang dapat dikeluarkan hanya sedikit. terdorong rendah dan mengalir dengan lambat yang mengakibatkan sari makanan yang dilepaskan ke sel terbatas sehingga aktivitas metabolisme terbatas. Mekanisme Sistem Sirkulasi Tertutup, jantung bekerja dengan melakukan gerakan memompa secara terus menerus, tekanan dipertahankan tetap tinggi, mengakibatkan darah yang keluar dari pembuluh akan segera masuk kembali ke jantung dengan cepat.
4. Mekanisme Pertukaran Zat
Tekanan sistole dan diastole manusia adalah 120/80 mm Hg artinya darah yang dipompa oleh jantung memberikan tekanan sebesar 120 mm Hg. Pertukaran Zat antara Pembuluh Kapiler dan Cairan Ekstrasel, dinding kapiler yang semipermiabel dan tekanan darah yang lebih tinggi mendorong cairan ke luar dari pembuluh dengan ultrafiltrasi, namun protein plasma tetap dipertahankan dalam kapiler.
5. FISIOLOGI RESPIRASI
Pokok bahasan:
1. Sistem Respirasi
2. Organ Respirasi
3. Mekanisme Respirasi
4. Transport Zat dalam Sistem Respirasi
5. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
6. Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
1. Sistem Respirasi
Sistem respirasi terdiri dari dua yaitu, respirasi eksternal dan respirasi internal
Respirasi seluler
Respirasi anaerob yaitu ATP dihasilkan tanpa oksigen ATP dan yang dihasilkan tidak banyak, sedangkan respirasi aerob yaitu ATP dihasilkan dengan oksigen dan ATP dihasilkan 36 - 38 molekul.
2. Organ Respirasi
Organ Respirasi dibagi menjadi organ respirasi hewan akuatik dan organ respirasi hewan terrestial. organ respirasi hewan akuatik ada yang berupa kulit termasuk hewan inaktif, dan adapula yang berupa insang, termasuk hewan aktif, jenis insang terbagi menjadi dua yaitu insang luar ( contoh: larva katak) dan insang dalam ( contoh: ikan). Organ respirasi ikan terdapat kantong udara. Fungsi:
• mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau turun
• berperan dalam proses respirasi
Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang.
Organ Respirasi Hewan Terestrial
Paru –paru difusi: modifikasi dari insang, pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas, struktur berupa rongga mantel. contoh: bekicot tidak bercangkang. Paru-paru buku ditemukan pada Arakhnida. contoh: laba-laba dan kalajengking. Trakea yaitu organ pernafasan pada insekta. Paru-paru alveoler amfibia masih sederhana dan kurang elastis (juga digunakan kulit), aves (dilengkapi dengan buoyancy), reptil.
3.Mekanisme Respirasi
Mekanisme Inspirasi yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru. Mekanisme Ekspirasi yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru. Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot, Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi.
4. Transpor Zat dalam Sistem Respirasi
Transpor O¬2 dan transpor CO¬2
Transpor Oksigen dalam darah terbagi dua ada yang diikat oleh pigmen respirasi, yang dimaksud pigmen respirasi disini adalah protein dalam sel darah atau plasma yang memiliki afinitas gabung tinggi terhadap oksigen, kemudian untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen, terdapat pada invertebrata sederhana karena tingkat metabolisme yang rendah, sedangkan yang kedua ada yang terlarut dalam plasma darah terdapat pada Vertebrata karena tingkat metabolisme yang tinggi.
Transpor karbondioksida (CO2) hasil dari metabolisme sel yaitu CO2 yang dikeluarkan oleh tubuh, Menimbulkan gangguan fisiologis penting , CO2 sangat mudah berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang memiliki kekuatan untuk menciptakan kondisi asam.
Reaksi antara CO2 dan air terjadi melalui persamaan reaksi berikut: CO2 + H2O à H2CO3 Terjadi di dalam cairan jaringan/ruang ekstrasel, plasma, maupun di dalam sel darah merah, berlangsung sangat cepat (disebut reaksi cepat) karena di dalamnya terdapat enzim karbonat anhidrase yang berperan sebagai katalis.
5. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
Pertukaran O2 dan CO2 Dalam Pernafasan
Jumlah oksigen yang diambil melalui udara pernapasan tergantung pada kebutuhan dan hal tersebut biasanya dipengaruhi oleh jenis pekerjaan, ukuran tubuh, serta jumlah maupun jenis bahan makanan yang dimakan.
Pekerja-pekerja berat termasuk atlit lebih banyak membutuhkan oksigen dibanding pekerja ringan. Demikian juga seseorang yang memiliki ukuran tubuh lebih besar dengan sendirinya membutuhkan oksigen lebih banyak. Selanjutnya, seseorang yang memiliki kebiasaan memakan lebih banyak daging akan membutuhkan lebih banyak oksigen daripada seorang vegetarian. Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 300 cc oksigen sehari (24 jam) atau sekitar 0,5 cc tiap menit. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan volume udara inspirasi dan ekspirasi biasa kecuali dalam keadaan tertentu saat konsentrasi oksigen udara inspirasi berkurang atau karena sebab lain, misalnya konsentrasi hemoglobin darah berkurang.
Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh zat warna darah atau pigmen darah (hemoglobin) untuk diangkut ke sel-sel jaringan tubuh.
Hemoglobin yang terdapat dalam butir darah merah atau eritrosit ini tersusun oleh senyawa hemin atau hematin yang mengandung unsur besi dan globin yang berupa protein.
Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperlihat-kan menurut persamaan reaksi bolak-balik berikut ini :
Hb4 + O2 4 Hb O2
(oksihemoglobin) berwarna merah jernih.
Reaksi di atas dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan kadar O2dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi oksigen ke dalam arteri demikian juga difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2 dalam udara inspirasi.
Tekanan seluruh udara lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mm Hg, sedangkan tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mm Hg. Tekanan oksigen di lingkungan lebih tinggi dari pada tekanan oksigen dalam alveolus paru-paru dan arteri yang hanya 104 mm Hg. Oleh karena itu oksigen dapat masuk ke paru-paru secara difusi.
Dari paru-paru, O2 akan mengalir lewat vena pulmonalis yang tekanan O2 nya 104 mm; menuju ke jantung. Dari jantung O2 mengalir lewat arteri sistemik yang tekanan O2 nya 104 mm hg menuju ke jaringan tubuh yang tekanan O2 nya 0 – 40 mm hg. Di jaringan, O2 ini akan dipergunakan. Dari jaringan CO2 akan mengalir lewat vena sistemik ke jantung. Tekanan CO2 di jaringan di atas 45 mm hg, lebih tinggi dibandingkan vena sistemik yang hanya 45 mm Hg. Dari jantung, CO2 mengalir lewat arteri pulmonalis yang tekanan O2 nya sama yaitu 45 mm hg. Dari arteri pulmonalis CO2 masuk ke paru-paru lalu dilepaskan ke udara bebas.
Berapa minimal darah yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada jaringan? Setiap 100 mm3 darah dengan tekanan oksigen 100 mm Hg dapat mengangkut 19 cc oksigen. Bila tekanan oksigen hanya 40 mm Hg maka hanya ada sekitar 12 cc oksigen yang bertahan dalam darah vena. Dengan demikian kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah.
Pengangkutan sekitar 200 mm3 C02 keluar tubuh umumnya berlangsung menurut reaksi kimia berikut:
C02 + H20 (karbonat anhidrase) H2CO3
Tiap liter darah hanya dapat melarutkan 4,3 cc CO2 sehingga mempengaruhi pH darah menjadi 4,5 karena terbentuknya asam karbonat.
Pengangkutan CO2 oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 Cara yakni sebagai berikut.
1. Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhidrase (7% dari seluruh CO2).
2. Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (23% dari seluruh CO2).
3. Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO3) melalui proses berantai pertukaran klorida (70% dari seluruh CO2). Reaksinya adalah sebagai berikut.
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO-3
Gangguan terhadap pengangkutan CO2 dapat mengakibatkan munculnya gejala asidosis karena turunnya kadar basa dalam darah. Hal tersebut dapat disebabkan karena keadaan Pneumoni. Sebaliknya apabila terjadi akumulasi garam basa dalam darah maka muncul gejala alkalosis.
6.Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
Amfibia
1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit
2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit
3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril
Burung
Sistem Respiratori: Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal.
1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah
2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.
3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya
Mammalia
Fase insiprasi proses aktif kontraksi otot inspiratori akibat tekanan udara negatif.
Fase ekspirasi merupakan proses pasif dan terjadi karena adanya relaksasi otot inspiratori dan pengerutan dinding alveoli.
Organisme mengalami dua rangsangan yakni, rangsangan dari dalam dan dari luar. Alat terima (reseptor), tanggap (efektor). Saraf sensorik, reseptor transduser mengubah bentuk energi menjadi bentuk energi lain. Energi reseptor perubahan elektrokimia energi listrik, potensial aksi.
Cara Berfungsi Potensial Aksi: Rangsang Reseptor Rangsang besar
Proses direseptor Membran Reseptor terjadi peristiwa elektorkimia yang menyebabkan potensial aksi yang kemudian kedua potensial itu disebut potensial generator. Reseptor besar melalui membran sel lainnya dan membran sebelahnya yaitu sel saraf aferen. Cara kerja reseptor contoh, mekanoreseptor. Mekanoreseptor mempunyai pintu ion. Pintu ion dibedakan menjadi dua : terbuka, tertutup. Hal ini disebut deformasi mekanik. Deformasi mekanik ialah perubahan bentuk protein penyusun pintu ion akibat rangsang mekanik, misalnya sentuhan/peningkatan tekanan. Bentuk fisik protein penyusunan pintu ion berubah sedemikian rupa sehingga pintu untuk ion tertentu akan terbuka. Rangsang mempunyai hubungan yang rumit dan erat dengan tanggapan, kekuatan rangsangan kekuatan tanggapan sehingga terjadi perbedaan kemampuan reseptor beradaptasi terhadap rangsang, ada reseptor yang beradaptasi dengan cepat (adaptasi fisik). Reseptor beradaptasi sangat lambat (adaptasi tonik).Proses terjadinya : melalui deformasi mekanik. Kemudian pembukuan pintu ion Na sel menjadi polarisasi membran. Reseptor berdasarkan jenis rangsangan: Kemoreseptor, Termoreseptor, Mekanoreseptor, Fotoreseptor, Magnetoreseptor, Elektroreseptor.
Kemoreseptor
Bahan kimia terjadi interaksi kemoreseptor, proses interaksinya yaitu : membentuk kompleks bahan kimia kemoreseptor di sini terjadi peristiwa elektrokimia Potensial Aksi Potensial Reseptor.Di potensial aksi potensial reseptor besar melalui membran sebelahnya sel aferen terjadi tanggapan. Contoh lain kemoreseptor: pada invertebrata, Mulut antena kaki rambut/duri sensoris neuron (gula, air, garam, senyawa). Vertebrata, pengecap pembau makan/minum seks reproduksi.
Mekanoreseptor
Deformasi mekanik kemudian terjadi pembukaan pintu ion Na+ masuk kedalam sel lalu terjadi depolarisasi membran mekanoreseptor potensial lokal lalu diijalarkan oleh sistem saraf potensial generator pelepasan neutrotransmitor terjadi perubahan elektrokimia. Depolarisasi sel saraf sensoris potensial aksi menjalar ke efektor tangggapan. Contoh mekanoreseptor: proses penerimaan rangsang berupa gelombang suara. Proses pendengaran mekanoreseptor, gelombang suara reseptor masuk kedalam alat dengar menggetarkan membran timpani melakukan getaran didalam maleus, inkus, dan stapes, getaran gelombang pada cairan limfe kemudian depolarisasi sel rambut pendengaran lalu melepaskan neurotransmiter sel saraf pendengaran (saraf auditorius), sel mangalami depolarisasi Impuls dijalarkan pusat pendengaran di otak, potensial aksi diterjemahkan dan mendengar. Mekanoreseptor pada invertebrata, Mekanoreseptor untuk menerima rangsang yaitu, tekanan, suara, gerakan.Mekanoreseptor pada invertebrata terdapat pada permukaan tubuhnya informasi mengenai: arah angin, orientasi tubuh saat berada di ruangan, orientasi kecepatan gerakan dan suara. Mekanoreseptor pada Vertebrata, mekanoreseptor untuk: memantau panjang otot, alat pendengaran, organ keseimbangan, organ pendengaran, silia pada sel reseptor sensoris, reseptor proses mendengar.
Termoreseptor
Rangsang suhu termoreseptor, proses dari termoreseptor disebut termoresepsi yaitu proses mengenali suhu tinggi dan rendah serta perubahan suhu lingkungan contoh insekta: pada antena dan kaki, mamalia: di kulit dan hipotalamus. Apabila Suhu naik struktur protein dan enzim akan terganggu dan tidak berfungsi kemudian reaksi metabolik terganggu.
Fotoreseptor
Fotoreseptor (Cahaya rangsang) prosesnya disebut fotoresepsi. Struktur Fotoreseptor Hewan sederhana → eye-spot. Vertebrata → rumit dan terorganisasi. Perbedaan cara kerja terletak pada jenis rangsang yang dapat diterimanya. Sinar matahariSel Fotoreseptor vertebrata mengandung rodopsin kemudian SEL TERDEPOLARISASI lalu RODOPSIN BERUBAH.
Elektroreseptor
Elektroreseptor (rangsang listrik) prosesnya disebut elektroresepsi . Medan Listrik dihasilkan dari aktivitas otot- organ listrik- hewan akuatik mampu dideteksi untuk pertahanan diri.
Magnetoreseptor
Magnetoreseptor (rangsang medan magnet) prosesnya disebut magnetoresepsi contoh beberapa jenis hewan memiliki kemampuan untuk berorientasi terhadap medan magnetik bumi- navigasi utara-selatan. lebah madu untuk berkomunikasi-menemukan sumber makanan.
EFEKTOR
Efektor yaitu alat penghasil tanggapan ada yang terlihat gerakan tubuh dan TIDAK TERLIHAT sekresi hormon yang dihasilkan tergantung oleh jenis rangsang dan jenis efektor. Tanggapan perubahan gerak, sel mengandung sitoskeleton(aliran sitoplasmik) yang fungsinya untuk gerak.
Kontrakasi otot gerak relaksasi otot
Kontraksi selalu diikuti oleh relaksasi, kontraksi (proses aktif otot berpasangan kerja secara antagonis, relaksasi ( proses pasif otot berpasangan kerja secara antagonis) aktivitas berulang memerlukan Tulang atau Rangka: tempat bertumpu dan penahan tarikan otot.
SISTEM RANGKA HEWAN
Rangka Hidrostatik terdapat pada invertebrata yang bertubuh lunak, contoh: annelida. Fungsi, mirip dengan gerakan amuboid.Rangka Luar, terdapat di luar tubuh contoh: moluska dan Artropoda, Fungsi melindungi diri dan pelekatan otot. Rangka dalam terdapat di dalam tubuh, contoh: vertebrata, pada invertebrata rangka mengandung berbagai garam kalsium dan fungsi sama dengan hewan lain.
2. FISIOLOGI ENDOKRIN
Endokrinologi adalah cabang ilmu biologi yang membahas tentang hormon dan aktivitasnya. Hormon satu dari sistem komunikasi utama dalam tubuh meskipun kadarnya hanya dalam jumlah yang sangat kecil namun dapat menjalankan atau menghentikan proses-proses metabolik.
Hormon adalah senyawa kimiayang ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah, fungsinya sebagai pengatur metabolisme jaringan disekresi langsung oleh sel khusus yaitu kelenjar endokrin. Sistem endokrin bekerjasama secara kooperatif dengan sistem saraf. sistem neuroendokrin sebagai fungsi kendali dan koordinasi fisiologis tubuh hewan. sistem neuroendokrin bekerjasama dengan sistem saraf dan sistem endokrin perbedaan cara kerjanya yaitu: sistem saraf, transmisi elektrik, waktu respons cepat sedangkan sistem endokrin, transmisi kimia , waktu respons lambat.
EFEK HORMON TERHADAP TUBUH HEWAN
Kelenjar endokrin menghasilkan hormon lalu bergabung dengan organ sasaran yang menghasilkan reseptor khusus membentuk ikatan sesuai dan tepat hal ini berpengaruh terhadap efek biologis dan efek biologis ini sangat berpengaruh sekali terhadap aktivitas kehidupan.
MEKANISME KERJA HORMON
Kelenjar endokrin menghasilkan hormon dan sel sasaran menghasilkan reseptor khusus kemudian antara hormon dan reseptor khusus membentuk aktivasi enzim didalam sel, reseptor sesuai dan tepat lalu diperantai oleh duta kedua (second messenger) menuju sel sasaran metabolisme dan fungsi sel aktif dan berpengaruh terhadap efek biologis.
KERJA HORMON BERDASARKAN KONSEP KLASIK
Aktivitas Tubuh
Hormon yang mengendalikan
Pencernaan dan fungsi metabolik yang terkait
Sekretin, gastrin, insulin, glukagon, noradrenalin, tiroksin, dan hormon dari korteks adrenal
Osmoregulasi, pengeluaran, dan metabolisme air dan garam Prolaktin, vasopresin, aldosteron
Metabolisme kalsium
Hormon paratiroid, kalsitonin
Pertumbuhan dan perubahan morfologis
*Hormon pertumbuhan, androgen dari korteks adrenal
*tiroksin (untuk metamorfosis amfibi)
*MSH (perubahan warna amfibi)
Organ dan proses reproduksi
FSH, LH, estrogen, progesteron, prolaktin, dan testosteron
Komponen penyusun organ endokrin terbagi menjadi dua yaitu, Sel neurosekretori terdapat pada hewan tingkat rendah, hewan Tingkat tinggi sedangkan sel endokrin sejati terdapat pada invertebrata dan vertebrata.
3. FISIOLOGI PENCERNAAN
Bahan makanan masuk kedalam sistem pencernaan digunakan dan diserap oleh tubuh hewan supaya homeostatisnya terjaga. Cara memperoleh makanan, berdasarkan kemampuannya dibagi menjadi dua yaitu, hewan heterotrof adalah Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhannya dari tumbuhan dan hewan lain sedangkan hewan autotrof adalah hewan mesotrof adalah hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain. Cara makan dan jenis makanan hewan sangat bervariasi tergantung susunan alat pencernaannya dan kemampuan menyerap makanan itu sendiri. Hewan Primitif: tidak memiliki alat pencernaan makanan, cara mengambil makanan penyerapan atau pinositosis, makanan berupa zat organik terlarut, alat pencernaan makanan berupa vakuola makanan. Hewan tingkat rendah, tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan. Proses tahapan pencernaan: lisosom mensekresikan enzim pencernaan yang menyebabkan suasana berubah menjadi asam, terjadi pemisahan berbagai garam kalsium yang akan menciptakan kondisi pH yang tepat untuk enzim berfungsi, sehingga bahan makanan dapat diserap oleh sitoplasma, akhir proses pencernaan keadaan lingkungan menjadi netral. Bahan makanan yang tidak tercerna dikeluarkan melalui proses eksositosis . hewan tingkat tinggi, Makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik. Pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler). Sistem gastrointestinal tersusun atas berbagai organ yang secara fungsional dapat dibedakan menjadi empat bagian: daerah penyimpanan, daerah penerimaan, daerah pencernaan dan penyerapan nutrien, daerah penyerapan dan ekskresi.
PROSES PASCA PENYERAPAN MAKANAN
• Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat)
• Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:
• Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh
• Dalam sel, asam amino mengalami deaminasi, glukosa/gula dan gliserol mengalami glikolisis, dan asam lemak mengalami oksidasi beta
• Deaminasi, glikolisis, dan oksidasi beta tersebut menghasilkan berbagai bahan yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan siklus asam sitrat (siklus Krebs) dan zat lain
• Deaminasi asam amino menghasilkan zat lain berupa NH3, yang dapat diubah menjadi urea
• Glikolisis menghasilkan zat lain berupa lemak, yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan.
• Oksidasi beta menghasilkan zat lain berupa badan-badan keton
• Siklus Krebs berlangsung dalam matriks mitokondria
• Proses ini berlangsung secara aerob dan menggunakan bahan pokok berupa asetil Ko-A untuk menghasilkan NADH dan FADH2 yang merupakan senyawa tereduksi yang dibutuhkan dalam proses fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron), yaitu proses yang dapat menghasilkan sejumlah besar ATP dan panas (sebagai hasil utama) serta CO2 dan air (sebagai zat sisa)
4. FISIOLOGI SIRKULASI
Pokok bahasan:
1. Sistem Sirkulasi
2. Komponen Sistem Sirkulasi
3. Sistem Sirkulasi Pada Hewan
4. Mekanisme Pertukaran Zat
1. Sistem Sirkulasi
Sistem Sirkulasi, makanan, sisa metabolisme, gas respiratori kemudian berdifusi melalui ruang antarsel dengan mudah, proses berlangsung sangat lambat.
Fungsi Sistem Sirkulasi:
1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen
2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme dari tubuh dengan segera
3. Berperan penting dalam penyebaran panas tubuh
4. Menyebarkan tekanan/kekuatan
2. Komponen Sirkulasi
Sistem sirkulasi tersusun atas 3 komponen utama: jantung, pembuluh, cairan tubuh. Komponen penyusun sistem sirkulasi yang berfungsi sebagai pompa penggerak cairan tubuh di sepanjang pembuluh, dua jenis jantung: jantung Tubuler/Vaskuler, Jantung Berongga. Jantung beronggga terdapat pada hewan vertebrata sedangkan jantung tubuler terdapat pada hewan invertebrata Contoh Jantung Tubuler (Vaskuler) Pada Moluska.
Faktor-faktor lain yang mempengaruhi ritme denyut jantung:
1. Rangsang kimiawi seperti hormon dan perubahan kadar O2 dan CO2 ataupun rangsang panas
Hormon Adrenalin meningkatkan kontraksi jantung
Hormon Asetilkolin menurunkan denyut jantung
Peningkatan kadar CO2 meningkatkan kontraksi jantung
2. Berbagai rangsang psikis mempengaruhi kecepatan denyut jantung
Fungsi umum darah: mempertahankan kondisi lingkungan dalam keadaan relatif konstan, yang mana mekanismenya disebut Homeostatik. Fungsi khusus darah:
1. Mensuplai zat-zat makanan dari saluran pencernaan ke jaringan-jaringan
2. Mensuplai oksigen dari paru-paru ke jaringan-jaringan
3. Membawa dan membuang zat-zat yang tidak berguna dari jaringan-jaringan ke organ-organ ekskresi
4. Mendistribusikan sekresi kelenjar endokrin dan zat lain yang mengatur fungsi sel
5. Membantu menyelenggarakan keseimbangan komposisi air dalam berbagai organ tubuh
Pembuluh darah yaitu saluran khusus untuk mengalirkan darah, pada Vertebrata sistem pembuluh darah terdiri atas: Arteri, Vena , Kapiler. Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran/lumen di bagian tengahnya, Nama lapisan dari arah dalam ke luar ialah: Tunika Intima (Endotelium) , Tunika Media , Tunika Adventitia . Pembuluh kapiler hanya tersusun atas Tunika Intima Lapisan jaringan penyusun ketiga jenis pembuluh darah tersebut memperlihatkan komposisi yang bervariasi. Arteri Berfungsi untuk mengangkut darah yang keluar dari jantung, Kapiler berfungsi sebagai tempat terjadinya pertukaran gas dan zat lainnya antara pembuluh darah dan sel jaringan. Aliran darah dalam pembuluh vena dibantu oleh kontraksi otot dinding pembuluh vena, kontraksi otot lurik di sekitar pembuluh.
CAIRAN EKSTRASEL
Ditemukan pada berbagai tempat dengan sebutan yang berbeda: Cairan jaringan, Cairan darah, Cairan limfe, Hemolimfe. Cairan ekstrasel pada semua hewan mengandung sel jenis tertentu yang bergerak melalui ruang-ruang antar jaringan yang berfungsi dalam transport gas, pertahanan tubuh, dan proses pembekuan darah. Pada hewan Invertebrata pembatasan antara cairan darah dengan cairan limfe tidak jelas, sedangkan pada hewan Vertebrata, darah dan cairan jaringan merupakan dua cairan yang terpisah secara jelas, Pada hewan dengan sistem sirkulasi terbuka, cairan yang mengalir dalam pembuluh dan di ruang antarsel merupakan cairan yang sama yang dinamakan hemolimfe. Darah yaitu cairan dalam pembuluh darah yang beredar ke seluruh tubuh mulai dari jantung dan segera kembali ke jantung. Cairan darah tersusun atas, sel darah (eritrosit, leukosit, dan trombosit) dan plasma darah. Plasma darah memiliki komposisi sangat berbeda dari cairan intrasel yaitu mengandung protein penting dalam konsentrasi relatif rendah, antara 1,0 hingga 100-150 mg/ml. untuk menghasilkan tekanan osmotik koloid yang bekerja untuk reabsorpsi. Protein plasma pada Vertebrata tingkat tinggi dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: Fibrinogen: proses pembekuan darah, Globulin: reaksi imun dan transpor molekul, Albumin: mempertahankan volume plasma.
3. Sistem Sirkulasi Pada Hewan
Sistem Sirkulasi Pada Hewan dibagi menjadi dua: Sistem Sirkulasi Terbuka contoh molusca. Sirkulasi Tertutup contoh: vertebrata.Mekanisme Sistem Sirkulasi Terbuka, sistem sirkulasi terbuka bekerja dengan tekanan rendah pada setiap kontraksi jantung, volume darah yang dapat dikeluarkan hanya sedikit. terdorong rendah dan mengalir dengan lambat yang mengakibatkan sari makanan yang dilepaskan ke sel terbatas sehingga aktivitas metabolisme terbatas. Mekanisme Sistem Sirkulasi Tertutup, jantung bekerja dengan melakukan gerakan memompa secara terus menerus, tekanan dipertahankan tetap tinggi, mengakibatkan darah yang keluar dari pembuluh akan segera masuk kembali ke jantung dengan cepat.
4. Mekanisme Pertukaran Zat
Tekanan sistole dan diastole manusia adalah 120/80 mm Hg artinya darah yang dipompa oleh jantung memberikan tekanan sebesar 120 mm Hg. Pertukaran Zat antara Pembuluh Kapiler dan Cairan Ekstrasel, dinding kapiler yang semipermiabel dan tekanan darah yang lebih tinggi mendorong cairan ke luar dari pembuluh dengan ultrafiltrasi, namun protein plasma tetap dipertahankan dalam kapiler.
5. FISIOLOGI RESPIRASI
Pokok bahasan:
1. Sistem Respirasi
2. Organ Respirasi
3. Mekanisme Respirasi
4. Transport Zat dalam Sistem Respirasi
5. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
6. Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
1. Sistem Respirasi
Sistem respirasi terdiri dari dua yaitu, respirasi eksternal dan respirasi internal
Respirasi seluler
Respirasi anaerob yaitu ATP dihasilkan tanpa oksigen ATP dan yang dihasilkan tidak banyak, sedangkan respirasi aerob yaitu ATP dihasilkan dengan oksigen dan ATP dihasilkan 36 - 38 molekul.
2. Organ Respirasi
Organ Respirasi dibagi menjadi organ respirasi hewan akuatik dan organ respirasi hewan terrestial. organ respirasi hewan akuatik ada yang berupa kulit termasuk hewan inaktif, dan adapula yang berupa insang, termasuk hewan aktif, jenis insang terbagi menjadi dua yaitu insang luar ( contoh: larva katak) dan insang dalam ( contoh: ikan). Organ respirasi ikan terdapat kantong udara. Fungsi:
• mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau turun
• berperan dalam proses respirasi
Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang.
Organ Respirasi Hewan Terestrial
Paru –paru difusi: modifikasi dari insang, pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas, struktur berupa rongga mantel. contoh: bekicot tidak bercangkang. Paru-paru buku ditemukan pada Arakhnida. contoh: laba-laba dan kalajengking. Trakea yaitu organ pernafasan pada insekta. Paru-paru alveoler amfibia masih sederhana dan kurang elastis (juga digunakan kulit), aves (dilengkapi dengan buoyancy), reptil.
3.Mekanisme Respirasi
Mekanisme Inspirasi yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru. Mekanisme Ekspirasi yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru. Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot, Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi.
4. Transpor Zat dalam Sistem Respirasi
Transpor O¬2 dan transpor CO¬2
Transpor Oksigen dalam darah terbagi dua ada yang diikat oleh pigmen respirasi, yang dimaksud pigmen respirasi disini adalah protein dalam sel darah atau plasma yang memiliki afinitas gabung tinggi terhadap oksigen, kemudian untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen, terdapat pada invertebrata sederhana karena tingkat metabolisme yang rendah, sedangkan yang kedua ada yang terlarut dalam plasma darah terdapat pada Vertebrata karena tingkat metabolisme yang tinggi.
Transpor karbondioksida (CO2) hasil dari metabolisme sel yaitu CO2 yang dikeluarkan oleh tubuh, Menimbulkan gangguan fisiologis penting , CO2 sangat mudah berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang memiliki kekuatan untuk menciptakan kondisi asam.
Reaksi antara CO2 dan air terjadi melalui persamaan reaksi berikut: CO2 + H2O à H2CO3 Terjadi di dalam cairan jaringan/ruang ekstrasel, plasma, maupun di dalam sel darah merah, berlangsung sangat cepat (disebut reaksi cepat) karena di dalamnya terdapat enzim karbonat anhidrase yang berperan sebagai katalis.
5. Pertukaran Zat dalam Sistem Respirasi
Pertukaran O2 dan CO2 Dalam Pernafasan
Jumlah oksigen yang diambil melalui udara pernapasan tergantung pada kebutuhan dan hal tersebut biasanya dipengaruhi oleh jenis pekerjaan, ukuran tubuh, serta jumlah maupun jenis bahan makanan yang dimakan.
Pekerja-pekerja berat termasuk atlit lebih banyak membutuhkan oksigen dibanding pekerja ringan. Demikian juga seseorang yang memiliki ukuran tubuh lebih besar dengan sendirinya membutuhkan oksigen lebih banyak. Selanjutnya, seseorang yang memiliki kebiasaan memakan lebih banyak daging akan membutuhkan lebih banyak oksigen daripada seorang vegetarian. Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 300 cc oksigen sehari (24 jam) atau sekitar 0,5 cc tiap menit. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan volume udara inspirasi dan ekspirasi biasa kecuali dalam keadaan tertentu saat konsentrasi oksigen udara inspirasi berkurang atau karena sebab lain, misalnya konsentrasi hemoglobin darah berkurang.
Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh zat warna darah atau pigmen darah (hemoglobin) untuk diangkut ke sel-sel jaringan tubuh.
Hemoglobin yang terdapat dalam butir darah merah atau eritrosit ini tersusun oleh senyawa hemin atau hematin yang mengandung unsur besi dan globin yang berupa protein.
Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperlihat-kan menurut persamaan reaksi bolak-balik berikut ini :
Hb4 + O2 4 Hb O2
(oksihemoglobin) berwarna merah jernih.
Reaksi di atas dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan kadar O2dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi oksigen ke dalam arteri demikian juga difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2 dalam udara inspirasi.
Tekanan seluruh udara lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mm Hg, sedangkan tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mm Hg. Tekanan oksigen di lingkungan lebih tinggi dari pada tekanan oksigen dalam alveolus paru-paru dan arteri yang hanya 104 mm Hg. Oleh karena itu oksigen dapat masuk ke paru-paru secara difusi.
Dari paru-paru, O2 akan mengalir lewat vena pulmonalis yang tekanan O2 nya 104 mm; menuju ke jantung. Dari jantung O2 mengalir lewat arteri sistemik yang tekanan O2 nya 104 mm hg menuju ke jaringan tubuh yang tekanan O2 nya 0 – 40 mm hg. Di jaringan, O2 ini akan dipergunakan. Dari jaringan CO2 akan mengalir lewat vena sistemik ke jantung. Tekanan CO2 di jaringan di atas 45 mm hg, lebih tinggi dibandingkan vena sistemik yang hanya 45 mm Hg. Dari jantung, CO2 mengalir lewat arteri pulmonalis yang tekanan O2 nya sama yaitu 45 mm hg. Dari arteri pulmonalis CO2 masuk ke paru-paru lalu dilepaskan ke udara bebas.
Berapa minimal darah yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada jaringan? Setiap 100 mm3 darah dengan tekanan oksigen 100 mm Hg dapat mengangkut 19 cc oksigen. Bila tekanan oksigen hanya 40 mm Hg maka hanya ada sekitar 12 cc oksigen yang bertahan dalam darah vena. Dengan demikian kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah.
Pengangkutan sekitar 200 mm3 C02 keluar tubuh umumnya berlangsung menurut reaksi kimia berikut:
C02 + H20 (karbonat anhidrase) H2CO3
Tiap liter darah hanya dapat melarutkan 4,3 cc CO2 sehingga mempengaruhi pH darah menjadi 4,5 karena terbentuknya asam karbonat.
Pengangkutan CO2 oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 Cara yakni sebagai berikut.
1. Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhidrase (7% dari seluruh CO2).
2. Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (23% dari seluruh CO2).
3. Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO3) melalui proses berantai pertukaran klorida (70% dari seluruh CO2). Reaksinya adalah sebagai berikut.
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO-3
Gangguan terhadap pengangkutan CO2 dapat mengakibatkan munculnya gejala asidosis karena turunnya kadar basa dalam darah. Hal tersebut dapat disebabkan karena keadaan Pneumoni. Sebaliknya apabila terjadi akumulasi garam basa dalam darah maka muncul gejala alkalosis.
6.Sistem Respirasi Pada Berbagai Hewan
Amfibia
1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit
2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit
3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril
Burung
Sistem Respiratori: Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal.
1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah
2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.
3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya
Mammalia
Fase insiprasi proses aktif kontraksi otot inspiratori akibat tekanan udara negatif.
Fase ekspirasi merupakan proses pasif dan terjadi karena adanya relaksasi otot inspiratori dan pengerutan dinding alveoli.
Langganan:
Postingan (Atom)