Skenario
Seorang laki-laki yang mengigil kedinginan karena belum bisa beradaptasi terhadap suhu dingin di lingkungan dan apabila berada di lingkungan panas tubuhnya tidak mengigil. Secara ringkasnya, terjadi perubahan pada tubuh seorang laki-laki ketika berada dalam dua lingkungan yang berbeda suhunya. Mengapa terjadinya perubahan tersebut?
BAB 1 : PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Perubahan lingkungan adalah fakta kehidupan. Kondisi sekitar organisme berubah sepanjang waktu – beberapa melakukannya perlahan-lahan, orang lain secara dramatis. Misalnya, perubahan suhu di tanah cepat karena terkena sinar matahari langsung, tetapi suhu air terkena sinar matahari perubahannya sangat lambat.
Bagaimana organisme merespon perubahan lingkungan? Beberapa hewan mampu mempertahankan lingkungan internal mereka konstan lebih-atau-kurang, memungkinkan mereka untuk melanjutkan kegiatan normal dalam berbagai kondisi eksternal. Ini dikenal sebagai 'Regulator'. Misalnya, mamalia dan burung mempertahankan suhu tubuh yang tinggi dan hampir konstan dalam rentang suhu eksternal yang sangat luas. Tubuh mereka berada pada atau dekat dengan suhu optimum untuk sebagian besar enzim yang mendorong metabolisme mereka. Akibatnya, otot berkontraksi secara efisien, dan sistem respon koordinat saraf tepat, bahkan ketika kondisi eksternal yang tidak menguntungkan.
1.3 Hipotesis
Setelah melihat secara keseluruhan scenario yang diberikan, satu hipotesis bisa diolah yaitu tubuh laki-laki tersebut mengekalkan suhu tubuh pada suhu optimum (internal) tubuh yaitu antara 36.5 ⁰C hingga 37.5 ⁰C dalam lingkungan yang dingin dan juga panas disebabkan proses thermoregulasi yang terjadi di dalam tubuh dan terjadi negatif feedback dalam tubuh laki-laki itu.
1.4 Tujuan
Secara keseluruhannya, tujuan makalah ini adalah supaya bisa mengetahui dan mampu memberikan penjelasan tentang homeostasis dan lingkungan internal. Selain itu, perbedaan kontrol homeostasis jarak dekat dan jarak jauh juga termasuk dalam homeostasis ini. Begitu juga reflex arc (lengkung reflek). Secara spesifiknya, bagaimana tubuh meregulasikan suhu tubuh pada suhu dingin dan suhu panas.
BAB 2 : TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pembahasan
Homeostasis
Homeostasis adalah nama yang kita berikan kepada kemampuan untuk mempertahankan lingkungan internal yang konstan. Homeostasis berarti 'sama'. Lingkungan internal adalah sirkulasi darah dalam tubuh, dan cairan yang beredar di antara sel-sel (cairan jaringan, yang terbentuk dari darah), memberikan nutrisi dan menghapus produk limbah saat mandi sel.1
Ia juga engacu pada proses menjaga lingkungan internal tubuh dalam kondisi mapan, ketika lingkungan eksternal berubah. Selain itu, ia adalah kemampuan organisme untuk menjaga lingkungan internal yang relatif stabil, yang melibatkan pemantauan terus menerus dan mengatur beberapa parameter dan mengkoordinasikan respon untuk meminimalkan gangguan terhadap organisme. Homeostasis membantu menjaga tubuh dalam kisaran optimum yang memungkinkan sel untuk berfungsi secara efektif. 1,2
Terdapat empat prinsip homeostasis yaitu stimulus, sensor atau receptor, mekanisma korektif mandiri dan negative feedback. Stimulus merupakan ransangan yang menyebabkan perubahan pada lingkungan internal seperti suhu darah meningkat, glukosa menurun dan lain-lain. Sensor pula mendeteksi perubahan tersebut seperti sensor panas, sensor tekanan, sensor dingin dan sebagainya. Prinsip yang ketiga adalah mekanisma korektif mandiri. Mekanisma ini adalah untuk memperbaiki perubahan pada lingkungan internal. Mekanisma ini bisa dari dalam tubuh itu sendiri dan bisa juga dari tingkah laku. Tingkah laku ini seperti apabila kita kedinginan, kita mengenakan kaos yang lebih tebal untuk mengekalkan kepanasan. Negative feedback adalah pembalikan efek perubahan. Contohnya, suhu lingkungan internal meningkat, negative feedback adalah dengan menurunkan suhu lingkungan itu ke set point (suhu optimum atau kadar suhu normal).3
Pada mamalia, pengaturan suhu tubuh, tingkat gula darah, dan jumlah air dan ion dalam darah dan cairan jaringan (osmoregulasi) diatur dengan umpan balik negatif. Detector adalah sel khusus baik di otak atau organ lain, seperti pankreas. Organ efektor adalah seperti kulit, hati dan ginjal. Informasi lewat di antara detektor dan efektor melalui saraf dari sistem saraf, atau melalui hormon (sistem endokrin), atau keduanya. Itu hasilnya adalah lingkungan internal sangat diatur secara tepat.2, 4
Termoregulasi
Pengaturan suhu tubuh, yang dikenal sebagai termoregulasi, melibatkan mengendalikan jumlah panas yang hilang dan panas diperoleh di seluruh permukaan tubuh.2 Mamalia mempertahankan suhu tinggi dan suhu tubuh relatif konstan, dengan menggunakan energi panas yang dihasilkan oleh metabolisme dalam tubuh mereka (atau dengan menghasilkan panas tambahan pada otot saat dingin) dan hati-hati mengendalikan kehilangan panas melalui kulit. Hewan dengan bentuk termoregulasi adalah disebut endoterm, yang berarti 'di dalam panas'. Burung serta mamalia telah menyempurnakan mekanisme ini.1 Manusia juga mengekalkan suhu tubuh mereka (suhu inti) tepat di bawah 37 °C. Bahkan, suhu inti manusia hanya bervariasi antara sekitar 35.5 °C dan 37.0 °C dalam periode 24 jam, ketika kita berada dalam kesehatan yang baik.5
Kulit adalah satu daripada system organ penting yang berpartisipasi dalam mengekalkan suhu dalam tubuh (suhu sekitar center tubuh seseorang). Sensor suhu pada kulit dan organ internal memonitor suhu inti dan mengirimkan sinyal ke pusat kontrol yang terletak di hipotalamus, daerah otak.5 Ketika suhu inti turun di bawah titik set, hipotalamus mengirim impuls saraf ke pembuluh darah di kulit yang menyebabkan kapiler darah untuk mempersempit, yang membatasi aliran darah ke kulit dan mengurangi kehilangan panas, merangsang otot rangka, yang menyebabkan kontraksi otot singkat, yang dikenal sebagai menggigil yang menghasilkan panas. Karena mengigil, organ atau otot memerlukan lebih banyak darah dan karena jantung memompa lebih banyak darah keluar untuk memenuhi kebutuhan, dan meningkatkan volume darah.5, 6
Regulasi suhu tubuh ketika panas
Ketika lingkungan dalam keadaan panas, suhu darah dan kulit meningkat dan stimulus ini di deteksi oleh sensor atau receptor. Stimulus diterima dan impul akan di kirim melalui saraf ke otak. Ketika di otak, hipotalamus di otak di stimulasikan dan mengirimkan impul saraf ke bagian badan yang sepatutnya seperti kulit. Di kulit berlaku sekresi keringat untuk mendinginkan tubuh karena lingkungan panas dan untuk mengekalkan suhu tubuh konstan pada suhu optimum. Rambut pada kulit juga berbaring supaya tidak memerangkap udara panas pada permukaan kulit. Pembuluh darah berlaku vasodilation. Pembuluh darah melebar dan menyebabkan banyak darah mengalir pada permukaan kulit supaya panas hilang ke lingkungan melalui konduksi dan radiasi. Selain itu, berlaku mekanisma korektif dimana berlaku peningkatan kehilangan panas dan reduksi produksi panas. Kemudian, metabolism tubuh juga menurun dan mengurangi produksi panas. Suhu darah dan kulit kembali ke set point iaitu kadar normal tubuh.2, 7, 8
Regulasi suhu tubuh ketika dingin
Ketika lingkungan dalam keadaan dingin, suhu darah dan kulit menurun dan stimulus di deteksi oleh sensor dan di kirim ke otak melalui saraf. Hipotalamus menerima impul dan di stimulasi untuk mengirim impul saraf ke bagian tubuh yaitu kulit dan otot. Di kulit berlaku ereksi dimana rambut menaik dan memerangkap udara panas pada permukaan kulit. Pembuluh darah berlaku vasoconstriction. Pembuluh darah mengecil dan limitasi pengaliran darah ke permukaan kulit dan panas tidak bisa hilang ke lingkungan. Apabila tubuh tidak bisa memproduksikan kepanasan yang mencukupi, tubuh mulai mengigil karena otot-otot skeletal menerima impul dari otak untuk mengigil supaya panas bisa diproduksi untuk tubuh. Mekanisma korektif berlaku menyebabkan pengurangan kehilangan panas dan peningkatan produksi panas. Metabolisma meningkat dan menyebabkan peningkatan produksi panas. Kemudian, respon yang terakhir adalah suhu darah dan kulit kembali ke kadar normal tubuh.6, 7, 8
Gambar 2: Efek Thermoregulasis Dalam Tubuh
Komunikasi Sel Dalam Homeostasis
Agar organisme multiseluler berfungsi dengan baik, sel-sel harus berkomunikasi. Misalnya, otot harus kontrak hanya ketika otak mengirimkan pesan untuk kontrak dan tidak ada waktu lain.8
Contoh yang pertama, komunikasi sel dalam homeostasis adalah endocrine. Ini adalah signal jarak jauh dimana penyiaran signal ke seluruh tubuh melalui sekresi hormone ke dalam aliran darah. Misalnya, homeostasis konsentrasi glukosa dalam darah. Dalam hal ini, sistem endokrin memainkan peran utama dalam "menginformasikan" hati bahwa tubuh berada di bawah stres dan, karena itu, perlu lebih banyak glukosa. Sistem endokrin adalah sistem kelenjar dalam tubuh yang mengeluarkan hormon. Hormon adalah molekul kurir yang dibuat dan disekresikan (dilepaskan ke dalam darah) oleh kelenjar endokrin dan hormon perjalanan dalam darah ke organ target. Ini mengikat sel-sel organ target dan menyebabkan beberapa perubahan terjadi. Contoh hormon insulin adalah (menurunkan tingkat gula darah antara lain - ketiadaan menyebabkan diabetes mellitus), hormon pertumbuhan (merangsang pertumbuhan - ketiadaan menyebabkan dwarfisme), hormon tiroid (meningkatkan tingkat metabolisme - tingkat rendah menyebabkan dingin, berat badan gain dan kelesuan.)3
Kontraksi otot membutuhkan signal dari otak yaitu neuronal dan juga signal intracellular. Dalam hal intracellular ini, semua sel memiliki saluran Ca2+, saluran Na+, saluran K+, saluran Cl-, dll, dalam membran plasma mereka. Karena ion dibebankan, mereka sangat hidrofilik dan ditolak oleh ekor asam lemak dari molekul fosfolipid dalam membran. oleh karena itu, satu-satunya cara an ion bisa menyeberang membrane is dengan bantuan dari protein yang ada pada permukaan membrane yaitu G protein.1, 2
Sistem sebelumnya kita melihat melibatkan hormon sebagai molekul komunikasi. Sekarang kita akan fokus pada komunikasi dimediasi oleh sistem lain utama mengintegrasikan , sistem saraf. Sistem saraf dan sistem endokrin keduanya berkomunikasi melalui kurir kimia.3 Sistem endokrin menggunakan hormon sedangkan sistem saraf menggunakan neurotransmiter. Dalam kedua kasus, molekul komunikasi disekresikan oleh satu sel , melakukan perjalanan ke sel target, dan mengikat reseptor spesifik di membran plasma sel target. Ini mengikat memicu perubahan sel target tapi tidak seperti hormon, neurotransmiter perjalanan hanya jarak yang sangat pendek untuk mendapatkan dari sel yang disekresikan mereka ke sel target mereka.2 Ketika dua neuron berkomunikasi (sel saraf yang disebut neuron), satu neuron mengeluarkan neurotransmitter yang bergerak sekitar 0,1 nm untuk sampai ke neuron berikutnya . (" nm" berarti nanometer. nanometer adalah sepermilyar meter, meteran 10-9.) Ini celah kecil antara neuron, di mana neurotransmitter berdifusi , disebut celah sinaptik dan daerah di mana satu neuron berinteraksi dengan sel lain adalah disebut sinaps. Neuron yang mengeluarkan neurotransmitter yang disebut neuron pra-sinapsis dan salah satu yang menanggung reseptor neurotransmitter ( dan mengikat neurotransmitter - sel target ) disebut neuron post- synaptic.1, 2
BAB 3 : PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Secara keseluruhannya, sudah terbukti bahwa terjadi homeostasis dalam tubuh laki-laki tersebut. Respon tubuhnya mengigil adalah satu cara untuk mengekalkan keadaan stabil lingkungan internal dalam tubuh. Hipotesis yang canangkan diterima karena tubuh laki-laki tersebut mengekalkan suhu tubuh pada suhu optimum (internal) tubuh yaitu antara 36.5 ⁰C hingga 37.5 ⁰C dalam lingkungan yang dingin dan juga panas disebabkan proses thermoregulasi yang terjadi di dalam tubuh dan terjadi negatif feedback dalam tubuh laki-laki itu. Pensinyalan juga penting supaya proses homeostasis bisa di laksanakan dengan efisien dan teratur di dalam tubuh. Hal ini adalah supaya metabolisma dan tindakan enzim dalam tubuh dalam keadaan optimum serta bisa terjadi reaksi yang cepat sesuai untuk tubuh.
Daftar Pustaka
1.
|
Fullick A. Edexcel A2 biology United Kingdom: Pearson Education Limited; 2009.
|
2.
|
Clegg CJ. Edexcel biology for A2 London: Hodder Education; 2009.
|
3.
|
LLC B. Human Homeostasis: Thermoregulation, Blood Sugar, Health Management System, Human Iron Metabolism, Central Governor, Water Retention: General Books LLC; 2010.
|
4.
|
Marc SR, Mckeag DB, Van Camp SP, editors. Manual of sports medicine United States of America: Lippincott-Raven; 1998.
|
5.
|
Physiological and biological aspect. Thermoregulation and human performance. 2008; 53: p. 14-25.
|
6.
|
Schulkin J, editor. Allostasis, Homeostasis, and the Costs of Physiological Adaptation UK: Cambridge University Press; 2004.
|
7.
|
Schulkin J. Rethinking Homeostasis: Allostatic Regulation in Physiology and Pathophysiology USA: Massachusetts Institute of Technology; 2003.
|
8.
|
Takizawa P. Cell communication. Tokyo:, Department of cell biology; 2006.
|
No comments:
Post a Comment