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 µ
• 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
Homeostasis

Homeostasis

  • 2.
    HOMEOSTASIS • Keadaan homeostasisatau 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.
  • 4.
    HOMEOSTASIS • Sel: untuksurvive 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
  • 5.
  • 8.
    EXAMPLES OF HOMEOSTATICMECHANISM  THERMOREGULATION BLOOD GLUCOSE REGULATION
  • 9.
    Jika suhu naik, pembuluhdarah berdilatasi (membesar). Ini berarti lebih banyak panas yang hilang dari permukaan kulit
  • 10.
  • 11.
    Jika suhu turun, pembuluhdarah berkontaksi (menyempit). Ini berarti lebih sedikit panas yang hilang dari permukaan kulit
  • 13.
    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
  • 14.
    Jika ada terlalu banyak glukosadalam darah, insulin mengubah sebagian menjadi glikogen Glycogen Insulin Glucose in the blood
  • 15.
    Jika tidak ada cukupglukosa dalam darah, Glukagon mengkonversi beberapa glikogen menjadi glukosa. Glycogen Glucagon Glucose in the blood
  • 17.
    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.
  • 18.
    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.
  • 19.
    Homeostasis tergantung kemampuanmelaksanakan berbagai aktifitas terus-menerus • berespons terhadap perubahan lingkungan, • pertukaran zat antara lingkungan dan sel • metabolisme makanan, dan • integrasi aktifitas yang sangat beragam.
  • 20.
    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
  • 21.
    LINGKUNGAN DALAM • Cairanantar sel: tempat sel hidup • lingkungan dalam: millieu interieur • adalah lingkungan ‘luar’ untuk sel • disebut cairan interstitium (CI) • Jarak terjauh sel dan kapiler 50 µ • plasma, makanan, dan O2 masuk ke cairan interstitium / CI • Dari CI, sisa metabolisme dan CO2 ke kapiler • CI dan protein masuk ke pembuluh limfe
  • 22.
    PEMELIHARAAN HOMEOSTASIS • Kemampuansistem untuk • mengatur lingkungan dalam • mempertahankan kondisi konstan, stabil • Fungsi bersama semua organ • paru-paru • jantung, pembuluh, darah • ginjal: pembuangan • pencernaan: makanan • hormon, syaraf
  • 23.
    SISTEM-SISTEM YANG TERLIBAT •Transportasi • Perolehan sumber nutrien • Pembuangan sisa metabolisme • Kontrol oleh syaraf dan hormon • Reproduksi
  • 24.
    TRANSPORTASI • Pergerakan darahdi 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
  • 25.
    SUMBER NUTRIEN • Respirasi: •tebal alveoli-kapiler 0,4-2,0 μm • O2 berdiffusi dengan mudah • Pencernaan: penyerapan makanan • Hati: metabolisme
  • 26.
    PEMBUANGAN SISA METABOLIK •Paru-paru • CO2, hasil akhir terbesar metabolisme • Ginjal • sisa metabolisme sel: asam urat, urea • kelebihan air dan ion • Kulit • air, mineral
  • 27.
    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
  • 28.
    REPRODUKSI • Penerusan kehidupan •Pengganti generasi yang menjadi tua • Dorongan kuat pada usia reproduksi
  • 29.
    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
  • 30.
    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
  • 31.
    PENGATURAN TEK. DARAHARTERI • Baroreseptor: • a. karotid dan arkus aorta • TD naik  baroreseptor dirangsang  pusat vasomotor ditekan  simpatis ↓ • pembuluh arteriol melebar • kekuatan pompa jantung berkurang • tekanan darah turun
  • 32.
    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
  • 33.
     digunakan untukmengendalikan proses dalam sel / jaringan / organ yang terpengaruh  CONTOH : variabel suhu atau pH  Homeostasis diregulasi dengan umpan balik negatif. 33
  • 34.
    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
  • 35.
  • 36.
     Sistem umpanbalik 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.
  • 38.
     Pusat integrasiterletak 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
  • 39.
     Respon disebabkanoleh 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
  • 40.
    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
  • 41.
    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
  • 42.
    • Contoh lainumpan 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
  • 43.
    POSITIVE FEEDBACK: • Rupturpembuluh darah: • bekuan darah  trombosit:   lobang tertutup • Melahirkan • kontraksi uterus  serviks teregang   anak lahir • jarang digunakan tubuh • berlebihan: efek berbahaya!!
  • 44.
  • 45.
    FEEDFORWARD  Selain mekanismefeedback, 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
  • 46.
    FEEDFORWARD  Masuknya makanankedalam 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