Homeostasis “lingkungan dalam”Sel dan transport membranPotensial aksi dan kontraksi otot

ErkadiusBagian Fisiologi FK Unand

Tujuan fisiologi Menjelaskan faktor kimia/fisika yang mendasari

asal-usul, perkembangan, dan perjalanan kehidupan

Fisiologi: virus, kuman, sel, tanaman, manusia

Fisiologi manusia

Tentang ciri-ciri dan mekanisme spesifik yang membuatnya hidup

lapar cari makanan dingin cari kehangatan takut cari perlindungan reproduksi cari pasangan

Sel: Unit dasar kehidupan

Sel jaringan organ sistem Setiap jenis sel: fungsi khusus

eritrosit, neuron, kelenjar, benih jumlah sel sekitar 100 x 1012

Ciri-ciri dasar bersama butuh O2 dan membentuk enerji CO2 dan bahan sisa reproduksi sel

Cairan tubuh Tubuh dewasa: 60% cairan Ekstrasel 33%, intrasel 67% Cairan ekstrasel

selalu bergerak di seluruh tubuh transport cepat sebagai darah bergabung dengan cairan jaringan

Cairan interstitium: di antara sel-sel “millieu interieur” [lingkungan dalam] sumber kehidupan sel

A. Homeostasis lingkungan dalam

“Pemeliharaan keadaan statik atau konstan di lingkungan dalam”

Cairan interstitium (lingkungan dalam): harus konstan mekanisme homeostasis

Fungsi bersama semua organ paru-paru: O2

ginjal: kadar ion yang konstan pencernaan: makanan

Sistem-sistem yang terlibat

Transportasi Perolehan sumber nutrien Pembuangan sisa metabolisme Kontrol oleh syaraf dan hormon Reproduksi

1. Transport

Pergerakan darah di pembuluh darah lewat di organ-organ rest: 1x, sangat aktif: 6x per menit

Pergerakan cairan dari kapiler ke sel kapiler permiabel untuk zat terlarut plasma interstitium: pertukaran interstitium sel jarak kapiler–sel: <50 μm

2. Sumber nutrien

Respirasi: tebal alveoli-kapiler 0,4-2,0 μm O2 berdiffusi dengan mudah

Pencernaan: penyerapan makanan Hati: metabolisme Muskuloskeleton: mencari makanan

3. Pembuangan sisa metabolik

Paru-paru CO2, hasil akhir terbesar metabolisme

Ginjal sisa metabolisme sel: asam urat, urea kelebihan air dan ion

Kulit air, mineral

4. 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

5. Reproduksi

Penerusan kehidupan Pengganti generasi yang menjadi tua Dorongan kuat pada usia reproduksi

B. 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

CO2 adalah sisa utama oxidasi sel CO2 merangsang pusat pernafasan

nafas cepat dan dalam CO2 dibuang menumpuk: reaksi oksidatif terhenti

Pengaturan tekanan darah arteri

Baroreseptor: a. karotid arkus aorta

Tekanan darah ↑ baroreseptor tertekan simpatis ↓: pemompaan jantung berkurang pembuluh darah melebar tekanan darah turun

Pentingnya sistem kontrol

Suhu: naik 7°C kematian sel Perubahan pH: <6,9; >8.0 kematian [K+]: rendah lumpuh;

tinggi depresi jantung [Ca++]: rendah tetani [Glukosa] rendah: mental kacau, pingsan

Kontrol ‘negative feedback’

Negatif dibandingkan stimulus awal ekstrasel: CO2↑ ventilasi ↑ CO2↓ tekanan darah ↑ reaksi-reaksi TD ↓

Mengembalikan kelebihan atau kekurangan ke angka normal

Kontrol ‘positive feedback’

A merangsang B, B merangsang A Bahaya:

efek berlebihan syok, kematian Kegunaan:

merangsang keseimbangan baru contoh: pembekuan darah, melahirkan

C. STRUKTUR DAN FUNGSI SEL Dua bagian utama

inti: dibatasi membran inti sitoplasma: dibatasi membran sel

Protoplasma: zat-zat pembentuk sel Air: 70-85% Ion: K, Mg, PO4, HCO3 Protein: struktural dan globulus Lipid: fosfolipid, kolesterol, trigliserida Karbohidrat: 1% sel (3% otot, 6% hati)

Membran-membran sel

Pembatas struktur sel, inti, retikulum endoplasma, mitokhondria, lisosom, apparatus Golgi

Dibentuk oleh lipid dan protein lipid: pembatas gerak air dan zat terlarut protein: enzim, gerbang karbohidrat: reaksi imun, reseptor hormon

Organella dan inti sel

Retikulum endoplasma (RE) sintesis protein, lipid

Apparatus Golgi: membentuk lisosom dan vesikel sekresi

Mitokhondria: membentuk ATP Nukleus

pusat kontrol sel: DNA amat banyak

D. TRANSPORT MELALUI MEMBRAN

Komponen interstitium Na, Ca, HCO3, PO4; pH 7.4 glukosa, tekanan O2

Komponen intrasel K, SO4; pH 7.0 asam amino, protein, lemak, tekanan CO2

Dipisahkan oleh membran sel

Barrier lipid dan protein transport

Lipid bilayer penghalang: air dan zat larut air diffusi langsung: zat larut lemak

Protein transport saluran: ion dan molekul tertentu ‘carrier’: ikatan dengan zat yang dibawa sangat selektif

Jalur transport membran sel

Diffusi melalui membran sel Diffusi sederhana:

perpindahan zat berkonsentrasi tinggi osmosis: perpindahan air

Melalui lipid bilayer: zat larut lemak O2, N2, CO2, alkohol

Melalui saluran protein air dan molekul tak larut lemak

Diffusi terbantu: interaksi carrier–zat glukosa, asam amino

Diffusi terbantu

Tranport K+ dan Na+

Transport aktif

Pindah melawan beda konsentrasi Pemindahan K ke dalam sel Pemindahan Na ke luar sel

Primer - enerji pemecahan ATP Na, K, Ca, H, Cl dan beberapa ion lain

Sekunder: enerji dari beda konsentrasi ion tercipta dari TA primer sebelumnya

TA primer: pompa Na-K

Na keluar 3, K masuk sel 2 enerji dari pemecahan ATP (Na-K pump)

Calcium: Ca-pump keluar sel, ke mitokhondria

Hydrogen: H-pump ke sel parietal lambung ke saluran tubuli distal ginjal

Pompa Na-K

Transport aktif sekunder

Beda kadar Na daya diffusi Co-transport atau counter-transport

Co-transport: glukosa, asam amino carrier untuk perlekatan Na dan zat Na + zat bersama masuk sel

Counter-transport: Ca++, H+

Na + zat Na masuk, zat keluar

co-transport

TA melalui barisan sel

Barisan sel epitel: usus, kandung empedu, tubuli ginjal, kelenjar, pleksus khoroideus otak

Pada usus, empedu, tubuli: Diffusi Na dan air: lumen, basal, lateral TA Na: bagian basal dan lateral

Transport aktif barisan sel

E. Potensial membran

Pemisahan muatan berlawanan pada semua membran plasma antara cairan intrasel dan interstitium memiliki ‘potensi’ daya kerja

Penyebab timbulnya Kation: Na interstitium, K interasel Anion intrasel: dari protein intrasel

Peran pergerakan K

K keluar sel membawa kation anion tertahan intrasel lebih negatif potensial akibat K = -90 mV

Na ke dalam sel membawa kation anion tertinggal di luar (Cl-) potensial akibat Na = +60 mV

Efek gabungan pada sel syaraf resting membrane potential = -70 mV

Jaringan peka rangsang

Rangsangan potensial berubah cepat Action potential

polarisasi: potensial di membran depolarisasi: potensial menuju arah 0 mV repolarisasi: potensial kembali ke ‘resting’ hiperpolarisasi: potensial makin negatif

Proses pada action potential

Pemicu: depolarisasi potensial istirahat ke potensial ambang naik pelan: -70 mV -50/-55 mV

Depolarisasi tajam: bisa ‘overshoot’ ke +30 mV

Repolarisasi: sering dengan hiperpolarisasi (-80 mV)

Kembali ke potensial istirahat

Anatomi neuron

dendrit (banyak) badan sel akson: 1 mm - >1 m

pangkal gembung (axon hillock)

bisa bercabang(collateral)

Propagasi action potential

Arus lokal pada syaraf depolarisasi pangkal menyebar ke ujung

Konduksi saltatori (lompatan) syaraf bermyelin: arus tidak bocor celah antar myelin: “nodes of Ranvier”

tempat arus melompat propagasi cepat Ukuran serat syaraf ~ kecepatan konduksi

Neuromus-cular junction

axon terminal vesikel

asetilkholin space (celah) motor end-plate

bagian khusus membran sel otot

Neuromuscular junction

1. Action potential 2. Ca++ influx 3. ACh dilepaskan, 4. Berikatan dg reseptor 5. Saluran motor end-pkate terbuka 6. Arus lokal ke membran dan serat 7. Penghancuran ACh Act. Pot. habis

Events at a neuromuscular junction

F. Susunan sel otot rangka

Otot (organ) Serat otot (cell) Myofibril (struktur intrasel) Thick & thin filaments (sitoskeleton) Myosin and actin (protein)

Cross section of muscle

Myofibril and thick-thin filament

Paduan rangsangan dengan kontraksi

Action potential Ca keluar sarcoplasmic reticulum

memasuki sitoplasma berikatan pada troponin thin filaments kontraksi otot

Rangsangan tegangan otot

Kontraksi isotonik: tegangan dipakai memendekkan otot tegangan pada otot tidak berubah

Kontraksi isometrik: tegangan tidak mampu memendekkan otot tegangan pada otot meningkat

Kontraksi dan kebutuhan oksigen

Kontraksi anaerobik suplai oksigen tidak cukup untuk kontraksi oksigen: piruvat ATP dan as. laktat menghindari cepatnya kelelahan terjadi

Kontraksi aerobik oksigen: glikolisis dan siklus Krebs asam laktat tidak terbentuk

G. SISTEM SYARAF SENSORIK

Pembagian Sistem Syaraf Sistem syaraf pusat

otak medulla spinalis

Sistem syaraf tepi somatik: motorik dan sensorik otonom: simpatis dan parasimpatis

Sistem somato-sensorik

Otot, tendon dan sendi regangan otot: muscle spindle regangan tendon: aparatus tendon Golgi posisi sendi: reseptor kinestetik

Reseptor kulit: nyeri, dingin, panas tekanan, perabaan

Reseptor sy. sensoris sy. pusat

Aksissomatosensoris

Area somatosensoris korteks

Reseptor Menerima rangsangan dari lingkungan Meneruskan informasi ke SSP: afferent

(sensoris) Memiliki sifat adaptasi

adaptasi cepat: informasi cepat dilupakan tekanan, perabaan

adaptasi lambat: informasi terpantau lebih lama otot, tendon, sendi baroreseptor dan khemoreseptor vestibulum telinga (keseimbangan arah gerakan)

Sensasi nyeri Mekanisme proteksi tubuh

kulit, permukaan tulang, sendi dinding arteri, permukaan otak tidak beradaptasi

Nyeri visera (alat dalam): regangan dan spasme organ saluran iskemia, rangsangan kimiawi

Referred pain: nyeri visera terasa di permukaan tubuh

Lengkung refleks Reseptor

Jalur afferent: sensoris Pusat integrasi: SSP

Jalur efferent: motorik Organ efektor: otot

Withdrawal reflex illustrasi refleks spinal

Crossed extensor reflex

INJURED FOOT: withdrawal reflex:

pada sisi yang sama protektif

crossed extensor reflex: pada sisi yang berlawanan menyangga berat badan

Crossed extensor reflex coupled with withdrawal reflexes

Indera penglihatan Cahaya melewati struktur transparan

konjungtiva kornea lensa korpus vitreus

Retina sebagai reseptor cahaya Khoroid sebagai penyerap kelebihan

cahaya Sklera sebagai struktur pelindung

Proses penglihatan dan akomodasi Penipisan / pencembungan lensa

bayangan retina n. Optikus Jumlah cahaya masuk besar

rangsangan dikontrol oleh ukuran pupil

Kontraksi m. siliaris ligamen penggantung lensa mengendur lensa makin mencembung kekuatan lensa bertambah

Gerakan bola mata

Otot rektus (lurus): 4 m. rektus lateralis m. rektur medialis m. rektus superior m. rektus inferior

Otot oblique (serong/miring): 2 m. obliquus superior m. obliquus inferior

Pendengaran dan keseimbangan Getaran membran timpani menggetarkan;

tulang malleus, inkus, stapes foramen ovale dan cairan di dalam cochlea membran basalis cochlea

Organ corti di cochlea merangsang reseptor n. auditorius terangsang

Canalis semicircularis: gerakan cairan sesuai dengan gerakan kepala

Pembauan dan pengecapan

Bau dikenal oleh reseptor pembau signal ke bulbus olfactorius ke otak melalui n. Olfactorius

Rasa dikecap reseptor dalam bentuk terlarut manis: di ujung lidah asin: di pinggir lateral lidah pahit: di pangkal lidah