Sel-sel hidup merupakan pabrik-pabrik kimia bergantung energi yang harus mengikuti hukum-hukum kimia. Reaksi-reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel hidup secara keseluruhan disebut metabolisme. Ribuan reaksi berlangsung dalam tiap sel, sehingga metabolisme merupakan proses yang mengesankan. Ratusan senyawa harus dibentuk untuk menghasilkan organel-organel dan struktur-struktur lain yang terdapat di dalam sel. Tumbuhan juga menghasilkan senyawa-senyawa komplek yang disebut metabolit sekunder, yang mungkin berperan melindungi tumbuhan terhadap insekta, jamur, dan pathogen-patogen lain. Selain itu tumbuhan menghasilkan vitamin lain yang berguna bagi tumbuhan dan juga manusia dan hormon yang mengkomunikasikan berbagai bagian dari tumbuhan untuk mengontrol dan mengkoordinasi proses perkembangan. (Sasmitamihardja, 1990: 88)
Salah satu enzim yang terdapat pada tumbuhan adalah amylase. Nama lain dari amylase adalah diastase. Enzim tersebut dapat menghidrolisis amilum menjadi gula. Dalam proses hidrolisis, amilum melalui beberapa tahap yaitu pembentukan amilo dekstrin dari amilum kemudian menjadi eritodekstrin, selanjutnya menjadi akrodekstrin, dan terakhir menjadi maltose (gula). Amylase dihasilkan oleh daun atau biji yang sedang berkecambah. Aktivitas amylase dipengaruhi oleh garam-garam anorganik, pH, suhu, dan cahaya. pH optimum dari amylase menurut Hopkins, Cole, dan Green (Miller, 1938) adalah 4, 5-4, 7. (Dahlia, 2001: 102)
Aktivitas enzim dipengaruhi pH karena sifat ionik gugus karboksil dan gugus amino mudah dipengaruhi oleh pH. Hal ini menyebabkan daerah katalitik dan konformasi enzim menjadi berubah. Selain itu perubahan pH juga menyebabkan denaturasi enzim dan mengakibatkan hilangnya aktivitas enzim. (Dahlia, 2001: 56)
Karena reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh suhu, maka reaksi yang dikatalisis oleh enzim juga peka terhadap suhu. Enzim sebagai protein akan mengalami denaturasi jika suhunya dinaikkan 45°C efek prodominannya masih memperlihatkan kenaikan aktivitas sebagai mana dugaan dalam teori kinetic. Tetapi lebih dari 45°C efek berlawanan yaitu denaturasi termal lebih menonjol dan bila suhu mencapai 55°C fungsi katalitik enzim menjadi punah. (Dahlia, 2001: 55)
Kecepatan reaksi dipengaruhi konsentrasi enzim yang berperan sebagai katalisator dalam reaksi. Banyaknya substrat ditransformasikan sesuai dengan tingginya konsentrasi enzim yang digunakan. Jika konsentrasi enzim yang digunakan tetap, sedangkan konsentrasi substrat dinaikkan, maka hubungan yang didapat adalah seperti tertera pada gambar di bawah ini. Disini dapat dilihat bahwa pada penambahan substrat, maka tambahan kecepatan mulai menurun sampai pada suatu ketika tidak ada tambahan kecepatan reaksi lagi. (Dahlia, 2001: 54)
Kerja enzim tidak terpengaruh oleh reaksi yang dikatalisisnya pada kondisi stabil. Karena sifat protein dari enzim aktivitasnya dipengaruhi antara lain oleh pH dan suhu. Pada kondisi yang dianggap tidak optimum suatu enzim merupakan senyawa relative tidak stabil dan dipengaruhi oleh reaksi yang dikatalisisnya. Enzim dapat menurunkan energi aktivasi, jika energi aktivasi rendah, lebih banyak substrat dapat bereaksi daripada tanpa enzim. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi keseluruhan tanpa mengubah suhu reaksi. (Sastramihardja, 1990: 97)/>
Selasa, 30 November 2010
syaraf
FISIOLOGI NEURON
Terdapat dua sistem yang bertanggung jawab dalam mengontrol fungsi-fungsi fisiologi, yaitu sistem saraf dan sistem endokrin. Namun di Resume ini lebih khusus membahas pada pengendalian sistem fisiologi oleh sistem saraf. Salah satu contoh kontrol saraf pada sistem respirasi: karbondioksida merupakan suatu senyawa penting dalam pengontrolan respirasi pada hewan tetapi karbondioksidatidak mempengaruhi alat pernafasan secara langsung. Pada mamalia misalnya, kontraksi diafragma selamainspirasi di kontrol oleh pusat respirasi dalam otak, pusat respirasi ini menerima sinyal dari kemoreseptor (pada Arkus aorta dan arteri karotis) yang mendeteksi kadar karbondioksida dalam darah. Berdasarkan sinyal yang diterima dari kemoreseptor, pusat respirasi kemudian mengirimkan impulsnya ke otot-otot pernafasan untuk meningkatkan atau menurunkan aktivitasnya.
Sinyal saraf yang disebut impuls saraf bergerak dengan kecepatan sekitar 100 m per detik, dengan waktu responnya hany dalam hitungan sepersekian mili detik. Kontrol saraf memiliki ketepatan yang tinggi.
Umpan balik
a. Umpan balik negatif (negative feedback)
Umpan balik negatif dapat dicontohkan pada alat pengatur suhu air mandi. Termostat dapat di atur sesuai dengan suhu yang di inginkan. Termostat akan mendeteksi setiap penyimpangan suhu dari suhu yang dikehendaki, yang selanjutnya memerintahkan pemanas untuk menambah atau mengurangi output. Apabila suhu air meningkat melebihi tau turun dibawah suhu yang dikehendaki maka keadaan ini akan di umpan balikkan ke termostat dan termostat akan menghentikan atau meningkatkan kerja pemanas sehingga menghasilkan output berupa penurunan atau peningkatan suhu air.
Jika suatu penyimpangan di imbangi dengan suatu aksi pembetulan pada arah berlawanan maka disebut umpan balik negatif (negative feedback). Umapn balik negatif dikenal sebagai suatu sistem kontrol “lingkar tertutup” dimana sinyal dari variabel yang di kontrol diumpan balikkan ke dalam sistem, membentuk suatu lingkar tertutup.
b. Umpan balik positif (positive feedback)
Contoh umpan balik positif pada tubuh hewan adalah kerja enzim tripsin yang disekresikan oleh pankreas dalam bentuk tripsinogen inaktif. Tripsinogen diaktifkan menjadi tripsin oleh enzim intestinal yaitu enterokinase. Semakin banyak tripsin yang dibentuk maka aktifasi tripsinogen semakin banyak dan semakin cepat.
Umpan balik positif tidak dapat di gunakan untuk tujuan kontrol, sebaba sistem akan menghasilkan kondisi yang semakin ekstrem. Kalau umpan balik negatif di gunakan untuk memelihara keadaan stabil, umpan balik positif membuat suatu sistem berubah terus menerus ke arah keadaan ekstrem.
Mekanisme Fisiologi Sistem kontrol
Misalkan pada regulasi suhu tubuh, tergantung pada keseimbangan antara pemanasan dan pendinginan, dan ini merupakan prinsip penting dalam regulasi fisiologi. Apabila suhu lingkungan meningkat maka peningkatan ini akan diterima oleh reseptor panas di kulit. Reseptor panas akan menginformasikan ke pusat pengatur suhu kemudian memerintahkan kelenjar keringat untuk lebih aktif mengeluarkan keringat. Dengan demikian suhu tubuh akan terbebas dari peningkatan akibat meningkatnya suhu lingkungan. Sebaliknya dengan mekanisme yang sama, pusat pengatur suhu akan memerintahkan otot-otot rangka untuk memproduksi panal (melalui menggigil) apabila menerima impuls dari reseptor dingin di kulit.
Sel Saraf dan Sistem Saraf
Sel saraf atau neuron merupakan komponen dasar dari semua sistem saraf. Suatu sistem saraf terdiri dari banyak sel saraf tunggal. Meskipun suatu sel saraf memiliki berbagai ukuran dan bentuk, namun sel-sel ini memiliki sifat umum yang sama.
Badan sel saraf berinti satu dan sejumlah (satu sampai puluhan) serabut halus yang keluar dari badan sel tersebut. Setiap sel saraf memiliki satu serabut yang dusebut akson dan banyak serabut yang disebut dendrit. Berdasarkan banyaknya jumlah serabut yang keluar dari badan sel, sel saraf dibedakan menjadi tiga yaitu:
1. Unipolar; memiliki satu serabut yang keluar dari badan sel, kemudian serabut ini bercabang dua yang satu sebagai dendrit dan yang lain sebagai aksonnya.
2. Bipolar; memiliki dua serabut, satu sebagai dendrit dan yang lain sebagai akson.
3. Multipolar; memiliki banyak serabut, salah satunya sebagai akson dan sisanya sebagai dendrit.
Paling kiri :neuron multipolar
Tengah neuron unipolar
Paling kanan neuron bipolar
sumber:courses.stu.qmul.ac.uk/smd/kb/mi...nes1.jpg
Sinapsis merupakan hubungan antar sela saraf, terjadi antara akson saraf pertama denagn dendrit atau badan sel saraf kedua. Sel saraf pertama disebut dengan sel saraf parasinaps, dan sel saraf kedua disebut sel saraf pascasinaps. Suatu sel saraf prasinaps tunggal dapat bersinapsis dengan ratusan sel saraf pascasinaps (hubungan divergen). Sebaliknya suatu sel saraf pascasinaps dapat menerima sinapsis dari ratusan sel saraf prasinaps (hubungan konvergen).
Sinaps mempunyai fungsi utama sebagai pengarah transmisi impuls, artinya impuls yang melewati sinaps hanya berjalan satu arah, yaitu dari akson prasinaps ke sel pascasinaps. dengan demikian kondiksi impuls pada akson dalam sistem saraf selalu hanya dari arah akson hilok ke ujung akson. Sifat demikian sangat penting dimiliki saraf sebagai pengintegrasi aktivitas fisiologi.
Berasarkan fungsiya dikenal 3 macam serabut saraf;
1. Serabut saraf sensoris; yang membawa impuls dari tepi (reseptor) ke sistem saraf pusat.
2. Serabut saraf motoris; yang membawa impuls dari sistem saraf pusat ke efektor(otot, kelenjar, organ dalam).
3. Saraf penghubung (internueron); menghubungkan saraf sensoris ke saraf motoris.
Mekanisme Fungsi Sel Saraf
1. Potensial istirahat
Dua faktor penting yang berpengaruh terhadap terjadinya potensial membrane adalah (1) konsentrasi ion-ion di dalam cairan ekstraseluler dan intraseluler, dan (2) permeabilitas membran sel saraf terhadap ion-ion tersebut.
Di dalam plasma sel termasuk di dalam plasma akson konsentrasi ion kalium (K+) lebih tinggi daripada di dalam cairan ekstraseluler. Sebaliknya konsentrasi ion natrium (Na+) lebih rendah daripada di dalam cairan ekstraseluler.
Pada saat istirahat membrane saraf 50-70 kali lebih permeable terhadap ion kalium (K+), sedangkan permeabilitasnya terhadap ion natrium (Na+) dan ion klorida (Cl-) sangat rendah, bahkan di duga impermeable terhadap Na+ dan Cl-.
Karena konsentrasi K+ di dalm sel lebih tinggi daripada di luar sel, nmaka beberapa K+ berdifusi keluar mengikuti gradien konsentrasinya. Setiap K+ yang meninggalkan akson pada dasarnya di ikuti oleh Cl- atau anion yang lain. Namun karena pada saat ini membrane hanya permeable terhadap K+, maka Cl- tetap tertinggal di sebelah dalam membran. Difusi K+ keluar sal bagaimanapun juga ditolak oleh ion-ion positif di luar sel, yang secara cepat mencapai suatu tingkat dimana kecenderungan K+ keluar seimbang dengan kecenderungannya ke dalam sel. Dalam keadaan seimbang ini membrane dikatakan istirahat dan muatan dalam keadaan polarisasi, sebelah dalam membrane negative dan sebelah luar membrane positif.
Tingginya potensial istirahat ini tergantung pada besaenya perbedaan konsentrasi K+ di luar dan di dalam sel. Jadi di sini yang berperan dalam menjaga potensial membrane istirahat adalah ion kalium. Oleh karena itu sering pula potensial istirahat di sebut juga sebagai potensial kalium.
2. Potensial Aksi
Pada saat membrane istirahat, permeabilitasnya terhadap Na+ begitu rendah, sehingga Na+ memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap pembentukan potensial istirahat membran. Dengan konsentrasi Na+ tinggi di luar sel, maka ada dua kekuatan cenderung mendorong Na+ berdifusi ke dalam sel, yaitu potensial negative di dalam sel dan konsentrasi Na+ tinggio di luar sel.
Suatu rangsangan akan menyebabkan membrane menjadi permeable terhadap Na+. Peningkatan permeabilitas Na+ ini dapat mencapai 600 kali dari keadaan istirahat. Karena gradient konsentrasi maupun potensial negatifnya, Na+ akan berdifusi ke dalam sel dengan cepat. Masuknya Na+ ke dalam sel menyebabkan penurunan gradient konsentrasi Na+ di luar dan di dalm sel. Akibatnya potensial membrane menjadi turun di banding dari keadaan istirahat, di katakana membrane mengalami depolarisasi dan potensial membrannya di sebut potensial natrium.
Apabila rangsangan yang di berikan cukup kuat maka potensial membrane akan turun sampai menjadi positif dan menghentikan masuknya Na+ ke dalam sel lebih lanjut. Pada saat ini potensial membrane mencapai +40mV (sebelah dalam positif). Setelah potensial membrane mencapai +40mV, maka membrane menjadi impermeable terhadap Na+ sedangkan perneabilitasnya terhadap K+ meningkat sampai 300 kali dari keadaan istirahat. Akibatnya K+ berdifiusi ke luar sel (karena gradient konsentrasinya), dan aktifitas ini akan mengembalikan potensial membrane ke potensial istirahat (repolarisasi). Aktifitas inilah yang menjadi sebab utama potensial aksi.
Pemompaan Natrium-Kalium (The Sodium-Potasium Pump)
Selama terjadi potensial aksi sejumlah Na+ telah masuk ke dalam sel dan K+ ke luar sel. Keadaan tersebut tidak boleh di biarkan karena akan mengganggu fungsi saraf. Oleh karena itu ion-ion yang bermigrasi selama potensial aksi harus di kembalikan ke posisi semula, Na+ harus di keluarkan dan K+ harus di masukkan kembali ke dalam sel. Proses yang bertanggung jawab dalam mengembalikan Na+ dan K+ ke posisis semula ini adalah pemompaan Natrium-Kalium dengan melibatkan Na, K-ATPase.
Konduksi Impuls
Kecepatan konduksi impuls saraf sangat bervariasi antara satu saraf dengan saraf yang lain pada hewan yang sama, dan antara saraf pada hewan yang satu dengan pada hewan yang lain.
Kecepatan konduksi impuls saraf pada suatu hewan di tentukan oleh (1) Penampang saraf (2) adanya selubung mielin. Serabut saraf yang memiliki penampang lebih besar akan merambatkan impuls lebih cepat.
Vertebrata tidak memiliki akson raksasa namun kecepatan konduksi pada saraf motornya sangat cepat. Hal ini dapat terjadi karena semua akson pada vertebrata di selubungi oleh sarung tipis dari sejenis zat lemak yaitu mielin. Sarung mielin terbentuk dari sel-sel glia yang tumbuh menjadi lapisan-lapisan pembalut dimana protoplasmanya telah menghilang sehingga tinggal lapisan-lapisan membran sel glia. Mielin ini tidak menutup rapat seluruh akson, namun nampak bersegmen-segmen dimana antara dua segmen masih ada membrean saraf yang berhubungan dengan cairan ekstraseluler. Bagian antara dua segmen mielin di sebut nodus ranvier, yang panjangnya bisa 1 mm sampai beberapa mm.
Konduksi Impuls Pada Saraf
Impuls adalah potensial aksi yang di rambatkan pada serabut saraf. Selama perambatannya potensial aksi tidak mengalami perubahan. Ada dua cara perambatan impuls : (1) Aliran Arus Lokal (Local Current Flow) dan (2) Konduksi Loncatan (Saltatory Conduction)
1. Aliran Arus Lokal (Local Current Flow), Aliran ini terjadi pada akson yang tidak bermielin.
Bila pada akson Hilocknya di rangsang dengan potensial aksi maka rangsangan ini akan menyebabkan terbukanya saluran Na+. Karena gradien konsentrasi Na+ berdifusi ke dalam sel sehingga membran mengalami depolarisasi dan tercapai potensial aksi baru. Potensial aksi baru ini akan menyebabakan depolarisasi baru pada daerah membran di sebelahnya sehingga tercapai potensial aksi baru lagi. Proses rangkaian potensial aksi, depolarisasi, potensial aksi, depolarisasi ini akan merambat sampai ke ujung akson. Karena potensial aksi merambat dari satu titik ke titik berikutnya rambatan potensial aksi ini di kenal sebagai aliran arus lokal. Jiak potensial aksi berasal dari akson hilock dan potensial aksi itu merambat menjauhi akson hilock menuju ujung akson maka membran saraf yang di tinggalkan oleh potensial aksi akan kembali ke keadaan istirahat (polarisasi). Perubahan dari Depolarisasi ke polarisasi di kenal sebagai repolarisasi.
2. Konduksi Loncatan (Saltatory Conduction), terjadi pada serabut saraf yang bermielin.
Apabila terjadi potensial aksi pada akson hilock, potensial aksi ini akan menyebabkan depolarisasi pada daerah membran di sebelahnya. Karena daerah membran di sebelahnya tidak berhubungan langsung dengan cairan ekstraseluler (tertutup selubung mielin). Maka potensial aksi ini akan meloncati satu segmen selubung mielin ke nodus ranvier 1. Karena rangsangan potensial aksi tersebut, nodus ranvier 1 akan mengalami depolarisasi dan membangkitkan potensial aksi baru. Potensial aksi baru ini seperti potensial aksi pertama akan meloncat ke nodus ranvier 2 dan menyebabkan depolarisasi untuk membangkitkanpotensial aksi baru lagi. Kejadian ini berulang terus sampai ke ujung akson (bonggol sinaps).
Dengan konduksi loncatan inilah maka rambatan impuls melalui serabut saraf bermielin lebih cepat daripada rambatan impuls pada serabut saraf tidak bermielin (pada diameter yang sama).
Sinaps
Di dalam tubuh hewan, jaringan saraf tersusun atas sel-sel saraf yang sambung-menyambung dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang lain, dari satu organ ke organ yang lain. Hubungan antara sel saraf tersebut pada umumnya terjadi antara akson sel saraf sebelumnya denga dendrite atau badan sel saraf berikutnya. Titik dimana suatu akson membuat kontak dengan neuron yang lain disebut sinapsis. Sel saraf sebelum sinaps disebut sel saraf prasinaps, dan sel saraf sesudah sinaps disebut sel saraf pascasinaps. Berdasarkan mekanisme transmisi impuls pada sinaps dikenal adanya dua macam sinaps, yaitu sinaps listrik (electrical synapses) dan sinaps kimia (chemical sinapses) sedangkan berdasarkan fungsinya ada dua macam sinaps yaitu sinaps eksitatori dan sinaps inhibitori.
Sinaps listrik (electrical synapses), pada sinaps ini membran prasinaps dan membran pascasinaps menempel sangat erat melalui suatu persambungan renggang (gap junction). Gap junction ini memiliki tahanan listrik yang sangat rendah sehingga sinyal listrik dari saraf prasinaps ke saraf pascasinaps akan merambat secara konduksi sederhana tanpa mengalami penundaan. Transmisi informasi terjadi sebagai listrik murni tanpa intervensi pemancar kimia (neurotransmitter).
Sinaps kimia (chemical sinapses), pada sinaps ini ujung akhir dari akson prasinaps melebar membentuk bonggol akson (axon knob) di dalam bonggol akson terdpat banyak vesikel kecil yang berisi molekul zat pemancar kimia (neurotransmitter) adanya vesikel-vesikel tersebut merupakan ciri khas dari sinaps ini. Pada tempat persinggungan antara bonggol akson dengan dendrite atau badan sel dari sel saraf pascasinaps, membran prasinaps tidak menyatu dengan membran pascasinaps. Antara keduanya terdapat suatu celah sempit yang di sebut celah sinaps (synaptic cleft).
Transmisi suatu impuls dari bonggol parasinaps ke neuron pascasinaps dicapai melalui pembebasan neurotransmitter-neurotransmitter dari vesikel-vesikel ke celah sinaps yang kemudian mempengaruhi membran pascasinaps. Dalam sinaps kimia ini transmisi impuls akan mengalami penundaan. Bila suatu impuls saraf sampai pada bonggol prasinaps perubahan-perubahan pada potensial membran secara cepat menyebabkan saluran Ca++ terbuka dan menyebabkan Ca++ berdifusi ke bonggol akson. Saluran Ca++ tertutup saat membran istirahat dan terbuka sebagai respon terhadap perubahan voltase membran. Saluran ion kalsium seperti ini termasuk saluran berpintu voltase (voltage-gated). Meningkatnya konsentrasi Ca++ di dalam bonggol akson mempengaruhi vesikel-vesikel untuk berdifusi pada membran prasinaps dan membebaskan neurotransmitternya ke celah sinaps.
Pada sambungan sel otot (neuromuscular junction) sekitar 300 vesikel di bebaskan untuk setiap impuls saraf. Pada persambungan saraf otot tersebut neurotransmitternya adalah Asetil-kolin (Ach). Setiap vesikel sinaptik mengandung sekitar 10000 molekul Asetil-kolin yang dengan cepat berdifusi menyeberang celah sinaps ke membran pascasinaps. Pada membrane pascasinaps molekul-molekul asetilkolin akan menempel pada reseptor khusus yang merupakan bagian protein membrane pascasinaps
NEUROTRANSMITTER
Neurotransmitter merupakan zat kimia yang disintesa oleh sel syaraf, dismpan dalam vesikel sekretorikdan dilepaskan ketika ion kalsium membanjiri vesikel. Efek neurotransmitter terhadap sel syaraf post sinap bisa eksitasi atau inhibisi. Contoh transmitter diantaranya adalah Asetil kolin, GABA(Gamma-aminobutyric acid), Glutamat, aspartat, Glycin, Dopamin, Histamin, NE, Serotonin, Somatostatin, Endorphin, Enkephalin, Substansi P./>
Terdapat dua sistem yang bertanggung jawab dalam mengontrol fungsi-fungsi fisiologi, yaitu sistem saraf dan sistem endokrin. Namun di Resume ini lebih khusus membahas pada pengendalian sistem fisiologi oleh sistem saraf. Salah satu contoh kontrol saraf pada sistem respirasi: karbondioksida merupakan suatu senyawa penting dalam pengontrolan respirasi pada hewan tetapi karbondioksidatidak mempengaruhi alat pernafasan secara langsung. Pada mamalia misalnya, kontraksi diafragma selamainspirasi di kontrol oleh pusat respirasi dalam otak, pusat respirasi ini menerima sinyal dari kemoreseptor (pada Arkus aorta dan arteri karotis) yang mendeteksi kadar karbondioksida dalam darah. Berdasarkan sinyal yang diterima dari kemoreseptor, pusat respirasi kemudian mengirimkan impulsnya ke otot-otot pernafasan untuk meningkatkan atau menurunkan aktivitasnya.
Sinyal saraf yang disebut impuls saraf bergerak dengan kecepatan sekitar 100 m per detik, dengan waktu responnya hany dalam hitungan sepersekian mili detik. Kontrol saraf memiliki ketepatan yang tinggi.
Umpan balik
a. Umpan balik negatif (negative feedback)
Umpan balik negatif dapat dicontohkan pada alat pengatur suhu air mandi. Termostat dapat di atur sesuai dengan suhu yang di inginkan. Termostat akan mendeteksi setiap penyimpangan suhu dari suhu yang dikehendaki, yang selanjutnya memerintahkan pemanas untuk menambah atau mengurangi output. Apabila suhu air meningkat melebihi tau turun dibawah suhu yang dikehendaki maka keadaan ini akan di umpan balikkan ke termostat dan termostat akan menghentikan atau meningkatkan kerja pemanas sehingga menghasilkan output berupa penurunan atau peningkatan suhu air.
Jika suatu penyimpangan di imbangi dengan suatu aksi pembetulan pada arah berlawanan maka disebut umpan balik negatif (negative feedback). Umapn balik negatif dikenal sebagai suatu sistem kontrol “lingkar tertutup” dimana sinyal dari variabel yang di kontrol diumpan balikkan ke dalam sistem, membentuk suatu lingkar tertutup.
b. Umpan balik positif (positive feedback)
Contoh umpan balik positif pada tubuh hewan adalah kerja enzim tripsin yang disekresikan oleh pankreas dalam bentuk tripsinogen inaktif. Tripsinogen diaktifkan menjadi tripsin oleh enzim intestinal yaitu enterokinase. Semakin banyak tripsin yang dibentuk maka aktifasi tripsinogen semakin banyak dan semakin cepat.
Umpan balik positif tidak dapat di gunakan untuk tujuan kontrol, sebaba sistem akan menghasilkan kondisi yang semakin ekstrem. Kalau umpan balik negatif di gunakan untuk memelihara keadaan stabil, umpan balik positif membuat suatu sistem berubah terus menerus ke arah keadaan ekstrem.
Mekanisme Fisiologi Sistem kontrol
Misalkan pada regulasi suhu tubuh, tergantung pada keseimbangan antara pemanasan dan pendinginan, dan ini merupakan prinsip penting dalam regulasi fisiologi. Apabila suhu lingkungan meningkat maka peningkatan ini akan diterima oleh reseptor panas di kulit. Reseptor panas akan menginformasikan ke pusat pengatur suhu kemudian memerintahkan kelenjar keringat untuk lebih aktif mengeluarkan keringat. Dengan demikian suhu tubuh akan terbebas dari peningkatan akibat meningkatnya suhu lingkungan. Sebaliknya dengan mekanisme yang sama, pusat pengatur suhu akan memerintahkan otot-otot rangka untuk memproduksi panal (melalui menggigil) apabila menerima impuls dari reseptor dingin di kulit.
Sel Saraf dan Sistem Saraf
Sel saraf atau neuron merupakan komponen dasar dari semua sistem saraf. Suatu sistem saraf terdiri dari banyak sel saraf tunggal. Meskipun suatu sel saraf memiliki berbagai ukuran dan bentuk, namun sel-sel ini memiliki sifat umum yang sama.
Badan sel saraf berinti satu dan sejumlah (satu sampai puluhan) serabut halus yang keluar dari badan sel tersebut. Setiap sel saraf memiliki satu serabut yang dusebut akson dan banyak serabut yang disebut dendrit. Berdasarkan banyaknya jumlah serabut yang keluar dari badan sel, sel saraf dibedakan menjadi tiga yaitu:
1. Unipolar; memiliki satu serabut yang keluar dari badan sel, kemudian serabut ini bercabang dua yang satu sebagai dendrit dan yang lain sebagai aksonnya.
2. Bipolar; memiliki dua serabut, satu sebagai dendrit dan yang lain sebagai akson.
3. Multipolar; memiliki banyak serabut, salah satunya sebagai akson dan sisanya sebagai dendrit.
Paling kiri :neuron multipolar
Tengah neuron unipolar
Paling kanan neuron bipolar
sumber:courses.stu.qmul.ac.uk/smd/kb/mi...nes1.jpg
Sinapsis merupakan hubungan antar sela saraf, terjadi antara akson saraf pertama denagn dendrit atau badan sel saraf kedua. Sel saraf pertama disebut dengan sel saraf parasinaps, dan sel saraf kedua disebut sel saraf pascasinaps. Suatu sel saraf prasinaps tunggal dapat bersinapsis dengan ratusan sel saraf pascasinaps (hubungan divergen). Sebaliknya suatu sel saraf pascasinaps dapat menerima sinapsis dari ratusan sel saraf prasinaps (hubungan konvergen).
Sinaps mempunyai fungsi utama sebagai pengarah transmisi impuls, artinya impuls yang melewati sinaps hanya berjalan satu arah, yaitu dari akson prasinaps ke sel pascasinaps. dengan demikian kondiksi impuls pada akson dalam sistem saraf selalu hanya dari arah akson hilok ke ujung akson. Sifat demikian sangat penting dimiliki saraf sebagai pengintegrasi aktivitas fisiologi.
Berasarkan fungsiya dikenal 3 macam serabut saraf;
1. Serabut saraf sensoris; yang membawa impuls dari tepi (reseptor) ke sistem saraf pusat.
2. Serabut saraf motoris; yang membawa impuls dari sistem saraf pusat ke efektor(otot, kelenjar, organ dalam).
3. Saraf penghubung (internueron); menghubungkan saraf sensoris ke saraf motoris.
Mekanisme Fungsi Sel Saraf
1. Potensial istirahat
Dua faktor penting yang berpengaruh terhadap terjadinya potensial membrane adalah (1) konsentrasi ion-ion di dalam cairan ekstraseluler dan intraseluler, dan (2) permeabilitas membran sel saraf terhadap ion-ion tersebut.
Di dalam plasma sel termasuk di dalam plasma akson konsentrasi ion kalium (K+) lebih tinggi daripada di dalam cairan ekstraseluler. Sebaliknya konsentrasi ion natrium (Na+) lebih rendah daripada di dalam cairan ekstraseluler.
Pada saat istirahat membrane saraf 50-70 kali lebih permeable terhadap ion kalium (K+), sedangkan permeabilitasnya terhadap ion natrium (Na+) dan ion klorida (Cl-) sangat rendah, bahkan di duga impermeable terhadap Na+ dan Cl-.
Karena konsentrasi K+ di dalm sel lebih tinggi daripada di luar sel, nmaka beberapa K+ berdifusi keluar mengikuti gradien konsentrasinya. Setiap K+ yang meninggalkan akson pada dasarnya di ikuti oleh Cl- atau anion yang lain. Namun karena pada saat ini membrane hanya permeable terhadap K+, maka Cl- tetap tertinggal di sebelah dalam membran. Difusi K+ keluar sal bagaimanapun juga ditolak oleh ion-ion positif di luar sel, yang secara cepat mencapai suatu tingkat dimana kecenderungan K+ keluar seimbang dengan kecenderungannya ke dalam sel. Dalam keadaan seimbang ini membrane dikatakan istirahat dan muatan dalam keadaan polarisasi, sebelah dalam membrane negative dan sebelah luar membrane positif.
Tingginya potensial istirahat ini tergantung pada besaenya perbedaan konsentrasi K+ di luar dan di dalam sel. Jadi di sini yang berperan dalam menjaga potensial membrane istirahat adalah ion kalium. Oleh karena itu sering pula potensial istirahat di sebut juga sebagai potensial kalium.
2. Potensial Aksi
Pada saat membrane istirahat, permeabilitasnya terhadap Na+ begitu rendah, sehingga Na+ memiliki pengaruh yang sangat kecil terhadap pembentukan potensial istirahat membran. Dengan konsentrasi Na+ tinggi di luar sel, maka ada dua kekuatan cenderung mendorong Na+ berdifusi ke dalam sel, yaitu potensial negative di dalam sel dan konsentrasi Na+ tinggio di luar sel.
Suatu rangsangan akan menyebabkan membrane menjadi permeable terhadap Na+. Peningkatan permeabilitas Na+ ini dapat mencapai 600 kali dari keadaan istirahat. Karena gradient konsentrasi maupun potensial negatifnya, Na+ akan berdifusi ke dalam sel dengan cepat. Masuknya Na+ ke dalam sel menyebabkan penurunan gradient konsentrasi Na+ di luar dan di dalm sel. Akibatnya potensial membrane menjadi turun di banding dari keadaan istirahat, di katakana membrane mengalami depolarisasi dan potensial membrannya di sebut potensial natrium.
Apabila rangsangan yang di berikan cukup kuat maka potensial membrane akan turun sampai menjadi positif dan menghentikan masuknya Na+ ke dalam sel lebih lanjut. Pada saat ini potensial membrane mencapai +40mV (sebelah dalam positif). Setelah potensial membrane mencapai +40mV, maka membrane menjadi impermeable terhadap Na+ sedangkan perneabilitasnya terhadap K+ meningkat sampai 300 kali dari keadaan istirahat. Akibatnya K+ berdifiusi ke luar sel (karena gradient konsentrasinya), dan aktifitas ini akan mengembalikan potensial membrane ke potensial istirahat (repolarisasi). Aktifitas inilah yang menjadi sebab utama potensial aksi.
Pemompaan Natrium-Kalium (The Sodium-Potasium Pump)
Selama terjadi potensial aksi sejumlah Na+ telah masuk ke dalam sel dan K+ ke luar sel. Keadaan tersebut tidak boleh di biarkan karena akan mengganggu fungsi saraf. Oleh karena itu ion-ion yang bermigrasi selama potensial aksi harus di kembalikan ke posisi semula, Na+ harus di keluarkan dan K+ harus di masukkan kembali ke dalam sel. Proses yang bertanggung jawab dalam mengembalikan Na+ dan K+ ke posisis semula ini adalah pemompaan Natrium-Kalium dengan melibatkan Na, K-ATPase.
Konduksi Impuls
Kecepatan konduksi impuls saraf sangat bervariasi antara satu saraf dengan saraf yang lain pada hewan yang sama, dan antara saraf pada hewan yang satu dengan pada hewan yang lain.
Kecepatan konduksi impuls saraf pada suatu hewan di tentukan oleh (1) Penampang saraf (2) adanya selubung mielin. Serabut saraf yang memiliki penampang lebih besar akan merambatkan impuls lebih cepat.
Vertebrata tidak memiliki akson raksasa namun kecepatan konduksi pada saraf motornya sangat cepat. Hal ini dapat terjadi karena semua akson pada vertebrata di selubungi oleh sarung tipis dari sejenis zat lemak yaitu mielin. Sarung mielin terbentuk dari sel-sel glia yang tumbuh menjadi lapisan-lapisan pembalut dimana protoplasmanya telah menghilang sehingga tinggal lapisan-lapisan membran sel glia. Mielin ini tidak menutup rapat seluruh akson, namun nampak bersegmen-segmen dimana antara dua segmen masih ada membrean saraf yang berhubungan dengan cairan ekstraseluler. Bagian antara dua segmen mielin di sebut nodus ranvier, yang panjangnya bisa 1 mm sampai beberapa mm.
Konduksi Impuls Pada Saraf
Impuls adalah potensial aksi yang di rambatkan pada serabut saraf. Selama perambatannya potensial aksi tidak mengalami perubahan. Ada dua cara perambatan impuls : (1) Aliran Arus Lokal (Local Current Flow) dan (2) Konduksi Loncatan (Saltatory Conduction)
1. Aliran Arus Lokal (Local Current Flow), Aliran ini terjadi pada akson yang tidak bermielin.
Bila pada akson Hilocknya di rangsang dengan potensial aksi maka rangsangan ini akan menyebabkan terbukanya saluran Na+. Karena gradien konsentrasi Na+ berdifusi ke dalam sel sehingga membran mengalami depolarisasi dan tercapai potensial aksi baru. Potensial aksi baru ini akan menyebabakan depolarisasi baru pada daerah membran di sebelahnya sehingga tercapai potensial aksi baru lagi. Proses rangkaian potensial aksi, depolarisasi, potensial aksi, depolarisasi ini akan merambat sampai ke ujung akson. Karena potensial aksi merambat dari satu titik ke titik berikutnya rambatan potensial aksi ini di kenal sebagai aliran arus lokal. Jiak potensial aksi berasal dari akson hilock dan potensial aksi itu merambat menjauhi akson hilock menuju ujung akson maka membran saraf yang di tinggalkan oleh potensial aksi akan kembali ke keadaan istirahat (polarisasi). Perubahan dari Depolarisasi ke polarisasi di kenal sebagai repolarisasi.
2. Konduksi Loncatan (Saltatory Conduction), terjadi pada serabut saraf yang bermielin.
Apabila terjadi potensial aksi pada akson hilock, potensial aksi ini akan menyebabkan depolarisasi pada daerah membran di sebelahnya. Karena daerah membran di sebelahnya tidak berhubungan langsung dengan cairan ekstraseluler (tertutup selubung mielin). Maka potensial aksi ini akan meloncati satu segmen selubung mielin ke nodus ranvier 1. Karena rangsangan potensial aksi tersebut, nodus ranvier 1 akan mengalami depolarisasi dan membangkitkan potensial aksi baru. Potensial aksi baru ini seperti potensial aksi pertama akan meloncat ke nodus ranvier 2 dan menyebabkan depolarisasi untuk membangkitkanpotensial aksi baru lagi. Kejadian ini berulang terus sampai ke ujung akson (bonggol sinaps).
Dengan konduksi loncatan inilah maka rambatan impuls melalui serabut saraf bermielin lebih cepat daripada rambatan impuls pada serabut saraf tidak bermielin (pada diameter yang sama).
Sinaps
Di dalam tubuh hewan, jaringan saraf tersusun atas sel-sel saraf yang sambung-menyambung dari satu bagian tubuh ke bagian tubuh yang lain, dari satu organ ke organ yang lain. Hubungan antara sel saraf tersebut pada umumnya terjadi antara akson sel saraf sebelumnya denga dendrite atau badan sel saraf berikutnya. Titik dimana suatu akson membuat kontak dengan neuron yang lain disebut sinapsis. Sel saraf sebelum sinaps disebut sel saraf prasinaps, dan sel saraf sesudah sinaps disebut sel saraf pascasinaps. Berdasarkan mekanisme transmisi impuls pada sinaps dikenal adanya dua macam sinaps, yaitu sinaps listrik (electrical synapses) dan sinaps kimia (chemical sinapses) sedangkan berdasarkan fungsinya ada dua macam sinaps yaitu sinaps eksitatori dan sinaps inhibitori.
Sinaps listrik (electrical synapses), pada sinaps ini membran prasinaps dan membran pascasinaps menempel sangat erat melalui suatu persambungan renggang (gap junction). Gap junction ini memiliki tahanan listrik yang sangat rendah sehingga sinyal listrik dari saraf prasinaps ke saraf pascasinaps akan merambat secara konduksi sederhana tanpa mengalami penundaan. Transmisi informasi terjadi sebagai listrik murni tanpa intervensi pemancar kimia (neurotransmitter).
Sinaps kimia (chemical sinapses), pada sinaps ini ujung akhir dari akson prasinaps melebar membentuk bonggol akson (axon knob) di dalam bonggol akson terdpat banyak vesikel kecil yang berisi molekul zat pemancar kimia (neurotransmitter) adanya vesikel-vesikel tersebut merupakan ciri khas dari sinaps ini. Pada tempat persinggungan antara bonggol akson dengan dendrite atau badan sel dari sel saraf pascasinaps, membran prasinaps tidak menyatu dengan membran pascasinaps. Antara keduanya terdapat suatu celah sempit yang di sebut celah sinaps (synaptic cleft).
Transmisi suatu impuls dari bonggol parasinaps ke neuron pascasinaps dicapai melalui pembebasan neurotransmitter-neurotransmitter dari vesikel-vesikel ke celah sinaps yang kemudian mempengaruhi membran pascasinaps. Dalam sinaps kimia ini transmisi impuls akan mengalami penundaan. Bila suatu impuls saraf sampai pada bonggol prasinaps perubahan-perubahan pada potensial membran secara cepat menyebabkan saluran Ca++ terbuka dan menyebabkan Ca++ berdifusi ke bonggol akson. Saluran Ca++ tertutup saat membran istirahat dan terbuka sebagai respon terhadap perubahan voltase membran. Saluran ion kalsium seperti ini termasuk saluran berpintu voltase (voltage-gated). Meningkatnya konsentrasi Ca++ di dalam bonggol akson mempengaruhi vesikel-vesikel untuk berdifusi pada membran prasinaps dan membebaskan neurotransmitternya ke celah sinaps.
Pada sambungan sel otot (neuromuscular junction) sekitar 300 vesikel di bebaskan untuk setiap impuls saraf. Pada persambungan saraf otot tersebut neurotransmitternya adalah Asetil-kolin (Ach). Setiap vesikel sinaptik mengandung sekitar 10000 molekul Asetil-kolin yang dengan cepat berdifusi menyeberang celah sinaps ke membran pascasinaps. Pada membrane pascasinaps molekul-molekul asetilkolin akan menempel pada reseptor khusus yang merupakan bagian protein membrane pascasinaps
NEUROTRANSMITTER
Neurotransmitter merupakan zat kimia yang disintesa oleh sel syaraf, dismpan dalam vesikel sekretorikdan dilepaskan ketika ion kalsium membanjiri vesikel. Efek neurotransmitter terhadap sel syaraf post sinap bisa eksitasi atau inhibisi. Contoh transmitter diantaranya adalah Asetil kolin, GABA(Gamma-aminobutyric acid), Glutamat, aspartat, Glycin, Dopamin, Histamin, NE, Serotonin, Somatostatin, Endorphin, Enkephalin, Substansi P./>
Langganan:
Postingan (Atom)