Makalah Sistem Termoregulasi PDF

Preview

Summary

MAKALAH FISIOLOGI HEWAN “Sistem Termoregulasi” Dosen Pengampu : Dr. Afreni Hamidah, S.Pt., M.Si. Disusun Oleh : KELOMPOK VI 1. Pisca Hana Marsenda A1C412001 2. Kevin Fithrah A1C412010 3. Ria Mawarni A1C412021 4. Widia Sari A1C412024 5. Andi Lahmudin A1C412031 6. Sabariah A1C412036 PROGRAM STUDI PEND...

Description

MAKALAH FISIOLOGI HEWAN “Sistem Termoregulasi” Dosen Pengampu : Dr. Afreni Hamidah, S.Pt., M.Si.

Disusun Oleh : KELOMPOK VI 1. Pisca Hana Marsenda A1C412001 2. Kevin Fithrah A1C412010 3. Ria Mawarni A1C412021 4. Widia Sari A1C412024 5. Andi Lahmudin A1C412031 6. Sabariah A1C412036

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seringkali tanpa disadari kegiatan yang dilakukan tidak terlepas dari proses biologi. Contohnya saja saat kedinginan tubuh akan menggigil dan memakai pakaian hangat untuk memperoleh dan ketika kepanasan menggunakan kipas angin untuk menghilangkan panas dalam tubuh. Manusia termasuk dalam kelompok homeotermis atau makhluk hidup berdarah panas yang senantiasa mempertahankan suhu internal tubuh dalam batas relatif konstan meskipun suhu lingkungan berubah-ubah. Selain manusia, mamalia dan aves umumnya hewan yang hidup di darat bersifat homeoterms sedangkan amphibia dan reptilia yang kebanyakan hidup di air bersifat poikiloterms. Di dalam tubuh, panas diproduksi secara terus menerus akibat adanya aktivitas metabolisme. Ketika penggunaan energi meningkat karena aktivitas fisik maka terjadi penambahan panas. Dengan demikian, perubahan yang sangat besar dari suhu lingkungan sangat mempengaruhi suhu tubuh yang pada akhirnya, akan mempengaruhi sistem kerja enzim yang bekerja pada suhu dengan kisaran yang relatif sempit. Agar suhu tubuh tetap relatif konstan, maka harus ada mekanisme untuk menjaga suhu tubuh dalam batas-batas yang masih dapat diterima tanpa memperhatikan kondisi lingkungan. Proses yang dikenal dengan termoregulasi. Termoregulasi adalah suatu pengaturan fisiologis tubuh manusia mengenai keseimbangan produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan. Termoregulasi bekerja untuk menyeimbangkan perolehan panas dengan pelepasan panas. Sebagian besar hewan dapat bertahan hidup menghadapi fruktuasi lingkungan eksternal yang lebih ekstrim dibandingkan dengan keadaan yang sangat ditolerir oleh setiap individu selnya. Meskipun spesies hewan yang berbeda telah diadaptasikan terhadap kisaran suhu yang berbeda-beda, setiap hewan mempunyai kisaran suhu yang optimum. Didalam kisaran tersebut banyak hewan dapat mempertahankan suhu internal yang konstan meskipun suhu eksternalnya berfruktuasi. Suhu merupakan salah satu faktor pembatas penyebaran hewan, dan selanjutnya menentukan aktifitas hewan. Banyak hewan yang suhu tubuhnya disesuaikan dengan suhu lingkungan, kelompok hewan ini disebut hewan ”berdarah dingin” atau poikioterm atau koniomer suhu (termokonformer). Poikiotermik berarti suhu berubah (labil). Sebenarnya suhu tubuh tidak betul-betul sama dengan lingkungan, sebab jika diukur dengan teliti, suhu

selnya sedikit di atas suhu lingkungannya. Hewan yang mempertahankan suhu tubuhnya, kelompok hewan ini disebut hewan ”berdarah panas” atau homeotermik atau regulator suhu (termoregulator) yaitu kelompok hewan yang mengatur suhu tubuh secara parsial, yaitu bahwa regulasinya terbatas pada bagian tubuh tertentu. Strategi untuk mengurangi laju metabolisme dan temperatur badan akibat udara dingin harus dilakukan hewan untuk mengatur pengurangan temperatur badan karena perbuatan temperature. Banyak binatang yang mempertahankan dingin dan sangat dingin melalui gerakan yang lambat. Hal itu merupakan cara mempertahankan suhu tubuh dengan suhu lingkungannya. Untuk lebih memahami termoregulasi maka dibuat makalah ini.

1.2 Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari makalah ini ialah : 1. Apakah pengertian dari termoregulasi ? 2. Apa saja macam-macam suhu dalam termoregulasi ? 3. Bagaimana mekanisme pertukaran panas dalam tubuh dan mekanisme untuk memperoleh panas ? 4. Apa yang mempengaruhi saat kehilangan panas tubuh ? 5. Bagaimana termoregulasi pada bayi ? 6. Apa saja factor yang mempengaruhi termoregulasi dan akibat dari perubahan suhu terhadap tubuh ? 7. Bagaimana termoregulasi pada yang poikilotermik, homotermik, dan heterotermik ? 8. Bagaimana studi kasus tentang hipotermia ?

1.3 Tujuan Adapun tujuan dari makalah ini ialah : 1. dapat menjelaskan pengertian dari termoregulasi 2. dapat mendeskripsikan macam-macam suhu dalam termoregulasi 3. dapat mengetahui mekanisme pertukaran panas dalam tubuh dan mekanisme untuk memperoleh panas 4. dapat menjelaskan yang mempengaruhi saat kehilangan panas tubuh 5. dapat megetahui termoregulasi pada bayi 6. dapat menyebutkan factor yang mempengaruhi termoregulasi dan menjelaskan akibat dari perubahan suhu terhadap tubuh

7. dapat mengetahui termoregulasi pada yang poikilotermik, homotermik, dan heterotermik 8. dapat menjelaskan tentang studi kasus hipotermia

BAB II PEMBAHASAN

2.1

Pengertian Termoregulasi Termoregulasi berasal dari kata “ termo” yang artinya suhu dan “regulasi” yang

artinya pengaturan sehingga termoregulasi ialah pengaturan suhu tubuh. Termoregulasi merupakan suatu pengaturan fisiologis tubuh manusia mengenai keseimbangan produksi panas dan kehilangan panas sehingga suhu tubuh dapat dipertahankan secara konstan. Keseimbangan suhu tubuh diregulasi oleh mekanisme fisiologis dan perilaku agar suhu tubuh tetap konstan dan berada dalam batasan normal, hubungan antara produksi panas dan pengeluaran panas harus dipertahankan. Hubungan diregulasi melalui mekanisme neurologis dan kardiovaskular. Termoregulasi diatur oleh hipotalamus. Hipotalamus terletak antara hemisfer serebral, mengontrol suhu tubuh sebagaimana kerja termostat dalam rumah. Hipotalamus merasakan perubahan ringan pada suhu tubuh. Hipotalamus anterior mengontrol pengeluaran panas, dan hipotalamus posterior mengontrol produksi panas.

Gambar Mekanisme Sistem Termoregulasi

2.2.

Macam-Macam Suhu dan Keseimbangan Suhu dalam Termoregulasi Adapun macam-macam suhu dalam termoregulasi yaitu :

 Suhu inti (core temperature) Suhu inti menggambarkan suhu organ-organ dalam (kepala, dada, abdomen) dan dipertahankan mendekati 37°C.  Suhu kulit (shell temperature) Suhu kulit menggambarkan suhu kulit tubuh, jaringan subkutan, batang tubuh. Suhu ini berfluktuasi dipengaruhi oleh suhu lingkungan.  Suhu tubuh rata-rata (mean body temperature) Suhu ini merupakan suhu rata-rata gabungan suhu inti dan suhu kulit. Produksi panas merupakan suatu fungsi metabolisme energi. Dalam keadaan istirahat kira-kira 56% dari panas basal dihasilkan oleh organ-organ dalam dan hanya kira-kira18% yang dihasilkan oleh otot dan kulit. Pada waktu pengerahan tenaga, terjadi peningkatan produksi panas akibat peningkatan aktivitas otot sebanyak 90%. Agar suhu tubuh tetap konstan, panas harus dihilangkan ke lingkungan dengan laju yang sama dengan yang dihasilkan. Kegagalan mengontrol suhu tubuh dapat menyebabkan serangkaian perubahan fisiologis. Sebagai contoh, suhu tubuh di bawah 360C atau di atas 400C dapat menyebabkan disorientasi, sedangkan suhu di atas 420C menyebabkan kerusakan sel yang permanen. Oleh karena itu, ketika kondisi lingkungan meningkat di atas atau turun di bawah “ideal” tubuh harus mengontrol perolehan atau pembuangan panas untuk mempertahankan homeostasis. Mekanisme menghilangkan panas pada umumnya adalah pengaturan fisika oleh karena melibatkan kerja fisik sedangkan mekanisme perolehan panas banyak melibatkan mekanisme kimiawi. Pertukaran energi panas antara hewan dan lingkungan tergantung pada nutrisi, metabolisme dan mekanisme fisika.

2.3

Mekanisme Pertukaran panas Pertukaran panas dengan lingkungan meliputi 4 proses yaitu: a. Radiasi Apabila kita merasakan panas matahari maka itu adalah karena radiasi sinar matahari. Radiasi (elektromagnetik) dipancarkan dari permukaan yang suhunya lebih tinggi dan diabsorbsi oleh bagian lain yang suhunya lebih rendah. Perbedaan suhu yang cukup besar menyebabkan banyak panas yang hilang melalui radiasi. Panas tubuh kita juga hilang dengan cara yang sama meskipun dalam jumlah yang kecil. Lebih dari 50%

panas yang hilang dalam ruangan diakibatkan oleh radiasi dan jumlah sesungguhnya bervariasi sesuai dengan suhu tubuh dan suhu kulit b. Konduksi Merupakan perpindahan langsung energi melalui kontak fisik. Sebagai contoh ketika kita duduk di kursi plastik yang dingin maka panas yang berasal dari tubuh kita dipindahkan ke kursi sampai akhirnya terjadi keseimbangan. c. Konveksi Merupakan hasil kehilangan panas secara konduksi ke udara yang melapisi permukaan tubuh. Udara panas timbul oleh karena lebih ringan dari udara dingin. Seiring tubuh kita memindahkan panas ke udara berikutnya maka udara panas bergerak menjauh dari permukaan kulit. Udara dingin yang menggantikannya, pada akhirnya menjadi panas dan pola ini terjadi berulang-ulang. Jumlah konveksi kira-kira 15% dari panas tubuh yang hilang dalam ruangan. d. Evaporasi Evaporasi merupakan perubahan dari fase cair ke uap air. Evaporasi memerlukan energi dalam jumlah yang besar, kira-kira 0.58 kal per gram air yang dievaporasikan. Oleh karena itu, maka mekanisme ini digunakan oleh hewan homeotermis/manusia untuk mendinginkan tubuhnya. Evaporasi juga berlangsung di permukaan respitatoris dan organ-organ lain termasuk kulit. Laju evaporasi yang berlangsung di kulit sangat bervariasi. Setiap jam kira-kira 20-25 ml air melintasi epithelium dan dievaporasikan melalui permukaan alveolar dan permukaan kulit. Kehilangan air insensibel ini relatif konstan. Pada saat istirahat, jumlahnya kira-kira 20% dari rata-rata kehilangan panas tubuh dalam ruangan. Kelenjar keringat bertanggung jawab terhadap perspirasi sensibel yang mencapai kira-kira 2 – 4 L per jam dalam keadaan aktivitas yang hebat. Evaporasi berlangsung hanya apabila udara tidak jenuh dengan uap air.

Gambar Mekanisme Pertukaran Panas

2.4

Mekanisme Penghilangan Panas Perolehan dan penghilangan panas melibatkan aktivitas berbagai sistem yang

dikoordinasi oleh pusat kehilangan panas (heat-loss centre) dan pusat perolehan panas (heatgain centre) pada area preoptik hipotalamus anterior. Apabila suhu di nukleus preoptik melebihi set point maka pusat kehilangan panas dirangsang sehingga menghasilkan 3 pengaruh utama yaitu: 1. Penghambatan pusat vasomotorik yang menyebabkan vasodilatasi peripheral dan darah yang panas mengalir ke permukan tubuh. Kulit menjadi berwarna kemerah-merahan, suhu kulit meningkat dan peningkatan kehilangan panas melalui konduksi dan konveksi. 2. Perangsangan saraf simpatis untuk meningkatkan sekresi kelenjar keringat seiring dengan meningkatnya aliran darah ke kulit. Perspirasi mengalir melintasi permukaan tubuh dan meningkatkan kehilangan panas melalui evaporasi. Apabila evaporasi lengkap maka sekresi maksimal dapat memindahkan 2320 kal/jam. 3. Rangsangan terhadap pusat respirasi sehingga meningkatkan kedalaman respirasi. Sering seseorang melakukan respirasi dengan mulut terbuka daripada melalui hidung untuk meningkatkan evaporasi melalui paru paru.

2.5.

Mekanisme Perolehan Panas Fungsi pusat perolehan panas di otak adalah untuk mencegah hipotermia atau suhu

tubuh turun di bawah normal. Apabila suhu pada nukleus preoptik turun di bawah tingkat

yang dapat diterima maka pusat kehilangan panas di hambat dan pusat perolehan panas diaktifkan. Mekanisme untuk memperoleh panas dapat dibagi dalam 2 kategori besar yaitu:

1.

Shivering thermogenesis Pada shivering thermogenesis terjadi peningkatan secara perlahan-lahan tonus otot

sehingga meningkatkan konsumsi energi otot skelet di seluruh bagian tubuh. Dengan demikian, lebih banyak energi yang dikonsumsi dan pada akhirnya lebih banyak panas yang dihasilkan. Derajat stimulasi bervariasi sesuai kebutuhan. Apabila pusat pengaturan perolehan panas sangat aktif, tonus otot meningkat sampai pada titik dimana rangsangan reseptor renggang menghasilkan kontraksi yang singkat.

Dengan kata lain kita mulai

menggigil. Menggigil meningkatkan kerja otot dan selanjutnya meningkatkan konsumsi oksigen dan energi. Panas yang dihasilkan menghangatkan pembuluh darah bagian dalam yang kemudian darah dialirkan ke pusat vasomotorik simpatis. Menggigil sangat efektif dalam meingkatkan suhu tubuh dimana laju perolehan panas dapat mencapai 400%.

2.

Nonshivering thermogenesis Proses ini melibatkan pelepasan hormon untuk meningkatkan aktivitas metabolisme

di semua jaringan yakni sebagai berikut : 1. Epineprin: Pusat perolehan panas merangsang kelenjar suprarenalis melalui cabang simpatis sistem saraf otonomi sehingga melepaskan epineprin. Epineprin meningkatkan laju glikogenolisis di hati dan otot skelet dan laju metabolisme di banyak jaringan 2. Tiroksin: Nukleus preoptik mengatur produksi thyrotropin releasing hormone (TRH) oleh hipotalamus. Pada anak-anak ketika suhu tubuh di bawah normal, TRH dilepaskan merangsang pelepasan thyroid stimulating hormone oleh adenohipofisis. Kelenjar tiroid menanggapi pelepasan TRH dengan meningkatkan sekresi tiroksin. Tiroksin tidak saja meningkatkan laju katabolisme karbohidtrat tetapi juga semua laju katabolisme nutrient lainnya. Pengaruh ini berkembang secara perlahan-lahan setelah periode beberapa hari sampai dalam seminggu.

2.6

Lintasan Termoregulasi Pusat pengaturan suhu menerima informasi dari 2 set reseptor suhu yaitu di kulit dan

di hipotalamus. Dalam keadaan normal, set point suhu tubuh kira-kira 370C. Apabila suhu tubuh meningkat di atas 37.20 C maka target aktivitas di pusat pengaturan suhu ada 2 efektor yaitu: 1) jaringan otot di pembuluh darah yang mensuplai darah kulit, dan 2) kelenjar

keringat. Jaringan otot mengalami relaksasi, pembuluh darah mengalami dilatasi sehingga meningkatkan aliran darah yang melalui pembuluh darah dekat permukaan tubuh dan kelenjar keringat meningkatkan sekresinya. Kulit kemudian bekerja sebagai radiator dengan menghilangkan panas ke lingkungan dan proses evaporasi kelenjar keringat sehingga suhu tubuh kembali menjadi normal. Suhu di hipotalamus menurun dan pusat termoregulasi menjadi kurang aktif. Aliran darah dan aktivitas kelenjar keringat kembali normal seperti sebelumnya. Pada saat suhu lingkungan yang tinggi atau selama periode latihan, pembuluh darah dikulit mengalami dilatasi dan aliran darah ke daerah periferi meningkat, mengakibatkan kehilangan panas yang lebih banyak. Kelejar keringat dipersarafi oleh saraf kolinergik simpatis. Keseluruhan kontrol berkeringat di bawah pengaturan hipotalamus. Pusat ini dirangsang oleh aktivitas impuls saraf afferent dari reseptor panas di kulit dan juga secara langsung melalui informasi dari suhu darah yang melintasi hipotalamus. Berkeringat sangat tergantung pada kelembaban dan suhu lingkungan. Pada manusia, kelenjar keringat pada telapak tangan dan telapak kaki dikontrol terutama oleh emosi di bawah pengaturan korteks serebral. Aktivitas vasomotorik (vasokontriksi dan vasodilatasi arteriol) digunakan untuk mengarahkan darah ke berbagai area tubuh. Aktivitas vasomotorik arteriol di kulit menentukan jumlah darah yang melintasi kulit dan oleh karena itu menentukan jumlah panas yang dapat dipindahkan dari darah ke lingkungan. Peningkatan aliran darah ke kulit juga mengakibatkan tersedianya air dalam jumlah yang besar untuk dievaporaskan oleh kulit setelah didifusikan atau disekresikan oleh kelenjar keringat. Adapun pengaturan aktivitas vasomotorik di pembuluh darah dikontrol oleh hipotalamus. Bila suhu tubuh turun di bawah normal, pengeluaran panas dikurangi dan produksi panas ditingkatkan. Selama kondisi dingin pembuluh darah di kulit mengalami konstriksi dan oleh karena itu mengurangi aliran darah dan kehilangan panas melalui kulit. Stimulus untuk aktivitas vasomotorik terjadi melalui impuls sensorik yang dihasilkan oleh reseptor dingin atau stimulus langsung yang berasal dari darah yang melintasi hipotalamus.

2.7

Termoregulasi pada Bayi Selama perkembangan, embrio dikelilingi oleh lingkungan maternal pada suhu tubuh

normal. Pada saat lahir, mekanisme pengaturan suhu bayi belum sepenuhnya fungsional. Bayi akan kehilangan panas dengan cepat akibat ukurannya yang

kecil.

Sebagai

konsekuwensinya, bayi yang baru lahir harus dalam keadaan kering dan dibungkus, bahkan bayi yang lahir prematur membutuhkan alat inkubator sebagai pengatur suhu. Pada bayi,

suhu tubuhnya juga kurang stabil dibandingkan dengan orang dewasa. Laju metabolisme menurun ketika mereka tidur dan meningkat ketika bangun. Meskipun mereka tidak dapat menggigil, namun mereka mampu meningkatkan suhu tubuh dengan cepat. Bayi memiliki jaringan lemak di antara bahu, sekitar leher dan kemungkinan di tubuh bagian atas. Jaringan ini memiliki banyak vakularisasi dengan sel-sel adiposit yang mengandung mitokondria yang dinamakan lemak cokelat (brown fat). Sel-sel adiposit dipersarafi oleh serabut saraf simpatis yang apabila dirangsang dapat meningkatkan lipolisis di adiposit. Energi yang dilepaskan melalui katabolisme asam lemak dilepaskan ke sekeliling jaringan sebagai panas yang kemudian didistribusikan ke seluruh tubuh. Dengan cara ini maka bayi dapat meningkatkan perolehan panas metabolisme 100% lebih cepat sementara termogenesis nonshevering pada orang dewasa hanya meningkatkan produksi panas sebanyak 10-12% setelah dalam periode mingguan. Dengan meningkatnya usia dan ukuran tubuh, suhu tubuh menjadi lebih stabil dan mekanisme termoregulasi jenis ini menjadi kurang penting.

2.8

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Termoregulasi Banyak faktor yang mempengaruhi suhu tubuh. Perubahan pada suhu tubuh dalam

rentang normal terjadi ketika hubungan antara produksi panas dan kehilangan panas diganggu oleh variabel fisiologis atau prilaku. Berikut adalah faktor yang mempengarui suhu tubuh : a. Usia Pada saat lahir, bayi meninggalkan lingkungan yang hangat, yang relatif konstan, masuk dalam lingkungan yang suhunya berfluktuasi dengan cepat.suhu tubuh bayi dapat berespon secara drastis terhadap perubahan suhu lingkungan. Bayi baru lahir mengeluaran lebih dari 30% panas tubuhnya melalui kepala oleh karena itu perlu menggunakan penutup kepala untuk mencegah pengeluaran panas. Bila terlindung dari ingkungan yang ektrem, suhu tubuh bayi dipertahankan pada 35,5 ºC sampai 39,5ºC. Produksi panas akan meningkat seiring dengan pertumbuhan bayi memasuki anak-anak. Perbedaan secara individu 0,25ºC sampai 0,55 ºC adalah normal. Regulasi suhu tidak stabil sampai pubertas. Rentang suhu normal turun secara berangsur sanpai seseorang mendekati masa lansia. Lansia mempunyai rentang suhu tubuh lebih sempit daripada dewasa awal. Suhu oral 35 ºC tidak lazim pada lansia dalam cuaca dingin. Nmun rentang shu tubuh pada lansia sekitar 36 ºC. Lansia terutama sensitif terhadap suhu yang ektrem karena kemunduran mekanisme kontrol, terutama pada kontrol vasomotor

(kontrol vasokonstriksi dan vasodilatasi), penurunan jumlah jaringan subkutan, penurunan aktivitas kelenjr keringat dan penurunan metabolisme. b. Olahraga Aktivitas otot memerlukan peningkatan suplai darah dalam pemecahan karbohidrat dan lemak. Hal ini menyebabkan peningkatan metabolisme dan produksi panas. Segala jenis olahraga dapat meningkatkan produksi panas akibatnya meningkatkan suhu tubuh. Olahraga berat yang lama, seperti lari jaak jauh, dapat meningatkan suhu tubuh untuk sementara sampai 41 ºC. c. Kadar Hormon Secara umum, wanita mengalami fluktuasi suhu tubuh yang lebih besar dibandingkan pria. Variasi hormonal selama siklus menstruasi menyebabkan fluktuasi suhu tubuh. Kadarprogesteron meningkat dan menurun secara bertahap selama siklus menstruasi. Bila kadar progesteron rendah, suhu tubuh beberapa derajat dibawah kadar batas. Suhu tubuh yang rendah berlangsung sampai terjadi ovulasi. Perubahan suhu juga terjadi pada wanita menopause. Wanita yang sudah berhenti mentruasi dapat mengalami periode panas tubuh dan berkeringat banyak, 30 detik sampai 5 menit. Hal tersebut karena kontrol vasomotor yang tidak stabil dalam melakukan vasodilatasi dan vasokontriksi. d. Irama Sirkadian Suhu tubuh berubah secara normal 0,5 ºC sampa...