Fisiologi Hewan I PDF Semester Ganjil 2023/2024

FISIOLOGI HEWAN I S1 BIOLOGI UNSOED Semester Ganjil 2023/2024 SISTEM SIRKULASI 1  Pendahuluan Sirkulasi berfungsi sebagai sistem transportasi internal hewan Cairan sirkulasi bergerak mengangkut dan mendistribusikan O2, nutrisi, limbah, hormon, dan pa...

FISIOLOGI HEWAN I S1 BIOLOGI UNSOED Semester Ganjil 2023/2024 SISTEM SIRKULASI 1  Pendahuluan Sirkulasi berfungsi sebagai sistem transportasi internal hewan Cairan sirkulasi bergerak mengangkut dan mendistribusikan O2, nutrisi, limbah, hormon, dan panas. Cairan sirkulasi biasanya dipindahkan melalui tekanan yang dilakukan oleh jantung atau pompa lain.  Evolusi Sistem Sirkulasi Sistem sirkulasi mengatasi keterbatasan difusi Sistem sirkulasi dibangun oleh tiga komponen penting yi cairan, pompa dan pembuluh Sistem sirkulasi dapat terbuka atau tertutup Tiga Komponen Sistem Sirkulasi 1. Cairan → membawa molekul dan sel yang diangkut Darah : cairan yang bersirkulasi dalam sistem sirkulasi tertutup Hemolimfe : cairan sirkulasi pada sistem sirkulasi terbuka. Hemolymph mengalir melalui pembuluh darah, tetapi ketika masuk sinus langsung kontak dgn jaringan dan bergabung dgn cairan interstitial 2. Pompa → memindahkan fluida/cairan; pompa khusus biasanya disebut jantung 3. Pembuluh → membawa cairan antara pompa dan jaringan tubuh; disebut komponen vaskular Tiga Komponen Sistem Sirkulasi Namun, ketiga komponen sistem sirkulasi tersebut tidak selalu diperlukan untuk beberapa jenis sirkulasi, contohnya: sistem sirkulasi sederhana pada sponge, cnidaria & nematoda Sistem Sirkulasi Terbuka & Tertutup  Sirkulasi Cairan dan Sel Terbagi menjadi dua komponen: 1. Cairan yang disebut plasma, terutama air yang mengandung berbagai molekul terlarut dan terdispersi, dan 2. Elemen seluler (Sel-Sel Darah) Dalam hemolimfe, berbagai jenis sel disebut hemosit bertanggung jawab atas fungsi kekebalan, pembekuan dan terkadang transpor oksigen. Pada vertebrata, fungsi-fungsi tsb masuk dalam tiga jenis elemen seluler khusus yang tersuspensi dalam plasma: – Eritrosit atau sel darah merah, untuk transportasi oksigen; – Leukosit atau sel darah putih, untuk kekebalan; dan – Trombosit atau platelet untuk pembekuan & homeostasis. Fig. 42-17 Komposisi & fungsi darah Plasma 55% Constituent Major functions Cellular elements 45% Cell type Number Functions Water Solvent for per µL (mm3) of blood carrying other substances Erythrocytes 5–6 million Transport oxygen (red blood cells) and help transport Ions (blood electrolytes) carbon dioxide Sodium Osmotic balance, Separated Potassium pH buffering, and blood Calcium regulation of elements Magnesium membrane Chloride permeability Bicarbonate Leukocytes 5,000–10,000 Defense and (white blood cells) immunity Plasma proteins Albumin Osmotic balance pH buffering Lymphocyte Basophil Fibrinogen Clotting Immunoglobulins Defense Eosinophil (antibodies) Neutrophil Monocyte Substances transported by blood Nutrients (such as glucose, fatty acids, vitamins) Waste products of metabolism Platelets 250,000– Blood clotting Respiratory gases (O 2 and CO2) 400,000 Hormones Plasma adalah medium cair untuk ion anorganik, gas & berbagai zat terlarut organik Plasma biasanya terdiri dari 90% air atau lebih Pada mamalia, unsur organik paling banyak adalah protein plasma (6-8% dari berat total plasma), dibandingkan dengan unsur anorganik (1%). Elektrolit (ion) yang paling melimpah adalah Na + dan Cl-. HCO3 -, K +, Ca2 +, dan lain-lain dalam jumlah sedikit Persentase kecil komponen plasma yang tersisa: – nutrisi (glukosa, asam amino, lipid, dan vitamin); – produk limbah (kreatinin, bilirubin, & urea pada mamalia); – gas terlarut (O2 dan CO2); dan – hormon. Fungsi Protein Plasma Protein plasma melakukan banyak fungsi plasma : – tekanan osmotik koloid – buffer. Peran spesifik prot plasma pada Arthopoda adl sbg : – koagulan, – ProPOs – Hexamerin. Peran spesifik prot plasma Pd Vertebrata : – Fibrinogen, – Albumin – Globulin (transporter, Clotting agent, regulator & immune effector) Kompleks lipoprotein membawa lipid berenergi dan lipid struktural untuk biosintesis Karena lipid bersifat hidrofobik, maka tidak terlalu larut dalam darah atau hemolimfe kebanyakan lipid yang beredar diubah menjadi droplet/tetesan yang melekat pada plasmaprotein pembawa yang spesifik yang disebut apolipoprotein. Droplet/Tetesan yang dihasilkan yang disebut lipoprotein dapat menyebar dalam cairan peredaran darah dan kemudian mengangkut lipid antar jaringan. Kompleks lipoprotein membawa lipid berenergi dan lipid struktural untuk biosintesis Arthropoda memiliki dua bentuk lipid transport yi HDL & LDL. Vertebrata Memp 4 lipoprotein yi Chylomicron, HDL, LDL & VLDL Transport lipoprotein pada Insekta FIGURE 9-4 Role of the circulating lipoproteins in lipid transport. (a) Insects. High- density lipophorins (HDLp) and low-density lipophorins (LDLp) complexed with an apolipoprotein apoLp-III and are involved in hemolymph transport of energy lipids (DAG—diacylglycerides) to muscles from the gut and fat body (converted there from TAG—triacylglycerides). See text for description of each step. Transport lipoprotein pada darah mamalia FIGURE 9-4 Role of the circulating lipoproteins in lipid transport (b) Mammals. Chylomicrons (CM), very-low-density lipoproteins (VLDL), low-density lipoproteins (LDL), and high-density lipoproteins (HDL) deliver lipids (such as FFA, free fatt y acid; Pl, phospholipids; Chol, cholesterol) to various tissues. The small colored spheres are apolipoproteins, proteins that bind to the droplets to make them dispersible in the blood and recognizable by cell receptors. See text for description of each step.  DARAH Darah merupakan jaringan ikat longgar, yaitu suatu cairan yang memiliki korpuskula yang tersuspensi dalam plasma. Tipe sel yg terdapat dalam darah hewan sangat beragam. Semua vertebrata memiliki eritrosit dan leukosit. Bintang laut dan mentimun laut memiliki eritrosit dan coelomosit. Annelida dan beberapa spesies arthropoda hanya memiliki coelomosit Coelom adalah rongga tubuh yg dilapisi jaringan mesodermal. Ada bbrp tipe coelomosit, misalkan Amoebosit yg berperan spt leukosit pd vertebrata berfungsi utk kekebalan dan pertahanan tubuh  Fungsi Umum Darah ▪ Pengangkutan nutrien dari saluran pencernaan ke jaringan ▪ Pengangkutan produk ekskretori dari jaringan ke organ ekskretori,. ▪ Pengangkutan gas (oksigen dan karbondioksida) ▪ Pengangkutan hormon (misalnya adrenalin [respon cepat]; hormon pertumbuhan [respon lambat]). ▪ Pengangkutan sel untuk fungsi kekebalan (contohnya leukocyte vertebrata ▪ Pengangkutan panas ▪ Koagulasi ▪ Pemeliharaan milieu interieur agar sesuai untuk sel dalam kaitannya dengan pH, ion-ion, nutrien ▪ Transmisi gaya tekanan (contoh untuk lokomosi pada cacing tanah; untuk memecah cangkang pada waktu ganti kulit pada Crustaceae) 17 Pigmen respiratori mengangkut oksigen Pigmen sel darah merah (Pigmen respiratori) adalah protein pengikat O2 yang penting untuk mengangkut O2 untuk respirasi sel Dua jenis pigmen respiratori yang paling umum yaitu: – Hemoglobin, protein pada vertebrata dan banyak hewan nonvertebrata yang menggunakan atom besi untuk mengikat molekul O2 – Hemosianin, protein pada banyak moluska dan artropoda seperti krustasea, yang menggunakan dua atom tembaga untuk mengikat satu molekul oksigen. Pigmen respiratori mengangkut oksigen Kebanyakan serangga tidak mempunyai pigmen resiratori, karena sistem trakea-nya membawa O2 langsung ke jaringan. Arakhnida mempunyai hemocyanin yang bersirkulasi di hemolimfa arakhnida untuk mentransfer O2 antara paru-paru atau ujung trakea ke otot dan organ lain. Pigmen respiratori mengangkut oksigen Protein pigmen dapat larut dalam hemolimfe atau darah, seperti pada sebagian besar Annelida, artropoda, dan beberapa hewan nonvertebrata lainnya. Namun, pada banyak hewan, protein ini tidak berada dalam plasma itu sendiri, melainkan terkandung dalam sel khusus. Jika mengandung hemoglobin, yang berwarna kemerahan ketika oksigen terikat, sel-sel ini disebut eritrosit Fungsi Sel Darah Merah Fungsi utama eritrosit adalah mengangkut O2 dari paru-paru atau insang ke jaringan dan mengembalikan karbon dioksida (CO2) ke paru-paru atau insang. Pada sebagian besar vertebrata, sel-sel ini berbentuk lonjong lonjong (bulat telur), dengan amfibi dan ikan paru-paru yang memiliki ukuran terbesar. Sebaliknya, eritrosit mamalia berbentuk sel datar berbentuk cakram (bikonkaf) tanpa inti.  UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN Eritrosit mamalia Eritrosit burung, Eritrosit ikan, tanpa inti dan inti bulat amphibi, reptil tidak memiliki inti lonjong organela lain spt mitokondria Leptocephalus ikan sidat tidak punya Hb & eritrosit 22 Fungsi Sel Darah Merah Eritrosit mamalia diisi dengan beberapa ratus juta molekul hemoglobin. Struktur ini diekstrusi selama perkembangan sel untuk memberikan ruang agar menghasilkan lebih banyak hemoglobin. Pematangan eritrosit dibantu oleh makrofag yang berikatan dengan eritroblas untuk membentuk “pulau” yang terdiri dari makrofag sentral yang memperluas tonjolan sitoplasma ke cincin eritroblas yang matang. Makrofag memelihara perkembangan eritrosit dan membantu hilangnya inti sel Eritrosit berupa kantung tertutup membran plasma yang penuh dengan hemoglobin. Fungsi Sel Darah Merah Eritrosit mamalia tidak dapat menggunakan O2 yang ditranspor untuk menghasilkan energi karena mereka kekurangan mitokondria. Eritrosit bergantung pada glikolisis untuk pembentukan ATP Karena kandungan zat besinya, hemoglobin tampak kemerahan jika bercampur dengan O2 dan berwarna kebiruan jika terdeoksigenasi, kondisi asam, dan bercampur dengan CO2. Darah arteri yang teroksigenasi penuh berwarna merah, dan darah vena, yang kehilangan sebagian O2 dan memperoleh sebagian CO2, memiliki warna kebiruan. Eritrosit berkontribusi terhadap pengangkutan CO2 melalui dua cara: – Produksi bikarbonat – Hemoglobin juga berkontribusi dengan mengikat CO2, meskipun tidak membawa gas sebanyak membawa O2 Hemoglobin dan Eritrosit memiliki fungsi transportasi tambahan Selain membawa CO dan O2, hemoglobin dan eritrosit juga dapat mengangkut atau mengatur hal-hal berikut: Bikarbonat (HCO3-) H+ dari asam karbonat terionisasi, dihasilkan dari CO2 pada tingkat jaringan Nitrat oksida (NO) Hidrogen sulfida (H2S) Jaringan hemopoietik mengganti eritrosit yang rusak secara kontinyu Eritrosit unggas dan mamalia mempunyai masa hidup yang pendek, kemungkinan karena inti selnya tidak berfungsi (pada burung) atau tidak memiliki inti sel (pada mamalia). Membran plasma sel eritrosit menjadi mudah pecah karena sel berulang kali menerobos kapiler. Peran penting limpa dalam regulasi eritrosit: – Membuang sel darah merah yang sudah tua – Reservoir sel darah merah, juga sebagai tempat penyimpanan trombosit dan mengandung banyak limfosit Eritrosit tidak dapat membelah untuk menambah jumlahnya sendiri, sel-sel lama yang pecah harus diganti dengan sel-sel baru yang diproduksi di pabrik eritrosit, yang disebut jaringan hemopoietik. Jaringan hemopoietik mengganti eritrosit yang rusak secara kontinyu Ikan bertulang sejati → Ginjal dan limpa menghasilkan sel eritrosit baru Burung & mamalia → Sumsum tulang merah menghasilkan sel eritrosit baru, melalui proses eritropoiesis – Letak sumsum tulang merah pada manusia dewasa → tulang dada, tulang punggung, tulang rusuk, pangkal tengkorak, dan ujung atas tulang tungkai panjang Sumsum merah tidak hanya menghasilkan sel darah merah tetapi juga merupakan sumber utama leukosit dan trombosit. Jaringan hemopoietik mengganti eritrosit yang rusak secara kontinyu Sel induk pluripotent yang tidak terdiferensiasi berada di sumsum merah (atau di dalam darah ikan tak bertulang sejati / ginjal & limpa ikan bertulang sejati) → membelah terus menerus & berdiferensiasi menghasilkan masing-masing jenis sel darah (Gambar 9-7) Faktor pengatur bekerja pada sumsum hemopoietik ("penghasil darah") untuk mengatur jenis dan jumlah sel yang dihasilkan dan dibuang ke dalam darah. Erythropoiesis pada mamalia dan mungkin vertebrata lain dikendalikan oleh eritropoietin dari ginjal Leukosit adalah komponen kunci sistem kekebalan vertebrata Fungsi darah diantaranya adalah menjaga kekebalan tubuh yang dilakukan dengan cara mencegah infeksi. Leukosit, atau sel darah putih, adalah unit yang mobile pada sistem kekebalan vertebrata. Leukosit dan antibodi menyerang bibit penyakit dan membunuhnya. Tingkat kekebalan dapat parsial yaitu kekebalan yang tidak memadai untuk mencegah penyakit tetapi cukup untuk membuat penyakit tersebut tidak parah, dan kekebalan total dimana penyakit yang masuk kedalam tubuh dimusnahkan. Leukosit adalah komponen kunci sistem kekebalan vertebrata Semua jenis leukosit berasal dari sel induk pluripotent yang tidak terdiferensiasi, yang juga membentuk eritrosit dan trombosit (Gambar 9-7). Untuk mengarahkan diferensiasi dan proliferasi setiap jenis sel, diperlukan hormon spesifik yang analog dengan eritropoietin. Trombosit dan platelet berfungsi dalam pembekuan Trombosit (sel hidup) atau platelet (fragmen sel) berfungsi dalam mekanisme pembekuan Trombosit ditemukan di semua vertebrata kecuali mamalia; sel- sel ini bersirkulasi dalam keadaan tidak aktif, dan ketika diaktifkan oleh cedera pada jaringan di sekitarnya, sel-sel ini mulai terpecah menjadi fragmen mirip platelet. Platelet adalah fragmen sel kecil yang terlepas dari tepi luar sel- sel yang sangat besar, terikat pada sumsum tulang yang dikenal sebagai megakariosit. – Megakariosit berasal dari sel induk yang sama yang menghasilkan cell lines / garis sel eritrosit dan leukosit (Gambar 9-7). Platelet pada dasarnya adalah vesikel terpisah yang mengandung bagian sitoplasma yang dibungkus membrane plasma. Trombosit dan platelet berfungsi dalam pembekuan Platelet tetap berfungsi selama kurang dari dua minggu, pada saat itu kemudian dikeluarkan dari sirkulasi oleh makrofag, terutama yang ada di limpa dan hati, dan diganti. Hormon trombopoietin, yang dibuat oleh hepatosit (hepato, “hati”), meningkatkan jumlah megakariosit di sumsum tulang dan menstimulasi setiap megakariosit untuk memproduksi lebih banyak platelet (Gambar 9-7). Platelet tidak memiliki inti, namun dapat menghasilkan produk sekretorik dari butiran penyimpanan, dan mengandung protein kontraktil aktin dan miosin yang memungkinkan berkontraksi.