Homeostasis

Homeostasis merujuk pada ketahanan atau mekanisme pengaturan lingkungan kesetimbangan dinamis dalam (badan organisme) yang konstan. Homeostasis merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam biologi. Bidang fisiologi dapat mengklasifkasikan mekanisme homeostasis pengaturan dalam organisme. Umpan balik homeostasis terjadi pada setiap organisme.
Terdapat 2 jenis keadaan konstan atau mantap dalam homeostasis, yaitu:

1. Sistem tertutup - Keseimbangan statis
   • Di mana keadaan dalam yang tidak berubah seperti botol tertutup.
2. Sistem terbuka - Keseimbangan dinamik
   • Di mana keadaan dalam yang konstan walaupun sistem ini terus berubah contohnya seperti sebuah kolam di dasar air terjun.

Organisme mempunyai 2 lingkungan, yaitu:

1. Lingkungan luar yaitu lingkungan yang mengelilingi organisme secara keseluruhan. Organisme akan hidup berkelompok dengan organisme-organisme (biotik) dan objek-objek yang mati (abiotik).
2. Lingkungan dalam yaitu lingkungan dinamis dalam badan manusia yang terdiri dari fluida yang mengelilingi komunitas sel-sel yang membentuk badan.

Biotik ialah komponen hidup yang meliputi semua organisme hidup. Contoh komponen biosis ialah:

• Manusia
• Tumbuhan
• Hewan

Abiotik ialah komponen mati, antara lain:

• Suhu
• Nilai pH
• Cahaya
• Kelembapan
• Topografi
• Iklim

Perubahan lingkungan

Perubahan kecil dalam lingkungan dinamis dalam tubuh bisa menyebabkan sel-sel mati. Contoh-contoh yang akan menyebabkan sel-sel mati walaupun dalam jumlah kecil ialah seperti:

• Dehidrasi - Kurang air
• Zat makanan yang kurang
• Sisa racun dikumpul dalam badan
• Suhu berubah dengan mendadak

Faktor

Setiap faktor mempunyai jumlah tertentu yang dapat memengaruhi lingkungan dinamis. Contoh beberapa faktor dalam fluida yang perlu diatur jumlahnya:

• pH - 7,3 - 7,4, berbeda dengan salur alimentari jumlah, pH adalah berbeda-beda pada tempat tertentu.
• Suhu - 37^oC - 39^oC
• Glukosa - 4,4 - 5,5 mmol/dm³
• Urea - 3,3 - 6,6 mmol/dm³

Kepentingan

Akibat perubahan kecil pada jumlah, hal ini akan menimbulkan masalah kepada organisme yang senantiasa berada dalam lingkungan luar yang tidak tentu dan cara hidup yang kurang sehat. Maka, untuk mengadaptasi perubahan ini, Tuhan telah menciptakan organ-organ tertentu dalam badan organisme untuk mengimbangi, mengatur, mengstabilkan, menyesuaikan, dan meneruskan lingkungan dalam supaya berada dalam keadaan yang stabil untuk sel-sel terus hidup dan berfungsi secara optimum.
Beberapa kepentingannya ialah:

• Memungkinkan organisme beradaptasi pada lingkungan luar yang mempunyai jumlah dan habitat yang lebih luas.
• Menyediakan keadaan dalam (lingkungan dinamis dalam badan organisme) yang stabil supaya sel-sel dapat menjalankan hidup dengan efisien.
• Memungkinkan kadar metabolisme diatur secara efisien pada saat tertentu.
• BolehMemungkinkan enzim-enzim menjalankan fungsinya dengan optimum.

Mekanisme

Mekanisme ini diatur oleh otak terutama hipotalamus, yang bila terangsang akan merangsang koordinasi tubuh. Proses ini akan terjadi terus menerus hingga lingkungan dinamis dalam tubuh akan berada pada jumlah yang normal.
2 koordinasi badan yang terlibat ialah:

1. Kordinasi kimia - Seperti hormon
2. Kordinasi saraf - Seperti impuls saraf

Beberapa proses-proses yang terlibat ialah:

1. Umpan balik positif - Contoh demam, badan akan bertambah panas untuk membunuh bakteri dan virus.
2. Umpan balik negatif - Contoh keadaan panas, badan akan diatur untuk mengurangi panas badan.

Contoh homeostasis yang ringkas ialah

• Apabila cuaca panas, sistem kulit akan merespon dengan mengeluarkan peluh melalui kelenjar keringat pada epidermis kulit untuk mencegah suhu darahnya meningkat, pembuluh darah akan mengembang untuk mengeluarkan panas ke sekitarnya, hal ini juga menyebabkan kulit berwarna merah.
• Apabila kadar glukosa dalam darah telah habis atau berkurang dari jumlah tertentu, hati akan dirangsang oleh insulin untuk mengubah glikogen menjadi glukosa supaya dapat digunakan sebagai tenaga untuk kontraksi otot.

Organ-organ yang terlibat dalam pengaturan homeostasis antara lain:

• Hati
• Ginjal
• Kulit

Proses pengaturan dalam tubuh manusia

Di antara kemungkinannya ialah:

1. Apabila banyak garam dalam badan dan kurang air
2. Apabila kurang garam dalam badan dan banyak air

Apabila kadar garam lebih dari julat normal dan kurang air dalam badan, tekanan osmosis darah akan meningkat, osmoreseptor pada hipotalamus akan terangsang kemudian kelenjar hipofisis akan dirangsang lebih aktif untuk mensekresikan hormon ADH yang bersifat antidiuretik untuk meningkatkan permeabilitas tubulus ginjal terhadap air, kelenjar adrenal (hormon aldosteron) akan kurang dirangsang, maka lebih banyak air diserap dan kurang ion natrium dan ion kalsium diserap kembali masuk dalam tubuh, tekanan osmosis darah akan turun, proses ini akan berulang sehingga tekanan osmosis darah pada jumlah normal.
Apabila kadar garam lebih rendah dari jumlah normal dalam tubuh dan lebih banyak air dalam tubuh, tekanan osmosis darah akan menurun, osmoreseptor pada hipotalamus akan terangsang kemudian kelenjar pituitari akan kurang dirangsang untuk mensekresikan hormon ADH (antidiuresis) untuk mengurangi permeabilitas tubulus ginjal terhadap air, kelenjar adrenal (hormon aldosteron) akan dirangsang dengan lebih aktif, maka lebih sedikit air diserap dan lebih sedikit juga natrium dan kalsium diserap kembali masuk dalam tubuh, tekanan osmosis darah akan naik, proses ini akan berulang sehingga tekanan osmosis darah berada pada jumlah normal.
Fungsi hormon antidiuresis ialah:

• Merangsang penyerapan kembali air pada tubulus ginjal - Menambah permeabilitas tubulus ginjal terhadap air.

Fungsi hormon aldosteron ialah:

• Agar ion natrium dan ion kalsium dalam darah tetap seimbang - Penyerapan ion kalsium dan ion natrium pada tubulus ginjal.
• Memelihara keseimbangan air dan garam dalam darah

Air yang tidak diserap masuk kembali dalam tubuh dan akan keluar sebagai air kencing.

Air kencing

Proses pembentukan air kencing terdiri dari 3 proses yaitu:

1. Filtrasi
2. Reabsorpsi
3. Ekskresi

Di antara racun yang disalur keluar ialah:

• Urea
• Asam urat
• Amonia
• Obat - Contoh steroid

Kandungan air kencing antara lain:

• Air
• Urea
• Asam urat
• Amonia
• Natrium
• Klorida
• Fosfat

Pengaturan suhu badan dalam badan manusia

Terdapat 2 kaidah pengaturan suhu badan yaitu:

1. kaidah fisika
2. Kaidah metabolisme

Semua kaidah untuk mengatur suhu tubuh dibantu koordinasi tubuh.

Pengaturan suhu dengan kaidah fisik

Dikenali sebagai kaidah fisik karena pengaturan lebih banyak kepada penggunaan otot-otot tubuh dan secara fisik. Di antara kemungkinan yang akan terjadi ialah:

1. Suhu badan tinggi melebihi normal
2. Suhu badan rendah melebihi normal

Apabila suhu badan tinggi, termoreseptor akan mentransfer suhu pada kulit, di otak, hipotalamus akan berfungsi sebagai termostat untuk mengatur suhu darah yang melaluinya, mekanisme koreksi akan diarahkan atau dirangsang oleh hipotalamus dengan menggunakan koordinasi tubuh.

• Mekanisme koreksi apabila suhu badan tinggi ialah:

1. Vasodilasi yaitu pembuluh darah mengembang untuk berdekatan dengan kulit (lingkungan luar) yang memungkinkan panas dibebaskan keluar.
2. Bulu kulit ditegaskkan untuk mengurangi udara yang terperangkap pada kulit supaya panas mudah dibebaskan karena udara adalah konduktor panas yang baik. Bulu kulit diatur oleh otot erektor.
3. Lebih banyak darah pada kulit (kulit kelihatan merah) - Memudahkan panas darah terbebas keluar melalui proses penyinaran.
4. Berpeluh - Air keringat yang dirembes oleh kelenjar keringat mempunyai panas pendam tentu yang tinggi dapat menyerap panas yang tinggi dan terbebas ke lingkungan sekitar apabila air peluh menguap.

Apabila suhu tubuh rendah, termoreseptor akan menaikkan suhu pada kulit, di otak hipotalamus akan berfungsi sebagai termostat mengatur suhu darah yang melaluinya, mekanisme koreksi akan diarahkan atau dirangsang oleh hipotalamus dengan menggunakan koordinasi badan.

• Mekanisme koreksi apabila suhu badan rendah ialah:

1. Vasokonstriksi yaitu pembuluh darah menyempit untuk menjauhi kulit agar panas tak banyak keluar ke lingkungan sekitar.
2. Bulu kulit ditegakkan agar lebih banyak udara yang terperangkap pada kulit supaya panas sukar dibebaskan karena udara adalah konduktor panas yang baik. Bulu kulit diatur oleh otot erektor.
3. Kurang darah pada kulit (Kulit kurang kelihatan kemerahan atau pucat) - Kurang mengalami proses penyinaran untuk mencegah panas terbebas keluar lingkungan.
4. Kurangnya keringat - Saat kurang air keringat dirembeskan oleh kelenjar peluh maka panas tak banyak dibebaskan melalui penguapan air peluh.

Pengawalan suhu dengan kaidah metabolik

Dikenal sebagai kaidah metabolik karena pengaturan lebih kepada penggunaan kimia badan daripada secara fisik walaupun terdapat pengaturan yang melibatkan otot-otot. Kawalan ini melibat peranan:

• Otot rangka
• Kelenjar adrenal
• Kelenjar tiroid

Dalam keadaan sejuk, hipotalamus akan mengatur otot rangka untuk vasokonstriksi secara aktif. Hal ini akan menyebabkan seseorang mengigil dan meningkatkan suhu badan. Pada saat yang sama, kelenjar adrenal akan mensekresikan hormon adrenalin dan noradrenalin sedangkan kelenjar tiroid akan mensekresikan hormon tiroksin, semua hormon ini bertujuan untuk meningkatkan suhu badan dengan cara meningkatkan metabolisme tubuh.
Dalam keadaan panas, aktivitas otot rangka akan berkurang, begitu juga dengan sekresi hormon-hormon tertentu oleh kelenjar adrenal dan kelenjar tiroid akan berkurang.
Hormon epinefrin dan norepinefrin bertindak dengan:

1. Meningkatkan kadar detak jantung dan kadar pernapasan.
2. Meningkatkan tekanan darah
3. Meningkatkan metabolisme badan
4. Meningkatkan kadar gula darah dengan merangsang pengubahan glikogen ke glukosa.

Pengaturan kadar gula sedikit dalam darah atau glukosa. Di antara kemungkinan yang mungkin terjadi ialah:

1. Kadar gula sedikit atau glukosa terlampau banyak
2. Kadar gula sedikit atau glukosa terlampau sedikit

Apabila kadar glukosa terlampau banyak, lebih dari jumlah normal, sel beta pada Pulau Langerhans akan mensekresikan lebih banyak hormon insulin, kadar glukosa dalam darah akan turun, proses ini akan berlanjut hingga kadar glukosa dalam darah berada pada jumlah yang normal.
Fungsi hormon insulin ialah:

• Merangsang pengubahan glukosa ke glikogen untuk disimpan dalam hati.
• Merangsang oksidasi glukosa untuk tujuan respirasi dalam sel.

Apabila kadar glukosa terlampau rendah, kurang dari jumlah normal, sel alfa pada kelenjar pulau-pulau Langerhans akan mensekresikan lebih banyak hormon glukagon, kadar glukosa dalam darah akan naik, proses ini akan berlanjut sehingga kadar glukosa dalam darah berada pada jumlah normal.
Fungsi hormon glukagon ialah:

• Merangsang pengubahan glikogen ke glukosa dalam darah.

Sel-sel Langerhans terletak dalam pankreas.