Minggu, 28 November 2010

PERTUMBUHAN MIKROBA
Mikroba merupakan mikroorganisme yang perlu diketahui kemampuannya untuk tumbuh dan hidup sebab beberapa di antaranya sering dimanfaatkan untuk keperluan penelitian.Sampai sekarang ini perkembangan ilmu pengetahuan terus menggali potensi apa yang terdapat di dalam mikriba, oleh karena itu perlu diketahui seluk beluk dari mikroba itu sendiri.Salah satunya yaitu factor- factor apa saja yang dapat mempengaruhi pertumbuhannya. Setiap mikrioba memiliki karakteristik kondisi pertumbuhan yang berbeda- beda Pertumbuhan bakteri pada kondisi yang optimum lebih cepat jika dibandingkan dengan jamur dan kaoang. Hal ini disebabkan karena bakteri memiliki struktur sel yang lebih sederhana, sehingga sebagian besar bakteri memiliki waktu generasi hanya sekitar 20 menit jika dibandingkan dengan khamir dan kapang yang struktur selnya lebih rumit dan waktu generasinya yang cukup lama.
A. Definisi Pertumbuhan Populasi
Pertumbuhan adalah penambahan secara teratur semua komponen sel suatu jasad.
• Pada jasad bersel tunggal (uniseluler) : pembelahan atau perbanyakan sel merupakan pertambahan jumlah individu
• Pada jasad bersel banyak (multiseluler) : pembelahan sel tidak menghasilkan pertambahan jumlah individunya, tetapi hanya merupakan pembentukan jaringan atau bertambah besar jasadnya
Pertumbuhan adalah meningkatnya jumlah sel atau masa sel. Dimana bakteri akan memperbanyak diri dengan pembelahan biner yaitu dari satu manjadi dua sel baru denagan diukur dari bertambahnya jumlah sel yang disebut waktu generasi. Adapun waktu yang diperlukan sejumlah sel menjadi dua kali jumlah semula.
B. Penghitungan Waktu Generasi
Dari hasil pembelahan sel secara biner:
1 sel menjadi 2 sel
2 sel menjadi 4 sel 21 menjadi 22 atau 2 x 2
4 sel menjadi 8 sel 22 menjadi 23 atau 2 x 2 x 2
Dari hal tersebut dapat dirumuskan menjadi:
N = N0 2n
N: jumlah sel akhir, N0: jumlah sel awal, n: jumlah generasi
Waktu Generasi = t/n
t: waktu pertumbuhan eksponensial
n: jumlah generasi
Dalam bentuk logaritma, rumus N = N0 2n menjadi:
log N = log N0 + n log 2
log N – log N0 = n log 2
log N – log N0 log N – log N0
N = =
log 2 0,301
Waktu generasi juga dapat dihitung dari slope garis dalam plot semilogaritma kurva pertumbuhan eksponensial, yaitu dengan rumus: slope = 0,301/ waktu generasi
Dari contoh tadi didapat slope = 0,15 sehingga diperoleh :
0,15 = 0,31/waktu generasi
Jadi Waktu Generasi= 0,31/0,15 = 2 jam
C. Pengukuran Pertumbuhan
Pertumbuhan diukur dari perubahan jumlah sel dan dihitung dari jumlah sel total dengan tidak membedakan sel hidup atau mati. Adapun cara menghitung jumlah sel dengan cara pengamatan mikroskopis yang disebut metode counting chamber.
Alat Untuk Menghitung Mikroba
• Alat Petroff-Hausser Bacteria Counter (PHBC) untuk menghitung bakteri
• Alat Haemocytometer untuk menghitung khamir, spora, atau sel-sel yang ukurannya relatif lebih besar dari bakteri
Cara Menghitung Jumlah Sel Hidup
• Metode Plate Count atau Colony Count : Metode taburan permukaan
(spread plate method) dan Metode taburan (pour plate method)
• Filter Membran dan Most Probable Number : Menggunakan medium cair dan Sampel mikrobia dibuat seri pengenceran.
Pertumbuhan sel diukur dari masa sel dan secara tidak langsung mengukur “ TURBIDITAS “ (Tingkat Keseluruhan ) cairan medium tumbuh.
Pengukuran Turbiditas
• Photometer (penerusan cahaya) : semakin pekat atau semakin banyak populasi mikrobia maka cahaya yang diteruskan semakin sedikit
• Spektrofotometer (optical density/OD) : terlebih dahulu dibuat kurva standar berdasarkan pengukuran jumlah sel baik secara total maupun yang hidup saja atau berdasarkan berat kering sel
D. Pertumbuhan Populasi Mikroba
Bakteri akan tumbuh memperbanyak diri dan untuk mengetahui pertumbuhan mikroba dengan cara membiakan mikroba.
Dua Sistem Biakan Mikroba
• Biakan Sistem Tertutup : Pengamatan jumlah sel dalam waktu yang cukup lama akan memberikan gambaran berdasarkan Kurva Pertumbuhan
Fase-Fase pada Kurva Pertumbuhan
1. Fase Permulaan
2. Fase Pertumbuhan yang dipercepat
3. Fase Pertumbuhan logaritma (eksponensial)
4. Fase Pertumbuhan yang mulai dihambat
5. Fase Stasioner maksimum
6. Fase Kematian dipercepat
7. Fase Kematian logaritma
• Biakan Sistem Terbuka
- Sel dipertahankan terus menerus pada fase pertumbuhan eksponensial atau logaritma
- Ukuran populasi dan kecepatan pertumbuhan dapat diatur pada nilai konstan menggunakan khemostat
- Untuk mengatur proses di dalam khemostat, diatur kecepatan aliran medium dan kadar substrat (nutrien pembatas)
- Sebagai nutrien pembatas dapat menggunakan sumber C (karbon), sumber N, atau faktor tumbuh.
FAKTOR LINGKUNGAN MIKROBA
Aktivitas mikroba dipengaruhi oleh factor lingkungan abiotik dan biotic yang mengakibatkan perubahan sifat morfologi dan fisiologi mikroba.
• Faktor Abiotik
1. Suhu
- Suhu Minimum : Suhu terendah
- Suhu Optimum : Suhu paling baik
- Suhu Maksimum : Suhu tertinggi
Mikroba dikelompokan menjadi tiga
- Psikrofil : kelompok mikroba yang dapat tumbuh pada suhu 0-300C dengan suhu optimum sekitar 150C
- Mesofil : kelompok mikroba yang umumnya mempunyai suhu minimum 150C, suhu optimum 25-370C, dan suhu maksimum 45-550C
- Termofil : Kelompok mikroba yang tahan hidup pada suhu tinggi
Ø Mikroba Termofil Obligat : mikroba yang tidak tumbuh dibawah suhu 30 0C dan mempunyai suhu pertumbuhan optimum pada 60 0C
Ø Mikroba Termofil Fakultatif : mikroba yang dapat tumbuh dibawah suhu 30 0C
2. Kandungan Air
Mikroba memerlukan kandungan air bebas tertentu untuk hidupnya, ukurannya :
aw (water activity) atau kelembaban relatif
Mikroba yang tahan kekeringan adalah yang dapat membentuk spora, konidia, atau dapat membentuk kista
3. Tekanan Osmose
- Tekanan osmosis sangat erat hubungannya dengan kandungan air
- Apabila mikroba diletakkan pada larutan hipertonis, maka selnya akan mengalami plasmolisis, yaitu terkelupasnya membran sitoplasma dari dinding sel akibat mengkerutnya sitoplasma
- Apabila diletakkan pada larutan hipotonis, maka sel mikroba akan mengalami plasmoptisa, yaitu pecahnya sel karena cairan masuk ke dalam sel, sel membengkak dan akhirnya pecah
Berdasarkan tekanan osmosis yang diperlukan mikroba dapat dikelompokkan menjadi:
- Mikroba Osmofil : tumbuh pada kadar gula tinggi, contoh beberapa jenis khamir, mampu tumbuh pada larutan gula dengan konsentrasi lebih dari 65 % wt/wt (aw = 0,94)
- Mikroba Halodurik : tahan (tidak mati) tetapi tidak dapat tumbuh pada kadar garam tinggi (30 %)
- Mikroba Halofil : dapat tumbuh pada kadar garam yang tinggi, contoh: bakteri yang termasuk Archaebacterium, misalnya Halobacterium
4. Ion- ion dan Listrik
- Kadar Ion Hidrogen (pH)
Mikroba umumnya menyukai pH netral (pH 7), kecuali jamur umumnya dapat hidup pada kisaran pH rendah
Apabila mikroba ditanam pada media dengan pH 5 maka pertumbuhan didominasi oleh jamur, tetapi apabila pH media 8 maka pertumbuhan didominasi oleh bakteri
Berdasarkan pH-nya mikroba dapat
dikelompokkan menjadi 3, yaitu:
a. Mikroba Asidofil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 2,0 - 5,0
b. Mikroba Mesofil (neutrofil), adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 5,5 - 8,0
c. Mikroba Alkalifil, adalah kelompok mikroba yang dapat hidup pada pH 8,4 - 9,5
- Buffer
Buffer merupakan campuran garam monobasik dan dibasik, contoh adalah buffer fosfat anorganik dapat mempertahankan pH diatas 7,2
- Ion-ion lain
Logam berat seperti Hg, Ag, Cu, Au, dan Pb pada kadar rendah dapat bersifat meracuni (toksis) karena mempunyai daya oligodinamik, yaitu daya bunuh logam berat pada kadar rendah
- Listrik
- Radiasi
- Tegangan Muka
- Tekanan Hidrostatik
- Getaran

NUTRISI DAN MEDIUM MIKROBA

1. Interaksi Dalam Satu Populasi Mikroba
• Ietaraksi Positif
- Meningkatkan kecepatan pertumbuhan dan kepadatan populasi
- Disebut juga kooperasi, contoh: pertumbuhan satu sel mikroba menjadi koloni
• Interaksi Negatif
- Menurunkan kecepatan pertumbuhan dengan meningkatnya kepadatan populasi
- Disebut juga kompetisi, contoh: interkasi jamur Fusarium dan Verticillium menghasilkan asam lemak dan H2S yang bersifat meracun
2. Interaksi Antar Populasi Mikroba
• Netralisme
• Komensalisme
• Sinergisme
• Mutualisme ( Simbiosis )
• Kompetisi
• Amensalisme ( Antagonisme )
• Parasitisme
• Predasi
Nutrisi dan Medium Mikroba
- Medium adalah tempat untuk menumbuhkan mikroba
- Mikroba memerlukan nutrisi untuk memenuhi kebutuhan energi, bahan pembangun sel, dan sintesis protoplasma serta bagian-bagian sel lainnya
- Setiap mikroba mempunyai sifat fisiologi tertentu, sehingga memerlukan nutrisi tertentu pula
- Susunan kimia sel mikroba relatif tetap, baik unsur kimia maupun senyawa yang terkandung di dalam sel. Penyusun utama sel adalah C, H, O, N, dan P, yang jumlahnya + 95 % dari berat kering sel, sedangkan sisanya tersusun dari unsur-unsur lain
- Air 80-90 %, dan bagian lain 10-20 % terdiri dari protoplasma, dinding sel, lipida untuk cadangan makanan, polisakarida, polifosfat, dan senyawa lain
A. Fungsi Nutrisi Untuk Mikroba
- Setiap unsur nutrisi mempunyai peran tersendiri dalam fisiologi sel.
- Mikroba dapat menggunakan makanannya dalam bentuk padat (tergolong tipe holozoik ) maupun cair (tergolong tipe holofitik)
- Mikroba holofitik dapat pula menggunakan makanan dalam bentuk padat, tetapi makanan tersebut harus dicernakan lebih dulu di luar sel dengan pertolongan enzim ekstraseluler (extracorporeal digestion)
Bahan makanan yang digunakan berfungsi sebagai sumber energi, bahan pembangun sel, dan sebagai aseptor atau donor elektron
Dalam garis besarnya bahan makanan dibagi menjadi tujuh golongan yaitu:
- Air
- Sumber Energi
- Sumber Karbon
- Sumber Reseptor Elektron
- Sumber Mineral
- Faktor Tumbuh
- Sumber Nitrogen
B. Penggolongan Mikroba Berdasarkan Nutrisi Dan Oksigen
Berdasarkan Sumber Karbon
1. Jasad Ototrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk anorganik, misalnya CO2 dan senyawa karbonat
2. Jasad Heterotrof ialah jasad yang memerlukan sumber karbon dalam bentuk senyawa organik, yang dibedakan menjadi:
a. Jasad Saprofit ialah jasad yang dapat menggunakan bahan organik yang berasal dari sisa jasad hidup atau sisa jasad yang telah mati
b. Jasad Parasit ialah jasad yang hidup di dalam jasad hidup lain dan menggunakan bahan dari jasad inang (hospes)-nya, jasad parasit yang dapat menyebabkan penyakit pada inangnya disebut jasad patogen
Berdasarkan Sumber Energi
1. Jasad Fototrof : jika menggunakan energi cahaya
2. Jasad Khemotrof : jika menggunakan energi dari reaksi kimia
Jika didasarkan atas sumber energi dan karbonnya, maka dikenal jasad Fotoototrof, Fotoheterotrof, Khemoototrof dan Khemoheterotrof
Berdasarkan Sumber Donor Elektron
1. Jasad Litotrof ialah jasad yang dapat menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa anorganik seperti H2, NH3, H2S, dan S
2. Jasad Organotrof ialah jasad yang menggunakan donor elektron dalam bentuk senyawa organik
Berdasarkan Kebutuhan Oksigen
1. Jasad Aerob ialah jasad yang menggunakan oksigen bebas (O2) sebagai satu-satunya aseptor hidrogen yang terakhir dalam proses respirasinya
2. Jasad Anaerob, sering disebut anaerob obligat ialah jasad yang tidak dapat menggunakan oksigen bebas sebagai aseptor hidrogen terakhir dalam proses respirasinya
3. Jasad Mikroaerob ialah jasad yang hanya memerlukan oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit
4. Jasad Aerob Fakultatif ialah jasad yang dapat hidup dalam keadaan anaerob maupun aerob. Jasad ini juga bersifat anaerob toleran
5. Jasad Kapnofil ialah jasad yang memerlukan kadar oksigen rendah dan kadar CO2 tinggi
C. Medium Pertumbuhan Mikroba
Macam Medium Pertumbuhan
1. Medium Dasar/Basal Mineral
Medium yang mengandung campuran senyawa anorganik yang selanjutnya ditambah zat lain apabila diperlukan
2. Medium Sintetik
Medium yang seluruh susunan kimia dan kadarnya telah diketahui dengan pasti
3. Medium Kompleks
Medium yang susunan kimianya belum diketahui dengan pasti
4. Medium Diperkaya
Medium yang ditambah zat tertentu yang merupakan nutrisi spesifik untuk jenis mikroba tertentu













BIOENERGETIK MIKROBA
Bioenergetik mikroba mempelajari penghasilan dan penggunaan energi oleh mikroba
Mikroba melakukan proses metabolisme yang terdiri atas katabolisme dan anabolisme
Katabolisme merupakan proses perombakan bahan disertai pembebasan energi (reaksi eksergonik)
Anabolisme merupakan proses biosintesis yang memerlukan energi (reaksi endergonik)
A. Biooksidsi dan Pemindahan Energi
§ Energi yang berasal dari cahaya harus diubah menjadi energi kimia sebelum digunakan dalam reaksi endergonik
§ Dalam sel, energi kimia terdapat dalam bentuk gugus organik berenergi tinggi. yang mengandung S atau P, Adenosin trifosfat (ATP) salah satu gugus berenergi tinggi yang terpenting
§ Energi yang dibebaskan ATP tergantung pada keadaan hidrolisisnya, terutama pH dan kadar reaktan. Meskipun ATP mengandung 2 fosfat berenergi tinggi, dalam reaksi umumnya hanya satu fosfat berenergi tinggi digunakan untuk aktivasi
§ Oksidasi dalam sel dikatalisis oleh enzim yang mempunyai kofaktor atau gugus prostetis
B. Fermentasi
§ Suatu reaksi oksidasi-reduksi disebut fermentasi (respirasi anaerob) apabila sebagai aseptor elektron yang terakhir bukan oksigen, dan fermentasi merupakan bagian perombakan gula secara anaerob
§ Banyak jasad yang dapat melakukan fermentasi lewat (jalur) rangkaian reaksi kimia tertentu, antara lain melalui jalur:
- Jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP)
- Jalur Entner-Doudoroff (ED)
- Jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP)
- Jalur Heterofermentatif bakteri asam laktat
- Jalur Metabolisme asam piruvat secara anaerob
C. Respirasi
- Respirasi adalah proses oksidasi biologis dengan O2 sebagai aseptor elektronnya yang terakhir
- Pada respirasi dihasilkan banyak energi yang dapat digunakan untuk proses biosintesis
- Reaksi ini lewat bagan terutama siklus Krebs, meskipun ada yang lewat terobosan asam glioksilat
A. Fotosintesis
Fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Proses ini menggunakan pigmen klorofil untuk mengabsorpsi energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika klorofil terkena cahaya, akan mengabsorpsi sebesar h sehingga terangsang dan membebaskan elektron; klorofil menjadi bermuatan positif, elektron yang lepas akan bergerak lewat sistem transpor elektron dan kembali ke pusat reaksi klorofil
E. Penggunaan Energi Oleh Jasad
Energi digunakan dalam setiap reaksi endergonik dan reaksi eksergonik
Untuk memulai reaksi diperlukan energi aktivasi
Dalam setiap reaksi enzim mempunyai peranan penting
B. Katabolisme Makromolekul
Terjadi proses peruraian, antara lain:
1. Peruraian Karbohidrat
2. Peruraian Lemak
3. Peruraian Protein
4. Peruraian Asam Nukleat







ENZIM MIKROBA

Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Enzim juga tidak mengalami perubahan jumlah dan mempunyai selektivitas spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
A. Mekanisme Bekerjanya Enzim
• Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi
• Energi aktivasi adalah energi yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk membentuk senyawa lain
• Saat berlangsungnya reaksi enzimatik terjadi ikatan sementara antara enzim dengan substratnya (reaktan) yang bersifat labil dan hanya untuk waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat akan pecah menjadi enzim dan hasil akhir
• Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama
B. Struktur Enzim
• Pada umumnya enzim tersusun dari protein, dapat berupa protein sederhana atau protein yang terikat pada gugusan non-protein
• Dialisis enzim dapat memisahkan bagian-bagian protein, yaitu bagian protein yang disebut apoenzim dan bagian nonprotein yang berupa koenzim, gugus prostetis dan kofaktor ion logam. Masing-masing bagian tersebut apabila terpisah menjadi tidak aktif.
• Apoenzim apabila bergabung dengan bagian nonprotein disebut holoenzim yang bersifat aktif sebagai biokatalisator
• Koenzim dan gugus prostetik berfungsi sama. Koenzim adalah bagian yang terikat secara lemah pada apoenzim (protein), sedangkan gugus prostetik adalah bagian yang terikat dengan kuat pada apoenzim
• Koenzim berfungsi menentukan jenis reaksi kimia yang dikatalisis enzim
C. Penggolongan Enzim
1. Berdasarkan tempat bekerjanya
a. Endoenzim, disebut juga enzim intraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di dalam sel
b. Eksoenzim, disebut juga enzim ekstraseluler, yaitu enzim yang bekerjanya di luar sel
2. Berdasarkan daya katalisis
a. Oksidoreduktase, mengkatalisis reaksi oksidasi-reduksi, yang merupakan pemindahan elektron, hidrogen, atau oksigen
b. Transferase, mengkatalisis pemindahan gugusan molekul dari suatu molekul ke molekul yang lain
c. Hidrolase, mengkatalisis reaksi-reaksi hidrolisis
d. Liase, mengkatalisis pengambilan atau penambahan gugusan dari suatu molekul tanpa melalui proses hidrolisis
e. Isomerase, mengkatalisis reaksi isomerisasi
f. Ligase, mengkatalisis reaksi penggabungan 2 molekul dengan dibebaskannya molekul pirofosfat dari nukleosida trifosfat
g. Enzim lain dengan tatanama berbeda, enzim yang penamaannya tidak menurut cara di atas, misalnya enzim pepsin
3. Penggolongan enzim berdasar cara terbentuknya
a. Enzim konstitutif, enzim yang jumlahnya dipengaruhi kadar substratnya, misalnya: enzim amilase
b. Enzim adaptif, enzim yang pembentukannya dirangsang oleh adanya substrat, contoh: enzim beta galaktosidase yang dihasilkan oleh bakteri E.coli yang ditumbuhkan di dalam medium yang mengandung laktosa
D. factor-Faktor Yang Mempengaruhi Reaksi Enzimatik
1. Substrat (reaktan)
Penambahan kadar substrat sampai jumlah tertentu dengan jumlah enzim yang tetap, akan mempercepat reaksi enzimatik sampai mencapai maksimum. Namun penambahan substrat selanjutnya tidak akan menambah kecepatan reaksi
2. Suhu
Kenaikan suhu sampai optimum akan diikuti pula oleh kenaikan kecepatan reaksi enzimatik
3. Kemasaman (pH)
pH dapat mempengaruhi aktivitas enzim, daya katalisis enzim menjadi rendah pada pH rendah maupun tinggi, karena terjadinya denaturasi protein enzim
4. Penghambat Enzim (Inhibitor)
Inhibitor enzim adalah zat atau senyawa yang dapat menghambat enzim dengan beberapa cara penghambatan, yaitu Penghambat Bersaing (Kompetitif), Penghambat Tidak Bersaing (Non-kompetitif), Penghambat Umpan Balik (Feed Back Inhibitor), Penghambat Represor, dan Penghambat Alosterik
5. Aktivator (Penggiat) atau Kofaktor
Aktivator atau kofaktor adalah suatu zat yang dapat mengaktifkan enzim yang semula belum aktif. Enzim yang belum aktif disebut pre-enzim atau zymogen (simogen)
6. Penginduksi (Induktor)
Induktor adalah suatu substrat yang dapat merangsang pembentukan enzim.

Kamis, 25 November 2010

FISWAN II

FISIOLOGI RESEPTOR DAN EFEKTOR

Suatu orgnisme akan menerima rangsang baik dari dalam maupun dari luar. Sensor tersebut akan diterima oleh reseptor dan akan ditanggapi oleh efektor.

RESEPTOR
a. Struktur
• Reseptor saraf (sederhana, rumit)
• Reseptor bukan saraf


b. Jenis rangsang
• Kemoreseptor
• Termoreseptor
• Mekanoreseptor
• Fotoreseptor
• Magnetoreseptor
• Elektroreseptor

c. Lokasi Rangsang
• Interoreseptor
• Eksteroreseptor


EFEKTOR
Efektor merupakan alat penghasil tanggapan, yang terlihat berupa gerakan tubuh, dan yang tidak terlihat berupa sekresi hormon, yang dihaslkan tergantung jenis rangsang dan jenis efektor.
Proses tanggapan terdiri dari tanggapan perubahan gerak, tanggapan perubhan warna, dan tanggapan pelepasan arus listrik.


FISIOLOGI ENDOKRIN

Empat ujuan/kegunaan Paling Penting dari Sistem Endokrin

1. HOMEOSTASIS (Temperatur/thermoregulation, metabolisme, nutrisi, keseimbangan asam basa)

2. COMBATING STRESS (infeksi, trauma, shock)

3. GROWTH & DEVELOPMENT (mengembangkan jumlah sel/Hyperplasia, dan mengembangkan ukuran sel/hypertrophy).

4. REPRODUCTION (mensekresikan hormon sex pada laki-laki dan perempuan/ mengembangkan karakteristik organ sex primer dan sekunder ).


Kelenjar endokrin bekerja seolah-olah/ seperti layaknya sebuah orchestra, conductornya adalah kelenjar pituitary, dan otaknya conductor yang menjalankan si conductor adalah hypotalamus.

Endokrinologi merupakan cabang ilmu biologi yang membahas tentang hormon dan aktivitasnya. Hormon merupakan satu dari sistem komunikasi utama dalam tubuh meskipun kadarnya hanya dalam jumlah yang sangat kecil namun dapat menjalankan atau menghentikan proses-proses metabolik. Hormon disekresikan langsung oleh khusus yaitu yang ada pada kelenjar endokrin, hormon berupa senyawa kimia, ada dalam darah dengan kadar yang sangat rendah, fungsinya pengatur metabolisme jaringan.

Sistem endokrin bekerja sama secara kooperatif dengan sistem saraf dan disebut dengan sistem neuroendokrin yang memiliki fungsi kendali dan koordinasi pada hewan. Perbedaan cara kerja antara sistem endokrin dan sistem saraf yaitu pada sistem endokrin cara kerjanya dengan menggunakan transmisi kimia dan waktu respons lambat. Sedangkan pada sistem saraf cara kerjanya yaitu dengan menggunakan transmisi elektrik dan waktu respons yang cepat.

Efek hormon pada tubuh hewan yaitu, kelenjar endokrin mensekresikan hormon dan hormon tersebut akan ditangkap/diterima oleh organ sasaran melalui reseptor khusus, dan apabila ikatannya sudah tepat, maka akan mengaktivasi enzim di sel dan diperantai oleh duta kedua, maka metabolisme dan fungsi sel sasaran akan aktif dan memberikan efek biologis untuk menunjang aktivitas kehidupan yaitu berupa perkembangan, pertumbuhan, peredaran darah, denyut jantung, osmoregulasi, komposisi darah, regenerasi, pengeluaran, reproduksi, dan pergantian kulit.

Konsep mekanisme kerja hormon yaitu dengan

1. Konsep klasik : kelenjar endokrin mensekresikan hormon melalui sistem sirkulasi dan akan diterima oleh sel target.

2. Autokrin : sel target mensekresikan hormon dan akan diterima kembali oleh sel target tersebut.

3. Parakrin : sel target mensekresikan hormon, dan hormon tersebut akan diterima oleh sel target lainnya.

Komponen Penyusun Organ Endokrin

1. Sel neurosekretori

Yaitu pada hewn tingkat tinggi dan tingkat rendah, penhasil hormon dan berbentuk seperti sel saraf, mekanisme kerjanya yaitu sel neurosekretori yang berada pada hipotalamus akan melepaskan neurohormon melalui saluran darah dan akan diterima langsung oleh sel target. Dan cara yang kedua yaitu, sel neurosekretori mensekresikan neurohormon lalu akan di simpan di organ neurohemal (tempat penyimpanan sementara), dan apabila diperlukan, neuro hormon tersebut akan dilepaskan melalui saluran darah lalu akan diterima oleh sel target.

2. Sel Endokrin Sejati

Berbentuk tidak seperti sel saraf, dan berfungsi sejati sebagai penghasil hormon. Hormon yang dihasilkan secara langsung akan dilepaskan kedalam darah (hanya pada hewan yang memiliki sistem sirkulasi).

Klasifikasi Hormon

1. Berdasarkan Struktur Kimia

a. Hormon Protein (jumlah asam aminonya bervariasi tergantung pada spesies dan terdiri atas polimer asam amino dan tidak larut dalam lemak)

b. Hormon Steroid (dihasilkan dari metabolisme dan proses konversi kolesterol yang mengandung 27 atom karbon (C-27) dan larut dalam lemak )

c. Hormon asam amino (berasal dari asam amino yang mengalami modifikasi )

d. Zat Kimia yang Menyerupai Hormon (zat kimia yang menyerupai hormon antara lain : bradikinin, eritropuitin, hormon thymic, dan feromon )

2. Berdasarkan Fungsi

a. HORMON PERKEMBANGAN (Hormon yang memegang peranan di dalam perkembangan, pertumbuhan, dan reproduksi)

b. HORMON METABOLISME (Hormon yang mempunyai peranan dalam proses metabolisme)

c. HORMON TROFIK (Hormon yang dihasilkan oleh suatu sistem yang merangsang kelenjar endokrin untuk menghasilkan hormon)

d. HORMON PENGATUR METABOLISME MINERAL DAN AIR (Hormon yang mengatur homeostatik mineral dan konservasi air tubuh )

e. HORMON PENGATUR SISTEM KARDIOVASKULER (Hormon yang mengatur aktivitas konduksi dan kontraksi jantung )

Sintesis Hormon dan Pengaturannya

Tahapan proses sintesis hormon

1. TAHAP PERTAMA : Hormon disintesis di dalam RE kasar yang terdiri dari poliribosom dan melekat pada kantung (sacculus)

2. TAHAP KEDUA : Melalui sisterne ini hormon ini dihantar ke dalam aparatus Golgi baik secara langsung dengan menembus membran aparatus golgi atau dengan cara membentuk vesikel (elemen transisi) dan selanjutnya elemen transisi ini akan masuk ke dalam aparatus Golgi

3. TAHAP KETIGA : Di dalam aparatus Golgi, dibentuk butir-butir sekretoris yang mengandung hormon yang masih sedikit, selanjutnya seiring dengan waktu akan menjadi dewasa

4. TAHAP KEEMPAT : Setelah dewasa, butir-butir sekretoris ini kemudian dihantar ke arah membran plasma. Selanjutnya terjadi fusi antara membran plasma dengan butir-butir sekretoris dan akhirnya akan terjadi sekresi hormon yang terdapat di dalam butir-butir sekretoris dengan jalan eksositosis ke dalam cairan ekstraseluler

SINTESIS HORMON PROTEIN

Langkah – langkah Sintesis

1. TRANSKRIPSI

1) proses pembentukan RNA dari templet DNA. RNA yang terbentuk akan menjadi bahan baku (precursor) dalam proses selanjutnya. Langkah ini berlangsung di dalam inti sel

2) RNA precursor dibentuk menjadi RNA pembawa informasi, dengan jalan melakukan pemotongan RNA dan kemudian digabungkan kembali segmen-segmennya serta melakukan modifikasi dengan polyadenylation dan penambahan 7-methylguanosine

2. TRANSLASI

1) mRNA meninggalkan inti sel dengan menembus membran inti sel dan masuk ke dalam sitoplasma. Berikutnya akan terjadi penyusunan asam amino dengan jalan pembentukan pasangan yang spesifik antara basa dari antikodon yang terdapat di dalam tRNA dengan kodon yang sesuai yang terdapat di dalam mRNA yang ada dalam poliribosom. Selanjutnya terjadinya polimerisasi asam amino untuk membentuk rantai polipeptida

2) Langkah ini terjadi di RE kasar. Polipeptida ini mengalami penguraian ikatan oleh enzim protease sehingga menghasilkan hasil akhir yang dikehendaki atau juga dengan biosintesis dengan terlebih dahulu menghasilkan hasil antara. Reaksi lainnya adalah terjadinya glikosilasi, fosforilasi, dan asetilasi dari asam amino.
Aksi reseptor hormon pada membran

1. AKSI PERTAMA : Hormon berikatan dengan reseptor yang mengakibatkan aktivasi protein-G dan terjadi fosforilasi GDP menjadi GTP. Hal ini akan mengubah konformasi protein-G menjadi subunit penyusunnya

2. AKSI KEDUA : Subunit protein yang mengikat GTP akan mengaktivasi enzim adenil siklase. Selanjutnya GTP diubah kembali menjadi GDP oleh GTP-ase protein. Hal ini mengaktifkan molekul adenil siklase untuk melepaskan gugus fosfat dari ATP sehingga terbentuklah AMP siklik (c-AMP).c-AMP akan mengaktifkan protein kinase. Setelah melaksanakan fungsinya c-AMP akan diubah menjadi AMP oleh fosfodiesterase

3. AKSI KETIGA : Protein kinase aktif akan memfosforilasi protein pengatur inaktif sehingga berubah menjadi protein pengatur aktif. Proses ini merupakan fosoforilasi tahap akhir yang akan menimbulkan tanggapan sel terhadap hormon

AKSI RESEPTOR HORMON PADA SITOPLASMA

Reseptor hormon yang terdapat dalam sitoplasma sel sasaran dan digunakan oleh hormon steroid dan hormon turunan asam amino. Hormon steroid dan hormon turunan asam amino mudah larut dalam lemak dan mudah melewati membran sel dengan berikatan dengan molekul pengemban.

SISTEM ENDOKRIN PADA HEWAN INVERTEBRATA

Sistem endokrin pada hewan invertebrata tidak mempunyai organ sekresi hormon, tugasnya yaitu sebagai neurosekretori, dan memiliki fungsi sebagai Pertumbuhan, Perkembangan, Regenerasi, Reproduksi Osmoregulasi, Laju denyut jantung, Komposisi darah, Pergantian kulit.

SISTEM ENDOKRIN PADA HEWAN VERTEBRATA

1. HIPOTALAMUS / kelenjar induk (master of gland)

bagian dari otak yang tumbuh dan berkembang dari tabung neural yang berperan dalam mempertemukan sistem saraf dan endokrin serta berfungsi mengendalikan kelenjar pituitari

2. Pituitari

pituitari terletak di bawah dasar otak dan bergantung kepada sebuah tangkai bekerja di bawah pengaruh hipotalamus dan berfungsi mengendalikan kelenjar endokrin

3. Kelenjar Endokrin Tepi

organ endokrin di luar hipotalamus dan pituitari
HUBUNGAN SISTEM ENDOKRIN DENGAN METABOLISME GULA DARAH

• Kadar gula dalam darah juga dikendalikan oleh hormon, terutama insulin dan glukagon

• Hormon insulin dihasilkan oleh sel-sel beta pankreas dan sangat penting untuk menurunkan kadar gula dalam darah

• Insulin meningkatkan kecepatan transpor glukosa melalui membran sel hati. Dalam sel hati gula akan mengalami katabolisme atau disimpan

• Hormon insulin juga dapat meningkatkan aktivitas enzim glukokinase, suatu enzim yang dibutuhkan dalam proses pembentukan glikogen (glikogenesis) dan katabolisme gula

• Kekurangan insulin dalam tubuh akan menurunkan tingkat katabolisme glukosa serta menurunkan sintesis dan penyimpanan glikogen. Akibatnya, kadar gula dalam darah meningkat

• Selanjutnya, hormon lain yang juga dapat mempengaruhi kadar gula darah yaitu hormon pertumbuhan (growth hormone/GH). GH menyebabkan peningkatan kadar gula darah



FISIOLOGI PENCERNAAN

Bahan makanan akan masuk kedalam sistem pencernaan dan akan mengalami proses pencernaan/ memecah bahan makan menjadi molekul yang sangat sederhana, kemudian diserap/digunakan oleh tubuh hewan supaya keadaan homeostatis terjaga.

Cara memperoleh makanan

Berdasarkan kemampuannya terdapat dua, yaitu :

a. Hewan Heterotof
Kemampuannya untuk mensintesis senyawa organik sangat terbatas dan berusaha memenuhi semua kebutuhannya dari tumbuhan dan hewan lain

b. Hewan Mesotrof
Hewan yang dapat mensintesis sendiri berbagai senyawa organik esensial, namun masih memerlukan faktor pertumbuhan yang tidak dapat disintesis sendiri sehingga tetap memerlukan senyawa organik dari sumber lain
Cara makan dan jenis makanan hewan sangat bervariasi tergantung susnan alat pencernaan dan kemampuan menyerap makanan. Pada hewan primitif, tidak memiliki alat pencernaan makanan, sehingga cara mengambil makanan melalui penyerapan dengan menggunakan alat pencernaan berupa vakuola makanan.

Pada hewan tingkat rendah, tidak ada organ pencernaan dan pencernaannya secara intraseluler terjadi di dalam vakuola makanan. Dan pada hewan tingkat tinggi, makanan dicerna di dalam saluran yang sudah berkembang dengan baik dan pencernaan makanan berlangsung di dalam organ gastrointestinal (secara ekstraseluler).

Pada hewan tingkat tinggi terdapat tiga daerah dalam sistem pencernaannya, yaitu :

a. Daerah penerimaan

Ø Daerah untuk menerima makanan adalah mulut (dilengkapi dengan gigi dan kelenjar ludah untuk membantu proses mengunyah dan menelan makanan)

Ø Oesofagus dikelompokkan sebagai daerah penerimaan makanan yang bertugas membawa makanan dari mulut ke lambung dengan gerakan peristaltik

b. Daerah Penyimpanan

Ø Terdiri atas empedal dan lambung yang merupakan pelebaran saluran gastrointestinal depan dan fungsi utamanya sebagai tempat menyimpan makanan

Ø Empedal berperan dalam pencernaan mekanik yang dapat mengeras dan menyaring makanan yang berukuran tertentu. Partikel makanan yang ukurannya besar akan tetap dipertahankan dan tidak akan diangkut ke organ berikutnya dan akan terus dicerna secara mekanik dan mengubahnya menjadi partikel berukuran kecil yang mudah disaring

Ø Lambung berfungsi sebagai tempat menyimpanan khim, yaitu makanan yang telah dicerna sebagian dan akan meloloskan ke usus (duodenum) dengan jeda waktu tertentu. Juga berfungsi untuk mencerna protein dengan mensekresikan enzim protease (zimogen) dan asam lambung. Asam lambung menyebabkan kondisi lambung vertebrata menjadi asam (pH 1-2) yang penting untuk mengaktifkan enzim protease

c. Daerah Pencernaan dan Penyerapan

Ø Proses pencernaan dan penyerapan berlangsung di dalam usus. Bahan makanan dicerna lebih lanjut dengan bantuan enzim dan diubah menjadi berbagai komponen penyusunnya agar dapat diserap dan digunakan secara optimal

Ø Enzim pencernaan pada hewan dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu enzim pemecah karbohidrat, pemecah lemak, pemecah protein

Ø Apabila proses pencernaan telah mencapai maksimal, bahan makanan berubah bentuk menjadi bahan sederhana yang siap diserap

Dalam sistem pencernaan terdapat, tiga proses pencernaan yaitu :
a. Pencernaan Karbohidrat

Enzim yang bertanggung jawab dalam pencernaan karbohidrat ialah karbohidrase yang memutuskan ikatan glikosidik dan dihasilkan disakarida, trisakarida, dan polisakarida yang memiliki rantai lebih pendek. Di dalam mulut, karbohidrat dalam makanan akan dicerna secara mekanik (dengan bantuan gigi) dan secara enzimatik (oleh enzim ptialin/amilase), dan dibasahi air ludah agar mudah ditelan. Amilase akan memutus ikatan -1,4 glikosidik pada pati dan glikogen sehingga dihasilkan campuran maltosa, glukosa, dan oligosakarida. Amilase juga disekresikan oleh pankreas. Amilase pankreas dialirkan ke usus halus bagian atas (duodenum, usus 12 jari) dan akan memecahkan pati menjadi dekstrin, maltotriosa, dan maltosa.

Enzim lain yang penting ialah disakarase atau glukosidase, yang akan memecahkan disakarida seperti maltosa, laktosa, dansukrosa menjadi glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Pada invertebrata amilase disekresikan oleh kelenjar ludah atau jaringan kelenjar pada usus (usus tengah), dan pada vertebrata enzim oligosakaridase disekresi oleh usus, terdiri atas enzim sukrase, maltase, trehalase, dan laktase yang akan memecah disakarida atau trisakarida.

b. Pencernaan Protein

Enzim yang berperan penting untuk mencerna protein adalah protease. Protease disekresikan dalam bentuk inaktif (zimogen) untuk menghindari terjadinya self digestion. Apabila dalam lambung terdapat protein, sel dinding lambung akan menghasilkan gastrin yang akan merangsang lambung untuk mengeluarkan HCl dari sel parietal, dan pepsinogen dari sel kepala (chief cells). Selanjutnya, enzim pemecah protein (proteolitik) akan menguraikan protein dengan cara memutuskan ikatan peptida pada protein sehingga dihasilkan asam amino.

c. Pencernaan Lemak

Pencernaan lipid dimulai pada saat bahan makanan sampai di usus dengan bantuan enzim lipase usus, lipase lambung, dan lipase pankreas. Lipase akan menghidrolisis lipid dan trigliserida menjadi gliserida, monogliserida, gliserol, dan asam lemak bebas. Lipase dalam bentuk zimogen (prolipase) akan diaktifkan oleh protein khusus dari sel epitel usus (disebut kolipase) sehingga dapat memecah lipid menjadi asam lemak. Pencernaan dipermudah oleh adanya garam empedu, yang mampu menurunkan tegangan permukaan dan mengemulsikan tetes lemak berukuran besar menjadi butiran yang lebih kecil.
Dalam sistem pencernaan terdapat, tiga proses penyerapan sari makanan yaitu :
a. Penyerapan Karbohidrat

Glukosa diserap dengan cara difusi dipermudah, sedangkan transpor aktif diperlukan untuk memompakan natrium dari dalam ke luar sel epitel usus agar kondisi homeostatis tetap terjaga. Proses penyerapan gula dari lumen usus ke sel epitel usus kemudian ke pembuluh darah.

b. Penyerapan Protein

Protein dapat diserap dan masuk ke dalam darah hanya dalam bentuk asam amino sederhana dalam bentuk monopeptida, dipeptida, dan tripeptida. Pemasukan asam amino melintasi membran sel epitel usus berlangsung melalui mekanisme transpor aktif sekunder atau difusi dipermudah yang melibatkan pembentukan kompleks antara pengemban, asam amino spesifik, dan ion natrium. Di dalam usus halus, protein akan dihidrolisis menjadi monopeptida, dipeptida, dan tripeptida, yang selanjutnya akan diserap oleh sel epitel usus. Di dalam sel epitel tersebut dipeptida dan tripeptida dihidrolisis menjadi molekul yang lebih sederhana, kemudian ditranspor menuju kapiler darah.

c. Penyerapan Lipid

Lipid tidak pernah tercerna seluruhnya secara sempurna menjadi gliserol dan asam lemak. Hasil pencernaan lipid merupakan campuran trigliserida, digliserida, dan monogliserida, dan lain-lain. Semua bentuk lipid tersebut dapat diserap oleh usus, tetapi molekul yang paling mudah dan paling banyak diserap adalah monogliserida, gliserol, dan asam lemak.

Dalam proses penyerapan lipid, garam empedu berperan penting untuk mengemulsikan lemak sehingga mempermudah terjadinya kontak antara molekul lemak dengan mikrofili, yakni dengan membentuk kompleks garam empedu-lemak. Garam empedu akan mengubah hasil pencernaan lipid menjadi butiran kecil (diameter 3-10 nm) yang lebih hidrofil. Butiran kecil tersebut akan menembus membran sel epitel mukosa usus pada jejunum. Pada bagian ini, molekul asam lemak dan gliserol akan terpisah dan berdifusi melalui membran plasma (masuk ke dalam sel) dengan cara pinositosis. Setelah terjadi kontak dengan mikrofili, kompleks tersebut akan terpisah lagi dan garam empedu kembali ke lumen usus sehingga dapat digunakan kembali untuk membawa molekul lipid lainnya. Asam lemak rantai pendek (kurang dari 10-12 atom karbon) akan berdifusi secara langsung ke pembuluh darah, sedangkan asam lemak rantai panjang dan gliserol akan berkombinasi dengan trigliserida (di retikulum endoplasma halus). Hasil kombinasi tersebut kemudian dikemas dalam selubung protein tipis, membentuk kumpulan molekul khusus yang, berdiameter antara 0,1-3,5 mikrometer disebut kilomikron, kilomikron akan masuk ke dalam pembuluh lakteal pada fili usus.

PROSES PASCA PENYERAPAN MAKANAN

Setelah sampai di dalam sel, sari makanan (karbohidrat, protein, dan lipid) akan dimetabolisasi lebih lanjut dan digunakan untuk menghasilkan ATP, terutama melalui siklus Krebs (Siklus Asam Sitrat). Makanan yang masuk ke dalam tubuh hewan akan mengalami berbagai proses, yang dapat diuraikan sebagai berikut:

a. Pada mulanya, bahan makanan yang terdiri atas karbohidrat, lipid, dan protein dicerna menjadi gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Hasil-hasil pencernaan tersebut selanjutnya diserap oleh sel epitel mukosa usus, dan diteruskan ke darah (langsung ke pembuluh darah atau melalui pembuluh lakteal terlebih dahulu) hingga akhirnya sampai ke sel tubuh.

b. Dalam sel, asam amino mengalami deaminasi, glukosa/gula dan gliserol mengalami glikolisis, dan asam lemak mengalami oksidasi beta

c. Deaminasi, glikolisis, dan oksidasi beta tersebut menghasilkan berbagai bahan yang dibutuhkan untuk menyelenggarakan siklus asam sitrat (siklus Krebs) dan zat lain

d. Deaminasi asam amino menghasilkan zat lain berupa NH3, yang dapat diubah menjadi urea

e. Glikolisis menghasilkan zat lain berupa lemak, yang kemudian disimpan sebagai cadangan makanan.

f. Oksidasi beta menghasilkan zat lain berupa badan-badan keton

g. Siklus Krebs berlangsung dalam matriks mitokondria, Proses ini berlangsung secara aerob dan menggunakan bahan pokok berupa asetil Ko-A untuk menghasilkan NADH dan FADH2 yang merupakan senyawa tereduksi yang dibutuhkan dalam proses fosforilasi oksidatif (sistem transpor elektron), yaitu proses yang dapat menghasilkan sejumlah besar ATP dan panas (sebagai hasil utama) serta CO2 dan air (sebagai zat sisa).
SSS
FISIOLOGI SIRKULASI
Sistem Sirkulasi
Dimana makanan, sisa metabolism, gas respiratori akan berdifusi melalui ruang antar sel dengan mudah meskipun prosesnya sangat lambat sehingga tidak dapat memenuhi semua kebutuhan tetapi memerlukan system sirkulasi khusus.
Fungsi Sistem Sirkulasi
1. Menjamin terpenuhinya kebutuhan tubuh akan sari makanan dan oksigen
2. Menjamin pembuangan zat sisa metabolisme
3. Berperan dalam penyebaran panas tubuh
4. Menyearkan tekanan atau kekuatan
Komponen Sistem Sirkulasi
Sistem sirkulasi tersusun atas tiga komponen utama yaitu jantung, pembuluh, dan cairan tubuh
1. Jantung : sebagai pompa penggerak cairan tubuh di sepanjang pembuluh
• Jantung Tubuler: Terdapat pada hewan invertebrata, bentuk sederhana tidak ada klep, dan bekerja secara kontraksi peristaltik
• Jantung Berongga: Terdapat pada hewan vertebrata, mernya memompa jantung, merupakan organ berotot, gerak, dan kontraksinya secara periodik
2. Pembuluh : saluran yang akan dilewati oleh cairan yang beredar keseluruh tubuh
• Pembuluh Darah : Arteri, Vena dan Kapiler.
Arteri dan Vena tersusun atas tiga lapisan jaringan melingkar dan membentuk saluran / lumen di bagian tengahnya. Nama lapisannya yaitu tunika intima (Endotelium), tunika media, dan tunika adventitia , sedangkan kapiler hanya tersusun atas tunika intima saja.
• Pembuluh Limfe
Kondisi Pembuluh Limfe Pada Berbagai Hewan
- Pada hewan vertebrata tingkat tinggi mempunyai saluran buntu dengan ujung terbuka yang berfungsi mengangkut kelebihan cairan di ekstrasel ke sirkulasi darah
- Pada hewan invertebrata tidak ditemukan adanya pembuluh limfe kecuali pada teleostei
- Pada hewan tingkat rendah ditemukan berbagai bentuk peralihan yang menunjukan adanya perkembangan system pembuluh limfe
• Cairan Tubuh: Pada hewan multiseluler ada dua cairan tubuh yaitu cairan intrasel dan cairan ekstrasel. Pada cairan ekstrasel dapat ditemukan di berbagai tempat dengan sebutan yang berbeda yaitu cairan jaringan, darah, limfe, dan homolimfe.
Adapun fungsi darah
• Mensuplai zat-zat makanan dari saluran pencernaan ke jaringan-jaringan
• Mensuplai oksigen dari paru-paru ke jaringan-jaringan
• Membawa dan membuang zat-zat yang tidak berguna dari jaringan ke organ ekskresi
• Mendistribusikan sekresi kelenjar endokrin dan zat lain yang mengatur fungsi sel
• Membantu menyelenggarakan keseimbangan komposisi air dalam berbagai organ tubuh
Susunan Cairan Darah
• Sel Darah : Terdiri atas Eritrosit, Leukosit, dan Trombosit
• Plasma Darah : Mengandung sekitar 90% air dan berbagai zat terlarut
Sistem Sirkulasi Pada Hewan
1. Sistem Sirkulasi Terbuka : Bekerja dengan tekanan rendah pada setiap kontraksi jantung, dan volume darah yang dikeluarkan hanya sedikit, terdorong rendah dan mengalir dengan lambat yang mengakibatkan sari makanan yang dilepaskan sel terbatas sehingga aktivitas metabolism terbatas.
2. Sistem Sirkulasi Tertutup : Jantung bekerja dengan melakukan gerakan memompa secara terus menerus, dan tekanannya dipertahankan tetap tinggi mengakibatkan darah yang keluar dari pembuluh akan segera masuk kembali ke jantung dengan cepat.
Mekanisme Pertukaran Zat
Tekanan sistole dan diastole manusia adalah 120/80 mm Hg artinya darah yang di pompa oleh jantung memberikan tekanan sebesar 120 mm Hg. Adapun untuk menjaga kondisi homeostatis kelebihan air dan partikel zat harus dikembalikan kedalam kapiler darah.
Pertukaran Zat antara Pembuluh Kapiler dan Cairan Ekstrasel
Dinding kapiler yang semipermiable dan tekanan darah yang lebih tinggi mendorong cairan keluar dari pembuluh dengan ultrafiltrasi, namun protein plasma tetap dipertahankan dalam kapiler.

Rabu, 10 November 2010

MIKROBIOLOGI


Pengertian Mikrobiologi

Mikrobiologi adalah sebuah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari mikroorganisme. Objek kajiannya biasanya adalah semua makhluk (hidup) yang perlu dilihat dengan mikroskop, khususnya bakteri, fungi, alga mikroskopik, protozoa, dan Archaea.
Virus
Virus adalah parasit berukuran  mikroskopik yang menginfeksi sel organisme biologis. Virus hanya dapat bereproduksi di dalam material hidup dengan menginvasi dan memanfaatkan sel makhluk hidup karena virus tidak memiliki perlengkapan selular untuk bereproduksi sendiri.

Bakteri
Bakteri, dari kata Latin bacterium (jamak, bacteria), adalah kelompok terbanyak dari organisme hidup. Mereka sangatlah kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular (bersel tunggal), dengan struktur sel yang relatif sederhana tanpa nukleus/inti sel, cytoskeleton, dan organel lain seperti mitokondria dan kloroplas. Struktur sel mereka dijelaskan lebih lanjut dalam artikel mengenai prokariota karena bakteri merupakan prokariota, untuk membedakan mereka dengan organisme yang memiliki sel lebih kompleks, disebut eukariota. Istilah "bakteri" telah diterapkan untuk semua prokariota atau untuk kelompok besar mereka, tergantung pada gagasan mengenai hubungan mereka

Protozoa

Protozoa secara umum dapat dijelaskan bahwa protozoa adalah berasal dari bahasa Yunani, yaitu protos artinya pertama dan zoon artinya hewan. Jadi,Protozoa adalah hewan pertama. Protozoa merupakan kelompok lain protista eukariotik. Kadang-kadang antara algae dan protozoa kurang jelas perbedaannya. Kebanyakan Protozoa hanya dapat dilihat di bawah mikroskop.
                                    








Alga
Alga (jamak Algae) adalah sekelompok organisme autotrof yang tidak memiliki organ dengan perbedaan fungsi yang nyata. Alga bahkan dapat dianggap tidak memiliki "organ" seperti yang dimiliki tumbuhan (akar, batang, daun, dan sebagainya). Karena itu, alga pernah digolongkan pula sebagai tumbuhan bertalus

Fungi
Fungi adalah nama regnum dari sekelompok besar makhluk hidup eukariotik heterotrof yang mencerna makanannya di luar tubuh lalu menyerap molekul nutrisi ke dalam sel-selnya. Fungi memiliki bermacam-macam bentuk. Fungi memperbanyak diri secara seksual dan aseksual.


Pengertian mikroba
Mikroba adalah organisme mikroskopik yang sebagian besar berupa satu sel yang terlalu kecil untuk dapat dilihat menggunakan mata telanjang. Mikroba berukuran sekitar seperseribu milimeter (1 mikrometer) atau bahkan kurang, walaupun ada juga yang lebih besar dari 5 mikrometer. Karenanya, mikroba hanya bisa dilihat dengan menggunakan alat bantu berupa mikroskop.
Jasad renik atau mikro organisme adalah mahluk hidup yang terdiri dari satu atau beberapa kumpulan sel dengan ukuran beberapa mikron (1 mikron = 0,001 mm).
Dikarenakan ukurannya yang teramat kecil maka mahluk ini hanya bisa dilihat melalui mikroskop elektron. Jasad renik tidak hanya berbentuk bakteri, tetapi juga berbentuk kapang atau jamur, protozoa, dan virus.

Sejarah Perkembangan Mikrobiologi

1.      Penemuan Animalculus
Orang pertama yang melihat bakteri adalah Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), seorang pembuat mikroskop amatir berkebangsaan Belanda. Pada tahun 1684, van Leeuwenhoek menggunakan mikroskop yang sangat kecil hasil karyanya sendiri untuk mengamati berbagai mikroorganismeBeliau menemukan bakteri di tahun 1676 saat mempelajari infusi lada dan air (pepper-water infusion). Van Leeuwenhoek melaporkan temuannya itu lewat surat pada Royal Society of London, yang dipublikasikan dalam bahasa Inggris pada tahun 1684.Ilustrasi van Leewenhoek tentang mikroorganisme temuannya dikenal dengan nama "wee animalcules".


2.      Teori Dan Pendapat
Teori abiogenesis yang menyatakan bahwa animalculus timbul dengan sendirinya dan  berasal dari benda mati.
Teoti biogenesis merupakan teori yang menentang teori abiogenesis. Eksperimen terkenal yang menentang teori abiogenesis ini dilakukan antara lain oleh Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur. Teori biogenesis ini menyatakan bahwa kehidupan berasal dari telur dan telur berasal dari kehidupan atau adanya kehidupan karena telah ada kehidupan sebelumnya.
Dalam eksperimennya Louis Pasteur menemukan istilah Pasteurisasi, yaitu cara  untuk  mematikan  beberapa  jenis  mikroba  tertentu  dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang  lebih 62°C; dan istilah Sterilisasi, yaitu cara untuk mematikan  mikroba  dengan  pemanasan  dan  tekanan  tinggi.
3.      Penemuan Bakteri Berspora
Bakteri berspora ditemukan oleh Jonh Tyndall dengn percobaan cairan organik yang dipanaskan dalam air garam dan diletakkan di runag bebas debu dengan kesimpulan tidak membusuk apabila tidak dipanaskan maka membusukan. Teknik Kultur Murni yang mengandung species tunggal dengan cara : Teknik pengenceran (Louise Pasteur et al), Metode Streak Plate (Robert Koch). ENZIM adalah biokatalisator yang spesifik dikemukakan oleh Buchneer (1897) yang membuktikan gagasan Bernard (1875).
4.      Peran Mikroba Dalam Transpormasi Bahan Organik
Hal ini dikarenakan mikroba dalam bahan organik akan mengalami perubahan susunan kimianya, perubahan kimia yang terjadi adalah fermentasi (pengkhamiran), yaitu proses  yang menghasilkan alkohol  atau  asam  organik,  misalnya  terjadi  pada  bahan  yang mengandung karbohidrat; atau pembusukan (putrefaction), yaitu proses  peruraian  yang menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein. C. Latour, Th. Schwann, dan F. Kutzing (1837) secara terpisah menemukan bahwa zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya khamir sehingga disimpulkan perubahan  gula menjadi alkohol dan CO2 merupakan fungsi  fisiologis dari sel khamir. Namun pendapat ini kemudian ditentang oleh Jj. Berzelius,  J. Liebig,  dan  F.  Wahler yang berpendapat bahwa fermentasi  dan pembusukan merupakan  reaksi kimia biasa. Hal ini dibuktikan dengan berhasilnya disintesa senyawa organik urea dari senyawa anorganik. Lalu Louis Pasteur melakukan penelitian proses  fermentasi dalam pembuatan  anggur dari gula bit dan menghasilkan anggur  yang  masam. Hal ini dikarenakan adanya sel-sel yang lebih kecil mengakibatkan sebagian besar proses fermentasi alkohol didesak oleh proses  fermentasi  lain, yaitu  fermentasi asam laktat sehingga disimpulkan bahwa setiap  proses  fermentasi tertentu disebabkan  oleh  aktivitas  mikroba  tertentu  pula,  yang  spesifik  untuk  proses fermentasi  tersebut.
5.      Penemuan Enzim
Pada abad ke-19, ketika mengkaji fermentasi gula menjadi alkohol oleh ragi, Louis Pasteur menyimpulkan bahwa fermentasi ini dikatalisasi oleh gaya dorong vital yang terdapat dalam sel ragi, disebut sebagai "ferment", dan diperkirakan hanya berfungsi dalam tubuh organisme hidup. Ia menulis bahwa "fermentasi alkoholik adalah peristiwa yang berhubungan dengan kehidupan dan organisasi sel ragi, dan bukannya kematian ataupun putrefaksi sel tersebut."
Pada tahun 1897, Eduard Buchner memulai kajiannya mengenai kemampuan ekstrak ragi untuk memfermentasi gula walaupun ia tidak terdapat pada sel ragi yang hidup. Ia menamai enzim yang memfermentasi sukrosa sebagai "zymase" (zimase). Pada tahun 1907, ia menerima penghargaan Nobel dalam bidang kimia "atas riset biokimia dan penemuan fermentasi tanpa sel yang dilakukannya". Mengikuti praktek Buchner, enzim biasanya dinamai sesuai dengan reaksi yang dikatalisasi oleh enzim tersebut. Umumnya, untuk mendapatkan nama sebuah enzim, akhiran -ase ditambahkan pada nama substrat enzim tersebut (contohnya: laktase, merupakan enzim yang mengurai laktosa) ataupun pada jenis reaksi yang dikatalisasi (contoh: DNA polimerase yang menghasilkan polimer DNA).
6.      Penemuan Virus
Pada awalnya, sekitar tahun 1892, virus digunakan untuk agen penyebab penyakit oleh Von Iwanovski (Rusia). Dia menemukan penyebab penyakit pada daun tembakau (mosaik
tembakau) yang mampu menembus saringan bakteri. Jika daun sakit
disentuhkan pada daun sehat, daun sehat akan tertular penyakit ini.
Akan tetapi, jika ekstrak daun sakit dipanaskan hingga mendidih terlebih
dahulu dan setelah dingin dioleskan pada daun sehat, daun sehat tidak
terserang penyakit ini. Dari eksperimennya itu, Iwanovski menarik
kesimpulan sementara bahwa penyakit mosaik tembakau disebabkan
oleh bakteri patogen.
Pada tahun 1893 ada penelitian baru yang mematahkan kesimpulan
Iwanovski karena hasil ekstrak daun tembakau yang terserang penyakit
mosaik tembakau yang telah disaring dengan saringan keramik yang
tidak tertembus oleh bakteri dioleskan pada daun sehat maka daun
sehat tetap tertular penyakit mosaik. Dengan demikian, dia menduga
bahwa penyebab penyakit mosaik daun ini adalah bakteri yang sangat
kecil. Eksperimen M. Beijerinck dari Belanda mendukung teori
Iwanovski. Eksperimen yang dilakukan adalah eksperimen berjenjang
terhadap penyakit mosaik tembakau. Dia juga berkesimpulan bahwa
penyebab penyakit mosaik daun adalah bakteri patogen yang berukuran
sangat kecil dan mampu berkembang biak.

7.      Generatio Spontanea (Abiogenesis) Dalam Pandangan Baru
Teori Generasi spontan menyatakan bahwa jasad hidup muncul secara spontan dari bahan organik non hidup. Teori Generasi spontan dikenal dengan teori abiogenesis. Teori ini juga membuktikan bahwa kehidupan terjadi dari berbagai unsur kimia, dengan  rangkaian  reaksi  yang  mirip  dengan  reaksi  yang  terjadi  di  alam dan selanjutnya berkembang menjadi teori evolusi
Struktur Dan Fungsi Sel Mikroba
Sel  adalah unit terkecil dari makhluk hidup. Setiap Organisme di dunia ini tersusun atas sel-sel yang saling berintegrasi membentuk suatu fungsi tertentu dalam tubuh makhluk hidup. Baik organisme tingkat seluler (Uniseluler) maupun organisme Multiseluler. Sel  pertama kali dikenalkan oleh Robert Hooke pada tahun 1665 yang mengamati jaringan gabus pada pada tumbuhan dengan menggunakan lensa pembesar. Gabus merupakan bangunan yang berlubang-lubang kecil seperti susunan sarang lebah yang dipisahkan oleh “diafragma“. Bangunan seperti sarang lebah ini selanjutnya disebut dengan Cell (sel).  Nama sel diambilnya dari bahasa Yunani “Kytos” yang berarti ruang kosong, sedangkan bahasa latin ruang kosong adalah “cella“.

Sel Prokariot

Struktur Sel BakteriBakteri sebagai organisme prokariotik yang merupakan organisme uniseluler memiliki struktur sel yang tidak memiliki membran inti. Struktur sel secara umum yang dimiliki oleh sel prokariot dapat kita lihat pada sel bakteri.












Nukleoid (Nukleus) atau inti sel berfungsi sebagai pengendali dan pengatur sel. seluruh aktifitas sel diatur oleh nukleus. Nukleus juga berfungsi sebagai pembawa informasi genetik yaitu kromosom, yang diwariskan ke generasi selanjutnya. Kromosom adalah struktur yang tersusun oleh molekul DNA dan protein (histon). Nukleus sel bakteri terpapar atau kontak langsung dengan sitoplasma karena tidak memiliki membran inti.
Cytoplasm (Sitoplasma) adalah bagian sel yang berisi cairan tempat berlangsungnya metabolisme sel. Kandungan terbesar dalam sitoplasma adalah air (80-90%).
Ribosome (Ribosom) merupakan struktur berupa butiran-butiran kecil yaang merupakan tempat sintesis protein. Protein disintesis atau dibuat dengan menggabungkan beberapa asam amino yang sesuai informasi genetik yang ada di molekul DNA. Ribosom berada di sitoplasma.
Cytoplasmic membrane (Membran Plasma) adalah lapisan di luar sitoplasma yang tersusun atas . Fungsi membran plasma adalah sebagai pelindung dan mengatur transportasi sel. Pengaturan transportasi sel dimasksudkan untuk mengatur keluar masuknya substansi ke dalam dan ke luar sel. Membran plasma juga berperan dalam penerima rangsang yang datang dari luar sel.
Membran sel pada sel prokariot mengalami pelekukan ke arah dalam membentuk struktur yang disebut mesosome (mesosom). Mesosom berfungsi sebagai tempat terjadinya respirasi sel sehingga dihasilkan energi yang akan digunakan untuk aktifitas di dalam sel.

Sel Eukariot





Sel Eukariot memiliki struktur yang lebih komplek dibandingkan dengan sel prokariot. Sel eukariot memiliki membran inti yang memisahkan Nukleus dengan sitoplasma. Sel ini juga memiliki struktur endomembran yang disebut dengan Organel. Organel-organel sel eukariot memiliki fungsi-fungsi tertentu yang menunjang kehidupan sel eukariot.
Macam organel yang dimiliki Sel eukariot antara lain :
  • Lisosom, Organel yang berperan dalam pencernaan sel. Organel ini mengandung enzim lisozim yang akan melisis bagain sel yang telah mati, rusak atau sudah tua.
  • Mitokondria, Organel yang berperan dalam respirasi sel. Respirasi sel bertujuan untuk mengahasilkan energi yang akan digunakan dalam aktivitas sel.
  • Aparatus Golgi, Oraganel yang berperan dalam sekresi produk, baik protein, polisakarida maupun lemak.
  • Retikulum Endoplasma (RE), organel yang berperan dalam sintesis produk. Ada dua jenis RE, yaitu RE kasar (RE yang di bagian permukaannya terdapat butiran ribosom) dan RE halus (RE yang tidak memiliki ribosom). RE kasar berfungsi untuk mensintesis protein, sedangkan RE halus berfungsi  dalam sintesis lemak dan sterol.
  • Plastida, organel yang mengandung pigmen (warna).
  • Vakuola, organel yang berfungsi  dalam penyimpanan cadangan makanan, minyak atsiri dan sisa metabolisme sel.
  • Mikrotubulus, organel yang memiliki struktur tabung. contohnya flagela (untuk pergerakan sel), silia (alat pelekatan sel) dan spindel (untuk pembelahan sel).
  • Mikrofilamen, oragnel yang memiliki struktur filamen (benang). berfungsi dalam pergerakan sitoplasma dan kontraksi otot.
  • Badan Mikro, ada dua macam badan mikro, yaitu Peroksisom (mengandung enzim katalase) dan Glioksisom (mengandung enzim katalase dan oksidase)
  • Dinding Sel, struktur selulolitik dan kitin yang berfungsi memberi bentuk sel dan sebagai pelindung sel.
  • Sentriol, organel yang berperan dalam pembelahan sel. Sentriol berfungsi menarik kromosom ke arah kutub yang berlawanan.
Sel Eukariot dibedakan atas sel hewan dan sel tumbuhan. Perbedaan yang mendasar antara kedua jenis sel tersebut adalah adanya beberapa bagian sel yang hanya dimiliki sel hewan (Sentrosom dan Lisosom) dan yang hanya dimiliki oleh sel tumbuhan (Plastida dan Dinding Sel). Berikut ini adalah video animasi yang menjelaskan perbedaan sel tumbuhan dengan sel hewan.