SINYAL KIMIAWI PADA HEWAN Pengantar Sistem Regulasi Hewan mempunyai 2 sistem komunikasi internal dan regulasi : sistem saraf & sistem endokrin - Sistem saraf mengirimkan sinyal dengan kecepatan tinggi di sepanjang selsel-sel khusus (neuron) - Pesan yang cepat berfungsi dalam berbagai aktivitas : gerak refleks menarik lengan dari api - Cara komunikasi yang lebih lambat mengatur proses biologis lain, misal : pendewasaan kupu2 Bagian tubuh berbeda harus diberi informasi seberapa cepat tumbuh dan kapan bagian itu harus mengembangkan berbagai karakteristik : perbedaan ♂ dan ♀, individu juvenil & dewasa Informasi ini diperantarai oleh hormon - Secara keseluruhan semua sel penghasil hormon pada seekor hewan menyusun sistem endokrin - Organ pensekresi hormon disebut kelenjar endokrin atau kelenjar buntu/ buntu/ tanpa duktus (ducrtus gland) gland) karena mensekresikan pembawa pesan kimiawinya secara langsung ke dalam cairan tubuh - Kelenjar eksokrin mensekresikan zat kimia seperti keringat, keringat, mukus dan enzim pencernaan ke dalam duktus yang mengalirkan produk itu ke lokasi yang tepat - Meskipun ada perbedaan antara sistem endokrin dan sistem saraf, saraf, tetapi perbedaan kedua sistem regulasi ini tidak banyak dan homeostasis sangat bergantung pada kedua sistem yang saling tumpang tindih tersebut
Sistem endokrin dan sistem saraf saling berkaitan secara struktural, kimiawi, dan fungsional - Terdapat hubungan yang erat antara sistem endokrin dengan sistem saraf - Banyak organ dan jaringan endokrin memiliki selsel-sel khusus : selsel-sel neurosekresi (neurosecretory cells) cells) yang mensekresikan hormon - Hewan seperti serangga dan vertebrata mempunyai selsel-sel neurosekresi dalam otak yang yang mensekresikan hormon ke dalam darah - Beberapa zat kimia mempunyai fungsi sebagai hormon sistem endokrin dan sebagai sinyal dalam sistem saraf - Epinefrin (dikenal sebagai adrenalin) adrenalin) : berfungsi dalam tubuh vertebrata sebagai hormon “ fight or flight” flight” (dihasilkan oleh medula adrenal, suatu kelenjar endokrin) endokrin) dan sebagai neurotransmitter yang mengirimkan pesan antara tiap neuron dal sistem saraf - Pengaturan proses fisiologis melibartkan kerjasama struktural dan fungsional antara sistem endokrin dan sistem saraf. saraf. Masing2 mempengaruhi output atau keluaran sistem yl Misal : pengeluaran susu oleh induk menyusui, menyusui, dikontrol serangkaian saraf dan hormon yang saling bergantung satu sama lain. Pengisapan putting susu oleh bayi merangsang selsel-sel sensoris pada puting dan sinyal saraf ke bagian otak yang disebut hipotalamus memicu pembebasan hormon oksitosin dari kelenjar pituitari. pituitari. Oksitosin kemudian akan menyebabkan kelenjar susu mensekresikan susu - Umpan balik : ciri umum yang dimiliki sistem endokrin dan sistem saraf - umpan balik positif - umpan balik negatif
45.1 Regulation by feedback and homeostasis: an example Contents
KONTROL HORMONAL HOMEOSTATIS KALSIUM PADA MAMALIA Sistem umpan-balik negatif yang melibatkan dua hormon yang antagonis, yaitu kalsitonin dan hormon paratiroid, mempertahankan konsentrasi kalsium dalam darah di dalam kisaran yang sangat sempit, yaitu sekitar 10 mg/100 mL.
Sistem regulasi pada invertebrata secara jelas menggambarkan interaksi sistem endokrin dan sistem saraf
- Hormon pada invertebrata berfungsi dalam homeostasis, misal mengatur keseimbangan air - Hormon yang dipelajari paling menyeluruh : hormon reproduksi dan perkembangan - Pada Hidra, Hidra, satu hormon merangsang pertumbuhan dan pertunasan (reproduksi aseksual), aseksual), tetapi mencegah reproduksi seksua - Pada invertebrata yang lebih kompleks, kompleks, sistem endokrin dan sistem saraf diintegrasikan dalam kontrol reproduksi dan perkembangan, perkembangan, misal : moluska Aplysia - Semua anggota Arthropoda mempunyai sistem endokrin yang ekstensif - Hewan Crustacea mempunyai hormon untuk pertumbuhan dan reproduksi keseimbangan air, pergerakan pigmen dalam integumen dan mata, mata, serta pengaturan metabolisme - Crustacea dan serangga mempunyai eksoskeleton yang tidak bisa meregang, meregang, untuk tumbuh melepaskan eksoskeleton yang lama dan mensekresikan eksoskeleton yang baru pada setiap pergantian kulit. kulit. Sebagian serangga menjadi dewasa melalui satu kali pergantian kulit - Pergantian kulit dipicu hormon ekdison (ecdysone) ecdysone) - Pada serangga, serangga, ekdison disekresi dari sepasang kelenjar endokrin yang disebut klenjar protoraks terletak di belakang kepala. kepala. Selain pergantian kulit, kulit, ekdison juga mendorong perkembangan karakteristik dewasa, dewasa, perubahan dari ulat menjadi kupu2 - Produksi ekdison dikontrol oleh hormon kedua : hormon otak (brain hormone, hormone, BH) yang dihasilkan oleh selsel-sel neurosekresi dalam otak - Hormon BH mendorong perkembangan dengan cara merangsang kelenjar protoraks untuk mensekresikan ekdison - Hormon otak dan ekdison diseimbangkan oleh hormon juvenil (juvenile hormone, hormone, JH) hormon ketiga
REGULASI HORMONAL PADA PERKEMBANGAN SERANGGA Pada serangga atau krustase pergantian kulit dipicu oleh hormon ekdison, yang disekresikan oleh kelenjar protoraks. Selain merangsang pergantian kulit, ekdison juga mendorong perkembangan karakteristik dewasa seperti perubahan ulat jadi kupu-kupu. Produksi ekdison dikontrol oleh hormon otak.
Sinyal Kimiawi dan Modus Kerjanya • Berbagai regulator lokal mempengaruhi sel-sel target yang saling berdekatan • Sinyal kimiawi berikatan dengan protein reseptor spesifik di dalam atau pada permukaan sel target • Sebagian besar sinyal kimiawi berikatan dengan protein membran plasma, mengawali jalur transduksi sinyal • Hormon steroid, hormon tiroid, dan beberapa regulator lokal memasuki organ target dan berikatan dengan reseptor intraseluler
CARA SEL BERKOMUNIKASI Kerja sebuah sinyal dimulai ketika sinyal tersebut berikatan dengan sebuah reseptor spesifik. Protein reseptor itu bisa tertanam di dalam membran plasma sel target itu atau bisa juga berada di dalam sel target itu.
One chemical signal, different effects
Contents
KERJA HORMON STEROID
Sinyal kimiawi yang memasuki sel target berikatan dengan protein reseptor spesifik dalam sitoplasma. Kompleks hormonreseptor kemudian memasuki nukleus, berikatan dengan tempat tertentu pada DNA, dan mempengaruhi perubahan ekspresi gen.
Sistem Endokrin Vertebrata • Hipotalamus dan pituitari (hipofisis) mengintegrasikan banyak fungsi sistem endokrin vertebrata • Kelenjar pineal terlibat dalam bioritme • Hormon tiroid berfungsi dalam perkembangan, bioenergetika, dan homeostasis • Hormon paratiroid dan kalsitonin menyeimbangkan kalsium darah • Jaringan endokrin pankreas mensekresikan insulin dan glukagon, hormonhormon yang bekerja secara antagonis dalam mengatur glukosa darah • Medula adrenal dan korteks adrenal membantu tubuh mengatasi stres (cekaman) • Steroid gonad mengatur pertumbuhan, perkembangan, siklus reproduksi, dan perilaku seksual
Human endocrine glands
Contents
HORMON HIPOTALAMUS DAN KELENJAR PITUITARI
a) Pituitari posterior
b) Pituitari anterior
Feedback control loops regulating the secretion of thyroid hormones
Contents
KONTROL HORMONAL HOMEOSTATIS KALSIUM PADA MAMALIA Sistem umpan-balik negatif yang melibatkan dua hormon yang antagonis, yaitu kalsitonin dan hormon paratiroid, mempertahankan konsentrasi kalsium dalam darah di dalam kisaran yang sangat sempit, yaitu sekitar 10 mg/100 mL.
HOMEOSTATIS GLUKOSA YANG DIPERTAHANKAN OLEH INSULIN DAN GLUKAGON Peningkatan glukosa darah di atas titik pasang merangsang pankreas untuk mensekresi insulin, yang memicu sel targetnya untuk mengambil kelebihan glukosa dari darah. Jika di bawah titik pasang maka pankreas akan merespons dengan cara mensekresikan glukagon yang mempengaruhi hati menaikkan kadar glukosa darah.
45.12 Derivation of endocrine cells of the adrenal medulla and neurons from neural crest cells
Contents
45.13 The synthesis of catecholamine hormones
Contents
45.14 Sleroid hormones from the adrenal cortex and gonads
Contents
STRES DAN KELENJAR ADRENAL Stimulus yang mencekam menyebabkan hipotalamus mengaktifkan medula adrenal melalui impuls saraf dan korteks adrenal melalui sinyal hormonal. Medula adrenal memperantarai respons jangka pendek terhadap stres dengan cara mensekresikan hormon katekolamin, yaitu epinefrin dan norepinefrin. Korteks adrenal mengontrol respons yang berlangsung lebih lama dengan cara mensekresikan hormon steroid.
