13.1 - Homeostasis

Homeostasis merupakan pengawalaturan persekitaran dalaman pada julat yang normal dalam organisma hidup. Faktor fizikal dan faktor kimia persekitaran dalam badan perlu sentiasa dikekalkan agar sel-sel dapat berfungsi dengan optimum.

• Contoh faktor fizikal termasuk suhu badan, tekanan darah dan tekanan osmotik.
• Contoh faktor kimia ialah aras gula dan garam, tekanan separa oksigen dan karbon dioksida.

Mekanisme suap balik negative merupakan kejadian biologi yang memulakan mekanisme pembetulan yang membalikkan perubahan asal dan menjadikan sistem Kembali normal. Apabila sesuatu faktor menjadi terlalu tinggi atau rendah, faktor tersebut akan dilaraskan supaya Kembali dalam julat normal semula. Pelbagai organ dalam badan terlibat dalam penyelarasan tersebut.

1. Sistem integumen, saraf, peredaran darah, otot dan endokrin terlibat dalam pengawalan suhu badan yang normal. Hipotalamus dan termoreseptor dalam kulit bertanggungjawab mengesan perubahan suhu badan yang berlaku.

Rajah 1 - Apabila suhu badan meningkat melebihi julat normal, otot erektor dalam kulit mengendur. Bulu roma condong ke permukaan kulit. Namun begitu, apabila situasi menjadi lebih sejuk, otot erektor mengecut dan bulu roma berdiri tegak untuk memerangkap haba di kulit.

Rajah 2 - Apabila suhu badan meningkat, pemvasodilatan berlaku. Arteriol dalam kulit mengendur dan lebih banyak darah mengalir ke permukaan kulit. Lebih banyak haba dapat disingkirkan ke luar persekitaran. Kelenjar peluh mengeluarkan lebih banyak peluh. Haba yang diserap digunakan untuk menyejatkan peluh dan ini menyejukkan badan. Sebaliknya, apabila badan terasa sejuk, pemvasocerutan berlaku. Apabila arteriol mengecut, pengaliran darah ke permukaan kulit dihadkan. Oleh itu, kurang haba hilang ke persekitaran luar. Kelenjar peluh tidak dirangsang. Tiada perpeluhan berlaku dan haba badan terpelihara.

Rajah 3 - Apabila suhu badan meningkat, otot rangka tidak dirangsang. Badan tidak menggigil. Sebaliknya, apabila suhu badan menurun, otot rangka akan mengecut dan mengendur supaya badan menggigil. Ini membantu menjanakan haba untuk agar badan sentiasa hangat.

Rajah 4. Apabila suhu dalaman meningkat, kelenjar adrenal kurang dirangsang untuk merembes hormon adrenalina. Apabila suhu dalaman menurun, kelenjar akan dirangsang untuk merembes lebih banyak hormon adrenalina. Ini meningkatkan kadar metabolisme dalam tisu sasaran dan lebih haba akan dijanakan.

Rajah 5 - Apabila suhu dalaman meningkat, kelenjar tiroid tidak dirangsang untuk menghasilkan hormon tiroksina. Kadar metabolisme menjadi rendah dan lebih banyak haba dijana. Apabila suhu dalaman menurun, kelenjar akan dirangsang untuk menghasilkan lebih hormon tiroksina. Kadar metabolisme meningkat dan lebih banyak haba dijana untuk memastikan badan hangat.

---

2. Kelenjar endokrin, sistem peredaran darah dan sistem pencernaan membantu dalam pengawalan aras glukosa darah.

Rajah 6 - Apabila aras gula darah meningkat selepas sajian, sel beta (β) dalam kelompok sel Langerhans pankreas akan dirangsang untuk merembes insulin ke dalam darah. Kemudian, insulin akan merangsang sel otot untuk menggunakan glukosa untuk respirasi sel. Insulin juga akan merangsang penukaran glukosa ke glikogen untuk disimpan di sel hati dan sel otot. Glukosa berlebihan akan disimpan dalam sel adipos. Sebaliknya, apabila aras gula darah menurun semasa berpuasa, sel alfa (α) dalam kelompok sel Langerhans akan dirangsang untuk merembes glukagon ke dalam darah. Kemudian, glukagon akan merangsang penukaran glikogen ke glukosa oleh sel hati. Glukagon juga akan menggalakkan penguraian tisu adipos untuk membebaskan asid lemak yang boleh dimetabolismekan bagi menghasilkan tenaga. Kegagalan rembesan insulin atau penggunaan insulin akan mengakibatkan** diabetes melitus**.

---

3. Sistem respirasi, peredaran darah dan sistem saraf memainkan peranan penting dalam mengawal tekanan separa karbon dioksida dalam darah. Pusat kawalan respirasi dalam medula oblongata membantu mengekalkan keadaan homeostasis aras tekanan separa karbon dioksida dalam darah.

• Semasa aktiviti lasak, respirasi sel akan menyebabkan tekanan separa karbon dioksida untuk meningkat. Ini menyebabkan nilai pH darah dalam otak menjadi rendah kerana kuantiti ion hidrogen yang bertambah.

  • Carbon dioksida + air <--> Asid karbonik <--> Ion hidrogen + Ion bikarbonat

• Perubahan nilai pH darah dikesan oleh kemoreseptor dalam medula oblongata, jasad karotid di leher dan jasad aorta di jantung. Impuls kemudiannya akan dihantar ke pusat kawalan respirasi dan pusat kawalan kardiovaskular di medula oblongata.

• Otot interkosta, diafragma dan otot kardium dirangsang untuk mengecut dan mengendur pada kadar yang lebih tinggi. Akibatnya, kadar pernafasan, kadar denyutan jantung dan kadar ventilasi meningkat. Lebih banyak karbon dioksida dihembuskan keluar daripada peparu. Tekanan separa karbon dioksida dan nilai pH darah kembali normal.

---

4. Tekanan darah dikawal oleh sistem peredaran darah dan sistem saraf badan. Reseptor deria yang mengesan perubahan tekanan darah dalam badan adalah baroreseptor.

• Apabila tekanan darah meningkat , misalnya ketika senaman lasak, baroreseptor di arteri karotid dan arka aorta akan dirangsang. Pusat kawalan kardiovaskular di medula oblongata juga akan dirangsang. Pemvasodilatan berlaku di arteri dan mengurangkan rintangan pengaliran darah dalam salur darah. Pengecutan otot licin juga menjadi kurang. Akibatnya, tekanan darah jatuh ke tahap yang normal.

• Apabila tekanan darah** menurun , contohnya apabila berlaku pendarahan serius, baroreseptor di arteri karotid dan arka aorta kurang dirangsang . Pusat kawalan kardiovaskular di medula oblongata juga kurang dirangsang . Pemvasocerutan berlaku di arteri dan mengehadkan aliran darah. Pengecutan otot licin** membantu tekanan darah meningkat ke aras yang normal.