OSMOREGULASI Mata Kuliah Fisiologi Hewan Air Ani Rahmawati Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian UNTIRTA
OSMOREGULASI Berasal dari kata osmo dan regulasi Artinya pengaturan tekanan osmotik (tekanan untuk mempertahankan partikel zat pelarut agar tidak mudah berpindah ke larutan konsentrasi tinggi) dalam tubuh Kegunaan: supaya proses fisiologis dapat berjalan dengan baik Proses fisiologis hanya dapat terjadi pada keadaan tertentu Kenapa terjadi: hidup pada lingkungan tidak iso osmotik, perlu mempertahankan keseimbangan (homeostasis)
Pengaturan osmoregulasi Iso osmotik Lingkungan hiperosmotik Lingkungan hipoosmotik
Isoosmotik (kadar garam sama)
Lingkungan hiperosmotik mekanisme adaptasi untuk menghindari kehilangan air dari tubuhnya. Kehilangan air dari tubuhnya terjadi melalui insang. Ikan akan minum air laut dalam jumlah banyak (menyebabkan garam yang ikut masuk ke dalam tubuh menjadi banyak pula). Kelebihan garam ini harus dikeluarkan dari dalam tubuh. Pengeluaran kelebihan garam dalam jumlah besar dilakukan melalui insang, karena insang ikan mengandung sel khusus yang disebut sel klorit. Sel klorit adalah sel yang berfungsi untuk mengeluarkan NaCl dari plasma ke air laut secara aktif 80% H2O 20% NaCl; 65% H2O Minum 35% NaCl; Sel cloride insang: NaCl (transpor aktif)
Lingkungan hipoosmotik 100% H2O 0% NaCl; 7% NaCl; Sel cloride insang: NaCl (transpor aktif) 93% H2O Ikan membatasi pemasukan air (dan kehilangan ion) dengan cara membentuk permukaan tubuh yang impermeable terhadap air, dimana air dan ion tetap dapat bergerak melewati insang yang relatif terbuka. Air yang masuk ke dalam tubuh dikeluarkan dalam bentuk urin. Laju aliran urin lebih tinggi. Pengeluaran urin juga menyebabkan pengeluaran ion. Oleh karena itu, ikan perlu melakukan transport aktif untuk memasukkan ion ke dalam tubuhnya terutama melalui insang..
Ikan laut Schmidt-Nielsen (1995)
Ikan air tawar Schmidt-Nielsen (1995)
Ikan hidup di lingkungan perairan: tawar, payau, laut Kulit ikan bersifat impermeabel, tetapi ikan memiliki insang dan membran oral yang berperan dalam pertukaran gas. Air juga akan tertelan saat makan Ikan laut memiliki cairan tubuh lebih encer (hipoosmotik) daripada lingkungannya cenderung kehilangan air dan mendapat tambahan ion-ion Ikan air tawar memiliki cairan tubuh yang konsentrasinya lebih besar daripada lingkungan (hiperosmotik) ikan kehilangan garam dan mengambil air melalui insang Ikan yang bermigrasi dapat merubah sistem osmoregulasinya saat berpindah lingkungan (tawar ke laut atau sebaliknya)
Sifat Osmokonformer: tekanan osmotik tubuh berubah mengikuti perubahan tekanan osmotik lingkungan Contoh: dapnia Osmoregulator: tekanan osmotik tubuh tetap walau terjadi perubahan tekanan osmotik lingkungan Contoh: udang, ikan, dsb
Pengontrolan lingkungan internal (dalam tubuh) Sebagian besar hewan hidup pada lingkungan yang terlalu ekstrim buat individu sel 2 proses homeostasis: 1. Osmoregulasi pengaturan keseimbangan cairan tubuh dan kelebihan/ kehilangan air 2. Ekskresi membuang zat yang terkandung dalam sisa metabolisme
Prinsip Dasar (Rankin & Davenport, 1981) Air Pelarut osmosis Membran semipermeabel Osmosis melewati membran semipermeabel (garis putus-putus). Semipermeabel tidak dapat dilewati oleh pelarut
Euryhaline (euri = lebar, halo = garam) Stenohaline (stenos = sempit) Satuan: mol per liter atau mmol per liter Osmolarity (osmolaritas) yaitu osmol per liter. Osmolaritas suatu larutan tergantung kepada jumlah partikel2 terlarut. Air laut mengandung 470 mmol sodium (Na + ) dan 550 mmol chlorida (Cl - ) ditambah dengan jumlah ion2 divalen (magnesium dan sulfat), memiliki konsentrasi osmotik 1000 miliosmol (mosm) per liter. Isotonic isosmotic. Sel hidup dikatakan isotonik jika dimasukkan ke dalam larutan tidak mengkerut atau membengkak (ukuran, bentuk dan volume tetap). Contoh: sel mamalia dicelupkan ke dlm larutan NaCl 150 mmol per liter (0,9%) akan tetap. Namun jika dicelupkan ke dalam larutan urea 0,3 mol per liter, sel tersebut akan membengkak dan pecah karena penetrasi urea ke dalam sel sehingga Konsentrasi urea dalam larutan dan dalam sel sama. Elektrolit tidak bergerak meninggalkan sel.
Avertebrata yang hidup di air tawar dan air payau Hewan air laut akan beradaptasi terhadap perubahan salinitas (pada level yang tidak Ekstrim). Avertebrata laut yang masuk perairan payau terdiri dari 2 tipe: 1. Pasif osmoconformer 2. Aktif osmoconformer (memiliki daya tahan lebih baik) Mekanisme osmoregulasi pada avertebrata Jika hewan bersifat hiperosmotik terhadap lingkungan, maka: (a) Air akan cenderung masuk ke dalam tubuhnya (b) Bahan2 terlarut akan berkurang Hal ini dpt dikurangi dengan membuat permukaan tubuh impermeabel, tetapi pada organ respirasi hal ini tidak dapat dihindari. Untuk itu perlu transport aktif, yaitu mengambil bahan-bahan terlarut tadi yang diperoleh dari makanan.
Avertebrata yang menempati salinitas tinggi (melebihi normal air laut): hyporegulation Pada udang Palemonetes dan Leander, berbeda dengan hewan lainnya. Jika dalam kondisi normal, mereka hipotonik terhadap medium. Jika pada kondisi salinitas ekstrim terjadi hyporegulation (mengatur konsentrasi osmotik tubuh tetap lebih rendah dari medium) Artemia salina yang ditemukan di danau garam dan kolamkolam di daerah pantai yang mengalami evaporasi tinggi. Pada air laut yang salinitasnya rendah berperilaku seperti hewan yang hidup di air payau. Jika hidup dikondisikan pada air laut dengan kadar garam tinggi (sampai 300 gram garam per liter) berperan sebagai hyporegulator
Hewan air vertebrata (a) Hewan yang konsentrasi osmotiknya sama atau sedikit lebih tinggi dari air laut (Hagfish, Elasmobranchii, Latimeria, dan kodok pemakan kepiting (crab-eating, frog) (b) Hewan yang konsentrasi osmotik tubuhnya sekitar sepertiga dari konsentrasi osmotik air laut (lampreys dan teleostei). Elasmobranchii laut (hiu dan pari) - Konsentrasi garam dalam tubuh sekitar sepertiga dari konsentrasi garam air laut - Mempertahankan keseimbangan osmotik dengan bahan organik, terutama urea (Urea yang dilepas sebagai urin diserap kembali oleh ginjal, sehingga tertahan dalam darah). Namun urea dapat mendestabilisasi protein dan enzim. Tetapi mekanisme ini diredam dengan adanya TMAO (Trimethylamine oxide) dalam darah. Selain TMAO juga terdapat amines, betaine, dan sarcosine yang peranannya sama dengan TMAO. Elasmobranchii tawar Memiliki konsentrasi darah lebih rendah daripada spesies laut. Hal ini mengurangi Problem osmoregulasi karena jumlah zat terlarut yang lebih sedikit.
IKAN TELEOSTEI Spesies air laut mempertahankan tekanan osmotik tubuh sekitar 1/4-1/3 tekanan osmotik air laut. Beberapa memiliki toleransi yang tinggi thd salinitas sehingga dapat bergerak antara laut, payau dan air tawar (contoh salmon dan sidat). Terjadi proses perubahan mekanisme osmoregulasi sesuai dengan stadia hidupnya. Ikan air laut: - Hypoosmotik terhadap lingkungan - Air cenderung keluar dari tubuhnya terutama melalui insang yang bersifat permeabel - Meminum air, tetapi sekaligus menambah garam dalam tubuhnya, oleh sebab itu garam tersebut harus dibuang melalui insang melalui transport aktif. - Permeabilitas yang rendah terhadap ion. Transport ion dilakukan melalui sel-sel klorida yang memiliki enzim Na+/K+ ATPase atau dikenal dg pompa sodium Ikan air tawar: - Hiperosmotik terhadap medium - Air cenderung masuk dari lingkungan. Kelebihan air dibuang melalui urin yang encer - Insang agak permeabel terhadap ion, sehingga kehilangan ion dikompensasi dengan ion uptake (pengambilan ion dari lingkungan)