ANATOMI DAN FISIOLOGI HEWAN (Nilai 20)

1. Berikut ini adalah mekanisme hewan untuk mengatur suhu tubuhnya:

I. Penyesuaian sistem kardiovaskuler untuk mengatur pelepasan dan perolehan panasII. Pengubahan produksi panas dengan meningkatkan atau menurunkan laju metabolismeIII. Eksploitasi heterogenitas suhu di lingkunganIV. Membungkus tubuh dengan bulu atau rambut

Pernyataan yang benar menganai mekanisme pengaturan suhu tubuh pada organisme ektoterm adalah … (Nilai 1)

A. Hanya II dan IIIB. Hanya III dan IVC. Hanya I dan IIID. Hanya II dan IVE. Hanya I dan II

Pembahasan

Ektoterm berasal dari bahasa Yunani yaitu Ektos (luar) dan Termos (panas) merupakan suatu organisme yang memiliki sumber panas dari proses fisiologi di dalam tubuh sangat rendah sehingga tidak dapat mempertahankan suhu tubuhnya. Organisme ini mengandalkan pada sumber panas dari lingkungan untuk menaikkan suhu tubuh.

Dengan sifat seperti ini maka, tubuh dari organisme ini teradaptasi untuk dapat dengan mudah mengalirkan panas dari dan ke dalam tubuh dari lingkungan. Dalam kondisi ini maka membungkus tubuh dengan bulu dan rambut tidak dapat dilakukan karena kedua material ini bersifat menahan panas. Selain adaptasi pada struktur tubuh, adaptasi juga dilakukan dengan perilaku dimana organisme ini dengan aktif mencari daerah-daerah dengan perbedaan suhu (heterogenitas suhu) untuk mempertahankan suhu optimal tubuh selain penyesuaian sistem kardovaskular untuk meningkatkan efisiensi pelepasan dan penerimaan panas melalui darah yang merupakan bagian dari sistem sirkulasi.

2. Untuk dapat berkontraksi otot membutuhkan energi berupa ATP. ATP di dalam otot dapat disediakan melalui tiga proses seperti pada gambar berikut (huruf A-C).

Berdasarkan informasi di atas, cocokkan pertanyaan berikut ini dengan proses yang sesuai. (Nilai 3; @1)

Pernyataan JawabanI. Proses yang mampu memproduksi ATP paling cepat AII. Proses yang paling banyak memproduksi ATP pada saat berlari-lari kecil CIII. Proses yang paling banyak memproduksi ATP pada saat lari cepat (sprint) B

Pembahasan

Pernyataan I.

Pada gambar proses A merupakan proses pembentukan ATP yang dikenal dengan istilah phosphagen system (atau sering juga disebut ATP-CP system). Proses ini merupakan proses resintesis ATP tercepat. Pada proses ini creatine phosphate (CP) yang disimpan pada otot rangka memberikan satu gugus fosfat kepada ADP untuk menghasilkan ATP. Tidak ada karbohidrat atau lemak yang digunakan pada proses ini. Karena proses ini tidak membutuhkan energi, proses ini berlangsung anaerob. Karena proses ini merupakan proses tercepat dalam menghasilkan ATP, sistem pembentukan energi ini biasanya digunakan bila tubuh melakukan proses kerja otot penuh selama kurang lebih 10 detik sebelum kelelahan sebab cadangan CP dan ATP pada otot rangka terbatas jumlahnya.

Pernyataan II

Pada saat seseorang melakukan proses aerobik ringan (dalam hal ini berlari-lari kecil) energi yang dibutuhkan tidak terlalu besar. Pada kondisi ini yang dibutuhkan oleh tubuh adalah daya tahan. Untuk mempertahankan daya tahan tersebut dibutuhkan energi (dalam bentuk ATP) dalam jumlah besar. ATP dalam jumlah besar hanya dapat dihasilkan melalui proses aerobik. Dengan demikian jawabah yang tepat untuk pernyataan II adalah proses C.

A

B C

Pernyataan III

Pada saat melakukan sprint, umumnya dibutuhkan ATP dalam waktu lebih dari 10 detik sehinga sistem ATP-CP tidak dapat digunakan. Pada saat sprint, darah yang mengalir ke otot tidak dapat memenuhi kebutuhan otot terhadap oksigen dan ini menyebabkan otot melakukan respirasi secara anaerob (produksi energi hanya melalui proses glikolisis). Glukosa merupakan satu-satunya molekul yang dapat dipergunakan untuk menghasilkan ATP pada kondisi anaerob.

3. Pada umumnya, lemak merupakan pilihan utama untuk cadangan energi pada hewan sebab kandungan energi/gramnya lebih tinggi daripada protein ataupun karbohidrat. Walaupun demikian, karbohidrat mungkin dapat menjadi pilihan utama cadangan energi pada hewan … (Nilai 1)

A. Yang sering terpapar oleh kondisi lingkungan anoxia (miskin O2)B. Untuk sumber energi bagi aktivitas aerobik yang berdurasi lamaC. Untuk sumber energi bagi aktivitas anaerobik yang singkatD. Jawaban A dan B benarE. Jawaban A dan C benar

Pembahasan

Walaupun tidak memiliki kandungan energi lebih baik dari lemak hewan juga menyimpan energi dalam bentuk karbohidrat. Karbohidrat di dalam tubuh hewan disimpan dalam bentuk glikogen dan memiliki peran penting sebagai cadangan makanan, yaitu (1) Glikon berperan sebagai buffer yang menjaga kadar glukosa pada darah melalui suatu proses penghancuran glikogen yang sangat terkendali. Hal ini sangat penting sebab glukosa adalah satu-satunya sumber energi yang digunakan oleh otak, kecuali pada kondisi kelaparan yang berkepanjangan dan (2) Glukosa yang berasal dari glikogen dapat digunakan sebagai sumber energi yang baik untuk aktivitas yang membutuhkan energi dalam waktu singkat. Tidak seperti lemak, proses pembentukan energi menggunakan glikogen tidak membutuhkan oksigen sehingga dapat digunakan untuk sumber energi bagi hewan-hewan yang sering terpapar pada kondisi lingkungan miskin oksigen.

(Biochemistry 5th Edition. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. 2002)

4. Perhatikan diagram pematangan sel B di bawah ini.

Keanekaragaman urutan DNA yang disebabkan oleh ketidaktepatan penggabungan gen (junctional diversity) terjadi pada proses rekombinasi V-J dan V-D-J. Protein RAG-1, RAG-2, dan TdT diketahui berperan dalam proses rekombinasi tersebut. Berilah tanda X pada pernyataan yang tepat. (Nilai 2)

Pernyataan JawabanI. Junction diversity terjadi pada fase small pre-B cell XII. Rantai ringan disintesis pada fase Large pre-B cellIII. Penyatuan V-J terjadi pada fase early pro-B cell dan late pro-B cellIV. µ-chain sebagai bagian dari reseptor pre-sel B diekspresi di permukaan sel

pada fase Large pre-B cell. X

Pembahasan

Junction diversity terjadi pada proses rekombinasi somatic berlangsung. Tanda bahwa rekombinasi somatic berlangsung adalah terekspresinya gen RAG ½ dan TdT. Dari gambar terlihat bahwa kedua enzim ini terekspresi secara bersama-sama pada fase early pro B cell dan small pre B cell. Pda early pro B cell terjadi recombinase VDJ rantai berat sedangkan pada small pre B cell terjadi recombinase VJ rantai ringan.

5. Pada wanita jumlah jumlah sel-sel gamet paling banyak ditemukan pada … (Nilai 1)

A. Pada masa pubertasB. Pada usia anak-anak menjelang masa pubertasC. Selama masa kandungan ketika usia fetus 4-5 bulanD. Pada usia 20-25 tahun

E. Sesaat setelah lahir

Pembahasan

Tidak seperti laki-laki, perempuan tidak memiliki kemampuan untuk menghasilkan telur. Pada ovarium telah terdapat telur (oocyte) yang digunakan untuk sepanjang hidup mereka. Telur tersebut akan habis dalam waktu 30-40 tahun masa reproduktif perempuan yang dimulai saat mereka mencapai masa puber. Saat masa pubertas jumlah telur pada perempuan diduga adalah 300.000 yang merupakan 25% dari jumlah telur saat lahir yang berkisar antara 1 sampai 2 juta buah pada saat mereka dilahirkan. Akan tetapi jumlah ini jauh lebih sedikit dibandingkan jumlah telur yang terdapat pada ovarium dari fetus berumur 16-20 minggu kehamilan yaitu sebanyak 6 sampai 7 juta buah.

6. Apabila implantasi embrio kera terjadi di daerah oviduk, maka kehamilan tidak dapat dipertahankan lama sebab … (Nilai 1)

A. Fetus kera akan kekurangan nutrisiB. Kera tersebut akan mengalami keguguranC. Tidak akan terbentuk plasentaD. Lapisan otot di oviduk tidak cukup tebalE. Tidak ada kelenjar uterus di oviduk

Pembahasan

Implantasi embrio pada hewan-hewan mamalia dengan uterus pada kondisi tertentu kadang terjadi pada daerah oviduk yang dikenal dengan istilah ectopic pregnancy. Kondisi kehamilan ini tergolong berbahaya karena dapat menyebabkan pendarahan di dalam tubuh akibat pecahnya oviduk sebab tipisnya lapisan otot pada daerah ini. Kehamilan ini sendiri tidak akan menghasilkan fetus sebab embrio tidak mendapatkan nutrisi yang cukup dan akan digugurkan melalui mekanisme intratubal bleeding hematosalpinx. Keseluruhan hal tersebut karena plasenta tidak mungkin terbentuk di dalam oviduk.

7. Berikut ini diagram perubahan volume alveolus pada proses pernafasan.

A

B

C

D

Volume tidal, residu, cadangan inspirasi, dan cadangan ekspirasi berturut-turut ditunjukan oleh … (Nilai 1)

A. A, B, C, DB. B, D, A, CC. D, C, B, AD. A, C, B, D E. C, B, A, D

Pembahasan

Pada pernapasan di manusia, volume alveolus berubah sesuai dengan pola pernapasan yang dilakukan. Berikut adalah volume-volume tersebut

Total Lung Capacity (Volume Total Paru-Paru, TLC) adalah volume total paru-paru pada saat mengembang penuh. Nilai volume ini didapat dari penjumlahan Residual Volume (RV) dan Vital Capacity (VC).

Tidal Capacity (Volume Tidal, TV) adalah volume udara yang keluar dan masuk ke dalam paru-paru pada pernapasan normal.

Residual Capacity (Volume Residu, RV) adalah volume udara yang tersisa di dalam paru-paru setelah proses pengeluaran udara paling maksimal.

Expiratory Reserve Volume (Volume Cadangan Ekspirasi, ERV) adalah volume maksimum udara yang dapat dikeluarkan setelah proses pengeluaran udara normal dilakukan.

Inspiratory Reserve Volume (Volume Cadangan Inspirasi, IRV) adalah volume maksimal udara yang dapat dihisap dari kondisi pengeluaran maksimal.

Inspiratory Capacity (Volume Inspirasi, IV) merupakan hasil penjumlahan dari TV dan IRV.

Berdasarkan informasi ini dan sifat dari alveolus yang akan mengembang saat mendapatkan udara dan mengempis saat mengeluarkan udara maka dapat dinyatakan bahwa pada saat alveolus pada posisi A mereka mendapatkan jumlah udara maksimal yang berarti nilai dari ERV, posisi B adalah keadaan alveolus saat pernapasan normal, posisi C adalah titik dimana volume IRV, dan posisi D adalah nilai kandungan minimal udara paru yang merupakan titik ukuran terkecil dari paru-paru sehingga merupakan nilai dari TV.

8. Penelitian terhadap proses yang terjadi di daerah sinaps tidak lepas dari penemuan berbagai senyawa yang menstimulasi atau menghambat proses-proses yang terjadi di area tersebut. Berikut ini adalah berbagai senyawa yang dapat mempengaruhi proses-proses yang berlangsung di sinaptik neuro-muskular (hubungan saraf dengan otot).

No Senyawa Fungsi1 Tuokurarin Senyawa kompetitor dari asetil kolin2 Bunguratoksin Berikatan secara irreversible dengan reseptor asetil kolin3 Eserin Menghambat kerja dari kolineterase4. Hemicolinum Menghambat penyerapan kolin oleh membran presinaptik5. Botulinum Menghambat pelepasan asetilkolin dari sel presinaptik

Jawablah pertanyaan berikut menggunakan angka dari pilihan yang tepat! (Nilai 2; @1)

a) Jika anda sedang berburu, senyawa manakah yang akan anda pilih untuk membunuh buruan anda dengan cepat? (5)

b) Jika anda ingin mengetahui jumlah neurotransmiter yang dilepaskan oleh sel saraf untuk setiap rangsang yang diberikan, senyawa manakah yang anda pilih? (3)

Pembahasan

Proses kontraksi otot memiliki hubungan dengan kerja neurotransmitter acetylcholine pada daerah synaps. Proses kerja dari acetylcholine melibatkan proses pembentukan dan penguraian dari acetylcholine sebagaimana tergambar pada diagram di bawah ini.

Berdasarkan soal, anda diberikan beberapa macam senyawa yang memiliki kemampuan untuk merubah proses pembentukan dan penguraian dari acetylcholine. Berikut adalah efek dari masing-masing senyawa bila diberikan pada makhluk hidup yang menggunakan acetylcholine untuk memicu proses kontraksi otot (lihat soal nomor 12)

1. Tuokurrarin merupakan senyawa kompetitor dari acetylcholine. Senyawa ini dapat menghambat proses kontraksi otot karena bersaing dalam berikatan cholinergic receptor untuk memicu terbentuknya potensial aksi. Walaupun demikian, proses kontraksi masih dapat berlangsung sebab kemungkinan besar masih ada acetylcholine yang berikatan dengan cholinergic receptor sehingga kontraksi otot masih ada. Kematian dapat disebabkan karena penurunan kontraksi otot yang mengganggu proses homeostasis dari tubuh.

2. Bunguratoksin merupakan suatu senyawa yang berikatan secara irreversible dengan reseptor acetylcholine. Kondisi ini dapat menyebabkan perubahan kimia pada reseptor sehingga acetylcholine tidak dapat berikatan dan potensial aksi tidak terbentuk sehingga tidak terbentuk kontraksi otot. Walaupun demikian, dibutuhkan senyawa dalam jumlah relatif besar untuk menyebabkan perubahan pada seluruh reseptor yang ada pada synaps. Kematian dapat disebabkan karena penurunan kontraksi otot yang mengganggu proses homeostasis dari tubuh.

3. Eserin dapat menghambat kerja dari kolinesterase. Kolinesterase adalah senyawa yang dihasilkan untuk memecah acetylcholine menjadi cholin dan acetate. Senyawa ini hanya bekerja setelah proses kontraksi otot terjadi. Kondisi ini dapat menyebabkan kelebihan acetylcholine pada celah synaps sehingga terjadi kontraksi otot berlebihan. Kematian umumnya dapat disebabkan oleh paralisis.

4. Hemicolinum menghambat penyerapan cholin oleh membran presinaptik. Kondisi ini dapat menyebabkan masalah dalam pembentukan acetylcholine sebab cholin yang berasal dari proses daur ulang acetylcholine merupakan bahan utama pembentukan

acetylcholine. Kematian dapat disebabkan oleh penurunan kontraksi lanjutan dan relatif membutuhkan waktu.

5. Botulinum menghambat pelepasan acetylcholine dari sel presinaptik merupakan senyawa yang paling berbahaya karena hilangnya acetylcholine pada daerah synaps menyebabkan kontraksi otot tidak akan terjadi. Hal ini akan sangat fatal terutama pada otot-otot penting seperti otot jantung.

Berdasarkan ini maka dapat dinyatakan bahwa Botulinum adalah senyawa paling cepat untuk membunuh hewan buruan dan Eserin dapat digunakan untuk menghitung jumlah neurotransmiter yang dilepaskan setiap rangsang (terutama acetylcholine) sebab menghambat proses degradasi dari neurotransmiter tersebut.

9. Untuk menguji fungsi ginjal seorang dokter menyuntikan larutan inulin ke dalam darah seorang pasien. Setelah beberapa jam dilakukan dilakukan pengambilan sample darah untuk mengetahui kadar inulin dalam darah. Selain itu dilakukan juga pengumpulan urin. Hasil penelitian pengamatan menunjukan kadar inulin di dalam darah adalah 0,1 mg/ml darah, laju filtrasi ginjal 120 ml/menit, dan konsentrasi inulin dalam urin adalah 12 mg/ml urin. Jika diketahui bahwa volume darah yang masuk ke arteri renalis adalah 600 ml/menit, tentukanlah volume darah yang masuk ke vena renalis selama 1 menit! (Nilai 2)

Jawab: 599 ml

Pembahasan

Dari soal didapatkan bahwa jumlah inulin pada urin hasil proses penyaringan darah adalah 10% dari total darah. Berdasarkan pengetahuan ini diduga jumlah inulin yang ada di darah adalah 10% dari total darah yang tidak kembali ke sistem peredaran darah balik melalui vena renalis.

Dengan data bahwa terdapat 0,1 mg inulin/ml darah maka dapat dihitung bahwa total darah yang tidak kembali adalah 0,1 x 10 = 1 mL. Berarti total darah yang kembali ke vena renalis dari arteri renalis adalah 600 – 1 mL = 599 mL.

10. Gambar berikut ini menunjukkan perubahan konsentrasi hormon di dalam plasma darah terhadap waktu. Dari gambar tersebut kapankah ovulasi terjadi? (Nilai 1)

A. AB. BC. CD. DE. E

Pembahasan

Proses ovulasi dimulai dengan peningkatan kandungan LH secara signifikan pada darah. Peningkatan ini menyebabkan terjadinya pematangan folikel pada ovarium. Pada kondisi matang, folikel akan berukuran sangat besar dan menghasilkan tonjolan di dekat jalan keluar dari ovarium. Pada saat folikel ini keluar dari ovarium, dan membentuk corpus luteum. Pembentukan corpus luteum menurunkan kandungan LH pada darah.

11. Nefron yang lengkap terdiri dari glomerulus, tubulus proksimal, lengkung Henle, dan tubulus distal. Pada vertebrata terdapat variasi pada komponen-komponen tersebut, misalnya seperti ditunjukkan pada tabel berikut:

Ginjal Glomerulus Tubulus Proksimal Lengkung henle Tubulus Distal

I - + - +II + + - +III + + + +

Cocokanlah jenis ginjal dengan karakter yang dimiliki oleh vertebrata berikut: (Nilai 3; @1)

Verterbata Ciri-Ciri Jenis Ginjal

XHidup pada lingkungan perairan dengan osmolaritas air lebih tinggi daripada osmolaritas cairan tubuh. Seluruh komponen urine diproduksi melalui sekret tubulus

I

YHidup di lingkungan perairan dengan osmolaritas air lebih rendah daripada cairan tubuh. Tidak mampu memproduksi urine yang pekat

II

Z Hidup di lingkungan darat. Mampu memproduksi urine yang pekat. III

Pembahasan

Nefron merupakan unit fungsional dari ginjal yang terdiri dari glomerulus, tubulus proksimal, lengkung Henle, dan tubulus distal. Setiap bagian ini memiliki fungsi spesifik masing-masing, yaitu

- Glomerulus berfungsi untuk menyaring darah untuk mendapatkan kembali garam-garam mineral

- Tubulus proksimal berfungsi untuk menjaga homeostasis tubuh dengan melakukan penyerapan kembali air yang terdapat pada filtrat hasil penyaringan oleh glomerulus

- Lengkung Henle berperan dalam proses penyerapan lebih lanjut air, garam mineral dan beberapa senyawa penting bagi tubuh. Pada daerah ini filtrat akan menjadi lebih kental

- Tubulus distal merupakan saluran yang mengalirkan filtrat dari lengkung Henle ke saluran penyimpan urine.

Ginjal I tidak memiliki glomerulus dan lengkung Henle yang berarti organisme ini hidup di dalam air sebab mereka dapat hidup dengan unit fungsional ginjal yang kurang memiliki kemampuan untuk melakukan penyerapan air dari darah. Lebih lanjut lagi, kedua organ ini berperan dalam penyerapan garam mineral, ginjal yang tidak memiliki kedua organ ini menandakan bahwa hewan tersebut meminimasi proses penyerapan garam mineral. Dengan fakta ini maka dapat disimpulkan bahwa hewan ini hidup pada air laut yang memiliki nilai osmolaritas lebih tinggi dibandingkan cairan tubuh. Oleh karena itu ginjal ini kemungkinan besar merupakan ginjal dari vertebrata X.

Ginjal II memiliki karakteristik tidak memiliki lengkung Henle yang berperan dalam penyerapan air lebih lanjut dari filtrat. Fakta ini menunjukkan kemungkinan bahwa kebutuhan garam dapat dipenuhi oleh proses filtrasi oleh glomerulus dan kebutuhan air dapat dipenuhi melalui proses reabsorbsi oleh tubulus proksimal sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa hewan ini hidup di daerah perairan air tawar sebab tidak memerlukan fungsi lengkung Henle yang merupakan mekanisme terakhir untuk penyerapan air. Oleh karena itu ginjal ini kemungkinan besar merupakan ginjal dari vertebrata Y.

Ginjal III memiliki keseluruhan komponen, berarti hewan ini memerlukan sistem yang dapat menyerap air dan garam mineral sebanyak dan seefisien mungkin. Hewan yang membutuhkan ini adalah hewan-hewan yang hidup di daratan. Dengan unit fungsional ginjal yang lengkap maka hewan ini dapat menghasilkan urine yang kental atau encer tergantung pada kebutuhan air pada saat urine dihasilkan.

12. Seekor tikus direkayasa secara genetis agar tidak dapat memproduksi myosin. Peristiwa apakah yang akan terjadi pada otot tikus tersebut? (Nilai 1)

A. Aktinmiosin tidak dapat terlepas ketika telah terbentukB. Konsentrasi Ca2+ di dalam sel tidak pernah meningkat C. Perubahan konsentrasi Ca2+ tidak mengakibatkan kontraksiD. Otot akan berkontraksi sangat cepat tanpa adanya kontrolE. Kontraksi otot tetap normal

Pembahasan

Myosin adalah suatu protein motor yang memungkinkan otot untuk melakukan kontraksi dan rileksasi. Mekanisme kontraksi otot melibatkan kerja dari aktin dan myosin sebagaimana digambarkan pada proses kontraksi otot di bawah ini

Berdasarkan diagram tersebut, kontraksi otot dimulai saat Ca2+ dilepaskan retikulum sarkoplasma yang memicu perubahan pada struktur aktin sehingga myosin dapat berikatan dengan aktin dan proses kontraksi otot terjadi. Saat myosin tidak ada, maka pelepasan Ca2+

tidak akan menyebabkan kontraksi otot.

(Campbell)

13. Perubahan kondisi tubuh dari istirahat ke kondisi beraktivitas menuntut adanya perubahan pola sirkulasi darah di dalam tubuh. Dari organ-organ berikut, berilah tanda + jika terjadi peningkatan aliran darah akibat aktivitas, – jika yang terjadi adalah penurunan, dan = jika tidak terjadi perubahan. (Nilai 2; @0,5)

Organ Aliran darah (+/-/=)Otak =Ginjal -Saluran pencernaan -Otot +

Pembahasan

Pola sirkulasi di dalam tubuh sangat ditentukan oleh kerja yang dilakukan oleh organ-organ yang terkait dengan aktivitas tersebut kecuali pada organ-organ tertentu yang selalu beraktivitas (seperti otak, paru-paru, dan jantung). Bila seseorang mengalami perubahan kondisi tubuh dari istirahat ke beraktivitas maka darah akan dialirkan ke otot untuk

memberikan sumber energi bagi pergerakan sementara aliran darah ke sistem lain yang tidak berkaitan langsung dengan pergerakan akan mengalami pengurangan.