RESEPTOR DAN ORGAN-ORGAN INDERA

RESUME

OLEHLALU ACHMAD TAN TILAR WSK.

10/306157/PBI/00959

PROGRAM PASCASARJANAFAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA2010

RESEPTOR DAN ORGAN-ORGAN INDERA

PENDAHULUAN

Kemampuan hewan untuk merespon perubahan lingkungan baik kondisi di dalam

tubuh maupun kondisi di luar tubuhnya dengan tepat merupakan syarat utama untuk dapat

bertahan hidup. Di sinilah peranan reseptor dalam merasakan perubahan yang ada di dalam

maupun di luar tubuhnya. Reseptor ini merupakan perantara biologis dengan kemampuan

yang luar biasa dalam merasakan perubahan cahaya, suara atau aroma dan

menghantarkannya menuju impuls saraf dalam hitungan menit. Hewan mengembangkan

berbagai macam reseptor dengan bentuk energi yang berbeda-beda pula. Namun,

karakteristik fisik dasar energi yang diterima suatu organisme memiliki bentuk yang sama

dengan yang diterima oleh organisme lain.

MEKANISME RESEPTOR

Reseptor tersusun atas dendrit-dendrit neuron saraf dengan ujung yang berakhir

pada permukaan suatu jaringan. Neuron-neuron saraf ini menggabungkan, menerima dan

mengirimkan impuls saraf. Impuls saraf ini kemudian akan diterima oleh jaringan yang ada di

dekatnya dalam bentuk stimulus yang spesifik.

Reseptor harus memiliki selektifitas yang tinggi dalam membedakan jenis energi

yang diterimanya agar dapat bekerja dengan efektif. Sedikit perubahan lingkungan yang

terjadi dapat digunakan jika reseptor dapat diaktifkan dengan stimulus yang berasal dari

perubahan suhu dan perubahan cahaya. Setiap reseptor secara khusus hanya sensitif pada

satu bentuk rangsangan. Contohnya, reseptor untuk aroma dan rasa hanya dapat diterima

dalam bentuk perubahan kimia sehingga reseptor tersebut disebut sebagai kemoreseptor.

Sedangkan perubahan dalam bentuk tekanan seperti sentuhan, suara dan keseimbangan

hanya dapat diterima oleh mekanoreseptor. Begitu pula dengan fotoreseptor dan

termoreseptor yang hanya dapat menerima rangsangan dalam bentuk perubahan cahaya

dan perubahan suhu.

Reseptor juga dapat dibedakan berdasarkan tempatnya di dalam tubuh.

Exteroreseptor merupakan reseptor yang berada di dekat permukaan tubuh dan berfungsi

merasakan perubahan yang berasal dari lingkungan luar tubuh. Enteroreseptor berada di

dalam tubuh dan berfungsi merasakan perubahan yang berasal dari dalam tubuh.

Sedangkan, propioreseptor berada di otot dan tendon sebagai agen saraf dalam mengawasi

perubahan kontraksi otot.

Menerima dan Meneruskan Stimulus

Reseptor yang berupa neuron-neuron ataupun sel-sel khusus, memiliki potensial

listrik di sepanjang membran plasmanya, potensial listrik ini berasal dari ketidak seimbangan

ion-ion sodium dan potasium yang ada di dalam dan luar sel saraf. Reseptor umumnya

menyimpan potensial listriknya saat tidak mendapat stimulus. Saat reseptor menerima

energi yang sesuai, ion-ion akan dialirkan di sepanjang membran sehingga akan terjadi

depolarisasi yang menyebabkan potensial reseptor berubah. Perubahan tekanan yang ada di

dalam membran plasma kemudian akan membuka aktivasi saluran ion yang selanjutnya

mengawali terjadi pertukaran ion-ion sodium dan potasium. Potensial reseptor yang

meningkat akan keluar dari membran reseptor dan ditangkap oleh akson atau sinapsis dan

terjadilah hubungan antara reseptor dengan neuron yang kemudian membentuk impuls

saraf. Selanjutnya impuls saraf tersebut akan diteruskan ke otak atau ke jaringan lain yang

akan meresponnya.

Kode Sensori dan Sensasi

Jumlah atau kekuatan stimulus yang diterima organ perasa dikode sesuai dengan

banyaknya reseptor yang diaktivasi dan besarnya potensial reseptor antara satu dengan

yang lainnya. Potensial reseptor, seperti potensial saraf pusat memiliki ukuran tersendiri,

jika telah mencapai ambang batas ukuran, impuls saraf akan dilepaskan. Meskipun reseptor

dapat dibedakan antara bentuk dan intensitasnya, reseptor dapat menekan potensial

reseptor seperti impuls saraf yang menggunakan fenomena elektrik dengan variasi kualitatif

yang lebih sedikit.

Adaptasi Fisiologis

Sensitivitas diteruskan dengan adanya penurunan stimulus yang sama pada banyak

reseptor. Fenomena ini disebut sebagai adaptasi fisiologis. Adaptasi fisiologis berfungsi

mendeteksi adanya perubahan untuk memodifikasi stimulus yang akan direspon dan

meningkatkan kepekaan kita terhadap stimulus baru. Hal ini juga dapat mengurangi jumlah

informasi tidak penting yang mencapai sistem saraf pusat. Tingkatan adaptasi fisiologis

bervariasi di antara reseptor. Proprioreseptor yang terdapat pada jaringan otot merupakan

salah satu contoh adaptasi reseptor. Reseptor ini harus tetap memonitor perubahan

tekanan dan kontraksi rata-rata otot-otot skletal atau koordinasi aktivitas motorik yang tidak

mungkin terjadi. Proprioreseptor selalu aktif di setiap saat dan dilepaskan mulai dari impuls

saraf pada tingkatan terendah. Perubahan tekanan dideteksi dengan cepat dan

diterjemahkan sebagai peningkatan ataupun penurunan jumlah impuls yang dilepaskan.

KEMORESEPTOR

Terdapat banyak komponen kimia yang mempengaruhi membran plasma, memicu

pembukaan dan penutupan saluran ion dan mempengaruhi aliran transmembran ion. Hal ini

merupakan respon dasar sel dalam mengatasi perubahan kimia, dan menjadi dasar evolusi

mekanisme kemoreseptif dengan variasi yang besar. Kita akan mempelajari secara lebih

dekat kemoreseptor yang digunakan Metazoa dalam mendeteksi aroma dan rasa.

Penciuman juga dianggap sebagai deteksi partikel dari suatu objek pada jarak tertentu, dan

rasa sebagai deteksi molekul dari suatu objek pada kontak dengan beberapa bagian tubuh.

Namum, aroma dan rasa memiliki banyak kesamaan dan kaitan yang tidak dapat dipisahkan

di antara keduanya, terutama pada spesies akuatik.

Reseptor Penciuman

Aroma dideteksi oleh reseptor penciuman. Reseptor ini pada umumnya dikhususkan

sebagai neuron saraf bipolar dengan bagian tubuh sel yang hilang di permukaan epitel dan

memiliki dendrit yang termodifikasi menjadi silia di atas permukaan sel reseptif. Reseptor

penciuman yang ada pada hidung mamalia terletak di dalam jaringan epitelium pada bagian

atas rongga hidung dan diselingi sel-sel basal dan sel penyokong.

Pada organisme Arthropoda, eksoskeleton bukanlah satu-satunya bagian yang

sensitif, terdapat silia sel reseptor penciuman nonmotil di dalam lubang perpanjangan

eksoskeleton berbentuk bulu yang disebut sebagai setae.

Membran plasma silia reseptor penciuman disusun secara rapat dengan molekul

reseptor yang besar dan tampak menjadi situs pengikatan molekul-molekul aroma, awal dari

pengaliran ion menuju potensial reseptor. Belum diketahui berapa jumlah tipe sel reseptor

penciuman, namun yang pasti jumlahnya jauh lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah

jenis aroma yang dapat dideteksi.

Umumnya vertebrata memiliki indera penciuman sangat tajam yang memberikan

mereka informasi tentang lingkungan sekitarnya. Vertebrata terestrial umumnya memiliki

epitelium reseptor penciuman tambahan yang disebut sebagai organ vomeronasal. Organ ini

menghubungkan rongga hidung dengan rongga mulut. Beberapa jenis hewan menghasilkan

feromon yang merupakan sistem komunikasi kimia antara sesama anggota spesies. Selain

itu, mereka menggunakan feromon ini untuk menandai jalan dan wilayah kekuasaan,

peringatan tanda bahaya, tingkatan status sosial, serta sebagai sinyal seksual.

Reseptor Pengecap

Rasa adalah indera penting yang dimiliki hewan untuk dapat menyicipi makanan dan

juga berperan dalam kebiasaan kawin. Rasa dideteksi oleh reseptor pengecap. Reseptor

pengecap vertebrata terutama sel-sel reseptor yang terkumpul bersama sel penyokong dan

pengganti pada kantong-kantong kecil yang disebut sebagai “taste buds”. Taste bud

vertebrata terestrial terdistribusi di dalam rongga mulut dan pharynx terutama sekali di

lidah dimana terdapat lubang papillae.

Reseptor pengecap merespon spektrum material yang lebih sederhana

dibandingkan dengan suatu reseptor penciuman. Area yang terdapat pada lidah manusia

memiliki bagian-bagian yang sensitif terhadap substansi asin, asam, manis dan pahit.

MEKANORESEPTOR

Meskipun membran plasma dapat mendeteksi adanya perubahan bentuk mekanik

secara langsung, deteksi terhadap gangguan mekanik ditingkatkan oleh adanya evolusi sel

dengan keberadaan silia nonmotil, mikrovilli, setae, enkapsulasi ujung neuron dan

penambahan lainnya. Hal tersebut merupakan respon terhadap sentuhan, tekanan, gaya

gravitasi, getaran dan stimulus mekanik lainnya.

Sentuhan dan Tekanan

Seperti pada indera penerima kimia, kemampuan hewan mendeteksi dan merespon

stimulus tactile bersifat universal. Sensilla tactile yang terdapat pada permukaan tubuh dan

apendix arthropoda merupakan salah satu contoh reseptor sentuhan. Setiap sensillum

memiliki bentuk yang tipis, tersusun atas filamen kitin yang disekresi oleh sel khusus dan

dihubungkan oleh membran penghubung dengan eksoskeleton pada sisi dimana sensillum

tersebut dapat bergerak dengan mudah. Pergerakan pada dasar filamen merubah tekanan

dendrit yang berdekatan dengan neuron, sehingga potensial reseptor akan meningkat.

Kulit vertebrata memiliki variasi reseptor yang mendeteksi sentuhan dan perubahan

tekanan. Beberapa dendrit membungkus dasar folikel rambut pada kulit mamalia dan

mereka diaktivasi oleh pergerakan rambut. Dendrit lain pada kulit berakhir dengan lapisan

enkapsulasi pada jaringan penghubung dan bagian sensitif terhadap sentuhan lembut.

Korpuskel Meissner, Merkel disc, dan organ Ruffini merupakan contohnya. Tekanan kuat

pada kulit dideteksi oleh korpuskel Pacinian yang banyak terdapat pada lapisan fibroblast

dan serat penghubung di sekitar terminal neuron. Korpuskel Pacinian juga ditemukan di

sekitar organ dalam tubuh.

Detektor Gerakan

Sambungan pada organ indera tactile memberikan kemampuan pada banyak jenis

hewan dalam mendeteksi adanya pergerakan di dalam air dan udara di sekitar mereka.

Sensilla yang berbentuk seperti rambut pada banyak jenis arthropoda cukup lembut dalam

mendeteksi gerakan di dalam air dan udara. Rambut panjang atau vibrissae, pada moncong

tikus dan banyak jenis mamalia juga dapat mendeteksi pergerakan udara. Ikan dan larva

amphibia memiliki perkembangan sistem gurat sisi yang memungkinkan mereka mendeteksi

gangguan di dalam air. Kelompok reseptor sel tersebut disebut sebagai neuromasts,

terpendam di dalam saluran pendeteksi gerakan air di kulit, serta dihubungkan dengan

permukaan kulit oleh kehadiran pori-pori. Kanal tersebut berada di sepanjang sisi tubuh

(linea lateralis), dan dapat bercabang-cabang sampai ke bagian kepala. Beberapa jenis ikan

juga mampu mendeteksi perubahan listrik yang ada di sekitar mereka. Kemampuan tersebut

tidak dimiliki oleh vertebrata terestrial termasuk amphibia yang mengalami metamorfosis.

Detektor Gravitasi

Jika bagian dari sistem deteksi gerak terisolasi dari cakupan medium dan sedikit

termodifikasi, mereka dapat mendeteksi perubahan pada arah gaya gravitasi. Hal ini dimiliki

hewan motil sebagai indera untuk dapat merasakan orientasi ruang dan perubahan

pergerakan mereka.

Statocysts

Statocysts umumnya terdapat pada kelompok invertebrta aktif, antara lain, cnidaria,

cacing pipih, molusca, dan arthropoda. Meskipun bervariasi pada jumlah, posisi dan variasi

lainnya, setiap jenis umumnya memiliki bentuk yang kecil dengan lubang berisi sel-sel

reseptor dengan silia yang nonmotil. Memiliki satu atau lebih statolith zat kapur yang

disekresi oleh sel tersebut, dan menempati pusat lubang tersebut. Gaya gravitasi yang ada di

dalam statolith menstimulasi rambut-rambut sel menuju ke bawah dan merupakan indikasi

orientsi tubuh yang tepat ataupun tetap pada keseimbangan statis. Selama tubuh bergerak

atau terjadi perubahan posisi, massa statocyst pada sel tersebut akan menurun dan

meningkat pada sel lain.

Membran labyrinth

Kita biasanya menganggap telinga hewan vertebrata merupakan organ untuk

mendengar, namun lebih dari itu statocyst dapat menerima stimulus dan dapat pula

memonitor arah dan pergerakan. Sel penerima pada telinga tersebut menyerupai neuromast

pada gurat sisi, namun posisinya terdapat di dalam tengkorak khususnya di telinga luar atau

membran labyrinth. Pada semua jenis vertebrata, bagian-bagian dari membran labyrinth

memiliki hubungan dengan keseimbangan konstan. Umumnya setiap spesies memiliki tiga

saluran semisirkular yaitu utriculus, sacculus dan maculae.

Suara dan Deteksinya

Suara yang didengar membutuhkan pendeteksi getaran, atau gelombang sebagai

bentuk lain dari tekanan, dengan panjang gelombang berkisar di atas 20 Hertz (Hz). Pada

hewan suara berfungi sebagai suatu informasi yang penting. Beberapa hewan menghasilkan

suara untuk memberi informasi pada anggota kelompoknya akan adanya bahaya,

ketersediaan makanan, predator dan sebagai indikasi untuk kawin. Suara diproduksi dengan

berbagai cara. Jangkrik menghasilkan suara dengan menggosokkan bagian tubuhnya yang

kasar dengan kedua sayapnya, metode ini disebut sebagai stridulasi. Ikan umumnya

melakukan stridulasi dengan menggunakan bagian siripnya. Vertebrata terestrial umumnya

menghasilkan suara dengan cara menggetarkan saluran respirasinya menggunakan udara

yang masuk.

Telinga bagian luar mamalia tersiri atas auricula dan meatus yang mengalirkan

gelombang suara menuju membran tympani yang berada pada ujung meatus. Geteran pada

membran tympani kemudian meneruskan suara menuju ke dalam telinga bagian tengah

melalui malleus, incus dan stapes. Ujung dari stapes kemudian mengalirkan getaran menuju

jendela oval. Pada katak, reptilia dan aves hanya terdapat membran tympani dan stapes

yang sering disebut sebagai columella. Saluran tympani selanjutnya berhubungan dengan

saluran eustacheus. Tekanan gelombang dideteksi oleh membran labyrin khususnya

kelompok sel dalam spiral cochlea. Tekanan gelombang sampai pada saluran cochlea yang

berasal dari jendela oval melalui canal vestibular. Membran Reissner’s memisahkan canal

vestibular dengan saluran cochlea, lapisan ini sangat tipis sehingga sedikit saja tekanan

gelombang yang masuk ke saluran cochlea maka akan langsung diteruskan menuju canal

vestibular.

Proprioreseptor

Hewan dengan perkembangan sistem otot yang baik memiliki perkembangan

proprioreseptor penguat yang tetap memonitor aktivitas otot, termasuk tingkat kontraksi

dan rerata perubahan kontraksinya serta banyaknya tekanan yang dihasilkan tendon. Hal ini

memberikan sistem saraf informasi untuk menyelaraskan kerja otot. Neuron yang berakhir

pada tendon vertebrata (organ tendon golgi) mendeteksi peningkatan tekanan oleh otot.

Mereka memberikan informasi bahwa otot telah aktif dan kontraksi meningkat. Umumnya

otot skeletal juga berisi spindel otot. Reseptor yang berada pada kelompok enkapsulasi dan

spesialisasi serat otot disebut sebagai serat intrafusal. Neuron sensori dan neuron motorik

sama-sama berakhir pada kedua jenis reseptor tersebut. Benang-benang otot terstimulasi

selama otot beraktivitas. Informasi tentang perubahan panjang otot dan rerata kontraksi

otot tersebut kemudian dikirimkan ke sistem saraf pusat. Kedua bentuk informasi tersebut

dideteksi oleh serat intrafusal sebagai jenis yang berbeda. Sinyal yang dihasilkan selanjutnya

dikirimkan menuju spinal cord.

FOTORESEPTOR

Pada umumnya hewan memiliki sel fotoreseptif yang terspesialisasi, berisi berbagai

pigmen carotenoid, dan rhodopsin. Kedua pigmen ini menyerap energi cahaya dengan

panjang gelombang berkisar antara 400-800 nm, dan menginduksi reaksi fotokimia yang

mengawali perkembangan potensial reseptor. Pada banyak jenis hewan pigmen terdapat

pada mikrovili, namun pada beberapa jenis hewan termasuk vertebrata dan bintang laut,

pigmen dapat dijumpai pada membran yang termodifikasi menjadi cilium sel monociliata.

Namun demikian, pada banyak jenis hewan, fotoreseptor berkumpul bersama sebagai organ

yang disebut sebagai mata atau ocellus.

Protozoa fotosintetik berflagelata memiliki area yang sensitif terhadap cahaya yang

berada pada dasar flagellum yang dilindungi satu sisi oleh pigmen. Itulah contoh mata

sederhana yang bergerak mengikuti cahaya (mata dengan orientasi cahaya). Mata juga

dapat membentuk gambar dengan mekanisme optis yang dapat memantulkan dan

membiaskan dua cahaya berbeda yang datang dari satu titik sumber dan membentuk satu

titik pada permukaan fotoreseptif (mata membentuk gambar).

Mata Majemuk

Insecta dan banyak jenis crustacea memiliki tipe mata berbeda yang diketahui

sebagai mata majemuk. Tipe mata ini dibentuk dari banyak unit yang berbeda yang disebut

ommatidia. Lebah, beberapa jenis kupu-kupu dan lalat dapat membedakan banyak warna

karena sel retinulanya mengandung pigmen yang mampu menyerap warna dengan panjang

gelombang yang berbeda, seperti ultraviolet, biru, dan hijau.

Mata Vertebrata

Mata vertebrata merupakan bentuk spesialisasi lain dari organ perasa cahaya, dan

bersifat membalikkan. Cahaya harus tepat melewati sel fotoreseptif untuk dapat

menstimulasi ujung distal. Bola mata yang kita miliki terdiri atas tiga lapisan tunica. Lapisan

terluar disebut tunica fibrosa, retina dan tunica vascular. Pada tunica fibrosa terdapat

jaringan penghubung yang tebal dan membentuk dinding penyokong. Biasanya berupa

sclera yang tembus cahaya. Di dekatnya terdapat bentuk modifikasinya yaitu cornea. Lapisan

tipis yang berada di dekat cornea termodifikasi menjadi conjunctiva yang melindungi cornea.

Retina berkembang bersama dua lapisan berbeda yaitu lapisan pigmen dan lapisan saraf.

Tunica vascular terbenam di antara retina dan tunica fibrosa. Bagian yang berbatasan

dengan retina yaitu choroid kaya akan pembuluh darah yang memberikan suplai makanan

kepada retina. Cahaya yang masuk ke dalam mata dibelokkan menuju sumbu optik dan

membentuk gambar yang terbalik pada retina, namun kita tidak melihat semuanya secara

terbalik karena pembalikan akan dikoreksi dan diterjemahkan di dalam otak.

THERMORESEPTOR

Semua jenis hewan memiliki kemampuan dalam mendeteksi perubahan suhu yang

ada di sekelilingnya dan mampu memodifikasi tingkah laku mereka untuk menghindari

kematian jaringan akibat suhu yang ekstrim. Reseptor nampak sebagai saraf dengan ujung

yang bebas dan berlokasi secara strategis untuk mendeteksi adanya perubahan suhu, namun

terdapat pula reseptor dengan ujung enkapsulasi seperti pada kulit mamalia yang juga

menjadi reseptor suhu panas dan dingin. Serangga penghisap darah seperti nyamuk

menemukan mangsa berdarah panas menggunakan sensilia melalui proses neuron

thermoreseptif yang memiliki ujung di dalam chemoreseptif sensilla. Beberapa jenis ular

memiliki satu atau lebih tanduk di atas kepalanya yang memiliki sensitivitas terhadap

perbedaan suhu. Sel khusus yang terdapat di dalam hypotalamus burung berdarah panas

dan mamalia juga merupakan thermoreseptor. Mereka mendeteksi perubahan suhu darah

dan merupakan inisiator dalam perubahan fisiologis dalam mempertahankan suhu tubuh

mereka.