Pengantar Anatomi Fisiologi: Definisi, Sejarah, dan Ruang Lingkup

Ilmu anatomi dan fisiologi tidak hanya penting dalam berbagai karir di bidang profesi kesehatan, tetapi juga memiliki manfaat yang signifikan untuk kesehatan pribadi individu. Memahami tubuh manusia dapat membantu membuat pilihan yang sehat dan merespons tanda-tanda penyakit dengan tepat. 

Pengetahuan tentang anatomi dan fisiologi juga akan memungkinkan untuk menginterpretasikan informasi tentang nutrisi, obat-obatan, peralatan medis, serta prosedur medis, dan dapat membantu memahami penyakit yang mungkin terjadi. 

Pada suatu saat dalam hidup, setiap orang akan menghadapi masalah kesehatan terkait dengan berbagai aspek tubuhnya, dan pemahaman mengenai antomi fisiologi akan sangat bermanfaat pada kondisi tersebut.

Definisi Anatomi Fisiologi

Anatomi manusia adalah studi ilmiah tentang struktur tubuh. Beberapa dari struktur ini sangat kecil dan hanya dapat diamati dan dianalisis dengan bantuan mikroskop. Struktur lain yang lebih besar dapat dengan mudah dilihat, dimanipulasi, diukur, dan ditimbang. 

Image from piqsels

Kata "anatomi" berasal dari akar kata Yunani yang berarti "memotong." Anatomi manusia pertama kali dipelajari dengan mengamati bagian luar tubuh dan mengamati luka tentara dan luka lainnya. 

Kemudian, dokter diizinkan untuk membedah tubuh orang mati untuk menambah pengetahuan mereka. Ketika sebuah tubuh dibedah, strukturnya dipotong untuk mengamati atribut fisiknya dan hubungannya satu sama lain. 

Diseksi masih digunakan di sekolah kedokteran dan di laboratorium patologi. Namun, untuk mengamati struktur pada orang yang hidup, sejumlah teknik pencitraan telah dikembangkan. Teknik-teknik ini memungkinkan dokter untuk memvisualisasikan struktur di dalam tubuh yang hidup seperti tumor kanker atau tulang yang retak.

Seperti kebanyakan disiplin ilmu lainnya, anatomi memiliki bidang spesialisasi. Gross anatomi atau anatomi makroskopis adalah studi tentang struktur tubuh yang lebih makro, yang bisa terlihat tanpa bantuan pembesaran. Makro  berarti “besar”,  oleh karena itu Gross anatomi  juga disebut sebagai anatomi makroskopik. 

Sebaliknya, anatomi mikroskopis adalah studi tentang struktur yang dapat diamati hanya dengan menggunakan mikroskop atau perangkat pembesaran lainnya.  Anatomi mikroskopis meliputi sitologi, studi tentang sel, histologi, dan studi tentang jaringan sebagai tingkatan organisasi tubuh manusia. 

Seiring dengan kemajuan teknologi mikroskop, para ahli anatomi dapat mengamati struktur tubuh yang semakin kecil, dari irisan struktur besar seperti jantung, hingga struktur tiga dimensi molekul besar di dalam tubuh.

Ahli anatomi mengambil dua pendekatan umum untuk mempelajari struktur tubuh, yaitu regional dan sistemik. Anatomi regional adalah studi tentang keterkaitan semua struktur di wilayah tubuh tertentu, seperti perut. 

Mempelajari anatomi regional membantu kita mempelajari keterkaitan struktur tubuh, seperti bagaimana otot, saraf, pembuluh darah, dan struktur lain bekerja sama untuk berfungsi wilayah tubuh tertentu. 

Sebaliknya, anatomi sistemik adalah studi tentang struktur yang membentuk sistem tubuh yang terpisah, yaitu sekelompok struktur yang bekerja sama untuk melakukan fungsi tubuh yang unik. Misalnya, studi anatomi sistemik dari sistem otot akan mempertimbangkan semua otot rangka tubuh.

Jika anatomi adalah tentang struktur, maka fisiologi adalah tentang fungsi. Jadi, fisiologi manusia adalah studi ilmiah tentang kimia dan fisika dari struktur tubuh dan cara mereka bekerja sama untuk mendukung fungsi kehidupan. 

Sebagian besar studi fisiologi berpusat pada kecenderungan tubuh terhadap homeostasis. Homeostasis adalah keadaan kondisi internal yang stabil dipertahankan oleh makhluk hidup. 

Kajian fisiologi tentunya meliputi observasi, baik dengan mata telanjang maupun dengan mikroskop, serta manipulasi dan pengukuran. Namun, kemajuan fisiologi saat ini biasanya bergantung pada eksperimen laboratorium yang dirancang dengan cermat yang mengungkapkan fungsi dari banyak struktur dan senyawa kimia yang membentuk tubuh manusia.

Seperti ahli anatomi, ahli fisiologi biasanya berspesialisasi dalam cabang fisiologi tertentu. Misalnya, neurofisiologi adalah studi tentang otak, sumsum tulang belakang, dan saraf dan bagaimana ini bekerja bersama untuk melakukan fungsi yang kompleks dan beragam seperti penglihatan, gerakan, dan pemikiran. 

Fisiolog dapat bekerja dari tingkat organ seperti bagaimana fungsi pada berbagai  bagian otak yang berbeda, hingga tingkat molekuler seperti mempelajari bagaimana sinyal elektrokimia berjalan di sepanjang saraf.

Mempelajari  anatomi dan fisiologi akan lebih mudah jika kita terus-menerus menghubungkan bentuk struktur yang dipelajari dengan fungsinya. 

Akan lebih sulit jika mencoba mempelajari anatomi tanpa memahami fisiologi yang didukung oleh struktur tubuh. Bayangkan, bagaimana kita akan bisa mempelajari susunan unik tulang-tulang tangan manusia jika kita tidak memiliki konsepsi tentang fungsi tangan. 

Untungnya, pemahaman kita tentang bagaimana tangan manusia melakukan fungsinya akan membantu kita memahami  alasan kenapa ibu  jari memiliki arah gerak yang  berlawanan dengan keempat jari, dan menjadikan tangan sebagai struktur yang memungkinkan kita mencubit dan menggenggam objek, dan kegiatan yang lebih rumit misalnya  mengetik di keyboard atau membuat pesan pada layar ponsel.

Hal ini juga akan berlaku saat mempelajari anatomi dan fisiologi organ lainnya. Sehingga pada akhirnya kita dapat memahami struktur tubuh manusia dan bagaimana ia berfungsi secara keseluruhan dalam siklus hidup dan untuk menunjang kehidupan manusia itu sendiri.

Organisasi Struktural Tubuh Manusia

Untuk memahami anatomi dan fisiologi, hal awal yang penting untuk dipelajari adalah tingkatan organisasi tubuh manusia dan bagaimana bagian-bagian terkecilnya saling terkait membentuk struktur yang lebih besar. 

Lebih mudah untuk memahami struktur tubuh saat dilihat melalui tingkat organisasi yang berjenjang, dimulai dari partikel subatom, atom, molekul, organel, sel, jaringan, organ, sistem organ, organisme, hingga biosfer.

Pada tingkat organisasi kimia, terdapat komponen materi yang paling dasar, yaitu partikel subatom, atom, dan molekul. Semua materi di alam semesta terdiri dari satu atau lebih zat murni yang unik, seperti hidrogen, oksigen, karbon, nitrogen, kalsium, dan besi. Unit terkecil dari zat murni ini adalah atom, yang terdiri dari partikel subatom seperti proton, elektron, dan neutron.

Ketika dua atom atau lebih bergabung, mereka membentuk molekul, seperti molekul air, protein, dan gula yang ada dalam makhluk hidup. Molekul-molekul ini adalah bahan kimia dasar yang membentuk struktur tubuh.

Sel adalah unit terkecil dari organisme hidup yang mampu berfungsi secara mandiri. Bahkan bakteri, meskipun sangat kecil dan hidup secara independen, memiliki struktur seluler. Dengan kata lain, setiap bakteri adalah satu sel. Hampir semua struktur tubuh manusia mengandung sel, dan hampir semua fungsi fisiologi manusia dilakukan di dalam sel atau diprakarsai oleh sel.

Sel manusia umumnya terdiri dari membran fleksibel yang melingkupi sitoplasma, yaitu cairan sel berbasis air yang mengandung berbagai unit kecil yang disebut organel. Seperti halnya pada semua organisme, sel memainkan peran penting dalam menjalankan semua fungsi kehidupan.

Jaringan adalah kumpulan sel yang serupa (walaupun terkadang terdiri dari beberapa jenis yang berkaitan) yang bekerja bersama-sama untuk melaksanakan fungsi tertentu. Organ, di sisi lain, merupakan struktur tubuh yang memiliki perbedaan anatomi dan terdiri dari dua atau lebih jenis jaringan yang berbeda. Setiap organ memiliki satu atau lebih fungsi fisiologis yang khusus.

Sistem organ adalah kumpulan organ yang bekerja bersama untuk menjalankan fungsi utama atau memenuhi kebutuhan fisiologis tubuh.

Penjelasan lebih lengkap mengenai tingkat organisai tubuh manusia dapat dibaca pada artikel ini: Tingkatan Organisasi Tubuh Manusia

Fungsi Kehidupan Manusia

Setiap sistem organ yang berbeda memiliki fungsi yang khas, sehingga setiap sistem memiliki peran unik dalam fisiologi. Fungsi-fungsi ini dapat digolongkan ke dalam beberapa aspek yang esensial dalam kehidupan manusia, seperti organisasi, metabolisme, respons terhadap rangsangan, gerakan, pertumbuhan, dan reproduksi.

Organisasi

Tubuh manusia terdiri dari triliunan sel yang tersusun dengan sangat rapi sehingga membentuk kompartemen-kompartemen internal yang berbeda. Fungsi utama kompartemen ini adalah menjaga sel-sel tubuh terlindungi dari ancaman lingkungan eksternal dan menjaga agar sel-sel tetap dalam keadaan lembab dan mendapatkan nutrisi yang cukup. 

Kompartemen juga berfungsi sebagai penghalang yang memisahkan cairan internal tubuh dari mikroorganisme yang jumlahnya tak terhitung yang tumbuh di permukaan tubuh, termasuk di dalam lapisan saluran tertentu. Sebagai contoh, di saluran pencernaan, terdapat sel-sel bakteri yang jumlahnya sangat banyak. Namun, penting untuk menjaga agar bakteri-bakteri ini tetap terlokalisir dan tidak beredar bebas di dalam tubuh.

Setiap sel dilengkapi dengan membran sel (juga dikenal sebagai membran plasma) yang berfungsi menjaga lingkungan intraseluler, termasuk cairan dan organel agar terpisah dari lingkungan ekstraseluler. 

Selain itu, pembuluh darah bertugas menjaga darah tetap berada dalam sistem peredaran darah yang tertutup, sementara saraf dan otot dilindungi oleh lapisan jaringan ikat yang memisahkan mereka dari struktur di sekitarnya. Di dalam dada dan perut, berbagai membran internal berfungsi menjaga organ-organ utama seperti paru-paru, jantung, dan ginjal tetap terpisah dari yang lain.

Salah satu sistem organ tubuh yang paling besar adalah sistem integumen, yang mencakup kulit dan struktur struktur aksesoris seperti rambut dan kuku. Jaringan permukaan kulit berperan sebagai penghalang yang melindungi struktur internal dan cairan tubuh dari kemungkinan ancaman yang ditimbulkan oleh mikroorganisme serta zat berbahaya lainnya.

Metabolisme

Hukum pertama termodinamika, yang dikenal juga sebagai hukum kekekalan energi, menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk. Fungsi dasar manusia sebagai organisme melibatkan konsumsi energi dan molekul dari makanan, yang kemudian diubah menjadi bahan bakar untuk bergerak, mendukung fungsi tubuh, serta membangun dan merawat struktur tubuh. Dalam proses ini, ada dua jenis reaksi yang terlibat, yaitu anabolisme dan katabolisme.

Anabolisme adalah proses di mana molekul-molekul yang lebih kecil dan sederhana digabungkan menjadi zat-zat yang lebih besar dan kompleks. Tubuh manusia memanfaatkan energi untuk mengumpulkan bahan kimia kompleks ini dengan menggabungkan molekul-molekul kecil yang berasal dari makanan yang dimakan.

Sedangkan katabolisme adalah proses di mana zat-zat yang lebih besar dan lebih kompleks dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan sederhana. Katabolisme melepaskan energi. Molekul-molekul kompleks yang terdapat dalam makanan diuraikan sehingga tubuh dapat menggunakan bagian-bagian tersebut untuk membangun struktur dan zat yang diperlukan untuk kelangsungan hidup. Bersama-sama, kedua proses ini dikenal sebagai metabolisme.

Metabolisme adalah hasil dari semua reaksi anabolik dan katabolik yang berlangsung dalam tubuh. Anabolisme dan katabolisme berjalan secara simultan dan berkesinambungan untuk menjaga kelangsungan hidup manusia.

Setiap sel dalam tubuh manusia menggunakan senyawa kimia yang disebut adenosin trifosfat (ATP) untuk menyimpan dan melepaskan energi. Sel menyimpan energi melalui sintesis ATP dalam proses anabolik, kemudian mengirim molekul ATP ke lokasi di mana energi dibutuhkan untuk mendukung aktivitas seluler. Setelah itu, ATP dipecah dalam proses katabolik, melepaskan sejumlah energi yang terkendali yang digunakan oleh sel untuk melakukan tugas-tugas tertentu.

Respon Terhadap Rangsangan

Respon atau daya tanggap adalah kemampuan suatu organisme untuk beradaptasi terhadap perubahan dalam lingkungan, baik yang bersumber dari dalam maupun dari luar. Sebagai contoh, respons terhadap rangsangan eksternal bisa mencakup perpindahan ke sumber makanan dan air, serta menjauhi potensi bahaya yang terdeteksi. 

Sementara itu, perubahan dalam lingkungan internal organisme, seperti kenaikan suhu tubuh, dapat menghasilkan respons seperti produksi keringat dan perluasan pembuluh darah di kulit untuk mengurangi suhu tubuh.

Gerakan

Gerakan manusia tidak hanya melibatkan tindakan pada sendi-sendi tubuh, tetapi juga melibatkan gerakan organ-organ bahkan pada tingkat sel individu. 

Ketika membaca artikel ini, sel-sel darah merah dan putih bergerak melalui seluruh tubuh, sel otot berkontraksi dan rileks untuk menjaga postur tubuh dan fokus penglihatan pembaca, dan kelenjar mengeluarkan bahan kimia yang mengatur fungsi tubuh lainnya agar  bekerja secara terkoordinasi.

Secara sadar, manusia mengendalikan otot rangka untuk bergerak dari satu tempat ke tempat lain dan juga untuk menjalankan berbagai aktivitas sehari-hari.

Perkembangan, Pertumbuhan, dan Reproduksi

Perkembangan mencakup segala perubahan yang dialami oleh tubuh selama seluruh rentang kehidupan. Ini termasuk proses diferensiasi, di mana sel-sel yang pada awalnya belum memiliki spesialisasi akan berkembang menjadi memiliki struktur dan fungsi yang spesifik, sehingga mereka dapat menjalankan tugas-tugas tertentu dalam tubuh.

Selain itu, perkembangan juga mencakup proses pertumbuhan dan perbaikan, yang keduanya melibatkan diferensiasi sel. Pertumbuhan adalah peningkatan ukuran tubuh. Manusia, seperti semua organisme multiseluler, mengalami pertumbuhan dengan meningkatkan jumlah sel yang ada, meningkatkan jumlah bahan di luar sel (seperti endapan mineral di tulang), dan, dalam batasan yang sangat terbatas, meningkatkan ukuran sel yang ada.

Reproduksi adalah proses pembentukan organisme baru dari organisme yang telah ada sebelumnya. Pada manusia, reproduksi terjadi melalui sistem reproduksi pria dan wanita. Karena kematian adalah nasib yang tak terhindarkan bagi semua organisme kompleks, reproduksi sangat penting agar garis keturunan organisme dapat terus berlanjut.

Persyaratan Kehidupan Manusia

Manusia telah beradaptasi dengan kehidupan di Bumi selama setidaknya 200.000 tahun terakhir. Planet ini dan atmosfernya memberikan berbagai aspek-aspek penting untuk kelangsungan hidup, seperti udara untuk bernafas, air untuk konsumsi, dan makanan sebagai sumber nutrisi. 

Persyaratan lain yang sering luput dari pengamatan adalah suhu dan tekanan yang ada di permukaan Bumi serta atmosfernya. 

Oksigen

Oksigen adalah salah satu kebutuhan utama. Meskipun atmosfer hanya mengandung sekitar 20 persen oksigen, zat ini memainkan peran penting dalam reaksi kimia yang memungkinkan tubuh berfungsi dan menghasilkan ATP, sumber energi utama. 

Sel-sel otak sangat rentan terhadap kekurangan oksigen karena kebutuhan tinggi mereka akan ATP yang stabil. Kerusakan otak dapat terjadi dalam waktu lima menit tanpa pasokan oksigen, dan dalam sepuluh menit kematian mungkin tak terhindarkan.

Nutrisi

Gizi merujuk pada zat-zat yang penting bagi kelangsungan hidup manusia yang terkandung dalam makanan dan minuman. Ada tiga kelas utama nutrisi yaitu air, nutrisi penghasil energi dan pembentuk tubuh, serta nutrisi mikro yang mencakup vitamin dan mineral.

Salah satu nutrisi paling krusial adalah air. Ketergantungan manusia pada air sangat besar, dan tergantung pada suhu lingkungan dan kondisi kesehatan, manusia mungkin hanya dapat bertahan hidup selama beberapa hari tanpa asupan air. 

Air adalah media yang mengangkut bahan kimia penting dalam tubuh dan tempat terjadinya banyak reaksi kimia kehidupan. Selain itu, air adalah komponen utama sel, darah, dan cairan antar sel, membentuk sekitar 70 persen dari massa tubuh orang dewasa. Fungsi air juga termasuk dalam mengatur suhu tubuh, melindungi organ, dan melumasi struktur seperti sendi.

Nutrisi penghasil energi terutama terdiri dari karbohidrat dan lipid, sementara protein berfungsi sebagai pembangun tubuh. Proses pencernaan mengurai nutrisi ini menjadi molekul yang cukup kecil untuk diserap oleh tubuh. 

Hasil pemecahan karbohidrat dan lipid kemudian digunakan dalam metabolisme untuk menghasilkan ATP, sumber utama energi. Meskipun kita mungkin merasa lapar jika melewatkan makanan, kita sebenarnya bisa bertahan hidup selama beberapa minggu tanpa mengonsumsi nutrisi penghasil energi.

Air dan nutrisi penghasil energi dikenal sebagai zat gizi makro karena dibutuhkan dalam jumlah besar oleh tubuh. 

Di sisi lain, vitamin dan mineral termasuk dalam kategori zat gizi mikro. Zat-zat ini berperan dalam berbagai reaksi dan proses kimia penting, seperti transmisi impuls saraf, dan beberapa di antaranya, seperti kalsium, juga berperan dalam pembentukan struktur tubuh. 

Sebagian mikronutrien dapat disimpan dalam jaringan tubuh dan digunakan jika asupan mereka berkurang selama beberapa hari atau minggu. Namun, beberapa mikronutrien, seperti vitamin C dan sebagian besar vitamin B, larut dalam air dan tidak dapat disimpan, sehingga harus dikonsumsi secara teratur setiap hari atau beberapa hari.

Suhu

Serangan panas atau kedinginan yang mengakibatkan kematian adalah hasil dari perubahan suhu tubuh yang ekstrem. Tubuh manusia memiliki rentang suhu yang sangat sempit di mana reaksi kimia yang mendukung kehidupan dapat berlangsung, yaitu dalam kisara sedikit di bawah hingga di atas 37°C (98,6°F). 

Ketika suhu tubuh berada di luar rentang ini, protein-protein penting dalam tubuh, seperti enzim, kehilangan struktur normal mereka dan kemampuan untuk berfungsi, sehingga proses kimia metabolisme terganggu.

Namun, tubuh memiliki mekanisme respons terhadap paparan suhu ekstrem dalam jangka pendek. Sebagai contoh, saat terpapar panas, tubuh akan berkeringat untuk mendinginkan diri. Proses penguapan keringat menghilangkan panas dari tubuh. Namun, produksi keringat membutuhkan asupan cairan yang cukup, sehingga penting untuk memastikan asupan cairan yang cukup saat berkeringat, terutama di lingkungan yang lembab.

Pada saat yang sama, tubuh juga dapat merespons paparan dingin dengan efektif. Salah satu responsnya adalah menggigil, yang merupakan gerakan otot acak yang menghasilkan panas. Tubuh juga dapat meningkatkan pemecahan energi yang tersimpan untuk menghasilkan panas tambahan. 

Namun, ketika cadangan energi habis dan suhu tubuh terlalu rendah, sel darah merah dapat kehilangan kemampuan untuk melepaskan oksigen, yang dapat mengakibatkan kebingungan, kelesuan, bahkan hilangnya kesadaran.

Selain itu, tubuh juga mengatur sirkulasi darah ke ekstremitas saat terpapar dingin untuk menjaga suhu inti tetap stabil. Meskipun suhu inti tubuh tetap terjaga, jaringan di ekstremitas yang terkena dingin parah dapat mengalami radang dingin, yang dapat menyebabkan kerusakan permanen dan memerlukan amputasi.

Tekanan Atmosfer

Tekanan adalah gaya yang timbul ketika suatu zat bersentuhan dengan zat lain. Tekanan atmosfer adalah hasil dari campuran gas, terutama nitrogen dan oksigen, di atmosfer bumi. Meskipun seringkali tidak disadari, tubuh manusia terus menerima tekanan atmosfer ini. 

Tekanan ini memainkan peran penting dalam menjaga gas-gas di dalam tubuh tetap larut, seperti gas nitrogen dalam cairan tubuh. Dalam situasi normal, tekanan ini menjaga gas-gas tersebut tetap terlarut.

Namun, perubahan tiba-tiba dalam tekanan atmosfer, seperti saat terlempar dari pesawat ruang angkasa ke luar atmosfer, dapat memiliki efek yang signifikan. Dalam kondisi seperti ini, tekanan gas nitrogen dalam darah akan jauh lebih tinggi daripada tekanan nitrogen di sekitar tubuh. Ini dapat menyebabkan gas nitrogen dalam darah membentuk gelembung yang dapat menyumbat pembuluh darah dan bahkan merusak sel-sel.

Selain itu, tekanan atmosfer juga memainkan peran penting dalam kemampuan kita untuk bernapas. Perubahan tekanan atmosfer, seperti yang terjadi di dataran tinggi, dapat mengganggu pertukaran gas dalam tubuh, yang dapat menyebabkan sesak napas, kebingungan, sakit kepala, kelemahan, dan mual.

Oleh karena itu, pendaki gunung sering membawa oksigen tambahan untuk membantu mengatasi efek penurunan kadar oksigen dan tekanan barometrik yang rendah di ketinggian.

Tekanan juga memegang peranan penting dalam dinamika cairan tubuh, seperti tekanan darah. Tekanan darah harus cukup tinggi untuk memastikan aliran darah mencapai seluruh jaringan tubuh, tetapi juga cukup rendah untuk menghindari kerusakan pada pembuluh darah akibat tekanan berlebihan dari aliran darah yang kuat.

Dalam semua hal ini, tekanan berperan sebagai faktor yang sangat penting dalam menjaga keseimbangan dan kelangsungan hidup manusia.

Kesimpulannya, tubuh memiliki respons alami terhadap suhu ekstrem, tetapi perlu untuk menjaga asupan cairan yang cukup saat berkeringat dan berhati-hati terhadap paparan dingin yang berlebihan untuk mencegah kerusakan jaringan yang parah.

Referensi :

• Lumen Learning Anatomy and Physiology
•  Sherwood L. Human Physiology: From Cells to Systems. 6th ed. Jakarta: EGC; 2007.
• Peate I & Nair M. Anatomy and Physiology For Nursing and Healthcare Students. Oxford: Wiley Blackwell