11 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Pendidikan
1. Hakikat Pembelajaran Biologi
Biologi merupakan ilmu yang mempelajari objek dan persoalan gejala alam. Semua benda dan kejadian alam merupakan sasaran yang dipelajari dalam biologi. Proses belajar biologi merupakan perwujudan dari interaksi subjek (anak didik) dengan objek yang terdiri dari benda dan kejadian, proses dan produk (Djohar, 1987: 1). Pendidikan biologi harus diletakkan sebagai alat pendidikan, bukan sebagai tujuan pendidikan, sehingga konsekuensinya dalam pembelajaran hendaknya memberi pelajaran kepada subyek belajar untuk melakukan interaksi dengan obyek belajar secara mandiri, sehingga dapat mengeksplorasi dan menemukan konsep. Konsep belajar mengajar biologi memiliki tiga persoalan utama, yaitu hakekat mengajar, kedudukan materi meliputi arti dan peranannya serta kedudukan siswa (Djohar, 1984: 7).
Hakekatnya, dalam pendidikan biologi menekankan adanya interaksi antara siswa dengan obyek yang dipelajari. Interaksi ini memberi peluang kepada siswa untuk berlatih belajar dan mengerti bagaimana belajar, mengembangkan potensi rasional pikir, ketrampilan, dan kepribadian serta mengenal permasalahan biologi dan pengkajiannya (Djohar, 1974: 4). Proses belajar mengajar pada diri siswa, akan berkembang tiga ranah yaitu: ranah kognitif, afektif dan psikomotorik (Wuryadi, 1971: 88).
12
Pembelajaran merupakan upaya yang dilakukan pendidik untuk membantu siswa agar dapat menerima pengetahuan yang diberikan dan membantu memudahkan pencapaian tujuan pembelajaran (Suprihatiningrum, 2013: 75). Istilah belajar dan pembelajaran merupakan suatu istilah yang memiliki keterkaitan yang sangat erat dan tidak dapat dipisahkan satu sama lain dalam proses pendidikan. Pembelajaran merupakan kegiatan yang dilakukan untuk menciptakan suasana atau memberikan pelayanan agar siswa belajar. Belajar merupakan proses perubahan tingkah laku individu (siswa) untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan. Perbedaan antara belajar dan pembelajaran terletak pada penekanannya. Pembahasan masalah belajar lebih menekankan pada bahasan tentang siswa dan proses yang menyertai untuk melakukan perubahan perilaku terhadap seseorang.
Pembelajaran biologi di sekolah menengah diharapkan dapat menjadi wahana bagi siswa untuk mempelajari diri sendiri dan alam sekitar serta proses pengembangan lebih lanjut dalam penerapannya di kehidupan sehari-hari. Penting sekali bagi setiap guru memahami sebaik-baiknya tentang proses belajar siswa, agar dapat memberikan bimbingan dan menyediakan lingkungan belajar yang tepat dan serasi bagi siswa (Oemar Hamalik, 2010).
Proses pembelajaran adalah proses interaksi antara siswa dengan guru dan sumber belajar pada suatu lingkungan belajar, dan juga pembelajaran merupakan usaha sengaja, terarah, dan bertujuan oleh
13
seseorang atau sekelompok orang agar orang lain dapat memperoleh pengalaman yang bermakna. Dalam proses pembelajaran terkandung pesan afektif, kognitif, dan psikomotorik. Pesan akan mudah ditangkap oleh siswa apabila tersajikan melalui media empiris yang beraneka ragam. Dari media inilah siswa terpacu untuk mengeluarkan ide, konsep, atau membantu mereka mencerna sesuatu yang abstrak. Media belajar yang baik yaitu media yang dapat membuat siswa lebih aktif dalam proses kegiatan belajar. 2. Lembar Kegiatan Siswa
Lembar Kegiatan Siswa (LKS) merupakan lembar kerja yang berisikan informasi dan interaksi dari guru kepada siswa agar dapat mengerjakan sendiri suatu aktivitas belajar melalui praktik atau penerapan hasil-hasil belajar untuk mencapai tujuan instruksional. Menurut Suhardi (2012 : 47), Lembar Kegiatan Siswa (LKS) merupakan panduan belajar yang berfungsi untuk meningkatkan keterlibatan dan aktivitas dalam proses pembelajaran. Lembar Kegiatan Siswa (LKS) dapat dimanfaatkan untuk mengoptimalkan tercapainya hasil pembelajaran, khususnya hasil belajar siswa. Manfaat LKS yang strategis adalah memudahkan guru untuk mengelola proses pembelajaran yaitu dari kondisi pembelajaran “berpusat kepada guru” (teachers center) berubah menjadi “berpusat pada siswa” (student center). LKS mengubah ketergantungan siswa kepada guru menjadi keaaktifan siswa untuk mencari informasi dari berbagai sumber belajar, misal dari perpustakaan, internet, dari luar sekolah, atau melakukan pengamatan sendiri.
14
Menurut Hendro Darmojo dan Jenny R.E Kaligis (1992: 40) mendefinisikan LKS merupakan sarana yang dapat digunakan guru untuk meningkatkan keterlibatan siswa/aktifitas siswa dalam proses belajar mengajar. Lembar Kegiatan Siswa merupakan bagian dari perangkat pembelajaran yang digunakan dalam proses pembelajaran. Berdasarkan beberapa pengertian diatas maka LKS dapat diartikan sebagai panduan belajar yang dibuat oleh guru untuk mendampingi siswa melakukan praktik sehingga keterlibatan siswa dalam proses pembelajaran lebih meningkat dan optimal.
Menurut Suhardi (2012: 47), manfaat LKS adalah memudahkan guru mengelola proses pembelajaran, yaitu dari kondisi pembelajaran berpusat pada guru berubah menjadi berpusat kepada siswa. LKS mengubah ketergantungan siswa kepada guru menjadi keaktifan siswa untuk mencari informasi dari berbagai sumber belajar, missal dari perpustakaan, internet, dari luar sekolah atau melakukan pengamatan sendiri. LKS dapat membantu guru untuk mengarahkan kegiatan belajar siswa dalam menemukan konsep-konsep melalui aktivitasnya sendiri atau belajar secara kelompok serta memantau kegiatan belajar siswa untuk mencapai sasaran belajar. LKS dapat pula digunakan untuk mengembangkan keterampilan proses, mengembangkan sikap ilmiah, dan mengembangkan minat siswa terhadap alam sekitarnya.
15
Sistematika penyajian panduan belajar ini mengcu pada Depdiknas tahun 2008 meliputi bagian sebagai berikut:
1) Halaman judul 2) Kata pegantar
3) Petunjuk penggunaan/panduan praktikum 4) Informasi pendukung
5) Lembar Kegiatan yang meliputi :
a) Judul kegiatan, berisi topik kegiatan sesuai dengan KD. b) Tujuan, adalah tujuan belajaran sesuai dengan KD
c) Alat dan bahan yang diperlukan dalam kegiatan pengamatan. d) Prosedur kerja, berisi petunjuk kerja untuk siswa yang berfungsi
mempermudah siswa melakukan kegiatan pengamatan.
e) Tabel data, berisi tabel di mana siswa dapat mencatat hasil pengematan atau pengukuran. Kegiatan yang tidak memerlukan data dapat diganti dengan kotak kosong dimana siswa dapat menulis, menggambar, atau berhitung.
f) Bahan diskusi, berisi pertanyaan pertanyaan yang menuntun siswa melakukan analisis data dan melakukan konseptualisasi.
(Slamet Suyanto, dkk., 2011: 3). b. Bentuk LKS berdasarkan formatnya
Secara umum LKS dapat dikemas dalam 3 bentuk sesuai dengan yang dikatakan Surachman (1998: 46-47) yaitu tertutup, semi terbuka dan terbuka.
16 1) Lembar Kegiatan Siswa tertutup
Lembar Kegiatan Siswa tertutup merupakan LKS yang dikemas guru sedemikian ketatnya, sehingga tidak memberi peluang kepada siswa untuk mengembangkan daya nalar, kreativitas, minat, dan daya imajinasinya. Menurut Suhardi (2012 : 47), LKS tertutup adalah jenis LKS yang sudah mengakomodasi semua keperlua siswa, artinya semua bahan atau materi belaja sudah dikemas dalam LKS tersebut.
2) Lembar Kegiatan Siswa Semi Terbuka
Lembar Kegiatan Siswa semi terbuka merupakan jenis LKS dengan beberapa bagiannya sengaja diberikan kepada siswa untuk dikembangkan. Bagian-bagian yang akan diserahkan kepada siswa umumnya telah dirancang dan untuk mengembangkan kemampuan spesifik pada diri siswa. Lembar Kegiatan Siswa semacam ini biasa digunakan siswa untuk belajar secara mandiri atau belajar dalam kelompok kecil. Lembar Kegiatan Siswa semi guided umumnya berisikan langkah kerja yang harus diikuti siswa. Peluang yang diberikan guru kepada siswa kepada siswa adalah pengembangan keterampilan melakukan pengamatan, menyusun tabel pengamatan, dan merumuskan kesimpulan. Menurut Suhardi (2012 : 47), LKS semi terbuka adalah jenis LKS yang memberi peluang siswa untuk mengembangkan kreativitas secara terbatas, artinya guru sudah
17
memberikan pengarahan atau panduan terbatas kepada siswa dalam memperoleh sumbernya.
3) Lembar Kegiatan Siswa terbuka
Lembar Kegiatan Siswa ini memberikan peluang besar bagi siswa mengembankan kreativitasnya. Arahan yang diberikan guru biasanya lebih bersifat sebagai stimulus bagi siswa yang mengerjakan sesuatu kegiatan belajar. Penyajian masalah yang harus dipecahkan siswa lewat kajian eksperimental atau studi kasus merupakan contoh stimulus tersebut. Desain dan pelaksanaan dikerjakan oleh siswa, sedangkan guru lebih banyak berperan sebagai motivator dan fasilitator selama kegiatan berlangsung. Menurut Suhardi (2012 : 47), LKS terbuka adalah jenis LKS yang memberikan kebebasan siswa untuk mencari bahan atau materi belajar dari berbagai sumber belajar. LKS ini mengembangkan kreativitas bepikir siswa seluas-luasnya, dan mengembangkan sikap kemandirian siswa dalam proses belajar untuk mencari sumbernya. c. Syarat penyusunan LKS
Menurut Hendro Darmojo dan Jenny R.E Kaligis (1992: 41-46) dan Suhardi (2012: 48-49) dalam penyusunan LKS harus memenuhi berbagai syarat sebagai berikut:
1) Syarat konstruksi
Syarat kontruksi adalah syarat-syarat yang berhubungan dengan bahasa, susunan kalimat, kosakata, tingkat kesukaran, dan
18
kejelasan kalimat dalam LKS. Syarat-syarat kontruksi tersebut adalah sebagai berikut:
a) LKS menggunakan bahasa yang sesuai dengan tingkat kecerdasan anak.
b) LKS menggunakan struktur kalimat yang jelas.
c) LKS memiliki tata urutan pelajaran yang sesuai dengan tingkat kemampuan peserta didik, artinya hal-hal yang sederhana menjadi hal-hal yang kompleks.
d) LKS menghindari pertanyaan yang terlalu terbuka.
e) LKS mengacu pada buku standar dalam kemampuan keterbatasan peserta didik.
f) LKS menyediakan ruang yang cukup untutk memberikan keluasan pada peserta didik untuk menulis maupun menggambarkan hal-hal yang peserta didik ingin sampaikan. g) LKS menggunaan kalimat yang sederhana dan pendek. h) LKS lebih banyak menggunakan ilustrasi dari pada katakata. i) LKS dapat digunkan untuk anak-anak, baik yang lamban
maupun yang cepat dalam hal penguasaan materi.
j) LKS memiliki tujuan belajar yang jelas serta manfaat sebagai motivasi.
2) Syarat teknik
Lembar Kegiatan Siswa perlu memperhatikan beberapa syarat teknis sebagai berikut:
19 a) Tulisan
Tulisan dalam LKS diharapkan memperhatikan beberapa hal, seperti menggunakan huruf cetak dan tidak menggunkan huruf tebal yang agak besar untuk topik, menggunakan maksimal sepuluh kata dalam baris, menggunakan bingkai untuk membedakan kalimat perintah dengan jawaban peserta didik serta memperbandingkan antara huruf dan gambar dengan serasi.
b) Gambar
Gambar yang baik adalah gambar yang menyampaikan pesan secara efektif pada pengguaan LKS.
c) Penampilan
Penampilan LKS dibuat menarik sehingga akan membangkitkan semangat belajar peserta didik.
d. Manfaat LKS 1) Bagi guru
Manfaat penggunaan LKS dalam kegiatan pembelajaran (Hendro Darmodjo dan Jenny Kalingis, 1992: 40) antara lain : a) Memudahkan guru untuk mengelola kegiatan pembelajaran,
misalnya mengubah kondisi belajar dari suasana “berpusat kepada guru” berubah menjadi ”berpusat kepada siswa”.
20
b) Membantu guru mengarahkan siswa untuk menemukan konsep-konsep melalui aktivitasnya sendiri atau daalam kelompok kerja.
c) Dapat digunakan untuk mengembangkan sikap ilmiah serta membangkitkan minat siswa terhadap alam sekitarnya.
d) Memudahkan guru memantau keberhasilan siswa untuk mencapai sasaran belajar.
2) Bagi siswa
Menurut Surachman, (1998: 47) dalam kegiatan praktis, khususnya untuk keperluan belajar IPA (di sini dapat diartikan Biologi), LKS umumnya dikembangkan untuk membantu siswa:
a) Memahami bahan bacaan siswa (misal: membantu siswa dalam mengembangkan kesiapan belajar atau memahami bahan pengayaan).
b) Mengikuti kegiatan di kelas (ceramah, demonstrasi, dsb). c) Kegiatan belajar di laboratorium atau lapangan.
Menurut Suhardi (2012: 49), penampilan LKS diusahakan menarik bagi penggunanya. Kombinasi antara tata tulis (tipe, bentuk, ukuran) dan tata gambar (utuh, sebagian, bagan/skema) serta warna (homogeni, heterogen, kadar warna) disesuaikan sesuai dengan tujuan LKS dan sasaran penggunanya. Menurut ahli materi dan media, guru biologi serta peserta didik LKS ini sudah cukup menarik.
21 B. Kajian Keilmuan
1. Indra Penglihatan
Sistem regulasi adalah sistem pengaturan dalam tubuh, sistem ini terdiri dari sistem saraf, hormon dan indra. Sistem saraf melalui transmisi impuls yang cepat, umumnya mengkoordinasi aktivitas-aktivitas tubuh yang cepat, sedangkan sistem hormon mengontrol aktivitas metabolism dan aktivitas lain yang memerlukan waktu lama. Sistem indra merupakan saluran komunikasi antara reseptor rangsangan dari luar dan sistem saraf pusat. Sistem indra terdiri dari 5 indra, yaitu indra penglihatan (mata), pendengaran (telinga), peraba (kulit), pengecap (lidah), dan pembau (hidung). Indra berfungsi untuk mengenali setiap perubahan lingkungan, baik yang terjadi di dalam maupun di luar tubuh. Indra yang ada pada makhluk hidup, memiliki sel-sel reseptor khusus. Sel-sel reseptor inilah yang berfungsi untuk mengenali perubahan lingkungan yang terjadi.
Mata merupakan indra penglihatan, yang mengandung fotoreseptor. Mata berbentuk suatu bola yang terletak dalam rongga mata yang dibatasi oleh tulang-tulang kepala. Bagian-bagian mata dapat dilihat pada Gambar 1 dan Gambar 2. Bola mata dibagi menjadi dua ruang yaitu anterior dan posterior (Soewolo, dkk., 2005: 138).
Lapisan pelindung luar bola mata, yaitu sklera, dimodifikasi di bagian anterior untuk membentuk kornea yang tembus pandang, dan akan dilalui berkas sinar yang masuk ke mata. Bagian dalam sklera terdapat koroid, lapisan yang mengandung banyak pembuluh darah yang memberi
22
makan struktur-struktur dalam bola mata. Lapisan di dua pertiga posterior koroid adalah retina, jaringan saraf yang mengandung sel-sel reseptor (Ganong, W.F., 2002 :143).
Gambar 1. External anatomy of the eye and accessory structures. (a)
Lateral view; some structures shown in sagittal section. (b) Anterior view with lacrimal apparatus.) (Marieb, E.N., 2014 : 360).
23
Gambar 2. Internal anatomy of the eye. (a) Diagram of sagittal section of
the eye. The vitreous humor is illustrated only in the bottom half of the eyeball. (b) Photograph of the human eye. (c) Posterior view of anterior half of the eye (Marieb, E.N., 2014 : 362).
24
Menurut Soewolo, dkk., (2005: 138), bola mata diikat dan digerakkan oleh enam otot mata ekstrinsik, yaitu otot lurus atas dan bawah, samping dan tengah, serta otot serong atas dan bawah (Gambar 3). Isi bola mata adalah media refraksi yang terdiri dari akuos humor, korpus vitreous dan lensa.
Gambar 3. Extrinsic muscles of the eye. (a) Lateral view of the right eye. (b)
Superior view of the right eye. (c) Summary of actions of the extrinsic eye muscles and cranial nerves that control them (Marieb, E. N., 2014 : 361).
Lensa kristalina adalah suatu struktur tembus pandang yang difiksasi oleh ligamentum sirkular lensa (zonula zinii). Zonula melekat di bagian anterior koroid yang menebal, yang disebut korpus siliaris. korpus siliaris mengandung serat-serat otot melingkar dan longitudial yang melekat
25
dekat dengan batas korneosklera. Bagian depan lensa terdapat iris yang berpigmen dan tidak tembus pandang, yaitu bagian mata yang berwarna. Iris mengandung serat-serat otot sirkular yang menciutkan dan serat-serat radial yang melebarkan pupil.perubahan garis tengah pupil dapat mengakibatkan perubahan sampai 5 kali lipat dari jumlah cahaya yang mencapai retina (Ganong, W.F., 2002 :143). Iris terutama berfungsi untuk meningkatkan jumlah cahaya yang memasuki mata selama keadaan gelap dan menurunkan cahaya yang memasuki mata dalam keadaan terang.
Ruang antara lensa dan retina sebagian besar terisi oleh zat gelatinosa jernih yang disebut korpus vitreus (vitreous humor). Aqueous humor, suatu cairan jernih yang memberi makan kornea dan lensa, dihasilkan di korpus siliaris melalui proses difusi dan transporaktif dari plasma. Cairan ini menglir melalui pupil untuk mengisi kamera okuli anterior (ruang anterior mata) dalam keadaan normal, cairan ini diserap kembali melalui cairan trabekula masuk ke dalam kanalis schlemm, suatu saluran venosa di batas antara iris dan kornea (sudut ruang anterior). Sumbatan saluran keluar ini menyebabkan peningkatan tekanan intraokular. (Ganong, W.F., 2002 :143-144).
Retina merupakan bagian mata peka cahaya dan mengandung kerucut, yang terutama bertanggung jawab untuk penglihatan warna, dan batang yang terutama bertanggung jawab untuk melihat ditempat gelap. Batang dan kerucut yang terangsang oleh cahaya akan mengirimkan isyarat melalui euron-euron yang berturut-turut di dalam retina itu sendiri dan
26
akhirnya kedalam serabut nervus optirkus dan korteks serabri. Hal ini bertujuan untuk menjelaskan secara khusus mekanisme batang dan kerucut mendeteksi cahaya putih dan berwarna (Guyton dan Hall, 2008 : 535). Menurut Ganong W.F., (2002 :144), retina melebar ke depan dan hampir mencapai korpus siliaris. struktur ini tersusun dalam 10 lapisan dan mengandung sel batang dan sel kerucut (fotoreseptor), yang merupakan reseptor penglihatan, dan 4 jenis neuron: sel bipolar, sel ganglion, sel horizontal, dan sel amakrin (Gambar 4 dan 5).
Gambar 4. Microscopic anatomy of the retina. (a) Diagram of cells of the
neural retina. Note the pathway of light through the retina. Neural signals (output of the retina) flow in the opposite direction. (b) Photomicrograph of the retina (140×) (Marieb, E. N., 2014 : 363).
27
Gambar 5. Bagan Neuron Retina (Guyton dan Hall, 2008 : 635). Fotoreseptor bisa dibagi menjadi dua jenis yaitu sel batang dan sel konus (kerucut). Reseptor batang berespons terhadap cahaya remang-remang, dan reseptor konus berespons dalam keadaan terang dan mampu membedakan warna merah, hijau, atau biru. Reseptor batang dan konus terdapat di bagian dalam retina, dan cahaya harus berjalan melalui sejumlah lapisan sel untuk mencapai fotoreseptor ini. Setiap fotoreseptor memiliki molekul pigmen visual ( batang: rodopsin; konus: eritrolabe (merah), klorolabe (hijau), sianolabe (biru)); pigmen-pigmen ini menyerap cahaya dan memicu potensial reseptor yang tidak seperti sistem reseptor lainnya,
28
menyebabkan hiperpolarisasi sel dan bukan depolarisasi (Pearce, E.C., 2006: 120).
Menurut Sherwood, L., (2011 : 218-219), fotoreseptor terdiri dari tiga bagian yaitu:
a. Segmen luar, yang terletak paling dekat dengan eksterior mata, menghadap ke koroid. Bagian ini mendeteksi rangsangan cahaya. b. Segmen dalam, yang terletak di bagian tengah fotoreseptor. Bagian ini
mengandung perangkat metabolik sel.
c. Terminal sinaps, yang terletak paling dekat dengan bagian interior mata, menghadap ke sel bipolar. Bagian ini menyalurkan sinyal yang dihasilkan fotoreseptor karena stimulasi cahaya ke sel-sel selanjutnya di jalur penglihatan.
Mata terlindung baik dari cidera oleh adanya dinding orbita yang terdiri dari tulang. Kornea dibasahi dan dijaga tetap jernih oleh air mata dari kelenjar lakrimalis dibagian atas orbita, yang mengalir dipermukaan mata dan masuk kedalam hidung melalui duktus lakrimalis. Berkedip membantu kornea tetap basah.
Sifat yang terpenting dari sistem penglihatan adalah kemampuannya untuk berfungsi pada intensitas cahaya yang luas. Bila seseorang berpindah dari keadaan hampir gelap gulita kedalam matahari yang terang benderang, intensitas cahaya meningkat 10 unit logarita, atau 10 miliyar kali. Salah satu faktor yang mempengaruhi pengaruh naik turunya intensitas ialah diameter pupil.(lihat dibawah); bila diameter
29
berkurang dari 8 menjadi 2 mm, daerah pupil berkurang sebesar menjadi 16 kali dan intensitas cahaya yang mencapai retina berkurang lebih dari 1 unit logaritma.
A. Pembentukan Bayangan
Mata mengubah energi dalam spektrum yang dapat dilihat menjadi potensial aksi di n. Optikus. Panjang gelombang cahaya yang dapat dilihat berkisar dari 397nm sampai 723 nm. Bayang benda disekitar difokuskan di retina. Berkas cahaya yang mencapai retina akan mencetuskan potensial didalam sel kerucut dan batang. Implus yang timbul di retina dihantarkan ke konteks serebrum, untuk dapat menimbulkan kesan penglihatan (Gambar 6 dan Gambar 7).
Gambar 6. Refraction and real images. The refraction of light in the
eye produces a real image (reversed, inverted, and reduced) on the retina (Marieb, E. N., 2014 : 372).
30
Bayangan yang jatuh pada retina akan menghasilkan sinyal saraf dalam mozaik fotoreseptor di bagian lain dari retina. Selanjutnya retina mengirim bayangan dua dimensi ke otak untuk direkonstruksi (menyusun kembali) menjadi tiga dimensi. Sinar dari objek akan melalui sejumlah media transparan sebelum sampai di retina. Media ini membantu refraksi (pembiasan ) dan konvergensi (kecenderungan ) ke arah satu titik sinar sehingga bayangan bayangan tepat jatuh di retina. Media ini dinamakan kornea lensa, menangkap cahaya dari objek sebagai cahaya sejajar pada jarak lebih 6 meter. Cahaya ini akan di kumpulkan masuk ke dalam titk api yang berjarak normal dalam keadaan istirahat, dari lensa cahaya diteruskan sepanjang aksisi\ optik ke cairan humor vitreus. Cahaya ini mempertahankan bentuk bulat bola mata (Syaifuddin, 2011 : 619).
Pengolahan informasi penglihatan diretina melibatkan pembentukan 3 bayangan. Bayangan pertama, yang dibentuk oleh pengaruh cahaya pada fotoreseptor, akan diubah menjadi bayangan kedua di sel bipolar, dan kemudian diubah menjadi bayangan ketiga di sel ganglion. Pembentukan bayangan kedua, potensial yang terbentuk mengalami perubahan oleh sel horisontal, dan pada pembentukan bayangan ketiga, potensial akan dirubah oleh sel amakrin. Perubahan pola imprus di korpus genikulatum lateral hanya sedikit, sehingga bayangan ketiga lah yang mencapai konteks oksipitalis (Ganong, W.F., 2002, 2002 : 154-155).
31
Gambar 7. Inferior views of the visual pathway to the brain. (a)
Diagram. Note that fibers from the lateral portion of each retinal field do not cross at the optic chiasma. (b) Photograph. Right side is dissected to reveal internal structures (Marieb, E. N., 2014 : 366).
Sel ganglion dan sel bipolar (serta sel genikulatum lateral dan sel dilapisa 4 korteks penglihatan) memiliki sifat memberi
32
jawabanterbaik terhadap ransang lingkungan yang kecil, dan dalam daerah reseptifnya, suatu anulus (cincin cahaya sekitar bagian tengah (penerangan sekitar) akan menghambat respon terhadap titik tengah. Bagian tengah dapat bersifat eksitatorik dengan sekitarnya inhibitorik (sel “on-center”). Hambatan respon dibagian tengah oleh sekelilingnya mungkin disebabkan oleh umpan balik inhibisi dari satu fotoreseptor ke fotoreseptor yang lain melalui sel horizontal. Pengaktifan fotoreseptor-fotoreseptor disekitar akibat adanya anulus akan mencetuskan hiperpolarisasi sel horizontal, yang kemudian menghambat respon fotoreseptor-fotoreseptor aktif yang terletak di tengah. Hambatan respon terhadap penerangan di tengah akibat peningkatan penerangan disekitarnya adalah salah satu contoh inhibisi lateral atau inhibisi aferan dengan pengaktifan neuron tetentu berkaitan dengan inhibisi neuron-neuron didekatnya. Hal ini merupan fenomena yang sering dijumpai pada sistem sensorik mamalia dan membantu mempertajam batas-batas rangsang dan meningkatkan daya diskriminasi (Ganong, W.F., 2002 : 155).
Mata mengubah tenaga di dalam spektrum yang dapat terlihat menjadi potensial aksi di dalam nervus optikus. Bayangan objek di dalam lingkungan di fokuskan dalam retina. Sinar cahaya yang membentur retina membentuk potensial di dalam bayangan kerucut. Impuls yang dimulai di dalam retina dihantarkan ke dalam korteks serebri pada tempat menghasilkan sensasi (rangsangan) penglihatan.
33
Gambar 8. Mekanisme pembentukan Bayangan (Syaifuddin, 2011: 620).
B. Respon Bola Mata pada Benda
Proses meningkatnya pelengkungan lensa disebut akomodasi. Ketegangan lensa pada saat istirahat dipertahankan oleh tarikan legamentum lensa. Bahan lensa mudah dibentuk dan kelenturan kapsul lensa cukup tinggi, karena dapat ditarik menjadi gepeng. Bila pandangan diarahkan ke benda yang dekat, otot siliaris akan berkontraksi sehingga mengurangi jarak antara tepi-tepi korpus siliaris dan melemaskan legamentum lensa yang mengakibatkan lensa mengerut membentuk benda yang lebih cembung. Perubahan bentuk ini dapat meningkatkan daya bias mata hingga 12 dioptri pada orang yang usianya muda. Lemasnya legamentum lensa akibat kontraksi otot
34
siliaris sebagian disebabkan oleh seratotot sirkular korpus siliaris yang seperti sfingter dan sebagian oleh kontraksi serat otot longitudinal yang melekat ke antoriror, dekat batas kornea-sklera. Serat-serat tersebut akan berkontraksi, sehingga seluruh korpus siliaris tertarik kedepan dan kecalam. Gerakan ini menyebabkan tepi-tepi korpus siliaris saling mendekat. Seberapa besar kelengkungan lensa dapat ditingkatkan tentu saja terbatas, dan bekas sinar dari suatu benda yang terletak sangat dekat tidak dapat difokuskan diretina walaupun telah dilakukan akomodasi maksimum. Titik terdekat ke mata yang masih dapat memfokuskan suatu benda dengan jelas oleh akomodasi disebut titik dekat akomodasi (Ganong, W.F., 2002 : 149).
Menurut Sherwood, L., (2011 : 217) ketika otot siliaris suspensorium menegang, dan ligamentum ini menarik lensa menjadi bentuk gepeng dan kurang refraktif (Gambar 4). Sewaktu otot berkontraksi, kelilingnya berkurang sehingga tegangan pada ligamentum suspensorium berkurang. Ketika tarikan tarikan ligamentum suspensorium pada lensa berkurang, lensa menjadi lebih bulat karena elastisita inherennya. Meningkatnya kelengkungan karena lensa menjadi lebih bulat akan meningkatkan ukuran lensa dan lebih membelokkan berkas sinar. Pada mata normal, otot siliaris melemas dan lensa memipih untuk melihat jauh, tetapi otot berkontraksi agar lensa menjadi lebih konveks dan lebih kuat untuk melihat dekat. Otot siliaris dikontrol oleh sistem saraf otonom, dengan stimulasi
35
menyebabkan relaksasi dan stimulasi simpatis menyebabkan relaksasi dan stimulasi parasimpatis menyababkan berkontraksi.
Gambar 9. Mekanisme akomodasi (Guyton dan Hall, 2008 : 617) C. Mekanisme Fotoreseptor
Syaifuddin, (2011: 623-624), Potensial aksi dalam retina dibentuk oleh kerja cahaya atas senyawa fotosensitif di dalam batang dan kerucut bila sinar.
1. Pembentukan Respons Listrik. Perubahan potensial yang menimbulkan potensial aksi di retina dibentuk oleh pengaruh cahaya pada senyawa-senyawa fotosensitif di sel batang dan kerucut. Bila cahaya diserap oleh senyawa-senyawa tersebut,
36
struktur senyawa-senyawa itu akan berybah dan hal ini akan mencetuskan serangkaian peristiwa yang memulai kegiatan saraf (Ganong, 2002: 151).
2. Dasar ion potensial: saluran Na+ di dalam segmen luar batang dan kerucut terbuka di dalam gelap sehingga aliran arus listrik dari segmen dalam keluar (Syaifuddin, 2011: 623). Kanal Na+ di segmen luar sel batang dan kerucut akan terbuka pada keadaan gelap, sehingga arus mengalir dari segmen bagian dalam ke bagian luar. Arus juga mengalir ke ujung sinaps fotoreseptor. Na+-K+ ATPase disegmen bagian dalam memepertahankan imbangan ion. Dalam keadaan gelap, pelepasan transmiter sinaps terjadi terus-menerus. Bila cahaya mengenai segmen bagian luar, sebagian kanal Na+ tertutup, dan timbul reseptor yang bersifat hiperpolarisasi. Hiperpolarisasi menurunkan pelepasan transmiter sinaps dan hal ini akhirnya memungkinkan pembentukan potensial aksi di sel ganglion. Potensial aksi dihantarkan ke otak (Ganong, W.F., 2002: 151).
3. Senyawa fotopigmen terdiri dari dua komponen yaitu opsin (suatu protein yang merupakan bagian integral dari membran diskus) dan retinen (suatu turunan vitamin A yang terikat di bagian dalam molekul opsin. Retinen adalah bagian fotopigmen yang menyerap cahaya. Terdapat empat fotopigmen berbeda, satu di sel batang dan masing-masing satu di ketiga sel kerucut. Keempat fotopigmen ini
37
menyerap panjang gelombang sinar yang berbeda-beda. Rodopsin, fotopigmen sel batang, menyerap semua panjang gelombang cahaya tampak. Dengan menggunakan masukan visual dari sel batang, otak tidak dapat membedakan antara berbagai panjang gelombang dalam spektrum sinar tampak, sehingga sel batang hanya memberi bayangan abu-abu dengan mendeteksi perbedaan intensitas, bukan perbedaan warna. Fotopigmen di ketiga jenis sel kerucut yaitu sel kerucut merah, hijau dan biru beresponsecara selektif terhadap berbagai panjang gelombang cahaya, menyebabkan kita dapat melihat warna (Sherwood, L., 2011 : 219). 4. Rodopsin. Pigmen fotosensitif yang mempunyai sensitivitas puncak terhadap cahaya, dalam gelap retinin berada dalam konfigurasi (bentuk) satu-satunya kerja cahaya dalam mengubah bentuk retinin (opsin membentuk pigmen visual) ke isomer (senyawa kimia).
D. Fotokimia Penglihatan
Batang dan kerucut mengandung zat kimia yang terurai bila terkena cahya dan dalam proses tersebut merangsang serabut saraf yang berasal dari mata. Zat kimia dalam sel batng disebut rodopsin, dan zat kimia peka cahaya di dalam sel kerucut mempunyai komposisi yang sedikit sedikit berbeda dari komposisi rodopsin. Cahaya yang masuk ke mata akan menguraikan rodopsin. Segmen luar sel batang yang menonjol ke dalam lapisan pigmen retina mempunyai konsentrasi
kira-38
kira 40 persen, pigmen peka cahya yang disebut rodopsin. Zat ini merupakan gabungan dari protein skotopsin dan pigmen karotenoid retinal (retinen). Selanjutnya, retinal tersebut merupakan suatu jenis khusus yang disebut 11-cis retinal. Bentuk cis dari retinal ini penting karena hanya bentuk inilah yang dapat bergabung dengan skotopsin untuk mensintesis rodopsin (Guyton dan Hall, 2008: 538).
Energi cahaya diabsorpsi oleh rodopsin, rodopsin tersebut segera terurai, seperti pada Gambar 8. Penyebabnya adalah fotoaktivasi electron dalam bagian retinal rodopsin yang menyebabkan suatu perubahan segera dari bentuk cis retinsuatu bentuk trans semula. Ia masih mempunyai struktur kimia sama seperti bentuk cis tetapi mempunyai struktur fisis berbeda (suatu molekul lurus bukannya bengkok). Karena orientasi tiga dimensi tempat-tempat reaktif retinal trans ssemua tidak cocok lagi cocok dengan orientasi tempat reaktif protein skotopsin, ia mulai bergerak meninggalkan skotopsin. Produk dekatnya adalah batorodopsin (juga dinamai “prelumirodopsin”), yang merupakan pemecahan sebagian kombinasi retinal trans total dan skotopsin, tetapi batorodopsin merupakan senyawa yang sangat tak stabil dan hancur dalam bagian kecil kedua menjadi lumirodopsin, kemudian ke metarodopsin I, kemudian metarodopsin II, dan akhirnya terpecah sebagian untuk membentuk skotopsin dan retinal trans total. Selama proses pembedahan itu, batang terangsang dan isyarat dikirimkan kedalam susunan saraf pusat.
39
Gambar 10. Fotokimia siklus visual rodopsin-retinal vitamin A (Guyton dan Hall, 2008 : 629).
Menurut Guyton dan Hall (2008: 539), adanya penguraian rodopsin menyebabkan membrane luar berubah dan menurunkan konduktas membrane untuk ion natrium.
E. Adaptasi Gelap dan Terang
Setiap retina mengandung kurang lebih 150 juta reseptor dan lebih dari satu milyar molekul fotopigmen. Fotopigmen mengalami perubahan kimiawi ketika diaktifkan oleh sinar. Melalui serangkaian tahap, perubahan yang dipicu oleh cahaya ini dan pengaktifan fotopigmen yang kemudian terjadi menyebabkan terbentuknya potensial reseptor yang akhirnya menghasilkan potensial aksi.
40
Potensial aksi menyalurkan informasi ini ke otak untuk pemrosesan visual.
Fototranduksi, proses pengubahan rangsangan cahaya menjadi sinyal listrik, pada dasarnya sama untuk semua fotoreseptor, tetapi mekanismenya bertentangan dengan cara biasa reseptor berespon terhadap stimulas adekuatnya. Reseptor biasanya mengalami depolarisasi jika dirangsang, tetapi fotoreseptor mengalami hiperpolariasi ketika menyerap cahaya.
Seseorang berada cukup lama dilingkungan yang terang kemudian pindah ke remang-remang, retina secara bertahap menjadi lebih peka terhadap cahaya sewaktu orang menjadi “terbiasa dalam gelap”. Penurunan ambang penglihatan ini dikenal sebagai adaptasi gelap. Adaptasi ini hampir maksimal sekitar 20 menit, walaupun setelah ini menjadi penurunan lebih lanjut. Sebaliknya apabila seseorang tiba-tiba pindah dari ruangan yang remang-remang berpindah ke ruangan yang terang, cahaya akan menyilaukan bahkan tidak menyenangkan, sampai mata beradaptasi terhadap peningkatan penerangan dan ambang penglihatan meningkat. Adaptasi ini berlangsung pada periode sekitar 5 menit dan disebut adaptasi terang, walaupun sebenarnya ini hanya merupakan hilangnya adaptasi gelap (Ganong, W.F., 2002: 160).
Seseorang yang telah berada didalam cahaya yang terang untuk waktu lama, sebagian besar zat fotokimia di dalam batang dan
41
kerucut telah direduksi menjadi retinal dan opsin. Kebanyakan retinal batang dan kerucut telah diubah menjadi vitamin A sehingga konsentrasi zat kimia peka cahaya sangat berkurang, dan kepekaaan mata terhadap cahaya lebih berkurang lagi, ini disebut adaptasi terang (Guyton dan Hall, 2008 : 541).
Terdapat 2 komponen untuk respons adaptasi gelap. Penurunan ambang penglihatan yang pertama, yang cepat tetapi kecil, disebabkan oleh adaptasi gelap sel kerucut karena hanya bagian fovea retina (tidak mengandung sel batang) yang di uji, tidak terjadi penurunan lebih lanjut akibat adaptasi sel batang. Rentang perubahan ambang antara mata yang beradaptasi terang dengan mata yang beradaptasi gelap penuh sangat besar (Ganong, W.F.,, 2002: 160).
Menurut Guyton dan Hall (2008: 541), seseorang yang berada di tempat terang untuk waktu lama, maka retinal dan opsin di dalam sel batang dan kerucut diubah menjadi pigmen peka cahaya, selanjutnya sejumlah vitamin A diubah menjadi retinal yang kemudian diubah menjadi pigmen peka cahaya tambahan yang ditentukan oleh jumlah opsin dalam sel batang dan kerucut. Kedua efek ini mengakibatkan reseptor visual secara berangsur-angsur menjadi sedemikian peka sehingga bahkan cahaya yang paling sedikit pun sudah menyebabkan perangsangan, ini disebut adaptasi gelap. Manfaat adaptasi gelap dan terang adalah pengaturan kepekaan retina selalu disesuaikan sehingga reseptor bereaksi terhadap daerah gelap dan terang.
42
Sensitivitas mata terhadap cahaya bergantung pada jumlah fotopigmen peka cahaya yang ada di sel batang dan sel kerucut. Seseorang yang pergi ketempat gelap, mula-mula tidak dapat melihat apa-apa tetapi secara perlahan mulai dapat membedakan bnda-benda berkat proses adaptasi gelap. Penguraian fotopigmen selama pejanan ke sinar matahri menurunkan sensitivitas fotoreseptor. Dalam keadaan gelap, fotopigmen yang terurai sewaktu pajanan sinar matahari dibentuk kembali. Akibatnya, sensitivitas mata perlahan mulai kembali, namun hanya sel batang yang sangat sensitif dan dapat dihidupkan oleh cahaya temaram.
F. Gangguan Penglihatan
Bila sistem penglihatan pada mata masih normal, maka kita dapat melihat benda jauh maupun dekat dengan jelas. Mata yang berpenglihatan normal disebut mata emetrop. Kelainan refraksi yaitu akibat kerusakan pada akomodasi visual, entah itu sebagai akibat perubahan pada mata maupun kelainan pada lensa mata.
1. Strabismus
Strabismus disebut juga mata juling adalah kelainan yang terjadi karena otot-otot penggerak bola mata kerjanya tidak serasi. Tipe-tipe dasar strabismus meliputi strabismus horizontal, vertikal, dan torsional (kombinasi dari dua tipe dan sering terjadi). Pola pergerakan gabungan mata dalam kendali sel-sel saraf menjadi
43
abnormal sehingga mata tidak pernah berdifusi (menyatu). Kelainan ini dapat diperbaiki dengan jalan operasi mata.
2. Buta senja
Buta senja terjadi pada defisiensi vitamin A yang berat, bila jumlah total vitamin A di dalam darah menjadi sangat berkurang maka jumlah vitamin A di retina dan rodopsin didalam sel batang juga berkurang. Zat kimia peka cahaya berwarna di dalam sel kerucut semuanya berkurang sehingga menurunkan kepekaan sel batang dan kerucut (Syaifuddin, 2011 : 625-626).
3. Miopi atau rabun jauh
Gangguan penglihatan dimana mata tidak dapat melihat dengan jelas benda yang jauh. Karena lensa mata terlalu cembung, sehingga bayangan benda jatuh di depan retina. gangguan mata ini dapat ditolong dengan menggunakan lensa cekung atau lensa negatif (Gambar 12 (b)).
4. Hipermetrop atau rabun dekat
Gangguan penglihatan yang disebabkan oleh karena lensa mata terlalu pipih sehingga bayangan benda jatuh di belakang retina. Gangguan ini dapat ditolong dengan menggunakan lensa cembung atau lensa positif (Gambar 12 (c)).
44
Gambar 11. Problems of refraction. (a) In the emmetropic (normal)
eye, light from both near and far objects is focused properly on the retina. (b) In a myopic eye, light from distant objects is brought to a focal point before reaching the retina. It then diverges. Applying a concave lens focuses objects properly on the retina. (c) In the hyperopic eye, light from a near object is brought to a focal point behind the retina. Applying a convex lens focuses objects properly on the retina. The refractory effect of the cornea is ignored here (Marieb, E. N., 2014 : 373).
5. Astigmatisma
Kesalahan refraksi yang terjadi karena berkas-berkas cahaya jatuh pada garis-garis di atas retina, bukan pada titik-titik tajam. Hal ini disebabkan oleh berubahnya bentuk lengkungan lensa. Keadaan ini dapat ditolong dengan menggunakan kacamata berlensa cembung, guna menambahkan bagian yang kurang cembung pada lensa mata yang abnormal itu.
45 6. Blefaritis
Peradangan mata dimana kelopak mata berwarna merah, perih dan gatal.
7. Glaukoma
Glaukoma disebabkan oleh adanya penambahan tekanan dalam mata, yang dapat akut maupun kronik. Cairan dalam bilik anterior yang belum sempat disalurkan keluar, sehingga tegangan yang ditimbulkannya dapat menghilangkan daya penglihatan pada mata. Peningkatan tekanan akan memperberat glaukoma, dan pengobatannya ditujukan untuk menurunkan tekanan. Salah satu penyebab peningkatan tekanan adalah penurunan permeabilitas trabekula (glaukoma sudut terbuka), dan penyebab yang lain adalah bergeraknya iris ke depan sehingga menutupi sudut (glaukoma sudut tertutup). glaukoma dapat diobati dengan obat penghambat (B-adrenergik atau inhibitor anhidrase karbonat), keduanya menurunkan pmbentukan humor aqueous, atau dengan obat agonis kolinergik, yang meningkatkan mengalirnya aqueous keluar (Ganong, W.F.,, 2002 :143).
8. Katarak
Suatu pengeruhan dari lensa mata yang disebabkan oleh proses ketuaan, sinar-X, diabetes mellitus, dan pemberian obat kortison dalam waktu lama. Pengobatannya dengan penggantian lensa kacamata selama masih mungkin dan pengangkatan lensa katarak
46
melalui operasi, kemudian lensa diganti dengan kacamata atau dengan lensa buatan yang ditanam di dalam bola mata.
9. Keratitis
Merupakan peradangan dari kornea. Konjungtivitis sering disertai oleh keratitis karena secara histologi konjungtiva bulbi melanjutkan melapisi bagian terluar kornea. Keratitis sering menimbulkan kerusakan dan mengeruhkan kornea dan menimbulkan kebutaan.
10. Buta warna
Gangguan penglihatan dimana seseorang tidak dapat membedakan warna. Orang yang mengalami buta warna total, ia hanya dapat mengenal warna putih dan hitam. Buta warna ini merupakan kelainan penglihatan yang menurun, sehingga tidak dapat disembuhkan.
11. Dakriosistis
Infeksi yang timbul sebagai akibat macetnya kantong air mata. Gejala yang timbul berupa pembengkakan berwarna kemerah-merahan yang terasa sakit sekali.
12. Ektropion
Gangguan penglihatan dimana terlipat keluarnya kelopak mata, yang disebabkan oleh luka, sehingga bulu mata menusuk mata yang menimbulkan sakit.
47 13. Herdeolum
Merupakan infeksi pada piggiran kelopak mata sehingga bulu mata harus dicabut.
14. Trakhoma
Salah satu bentuk peradangan konjungtiva, sebagai akibat infeksi virus. penyakit ini sangat banyak terdapat di negara-negara sedang berkembang. Trakhoma adalah penyebab utama terjadinya kebutaan yang menimpa sebagian umat manusia di seluruh dunia (Kus Irianto, 2004 : 266-267).
15. Kekurangan vitamin A
Kekurangan vitamin A terjadi secara bertahap, mula-mula seseorang yang kekurangan vitamin A akan mengalami rabun senja. bila tidak segera diobati, orang itu akan mengalami bitnik putih, kemudian kornea mongering, akhirnya bola mata pecah dan dapat mengakibatkan kebutaan.
Memelihara kesehatan mata kunci kepada kesehatan mata dan penglihatan yang terang adalah pengobatan yang tepat hasil diagnosis dokter ahli mata. Satu-satunya jalan ialah dengan menjalani pemeriksaan mata secara berkala. Dokter ahli akan menggunakan sebuah alat yang bernama optalmoskop untuk mendiagnosis kehadiran glaukoma dan katarak. Kedua jenis penyakit mata ini adalah penyebab kebutaan potensial, jika jenis-jenis penyakit tidak segera ditemukan dan diobati akan membutakan mata.
48 C. Kerangka Berpikir
