FISIOLOGI FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI PADA MENCIT (Mus
musculus
L.)
Lela Juwita Sari (3415080205), Riski Sulistyani (3415080207), Eka Puspita Sari (3415080209) dan Lia Indrianita (3415083256)
ABSTRAK Fisiologi Fisiologi sistem respirasi respirasi pada mencit (Mus musculus L.) adalah suatu kajian mengenai mengenai organ dan fungsi fungsi serta kerja organ respirasi respirasi pada mencit. Tujuan penelitian ini adalah adalah untuk mengetahui mengetahui organ respirasi respirasi pada mencit serta mengetahu mengetahuii fungsi serta kerja dari organ respirasi respirasi dalam hal ini adalah adalah paru-paru (pulmo) (pulmo) dalam uji metil blue dan dalam uji permeabilitas. permeabilitas. Penelitian ini dilakukan pada hari Senin, 19 Oktober 2010 di Laboratorium Fisiologi FMIPA UNJ. Mencit yang telah dibedah kemudian kemudian diamati organ respirasi respirasi primer dan sekunder serta baik struktur, struktur, warna dan bentuk. bentuk. Mencit dalam keadaan hidup disuntikkan cairan metil blue sebanyak 1 mL kemudian diamkan selama 20 menit dan dibunuh,dan mengamati bagian syaraf, otot dan pulmo sebelum dan sesudah disuntikkan metil blue. Kemudian pada uji permeabiitas pulmo yang telah diambil kemudian ditekan untuk mengempiskan kemudian dimasukkan ke dalam larutan CaCo 3 dan amati perubahan perubahan yang terjadi. terjadi. Hasil dari ketiga ketiga penelitian penelitian tersebut adalah, adalah, organ respirasi respirasi pada mencit hanya organ primer yakni paru-paru, pada uji metil blue didapat hasil bahwa terdapat perbedaan warna pada bagian yang diamati sebelum dan sesudah disuntikkan metil blue dan pada uji permeabilitas diperoleh hasil bahwa ada perbedaan warna paru-paru sebelum dan sesudah dimasukkan ke dalam larutan CaCO 3.
Key words : sistem respirasi, mencit, paru-paru.
A. PEND ENDAHU AHULUA LUAN
B. METO METODO DOLO LOGI GI PENE PENELI LITI TIAN AN
Sist Sistem em resp respir iras asii meru merupa paka kan n akti aktivi vita tas s terpenting dalam menghasilkan energi sebagai kebu kebutu tuha han n seti setiap ap makh makhlu luk k hidu hidup p untu untuk k melakukan kegiatannya di lingkungan. Setiap makhluk hidup khususnya vertebrata memiliki organ respirasi yang berbeda-beda juga fungsi yang yang berb berbed eda, a, hal hal ini ini dise diseba babk bkan an deng dengan an kebe kebera rada daan an mere mereka ka dili diling ngku kung ngan an yang yang memi memili liki ki kond kondis isii ekst ekster erna nall yang yang berb berbed eda. a. Insa Insang ng yang yang dimi dimili liki ki oleh oleh ikan ikan tida tidak k bisa bisa berada beradapta ptasi si di darat, darat, sebab sebab kondis kondisii insang insang yang basah akan mudah untuk menguap jika terkena terkena panas/seng panas/sengatan atan matahari matahari langsung, langsung, begitu pula paru-paru paru-paru yang secara secara fisiologis fisiologis tidak bisa terlalu lama dalam air, sebab rongga paru-paru jika kemasukan ai r akan meng mengak akib ibat atka kan n paru paru-p -par aru u menj menjad adii penu penuh h deng dengan an air air dan dan hal hal itu itu berba erbaha hay ya bagi bagi organisme tersebut.
Pene Peneli liti tian an ini ini dila dilaks ksan anak akan an pada pada hari hari senin, 19 Oktober 2010 berlokasi di Laboratorium Fisiologi FMIPA UNJ. Alat yang digunakan adalah pisau bedah, papan bedah, jarum jarum suntik suntik,, guntin gunting g bedah, bedah, jarum jarum pentul pentul,, gelas gelas kimia. kimia. Bahan Bahan yang yang diguna digunakan kan adalah adalah cair cairan an meta metall blue blue,, 2 ekor ekor menc mencit it dala dalam m keadaa keadaan n hidup hidup dan laruta larutan n CaCO CaCO3. Metode yang digunakan digunakan adalah metode eksperime eksperimen n atau percobaan langsung. Percobaan tersebut dilakukan dengan 3 uji, yakni :
Demikian respirasi sangat penting dalam menjaga stabilitas tubuh karena pengaruhnya dapat dapat dirasa dirasakan kan secara secara fisiol fisiologi ogis. s. Strukt Struktur ur organ respirasi sangat erat kaitannya dengan fung fungsi si yang yang diha dihasi silk lkan an.. Orga Organ n resp respir iras asii mamalia mamalia yang mudah diamati adalah mencit (Mus musculus L.). meskipun ukurannya kecil, namu namun n masi masih h dapa dapatt terl terlih ihat at deng dengan an jelas jelas strukt struktur ur dari dari rongga rongga hidung hidung sampai sampai dengan dengan paru-p paru-paru aru.. Sel hidup hidup senant senantias iasa a melaku melakukan kan aktivitasnya dan hampir seluruh jaringan hidup mengandung mengandung oksigen, hal ini dapat dibuktikan dibuktikan dengan dengan berbag berbagai ai percob percobaan aan salah salah satuny satunya a dengan dengan menyu menyunti ntikka kkan n senyaw senyawa a metil metil blue. blue. Paru Paru--paru paru memil emilik ikii kem kemampu ampuan an untu untuk k mengembang mengembang dan mengempis mengempis,, juga memiliki memiliki kemampuan kemampuan difusi yang cepat cepat terhadap terhadap CO2 dan O2. Fisio isiolo logi gi siste istem m res respira piras si ini ini membuktik membuktikan an bagaimana bagaimana proses proses pertukaran pertukaran udar udara a terj terjad adii di dala dalam m makhl akhluk uk hidu hidup p khususnya mencit.
•
Menga engam mati ati Struk truktu turr Organ gan Respir Respirasi asi prime primerr dan sekund sekunder er pada mencit
Mencit dalam kondisi hidup dimatikan dan langsung langsung dibedah, dibedah, kemudian kemudian melakuka melakukan n pengamatan (warna , struktur, bentuk, dari paru-paru) •
Uji metil blue
Menc Mencit it yang yang masi masih h hidu hidup p disu disunt ntik ikka kan n cairan metil blue kurang lebih 1ml dibagian Saccus Saccus lymphatic lymphaticus us Dorsalis Dorsalis kemudian biar biarka kan n sela selama ma 20 meni menit. t. Sete Setela lah h itu itu bunuh mencit dan lakukan lakukan pembedahan pembedahan kemb kembal ali. i. Band Bandin ingk gkan an bagi bagian an-b -bag agia ian n sepert sepertii syara syaraf, f, otot, otot, paru-p paru-paru aru sebelu sebelum m dan sesudah disuntikkan metil blue. •
Uji Uji perm permea eabi bilit litas as paru paru – paru paru mencit
Cari Carila lah h paru paru-p -par aru u menc mencit it yang yang suda sudah h dibedah, ikat dengan tali rafia pada bagian bronku bronkus/t s/trak rakea. ea. Lalu Lalu kempis kempiskan kan kedua kedua paru paru-p -par aru u deng dengan an mene meneka kann nnya ya saat saat meneka menekan n kondis kondisii tangan tangan harus harus basah. basah. Amat Amatii struk truktu turr dan dan warna arnany nya. a. Lalu alu celu celupk pkan an paru paru-p -par aru u ters terseb ebut ut keda kedala lam m
larutan CaCO3. Amati warna paru-paru dan bentuknya dan amati pula warna CaCO3 sebelum dan sesudah dicelupkan paru-paru tersebut.
C.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Mencit
Sesudah
Merah pucat
Merah
*Paru – paru
Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh data sebagai berikut : •
Sebelum
Pengamatan Strukur Organ respirasi Primer dan Sekunder Mencit
1.
warna
2.
elatisitas Mengempis
Mengembang (lobus kann)
*Air
Rong ga hidun g
trakea
2 luban g dan basa h
Terdapa t cincin trakea
Tidak Tidak terlih terlihat at jelas jelas
Terdir i dari 2 lobus, kana n (lebih besar ) dan kiri
Warn a
Mera h muda
Merah pucat
Mera Tidak h terlihat pucat jelas
Mera h muda
Bent uk
Segiti ga terbal ik
Memanj ang, terdapat rongga.
Tidak Tidak terlih terlihat at jelas jelas
Seper ti paruparu manu sia
Struk tur
•
bron kus
bronki olus
Paruparu
Uji Metil Blue
Sebelum
Sesudah
Jantung
Merah
Merah
Otot
Putih pucat
Biru
Syaraf
Putih
Putih
Paru-paru
Merah pucat
Merah pucat
Ginjal
Merah
Merah
•
Uji Permeabilitas Paru – Paru
1.
warna
Putih keruh
Bening
2.
endapan
Tidak ada
Ada
Paru-paru mamalia terletak dalam rongga dada. Paru-paru mamalia memiliki tekstur yang mirip spons dan berbentuk seperti sarang lebah dengan epithelium lembab yang berfungsi sebagai permukaan respirasi. Pada pengamatan Organ respirasi pada mencit diperoleh data bahwa mencit hanya memiliki organ primer saja, yakni paru-paru. Tidak ditemukan adanya organ sekunder lainnya. Hal ini diperkuat dengan teori menurut Knut Schmidt 1997 dalam Animal Physyologi bahwa mamalia hanya memiliki jenis organ respirasi yakni paru-paru. Paru-paru mencit berwarna merah muda, warna merah menandakan bahwa paru-paru mencit mengandung banyak pembuluh darah. Pembuluh darah ini secara structural melilit alveolus di dalam lobus paruparu. Selain itu, pembuluh darah juga membawa darah yang berfungsi untuk mengangkut oksigen dan juga karbondioksida. Pada percobaan kedua uji metil blue diperoleh data bahwa sebelum dan sesudah pemberian metil blue terdapat perbedaan pada mencit. Saat mencit disuntikkan metil blue dan dibiarkan beraktifitas selama 20 menit, terlihat tubuh mencit menjadi membiru. Setelah 20 menit, mencit kemudian dibunuh dan saat pengamatan , organ respirasi dan organ lain juga syaraf berwarna menjadi pucat. Hal ini disebabkan metil blue bereaksi positif terhadap oksigen, saat kondisi mencit masih hidup maka respirasi berjalan dengan baik dan seluruh tubuhnya mengandung oksigen, sehingga metil blue semakin menyerap keseluruh tubuh mencit sehingga warna tubuh mencit menjadi membiru. Sebaliknya saat mencit dibunuh, maka secara otomatis jaringan hidup akan berhenti melakukan fungsinya, sehingga asupan oksigen terhenti, ketika asupan oksigen berhenti maka metil blue tidak dapat
berekasi dan warna jaringan menjadi pucat. Pada uji permeabilitas paru-paru mencit yang telah diambil terdiri dari 2 lobus, lobus kanan dan lobus kiri. Lobus kanan lebih besar daripada lobus kiri, hal ini disebabkan lobus kiri terhimpit oleh posisi jantung. Paru-paru tersusun dari jaringan epitel yang permeable. Terhadap udara, khususnya oksigen dan karbon dioksida. Strukturnya yang seperti spons menyebabkan paru-paru dapat melakukan proses difusi udara. Untuk menguji paru-paru bersifat permeable, paru-paru mencit dikempiskan terlebih dahulu, sebelum dikempiskan bagian bronkus diikat terlebih dahulu. Agar tidak ada udara yang masuk. Kemudian paru-paru dicelupkan ke dalam larutan CaCO3. Paru-paru terlihat mengembang, namun yang mengembang hanya lobus kanan saja, hal ini disebabkan saat pemisahan paru-paru dengan tulang rusuk, paru-paru kiri mengalami kebocoran, karena kesalahan teknis. Warna paru-paru setelah dicelupkan ke dalam CaCO3, menjadi lebih pucat dan larutan berwarna bening. Hal ini disebabkan karena, CO2 bereaksi dengan CaCO3, sehingga larutan menjadi bening. Hal ini menandakan bahwa paru-paru menyerap larutan CaCO3 secara difusi, sehingga paru-paru menjadi mengembang. Senyawa padat CaCO3 akan bereaksi dengan air/H2O membentuk karbondioksida dan kalsium hidroksida, berikut reaksi kimianya :
CaCO3 + H2O
CO2 + Ca(OH)2
konsentrasi CO2 di larutan lebih tinggi dari konsentrasi CO2 di dalam paru-paru maka terjadi proses difusi CO2 melalui membran alveolus ke dalam paru-paru. Alveolus yang terdapat pada ujung akhir bronkiolus berupa kantong kecil yang salah satu sisinya terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon. Struktur alveolus yang berselaput tipis dan terdapat banyak muara kapiler darah maka memungkinkan terjadinya difusi gas.. Akibat dari proses difusi tersebut paru-paru menjadi menggembung karena CO2 masuk melalui pluera dan didifusi oleh dinding alveolus. Karbondioksida yang terbentuk menyebabkan warna larutan menjadi putih keruh. Saat paru -paru dicelupkan ke dalam gelas kimia maka paru-paru akan berdifusi dengan CO2 sehingga warna larutan menjadi bening. Hal ini membuktikan bahwa paru-paru bersifat permeable terhadap gas dan zat-zat lainnya. D.
KESIMPULAN
1. Paru-paru mamalia memiliki tekstur yang mirip spons dan berbentuk seperti sarang
lebah dengan epithelium lembab yang berfungsi sebagai permukaan respirasi. 2. Mencit hanya memiliki organ primer saja, yakni paru-paru.
3.
Metil blue oksigen.
bereaksi
4.
Paru-paru pada mencit tersusun dari jaringan epitel yang permeable.
5. Paru-paru menyerap secara difusi,
positif
larutan
terhadap
CaCO3
6.
Paru-paru bersifat permeable terhadap gas dan zat-zat lainnya.
E.
JAWABAN PERTANYAAN
1. Mengapa keluar masuknya O2 dan CO2 dari organ respirasi ke jaringan dan sebaliknya berlangsung secara difusi?
Jawab : Proses keluar masuknya O2 dan CO2 dari organ ke jaringan dan sebaliknya berlangsung secara difusi karena Reservoir uatama oksigen molekuler di Bumi adalah atmosfer, yang mengandung sekitar 21% O2. Lautan, danau, dan bahan air lainnya juga mengandung oksigen dalam bentuk O2 terlarut. Sumber oksigen yang disebut medium respirasi, adalah uadar bagi hewan darat (terestrial) dan air untuk hewan air (aquatik). Bagian hewan tempat oksigen dari lingkungan berdifusi ke dalam sel hidup dan karbondioksida berdifusi keluar disebut permukaan respirasi. Semua sel hidup harus digenangi air untuk mempertahankan dan memelihara membrane plasmanya. Dengan demikian, permukaan respirasi hewan terrestrial dan hewan akuatik bersifat lembab,, dan O2 dan CO2 berdifusi melewatinya setelah larut terlebih dahulu dalam air. Selain itu, permukaan respirasi seekor hewan harus cukup besar untuk bisa menyediakan O2 dan membuang CO2 bagi seluruh tubuh. 2. Buatlah kurva disosiasi HbO2!
Jawab :
Peningkatan PCO2 menggeser kurva disoiasi O2-Hb ke kanan. Persen saturasi Hb masih bergantung pada PO2 , tetapi untuk setiap PO2 , jumlah O2 dan Hb yang dapat berikatan menurun. Efek ini penting karena PCO2 dapat meningkat dikapiler sistemik ketika CO2 berdifusi mengikuti penurunan gradiennya dari sel ke dalam darah. Adanya tambahan CO2 dalam darah ini menyebabkan penurunan afinitas Hb terhadap O2 , sehingga Hb lebih banyak membebaskan O2 dijaringan dibandingkan dengan jika faktor satusatunya yang mempengaruhi % saturasi Hb adalah penurunan PO2 dikapiler sistemik. Peningatan keasaman juga menggeser kurva kekanan, karena CO2 menghasilkan asam ditingkat kapiler sistemik karena menyerap CO2 dari jaringan. Penurunan afinitas Hb terhadap O2 akibat peningkatan keasaman ini membantu meningkatkan jumlah O2 yang dibebaskan ditingkat jaringan pada PO2 tertentu. Pada sel-sel yang aktif melakukan metabolisme, misalnya otot yang sedang bekerja, tidak saja CO2 penghasil asam yang diproduksi, tetapi juga asam laktat jika sel-sel tersebut menggunakan metabolisme anaerob. Akibatnya terjadi peningkatan lokal asam di otot tersebut yang selanjutnya mempermudah pembebasan O2 dijaringan yang sangat membutuhkan O2 tersebut. Dengan cara serupa, peningkatan suhu menggeser kurva O2-Hb ke kanan, menyebabkan lebih banyak O2 yang dibebaskan untuk PO2 tertentu. Otot yang berolahraga atau sel lain yang aktif bermetabolisme menghasilkan panas. Peningkatan local suhu yang terjadi meningkatkan pembebasan O2 dari Hb untuk digunakan oleh jaringan yang lebih aktif. Dengan demikian, peningkatan CO2 , keasaman, dan suhu ditingkat jaringan yang kesemuanya berkaitan dengan peningkatan metabolisme sel dan peningkatan konsumsi O2, meningkatkan efek penurunan PO2 dalam mempermudah pembebasan O2 dari Hb. Efek ini sebagian besar dihilangkan ditungkat paru, tempat kelebihan CO2 pembentuk asam tersebut
dikeluarkan dan lingkungan local lebih dingin. Dengan demikian, Hb memiliki afinitas yang lebih besar untuk O2 dilingkungan kapiler paru. Sehingga efek peningkatan PO2 pada pengikatan O2 dengan Hb meningkat. Perubahanperubahan di atas berlangsung dilingkungan sel darah merah, tetapi suatu factor di dalam sel darah merah juga dapat mempengaruhi tingkat pengikatan O2-Hb =2,3-difosfogliserat (DPG). Konstituen eritrosit ini, yang dihasilkan selama metabolisme sel darah merah, dapat berikatan secara reversible dengan Hb dan mengurangi afinitasnya terhadap O2 , seperti yang dilakukan CO2 dan H+. Dengan demikian, peningkatan kadar DPG seperti factor-faktor lainnya, menggeser kurva O2-Hb ke kanan, meningkatkan pembebasan O2 pada saat darah mengalir ke jaringan. Produksi DPG oleh sel darah merah secara bertahap meningkat apabila Hb didarah arteri terus menerus berada dalam keadaan tidak jenuh (unsaturated ) yaitu apabila HbO2 arteri dibawah normal. Keadaan ini dapat terjadi pada orangorang yang tinggal ditempat yang tinggi atau mereka yang mengidap jenis-jenis tertentu penyakit-penyakit sirkulasi, pernapasan, atau anemia. Dengan mendorong pembebasan O2 dari Hb di tingkat jaringan, peningkatan DPG ini membantu mempertahankan ketersediaan O2 untuk digunakan oleh jaringan pada keadaan-keadaan yang berkaitan dengan penurunan pasokan O2 arteri. Akan tetapi tidak seperti faktor lain DPG terdapat pada sel darah merah diseluruh sistem sirkulasi dan dengan demikian menggeser kurva ke kanan dengan derajat yang sama baik di jaringan perifer maupun di paru. Akibatnya, DPG menurunkan kemampuan Hb menyerap O2 ditingkat paru, yang merupakan sisi negative dari peningkatan produksi DPG. 3. Jelaskan secara singkat sintesis ATP di dalam sel !
mekanisme
Langkah akhir pada fosforilasi oksidatif adalah mengkonservasi ADP menjadi ATP. Ini terjadi dalam gabungan molekul protein yang besar, yang menonjol ke segala arah melalui bagian dalam membran mitokondria dan menonjolkan kepala seperti bongkol ke bagian dalam matriks. Molekul ini adalah ATPase, dinamai ATP sintetase. Dipostulasikan bahwa konsentrasi ion hidrogen yang lebih tinggi di dalam ruang antara 2 membran mitokondria dan perbedaab potensial listrik yang kasar yang melintasi bagian dalam membran ini menyebabkan ion hidrogen mengalir ke dalam matriks mitokondria melalui zat dari molekul ATPase. Dalam melakukan ini, energi yang berasal dari aliran ion
hidrogen digunakan oleh ATPase. Untuk mengubah ADP menjadi ATP dengan menggabungkan ADP dengan fosfat, pada waktu yang sama mmbentuk tambahan ikatan fosfat berenergi tinggi. Kini dapat ditentukan jumlah total moleku ATP yang dibentuk untuk energi dari satu molekul glukosa, jumlahnya adalah 2 selama glikolisis, 2 selama siklus asam sitrat dan 34 selama fosforilasi oksidatif. Yang membuat jumlah total 38 molekul ATP terbentuk untuk tiap molekul glukosa yang didegradasi menjadi CO2 dan air. Jadi 30.000 kalori energi disimpan dalam bentuk ATP, sedangkan 686.00 kalri dikeluarkan selama oksidasi lengkap setiap grm molekul glukosa. Hal ini menggambarkan efisiensi keseluruhan transfer energi sebesar 44%. Sisa energi sebesar 56% menjadi panas, oleh karena itu tidak dapat digunakan oleh sel untuk melakukan fungsi spesifik. 4. Sebutkan membran respirasi atau pada bagian apa pertukaran O2 dan CO2 berlangsung pada ikan, katak, reptilia, burung dan mamalia !
Ikan : insang (branchia), gelembung renang (saccus pneumaticus), labirin. Katak : kulit, paru-paru ( pulmo) tepatnya pada bagian trakea, bronchus,
bronchiolus. Reptilia : paru-paru (trakea, bronchua, selat kompleks). Burung : kantung udara (pundi-pundi hawa) dan paru-paru (trachea, bronchus, parabronkhus, kapiler-kapiler udara). Mamalia : paru-paru (trakhea, bronchus, bronkheoli, alveoli).
DAFTAR PUSTAKA
Schmidt, Knutt. 1997. Animal Physiology . America : Cambridge University Ganong, Wiliam F. 2002. Buku Fisiologi Kedokteran Edisi 20 . EGC:Jakarta.
Ajar
Junqueira,Carlos. Et al . 2002. Histologi Dasar Edisi ke-8. IKAPI : Penerbit Buku Kedokteran Mitchell, Reece. 2000. Campbell Biologi jilid 2. Jakarta : Erlangga Hall, Guyton. 2000. Fisiologi Kedokteran. EGC : Penerbit Buku Kedokteran
