PEGUKURAN MOLEKUL CO2 HASIL RESPIRASI
Reynaldi Zulfikar1, Apriani Mutmainah1, Yeni Rachmawati1 , Mifta Jannah Suryani1, Annisa Silvia Tamara1
Program Studi Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Abstrak
Respirasi merupakan proses katabolisme atau penguraian senyawa organik menjadi senyawa anorganik. Respirasi mengacu kepada proses metabolik intraseluler di dalam mitokondria yang menggunakan O2 dan memproduksi CO2 untuk proses pembentukan energi. Sementara, istilah pernapasan eksternal mengacu kepada proses pertukaran O2 dengan CO2 yang terjadi di dalam sistem pernapasan. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa rata-rata volume CO2 yang dikeluarkan setelah beraktivitas (lari) lebih besar dibandingkan dengan volume CO2 yang dikeluarkan saat tidak beraktivitas (istirahat). Semakin banyak aktivitas, kebutuhan energi akan semakin meningkat sehingga laju respirasi selular juga meningkat, Oleh karena itu volume CO2 yang dihasilkan juga semakin banyak. Selain itu terdapat faktor lain yaitu berat badan, jenis kelamin dan usia yang mempengaruhi laju pembentukan CO2 dari hasil respirasi.
Kata kunci : Respirasi, Pernapasan, volume CO2
PENDAHULUAN
Respirasi atau pernapasan terdiri dari dua proses yang terpisah namun berhubungan: Pernapasan seluler dan pernapasan eksternal. Istilah pernapasan seluler mengacu kepada proses metabolik intraseluler di dalam mitokondria yangmenggunakan O2 dan memproduksi CO2 untuk proses pembentukan energi. Sementara, istilah pernapasan eksternal mengacu kepada seluruh tingkatan proses pertukaran O2 dengan CO2 antara lingkungan eksternal degan sel jaringan, yang merupakan fungsi utama dari sistem pernapasan.
Paru-paru merupakan alat pernapasan yang berfungsi sebagai alat pompa. Paru-paru anusia berjumlah dua buah, yaitu paru-paru kanan dan kiri, masing-masing memiliki glambir yang berjumlah lima, 3 di paru-paru bagian kiri dan 2 di bagian kanan (Pearce, 2011).
Faktor-faktor internal yang dapat mempengaruhi fungsi paru, antara lain:
Usia
Proses penuaan atau bertambahnya umur. Semakin tua usia seseorang maka semakin besar kemungkinan terjadi penurunan fungsi paru (Suyono, 1995). Kebutuhan zat tenaga terus meningkat sampai akhirnya menurun setelah usia 40 tahun berkurangnya kebutuhan tenaga tersebut dikarenakan telah menurunnya kekuatan fisik dan mempengaruhi frekuensi pernapasan dan kapasitas paru.
Jenis Kelamin
Volume dan kapasitas seluruh paru pada wanita kira-kira 20 sampai 25% lebih kecil dari pada pria, dan lebih besar lagi pada atletis dan orang yang 23 bertubuh besar daripada orang yang bertubuh kecil dan astenis (Guyton dan Hall, 1997). Kapasitas paru pada pria lebih besar yaitu 4,8 L dibandingkan pada wanita yaitu 3,1 L (Tambayong,2001)
Riwayat Penyakit Paru-Paru
Kondisi kesehatan dapat mempengaruhi kapasitas vital paru seseorang. Kekuatan otot-otot pernapasan dapat berkurang akibat sakit (Ganong, 2002)
Kebiasaan Merokok
Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran pernafasan dan jaringan paru-paru. Pada saluran nafas besar selmukosa membesar (hipertrofi) dan kelenjar mukus bertambah banyak. Pada saluran pernafasan kecil, terjadi radang ringan hingga penyempitan akibat bertambahnya sel dan penumpukan lendir. Akibat perubahan anatomi saluran nafas, pada perokok timbul perubahan fungsi paru dan segala macam perubahan klinisnya.
Tekanan Darah
Besarnya penurunan tekanan sepanjang arteriol sangat berbeda-beda tergantung apakah mereka kantriksi/dilatasi. Besar nilai pada orang dewasa kira-kira 90 mmHg yang sedikit lebih kecil dari rata-rata tekana sistole 120 mmHg dan tekanan diastole 80 mmHg. Apabila terjadi peningkatan atau penurunan tekanan darah akan menyebabkan darah mengalir lebih lama. Peningkatan dan penurunan tekanan rata-rata dapat mempengaruhi homeostatis dalam tubuh. Jika sirkulasi darah tidak memadahi lagi, maka terjadilah gangguan pada sistem transpor oksigen, karbondioksida dan hasil metabolisme lainya (Tambayong,2001)
Aktivitas Fisik
Salah satu komponen fisik yang dapat mempengaruhi fungsi dan kapasitas pernapasan adalah kekuatan otot-otot pernapasan. Peningkatan kekuatan otot-otot pernapasan dapat dilakukan dengan olahraga atau aktivitas fisik lainnya dengan teratur. Aktivitas fisik memiliki efek yang akut maupun kronis terhadap sistem pernapasan melalui mekanisme adaptasi terhadap otot - otot pernapasan Otot-otot skelet yang mengalami kontraksi saat melakukan aktivitas fisik membutuhkan O2dan menghasilkan CO2 yang lebih banyak sehingga ventilasi paru akan meningkat secara dramatis. Faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi paru adalah volume tidal dan frekuensi pernapasan atau respiratory rate (Soewolo,2005).
Kecepatan respirasi dapat diukur secara tidak langsung dengan mengukur kadar CO2 udara ekspirasi. Udara ekspirasi adalah udara yang dihembuskan sebagai hasil respirasi (pernapasan). Dengan bernafas sangat kuat, kita dapat menghisap lebih dari 500ml udara. kelebihan udara yang dihirup ini, yang disebut volume udara cadangan inspiratori, rata:rata 3100ml. Dengan demikian sistem pernapasan dapat menarik 3100 ml volume cadangan respiratori dan 500 ml volume udara tidal = 3600ml udara (Soewolo, 2003).
MATERIAL DAN METODE
Praktikum pengukuran molekul CO2 hasil respirasi kali ini dilaksanakan pada hari Jum'at 13 April 2018 yang bertempat di Pusat Laboratorium Terpadu (PLT) UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum respirasi adalah plastik, selang, gelas ukur, aquadest, NaOH dan bromthimol blue. Pertama – tama kantung plastik diikat dengan pipa plastik dengan erat agar tidak terjadi kebocoran. Disediakan tiga gelas ukur dengan ukuran 100 ml,dan diisi masing-masing dengan 50 ml aquadest. Diteteskan 10 tetes indikator brom thimol blue dan diaduk sampai merata. Jika air tidak berwarna biru, maka diteteskan beberapatetes NaOH sampai warna berubah menjadi warna biru. Hal yang sama dilakukan pada gelas ukur yang lain. Tanda A,B, C diberikan kepada tiga gelas ukur tersebut.
Dalam keadaan beristirahat, Orang probandus (OP) bernafas secara normal. Nafas dihembuskan dan dimasukkan kedalam kantung plastik. Hembusan nafas ditampung dalam kantung plastik sampai kantung plastik penuh. Setelah kantung plastik penuh dengan udara hasil pernafasan, plastik bagian tengah dilipat agar tidak ada udara yang keluar dari plastik. Kemudian ujung pipa plastik dimasukkan kedalam gelas ukur A dan udara dari kantung plastik dikeluarkan sedikit demisedikit. Pada gelas ukur A (Berwarna kuning) larutan NaOH diberikan dan dan diaduk. Jika warna belum berubah menjadi warna biru, tetesan NaOH selanjutnya diberikan sampai warna berubah menjadi biru. Tetes NaOH dihitung dan diukur dalam ml. Percobaan kedua, orang probandus (OP) berlari-lari mengellingi kampus. Setelah itu, dilakukan kembali tahapan seperti pada percobaan pertama. Pada orang probandus yang telah melakukan aktivitas lari keliling kampus, kemudian volume kantung plastik diukur dengan cara kantung plastik diisi dengan air. Agar air tetap tertampung, kantung plastik berisikan air diletakan didalam ember. Kemudian air diukur volumenya. Dihitung banyaknya mikromol CO2 yang terdapat dalam satu liter udara yang berasal dari hembusan nafas orang probandus.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Hasil pengukuran molekul CO2 hasil respirasi
No.
Probandus
Jenis Kelamin, Berat badan
Volume CO2 yang dikeluarkan/liter udara (mL)
Normal exhalase
Extra Exhalase
1.
M. Barry Rahman
Laki-laki < 50 kg
16,3
14,7
2.
Reynaldi Zulfikar
Laki-laki > 70 kg
16,7
16,3
3.
Faris Salahudin
Laki-laki > 50 kg
14
15,2
4.
Apriani Mutmainah
Perempuan < 50 kg
22
8,1
5.
Aisyah Yuni
Perempuan > 50 kg
16
19,6
6.
Risqa Auliya
Perempuan > 50 kg
15,5
27,7
Respirasi merupakan proses pertukaran gas oksigen (O2) dari udara oleh organisme hidup yang digunakan untuk serangkaian metabolisme yang akan menghasilkan karbondioksida (CO2). Oksigen tersebut dipakai untuk oksidasi glukosa, sehingga menghasilkan energi dalam ikatan fosfat (ATP) (Waluyo, 2010). Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa volume CO2 yang dikeluarkan saat respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu aktivitas tubuh, berat badan, dan jenis kelamin.
Hasil pengamatan menunjukkan bahwa rata-rata volume CO2 yang dikeluarkan setelah beraktivitas (lari) lebih besar dibandingkan dengan volume CO2 yang dikeluarkan saat tidak beraktivitas (istirahat). Terlihat pada probandus Faris, volume CO2 yang dikeluarkan saat istirahat adalah sebesar 14 ml/liter udara. Setelah beraktivitas, volumenya naik menjadi 15,2 ml/liter udara. Begitu pula pada probandus Aisyah, volume CO2 yang dikeluarkan saat istirahat adalah sebesar 16 ml/liter udara. Setelah beraktivitas, volumenya naik menjadi 19,6 ml/liter udara. Sama halnya dengan Risqa, volume CO2 yang dikeluarkan saat istirahat sebesar 15,5 ml/liter udara, namun setelah beraktivitas volumenya menjadi 27,7 ml/liter udara.Hal ini berbanding terbalik pada probandus Barry Rahman, Reynaldi, dan Apriani. Pada ketiga probandus tersebut banyaknya volume CO2 yang dilepaskan lebih besar pada saat tidak beraktivitas (istirahat). Dapat dimungkinkan karena saat memasukkan CO2 ke dalam kantung plastik, tidak semua CO2 dikeluarkan melalui mulut, melainkan melalui hidung pula. Sehingga berpengaruh terhadap penghitungan jumlah CO2 yang dihasilkan (Wilson, 1997).
Berdasarkan pengaruh aktivitas terhadap hasil CO2, menurut Soewolo (2000), semakin tinggi aktivitas maka laju respirasinya semakin meningkat. Wilson (1997) juga menambahkan bahwa semakin banyak aktivitas, kebutuhan energi semakin meningkat sehingga laju respirasi selular juga meningkat. Peningkatan laju respirasi seluler sejalan dengan banyaknya O2 yang dihirup. Oleh karena itu volume CO2 yang dihasilkan juga semakin banyak. Ketika melakukan aktivitas seperti berlari-lari dapat meningkatkan aliran darah melalui paru-paru sehingga menyebabkan oksigen dapat berdifusi ke dalam kapiler paru dengan volume yang lebih besar atau maksimum. Aktivitas tersebut akan meningkatkan kapasitas paru dan akan meningkat 30-40 % (Guyton & Hall, 1997). Sehingga kadar O2 yang dibutuhkan oleh sel tubuh akan lebih besar dan berdampak pada hasil respirasi (CO2) yang ikut meningkat.
Faktor kedua yaitu berat badan. Berdasarkan hasil percobaan, rata-rata laki-laki yang berat badannya 50 kg, volume CO2 yang dikeluarkan lebih rendah dari laki-laki yang berat badannya lebih dari 70 kg. Begitu pula perempuan yang berat badannya kurang dari 50 kg, volume CO2 yang dikeluarkan lebih rendah dari perempuan yang berat badannya lebih dari 50 kg. Hal tersebut karena semakin besar berat badan seseorang, maka jumlah sel tubuhnya juga semakin banyak. Banyaknya jumlah sel dapat mempengaruhi laju respirasi seluler. Semakin banyak jumlah sel, jumlah O2 yang dibutuhkan untuk respirasi sel juga meningkat sehingga molekul CO2 yang dikeluarkan juga meningkat (Isnaeni, 2006).
Faktor ketiga yaitu jenis kelamin. Berdasarkan tabel hasil, diketahui bahwa kebutuhan O2 laki-laki lebih besar daripada perempuan sehingga hasil respirasi (CO2) juga lebih tinggi. Hal tersebut karena kadar Hb pada laki-laki lebih banyak daripada kadar Hb perempuan. Sehingga laki-laki membutuhkan lebih banyak O2 untuk diikat. Karena O2 yang diikat lebih banyak, CO2 yang dihasilkan juga lebih banyak. Selain itu, volume dan kapasitas seluruh paru pada perempuan lebih kecil sekitar 20 sampai 25 persen dibandingkan volume dan kapasitas paru pada laki-laki (Guyton,2007).
KESIMPULAN
Volume CO2 yang dikeluarkan setelah beraktivitas (lari) lebih besar dibandingkan dengan volume CO2 yang dikeluarkan saat tidak beraktivitas.
Saat memasukkan CO2 ke dalam kantung plastik, tidak semua CO2 dikeluarkan melalui mulut, melainkan melalui hidung pula. Sehingga berpengaruh terhadap penghitungan jumlah CO2 yang dihasilkan pada probandus 1,2 dan 4.
Semakin tinggi aktivitas maka laju respirasinya semakin meningkat.
DAFTAR PUSTAKA
Ganong, William F. Buku ajar Fisiologi Kedokteran. Gramedia : Jakarta.
Guyton, Arthur C dan John . E. Hall . 2007. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran Edisi 11.EGC. Jakarta.
Isnaeni, Wiwi. 2006. Fisiologi Hewan. Karnisius.Yogyakarta.
Pearce, Evelyn C. 2011. Anatomi dan Fisiologi untuk paramedis. Gramedia : Jakarta.
Soewolo. 2000. Pengantar Fisiologi Hewan. Depdiknas. Jakarta.
Suyono, J. 1995. Deteksi Dini Penyakit Akibat Kerja. Penerbit Buku Kedokteran : Jakarta.
Tambayong, Jan. 2001. Anatomi dan Fisiologi untuk kedokteran. EGC : Jakarta.
Waluyo,Joko.2010.Biologi Umum. Universitas Negeri Jember. Jember.
Wilson, dkk. 1997. Life Cells, Organism, Populations.Sinaver Associates, inc.Massachusetts.
