BAB I PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Respirasi dapat diartikan sebagai proses yang dilakukan oleh organisme untuk menghasilkan energi dari hasil metabolisme respirasi pada hewan menunjukkan perbedaan antara hewan yang satu dengan yang lainnya, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan kedalam tubuh. Hewan-hewan tingkat rendah (avertebrata) lainnya telah memiliki alat pernapasan sederhana, misalnya Protozoa, porifera, sebagian besar pernapasan pada hewan-hewan protozoa dilakukan secara difusi. Pada molusca yang hidup didarat bernafas mengunakan paru-paru. Pada hewan filum Arthropoda ini ada yang bernafas menggunakan insang yaitu hewan yang hidup di air, dan adapula yang menggunakan trakhea dan paru-paru buku untuk hewan yang hidup di darat. Pada insecta pernafasannya menggunakan sistem trakhea, spirakel atau stigman yang merupakan tempat keluar masuknya udara pernafasan dari dan ke dalam sistem trakhea yang terdapat di eksoskleton, berbentuk pembuluh selindris yang berlapis zat kitin terbentuk secara berpasangan yang terbentuk di setiap segmennya dan merupakan tempat bermuaranya pembuluh trakhea. Adapun sistem respirasi pada hewan vertebrata (hewan bertulang belakang) alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat O 2 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya CO 2 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paruparu, insang, kulit, trakea, dan paru-paru. Hewan-hewan yang hidup di air, contohnya Pisces, alat respirasinya adalah insang. Insang berbentuk lembaranlembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen,
1
dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamella). Respirasi pada Amphibi misalnya katak berupa paru-paru, kulit dan insang. Pada stadium larva (berudu), hewan ini bernapas dengan insang luar berupa tiga pasang lipatan kulit yang banyak mengandung pembuluh kapiler darah. System respirasi pada Aves adalah paru-paru yang ukurannya relative kecil dibandingkan ukuran tubuhnya. Paru-paru pada burung terbentuk oleh bronkus primer, bronkus sekunder, dan pembuluh bronkiolus. Karena tingkat metabolisme tinggi yang terkait dengan penerbangan, burung memiliki tingkat yang lebih besar konsumsi oksigen dari yang lain vertebrata. sistem respirasi pada Reptil menggunakan paru-paru yang berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas.
B. RUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana sistem respirasi pada hewan Invertebrata (hewan tidak bertulang belakang)? 2. Bagaimana sistem respirasi pada hewan vertebrata (hewan bertulang belakang)? 3. Bagaimana sistem respirasi pada manusia?
C. TUJUAN
Pembuatan makalah ini bertujuan untuk mengetahui pernapasan pada hewan invertebrata, pada vertebrata dan manusia.
2
BAB II SISTEM PERNAPASAN
A. SISTEM PERNAPASAN PADA INVERTEBRATA
Respirasi merupakan proses memperoleh gas oksigen dari udara bebas sehingga dihasilkan gas karbon dioksida sebagai sisa metabolisme. Respirasi pada hewan menunjukkan perbedaan antara hewan yang satu dengan yang lainnya, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan kedalam tubuh. Contohnya pada hewan bersel satu seperti porifera dan Coelenterata, pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh. a. Protozoa Sebagian besar pernapasan pada hewan-hewan protozoa dilakukan secara
difusi. Oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO 2) yang terlarut dalam air, keluar masuk secara difusi melalui membran sel. Pada protozoa, masuknya oksigen dengan difusi menembus membran sel dan menuju sitoplasma. Difusi dan gerakan sitoplasma mengantarkan oksigen (O2) ke mitokondria. Oksigen digunakan untuk memecah senyawa organik sehingga menghasilkan energi, air dan karbondioksida (CO 2). Ketika oksigen berdifusi kedalam tubuh dan karbondioksida ke luar tubuh, oksigen (O 2) dalam air habis dengan cepat dan begitu pula pada karbondioksida (CO 2) tertimbun dengan cepat. Pada paramaecium silianya membantu pernafasan. Dengan pergerakan silianya air disekitarnya akan bergerak dan berarti membantu penyediaan oksigen. b. Porifera Oksigen (O2) yang diperlukan oleh porifera diambil langsung dari air. Air dimasukkan melalui pori-pori (ostium) pada permikaan tubuhnya, kemudian masuk ke dalam spongocoel. Poses selanjutnya dilakukan oleh sel leher (koanosit).
3
Aliran air membawa zat makanan, oksigen (O 2) akan diikat oleh koanosit dan sekaligus melakukan pencernaan makanan. Setelah itu karbondioksida (CO 2) dilepaskan ke air dan air dikeluarkan melalui oskulum. c. Coelenterata Coelenterata belum memiliki organ khusus untuk respirasi, sehingga
respirasinya dilakukan secara difusi melalui seluruh permukaan tubuh. d. Vermes Cacing tidak memiliki alat pernafasan khusus, pengambilan oksigen (O 2) dan pelepasan karbondioksida dilakukan secara difusi, kecuali pada beberapa cacing yang hidup di air bernafas menggunakan insang. Planaria menggunakan seluruh permukaan tubuhnya untuk bernafas dengan cara difusi. Cacing tanah juga seperti itu, dengan cara difusi oksigen (O 2) masuk melalui permukaan tubuhnya berlendir dan tipis. Selanjutnya oksigen akan masuk ke pembuluh darah dan diedarkan ke seluruh tubuhnya. Karbon dioksida sebagai hasil pernafasan dikeluarkan oleh jaringan ke pembuluh darah dan kemidian dikeluarkan melalui permukaan tubuhnya. Sementara itu
cacing yang hidup di air bernfas menggunakan insang,
misalnya Polychaeta menggunakan sepasang parapodia untuk bernafas yang berubah menjadi insang. Cacing gilik merupakan salah satu cacing yang hidup pada tubuh manusia, sehingga toleran terhadap kadar oksigen (O 2) yang rendah. Cacing gilik juga bernafas secara difusi melalui permukaan tubuhnya. e. Molusca Pada molusca yang hidup didarat bernafas mengunakan paru-paru, seperti bakicot yang terolong ordo pulmolata karena bernafas dengan paru-paru. Molusca yang hidup di air bernafas menggunakan insang, contohnya kernag laut (bivalvia) ,siput laut, cumi-cumi, bernafas dengan insang.
4
f. Echinodermata Echinodermata yang hidup di laut bernafas dengan insang. Hewan ini
memiliki alat pernafasan yang khusus yaitu insang yang disebut insang dermal/insang kulit. g. Arthropoda Pada hewan filum Arthropoda ini ada yang bernafas menggunakan insang yaitu hewan yang hidup di air, dan adapula yang menggunakan trakhea dan paruparu buku untuk hewan yang hidup di darat. Pada insecta pernafasannya menggunakan sistem trakhea, spirakel atau stigman yang merupakan tempat keluar masuknya udara pernafasan dari dan ke dalam sistem trakhea yang terdapat di eksoskleton, berbentuk pembuluh selindris yang berlapis zat kitin terbentuk secara berpasangan yang terbentuk di setiap segmennya dan merupakan tempat bermuaranya pembuluh trakhea. Pada umumnya spirakel akan terbuka jika serangga terbang atau beraktifitas, dan tertutup selama beristirahat. Contohnya belalang, sistem trakhea yang dimiliki oleh belalang adalah spirakel, saluran (pembuluh trakhea) dan trakeolus. Mekanisme pernafasannya diatur oleh otot perut (abdomen). Ketika abdomen berelaksasi udara masuk, dan ketika berkontraksi udara keluar. Sedangkan pada serangga air seperti jentik nyamuk, bernafas dengan menjulurkan tabung udaranya ke permukaan untuk mangambil udara. Pada hewan yang bernafas menggunakan paru-paru buku atau yang memiliki struktur bertumpuk-tumpuk dan bentuknya mirip buku, seperti kalajengking dan laba-laba, dan yang menggunakan insang buku seperti ketam dan udang. Insang buku tumbuh dari dasar anggota tubuh dan dinding tubuh yang berdekatan dan menjulur ke atas ke dalam ruang brankeat. Setiap insang terdiri dari sumbu sentral tempat pertautan lamela atau filamen. Aliran air di hasilkan oleh gerakan mendayung oleh insang timba, yaitu penjuluran yang berbentuk bulan sabit dari penjuluran mulut.
5
B. SISTEM PERNAPASAN PADA VERTEBRATA
Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat O 2 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya CO 2 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paruparu, insang, kulit, trakea, dan paru-paru. a. Respirasi pada Pisces
Insang dimiliki oleh jenis pisces. Insang adalah organ pernapasan yang baik, tipis lembab, lapisan vascular epidermis untuk memungkinkan pertukaran gas di seluruh membran tipis insang atau lapisan yang sangat tipis dari epidermis. Insang berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan O 2 berdifusi masuk dan CO 2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut operkulum, sedangkan insang pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operkulum. Pada fase inspirasi, O 2 dari air masuk ke dalam insang kemudian O 2 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan yang membutuhkan. Sebaliknya pada fase ekspirasi, CO 2 yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang diekskresikan keluar tubuh. Selain dimiliki oleh ikan, insang juga dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu insang luar. Hewan yang memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah salamander. Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni: a. Respirasi eksternal (ekspirasi) yang merupakan pertukaran antara O 2 dan
CO2 antara darah dan udara. b. Respirasi internal (inspirasi) yang merupakan pertukaran O 2 dan CO2 dari
aliran darah ke sel-sel tubuh.
6
Bentuk larva dari beberapa ikan dan amfibi memiliki insang eksternal. Ikan dewasa memiliki insang internal. Pertukaran gas di seluruh permukaan internal insang sangat efisien. Hal ini terjadi untuk memindahkan darah dan air di seberang arah di kedua sisi epitel pipih. Sebagai contoh, air yang melewati insang yang mengangkut darah dengan konsentrasi oksigen rendah ke tubuh. Karena konsentrasi (tekanan parsial) dari oksigen lebih rendah dalam darah daripada di air berdifusi oksigen, ke dalam darah. Air kemudian melewati pembuluh yang membawa darah yang relatif ti nggi oksigen dari dalam tubuh. Selanjutnya, oksigen berdifusi karena darah ini masih memiliki oksigen kurang dari sekitarnya air. Karbon dioksida juga berdifusi ke dalam air karena yang konsentrasi (tekanan) lebih tinggi dalam darah daripada di air. Mekanisme pertukaran lawan arus ini menyediakan gas yang efisien pertukaran dengan mempertahankan gradien konsentrasi antara darah dan air di atas panjang tempat tidur kapiler. Insang tidak saja berfungsi sebagai alat pernapasan tetapi dapat pula berfungsi alat ekskresi garam-garam, penyaring makanan, alat pertukaran ion, dan osmoregulator. Beberapa jenis ikan mempunyai labirin yang merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan ronggarongga tidak teratur. Labirin ini berfungsi menyimpan cadangan O 2 sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan O 2. Contoh, ikan yang mempunyai labirin adalah: ikan gabus dan ikan lele. Untuk menyimpan cadangan O2, selain dengan labirin, ikan mempunyai gelembung renang yang terletak di dekat punggung. b. Respirasi pada Amphibi
Kulit amphibi memiliki struktur sederhana dari semua utama vertebrata organ. Pada katak, jaringan kapiler terletak di bawah epidermis. Susunan vaskular memfasilitasi pertukaran gas antara kapiler dan lingkungan dengan baik difusi dan konveksi. Lapisan mukosa yang lembab berlendir yang membuat kulit amfibi terlindungi dari cedera dalam pertukaran gas. Beberapa amfibi memperoleh sekitar 25% atau lebih oksigen mereka dengan pertukaran ini.
7
Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paru-paru walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Pada katak ini, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentukbentuk sepertikantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek. Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembunggelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut: Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu, koane menutup dan otot rahang bawa dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru
8
terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paruparu dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut: Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar. c. Respirasi pada Aves
Karena tingkat metabolisme tinggi yang terkait dengan penerbangan, burung memiliki tingkat yang lebih besar konsumsi oksigen dari yang lain vertebrata. Burung juga menggunakan sistem tekanan negatif untuk memindahkan udara masuk dan keluar dari paru-paru mereka dalam pasang surut dan pola aliran pernapasan mirip dengan mamalia. Namun, burung juga memiliki ventilasi paru-paru khusus. Mekanisme yang memungkinkan satu arah mengalir di atas permukaan pertukaran gas. Mekanisme ini membuat paru-paru burung lebih efisien daripada paru-paru mamalia. Paru-paru Burung memiliki terowongan seperti bagian yang disebut parabronkhus, yang mengarah ke udara kapiler di mana terjadi pertukaran gas. Pengaturan dan fungsi suatu sistem kantung udara membuat satu arah aliran mungkin. Kantung udara ini bercabang-cabang ke seluruh rongga tubuh, yang dilipat, dan terbuka dan menutup sebagai hasil dari kontraksi otot di sekitar mereka. Udara melewati paru-paru dan memasuki (posterior) perut kantung udara. Ini kemudian melewati paru-paru ke udara (anterior) toraks kantung. Akhirnya, udara dihembuskan dari kantung-kantung udara toraks. Seluruh proses ini membutuhkan dua siklus pernapasan yang lengkap. Pada burung, tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paruparu. Paru-paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk. Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang
9
terdapat pada dasar faring yang menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea terdapat sirink yang pada bagian dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar. Bergetarnya selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus yang merupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (di bagian ventral) dan dorsobronkus (di bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau lebih). Parabronkus berupa tabung tabung kecil. Di parabronkus bermuara banyak kapiler sehingga memungkinkan udara berdifusi. Selain paru-paru, burung memiliki 8 atau 9 perluasan paru-paru atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus) yang menyebar sampai ke perut, leher, dan sayap. Pundi-pundi hawa berhubungan dengan paruparu dan berselaput tipis. Di pundi-pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan; pundi-pundi hawa hanya berfungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh. Karena adanya pundi-pundi hawa maka pernapasan pada burung menjadi efisien. Pundipundi hawa terdapat di pangkal leher (servikal), ruang dada bagian depan (toraks anterior), antara tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks posterior), dan di rongga perut (kantung udara abdominal). d. Respirasi pada Reptilia
Paru-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif . Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahanbelahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
10
C. SISTEM PERNAPASAN MANUSIA
Pernapasan ( breathing) adalah menghirup dan menghembuskan napas. Dengan kata lain bernapas dapat diartikan sebagai proses memasukkan udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan. Sementara, respirasi ( respiration) berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel sehingga diperoleh energi. Energi yang dihasilkan dari respirasi sangat diperlukan sekali untuk melakukan beberapa aktifitas.yaitu untuk mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi. Oleh karena itu, kegiatan pernapasan dan respirasi sebenarnya saling berhubungan. 1.
Struktur Pernafasan Manusia
Struktur pernafasan pada manusia terdiri dari : a. Hidung Hidung merupakan alat pernapasan yang terletak di luar dan tersusun atas tulang rawan. Pada bagian ujung dan pangkal hidung ditunjang oleh tulang nasalis. Rongga hidung dibagi menjadi dua bagian oleh septum nasalis, yaitu
bagian kiri dan kanan. Bagian depan septum ditunjang oleh tulang rawan, sedangkan bagian belakang ditunjang oleh tulang vomer dan tonjolan tulang ethmoid. Pada bagian bawah rongga hidung dibatasi oleh tulang palatum, dan maksila. Bagian atas dibatasi oleh ethmoid, bagian samping oleh tulang maksila, konka nasalis inferior, dan ethomoid sedangkan bagian tengah dibatasi oleh septum nasalis. Pada dinding lateral hidung terdapat tiga tonjolan yang disebut konka nasalis superior, konka media dan konka inferior. Melalui celah-celah pada ketiga tonjolan ini udara inspirasi akan dipanaskan oleh darah di dalam kapiler dan
11
dilembapkan oleh lendir yang disekresikan oleh sel goblet. Lendir juga dapat membersihkan udara pernapasan dari debu. Bagian atas dari rongga hidung terdapat daerah olfaktorius. Di daerah olfaktorius terdapat sel-sel pembau. Sel-sel ini berhubungan dengan saraf otak pertama (nervus olfaktorius). Panjangnya sekitar 10 cm. Udara yang akan masuk ke dalam paru-paru pertama kali akan masuk melalui hidung terlebih dahulu. Sekitar 15.000 liter udara setiap hari akan melewati hidung. b. Faring Faring merupakan percabangan 2 saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofaring) pada bagian depan dan saluran pencernaan (orofaring) pada bagian
belakang. Faring berbentuk seperti tabung corong, terletak di belakang rongga hidung dan mulut, dan tersusun dari otot rangka. Faring berfungsi sebagai jalannya udara dan makanan. Faring merupakan percabangan 2 saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofaring) pada bagian depan dan saluran pencernaan (orofaring) pada bagian belakang.
c. Laring Dari faring, udara pernapasan akan menuju pangkal tenggorokan atau disebut juga laring. Laring tersusun atas kepingan tulang rawan yang membentuk jakun. Jakun tersebut tersusun oleh tulang lidah, katup tulang rawan, perisai tulang rawan, piala tulang rawan, dan gelang tulang rawan. Pangkal tenggorokan dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorokan ( epiglotis). Jika udara menuju tenggorokan, anak tekak melipat ke bawah, dan ketemu dengan katup pangkal tenggorokan sehingga membuka jalan udara ke tenggorokan. Saat menelan makanan, katup tersebut menutupi pangkal tenggorokan dan saat bernapas katup tersebut akan membuka. Pada pangkal tenggorokan terdapat pita suara yang bergetar bila ada udara melaluinya. Misalnya saja pada saat sedang berbicara.
12
d. Trakea Trakea manusia berupa tenggorokan seperti pipa yang panjangnya ± 10 cm, terletak sebagian di leher dan sebagian di rongga dada. Dinding tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan. e. Bronkus Bronkus tersusun atas percabangan, yaitu bronkus kanan dan kiri. Letak bronkus kanan dan kiri agak berbeda. Bronkus kanan lebih vertikal daripada kiri. Karena strukturnya ini, sehingga bronkus kanan akan mudah kemasukan benda asing. Itulah sebabnya paru-paru kanan seseorang menjadi lebih mudah terserang penyakit bronkhitis. Pada seseorang yang menderita asma bagian otot-otot bronkus ini berkontraksi sehingga akan menyempit. Hal ini dilakukan untuk mencegah masuknya lebih banyak benda asing yang menimbulkan reaksi alergi. Akibatnya penderita akan mengalami sesak napas. Sedangkan pada penderita bronkitis, bagian bronkus ini akan tersumbat oleh lendir. Bronkus kemudian bercabang lagi sebanyak 20 – 25 kali percabangan membentuk bronkiolus. Pada ujung bronkiolus inilah tersusun alveolus yang berbentuk seperti buah anggur. f. Paru-paru Paru-paru merupakan organ tubuh yang terletak pada rongga dada, tepatnya di atas sekat diafragma. Diafragma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Paru-paru merupakan organ yang berperan penting dalam proses pernapasan. Paru-paru terdiri atas dua bagian, paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir yang berukuran lebih besar daripada paru-paru sebelah kiri yang memiliki dua gelambir.
13
Paru-paru dibungkus oleh dua lapis selaput paru-paru yang disebut pleura. Semakin ke dalam, di dalam paru-paru akan ditemui gelembung halus kecil yang disebut alveolus. Jumlah alveolus pada paru-paru kurang lebih 300 juta buah. Adanya alveolus ini menjadikan permukaan paru-paru lebih luas. Diperkirakan, luas permukaan paruparu sekitar 160 m2. Dengan kata lain, paru-paru memiliki luas permukaan sekitar 100 kali lebih luas daripada luas permukaan tubuh. Dinding alveolus mengandung kapiler darah. Oksigen yang terdapat pada alveolus berdifusi menembus dinding alveolus, lalu menem bus dinding kapiler darah yang mengelilingi alveolus. Setelah itu, masuk ke dalam pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin yang terdapat di dalam sel darah merah sehingga terbentuk oksihemoglobin (HbO2). Akhirnya, oksigen diedarkan oleh darah ke seluruh tubuh. Setelah sampai ke dalam sel-sel tubuh, oksigen dilepaskan sehingga oksihemoglobin kembali menjadi hemoglobin. Oksigen ini digunakan untuk oksidasi. Karbon dioksida yang dihasilkan dari respirasi sel diangkut oleh plasma darah melalui pembuluh darah menuju ke paru-paru. Sesampai di alveolus, CO2 menembus
dinding
pembuluh
darah
danding
alveolus.
Dari
alveolus,
karbondioksida akan disalurkan menuju hidung untuk dikeluarkan. Jadi proses pertukaran gas sebenarnya berlangsung di alveolus. 2. Mekanisme Pernafasan Manusia
Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan tertidur sekalipun, karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler. Pernapasan dalam adalah pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk keluarnya udara dalam paruparu dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar, maka
14
udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara ( inspirasi) dan pengeluaran udara ( ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan. 1. Pernafasan Dada
Pernafasan dada adalah apabila kita menghirup dan menghempaskan udara menggunakan pernapasan dada, otot yang digunakan yaitu otot antartulang rusuk. Otot ini terbagi dalam dua bentuk, yakni otot antartulang rusuk luar dan otot antartulang rusuk dalam. Saat terjadi inspirasi, otot antartulang rusuk luar berkontraksi, sehingga tulang rusuk menjadi terangkat. Akibatnya, volume rongga dada membesar. Membesarnya volume rongga dada menjadikan tekanan udara dalam rongga dada menjadi kecil/berkurang, padahal tekanan udara bebas tetap. Dengan demikian, udara bebas akan mengalir menuju paru-paru melewati saluran pernapasan. Sementara saat terjadi ekspirasi, otot antartulang rusuk dalam berkontraksi (mengkerut/mengendur), sehingga tulang rusuk dan tulang dada ke posisi semula. Akibatnya, rongga dada mengecil. Oleh karena rongga dada mengecil, tekanan dalam rongga dada menjadi meningkat, sedangkan tekanan udara di luar tetap. Dengan demikian, udara yang berada dalam rongga paru-paru menjadi terdorong keluar. 2. Pernafasan Perut
Pada proses pernapasan ini, fase inspirasi terjadi apabila otot diafragma (sekat rongga dada) mendatar dan volume rongga dada membesar, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil daripada udara di luar, akibatnya udara masuk. Adapun fase ekspirasi terjadi apabila otot-otot diafragma mengkerut (berkontraksi) dan volume rongga dada mengecil, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar daripada udara di luar. Akibatnya udara dari dalam terdorong ke luar.
15
3. Mekanisme Pertukaran Gas Oksigen (0 2)dan Karbondioksida (CO 2)
Tubuh makhluk hidup menghirup udara
melalui dua cara, yakni
pernapasan secara langsung dan pernapasan tak langsung. Pengambilan udara secara langsung dapat dilakukan oleh permukaan tubuh lewat proses difusi. Sementara udara yang dimasukan ke dalam tubuh melalui saluran pernapasan dinamakan pernapasan tidak langsung. Saat bernapas, udara diambil dan dikeluarkan melalui paru-paru. Walaupun begitu, proses difusi pada pernapasan langsung tetap terjadi pada paru-paru. Bagian paru-paru yang meng alami proses difusi dengan udara yaitu gelembung halus kecil atau alveolus. Oleh karena itu, berdasarkan proses terjadinya pernapasan, manusia mempunyai dua tahap mekanisme pertukaran gas. Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida yang dimaksud yakni mekanisme pernapasan eksternal dan internal. a. Pernafasan Eksternal
Saat menghirup udara dari lingkungan luar, udara tersebut akan masuk ke dalam paru-paru. Udara masuk yang mengandung oksigen tersebut akan diikat darah lewat difusi. Pada saat yang sama, darah yang mengandung karbondioksida akan dilepaskan. Proses pertukaran oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) antara udara dan darah dalam paru-paru dinamakan pernapasan eksternal. Saat sel darah merah (eritrosit) masuk ke dalam kapiler paru-paru, sebagian besar CO2 yang diangkut berbentuk ion bikarbonat (HCO- 3) . Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase, karbondioksida (CO2) air (H2O) yang tinggal sedikit dalam darah akan segera berdifusi keluar. Seketika itu juga, hemoglobin tereduksi (yang disimbolkan HHb) melepaskan ion-ion hidrogen (H+) sehingga hemoglobin (Hb)nya juga ikut terlepas. Kemudian, hemoglobin akan berikatan dengan oksigen (O2) menjadi oksihemoglobin (disingkat HbO2). Proses difusi dapat terjadi pada paru-paru (alveolus), karena adaperbedaan tekanan parsial antara udara dan darah dalam alveolus. Tekanan parsial membuat konsentrasi oksigen dan karbondioksida pada darah dan udara berbeda.
16
Tekanan parsial oksigen yang kita hirup akan lebih besar dibandingkan tekanan parsial oksigen pada alveolus paru-paru. Dengan kata lain, konsentrasi oksigen pada udara lebih tinggi daripada konsentrasi oksigen pada darah. Oleh karena itu, oksigen dari udara akan berdifusi menuju darah pada alveolus paruparu. Sementara itu, tekanan parsial karbondioksida dalam darah lebih besar dibandingkan tekanan parsial karbondioksida pada udara. Sehingga, konsentrasi karbondioksida pada darah akan lebih kecil di bandingkan konsentrasi karbondioksida pada udara. Akibatnya, karbondioksida pada darah berdifusi menuju udara dan akan dibawa keluar tubuh lewat hidung. b. Pernafasan Internal
Berbeda dengan pernapasan eksternal, proses terjadinya pertukaran gas pada pernapasan internal berlangsung di dalam jaringan tubuh. Proses pertukaran oksigen dalam darah dan karbondioksida tersebut berlangsung dalam respirasi seluler. Setelah oksihemoglobin (HbO2) dalam paru-paru terbentuk, oksigen akan lepas, dan selanjutnya menuju cairan jaringan tubuh. Oksigen tersebut akan digunakan dalam proses metabolisme sel. Proses masuknya oksigen ke dalam cairan jaringan tubuh juga melalui proses difusi. Proses difusi ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen dan karbondioksida antara darah dan cairan jaringan. Tekanan parsial oksigen dalam cairan jaringan, lebih rendah dibandingkan oksigen yang berada dalam darah. Artinya konsentrasi oksigen dalam cairan jaringan lebih rendah. Oleh karena itu, oksigen dalam darah mengalir menuju cairan jaringan. Sementara itu, tekanan karbondioksida pada darah lebih rendah daripada cairan jaringan. Akibatnya, karbondioksida yang terkandung dalam sel-sel tubuh berdifusi ke dalam darah. Karbondioksida yang diangkut oleh darah, sebagian kecilnya akan berikatan bersama hemoglobin membentuk karboksi hemoglobin (HbCO2). Namun, sebagian besar karbondioksida tersebut masuk ke dalam plasma darah dan bergabung dengan air menjadi asam karbonat (H2CO3). Oleh
17
enzim anhidrase, asam karbonat akan segera terurai menjadi dua ion, yakni ion hidrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO-). CO2 yang diangkut darah ini tidak semuanya dibebaskan ke luar tubuh oleh paru-paru, akan tetapi hanya 10%-nya saja. Sisanya yang berupa ion-ion bikarbonat yang tetap berada dalam darah. Ion-ion bikarbonat di dalam darah berfungsi sebagai bu. er atau larutan penyangga.\ Lebih tepatnya, ion tersebut berperan penting dalam menjaga stabilitas pH (derajat keasaman) darah.
18
BAB III KESIMPULAN
Respirasi merupakan proses memperoleh gas oksigen dari udara bebas sehingga dihasilkan gas karbon dioksida sebagai sisa metabolisme. Respirasi pada hewan menunjukkan perbedaan antara hewan yang satu dengan yang lainnya, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan kedalam tubuh. Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni: a. Respirasi eksternal (ekspirasi) yang merupakan pertukaran antara O 2 dan CO2 antara darah dan udara. b. Respirasi internal (inspirasi) yang merupakan pertukaran O 2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh. Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan tertidur sekalipun, karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam. Adapun mekanisme/urutan saluran pernafasan pada manusia adalah: Rongga hidung – Faring – Trakea – Bronkus – Paru-paru (Bronkiol dan alveolus)
19
