Sistem Pernapasan [PDF]

Citation preview

8



BAB 8 SISTEM HEWAN DAN MANUSIA



Sumber : http://www.google.com.



Di dalam tubuh manusia dan hewan energi kimia alam makanan dapat digunakan setelah dioksidasi di dalam tubuhnya. Proses menghasilkan energi melalui oksidasi bahan makan di dalam sel-sel tubuh disebut respirasi sel. Sistem Pernapasan (respirasi) merupakan proses memperoleh gas oksingen dari udara bebas sehingga dihasilkan gas karbondiokasida sebagai sisa metabolisme. Pertukaran gas terjadi antara individu dan lingkungan, dengan melibatkan alveolus, darah, jaringan, dan sel.



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia Standar Kompetensi : Agar dapat menjelaskan struktur dan fungsi organ manusia dan hewan tertentu, kelainan dan atau penyakit yang mungkin terjadi serta implikasinya



Ketuntasan Dasar : 1. Mampu



menjelaskan keterkaitan antara, struktur, fungsi, dan proses serta



kelainan/penyakit yang dapat terjadi pada sistem pernapasan pada manusia dan hewan (misalnya burung).



Sistem Pernapasan Hewan Sistem Pernapasan Manusia Pertukaran Gas di Dalam Tubuh Kelainan pada Fungsi Pernapasan



Materi



C



ampbell et al. (2006: 454) menjelaskan bahwa proses pernapasan membutuhkan oksigen (O2) dan membuang karbon dioksida (CO 2). Berdasarkan perbedaan proses pertukaran O2 dan CO2, pernapasan dapat dibedakan menjadi pernapasan eksternal, pernapasan internal, dan pernapasan intraselular. Pernapasan eksternal adalah



proses pertukaran O2 dari alveolus dengan CO2 dari plasma darah. Penapasan internal merupakan pertukaran O2 dari darah yang terikat dengan hemoglobin dalam bentuk HbO 2 (oksihemoglobin) dengan CO2 yang berasal dari jaringan. Pernapasan intraselular merupakan proses pertukaran CO2 dari mitokondria dengan O2 dari sitoplasma.



Peta Konsep



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 247



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Sistem Pernapasan



Sistem Pernapasan pada Hewan



Sistem pernapasan ikan Sistem pernapasan serangga Sistem pernapasan katak



Kelainan fungsi pernapasan



Sistem Pernapasan pada Manusia



Organ pernapasan



Rongga hidung Faring



Mekanisme pernapasan



Pernapasan dada



Pernapasan perut



Laring Sistem pernapasan reptil Sistem pernapasan burung



Trakea Bronkus Bronkiolus Alveolus



Faringitis Bronkitis Tuberkulosis Pneumonia Difteri Asma Emfisema Keracunan karbon monoksida Amfisme Kanker paru-paru



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 248



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



A.Sistem Pernapasan Hewan Pernapasan pada hewan menunjukkan perbedaaan antara hewan yang satu dengan hewan yang lainnya. Pada hewan-hewan tingkat rendah, seperti cacing Protozoa, dan Porifera pernapasan berlangsung secara difusi. Pada Amoeba difusi air atau udara terjadi melalui permukaan tubuh. Pada cacing tanah, difusi terjadi melalui suatu alat atau jaringan tipis yang memiliki pembuluhpembuluh kapiler darah. Sistem respirasi pada hewan juga melibatkan alat-alat respirasi yang beragam. Beberapa insect memiliki sistem pernapasan berupa sistem pernapasan berupa sistem trakea, hewan yang hidup di lingkungan darat kebanyakan bernapas menggunakan paru-paru, sedangkan hewan yang hidup di air bernapas dengan insang. Selain memiliki alat respirasi utama berupa trakea, paru-paru dan insang, beberapa hewan tertentu memiliki alat respirasi tambahan sesuai tempat hidupnya. 1. Sistem Pernapasan Ikan Ikan umunya bernapas dengan insang (kecuali ikan Dipnoi yang bernapas dengan paru-paru). Insang (gill) adalah bentuk pelipatan ke arah luar pada permukaan tubuh yang dikhususkan untuk pertukaran gas. Pada beberapa invertebrate, seperti bintang laut, insang berbentuk sederhana dan tersebar di banyak empat dalam tubuh. Banyak cacing bersegmen mepunyai insang mirip segmen tubuh atau insang panjang berbulu yang menumpul pada kepala atau ekor. Pada ikan bertulang sejati, insang dilengkapi dengan semacam tutup insang yang disebut operkulum. Insang terdapat pada sisi kanan dan kiri kepala ikan di dalam suatu kantong insang. Insang berupa lembaran pipih berwarna merah muda yang berjumlah 5-7 lembaran (filament insang). Adapun bagian-bagian insang terdiri atas: lembar insang, lengkung insang, dan gerigi insang. Total luas permukaan insang seringkali jauh lebih besar dibandingkan dengan luas permukaan bagian tubuh lainnya. Untuk dapat lebih memahami bagian-bagian insang, perhatikan gambar dibawah ini:



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 249



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Gambar: organ pernapasan pada ikan. Sumber: www.google.com



Pernapasan pada insang terdiri atas dua fase, yaitu fase inspirasi dan fase ekspirasi. a. Fase Inspirasi Fase inspirasi merupakan fase ketika oksigen terlarut dalam air masuk ke dalam rongga mulut melaui lubang mulut dan sekat mulut. Ketka air masuk, tutup insang akan menutup. b. Fase ekspirasi mrupakan fase ketika mulut dan sekat mulut tertutup. Ketika tutup insang terbuka, dan air akan mengalir melaui sekat insang. Pada saat itu, daun insang menyerap O2 dan mengeluarkan CO2. Pertukaran gas O2 dan CO2 terjadi ketika fase ekspirasi. Sebagian medium respirasi, air mempunyai keuntungan dan kerugian. Tidak ada permasalahan dalam mempertahankan membrane sel permukaan respirasi agar tetap lembap, karena insang sepenuhnya dikelilingi oleh lingkungan berair di mana hewan itu hidup. Akan, tetapi, Konsentrasi O2 di air jauh lebih rendah dibandingkan dengan di udara; semakin hangat dan semakin asin air; maka akan semakin sedikit oksingen terlarut di dalamnya. Dengan demikian, insang harus sangat efisien untuk mendapatkan oksigen yang cukup dari air. Salah satu proses yang membantu adalah ventilasi, yaitu peningkatan aliran medium respirasi di atas permukaan respirasi. Insang ikan bertulang sejati diventilasi secara kontinu oleh aliran air yang memasuki mulut, lalu masuk melalui celah dalam faring, mengalir di atas insang, dan kemudian keluar tubuh. Ventilasi membawa aliran oksigen segar dan membuang karbondiaoksida yang dikeluarkan oleh insang. Karena air jauh lebih rapat dan mengandung lebih sedikit oksigen per satuan volume dibandingkan dengan udara, maka seekor ikan harus menghabiskan banyak energi untuk memventilasi insangnya. Pengaturan posisi kapiler dalam insang seekor ikan juga meningkatkan pertukaran gas. Darah mengalir dengan arah yang berlawanan dengan aliran air yang mengalir di atas insang. Pola tersebut memmungkinkan oksingen untuk diangkut ke dalam darah dengan proses yang sangat Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 250



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia efisien, yang disebut sebagai pertukaran lawan arus (countercurrent exchange). Ketika darah mengalir melalui kapiler, darah tersebut semakin banyak terisi oleh oksigen. Akan tetapi, secara bersamaan pula ia akan berhadapan dengan air itu baru saja mulai mengalir di atas insang. Hal tersebut berarti bahwa di sepanjang kapiler terdapat suatu gradient difusi yang mendorong perpindahan oksigen dari air ke darah. Mekanisme pertukaran laan arus tersebut sangat efisien sehingga insang dapat mengeluarkan 80% oksigen yang terlarut dalam air yang lewat di atas permukaan respirasi. Mekanisme pertukaran lawan arus juga penting dalam pengaturan suhu dan beberapa proses fisiologis lainnya. Insang umunya tidak cocok untuk hewan yang hidup di darat, karena luas permukaan membrane basah yang besar apabila terpaar ke udara akan menjadi terlalu banyak kehilangan air melalui penguapan, dan juga karena insang akan mengempes ketika filament halusnya, yang tidak didukung lagi oleh air, akan saling menempel satu sama lain. Sebaian besar hewan darat mempunyai permukaan respirasi yang berada di dalam tubuh, dan mempunyai pembukaan atau saluran ke atmosfer hanya berupa pipa yang sepit. 2. Sistem Pernapasan Serangga (Sistem Trakea) Sistem trakea (tracheal sistem) serangga (Insecta), yang terbuat dari pipa udara yang bercabang di seluruh tubuh, merupakan salah satu variasi dari permukaan respirasi internal yang melipatlipat. Pipa terbesar, yang disebut trakea, membuka ke arah luar. Cabang yang paling halus menjulur dan memanjang ke permukaan hamper setiap sel, di mana gas dipertukarkan melalui difusi melewati epithelium lembap yang melapisi ujung terminal sistem trakea. Dengan hampir semua sel tubuh terpapar ke medium respirasi, maka sistem sirkulasi terbuka pada serangga tidak terliat dalam transport oksigen dan karbon dioksida. Pada pernapasan serangga, udara keluar masuk melalui spirakel yang berada di sepanjang sisi abdomennya. Setelah itu, udara masuk ke trakeolus dan berakhir di membrane plasma sel. Cairan kental dalam trakeolus berpengaruh tehadap hubungan atara udara dan sel. Ketika kebutuhan oksigen meningkat, hubungan antara sel dan udara akan meningkat pula.



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 251



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Bagi seekor serangga kecil, proses difusi saja dapat membawa cukup O 2 dari udara ke dalam sistem trakea dan membuang cukup CO2 untuk mendukung respirasi seluler. Serangga yang lebih besar degan kebutuhan energi yang lebih memventilasi sistem trakeanya dengan pergerakan tubuh berirama (ritmik) yang memampatkan dan menggembungkan pipa udara seperti alat penghembus. Seekor serangga yang sedang terbang mempunyai laju metabolism yang tinggi, dan mengonsumsi 10 sampai 100 kali lebih banyak O 2 dibandingkan dengan yag dikonsumsinya ketika istirahat. Pada banyak serangga terbang, kontraksi dan relaksasi secara bergantian pada otot terbang akan memaparkan dan menggembungka tubuh, yang secara cepat memompa udara melalui sistem trakea. Faktor lain yang juga mendukung laju metabolism yang tinggi, adalah bahwa sel-sel otot terbang dibungkus dengan mitokondira, dan pipa trakea menyuplai oksigen yang mencukupi bagi tiap-tiap organel yang membangkitkan ATP ini. 3. Sistem Penapasan pada Katak Alat pernapasan pada katak adalah paru-paru, kulit, dan insang. Pada fase kecebong sampai berumur 20 hari, katak bernapas dengan insang luar. Setelah berumur 20 hari, alat pernapasannya diganti oleh insang dalam. Katak dewasa bernapas dengan paru-paru dan kulit tipis yang basah untuk memudahkan difusi gas. Diantara semua vertebrata, amfibia mempunyai paru-paru kecil yang tidak menyediakan permukaan besar (banyak diantaranya bahkan tidak mempunyai paruparu sama sekali) dan amfibia sangat bergantung pada difusi gas melewati permukaan tubuh yang lain. Katak mempunyai sepasang paru-paru tipis dan elastis yang permukaan dalamnya berlipat-lipat. Lipatan tersebut diperlukan untuk memperluas permukaan. Pada paru-paru, terdapat banyak kapiler darah yang terlihat berwarna merah. Paru-paru katak memiliki bronkus pendek Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 252



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia yang berhubungan dengan rongga mulut. Celah laring terdapat di antara rongga mulut dan paruparu.



(1)



(2)



http://bebas.vlsm.org/v12/sponsor/SponsorPendamping/Praweda/Biologi/0074%20Bio%202-8a.htm



Katak tidak memiliki tulang rusuk dan diafragma sehingga mekanisme pernapasan dilakukan oleh otot-otot rahang bawah, otot sternohioideus, dan otot genoiohioideus yang bekerja secara antagonis. Mekanisme pernapasan pada katak adalah sebagai berikut: a. Fase Inspirasi Ketika otot sternohiodeus berkotraksi, rongga mulut akan membesar. Akibatknya, tekanan udara akan masuk. Udara masuk menuju hulu tenggorokan lewat koane. Selanjutnya, klep menutup koane. Setelah itu, otot sternohioideus berelaksasi dan otot geniohiodeus berkontraksi sehingga rongga mulut meningkat dan celah faring terbuka sehingga udara masuk ke dalam paru-paru. b. Fase Ekspirasi Fase ini diawali dengan berelaksasinya otot geniohiodeus dan otot sternohiodeus. Otot perut berkontraksi sehingga rongga perut mengecil dan paru-paru tertekan. Akibatnya, udara keuar dari paru-paru menuju rongga mulut. Setelah itu, otot geniohiodeus



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 253



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia berkontraksi dan otot strenohiodeus relaksasi sehingga rongga mulut mengecil. Koane terbuka, kemudian udara keluar. 4. Sistem Pernapasan pada Reptilia Sebaliknya, sebagian besar reptilia, semua burung, dan mamalia mengandalkan hanya paruparunya untuk pertukaran gas. Kura-kura merupakan pengecualian; tempurungnya yang kaku itu membatasi gerakan pernapasan, dan kura-kura melengkapi pernapasan paru-parunya dengan pertukaran gas melewati permukaan epithelium yang lembap di mulut dan anusnya. Urutan alat pernapasan yang dilalui udara ketika Reptilia bernapas adalah lubang hidungnasofaring-laring-trakea-bronkus-bronkiolus-alveolus. Sistem pernapasan pada Reptilia tidak jauh beda dengan Mammalia. 5. Sistem Pernapasan pada Burung Sistem pernapasan pada burung diawali pada lubang hidung (nares) yang dihubungkan dengan trakea (trachea) olh saluran yang dinamakan nostril. Alat pernapasan pada burung adalah paruparu.



Gambar : organ pernapasan pada burung. Sumber: www.google.com



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 254



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia Percabangan trakea menjadi bronkus dinamakan (biforkatio trakealis). Pada percabangan tersebut, terdapat kantung suara (siring) yang dilekatkan ke dinding trakea oleh otot siringalis. Sementara itu, perlengkapan siring dengan tulang dada dihubungkan oleh otot sternotrakealis. Trakea berabang menjadi bronkus kiri dan kanan. Bronkus kemudian bercabang lagi menjadi bronkiolus yang berhubungan dengan kantung udara. Ukuran paru-paru burung relative kecil. Paru-paru burung terbungkus oleh selaput pleura parietalis dan pleura viseralis. Pada paru-paru burung, terdapat kantung-kantung udara. Kantung udara terdiri aas kantung udara atas (anterior) dan kantung udara bawah (posterior). Kantung udara atas dibedakan menjadi kantung udara leher (servikalis) dan kantung udara dada (kantung torakalis) dan kantung udara perut (abdominalis). Kantung udara merupakan alat pernapasan yang digunakan ketika bururng sedang terbang. Selain itu, kantung udara juga berfungsi mengatur berat jenis tubuh, membantu mengeraskan suara ketika burung bernyanyi, dan mengatur suhu tubuh. Pernapasan pada burung data diuraikan sebagai berikut. Paru-paru bururng tidak mempunyai alveoli. Sebagai gantinya, burung memiliki pembuluh-pembuluh udara yang disebut parabronkusb. Pada parabronkus, terdapat saluran udara yang bercabang-cabang berupa pembuluh kapiler udara. Pembuluh kapiler udara berdampingan dengan kapiler-kapiler darah. Ketika inspirasi, udara mengalir melalui bronki (mesobronkus). Uadara bersih masuk ke kantung udara belakang sedangkan udara kotor akan mengalir melalui parabronkus, lalu masuk ke kantung udara depan. Ketika ekspirasi, udara dari kantung udara belakang (udara bersih) mengalir melewati parabronkus, lalu masuk ke kantung udara depan. Udara kotor dari kantung udara depan langsung keluar tanpa melewati parabronkus. Parabronkus berperan sebagai tempat terjadinya pertukaran gas. Jadi, pada burung ketika inspirasi maupun ekspirasi terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. 6. Sistem Pernapasan pada Mammalia Paru-paru mamalia terletak dalam rongga dada. Paru-paru mamalia mempunyai tekstur yang mirip spons dan berbentuk seperti sarang lebah dengan epithelium lembap yang berfungsi sebagai permukaan respirasi. Luas total permukaan epithelium (sekitas 100 m 2 pada manusia) sudah cukup untuk melakukan pertukaran gas utuk keseluruhan tubuh. Sebuah sistem aluran yang bercabang mengirimkan udara ke paru-paru. Udara masuk melaui lubang hidung, kemudian Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 255



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia disaring oleh rambut, dihangatkan, dilembapkan, dan dicek jika ada bebauan, sementara udara mengalir melalui berbagai ruang di dalam rongga hidung. Rongga hidung mengarah ke faring, semacam persimpangan di mana jalur untuk udara dan makanan saling silang. Ketika makanan ditelan, laring (larynx, bagian atas saluran respirasi) bergerak ke atas dan merebahkan epiglottis di atas glottis (pembukaan pada batang tenggorokan). Hal tersebut membuat makanan bisa turun masuk ke esophagus hingga ke lambung. Pada waktu-waktu lain, glottis berada dalam keadaan tebuka dan kita dapat bernapas. Dinding laring diperkuat denga tulang rawan. Pada manuisa dan mamalia lain, laring diadaptasikan sebagai kotak suara. Ketika udara dihembuskan, udara tersebut akan melintasi sepasang pita suara (vocal cord) dalam laring, kemudian suara dihasilkan ketika otot sadar dalam kotak suara menjadi tegang dan meregangkan pita suara tersebut sehingga ketika pita suara sangat teregang dan bergetar cepat: suara bernada rendah berasal dari pita suara yang tidak telalu tegang yang bergetar secara perlahan. Dari laring, udara lewat ke dalam trakea, atau batang tenggorokan. Cincin tulang rawan (sebenarnya berbentuk seperti huruf C) mempertahankan bentuk trakea. Trakea bercabang menjadi dua bronki (tunggal bronkus), masing-masing menuju ke tiap belahan paru-paru. Di alam paru-paru bronkus bercabang secaraberulang-ulang menjasi pipa yang semakin halus yang disebut bronkiolus. Keseluruhan sistem saluran udara tampak seperti sebuah pohon terbalik, di mana batangnya adalah trakea. Epitelium yang melapisi cabang utama pohon respirasi ini ditutupi peleh silia dan sebuah lapisan tipis muskus. Mukus itu akan menjerat debu, serbuk sari, dan partikel-partikel kontaminan lain, dan silia yang berdenyut itu menggerakkan muskus kea rah atas menuju faring, dimana muskus dapat ditelan ke dalam esophagus. Proses ini membantu membersihkan sistem respirasi. Pada ujungnya, bronkiolus yang paling kecil berakhir dan membentuk sekumpulan kantung udara yang disebut alveoli (tunggal, alveolus). Epitelium tipis yang terdiri dari jutaan alveoli di dalam paru-paru berfungsi sebagai permukaan respirasi. Oksigen di udara yang dikirimkan ke alveoli melalui pohon respirasi aka larut dalam lapisan tipis yang lembap dan bedifusi melewati epithelium dan masuk ke dalam suatu jaringan kapiler yang mengelilingi masing-masing alveolus. Karbondioksida berdifusi dari kapiler, menembus epithelium alveolus, dan masuk ke dalam ruangan udara.



B. Sistem Pernapasan Manusia 1. Organ Pernapasan Manusia a. Rongga Hidung Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 256



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia Ketika bernapas, hidung merupakan organ pertama yang dilalui udara. Udara masuk melalui lubang hidung, kemudian menuju rongga hidung. Rongga hidung dilengkapi dengan rambut-rambut halus dan lender. Rambut-rambut halus dan lender berfungsi mengatur suhu udara pernapasan dan mencegah debu yang masuk ke saluran pernapasan. Pada atap rongga hidung terdapat lobus elfaktori yang berperan sebagai reseptor bau. b. Faring Udara dari rongga hidung akan bergerak menuju faring. Faring (rongga tekak) merupakan



pertigaan



saluran



pencernaan



(esofagus),



saluran



pernapasan



(tenggorokan), dan saluran yang menuju ke rongga hidung. c. Laring Dari faring, udara akan memasuki laring. Pada laring terdapat selaput suara. Selaput ini memiliki serabut-serabut otot sehigga laring merupakan tempat dihasilkannya suara. d. Trakea Trakea (batang tenggorokan ) terletak di daerah leher, di bagian depan esofagus (kerongkongan). Trakea merupakan pipa yang terdiri atas gelang-gelang tulang rawan. Di daerah dada, trakea bercabang menjadi dua batang bronkus (cabang tenggorokan). e. Bronkus Cabang bronkus berhubungan dengan paru-paru (pulmo). Paru-paru terletak di rongga dada sebelah kanan dan kiri jantung. Paru-paru kiri memiliki dua lobus, sedangkan paru-pari kanan memiliki tiga lobus (gambar). Bronkus sebelah kanan bercabang tiga, sedanngkan bronkus sebelah kiri bercabang dua. Cabang-cabang tadi bercabang lagi membentuk pembuluh halus yang dindingnya diperkuat oleh cincin tulang rawan, dinamakan bronkiolus. Untuk lebih jelasnya, Anda perhatikan (gambar). Pada gambar tersebut, tampak stuktur paru-paru manusia.



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 257



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Gambar: struktur paru-paru. Sumber: http://semi-



f. Bronkiolus yanto.blogspot.com/2011/07/sistem-pernafasan-manusia.html Bronkiolus meupakan cabang halus dari bronkus. Bronkiolus ini memiliki gelembung-gelembung halus yang disebut alveolus. Bronkiolus memiliki deinding yang tipis, tidak bertulang rawan, dan tidak bersilia. g. Alveolus Alveolus merupakan gelembung-gelembung halus yang diselubungi oleh pembuluh darah kapiler. Alveolus merupakan tempat trjadinya pertukaran antara O2 dan CO2 melalui difusi. Sebelah paru-paru manusia memiliki kurang lebih 300 juta alveolus. Gelembung-gelembung alveolus inilah yang memperluas permukaan difusi udara pada paru-paru menjadi 50 kali luas permukaan kulit tubuh. Dinding alveolus sangat elastis dan dilapisi dengan membrane tipis. Hal ini sangat memudahkan proses difusi gas ked an dari kapiler darah. 2. Mekanisme Pernapasan Manusia Berdasarkan mekanisme inspirasi dan ekspirasi, pernapasan manusia dapat dibedakan menjadi dua, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut (Starr dan Taggrat, 1995: 702). Pernapasan dada dan pernapasan perut terjadi secara bersamaan. Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 258



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



a.



Gambar: mekanisme pernapasan pada manusia. Sumber: http://semiyanto.blogspot.com/2011/07/sistem-pernafasan-manusia.html Pernapasan Dada



Mekanisme pernapasan dada pada saat inspirasi, otot antartulang rusuk bagian luar berkontraksi sehingga tulang rusuk terangkat dan volume rongga dada membesar. Tekanan udara di dalm rongga dada menjadi lebih kecil dibandingkan udara luar sehingga udara dari luar masuk ke dalam ruang alveoli. Pada saat ekspirasi, otot antar tulang rusuk bagian dalam kembali relaksasi sehingga tulang-tulang rusuk sedikit turun. Akibatnya, rongga dada menyempit sehingga udara terdorong keluar. b. Pernapasan Perut (Diafragma) Pada saat inspirasi, otot diafragma berkontaksi sehingga diafragma mendatar dan volume rongga dada bertambah besar. Tekanan di dalam rongga dada menjadi kecil sehingga udara dari luar masuk ke paru-paru. Pada saat ekspirasi, otot dinding rongga perut berkontraksi, sedangkan diafragma relaksasi. Akibatnya alat-alat dalam rongga perut terdorong ke atas dan diafragma naik. Volume rongga dada menjadi kecil dan tekanan udara menjadi besar sehingga udara akan terdorong keluar. c. Volume Udara Pernapasan dalam Paru-paru Pada umumnya dalam keadaan normal, orang dewasa menghirup dan menghembuskan udara sebanyak kurang lebih 500 ml yang disebut volume tidal (udara pernapasan. Setelah melakukan pernapasan biasa, kita masih dapat menghirup udara sekuatkuatnya sebanyak kurang lebih 1.500 ml yang disebut volume cadangan inspirasi (udara komplementer) dan menghembuskan udara sekuat-kuatnya hingga kurang lebih 1.500 ml yang disebut volume cadangan ekspirasi (udara suplementer). Volume udara tidal, komplementer, dan suplementer mncapai 3.500-4.000 ml, yang disebut kapasitas Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 259



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia vital paru-paru. Setelah menghembuskan napas sekuat-kuatnya, di dalam paru-paru masih tersisa udara sebanyak kurang lebih 1.000 ml yang disebut sebagai volume residu. Jumlah keseluruhan udara yang tertampung secara maksimal dalam paru-paru disebut kapasitas total paru-paru (kapasitas vital paru-paru + volume residu) yaitu 4.500-5.000 ml. d. Frekuensi Pernapasan Pada orang dewasa normal, frekuensi pernapasan berkisar antara 15-18 kali setiap menit, umumnya pada saat melakukan aktivitas berat. Beberapa faktor yang memengaruhi frekuensi pernapasan, antara lain aktivitas tubuh, usiam jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan kadar CO2 maupun O2 di udara.



C.Pertukaran Gas di Dalam Tubuh Pada umumnya pertukaran gas di dalam tubuh berlangsung di paru-paru, namun di dalam jaringan juga terjadi proses pertukaran gas. Perbedaan tekanan udara merupakan faktor yang menyebabkan terjadinya pertukaran gas. Gas yang bertekanan tinggi akan berdifusi ke tempat gas yang bertekanan rendah. Ada dua jenis pertukaran gas, yaitu respirasi eksternal dan respirasi internal. a. Respirasi Eksternal Respirasi eksternal berkaitan dengan proses pertukaran gas di dalam alveolus dengan darah di dalam kapiler paru-paru. Darah yang masuk ke kapiler paru-paru membawa CO 2 betekanan lebih tinggi daripada tekanan udara di atmosfer. Oleh karena itu, CO 2 berdifusi keluar dari darah masuk ke paru-paru. Sebagian besar CO2 yang dibawa oleh plasma darah berupa ion bikarbonat (HCO 2-), sedangkan sisanya berupa CO2 bebas yang segera berdifusi keluar tubuh. Setelah mendapat ion Hidrogen (H+) dari HHb, ion bikarbonat membentuk asam karbonat. Selanjutnya, asam karbonat (H2CO3) terurai menjadi air dan karbon dioksida. Darah yang masuk ke kapiler paru-paru mengandung sedikit O2, sedangkan udara di dalam alveolus mengandung banyak O2 bertekanan tinggi. Oleh karena itu, O2 berdifusi ke dalam plasma dan masuk ke dalam sel-sel darah merah di dalam paru-paru. Selanjutnya, hemoglobin menangkap O2 membentuk oksihemoglobin (HbO2). b. Respirasi Internal Respirasi internal berkaitan dengan pertukaran gas antara darah di dalam pembuluh kapiler dengan cairan jaringan. Darah yang masuk ke kapiler mengandung oksihemoglobin. Oksihemoglobin akan membebaskan O2 sehingga berdifusi keluar dari darah dan masuk ke jaringan. Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 260



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia Setelah CO2 berdifusi ke dalam darah, sebagian kecilnya bergabung dengan hemoglobin dan membentuk karboksihemoglobin. Kebanyakan CO2 akan berikatan dengan air membentuk asam karbonat. Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase, asam karbonat segera terurai membentuk ion hydrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO3-). Ion bikarbonat yang terbentuk segera berdifusi keluar dari sel darah merah dan dibawa oleh plasma darah. Bagian globin ari hemoglobin akan berikatan dengan ion hydrogen membentuk HHb yang disebut hemoglobin tereduksi.



D.Kelainan pada Fungsi Pernapasan 1. Faringitis Faringitis adalah radang pada faring yang disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus tertentu. Faringitis dapat terjadi karena terlalu banyak merokok. Tanda-tanda penyakit ini adalah adanya rasa sakit jika menelan dan kerongkongan terasa kering sekali. 2. Bronkitis Bronkitis merupakan peradangan pada selaput lender trakea dan saluran bronchial. Gejala bronchitis ditandai bauk, demam, dan rasa sakit pada bagian dada. 3. Tuberkulosis (TBC) Tuberkulosis merupakan infeksi pada paru-paru yang disebabkan oleh bakteri tuberculosis, yakni Mycobacterium tuberculosis. Penyakit ini ditandai dengan batukbatuk yang disertai banyak dahak yang berdarah. Penyakit ini dapat menular dengan cepat jika tidak diobati secara intensif. 4. Pneumonia Pneumonia merupakan infeksi pada paru-paru yang diesbabkan oleh bakteru atau virus. Akan tetapi, dapat pula disebabkan oleh hal lainnya. 5. Difteri Difteri merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh Coryne bacterium diphterial. Jika seseorang terjakit penyakit ini, saluran pernapasan bagia atas akan terganggu. Racun difteri dapat menyebar melalui aliran darah. Jika hal ini terjadi, selaput jantung akan rusak, tubuh demam, mudah lelah, bahkan menyebabkan kelumpuhan. 6. Asma



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 261



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia Asma merupakan gangguan pada sistem pernapasan. Gejala penyakit ini adalah sukar bernapas, batuk-batuk, dan terasa sesak di dada. Asma dapat disebabkan oleh alergi terhadap suatu benda dan dapat dikarenakan pula faktor psikis (emosi dan stres). 7. Emfisema Emfisema merupakan penyakit paru-paru turunan yang terotensi menimnukan kematian. Emfisema timbul karena paru-paru kehilangan elastisitasnya. Akibatnya, dinding antara alveoli pecah. Penyebab utama emfisema adalah peningkatan aktivitas enzim elastase pada paruparu. Hal tersebut dipengaruhi oleh terjadinya penurunan jumlah zat, seperti antitripsin yang menghambat enzim proteolitik. 8. Keracuanan Karbon Monoksida Karbon monoksida merupakan zat toksik yang mudah bereaksi denga hemoglobin membentuk karnonmonoksihemoglobin (COHb). COHb tidak dapat mengikat oksiden. Keracunann ini sering dianggap sebagai bentuk hipoksia anemic sebab terjadi defisiensi hemoglobin yang berikatan dengan karbon monoksida. Afinitas hemoglobin terhadap karbon monoksida adalah 210 kali afinitas hemoglobin untuk mengikat oksigen. Kemampuan karbonmonoksihemoglobin dalam melepaskan CO sangat lambat. Gejala keracunan karbon monoksida hampir sama dengan hipoksia, seperti sakit kepala dan mual. Pengobatan keracunan tersebut dapat dilakukan dengan cara menghentikan kontak dengan CO dan menyediakan ventilasi yang cukup. 9. Amfisme Amfisme adalah kesulitan bernapas karena terjadi pembengkakan paru-paru atau pembuluh darah. 10. Kanker Paru-paru Kanker paru-paru adalah rusaknya paru-paru akibat petumbuhan sel yang tidak terkendali seingga menimbulkan kesulitan bernapas. Risiko kanker paru-paru dapat meningkat karena kebiasaan merokok. Nikotin yang terdapat pada tembakau dapat melapisi dan merusak dinding alveolus paru-paru. Pada akhirnya, nikotin tersebut menjadi faktor penyebab kanker.



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 262



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



RANGKUMAN 1. Sistem pernapasan merupakan aktivitas pengambilan



oksigen



dan



pengeluaran



karbon dioksida. Secara umum pernapasan



pernapasan



perut.



Kedua



mekanisme



pernapasan ini bekerja secara bersamaan. 5. Volume udara pernapasan pada manusia



dibedakan menjadi pernapasan eksternal,



terdiri



pernapasan



pernapasan), volume cadangan inspirasi



internal,



dan



pernapasan



intraseluler.



(udara



2. Secara umum, ikan bernapas menggunakan insang. Sistem pernapasan pada serangga disebut sistem pernapasan trakea. Dan pada reptil, burung, dan mammalia umumnya bernapas dengan paru-paru. Pada katak, inspirasi dan ekspirasi melibatkan dua jenis otot,



yaitu



dari



otot



geniohioideus



dan



volume



tidal



(udara



komplementer),



volume



cadangan ekspirasi (udara suplementer), kapasitas vital paru-paru, dan kapasitas total paru-paru (kapasitas vital paruparu + volume residu) yaitu 4.500-5.000 ml. 6. Sistem



pernapasan



manusia



dapat



mengalami kelainan fungsi atau mengalami



sternohiodeus. 3. Sistem pernapasan pada manusia tersusun



gangguan. Gangguan tersebut antara lain



atas rongga hidung, faring, laring, trakea,



faringitis,



bronkus, bronkiolus, dan alveolus.



pneumonia,



4. Mekanisme pernapasan pada manusia dapat



bronkitis, difteri,



asma,



tuberkulosis, emfisema,



amfisme, dan kanker paru-paru.



dibedakan menjadi pernapasan dada dan



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 263



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Latihan Soal Bab 8 A. Soal Pilihan Ganda Pilihlah satu jawaban yang paling benar! 1. Sistem pernapasan yang terdapat dalam tubuh maksluk hidup erat kaitannya dengan... A. Sistem transpirasi B. Sistem transportasi C. Sistem pencernaan D. Sistem ekskresi E. Sistem koordinasi 2. Bagian otak yang berperan sebagai pusat kontrol irama dasar pernapasan disebut.. A. Jembatan varol (Pons Varolli) B. Medula oblongata C. Hipotalamus D. Talamus E. Infundibulum 3. Alveolus dalam paru-paru berdinding tipis dan harus selalu basah. Keadaan tersebut berkaitan dengan fungsinya, yaitu... A. Kontraksi B. Inspirasi C. Difusi gas D. Ekspirasi E. Relaksasi 4. Serangga memiliki sistem peredaran darah terbuka. Sistem pernapasannya dikenal dengan sistem.... A. Stigma B. Antena C. Kulit D. Trakea E. Paru-paru buku 5. Jika kadar CO di lingkungan meningkat, makhluk hidup akan mengalami kesulitan bernapas karena tenganggunya fungsi.... A. Paru-paru B. Alveolus C. Hemoglobin D. Hemosianin E. Bronkus 6. Kesulitan bernapas yang terjadi karena pembengkakan paru-paru disebut... Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 264



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia A. Asma B. Difteri C. Anoksia D. Amfisme E. Emfisme 7. Pada ikan, pertukaran gas O2 DENGAN CO2 di dalam air, berlangsung dalam... A. Lembar insang B. Lengkung insang C. Celah insang D. Tutup insang E. Gerigi insang 8. Apa yang terjadi pada mekanisme pernapasan perut pada saat fase inspirasi? A. Otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma mendatar B. Otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma melengkung C. Otot antartulang rusuk berkontraksi sehingga volume rongga dada membesar D. Otot antartulang rusuk berkontraksi sehingga volume rongga dada membesar E. Turunnya tulang rusuk sehingga volume rongga dada menjadi kecil 9. Ikan sangat berbeda dengan katak dalam sistem... A. Pencernaan B. Koordinasi C. Ekakresi D. Transportasi E. Respirasi 10. Apa fungsi dari pigmen respirasi? A. Mengangkut gas dan membantu menyangga pH darah B. Mengikat Nitrogen dalam darah C. Mengikat Oksigen dari udara bebas D. Meningkatkan jumlah CO2 yang dapat dibawa oleh darah E. Membantu proses difusi



B. Essai Isilah uraian berikut dengan jawaban yang benar! 1.



Jelaskan secara singkat mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada ikan! 2. Jelaskan mengenai mekanisme pernapasan dada pada manusia! 3. Sebut dan jelaskan empat macam gangguan pernapasan pada manusia! 4. Sebut dan jelaskan organ-organ pada sistem pernapasan manusia! 5. Jelaskan mengenai fase ekspirasi pada katak!



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 265



BAB 8-Sistem Pernapasan Hewan dan Manusia



Biologi dan Pengembangannya SMA/MA Kelas XI 266