SISTEM PERNAPASAN
A. Pernapasan pada Hewan
1. Pernapasan pada Hewan Bersel Satu
Hewan bersel satu belum memiliki sistem organ, pernapasannya terjadi secara langsung dari udara bebas langsung berdifusi ke dalam tubuhnya. Didalam mitokondria O2 digunakan untuk memecah senyawa oeganik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan CO2. CO2 dan O2 bergerak dengan arah yang berlawanan. O2 bergerak secara difusi dari membrane menuju ke mitokondria, sedangkan CO2 bergerak dari mitokondria di dalam sitoplasma menuju membran terus ke udara bebas.
Hewan bersel satu belum memiliki sistem organ, pernapasannya terjadi secara langsung dari udara bebas langsung berdifusi ke dalam tubuhnya. Didalam mitokondria O2 digunakan untuk memecah senyawa oeganik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan CO2. CO2 dan O2 bergerak dengan arah yang berlawanan. O2 bergerak secara difusi dari membrane menuju ke mitokondria, sedangkan CO2 bergerak dari mitokondria di dalam sitoplasma menuju membran terus ke udara bebas.
2. Pernapasan pada Insekta
Sistem pernapasannya berupa sistem pernapasan trakea. Alat pernapasan ssserangga adalah pembuluh trakea. Pembuluh trakea merupakan pembuluh udara yang memanjang dan bercabang-cabang menjadi halus (trakeolus) sehingga dapat mencapai seluruh jaringan tubuh. Udara keluar masuk melalui lubang kecil yang disebut spirakel yang terdapat pada setiap sisi ruas tubuh serangga. Didalam trakeolus terjadi pertukaran gas dengan sel-sel tubuh.
Sistem pernapasannya berupa sistem pernapasan trakea. Alat pernapasan ssserangga adalah pembuluh trakea. Pembuluh trakea merupakan pembuluh udara yang memanjang dan bercabang-cabang menjadi halus (trakeolus) sehingga dapat mencapai seluruh jaringan tubuh. Udara keluar masuk melalui lubang kecil yang disebut spirakel yang terdapat pada setiap sisi ruas tubuh serangga. Didalam trakeolus terjadi pertukaran gas dengan sel-sel tubuh.
3. Pernapasan pada Kalajengking dan Laba-laba (Arachnida)
Alat pernapasannya berupa paru-paru buku (Arachnida hidup di darat) dan insang buku (Arachnida hidup di air).
Alat pernapasannya berupa paru-paru buku (Arachnida hidup di darat) dan insang buku (Arachnida hidup di air).
4. Pernapasan pada Ikan
Organ pernapasan pada ikan adalah:
a. Insang dengan bentuk lembaran-lembaran merah muda dengan jumlah 5-7 lembar.
b. Setiap lembar terdiri atas sepasang filamen.
c. Pada permukaan filamen terdapat struktur yang letaknya saling sejajar yang disebut lamela.
d. Setiap lamela mengandung banyak pembuluh darah yang memungkinkan oksigen berdifusi masuk dan karbondioksida keluar dari insang.
Pernapasan dilakukan melalui 2 tahap, yaitu:
a. Inspirasi (tahap pengambilan oksigen)
O2 dimasukkan kedalam insang melalui rongga mulut.
b. Ekspirasi(tahap pelepasan karbondioksida)
CO2 dikeluarkan melalui celah insang.
Organ pernapasan pada ikan adalah:
a. Insang dengan bentuk lembaran-lembaran merah muda dengan jumlah 5-7 lembar.
b. Setiap lembar terdiri atas sepasang filamen.
c. Pada permukaan filamen terdapat struktur yang letaknya saling sejajar yang disebut lamela.
d. Setiap lamela mengandung banyak pembuluh darah yang memungkinkan oksigen berdifusi masuk dan karbondioksida keluar dari insang.
Pernapasan dilakukan melalui 2 tahap, yaitu:
a. Inspirasi (tahap pengambilan oksigen)
O2 dimasukkan kedalam insang melalui rongga mulut.
b. Ekspirasi(tahap pelepasan karbondioksida)
CO2 dikeluarkan melalui celah insang.
5. Pernapasan pada Katak
Alat pernapasan pada katak terdiri atas selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru.
Mekanisme pernapasan:
a. Selaput rongga mulut
Bila faring dan rongga mulut bergerak, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara masuk rongga mulut melalui selaput rongga mulut yang tipis.
b. Kulit
O2 yang masuk melalui kulit akan melewati vena kulit(vena kutanea) kemudian kejantung dan selanjutnya diedarkan ke seluruh tubuh. CO2 dari jaringan dibawa kejantung dan selanjutnya ke kulit dan paru-paru melalui arteri kulit paru-paru(arteri pulmo kutanea).
Alat pernapasan pada katak terdiri atas selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru.
Mekanisme pernapasan:
a. Selaput rongga mulut
Bila faring dan rongga mulut bergerak, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara masuk rongga mulut melalui selaput rongga mulut yang tipis.
b. Kulit
O2 yang masuk melalui kulit akan melewati vena kulit(vena kutanea) kemudian kejantung dan selanjutnya diedarkan ke seluruh tubuh. CO2 dari jaringan dibawa kejantung dan selanjutnya ke kulit dan paru-paru melalui arteri kulit paru-paru(arteri pulmo kutanea).
c. Paru-paru
Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuara kapiler darah. Pada katak inspirasi dan ekspirasi berlangsung pada saat mulut tertutup.
Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuara kapiler darah. Pada katak inspirasi dan ekspirasi berlangsung pada saat mulut tertutup.
6. Pernapasan pada Burung
Alat pernapasan burung:
a. 2 pasang lubang hidung.
b. Celah tekak pada dasar hulu kerongkongan atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea.
c. Trakea atau batang tenggorok.
d. Sepasang paru-paru yang dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau pundi-pundi hawa atau sakus pneumatikus.
a. Pernapasan Saat Tidak Terbang
Inspirasi:
otot antar tulang rusuk berkontraksi sehingga menyebabkan rongga dada mengembang, demikian pula paru-paru ikut mengembang. Akibatnya, udara akan masuk ke dalam paru-paru. Sebagian udara diteruskan ke pundi-pundi udara.
Ekspirasi:
Rongga dada akan mengecil, sehingga tekanan paru-paru lebih besar daripada tekanan udara luar sehingga udara keluar dari paru-paru. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari pundi-pundi udara masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan O2 dalam pembuluh kapiler paru-paru. Dengan demikian, pengambilan O2 pada burung dilakukan baik pada tahap inspirasi maupun tahap ekspirasi.
Alat pernapasan burung:
a. 2 pasang lubang hidung.
b. Celah tekak pada dasar hulu kerongkongan atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea.
c. Trakea atau batang tenggorok.
d. Sepasang paru-paru yang dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau pundi-pundi hawa atau sakus pneumatikus.
a. Pernapasan Saat Tidak Terbang
Inspirasi:
otot antar tulang rusuk berkontraksi sehingga menyebabkan rongga dada mengembang, demikian pula paru-paru ikut mengembang. Akibatnya, udara akan masuk ke dalam paru-paru. Sebagian udara diteruskan ke pundi-pundi udara.
Ekspirasi:
Rongga dada akan mengecil, sehingga tekanan paru-paru lebih besar daripada tekanan udara luar sehingga udara keluar dari paru-paru. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari pundi-pundi udara masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan O2 dalam pembuluh kapiler paru-paru. Dengan demikian, pengambilan O2 pada burung dilakukan baik pada tahap inspirasi maupun tahap ekspirasi.
b. Pernapasan Saat Terbang
Inspirasi:
Pada saat sayap diangkat, kantong udara antarkorakoid terjepit, sedangkan pada ketiak mengembang sehingga O2 dapat masuk ke paru-paru.
Ekspirasi:
Pada saat gerakan sayap kebawah kantong udara ketiak terjepit, sedangkan kantong udara antarkorakoid mengembang. Akibatnya, udara dari paru-paru keluar. Semakin tinggi burung terbang, semakin cepat gerak sayapnya guna memenuhi kebutuhan O2.
Inspirasi:
Pada saat sayap diangkat, kantong udara antarkorakoid terjepit, sedangkan pada ketiak mengembang sehingga O2 dapat masuk ke paru-paru.
Ekspirasi:
Pada saat gerakan sayap kebawah kantong udara ketiak terjepit, sedangkan kantong udara antarkorakoid mengembang. Akibatnya, udara dari paru-paru keluar. Semakin tinggi burung terbang, semakin cepat gerak sayapnya guna memenuhi kebutuhan O2.
B.Pernapasan pada Manusia
1.Alat Pernapasan Manusia Terdiri:
a. Rongga hidung(cavum nasales)
b. Faring
c. Trakea(batang tenggorokan)
d. Bronkus(cabang dari tenggorokan)
e. Bronkiolus(cabang dari bronkus)
f. Alveolus
g. Paru-paru
b. Faring
c. Trakea(batang tenggorokan)
d. Bronkus(cabang dari tenggorokan)
e. Bronkiolus(cabang dari bronkus)
f. Alveolus
g. Paru-paru
a. Rongga hidung
Merupakan tempat masuknya udara pernapasan. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami:
1) Penyaringan, ditujukan kepada benda-benda asing yang tidak berbentuk gas, misalnya debu. Benda-benda tersebut dihalangi oleh rambut-rambut yang tumbuh ke arah luar lubang hidung.
2) Penghangatan, yaitu mengubah suhu udara agar sesuai dengan suhu tubuh.
b. Faring atau tekak
Faring merupakan tempat terjadinya persimpangan antara saluran pernapasan dengan saluran pencernaan.
Didalam faring terdapat:
1) Epiglotis bertugas mengatur pergantian perjalanan udara pernapasan dan makanan pada persimpangan tersebut.
2) Dibawah faring terdapat laring(pangkal tenggorok).
3) Pada laring terdapat celah yang disebut glotis yang menuju ke batang tenggorok, di dalam laring juga terdapat pita suara.
c. Trakea
Merupakan pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapis, yaitu:
1) Lapis luar terdiri atas jaringan ikat.
2) Lapis tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan.
3) Lapis terdalam terdiri atas jaringan epitel bersilia yang menghasilkan banyak lendir yang berfungsi untuk menangkap dan mengembalikannya ke hulu saluran pernapasan benda-benda asing yang akan masuk ke paru-paru bersama udara pernapasan.
d. Bronkus
Bronkus merupakan cabang batang tenggorok. Jumlahnya sepasang yang satu menuju ke paru-paru kanan dan yang satu lagi menuju ke paru-paru kiri. Dinding bronkus juga terdiri atas 3 lapis, yaitu jaringan ikat, otot polos, dan jaringan epitel, seperti pada trakea, perbedaannya adalah bahwa dinding trakea jauh lebih tebal dan cincin tulang rawan pada bronkus tidak berbentuk lingkar sempurna. Kedudukan bronkus yang ke kiri dan ke kanan berbeda. Yang ke kiri lebih mendatar daripada yang ke kanan. Hal ini merupakan salah satu sebab paru-parun kanan lebih mudah terserang penyakit.
e. Bronkiolus
Merupakan cabang dari bronkus. Bronkiolus ini bercabang-cabang menjadi saluran yang semakin halus. Sel-sel epitel bersilianya berubah menjadi sisik epitel.
f. Alveolus
Alveolus(saluran udara buntu) merupakan saluran akhir dari alat pernapasan. Alveolus berupa gelembung-gelembung udara. Pada bagian alveolus inilah terjadi pertukaran O2 dari udara bebas ke sel-sel darah , dan CO2 dari sel-sel ke udara bebas.
g. Paru-paru
Paru-paru manusia berjumlah sepasang kanan dan kiri. Masing-masing di bungkus oleh selaput pembungkus paru-paru yang dikenal dengan pleura. Pleura ini merupakan selaput tipis rangkap dua. Diantara selaput tersebut dengan paru-paru terdapat cairan limfa, yang berfungsi untuk melindungi paru-paru dari gerakan pada waktu mengembang dan mengempis. Mengembang dan mengempisnya paru-paru disebabkan perubahan tekanan dalam rongga dada.
Merupakan tempat masuknya udara pernapasan. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami:
1) Penyaringan, ditujukan kepada benda-benda asing yang tidak berbentuk gas, misalnya debu. Benda-benda tersebut dihalangi oleh rambut-rambut yang tumbuh ke arah luar lubang hidung.
2) Penghangatan, yaitu mengubah suhu udara agar sesuai dengan suhu tubuh.
b. Faring atau tekak
Faring merupakan tempat terjadinya persimpangan antara saluran pernapasan dengan saluran pencernaan.
Didalam faring terdapat:
1) Epiglotis bertugas mengatur pergantian perjalanan udara pernapasan dan makanan pada persimpangan tersebut.
2) Dibawah faring terdapat laring(pangkal tenggorok).
3) Pada laring terdapat celah yang disebut glotis yang menuju ke batang tenggorok, di dalam laring juga terdapat pita suara.
c. Trakea
Merupakan pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapis, yaitu:
1) Lapis luar terdiri atas jaringan ikat.
2) Lapis tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan.
3) Lapis terdalam terdiri atas jaringan epitel bersilia yang menghasilkan banyak lendir yang berfungsi untuk menangkap dan mengembalikannya ke hulu saluran pernapasan benda-benda asing yang akan masuk ke paru-paru bersama udara pernapasan.
d. Bronkus
Bronkus merupakan cabang batang tenggorok. Jumlahnya sepasang yang satu menuju ke paru-paru kanan dan yang satu lagi menuju ke paru-paru kiri. Dinding bronkus juga terdiri atas 3 lapis, yaitu jaringan ikat, otot polos, dan jaringan epitel, seperti pada trakea, perbedaannya adalah bahwa dinding trakea jauh lebih tebal dan cincin tulang rawan pada bronkus tidak berbentuk lingkar sempurna. Kedudukan bronkus yang ke kiri dan ke kanan berbeda. Yang ke kiri lebih mendatar daripada yang ke kanan. Hal ini merupakan salah satu sebab paru-parun kanan lebih mudah terserang penyakit.
e. Bronkiolus
Merupakan cabang dari bronkus. Bronkiolus ini bercabang-cabang menjadi saluran yang semakin halus. Sel-sel epitel bersilianya berubah menjadi sisik epitel.
f. Alveolus
Alveolus(saluran udara buntu) merupakan saluran akhir dari alat pernapasan. Alveolus berupa gelembung-gelembung udara. Pada bagian alveolus inilah terjadi pertukaran O2 dari udara bebas ke sel-sel darah , dan CO2 dari sel-sel ke udara bebas.
g. Paru-paru
Paru-paru manusia berjumlah sepasang kanan dan kiri. Masing-masing di bungkus oleh selaput pembungkus paru-paru yang dikenal dengan pleura. Pleura ini merupakan selaput tipis rangkap dua. Diantara selaput tersebut dengan paru-paru terdapat cairan limfa, yang berfungsi untuk melindungi paru-paru dari gerakan pada waktu mengembang dan mengempis. Mengembang dan mengempisnya paru-paru disebabkan perubahan tekanan dalam rongga dada.
2. Mekanisme Pernapasan Manusia
Berdasarkan otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dan mamalia dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
a. Pernapasan dada
1) Inspirasi
Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi maka tulang-tulang rusuk terangkat sehingga volume rongga dada membesar. Akibatnya, tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara di luar yang mempunyai tekanan lebih besar masuk ke dalam paru-paru.
2) Ekspirasi
Bila otot-otot antar tulang rusuk relaksasi maka tulang-tulang rusuk tertekan ga dada mengecil. Akibatnya, tekanan udara di paru-paru membesar sehingga udara keluar.
b. Pernapasan perut
1) Inspirasi
Bila diafragma berkontraksi sehingga mendatar, maka rongga dada membesar. Keadaan ini menyebabkan tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara luar masuk.
2) Ekspirasi
Bila otot diagragma relaksasi, maka rongga dada mengecil. Akibatnya, tekanan di paru-paru membesar sehingga udara keluar.
Berdasarkan otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dan mamalia dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
a. Pernapasan dada
1) Inspirasi
Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi maka tulang-tulang rusuk terangkat sehingga volume rongga dada membesar. Akibatnya, tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara di luar yang mempunyai tekanan lebih besar masuk ke dalam paru-paru.
2) Ekspirasi
Bila otot-otot antar tulang rusuk relaksasi maka tulang-tulang rusuk tertekan ga dada mengecil. Akibatnya, tekanan udara di paru-paru membesar sehingga udara keluar.
b. Pernapasan perut
1) Inspirasi
Bila diafragma berkontraksi sehingga mendatar, maka rongga dada membesar. Keadaan ini menyebabkan tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara luar masuk.
2) Ekspirasi
Bila otot diagragma relaksasi, maka rongga dada mengecil. Akibatnya, tekanan di paru-paru membesar sehingga udara keluar.
3. Volume Udara Pernapasan
Jumlah udara yang keluar masuk paru-paru bergantung pada cara kita bernapas.
a) Udara pernapasan(tidal volume), yaitu udara yang dihirup dan dikeluarkan dalam keadaan biasa(sekitar 500 cc). Setelah menghembuskan 500 cc masih tersisa 2.500 cc lagi di paru-paru.
b) Udara komplementer, yaitu udara sebanyak 1.500 cc yang masih dapat dihirup lagi dengan cara inspirasi yang maksimum, setelah inspirasi biasa.
c) Udara cadangan, yaitu udara sebanyak 1.500 cc yang dapat diembuskan lagi pada ekspirasi maksimum dengan mengerutkan otot perut kuat-kuat.
d) Udara residu(udara sisa), yaitu udara sebanyak 1.000 cc yang tidak dapat dihembuskan lagi, dan menetap pada paru-paru.
Jumlah udara yang keluar masuk paru-paru bergantung pada cara kita bernapas.
a) Udara pernapasan(tidal volume), yaitu udara yang dihirup dan dikeluarkan dalam keadaan biasa(sekitar 500 cc). Setelah menghembuskan 500 cc masih tersisa 2.500 cc lagi di paru-paru.
b) Udara komplementer, yaitu udara sebanyak 1.500 cc yang masih dapat dihirup lagi dengan cara inspirasi yang maksimum, setelah inspirasi biasa.
c) Udara cadangan, yaitu udara sebanyak 1.500 cc yang dapat diembuskan lagi pada ekspirasi maksimum dengan mengerutkan otot perut kuat-kuat.
d) Udara residu(udara sisa), yaitu udara sebanyak 1.000 cc yang tidak dapat dihembuskan lagi, dan menetap pada paru-paru.
4. Energi Pernapasan
Energi hasil pernapasan merupakan energi kimia yang disebut ATP. ATP dibentuk melalui 3 tahapan yaitu, glikolisis, daur krebs, dan transfer elektron. ATP dibentuk dari pemecahan glukosa. Secara sederhana proses pemecahan glukosa sehingga dihasilkan energi adalah:
C6H12O6+ 6O2►6CO2+6H2O+38 ATP
Energi hasil pernapasan merupakan energi kimia yang disebut ATP. ATP dibentuk melalui 3 tahapan yaitu, glikolisis, daur krebs, dan transfer elektron. ATP dibentuk dari pemecahan glukosa. Secara sederhana proses pemecahan glukosa sehingga dihasilkan energi adalah:
C6H12O6+ 6O2►6CO2+6H2O+38 ATP
C. Kelainan atau Penyakit pada Sistem Pernapasan
1. Laringitis: radang pada daerah laring dan kanker laring yang sering menyerang laki-laki di atas usia 50 tahun
2. Asma: gangguan pernapasan dengan gejala sukar bernapas, bunyi mendesak dan batuk-batuk yang disebabkan alergi, psikis ataupun karena penyakit menurun.
1. Laringitis: radang pada daerah laring dan kanker laring yang sering menyerang laki-laki di atas usia 50 tahun
2. Asma: gangguan pernapasan dengan gejala sukar bernapas, bunyi mendesak dan batuk-batuk yang disebabkan alergi, psikis ataupun karena penyakit menurun.