BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Respirasi merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Ketika bernapas,

kita menghirup oksigen (O2) dan mengembuskan karbondioksida (CO2).

Sebagai makhluk hidup kita harus menghirup oksigen karena setiap sel

mmbutuhkannya. Tanpa oksigen, sel-sel penyusun tubuh manusia terutama

sel-sel otak akan rusak hanya dalam beberapa menit.

Oksigen digunakan untuk pembakaran zat-zat makanan (protein,

lemak, dan karbohidrat) dalam sel-sel tubuh. Pembakaran itu

menghasilkan energi serta karbondioksida. Energi inilah yang digunakan

umtuk melakukan kegiatan sehari-hari. Pada makalah ini akan di bahas

sistem respirasi pada manusia dan hewan.

B. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan sistem respirasi?

2. Bagaimana mekanisme pernapasan pada manusia?

3. Bagaimana mekanisme pernapasan pada hewan?

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui sistem respirasi

2. Untuk mengetahui mekanisme pernapasan pada manusia

3. Untuk mengetahui mekanisme pernapasan pada hewan

1

BAB II

PEMBAHASAN

A. Sistem Pernapasan pada ManusiaDi dalam tubuh manusia terdapat berbagai macam organ penyusun sistem

respirasi. Adapun beberapa organ yang berperan dalam sistem respirasi manusia meliputi semua struktur yang menghubungkan udara ke dan dari paru-paru. Organ pernapasan utama berupa paru-paru. Selain paru-paru terdapat organ-organ pernapasan lainnya.1. Organ-organ pernapasan pada manusia

a. HidungHidung berfungsi sebagai alat pernapasan dan indra pembau.

Hidung terdiri atas lubang hidung, rongga hidung dan ujung rongga hidung memiliki rambut, banyak kapiler darah dan selalu lembab dengan adanya lendir yang dihasilkan oleh selaput mukosa.

Di dalam rongga hidung, udara disaring oleh rambut-rambut kecil (silia) dan selaput lendir yang berguna untuk menyaring debu, melekatkan kotoran pada rambut hitung, mengatur suhu udara pernapasan, maupun menyelidiki adanya bau.

b. FaringFaring merupakan persimpangan jalan masuk udara dan makanan.

Faring merupakan persimpangan antara rongga mulut ke kerongkongan dengan hidung ke tenggorokan.

c. LaringLaring disebut juga pangkal tenggorok atau kotak suara. Laring

terdiri atas tulang rawan yang membentuk jakun. Jakun tersusun atas tulang lidah, katup tulang rawan, perisai tulang rawan, piala tulang rawan dan gelang tulang rawan. Pangkal tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorokan (epiglotis).

d. TrakeaTrakea merupakan pipa yang panjangnya kira-kira 9 cm. Trakea

tersusun atas 16-20 cincin-cincin tulang rawan berbentuk C . Cincin-cincin tulang rawan ini di bagian belakangnya tidak tersambung yaitu di tempat trakea menempel pada esofagus. Hal ini berguna untuk mempertahankan agar trakea tetap terbuka.

2

Cincin-cincin tulang rawan diikat bersama oleh jaringan fibrosa, selain itu juga terdapat beberapa jaringan otot. Trakea dilapisi oleh selaput lendir yang dihasilkan oleh epitelium bersilia. Silia-silia ini bergerak ke atas ke arah laring sehingga dengan gerakan ini debu dan butir-butir halus lainnya yang ikut masuk saat menghirup udara dapat dikeluarkan. Di paru-paru, trakea ini bercabang dua membentuk broncus.

e. BronkusBronkus merupakan cabang, batang tenggorokan yang jumlahnya

sepasang, yang satu menuju ke paru-paru kanan dan yang satu lagi menuju ke paru-paru kiri. Tempat percabangan ini disebut bifurkase. Bronkus mempunyai struktur serupa dengan trakea yang dilapisi oleh jenis sel yang sama. Bronkus yang ke kiri lebih panjang dan sempit serta kedudukannya lebih mendatar daripada yang ke kanan.

f. BronkeolusBronkeolus merupakan cabang dari bronkus, dindingnya lebih tipis

dan salurannya lebih kecil. Semakin kecil salurannya, semakin berkurang tulang rawannya dan akhirnya tinggal dinding fibrosa dengan di lapisan silia. Setiap bronkeolus terminal bermuara ke dalam seberkas kantung-kantung kecil mirip anggur yang disebut alveolus.

g. AlveolusAlveolus merupakan saluran akhir dari alat pernapasan yang

berupa gelembung-gelembung udara. Dindingnya tipis, lembab dan berlekatan erat dengan kapiler-kapiler darah. Alveolus terdiri atas satu lapis sel epitelium pipih, dan di sinilah darah hampir langsung bersentuhan dengan udara. Adanya alveolus memungkinkan terjadinya perluasan daerah permukaan daerah yang berperan penting dalam pertukaran gas O2 dari udara bebas ke sel-sel darah, dan CO2 dari sel-sel darah ke udara.

h. Paru-paruParu-paru terletak dalam rongga dada, letaknya di sebelah kanan

dan kiri yang tengahnya dipisahkan oleh jantung. Jaringan paru-paru mempunyai sifat elastik, berpori, dan seperti spons. Apabila di letakkan dalam air paru-paru akan mengapung karena mengandung udara di dalamnya.

Paru-paru dibagi menjadi beberapa belahan atau lobus. Paru-paru kanan mempunyai tiga lobus, dan paru-paru kiri mempunyai dua lobus. Setiap lobus tersusun atas lobula. Paru-paru dilapisi oleh selaput atau membran serosa rangkap dua disebut pleura.

3

Pada manusia organ pernapasan utamanya adalah paru-paru (pulmo) dan dibantu oleh alat-alat respirasi lainnya. Jalur udara pernapasan untuk menuju sel-sel tubuh adalah :

Rongga hidung → faring(rongga tekak) → laring → trakea(batang tenggorok) → bronkus → bronkiolus → alveolus → sel sel tubuh. Dalam sistem respirasi terjadi pertukaran gas O2 dan CO2.

2. Mekanisme Pertukaran Gas O2 dan CO2

Pernapasan atau pertukaran gas pada manusia berlangsung melalui 2 tahap yaitu pernapasan luar (eksternal) dan pernapasan dalam ( internal ).a. Pernapasan luar

Pernapasan luar merupakan pertukaran gas di dalam paru-paru. Oleh karena itu, berlangsung difusi gas dari luar masuk ke dalam aliran darah. Dengan kata lain, pernapasan luar merupakan pertukaran gas (O2

dan CO2) antara udara dan darah. Pada pernapasan luar, darah akan masuk ke dalam kapiler paru-paru yang mengangkut sebagian besar CO2 sebagai ion bikarbonat (HCO3

-). Sisa karbondioksida berdifusi keluar dari dalam darah dan melakukan reaksi H2CO3 H2O + CO2.

b. Pernapasan DalamPada pernapasan adalah pertukaran gas yang terjadi di dalam

ruangan tubuh. Darah masuk ke dalam jaringan tubuh, meninggalkan hemoglobin dan berdifusi masuk ke dalam jaringan tubuh.Reaksinya sebagai berikut HbO2 Hb + O2

Pengangkutan CO2 di dalam darah dapat dilakukan dengan tiga cara berikut :1. Sekitar 60-70% CO2 di angkut dalam bentuk ion bikarbonat

(HCO3-) oleh plasma darah, setelah HCO3 yang terbentuk dalam

darah yang terurai menjadi ion hidrogen (H+) dan ion (HCO3- ) ion

H+ bersifat racun, oleh sebab itu ion ini segera diikat oleh Hb sedangkan ion HCO3

- meninggalkan eritrosit masuk ke plasma darah. Kedudukan ion HCO3

- diganti oleh ion klorit. Persamaan reaksinya sebagai berikut :H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3

-

2. Sekitar 25% CO2 diikat oleh hemoglobin membentuk karboksil hemoglobin. Secara sederhana reaksi CO2 dengan Hb ditulis :CO2 + Hb HbCO2

4

Karboksil hemoglobin disebut juga karbomino hemoglobin karena bagian dari hemoglobin yang mengikat CO2 adalah gugus asam amino. Reaksinya sebagai berikut : CO2 + RNH2 RNHCOOH

3. Sekitar 6-10% CO2 diangkut plasma darah dalam bentuk senyawa asam karbonat (H2CO3).

3. Mekanisme PernapasanBerdasarkan otot yang berperan aktif pada proses pernapasan,

pernapasan pada manusia dapat dibedakan sebagai berikut:a. Pernapasan dada

Otot yang berperan aktif dalam pernapasan dada adalah otot antar tulang rusuk (interkostal). Apabila otot antar tulang rusuk luar berkontraksi , tulang rusuk terangkat hingga volume rongga dada bertambah besar. Hal ini menyebabkan tekanan udara rongga dada menjadi lebih kecil dari tekanan udara rongga paru-paru , sehingga mendorong paru-paru mengembang dan mengubah tekanannya menjadi lebih kecil daripada tekanan udara bebas. Selanjutnya akan terjadi aliran udara dari luar ke dalam rongga paru-paru melalui rongga hidung, batang tenggorokan, bronkus dan alveolus. Proses ini disebut inspirasi.

Bila otot antar tulang rusuk dalam berkontraksi , tulang rusuk akan tertarik ke posisi semula sehingga mendesak dinding paru-paru. Akibatnya rongga paru-paru mengecil dan menyebabkan tekanan udara di dalamnya meningkat. Hal ini menyebabkan udara dalam rongga paru-paru terdorong keluar. Proses ini disebut ekspirasi.

b. Pernapasan perutPada pernapasan perut, otot yang berperan aktif yaitu otot

diafragma dan otot dinding rongga perut. Apabila otot diafragma berkontraksi, posisi diafragma akan mendatar. Hal ini menyebabkan volume rongga dada bertambah besar, sehingga tekanan udara di dalamnya mengecil. Penurunan tekanan udara akan diikuti mengembangnya paru-paru. Hal ini menyebabkan terjadinya aliran udara ke dalam paru-paru (inspirasi).

Apabila otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi, isi rongga perut akan terdesak ke arah diafragma, sehingga posisi diafragma akan cekung ke arah rongga dada. Hal ini menyebabkan volume rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat, sehingga isi rongga paru-paru terdorong keluar dan terjadilah ekspirasi.

5

Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang ada di otak disebut medula oblongata. Sebaliknya saraf pernapasan ini dipacu oleh kadar CO2 yang ada di dalam darah. Ketika darah melalui alveolus kandungan CO2 sama dengan di alveolus. Darah kemudian mencapai medula oblongata yang mengandung sel-sel yang sangat pekat pada konsentrasi CO2 dalam darah. Jika kandungan CO2 naik medula oblongata akan meningkatkan banyaknya impuls saraf dan laju impuls saraf yang mengontrol aksi otot-otot pernapasan (otot diafragma dan otot interkosta) akibatnya ialah peningkatan pertukaran udara dalam paru-paru yang mengembalikan konsentrasi CO2 dalam alveolus dengan cepat dan kemudian mengembalikan konsentrasi CO2 darah ke konsentrasi normal. Berikut ini akan dijelaskan volume udara.

4. Volume Udara PenapasanVolume udara pernapasan dapat diukur menggunakan respirometer.

Secara garis besar volume udara pernapasan dapat dibedakan menjadi 6 :a. Volume tidal, yaitu volume udara pernapasan (inspirasi) biasa, yang

besarnya ±500cc (cm3) atau 500 mL.b. Volume cadangan respirasi atau udara komplementer, yaitu volume

udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah bernapas( inspirasi ) biasa, yang besarnya ±1500 cc (cm3) atau 1500 mL.

c. Volume cadangan ekspirasi atau udara suplementer , yaitu volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah mengeluarkan napas (ekspirasi) biasa, yang besarnya ±1500 cc(cm3) atau 1500 mL.

d. Volume sisa (residu ), yaitu volume udara yang masih tersisa di dalam paru –paru setelah mengeluarkan napas ( ekspirasi ) maksimal, yang besarnya ±1000 cc(cm3) atau 1000 mL.

e. Kapasitas vital, yaitu volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mungkin, yang besarnya 3500 cc(cm3) atau 3500 mL. Jadi, kapasitas vital adalah jumlah dari volume tidal + volume cadangan ekspirasi.

f. Volume total paru–paru yaitu volume udara yang dapat ditampung paru-paru semaksimal mungkin, yang besarnya lebih kurang 4500 cc(cm3) atau 4500 mL. Jadi, volume total paru-paru adalah jumlah dari volume sisa + kapasitas vital.

5. Gangguan Pada Sistem PernapasanBeberapa jenis kelainan dan penyakit pada sistem pernapasan sebagai

berikut.

6

a. Asfiksi, yaitu kelainan atau gangguan dalam pengangkutan oksigen ke jaringan atau gangguan penggunaan oksigen oleh jaringan. Penyebabnya dapat terletak di paru-paru, di pembuluh darah, atau dalam jaringan tubuh.

b. Anthrakosis, yaitu kelainan pada alat pernapasan yang disebabkan oleh debu tambang. Jika yang masuk debu silikat, disebut silicosis.

c. Bronkitis terjadi karena peradangan bronkus.d. Pleuritis, yaitu peradangan selaput (plura ) karena pleura mengalami

penambahan cairan intrapleura, akibatnya timbul rasa nyeri saat bernapas.

B. Sistem Pernapasan pada Hewan1. Pernapasan Pada hewan invertebrata

Hewan-hewan invertebrata ada yang belum memiliki sistem pernapasan khusus, seperti Porifera dan sebagian cacing(Vermes). Namun, pada hewan-hewan yang lebih tinggi, seperti molusca dan arthropoda sudah memiliki sistem pernapasan khusus, walaupun masih sederhana.a. Porifera

Porifera bernapas dengan cara memasukkan air melalui pori-pori(ostium) yang terdapat pada seluruh permukaan tubuhnya, masuk ke dalam rongga spongocoel. Proses pernapasan selanjutnya dilakukan oleh sel leher(koanosit), yaitu sel yang berbatasan langsung dengan rongga spongocoel. Aliran air yang masuk melalui ostium menuju rongga spongocoel membawa oksigen sekaligus zat-zat makanan. Pengikatan O2 dan pelepasan CO2 dilakukan oleh sel leher atau koanosit. Selain melakukan fungsi pernapasan, sel leher sekaligus melakukan proses pencernaan dan sirkulasi zat makanan. Selanjutnya, air keluar melalui oskulum.

b. Vermes(cacing)Sebagian besar vermes bernapas menggunakan permukaan

tubuhnya, misalnya anggota filum Platyhelmintes yaitu planaria dan anggota filum annelida yaitu cacing tanah(Pheretima sp.). namun, pada beberapa annelida bernapas dengan insang, misalnya annelida yang hidup di air yaitu Polychaeta(golongan cacing berambut banyak) ini bernapas menggunakan sepasang porapodia yang berubah menjadi insang. Pada planaria, O2 yang terlarut di dalam air berdifusi melalui permukaan tubuhnya. Demikian juga dengan pengeluaran CO2. Pada cacing tanah, O2 berdifusi melalui melalui permukaan tubuhnya yang basah, tipis, dan memiliki pembuluh-pembuluh darah. Selanjutnya, O2

diedarkan ke seluruh tubuh oleh sistem peredaran darah. CO2 sebagai sisa pernapasan dikeluarkan dari jaringan oleh pembuluh darah, kemudian keluar melalui permukaan tubuh secara difusi. Permukaan

7

tubuh cacing tanah selalu basah. Hal ini berfungsi untuk mempermudah proses difusi O2 melalui permukaan tubuhnya.

c. MolluscaHewan bertubuh lunak(mollusca) yang hidup di air, seperti siput,

cumi-cumi, dan kerang(Bivalvia) bernapas menggunakan insang. Aliran air masuk ke dalam insang dan terjadi pertukaran udara dalam lamela insang. Mollusca yang hidup di darat, seperti siput darat(bekicot) bernapas menggunakan paru-paru.

d. Arthopoda1) Insecta

Insecta bernapas menggunakan sistem trakea. Udara masuk melalui empat pasang spirakel depan dan keluar melalui enam pasang spirakel belakan. Oksigen dari luar masuk lewat spirakel, kemudian menuju pembuluh-pembuluh trakea, selanjutnya pembuluh trakea bercabang lagi menjadi cabang halus yang disebut trakeolus. Dengan demikian oksigen dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian dalam. Trakeolus ini merupakan tempat terjadinya udara pernapasan.

Mekanisme pernapasan pada belalang diatur oleh otot perut(abdomen). Ketika otot perut berelaksasi, volume trakea normal sehingga udara masuk. Sebaliknya, ketika otot perut berkontraksi, volume trakea mengecil sehingga udara keluar. Jalur yang dilalui udara pernapasan , yaitu udara luar → stigma/spirakel→ saluran atau pembuluh trakea → trakeolus → jaringan tubuh. Jadi, sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, serta sebaliknya mengangkut CO2 hasil pernapasan untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut udara pernapasan.

2. Pernapasan pada hewan VertebrataHewan vertebrata telah memiliki sistem sirkulasi yang fungsinya

antara lain untuk mengangkut gas pernapasan(O2) dari tempat penangkapan gas menuju sel-sel jaringan. Begitu pula sebaliknya, untuk mengangkut gas buangan(CO2) dari sel-sel jaringan ke tempat pengeluarannya. Mekanisme pernapasan pada hewan vertebrata beragam.a. Pisces

Ikan bernapas menggunakan insang. Dibedakan menjadi dua,yaitu :1) Pernapasan pada ikan bertulang sejati

Salah satu contoh ikan bertulang sejati yaitu ikan mas. Insang ikan mas tersimpan dalam rongga insang yang terlindung oleh tutup insang(operklum). Gas O2 diambil dari gas O2 yang larut dalam air melalui insang secara difusi. Dari insang, O2 diangkut darah melalui

8

pembuluh darah ke seluruh jaringan tubuh. Dari jaringan tubuh, gas CO2 diangkut darah menuju jantung. Dari jantung menuju insang untuk melakukan pertukaran gas. Proses ini terjadi secara terus menerus dan berulang-ulang. Mekanisme pernapasan ikan bertulang sejati dilakukan melalui mekanisme inspirasi dan ekspirasi.a) Fase inspirasi

Gerakan tutup insang ke samping dan selaput tutup insang tetap menempel pada tubuh mengakibatkan rongga mulut bertambah besar, sebaliknya celah belakang insang tertutup. Akibatnya, tekanan udara dalam rongga mulut lebih kecil dari pada tekanan udara luar. Celah mulut membuka sehingga terjadi aliran air ke dalam rona mulut.

b) Fase ekspirasiSetelah air masuk ke dalam rongga mulut, celah mulut

menutup. Insang kembali ke kedudukan semula diikuti membukanya celah insang. Air dalam mulut mengalir melalui celah-celah insang dan menyentuh lembaran lembaran insang. Pada tempat ini terjadi pertukaran udara pernapasan. Darah melepaskan CO2 ke dalam air dan mengikat O2 dari air.

2) Pernapasan pada ikan bertulang rawanInsang ikan bertulang rawan tidak mempunyai tutup

insang(operkulum) misalnya pada ikan hiu. Masuk dan keluarnya udara dari rongga mulut, disebabkan oleh perubahan tekanan pada rongga mulut yang ditimbulkan oleh perubahan volume rongga mulut akibat gerakan naik turun rongga mulut. Akibatnya air mengalir ke rongga mulut melalui celah mulut yang pada akhirnya terjadilah proses inspirasi. Bila dasar mulut bergerak ke atas, volume rongga mulut mengecil, tekanannya naik, celah mulut tertutup, sehingga air mengalir keluar melalui celah insang dan terjadilah proses ekspirasi CO2. Pada saat inilah terjadi pertukaran gas O2 dan CO2.

b. AmphibiaKatak muda(berudu) menggunakan insang untuk mengambil O2

yang terlarut dalam air. Setelah dewasa, katak bernapas menggunakan selaput rongga mulut, paru-paru, dan kulit. Mekanisme pernapasan pada katak meliputi proses inspirasi dan ekspirasi yang berlangsung pada saat mulut dalam keadaan tertutup. Mekanisme pernapasan ini diatur oleh otot-otot pernapasan, yaitu: otot rahang bawah(submandibularis), stenohioideus, geniohioideus, dan otot perut.

c. ReptiliaReptilia bernapas menggunakan paru-paru. Paru-paru pada reptilia

hanya terdiri dari beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar

9

permukaan pertukaran gas. Gas O2 dalam udara masuk melalui lubang hidung → rongga mulut → anak tekak → trakea yang panjang → bronkiolus dalam paru-paru. Dari paru-paru, O2 diangkut darah menuju seluruh jaringan tubuh. Dari jaringan tubuh, gas CO2 diangkut darah menuju jantung untuk dikeluarkan melalui paru-paru → bronkiolus → trakea yang panjang → anak tekak → rongga mulut → lubang hidung. Pada reptilia yang hidup di air, lubang hidung dapat ditutup ketika menyelam.

d. AvesPada burung, tempat berdifusinya udara pernapasan terjadi di paru-

paru. Paru-paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk. Jalur pernapasan pada burung berturut-turut sebagai berikut:1) Dua pasang lubang hidung yang terdapat pada pangkal paru

sebelah atas dan pada langit-langit rongga mulut.2) Celah tekak yang terdapat pada dasar hulu kerongkongan atau

faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea.3) Trakea atau batang tenggorok yang panjang, berbentuk pipa, dan

disokong oleh cincin tulang rawan.4) Sepasang paru-paru yang berwarna merah muda yang terdapat

dalam ronnga dada dan kantung udara.

e. MamaliaMamalia bernapas menggunakan paru-paru. Gas O2 masuk ke

dalam tubuh melalui lubang hidung →faring→laring→trakea→bronkus→paru-paru. Kemudian gas O2

diangkut darah ke jantung. Dari jantung, gas O2 diedarkan ke seluruh jaringan tubuh oleh darah. Dari jaringan tubuh, gas CO2 diangkut menuju jantung ke paru-paru dan keluar melalui organ-organ yang sama pula.

10