SISTEM RESPIRASI PADA IKAN, AMPHIBI, DAN MANUSIA

Oleh :Kelompok Besar BPROGRAM STUDI BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2013DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL

iDAFTAR ISI

iiPEMBAHASANA. Jenis dan Lokasi Enzim

1B. Regulasi dan Mekanisme Kerja Enzim

3DAFTAR PUSTAKA

6

1. Sistem Respirasi Pada Ikan

Ikan membutuhkan oksigen untuk kelangsungan hidupnya. Pada umumnya, oksigen masuk ke dalam tubuh ikan melalui jaringan dalam insang dengan cara difusi, yaitu terbawa dalam aliran darah dimana molekul oksigen ini menempel pada hemoglobin darah yang kemudian akan diedarkan ke seluruh tubuh. Peredaran darah dalam filament insang merupakan pertemuan antara pembuluh darah yang berasal dari jantung. Pada tiap filament ingsang ini terdiri dari lamella insang, yaitu tempat terjadinya pertukaran gas (Rahadjo, 1980).

Insang (branchia) akan tersusun atas bagian-bagian berikut ini:

a. Tutup insang (operculum). Hanya terdapat pada ikan bertulang sejati, sedangkan pada ikan bertulang rawan, tidak terdapat tutup insang. Operculum berfungsi melindungi bagian kepala dan mengatur mekanisme aliran air sewaktu bernapas,

b. Membrane brankiostega (selaput tipis di tepi operculum), berfungsi sebagai katup pada waktu air masuk ke dalam rongga mulut,

c. Lengkung insang (arkus brankialis),sebagai tempat melekatnya tulang tapis insang dan daun insang, mempunyai banyak saluran-saluran darah dan saluran syaraf,

d. Tulang tapis insang,berfungsi dalam sistem pencernaan untuk mencegah keluarnya organisme makanan melalui celah insang,

e. Daun insang,berfungsi dalam sistem pernapasan dan peredaran darah, tempat terjadinya pertukaran gas O2dengan CO2,

f. Lembaran (filamen)insang (holobran kialis) berwarna kemerahan,

g. Saringan insang (tapis insang)berfungsi untuk menjaga agar tidak ada benda asing yang masuk ke dalam rongga insang.

2.2.3 Sistem Pernafasan Ikan

1. Insang pada ikan elasmobranchia

Pada ikan ini belum terdapat tutup insang, sehingga celah insang langsung berhubungan dengan lingkungan. Celah insang berjumlah 5 pasang, pada jenis-jenis tertentu sering dijumpai 6-7 pasang celah insang. Pada keadaan biasa air masuk dari mulut melalui insang di dalam rongga insang kemudian dikeluarkan melalui celah insang. Pertukaran oksigen dan karbondiok-sida, terjadi di dalam lamela insang (Rahardjo, 1985).

Setiap lengkung insang pada elasmobranchia disokong oleh rangka yang melengkung, terdiri dari :

a. Tapis insang, terdapat pada dasar lengkung insang mengarah ke dalam rongga pharing. Berfungsi untuk menapis bahan makanan yang terbawa bersama air pernafasan, yang kemudian diteruskan ke dalam oesophagus.b. Jari-jari insang, melekat pada bagian luar dari lengkung insang mengarah ke permukaan tubuh sebagai penguat struktur insang.c. Lamela insang, berupa rambut yang halus terbungkus oleh epithelium tipis dengan satu ujungnya melekat pada jari-jari insang penuh dengan kapiler darah. Di sini terjadi proses pernafasan di dalam insang 2. Insang pada ikan osteichthyes

Pada ikan ini operculum yang tersusun atas 4 potong tulang dermal, yaitu operculum, properculum, interculum, dan sub operculum. Selaput tipis bekerja sebagai klep pada celah insang. Bagian depan dari selaput melekat pada operculum, sedangkan pada bagian belakangnya terlepas bebas. Selaput kulit tipis ini disebut membran branchiostegii yang disokong oleh beberapa potong yang terletak pada dinding ventral pharing disebut radii branchiostegii. Septum insang hanya satu saja dan tidak menonjol keluar dari lamela insang, serta kadang-kadang insang tidak ada. Jari-jari insang selalu ada sepasang untuk setiap lengkung insang ber-jumlah 5, tetapi lengkung insang 1 dan 5 berupa hemibranchia, hanya lengkung kedua, tiga dan empat saja yang berupa holobranchia. Lamela insang pada lengkung pertama hanya ada pada bagian belakang lengkung insang dan pada lengkung insang kelima pada bagian depan saja (Rahardjo, 1985).Mekanisme pernapasan pada ikan diatur oleh mulut dan tutup insang. Pada waktu tutup insang mengembang, membran brankiostega menempel rapat pada tubuh, sehingga air masuk lewat mulut. Sebaliknya jika mulut ditutup, tutup insang mengempis, rongga faring menyempit, dan membran brankiostega melonggar sehingga air keluar melalui celah dari tutup insang. Air dengan oksigen yang larut di dalamnya membasahi filamen insang yang penuh kapiler darah dan karbon dioksida ikut keluar dari tubuh bersama air melalu celah tutup insang. Ikan juga mempuyai gelembung renang yang berfungsi untuk menyimpan oksigen dan membantu gerakan ikan naik turun.Mekanisme pernapasan pada ikan golongan elasmobranchii terjadi dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah otot corocoid dan corobranchial berkontraksi sehingga air masuk melalui rongga mulut melalui proses pengisapan. Tahap kedua adalah otot abductor rahang atas dan bawah melemas, sedangkan tulang lengkung insang atas dan bawah berkontraksi. Tahap ketiga adalah otot adductor intercual melemas dan beberapa otot lain berkontraksi untuk mempersempit rongga insang sehingga air dipaksa masuk melalui lamella insang (Rahadjo, 1980).

Hal-hal yang berkaitan dengan sistem pernapasan ialah perairan harus mengandung O2cukup banyak bila perairan kurang O2, ikan akan menuju ke permukaan, ke tempat pemasukkan air dan menuju tempat air yang berarus. Selain itu daun insang harus dalam keadaan lembab.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kebutuhan ikan akan O2antara lain :

1. Ukuran dan umur (standia hidup) : ikan-ikan kecil membutuhkan lebih banyak O2,

2. Aktivitas ikan : yang aktif berenang perlu lebih banyak O2,

3. Jenis kelamin : ikan betina membutuhkan lebih banyak O2.

2.Sistem Respirasi pada AmphibiPada katak, 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. 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. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti kantung 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 gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideusberkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane.Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru 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 karbondioksida keluar

RESPIRASI PADA MANUSIA ANATOMI,SISTEM RESPIRASI DAN REGULASI RESPIRASI PADA MANUSIASistem respirasi mecakup paru-paru dan sistem saluran bercabang yang menghubungkan tempat pertukaran gas dengan lingkungan luar. Udara digerakan melalui paru-paru oleh suatu mekanisme ventilasi, yang terdiri atas rongga toraks, otot interkostal, diafragma dan komponen elastis jaringan paru. Sistem respirasi biasanya dibagi menjadi struktur saluran respirasi atas dan bawah. Secara fungsional, struktur-struktur tersebut membentuk bagian konduksi sistem (rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, bronki, bronkiolus, dan bronkiolus terminalis) yang berfungsi sebagai sarana untuk keluar masuknya udara ke paru dan mengkondisikan udara yang dihirup, kemudian bagian respiratorik (bronkiolus respiratorius, ductus alveolaris, dan alveoli) yang merupakan bagian yang melakukan proses respirasi utama.

Gambar.1. struktur Paru-paru pada manusia.

1. Rongga hidungRongga hidung memiliki celah-celah sempit diantara Concha (tiga tonjolan bertulang mirip rak pada setiap dinding lateral rongga hidung) yang memudahkan pengondisian udara inspirasi dengan menambah luas area epitel respiratorik yang hangat dan lembap dan dengan melambatkan serta menambah turbulensi aliran udara. Selain itu pada rongga hidung terdapat silia yang berguna untuk membersikan udara yang terhirup.2. Nasofaring

Nasofaring dilapisi oleh epitel respiratorik dan memiliki tonsila pharyngealis.

3. Laring

Merupakan saluran kaku yang pendek untuk udara yang berfungsi agar jalan napas terbuka.4. Trakea

Merupakan saluran dengan panjang 12-14 cm yang berfungsi sebagai jalur udara dan meningkatkan pengeluaran udara saat batuk.

5. BronkusBronkus bercabang menjadi dua bronkus, yaitu bronkus sebelah kiri dan sebelah kanan. Kedua bronkus menuju paru-paru, bronkus bercabang lagi menjadi bronkiolus. Bronkus sebelah kanan(bronkus primer) bercabang menjadi tiga bronkus lobaris (bronkus sekunder), sedangkan bronkus sebelah kiri bercabang menjadi dua bronkiolus. Cabang-cabang yang paling kecil masuk ke dalam gelembung paru-paru atau alveolus.Pada bronknus dan bronkiolus dipersarafi oleh saraf otonom.

Gambar 2. Struktur sistem respirasi.6. Ductus alveolaris

Ductus alveolaris memiliki serat-serat elastin yang memungkinkan alveolus mengembang sewaktu inspirasi dan berkontraksi secara pasif selama ekspirasi. Juga memiliki serat-serat retikular yang berfungsi sebagai penunjang yang mencegah pengembangan berlebih dan kerusakan kapiler-kapiler halus dan septa alveolar yang tipis.7. AlveolusAlveolus merupakan evaginasi mirip kantong di bronkeolus respiratorius, ductus alveolaris, dan saccus alveolaris. Alveoli bertanggung jawab atas terbentuknya struktur berongga dalam paru-paru. Disinilah berlangsungnya pertukaran O2 dan CO2 antara udara dan darah. Struktur dinding alveolus dikhususkan untuk memudahkan dan mempelancar difusi antara lingkungan luar dan dalam. Udara dalam alveolus dipisahkan dari darah kapiler oleh tiga komponen yang secara kolektif disebut dengan membran respiratorik atau sawar darah-udara.

8. Peura

Merupakan permukaan luar paru dan dinding internal rongga toraks dilapisi oleh suatu membran serosa. Rongga pleura yang sempit diantara lapisan parietal dan viseral seluruhnya dilapisi sel-sel mesotel yang normalnya membentuk suatu lapisan cairan serosa tipis yang bekerja sebagai pelumas, sehingga memudahkan pergeseran antar permukaan pleura selama gerakan pernapasan. Proses pernapasan meliputi dua proses, yaitu menarik napas atau inspirasi serta mengeluarkan napas atau ekspirasi. Sewaktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi, dari posisi melengkung ke atas menjadi lurus. Bersamaan dengan itu, otot-otot tulang rusuk pun berkontraksi. Akibat dari berkontraksinya kedua jenis otot tersebut adalah mengembangnya rongga dada sehingga tekanan dalam rongga dada berkurang dan udara masuk. Saat mengeluarkan napas, otot diafragma dan otot-otot tulang rusuk melemas. Akibatnya, rongga dada mengecil dan tekanan udara di dalam paru-paru naik sehingga udara keluar.Pada respirasi terjadi proses pertukaran gas O2 dan CO2 baik antara alveolus dan kapiler paru-paru, maupun antara kapiler jaringan dan sel di jaringan. Respirasi sel berlangsung dalam 4 tahap yaitu Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs, dan Transpor elektron.Pada saat istirahat, manusia normal bernapas 12 sampai 15 kali per menit. Sekitar 500 mL udara per napas, atau 6 sampai 8 L / menit. Udara ini bercampur dengan gas di alveoli, dan oleh difusi sederhana, O2 memasuki darah di paru kapiler sementara CO2 memasuki alveoli. Pada tahap pertukaran gas, O2 dari alveolus masuk ke kapiler paru-paru dan diikat oleh haemoglobin membentuk Hb(O2)4 dan terdapat sejumlah oksigen yang terlarut dalam plasma darah yang tidak diikat oleh Hb. Oksigen inilah yang menentukan tekanan parsial oksigen dalam darah. Di kapiler jaringan O2 dilepas oleh Hb dan berdifusi kedalam sel, hal ini terjadi karena adanya efek Bohr, yaitu adanya peningkatan kadar H+ (penurunan pH). Oksigen yang berdifusi kedalam otot akan diikat. Hb + O2 -> HbO2 (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru)

HbO2 > Hb + O2 (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen diambil oleh sel-sel tubuh)

Hasil respirasi didalam sel adalah CO2, H2O dan energi dalam bentuk ATP, juga panas yang hilang kelingkungan. CO2 yang terbentuk di mitikondria selanjutnya ditransper ke sitosol dan berdifusi dari sitosol ke cairan ekstra sel, dan selanjutnya masuk ke pembuluh darah kapiler. Dari kapiler, CO2 dibawa ke paru-paru oleh darah dalam bentuk CO2 terlarut, HbCO2, dan HbCO3. Pengangkutan CO2 paling banyak dalam bentuk HCO3- di eritrosit, hal ini disebabkan pembentukan Hb2CO3 dikatalis oleh karbonat anhidrase yang ada dalam eritrosit. Setelah sampai dikapiler paru-paru, CO2 berdifusi ke alveoli karena adanya tekanan parsial yang semakin rendah dari jaringan tubuh hingga luar tubuh.

Gambar 3. Pertukaran gas O2 dan CO2 di alveolus dan pembuluh darah kapiler.DAFTAR PUSTAKAGanong, W.F. 2003. Review of Medical Physiology. San Francesco: Appleton and Lange.Mescer, Anthony L.2009.Histologi dasar Junqueira: teks&atlas ed. Huriawati Hartanto.Jakarta: EGC.Rahadjo, M.F. 1985. Ictiologi Sebagai Pedoman Kerja Praktikum. IPB, Bogor.Rahardjo,MF.1980. Ichtyologi. IPB: IPB.