Biologi: Respirasi

Respirasi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan makhluk hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi untuk digunakan dalam menjalankan kehidupan. Dalam kegiatan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan.

Pernafasan atau respirasi mempunyai arti :

- proses pengambilan O2, pengeluaran CO2 dan penggunaan energi yang dihasilkan oleh tubuh

- pertukaran gas antara sel dengan lingkungannya

- reaksi enzimatis, sebab dalam proses tersebut ada satu enzim yang memegang peranan penting yaitu sitokrom (enzim pernafasan)

Kebanyakan respirasi yang dapat disaksikan manusia memerlukan oksigen sebagai oksidatornya. Reaksi yang demikian ini disebut sebagai respirasi aerob. Namun, ada pula proses respirasi yang tidak melibatkan oksigen, yang disebut respirasi anaerob. Yang paling biasa dikenal orang adalah dalam proses pembuatan alkohol. Berbagai bakteri anaerob menggunakan belerang (atau senyawanya) atau beberapa logam sebagai oksidator.

Energi yang didapat tubuh dari zat makanan, sebelum dapat dimanfaatkan oleh tubuh, harus dipecah terlebih dahulu. Disinilah peran oksigen yang diperoleh melalui pernafasan.

Pernafasan berlangsung melalui 2 tahap, yaitu :

- pernafasan eksternal (luar) : adalah difusi gas luar masuk ke dalam aliran darah (pertukaran O2 dari darah)

- pernafasan internal (dalam) : adalah difusi gas atau pertukaran gas dari darah ke sel tubuh

Oksigen yang masuk ke dalam tubuh hanya sedikit yang dapat disimpan dalam tubuh, yaitu berupa oksimioglobin (dalam otot) dan sebagai okihemoglobin (dalam darah).

Secara sederhana, reaksi kimia

yang terjadi dalam respirasi dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6H2O + ATP adenosin trifosfat (ATP)

Energi yang tersimpan dalam ATP kemudian dapat digunakan untuk mendorong proses-proses yang membutuhkan energi

Sistem Pernafasan Hewan

1      Hewan Bersel Satu (Protozoa)

Protozoa tidak memiliki alat pernafasan dan pengambilan oksigen dilakukan secara difusi melalui permukaan tubuhnya. Oksigen masuk ke dalam mitokondri dan terjadilah proses pernafasan.

2.     Serangga (insecta)

Sistem respirasi berupa sistem pernafasan trakea. Alat pernafasan berupa pembuluh trakea. Udara keluar masuk melalui spirakel yang terdapat pada setiap sisi ruas tubuh serangga.

Aliran udara pernafasan : oksigen masuk melalui spirakel menuju trakea. Selanjutnya menuju trakeolus dan terjadi pertukaran gas dengan sel tubuh.

Mekanisme pernafasan : bila otot perut berkontraksi, trakea meipih sehingga udara kaya CO2 dari dalam tubuh keluar. Bila otot perut relaksasi, trakea ke posisi semula dan udara luar kaya O2 akan masuk melalui spirakel.

Kalajengking atau laba-laba (Arachnida) alat pernafasan berupa paru-paru buku (darat) atau insang buku (air). Udara keluar masuk melalui spirakel yang disebabkan oleh gerakan otot yang tidak teratur.

3.     Ikan (pisces)

Alat pernafasan berupa insang (branchia). Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen yang banyak mengandung lamela (lapisan tipis). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang mengandung kapiler sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran gas O2 dan CO2.

Inspirasi : O2 dari air masuk ke dalam insang yang kemudian diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan tubuh.

Ekspirasi : CO2 dari jaringan bersama darah menuju ke insang dan selanjutnya dikeluarkan dari tubuh.

Ikan yang hidup di tempat berlumpur mempunyai labirin yang merupakan perluasan insang berbentuk lipatan berongga tidak teratur. Labirin berfungsi untuk menyimpan cadangan oksigen sehingga ikan tahan pada kondisi kekurangan oksigen. Misal pada ikan lele dan ikan gabus.

4.     Katak (amphibia)

Alat pernafasan berupa selaput rongga mulut, kulit dan paru-paru. Alat pernafasan ini mempunyai lapisan tipis dan basah yang berdekatan dengan pembuluh darah sehingga oksigen dapat berdifusi .

Selaput rongga mulut : bila faring rongga mulut bergerak, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara masuk rongga mulut melalui selaput rongga mulut yang tipis.

Kulit : oksigen masuk kulit melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian ke jantun gdan selanjutnya diedarkan ke seluruh tubuh. CO2 dari jaringan dibawa ke jantung dan selanjutnya ke kulit dan paru-paru melalui arteri kulit paru-paru (arteri pulmo kutenea).

Paru-paru : terdapat sepasang paru-paru berbentuk gelembung tempat bermuara kapiler darah. Katak tidak memiliki tulang rusuk dan diafragma, sehingga mekanisme pernafasan diatur oleh otot rahang bawah dan otot perut. Katak inspirasi ekspirasi berlangsung pada saat mulut tertutup.

5.     Burung (aves)

Bernafas dengan paru-paru yang berhubungan dengan kantong udara (sakus  pneumatikus) yang menyebar sampai ke leher, perut dan sayap.

Kantong udara terdapat pada  :

- pangkal leher (servikal)

- ruang dada bagian depan (toraks anterior)

- antar tulang selangka (korakoid)

- ruang dada bagian belakang (toraks posterior)

- rongga perut (saccus abdominalis)

- ketiak (saccus axillaris)

Fungsi kantong udara  :

- membantu pernafasan terutama saat terbang

- menyimpan cadangan udara (oksigen)

- memperbesar atau memperkecil berat jenis pada saat burung berenang

- mencegah hilangnya panas tubuh yang terlalu banyak

Inspirasi : udara kaya oksigen masuk ke paru-paru. Otot antara tulang rusuk (interkosta) berkontraksi sehingga tulang rusuk bergerak ke luar dan tulang dada membesar. Akibatnya teklanan udara dada menjadi kecil sehingga udara luar yang kaya oksigen akan masuk. Udara yang masuk sebagian kecil menuju ke paru-paru dan sebagian besar menuju ke kantong udara sebagai cadangan udara.

Ekspirasi : otot interkosta relaksasi sehingga tulang rusuk dan tulang dada ke posisi semula. Akibatnya rongga dada mengecil dan tekanannya menjadi lebih besar dari pada tekanan udara luar. Ini menyebabkan udara dari paru-paru yang kaya karbondioksida ke luar.

Pernafasan burung saat terbang :

Saat terbang pergerakan aktif dari rongga dada tidak dapat dilakukan karena tulang dada dan tulang rusuk merupakan pangkal perlekatan otot yang berfungsi untuk terbang. Saat mengepakan sayap (sayap diangkat ke atas), kantong udara di antara tulang korakoid terjepit sehingga udara kaya oksigen pada bagian itu masuk ke paru-paru.

 

Sistem Pernafasan Manusia

Alat pernafasan manusia terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut  :

-    Rongga hidung (cavum nasalis) : di dalamnya udara dibersihkan oleh rambut-rambut dan dihangatkan.

-    Faring : dibawahnya terdapat pangkal tenggorok yang disebut laring yang di dalamnya terdapat selaput suara.

-    Trakea (batang tenggorok)

-    Bronkus (cabang dari batang tenggorok)

-    Bronkiolus (cabang dari bronkus) : bercabang lagi sampai halus, dengan dinding semakin tipis dan pada brokiolus ini cincin tulang rawan tidak terdapat lagi.

-    Alveolus : dinding tipis, elastis, terdiri dari sau lapis, mempunyai banyak pembulus kapiler dan merupakan tempat terjadinya pertukaran O2 dan CO2 .

-    Paru-paru (pulmo)