FISIOLOGI RESPIRASI

SISTEM RESPIRASI

RESPIRASI EKSTERNAL: penyerapan oksigen melalui organ respirasi eksternal

RESPIRASI INTERNAL: penyerapan oksigen yang terjadi di dalam sel.

PROSES RESPIRASI

Respirasi Seluler:

• respirasi anaerob: ATP dihasilkan tanpa oksigen, ATP yang dihasilkan tidak banyak
• respirasi aerob: ATP dihasilkan dengan oksigen, ATP yang dihasilkan 36 - 38 molekul

ALASAN DILAKUKAN PENGATURAN RESPIRASI

1. Kekurangan oksigen maupun kelebihan CO2 dalam darah/cairan tubuh akan mengganggu proses fisiologis secara keseluruhan
2. Ventilasi paru-paru tergantung dari kebutuhan metabolisme individu, bila metabolisme meningkat dimana kebutuhkan oksigen meningkat, maka aktivitas pernafasan pun akan meningkat pula

pengontrolan pernafasan: Central Nervous System (CNS) dan kimiawi

ORGAN RESPIRASI

Organ Respirasi Hewan Akuatik

• Kulit: hewan inaktif
• Insang: hewan aktif, insang luar (larva katak), insang dalam (ikan hewan air)

Organ Respirasi Ikan:

• terdapat kantong udara Fungsi:
  • mengatur daya apung tubuh hewan (buoyancy) agar dapat bergerak naik atau turun
  • berperan dalam proses respirasi
• Mekanisme: mensekresikan gas (sebagian oksigen) atau mengabsorbsinya kembali sehingga gelembung udara akan menyusut atau mengembang

Organ Respirasi Hewan Terestrial

Paru-Paru Difusi:

• modifikasi dari insang

• pertukaran gas tidak dipengaruhi oleh pertukaran udara, tetapi oleh laju difusi gas

• struktur berupa rongga mantel

contoh: bekicot tidak bercangkang

Paru-Paru Buku: ditemukan pada Arakhnida. Contoh: laba-laba dan kalajengking

Trakhea: organ pernafasan pada insekta

Paru-Paru Alveoler:

• amfibia masih sederhana dan kurang elastis (juga digunakan kulit)

• aves (dilengkapi dengan buoyancy)

• reptil

Paru-Paru Sempurna

Mamalia

• Traktus Respiratorius

• Paru-paru

• Thorax

• Pleura

• Otot-otot respirasi termasuk diafragma

• Saraf-Saraf

MEKANISME RESPIRASI

• Mekanisme Inspirasi: yaitu pembesaran rongga thorax yang diikuti mengembangnya paru-paru sehingga tekanan dalam paru-paru lebih rendah dari tekanan udara luar, akibatnya udara akan mengalir masuk ke dalam paru-paru

• Mekanisme Ekspirasi: yaitu pengecilan dari rongga thorax dan paru-paru yang diikuti oleh pengeluaran udara dari paru-paru

• Inspirasi diikuti ekspirasi yang tidak memerlukan kontraksi otot

• Berat dan struktur seluruh dinding thorax, elastisitas paru-paru dan dinding abdomen akan mengembalikan ke posisi semula

Paru-paru sangat elastis, letaknya di dalam rongga thorax, sehingga perubahan paru-paru akan mengikuti mengembang atau mengecilnya rongga thorax.

Setiap perubahan rongga thorax akan diikuti oleh paru-paru, maka setiap faktor yang dapat menyebabkan pembesaran rongga thorax akan menyebabkan inspirasi dan sebaliknya.

TRANSPOR ZAT DALAM SISTEM RESPIRASI

Transpor O₂

Transpor Oksigen dalam Darah:

Diikat oleh pigmen respirasi:

• Invertebrata sederhana

• Tingkat metabolisme yang rendah

Terlarut dalam plasma darah:

• Vertebrata

• Tingkat metabolisme yang tinggi

Pigmen Respirasi:

• Protein dalam sel darah atau plasma yang memiliki afinitas gabung tinggi terhadap oksigen

• Untuk meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen

Mekanisme Transpor O₂

O₂ masuk ke paru-paru (alveoli) disalurkan menuju kapiler darah kemudian berdifusi karena tekanan oksigen yang ada dalam alveoli lebih tinggi daripada tekanan oksigen dalam kapiler

• sebagian kecil oksigen tetap ada dalam plasma dalam bentuk larutan sederhana

• sebagian besar masuk ke dalam eritrosit berikatan dengan hemoglobin membentuk oxyhemoglobin

• oksigen akan berikatan dengan hemin dengan ikatan yang lemah (nonoksidasi, melainkan penggabungan antara Fe⁺⁺ pada gugus hemin dengan molekul O₂

• Penggabungan Hb dengan O₂ menjadi HbO₂ atau proses kebalikannya dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain konsentrasi oksigen di lingkungan akan menentukan besarnya tekanan parsial gas tersebut dan berpengaruh terhadap kejenuhan Hb oleh oksigen

Hubungan antara Tekanan Parsial Gas Oksigen dengan Tingkat Kejenuhan Hb oleh Oksigen (Efek Bohr)

Efek Bohr menjelaskan tentang pengaruh pH terhadap daya gabung (afinitas), jika pH turun maka daya gabung Hb terhadap oksigen berkurang dan lebih mudah melepas oksigen ke jaringan

Transpor CO₂

Hasil metabolisme sel di dalam tubuh menghasilkan CO₂ dan air metabolik, di mana CO₂ mengakibatkan:

• Menimbulkan gangguan fisiologis penting

• CO₂ sangat mudah berikatan dengan air membentuk asam karbonat yang memiliki kekuatan untuk menciptakan kondisi asam

Reaksi antara CO2 dan air terjadi melalui persamaan reaksi berikut:

CO₂ + H₂O à H₂CO₃

• terjadi di dalam cairan jaringan/ruang ekstrasel, plasma, maupun di dalam sel darah merah

• berlangsung sangat cepat (disebut reaksi cepat) karena di dalamnya terdapat enzim karbonat anhidrase yang berperan sebagai katalis

darah mengangkut CO2 dalam bentuk:

• senyawa karbamino (ikatan antara CO2 dan Hb) membentuk asam karbonat

• CO2 terlarut dalam plasma berupa ion bikarbonat dan senyawa bikarbonat

asam karbonat labil dan mudah terionisasi menjadi ino H⁺ dan HCO₃^-. Transpor CO₂ dalam bentuk H₂CO₃ dan HCO₃^- mengakibatkan terjadinya penurunan pH karena keduanya bersifat asam sehingga mengganggu kerja enzim dan aktivitas metabolisme sel.

Suasana asam dihindarkan senyawa yang bersifat sedikit basa (senyawa bikarbonat), dalam proses ini HCO₃^- akan berikatan dengan ion Na⁺ atau K⁺ membentuk NaHCO₃ dan KHCO₃ (senyawa bikarbonat) merupakan mekanisme pengangkutan CO₂ dalam bentuk senyawa bikarbonat.

Ini merupakan cara untuk mempertahankan keseimbangan pH (mekanisme buffering) sebagai tugas tambahan sistem respirasi.

Fungsi Lain Sistem Respirasi

Fungsi lainya adalah menjaga keseimbangan elektrik dalam darah dengan cara Chloride Shift atau pertukaran HCO₃^-/ Cl^- sebagai mekanisme untuk menjaga keseimbangan elektrik antara plasma darah dan sel darah merah.

Mengatur perpindahan ion Cl^- ke arah tertentu (ke dalam atau ke luar sel), sebagai imbangan bagi kepindahan ion HCO₃^- ke arah yang berlawanan dengan arah yang ditempuh ion Cl^-.

Untung dan Rugi Hewan Hidup di lingkungan Akuatik dan Terestrial

1. Hewan akuatik mengeluarkan energi lebih banyak daripada hewan terestrial untuk mendapatkan oksigen

2. Hewan yang bernafas di udara harus mengeluarkan energi tambahan untuk melawan gaya gravitasi

3. Hewan yang bernafas di udara lebih mudah memperoleh oksigen daripada hewan akuatik

4. Hewan akuatik mudah dan tidak bermasalah membuang CO2 ke lingkungannya

SISTEM RESPIRASI PADA BERBAGAI HEWAN

Amfibia

1. Pengambilan oksigen dan pengeluaran CO2 terjadi melalui paru-paru maupun kulit
2. Jalur pengeluaran CO2 yang utama ialah melalui kulit
3. Inspirasi diawali dengan kontraksi otot di dasar mulut, kemudian rongga mulut meluas sehingga terjadi tekanan negatif di dalamnya. Selanjutnya, nostril terbuka dan udara mengalir masuk melalui nostril

Burung

Sistem Respiratori: Paru-paru yang dilengkapi dengan kantong udara besar dan memiliki membran tebal

1. Gerakan inspirasi: kontraksi otot-otot respiratori yang mendorong tulang-tulang iga ke arah depan sehingga menghasilkan gerakan sternum ke depan dan ke bawah
2. Tulang-tulang iga lainnya bergerak ke arah lateral dan menyebabkan peningkatan volume rongga tubuh, paru-paru dan kantung udara ikut mengembang.
3. Akibatnya, tekanan gas dalam paru-paru dan kantung udara turun sehingga udara atmosfer masuk ke dalamnya

Mamalia

1. Fase Inspirasi: terjadi proses aktif kontraksi otot inspiratori pada rongga dada mengakibatkan terjadinya tekanan negatif dan udara masuk ke paru-paru
2. Fase Ekspirasi: merupakan proses pasif dan terjadi karena adanya relaksasi otot inspiratori dan pengerutan dinding alveoli

LOMPAT KE BAHASAN LAINYA:

KONSEP FUNDAMENTAL FISIOLOGI HEWAN

FISIOLOGI SEL

FISIOLOGI SARAF

FISIOLOGI ENDOKRINOLOGI

FISIOLOGI PENCERNAAN

FISIOLOGI SIRKULASI

FISIOLOGI RESPIRASI