FISIOLOGI SISTEM RESPIRASI KATAK DAN IKAN 1
1
1
Dista Novistananda (3415096612) , Dzikrina Puji Lestari (3415096619) , Fifit Bastiawati (3415096594) , Rahmat 1 1 Fadhrikal (3415096616) , Wulan Apriningtyas (3415097901) 1 Mahasiswa Pendidikan Biologi Non Reguler 2009 (Kelompok 1)
ABSTRAK Respirasi merupakan pertukaran gas antara Oksigen dan Karbondioksida antara alveolus dan paru-paru, maupun antara kapilerdan sel di jaringan. Fisiologi sistem respirasi katak dan ikan mengkaji tentang organ-organ yang terlibat dalam proses respirasi sampai mekanisme respirasi sel. Praktikum ini bertujuan untuk mengidentifikasi organ-organ yang terlibat dalam pernapasan ikan dan proses respirasi pada katak terutama pada uji metilen blue dan uji permeabilitas paru-paru. Praktikum dilakukan pada Tanggal 9 Maret 2012 di Laboratorium Fisiologi FMIPA UNJ. Pada praktikum oksidasi jaringan menggunakan metilen blue, katak disuntikan metilen blue pada saccus lymphaticus menghasilkan warna organ menjadi kebiruan yang menandakan bahwa telah terjadi deoksidasi jaringan. Pada organ-organ respirasi ikan yang dibedah ditemukan bahwa bahwa Insang pada ikan mas memiliki intensitas warna merah yang tidak pekat jika dibandingkan dengan ikan lele yang hidup di air yang miskin O2. Alat pernafasan sekunder pada ikan mas dan gurame adalah adalah gelembung renang yang berwarna putih bening dengan tipe physostomus. Pada ikan lele labirin berbentuk seperti bunga karang, sedangkan pada ikan gurame berbentuk seperti bunga mawar. Pada uji permeabilitas paru-paru katak,dihasilkan bahwa perbedaan tekanan parsial gas menyebabkan terjadinya difusi karbondioksida ke dalam paru, serta paru katak sangat permeabel terhadap difusi gas. Keywords: Oksidasi Jaringan, insang, labirin, permeabilitas paru, katak HASIL Tabel 1. Oksidasi berbagai jaringan pada organisme Katak menggunakan larutan m etilen blue+Nacl Oksidasi Pos Mortal 15 menit setelah Jaringan pos mortal Saraf Biru Biru Darah Merah Merah tua Jantung Biru Biru Ginjal Kuning Coklat kebiruan Hati Coklat Hitam terang Pankreas Merah Otot Biru Pucat putih Paru-paru Merah Merah pucat Tabel 2. Berbagai jenis insang, labirin dan gelembung renang yang terdapat di beberapa jensi ikan Jenis Tipe labirin insang Tipe ikan gelembung renang fisotomus Gura Bunga seperti Merah, me mawar filamennya berwarna pendek merah Mas Tidak memiliki Merah , fisotomus filamnennya panjang, ada 2 lapis filamen dalam 1 operkulum lele Bunga karang Merah Tidak banyak pekat, memiliki berada di filamen pangkal pendek insang
Tabel 3. Kemampuan permeabilitas paru-paru Katak Keadaan paruKondisi paru larutan kapur Paru-paru mengempes Air keruh sebelum dimasukkan kedalam larutan Paru-paru mengembang Air jernih dan sesudah terbentuk dimasukkan endapan didalam kapur larutan didasar gelas. PEMBAHASAN Praktikum oksidasi jaringan pada katak menggunakan metilen biru sebagai indicator bahwa telah terjadi oksidasi jaringan pada katak. Sebelum melakukan penginjeksian, metilen biru dicampur dengan NaCl. Pencampuran antara metilen biru dengan NaCl karena adanya NaCl dalam tubuh katak sehingga metilen biru dapat larut dalam cairan tubuh katak. NaCl berfungsi sebagai perantara mengalirnya metilen biru ke jaringan tubuh katak. Penginjeksian metilen biru+NaCl dilakukan pada bagian saccus lymphaticus dorsalis . Penginjeksian dilakukan di bagian tersebut karena saccus lymphaticus katak mempunyai ukuran yang lebih besar bila dibandingkan dengan bagian lain sehingga memudahkan praktikkan menginjeksikan metilen biru untuk masuk ke dalam jaringan tubuh katak. Tujuan penginjeksian dilakukan di saccus lymphaticus untuk mengurangi resiko kematian pada katak karena percobaan ini dilakukan saat katak dalam keadaan setengah sadar sehingga metilen biru dan NaCl dapat dialirkan ke seluruh jaringan tubuh melalui pembuluh darah. Pada kantung limfa
ada banyak jalan (saluran) sehingga ketika cairan disuntikkan pada kantung limfa maka cairan tersebut akan menyebar dengan cepat dan memudahkan proses oksidasi jaringan didalamnya. Perlu diketahui bahwa di kantung limfa ini memiliki afinitas lebih tinggi sehingga oksigen diikat oleh hemoglobin lalu oksigen masuk disepanjang pembuluh darah (Rastogi, 2007). Ketika metilen biru disuntikkan, menyebabkan metilen biru yang diikat oleh hemoglobin bukan oksigen. Maka metilen biru masuk ke pembuluh darah kemudian masuk ke eritrosit dan diikat oleh hemoglobin membentuk metilen hemoglobin. Setelah 30 menit, diketahui bahwa Metilen biru yang beredar ke seluruh jaringan berada di saccus lymphaticus akan beredar ke jantung dan masuk ke dalam pembuluh darah dan beredar ke seluruh organ dan jaringan melalui pembedahan Berdasarkan data yang diperoleh pada tabel 1, warna dari berbagai jaringan katak antara katak dengan perlakuan pemberian metilen biru +NaCl berbeda dengan katak yang tidak diberikan perlakuan apapun (control). Pada waktu Pos Mortal, seluruh jaringan di katak control memiliki warna merah cerah, sedangkan pada katak perlakuan hampir semua jaringan-jaringannya mengalami perubahan warna menjadi biru, merah, hingga kuning kebiruan. Pemeriksaan juga dilakukan 15 menit setelah pos mortal dan didapatkan hasil yang berbeda. Pada katak control tidak terjadi perubahan warna yang cukup berarti, dari warna merah cerah menjadi merah pucat. Sementara itu, pada katak perlakuan, seluruh jaringan yang diamati mengalami perubahan warna menjadi lebih pucat atau lebih gelap. Perubahan warna terjadi karena tekanan O2 dalam darah menurun sehingga ikatan HbO2 terurai. Selain itu pada kantung limfe memiliki afinitas lebih tinggi sehingga oksigen diikat oleh hemoglobin lalu oksigen masuk ke sepanjang pembuluh darah. Metilen biru memiliki afinitas lebih tinggi daripada gas oksigen terhadap hemoglobin.Sehingga ketika disuntikkan metilen biru, yang diikat oleh hemoglobin bukan oksigen tetapi metilen biru. Sementara itu, warna organ-organ pada katak control tetap merah segar, karena oksigen dapat berikatan dengan hemoglobin dalam eritrosit membentuk oksihemoglobin. Hemoglobin adalah suatu pigmen (berwarna merah) karena berikatan dengan oksigen dan berwarna biru apabila mengalami deoksigenasi. Dengan demikian, darah arteri yang teroksigenasi sempurna tampak merah, dan darah vena yang telah kehilangan sebagian oksigennya di jaringan memperlihatkan rona kebiruan. (Sherwood, 2001). Di pembuluh darah, metilen biru yang memiliki afinitas (daya ikat) yang lebih tinggi dibandingkan oksigen menyebabkan terbentuknya ikatan metHb (methemoglobin) sehingga warna organ menjadi kebiruan. Itulah tandanya bahwa telah terjadi deoksidasi jaringan, karena suplai oksigen di jaringan berkurang drastis akibat penambahan metilen biru. Metilen biru yang telah masuk pembuluh darah akan masuk ke eritrosit dan diikat oleh hemoglobin dan membentuk metilen hemoglobin (MetHb) dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
HbO2 Hb + Met
Hb + O2 MetHb
Metilen biru yang diikat oleh hemoglobin akan diserap ke jaringan, sehingga akan terjadi kematian jaringan (hipoksia) karena jaringan kekurangan oksigen sehingga tidak dapat memproduksi energi, maka kemampuan sel eritrosit semakin lama semakin tidak dapat mempertahankan ikatan Hb dengan metilen biru menyebabkan organ menjadi warna biru. Hipoksia adalah kekurangan O2 di tingkat jaringan. Istilah ini lebih tepat dibandingkan anoksia, sebab jarang dijumpai keadaan dimana benar-benar tidak ada O2 tertinggal dalam jaringan (Sherwood, 2001). Ketika campuran metilen biru dan hemoglobin pecah maka hemoglobin akan masuk ke pembuluh darah sehingga peredaran darah tidak dapat bekerja secara maksimal dan melepaskan metilen biru ke pembuluh darah dan proses oksidasi jaringan pun terhenti. 15 menit kemudian setelah Pos Mortal, terlihat warna jaringan semakin pucat karena proses oksidasi jaringan terhenti. Pembahasan selanjutnya adalah tabel 2. Alat pernafasan primer pada ikan mas, gurame, lele adalah insang. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen dan tiap filamen terdiri dari lamella. Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler yang memungkinkan O2 dan CO2 berdifusi keluar. Bagian terluar dari insang berhubungan dengan air sedangkan bagian dalam berhubungan erat dengan kapiler-kapiler darah. Insang pada ikan mas berbentuk lembaran-lembaran tipis berwarna Merah , filamnennya panjang, ada 2 lapis filamen dalam 1 operkulum, insang, pada ikan gurame berwarna merah, filamennya pendek , sedangkan pada ikan lele insangnya merah pekat, filamen pendek . Warna merah pada insang ini disebabkan karena adanya pembuluh darah yang membawa darah kaya akan oksigen sehingga menyebabkan viskositas darah yang rendah. Sehingga, Insang pada ikan mas memiliki intensitas warna merah yang tidak pekat jika dibandingkan dengan ikan lele yang hidup di air yang miskin O2 yang memiliki insang berwarna merah pekat. Alat pernafasan sekunder pada ikan mas dan gurame adalah gelembung renang yang berwarna putih bening dengan tipe physostomus , yaitu gelembung renang yang berhubungan dengan saluran pencernaan (esophagus ). Gelembung renang tersambung ke labirin telinga bagian dalam dengan weberian, struktur bertulang yang berasal dari tulang belakang, yang memberikan informasi yang tepat tentang tekanan air dan kedalaman serta meningkatkan pendengaran. Gelembung renang merupakan organ internal yang dipenuhi oleh gas yang berfungsi memberi kemampuan ikan untuk mengendalikan daya apung sehingga mampu menghemat energy untuk berenang . Fungsi lain gelembung renang adalah digunakan sebagai ruang beresonansi untuk memproduksi atau menerima suara. Selain itu gelembung renang juga berfungsi sebagai organ respiratori khusus untuk jenis physostomus .Udara yang merupakan isi dari gelembung renang terdiri dari campuran nitrogen, oksigen, dan karbondioksida.
(http://akuakultur.blogspot.com/2011/04/gelembungrenang-swimbladder-pada-ikan.html) Pada ikan gurame alat pernafasan sekundernya selain gelembung renang, terdapat juga labirin. Selain ikan gurame, ikan lele juga memiliki labirin tetapi tidak memiliki gelembung renang. Labirin merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan-lipatan sehingga merupakan rongga-rongga tidak teratur. Struktur yang berlipat-lipat berfungsi memperluas permukaan respirasi. Labirin ini berfungsi menyimpan cadangan O2 sehungga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan O2. Pada ikan lele labirin berbentuk seperti bunga karang, sedangkan pada ikan gurame berbentuk seperti bunga mawar.(http://firastibiologi.blogspot.com/2011/02/labirin-pada-ikan.html) Pada Tabel 3, paru yang digunakan adalah paru katak yang terdiri dari dua paru (disebelah kanan dan disebelah kiri tubuh katak). Paru katak berwarna merah muda ketika diambil dari tubuhnya. Hal ini karena, didalam paru katak masih terdapat asupan oksigen di dalam pembuluh darah menuju paru. Paru katak tersusun atas jaringan epitel pipih selapis, sehingga bisa terjadi pertukaran gas melalui membran paru yang tersusun dari jaringan tersebut. Setelah paru ditekan, paru katak yang diikatkan dengan benang halus di daerah bronkus bertujuan agar aliran darah dari pembuluh darah tidak mengalir ke dalam paru dan tercipta tekanan udara antara lingkungan dengan bagian dalam paru. Paru yang sudah diikatkan dipotong pada bagian atasnya untuk dimasukkan ke dalam air kapur (larutan CaCO3) : CaCO3 (s) + H2O (l) → H2CO3 (l) + Ca(OH)2 (l)↓ H2CO3 (l) → H2O (l) + CO2 (g) Air kapur terlihat lebih keruh dan adanya gelembung, menandakan adanya CO2. Setelah dimasukkan, ternyata paru katak menjadi mengembang. Hal ini karena, adanya perbedaan tekanan parsial gas CO2 antara didalam air kapur dengan didalam paru. Tekanan parsial ini tidak terlalu beda jauh, karena gas yang terdapat didalam air kapur ada yang menguap ke udara, tetapi masih tersisa gas yang terlarut didalam air kapur, sehingga tekanan tetap terjadi walau tidak begitu besar. Tekanan CO2 pada larutan CaCO3 (air kapur) lebih besar dibandingkan dengan tekanan CO2 di dalam alveolus, sehingga CO2 berdifusi dari dalam larutan CaCO3 ke dalam alveoli sesuai dengan selisih tekanan sehingga paru-paru terlihat menggembung karena terisi oleh CO2 yang terdapat dalam larutan air kapur. Serta, paru katak menjadi berwarna merah pucat karena adanya akumulasi CO2 ke dalam paru. Seluruh gas dari area luar akan berdifusi masuk kedalam paru. Semakin besar gradient antara alveolus dan atmosfer (dalam kedua arah), semakin
besar laju aliran udara, karena udara terus mengalir sampai tekanan intra-alveolus seimbang dengan tekanan atmosfer. Sel-sel alveolus mengeluarkan suatu zat yang dinamakan surfaktan paru, suatu fosfolipoprotein yang berada di antara molekulmolekul air dan menurunkan tegangan permukaan, sehingga compliance paru dapat meningkat dan mencegah kecenderungan alveolus untuk kolaps. Maka dari itu, ketika paru katak dimasukkan kedalam air kapur yang memiliki banyak gas CO2 tidak membuat paru katak menjadi kolaps. (Sherwood, 2000) Setelah paru katak menjadi mengembang, air kapur menjadi cukup bening karena gas CO2 didalam air kapur telah masuk kedalam alveolus secara difusi. Sehingga hanya tertinggal sedikit CO2 didalam air kapur serta terbentuk endapan Ca(OH)2. KESIMPULAN Penginjeksian metilen biru pada saccus lymphaticus dorsal katak m enyebabkan terbentuknya ikatan metHb (methemoglobin) sehingga warna organ menjadi kebiruan. Itulah tandanya bahwa telah terjadi deoksidasi jaringan. Insang pada ikan mas memiliki intensitas warna merah yang tidak pekat jika dibandingkan dengan ikan lele yang hidup di air yang miskin O2 yang memiliki insang berwarna merah pekat. Alat pernafasan sekunder pada ikan mas dan gurame adalah gelembung renang yang berwarna putih bening dengan tipe physostomus. Pada ikan lele labirin berbentuk seperti bunga karang, sedangkan pada ikan gurame berbentuk seperti bunga mawar Perbedaan tekanan parsial gas menyebabkan terjadinya difusi karbondioksida ke dalam paru, serta paru katak sangat permeabel terhadap difusi gas DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2011 Gelembung Renang pada Ikan . (http://akuakultur.blogspot.com/2011/04/gelem bung-renang-swimbladder-pada-ikan.html. Diakses tanggal 14 Maret 2012 Anonim. Labirin Pada Ikan . 2011. (http://firastibiologi.blogspot.com/2011/02/labirin-padaikan.html. Diakses tanggal 14 Maret 2012 Maren, Thomas H. 1980. A comparative study of the kinetics of the bohr effect in vertebrates . J.Physiol, vol 303, page 535-547. Rastogi, S. C. 2007. Essentials of animal physiology. New Delhi : New Age Internasional Sherwood, Lauralee. 2001. Fisiologi Manusia, dari Sel Ke Sistem. Terj. Brahm U. Pendit. Jakarta : EGC Smith, d.h. 1939. The central and reflex control of respiration in the frog. J.Physiol, vol 95, page 305-327.
Lampiran Gambar
Labirin Pada Ikan Gurame Ikan Gurame yang telah dibedah, terlihat bagian labirinnya yang berbentuk seperti mawar
Insang Pada Ikan Mas yang berbentuk seperti filament-filamen tipis berwarna merah
Gelembung Renang Pada Ikan Mas Pada Ikan mas yang telah dibedah, terlihat bahwa ikan mas memiliki gelembung renang berbentuk physostomus
