BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Semua makhluk hidup memerlukan energi untuk melakukan berbagai aktivitas hidupnya. Energi dapat diperoleh melalui pernapasan selular, yaitu proses pembakaran zat-zat makanan di dalam sel. Proses pembakaran tersebut dapat dilakukan dengan menggunakan oksigen. Selama pernapasan selular, oksigen membakar energi kimia yang tersimpan di dalam zat-zat makanan sehingga menghasilkan sejumlah energi siap pakai dan karbon dioksida sebagai zat sisa. Lebih dari 90% energi yang dihasilkan adalah dalam bentuk adenosine trifosfat (ATP) (Sudjadi dan Laila, 2006). Secara fungsional saluran pernapasan dibagi atas bagian yang berfungsi sebagai konduksi (pengantar gas) dan bagian yang berfungsi sebagai respirasi (pertukaran gas). Pada bagian konduksi, udara seakan-akan bolak-balik diantara atmosfir dan jalan nafas. Oleh karena itu, bagian ini seakan-akan tidak berfungsi, dan disebut dengan ”dead space”. Akan tetapi fungsi tambahan dari konduksi, seperti proteksi dan pengaturan kelembaban udara, justru dilakukan pada bagian ini. Adapun yang termasuk ke dalam 13 konduksi ini adalah rongga hidung, rongga
mulut,
faring,
laring,
trakea,
sinus
bronkus
dan
bronkiolus
nonrespiratorius. Pada bagian respirasi akan terjadi pertukaran udara (difusi) yang sering disebut dengan unit paru (lung unit), yang terdiri dari bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, atrium dan sakus alveolaris (Mengkidi, 2006). Sistem pernapasan mencakup paru-paru dan sistem saluran yang menghubungkan tempat pertukaran gas dengan lingkungan luar. Alat mekanisme ventilasi, yang terdiri atas rongga toraks, otot interkostal, diafragma dan komponen elastis serta kolagen paru, penting untuk pergerakan udara melalui paru. Sistem pernapasan biasanya dibagi menjadi 2 daerah utama: bagian konduksi, yang terdiri atas rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, bronki, bronkiolus terminalis; dan bagian respirasi yang terdiri atas bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, dan alveoli (Junqueira dan Carneiro, 2004).
1.2. Tujuan Adapun tujuan dari praktikum respirasi ini adalah : a. Mengetahui konsumsi oksigen pada beberapa hewan b. Mengetahui banyaknya karbondioksida yang dihasilkan oleh beberapa jenis hewan percobaan c. Mengetahui kapasitas paru-paru seseorang d. Mengetahui daya tahan nafas seseorang
1.3. Manfaat Adapun manfaat dari praktikum respirasi ini adalah agar dapat mengetahui konsumsi oksigen pada beberapa hewan dapat mengetahui banyaknya karbondioksida yang dihasilkan oleh beberapa jenis hewan percobaan dan mengetahui kapasitas paru-paru dan daya tahan nafas seseorang
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Sistem pernapasan dibentuk oleh beberapa struktur. Seluruh struktur tersebut terlibat dalam proses respirasi eksternal yaitu proses pertukaran oksigen (O2) antara atmosfer dan darah serta pertukaran karbondioksida (CO2) antara darah dan atmosfer. Respirasi eksternal adalah proses pertukaran gas antara darah dan atmosfer sedangkan respirasi internal adalah proses pertukaran gas antara darah sirkulasi dan sel jaringan. Respirasi internal (pernapasan seluler) berlangsung di seluruh sistem tubuh. Struktur yang membentuk sistem pernapasan dapat dibedakan dibedakan menjadi struktur utama (principal structure), dan struktur pelengkap (accessory structure) (Djojodibroto, 2009). Saluran pernapasan dari hidung sampai bronkiolus dilapisi oleh membran mukosa yang bersilia. Ketika udara masuk ke dalam rongga hidung, udara tersebut disaring, dihangatkan dan dilembabkan. Ketiga proses ini merupakan fungsi utama dari mukosa respirasi yang terdiri dari epitel toraks 14 bertingkat, bersilia, dan bersel goblet. Permukaan epitel diliputi oleh lapisan mukus yang disekresi oleh sel goblet dan kelenjar serosa. Partikel-partikel debu yang kasar dapat disaring oleh rambut-rambut yang terdapat dalam lubang hidung, sedangkan partikel yang halus akan terjaring dalam lapisan mukus. Gerakan silia akan mendorong lapisan mukus ke posterior di dalam rongga hidung, dan ke superior di dalam sistem pernapasan bagian bawah menuju ke faring. Dari sini lapisan mukus akan tertelan atau dibatukkan keluar. Air untuk kelembaban diberikan oleh lapisan mukus sedangkan panas yang disuplai ke udara inspirasi berasal dari jaringan di bawahnya yang kaya akan pembuluh darah. Jadi udara inspirasi telah disesuaikan sedemikian rupa sehingga bila udara mencapai faring hampir bebas debu, bersuhu tubuh, dan kelembabannya mencapai 100% (Mengkidi, 2006). Fungsi utama pernapasan adalah untuk memperoleh O2 agar dapat digunakan oleh sel-sel tubuh dan mengeliminasi CO2 yang dihasilkan oleh sel. Sebagian besar orang menganggap bahwa pernapasan sebagai proses menarik dan mengeluarkan napas. Namun, dalam fisiologi, pernapasan memiliki makna yang
lebih luas. Respirasi internal atau seluler mengacu kepada proses metabolism intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selama penyerapan energi dari molekul nutrien. Kuosien pernapasan (respiratory quotient, R.Q.), yaitu perbandingan (rasio) CO2 yang dihasilkan terhadap O2 yang dikonsumsi, bervariasi bergantung pada jenis makanan yang dikonsumsi (Sherwood, 1996).
2.1. Alat Pernapasan Manusia menghirup oksigen dari lingkungan dan mengeluarkan karbon dioksida ke lingkungan dengan cara bernapas. Saat kita bernapas, udara masuk ke dalam paru-paru melalui serangkaian alat pernapasan, antara lain rongga hidung, faring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus, dan paru-paru. Rongga hidung (nasal) merupakan saluran pernapasan pertama yang dilalui oleh udara. Pada rongga hidung terdapat rambut hidung dan mukus. Selain itu di dalam rongga hidung juga terdapat indra pembau. Faring (tekak) merupakan daerah persilangan saluran makanan (esophagus) dan saluran pernapasan (trakea). Laring merupakan daerah pangkal tenggorokan. Pada bagian atas laring terdapat suatu bukaan (celah) yang disebut glotis. Trakea (batang tenggorokan) merupakan alat pernapasan berbentuk tabung yang menghubungkan laring dengan bronkus. Bronkus merupakan cabang trakea yang mengarah ke paru-paru kanan dan kiri. Udara di dalam masingmasing bronkus masuk ke beberapa cabang saluran yang lebih kecil lagi yang disebut bronkiolus. Paru-paru merupakan alat pernapasan utama pada manusia (Sudjadi dan Laila, 2006).
2.2. Fisiologi Sistem Pernapasan Situasi faal paru seseorang dikatakan normal jika hasil kerja proses ventilasi, distribusi, perfusi, difusi, serta hubungan antara ventilasi dengan perfusi pada orang tersebut dalam keadaan santai menghasilkan tekanan parsial gas darah arteri (PaO2 dan PaCO2) yang normal. Yang dimaksud keadaan santai adalah keadaan ketika jantung dan paru tanpa beban-kerja yang berat. Tekanan parsial gas darah arteri yang normal adalah PaO2 sekitar 96 mmHg dan PaCO2 sekitar 40 mmHg. Tekanan parsial ini diupayakan dipertahankan tanpa memandang kebutuhan
oksigen yang berbeda-beda, yaitu saat tidur kebutuhan oksigen 100 mL/menit dibandingkan dengan saat ada beban kerja (exercise), 2000-3000 mL/menit. Respirasi adalah suatu proses pertukaran gas antara organisme dengan lingkungan, yaitu pengambilan oksigen dan eliminasi karbondioksida. Respirasi eksternal adalah proses pertukaran gas (O2 dan CO2) antara darah dan atmosfer sedanglan respirasi internal adalah proses pertukaran gas (O2 dan CO2) antara darah sirkulasi dan sel jaringan (Djojodibroto, 2009).
2.3. Mekanisme Pernapasan Fungsi utama bagian konduksi adalah mengondisikan udara inpirasi. Sebelum memasuki paru, udara inspirasi dibersihkan, dilembabkan, dan dihangatkan. Agar dapat melakukan fungsi ini, mukosa bagian konduksi dilapisi epitel respirasi khusus, dan terdapat banyak kelenjar mukosa, dan terdapat banyak kelenjar mukosa dan serosa serta jalinan vaskular superfisial yang luas di lamina propia. Sewaktu udara memasuki hidung, vibrisa besar (rambut khusus) menahan partikel kasar debu. Saat udara mencapai fosa nasalis, zat renik dan gas-gas terperangkap dalam jaringan mukus. Mukus ini, bersama secret serosa, juga berfungsi melembabkan udara yang masuk, yang melindungi lapisan alveoli yang halus agar tidak menjadi kering. Jalinan vaskular superfisial yang luas juga menghangatkan udara yang masuk (Junqueira dan Carneiro, 2004).
2.3.1. Inspirasi Pada saat inspirasi, otot-otot antartulang rusuk eksternal mengerut (berkontraksi), sedangkan otot-otot antartulang rusuk internal relaksasi. Akibatnya, tulang-tulang rusuk terangkat ke atas (ke arah luar) sehingga rongga dada membesar. Rongga dada semakin besar ketika diafragma berkontraksi dan menjadi rata. Peningkatan volume rongga dada tersebut menyebabkan tekanan udara di dalam paru-paru menjadi rendah dibandingkan tekanan udara di lingkungan. Dengan demikian, udara masuk ke paru-paru sehingga paru-paru mengembang (Sudjadi dan Laila, 2006). Inspirasi yang lebih dalam (lebih banyak udara yang masuk) dapat dilakukan dengan mengkontraksikan diafragma dan otot antariga eksternal secara
lebih kuat dan dengan mengaktifkan otot-otot inspirasi tambahan (accessory inspiratory muscle) untuk semakin memperbesar rongga toraks. Kontraksi otototot tambahan ini yang terletak di leher, mengangkat sternum dan dua iga pertama, memperbesar bagian atas rongga toraks. Pada saat rongga toraks semakin membesar volumenya dibandingkan dengan keadaan istirahat, paru juga semakin membesar, sehingga tekanan intra-alveolus semakin turun. Akibatnya, terjadi peningkatan aliran udara masuk paru sebelum terjadi keseimbangan dengan tekanan atmosfer; yaitu pernapasan menjadi lebih dalam (Sherwood, 1996).
2.3.2. Ekspirasi Pada saat ekspirasi, otot-otot antartulang rusuk eksternal relaksasi, sedangkan otot-otot antartulang rusuk internal berkontraksi. Akibatnya tulang-tulang rusuk kembali ke posisi semula atau turun. Pada saat yang bersamaan, diafragma relaksasi dan ditekan ke atas oleh otot-otot perut. Pergerakan tulang-tulang rusuk dan diafragma tersebut menyebabkan ukuran rongga dada mengecil. Pada kondisi demikian, tekanan udara di dalam paru-paru menjadi lebih besar dibandingkan tekanan udara di atmosfer sehingga udara mengalir keluar paru-paru (Sudjadi dan Laila, 2006). Saat napas biasa (quiet breathing), untuk ekspirasi tidak diperlukan kegiatan otot, cukup dengan daya elastis paru saja udara di dalam paru akan keluar saat ekspirasi. Namun, ketika ada serangan asma, sering diperlukan active breathing; dalam keadaan inim untuk ekspirasi diperlukan kontribusi kerja otototot
berikut:
muskulus
interkostalis
interna,
muskulus
interkartilaginus
parasternal, muskulus rektus adbominis, muskulus oblikus abdominis eksternus. Otot-otot untuk ekspirasi juga berperan untuk mengatur pernapasan saat berbicara, menyanyi, batuk, bersin, dan untuk mengedan saat buang air besar serta saat bersalin (Djojodibroto, 2009).
2.4. Kapasitas dan Volume Paru-Paru Kapasitas paru merupakan jumlah oksigen yang dapat dimasukkan kedalam tubuh atau paru-paru seseorang secara maksimal. Yang termasuk pemeriksaan kapasitas fungsi paru adalah :
a. Kapasitas Inspirasi (Inspiratory Capacity: IC), adalah volume udara yang masuk paru setelah inspirasi maksimal atau sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal (IC = IRV + TV). b. Kapasitas Vital (Vital Capacity : VC), volume udara yang dapat dikeluarkan melalui ekspirasi maksimal setelah sebelumnya melakukan inspirasi maksimal (sekitar 4000ml). Kapasitas vital besarnya sama dengan volume inspirasi cadangan ditambah volume tidal (VC = IRV + ERV + TV). c. Kapasitas Paru Total (Total Lung Capacity : TLC), adalah kapasitas vital ditambah volume sisa (TLC = VC + RV atau TLC = IC + ERV + RV) d. Kapasitas Residu Fungsional (Functional Residual Capacity : FRC ), adalah volume ekspirasi cadangan ditambah volume sisa (FRC = ERV + RV) (Mengkidi, 2006). Pada umumnya, ketika kita rileks (bernapas normal) hanya sedikit udara yang masuk dan keluar paru-paru. Volume udara demikian disebut volume tidal, yaitu sekitar 500 ml. Pada saat kita berinspirasi lebih dalam, volume tidal paruparu mendapat volume udara ekstra dari luar. Volume ekstra demikian disebut volume cadangan inspirasi atau udara komplementer, yaitu sekitar 1.500 ml. Demikian juga sebaliknya, setelah bernapas normal kita masih dapat mengeluarkan udara, yaitu sekitar 1.500 ml. Volume udara yang dikeluarkan setelah ekspirasi normal disebut volume cadangan ekspirasi atau udara suplementer. Selanjutnya, saat berinspirasi sedalam-dalamnya dan berekspirasi sekuat-kuatnya, total udara yang masuk dan keluar itu adalah sekitar 3.500 sampai 4.000 ml. Volume udara demikian disebut kapasitas vital dari paru-paru. Setelah bernapas secara maksimal, di dalam paru-paru tetap masih ada udara sebanyak 1.500 ml. Volume udara demikian disebut volume residu (Sudjadi dan Laila, 2006). Perubahan-perubahan volume paru yang terjadi selama bernapas dapat digunakan dengan menggunakan spirometer. Pada dasarnya, spirometer terdiri dari sebuah tong berisi udara yang mengapung dalam wadah berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara ke dalam tong tersebut melalui selang yang menghubungkan mulut ke wadah udara, tong akan naik dan turun di wadah air (Sherwood, 1996).
Paru merupakan organ penting bagi tubuh yang mempunyai fungsi utama sebagai alat pernafasan (respirasi). Proses pernafasan yaitu pengambilan oksigen dari udara luar dan pengeluaran CO2 dari paru – paru. Dirongga hidung udara dibersihkan dari debu ukuran 2 – 10 u, dipanaskan dan dilembabkan oleh bulu dan lendir hidung sebelum masuk ke trakea. Debu yang lolos ditangkap oleh lendir dari sel-sel mukosa di bronkus dan bronkioli, cilia set mukosa ini bergerak berirama mendorong kotoran keluar dengan kecepatan 16 mm/menit. (Umar, 2004).
DAFTAR PUSTAKA
Djojodibroto, R. D. 2009. Respirologi. Jakarta: EGC. Hlm. 5-22 Junqueira, L. C. dan Carneiro, J. 2004. Histologi Dasar. Jakarta: EGC. Hlm. 335339 Mengkidi, D. 2006. Gangguan Fungsi Paru Dan Faktor – Faktor Yang Mempengaruhinya Pada Karyawan PT. Semen Tonasa Pangkep Sulawesi Selatan. Semarang. Universitas Diponegoro. Sherwood, L. 1996. Fisiologi Manusia Dari Sel Ke Sistem. Edisi 2. Jakarta: EGC. Hlm. 411-430 Sudjadi, B. dan Laila, S. Biologi Sains Dalam Kehidupan. Semarang: Yudhistira. Hlm. 39-44
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM FISIOLOGI HEWAN
RESPIRASI
DISUSUN Partner 2
NAMA
NIM
Yan Herni Siti Karimah FirdaNovita Rita Sari Pardosi Andrew Natanael Sinaga VennaViliaPanggabean Maya Sari Putri Kalfin Dersing
120805006 120805019 120805021 120805049 120805059 120805062 120805079 120805062
DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
LEMBAR PENGESAHAN
RESPIRASI
DISUSUN Partner 2 NAMA
NIM
Yan Herni SitiKarimah FirdaNovita Rita Sari Pardosi Andrew Natanael Sinaga VennaViliaPanggabean Maya Sari Putri Kalfin Dersing
120805006 120805019 120805021 120805049 120805059 120805062 120805079 120805062
Medan, 30 April 2014 Asisten,
( Venny Othesa Hutauruk )