BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Respirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O²) yang dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel  dan karbondioksida (CO²) yang dihasilkan dari metabolisme tersebut dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 TRANSPOR OKSIGEN DAN KARBONDIOKSIDA

Kebutuhan metabolik yang tinggi pada kebanyakan hewan mengharuskan pertukaran O2

dan CO2 dalam jumlah besar. Pigmen-pigmen respirasi memfasilitasi pertukaran ini melalui

interaksinya dengan O2 dan CO2.

a. Koordinasi sirkulasi dan pertukaran gas

Tekanan parsial O2 dan CO2 di dalam darah bervariasi pada titik-titik yang berbeda

dalam system sirkulasi. Darah yang tiba di paru-paru melalui arteri-arteri pulmoner memiliki

PO2 yang lebih rendah dan PCO2 yang lebih tinggi dari pada udara di dalam alveoli. Saat darah

memasuki kapiler-kapiler alveoli, CO2 berdivusi dari darah ke udara di dalam alveoli. Sementara

itu, O2 udara terlarut di dalam cairan yang menyelubungi epithelium alveoli dan berdivusi ke

dalam darah. Pada saat darah meninggalkan paru-paru didalam vena pulmoner, PO2 nya telah di

naikkan dan PCO2 nya telah diturunkan. Setelah kembali ke jantung, darh ini di pompa ke

seluruh sirkuit sistematik. Di dalam kapiler jaringan, gradient tekanan parsial mendukung difusi

O2 keluar dari darah dan CO2 masuk dalam darah. Gradient-gradien ini ada karena respirasi

selular di dalam mitokondria sel-sel di dekat setiap kapiler mengambil O2 dari dan

menambahkan CO2 ke cairan intersetisial di sekelling. Setelah melepaskan O2 dan memuat

CO2, darah di kembalikan ke jantung dan di pompa lagi ke paru-paru.

Gambar : bongkar muat gas-gas respirasi

b. Transport karbondioksida

Selain berperan dalam transport O2, hemoglobin juga membantu transport CO2 dan

melayani pembuferan darah. Hanya sekitae 7% CO2 yabng di lepaskan oleh sel –sel yang

berespirasi di transport ke larutan dalam plasma darah. 23% yang ain berikatan ke ujung- ujung

amino dari rantai polipeptida hemoglobin, dan sekitar 70% di transport di dalam darah dalam

bentuk ion-ion bikarbonat (HCO3-). Karbondioksida dari sel-sel yang berespirasi berdifusi ke

dalam plasma darah dan kemudian ke dalam eritrosit. CO2 bereaksi dangan air ( di bantu oleh

enzim karbonat anhidrase) dan membentuk H2CO3, yang berdisosiasi menjadi H+ dan HCO3-.

Sebagian besar H+ berikatan ke hemoglobin dan protein-protein yang lain, sehingga

meminimalisasi perubahan dalam PH darah. HCO3- berdifusi kedalam plasma. Ketika darah

mengalir melalui paru-paru, tekanan parsial reltif CO2 mendorong difusi CO2 keluar dari darah.

Saat CO2 berdifudi kedalam alveoli, jumlah CO2 di dalam darah berkurang. Pengurangan ini

menggeser kesetimbangan kimiawi yang mendorong konversi HCO3- menjadi CO2, sehingga

memungkinkan difusi neto CO2 lebih lanjut kdalam alveoli.

Gambar Transfor Karbondioksida Dalam Darah

Penjelasan tranfor oksigen dalam darah

Karbon dioksida yang dihasilkan oleh jaringan-jaringan tubuh berdifusi kedalam cairan interstisial dan plasma. Lebih dari 90% CO2 berdifusi kedalam sel darah merah, menyisakan hanya 7% dalam plasma sebagai CO2 terlarut. Sebagian CO2 diikat dari transport oleh hemoglobin. Akan tetapi, sebagian besar CO2 bereaksi dengan air dalam sel darah merah, membentuk asam karbonat (H2CO3), reaksi ini dikatalisis oleh karbonat anhidrase dalam sel darah merah. Asam karbonat berdisosiasi kedalam ion bikarbonat (HCO3

-) dan ion hydrogen .mengasamkan darah, dan dengan demikian mencegah pergeseran Bohr. Sebagian besar HCO3

_ berdifusi kedalam plasma, dimana ion tersebut diangkut dalam aliran darah menuju paru-paru. Diparu-paru,HCO3

_ berdifusi dari plasma ke dalam sel darah merah, berkombinasi dengan H+ yang dilepaskan dari hemoglobin dan membentuk H2CO3. Asam karbonat dikonversi lagi menjadi CO2 dan air. CO2 juga dilepaskan dari hemoglobin. CO2 berdifusi kedalam plasma dan cairan interstisial. CO2 berdifusi kedalam rongga alveoli, dan dari situ dibuang saat ekhsalasi. Pengurangan kadar CO2 dalam plasma mendorong penguraian H2CO3 menjadi CO2

dan air dalam sel darah merah.

2.2 MEKANISME INHALASI DAN EKSHALASI

Mamalia memanfaatkan pernapasan tekanan negative menarik,bukan mendorong,udara kedalam paru-parunya. Dengan menggunakan kontraksi untuk mengembangkan rongga dada secara aktif, mamalia menurunkan tekanan udara dalam paru-parunya sehingga lebih rendah daripada tekanan udara diluar tubuh. Karena gas mengalir dari wilayah yang bertekanan tinggi ke wilayah yang bertekanan rendah,udara mengalir melalui lubang hidung dan mulut, menuruni saluran-saluran pernapasan menuju ke alveoli. Selama ekshalasi, otot-otot yang mengontrol rongga dada akan berelaksasi, dan volume rongga tersebut akan berkurang. Tekanan udara yang meningkat didalam alveolimendorong udara keatas menuju saluran-saluran udara dan keluar dari tubuh. Dengan demikian, inhalasi selalu aktif dan membutuhkan kerja, sementara ekshalasi biasanya pasif.

Mengembangkan rongga dada selama inhalasi melibatkan otot-otot rusuk hewan dan diafragma, selapis otot rangka yang membentuk dinding dasar rongga dada. Mengontraksikan otot-otot rusuk akan mengembangkan sangkar rusuk, dinding depan dari rongga dada, dengan menarik rusuk keatas dan rusuk dada keluar. Pada waktu yang bersamaan , diafragma berkontraksi, mengembangkan rongga dada kebawah. Efek diafragma yang menurun serupa dengan pendorong alat suntik yang ditarik keluar.

Bergantung pada tingkat aaktivitas, otot-otot tambahan mungkin dipekerjakan untuk membantu pernapasan. Otot-otot rusuk dan diafragma cukup untuk mengubah volume paru-paru ketika mamalia beristirahat. Volume udara yang dihirup dan dihembuskan pada setiap nafas disebut volume tidal. Rata-ratanya adalah 500 mL pada manusia dalam kondisi istirahat. Volume tidal selama inhalasi dan ekshalasi maksimal adalah kapasitas vital, yang mencapai sekitar 3,4 L untuk perempuan dan 4,8 Luntuk laki-laki. Udara yang tersisa setelah ekshalasi yang ditekan disebut volume residual.

Paru-paru akan kehilangan kelenturannya, dan volume residual meningkat pada pengeluaran kapasitas vital.karena paru-paru pada mamalia tidak sepenuhnya menjadi kosong pada setiap hembusan nafas, dan karena inhalasi terjadi melalui saluran –saluran udara yang sama dengan ekshalasi, setiap inhalasi mencampur udara segar dengan udara sisa yang telah kehabisan oksigen. Akibatnya, PO2 maksimum didalam alveoli selalu jauh lebih rendah daripada didalam atmosfer.

Gambar : inhalasi dan ekshalasi

2.3 SISTEM RESPIRASI PADA BURUNG

Ketika burung-burung bernafas,mereka melewatkan udara melalui permukaan pertukaran gas hanya kesatu arah.udara segar yang baru masuk tidak bercampur dengan udara yang telah mengalami pertukaran gas. Untuk membawa udara segar ke paru-parunya, burung menggunakan delapan atau Sembilan kantong udara yang terletak dikedua sisi paru-paru. Kantong-kantong udara tidak berfungsi secara langsung dalam pertukaran gas, namun berperan sebagai alat peniup yang menjaga udara mengalir melalui paru-paru.sebagai ganti alveoli, yang merupakan ujung buntu, tempat pertukaran gas pada paru-paru burung adalah saluran-saluran mungil yang disebut parabronki. Aliran udara melalui seluruh system paru-paru dan kantong udara memerlukan dua siklus inhalasi dan ekshalasi. Pada beberapa saluran, arah pergerakan udara berganti-ganti . Akan tetapi, di dalam parabronki, udara selalu mengair kea rah yang sama.

Karena udara dalam paru-paru burung diperbarui pada setiap ekshalasi, PO2 maksimum di dalam paru-paru lebih tinggi pada burung dibandingkan pada mamalia. Penggembungan dan pengempisan kantong-kantong udara memventilasi paru-paru, mendorong udara ke satu arah melalui tabung-tabung pararel mungil didalam paru-paru. Selama inhalasi, kedua perangkat kantong udara menggembung. Kantong posterior terisi oleh udara segar dari luar, sementara kantong udara anterior terisi oleh udara bekas dari paru-paru. Selama ekshalasi, kedua perangkat kantong udara mengempis, mendorong udara dari kantong posterior kedalam paru-paru, dan

udara dari kantong anterior keluar dari system melalui trakea. Pertukaran gas terjadi melintasi dinding parabronki. Dua siklus inhalasi dan ekshalasi diperlukan agar udara melewati seluruh jalur system dan keluar dari tubuh burung.

Gambar: respirasi pada burung.

2.4 PENGONTROL PERNAPASAN OTOMATIS

Mekanisme control pernapasan memastikan pertukaran gas terkoordinasi dengan sirkulasi darah dan kebutuhan metabolik. Jejaring-jejaring neuron yang meregulasi pernapasan disebut pusat-pusat control pernapasan,terletak di dua wilayah otak, medulla oblongata dan pons. Sirkuit control didalam medulla menentukan ritme pernapasan, sementara neuron-neuron di dalam pons meregulasi temponya. Ketika anda bernapas dalam-dalam , mekanisme umpan balik negative mencegah paru- paru mengembang berlebihan. Selama inhalasi,sensor-sensor yang mendeteksi perentangan jaringan paru-paru mengirimkan impuls-impuls ke sirkuit-sirkuit control didalam medulla , sehingga menghambat inhalasi. Dalam meregulasi pernapasan, medulla menggunakan pH cairan jaringan disekitar sebagai indicator konsentrasi CO2 darah. Alasan pH dapat digunakan bahwa CO2 darah merupakan penentu utama pH cairan serebrospinal, cairan yang mengelilingi otak dan sumsum tulang belakang.

Aktivitas metabolik yang meningkat,misalnya terjadi selama berolahraga, menurunkan pH dengan meningkatkan konsentrasi CO2 di dalam darah. Sebagai responsnya,sirkuit-sirkuit

control medulla meningkatkan kedalaman dan laju pernapasan. Keduanya tetap tinggi hingga kelebihan CO2 dibuang dalam udara yang diekshalasi dan pH kembali ke nilai yang normal. Konsentrasi O2 didalam darah biasanya berpengaruh kecil pada pusat-pusat control pernapasan. Akan tetapi, ketika kadar O2 jatuh sangat rendah , sensor-sensor O2 didalam aorta dan arteri-arteri carotid didalam leher mengirimkan sinyal-sinyal ke pusat-pusat control pernapasan, yang merespons dengan meningkatkan laju pernapasan.

Kontrol pernapasan efektif hanya jika terkoordinasi dengan control system kardiovaskular sehingga ventilasi sesuai dengan aliran darah melalui kapiler-kapiler alveoli. Saat berolahraga, misalnya, laju pernapasan yang meningkat, yang menambah pengambilan O2 dan pembuangan CO2.

Gambar : control pernapasan otomatis.