Transcript i-pertukaran-gas


Menjelaskan proses
respirasi serta senyawa
yang dihantar dalam
respirasi pada sirkulasi
tubuh
Kompetensi Dasar
•
Menguraikan peran gas
yang dibutuhkan tubuh
• Merunutkan tahap
pertukaran gas pada hewan
air serta hewan darat
• Menyebutkan macammacam organ penyusun
sistem respirasi pada
hewan
• Menyebutkan cairan
penghantar gas dan cairan
intestisium
Indikator :
GAS






Ketersediaan oksigen: udara kering 20% O2, 0.04%
CO2, sisanya N2 dll.
Tekanan parsial : tekanan campuran gas : tekanan total
campuran gas dikali dengan persentase gas
Mis: tekanan total udara kering di laut 760 mmHg
mengandung 21% O2, tekanan parsial oksigen = 159.60
mmHg
Tekanan parsial O2 menurun bila uap air bagian dari
komponen gas meningkat.
Tekanan parsial O2 menurun bila tekanan atmosfir
menurun
Tekanan parsial menentukan kadar larutan oksigen di
udara
Tensi
•
•
•
Oksigen yg belum dipakai larut dalam air
Laju masuknya molekul dari gas ke dalam cairan
sama dengan sebaliknya, maka tercapai
keseimbangan
Tensi gas
 Gerakan gas antara cairan-cairan atau cairan-udara
 kecenderungan gas keluar dari cairan
•
Kuantitas gas atau daya larut
 Tidak dipengaruhi dengan tensi
 Dipengaruhi faktor suhu dan kadar garam (Tabel 7.1)
•
Konformer oksigen = regulator oksigen
 kemampuan penyesuaian metabolisme dan konsumsi
oksigen dengan ketersediaannya
 Co. cacing Annelida Glycera
TAHAP PERTUKARAN GAS
Pemindahan gas dari lingkungan ke dalam
sistem melalui permukaan membran dengan
cara difusi
 Membran pernapasan:

 permukaan tipis, basah, permeabel
 ukuran membran bergantung pada ukuran
tubuh, kebutuhan O2 dan lingkungan
 lamela insang, alveolus paru-paru, kulit katak
Laju difusi berbanding terbalik dengan jarak
 Membran ke seluruh tubuh = transport melalui
saluran khusus/pukal

Diagram beberapa jenis alat pernapasan yang terdapat pada
hewan. Gerakan difusi dipertunjukkan dengan panah yang
tebal; gerakan aliran pukal dengan panah putih
Pertukaran gas hewan air

Protozoa, Platihelminthes, Rotifera
 Difusi permukaan tubuh, saluran pencernaan atau rongga
badan lainnya
 terdapat sel bersilium atau berflagelum untuk
menggerakkan air

Insang Avertebrata
 Annelida (Polichaeta) = parapodium yang termodifikasi
menjadi insang
 Arthropoda air = insang di sisi lateral ventral tubuh dalam
karapas

Insang Vertebrata




Insang luar (penjuluran keluar)
Insang dalam (dalam ruang insang)
Operkulum
Ruang operkulum
Pertukaran gas hewan darat
A. Sistem Trakea
Arthropoda darat (Insecta, beberapa Chelicerata,
Chilopoda, Diplopoda)
 Spirakel
alat penyaring = mencegah benda-benda penyumbat
 Taenidia = memperkuat dan tetap membukakan
trakea
 Kantung udara
 penyuplai O2 yang besar
 Pada serangga penyelam (pengganti insang)


Trakea tranversal dan longitudinal = pipa udara
Trakeola
 ujung yg berhubungan dengan membran plasma sel
 dekat dengn sel otot (0.07 m) yg banyak mengandung
mitokondria
A
B.
A. Gambar spirakel dengan alat penyaring; B. Organ
pernapasan dengan sistem Trakea
B. Paru-paru difusi
Avertebrata darat
 beberapa moluska, Pulmonata mengubah
ruang mantel menjadi paru-paru
 Arachnida (laba-laba), kalajengking
 Invaginasi permukaan tubuh
 Bermuara di spirakel yang
berlamela/berbuku-buku
 Dipisahkan dengan batang-batang tempat
pergerakan udara
C. Paru-paru Vertebrata
Aves
Sistem respirasi unggas. Burung mempunyai kantung udara sebagai tambahan untuk paru-paru. Kontraksi
dan relaksasi kantung udara akan memventilasi paru-paru yang memaksa udara mengalir dalam satu arah
(panah putih) melalui pipa paralel kecil dalam paru-paru yang disebut parabronki (SEM). Pertukaran gas
terjadi melewati dinding parabronki. Selama inhalasi kedua kantung udara mengembang. Kantung
posterior akan terisi dengan udara segar (warna terang) dari bagian luar, sementara kantung anterior akan
terisi dengan udara lama (warna gelap) dari paru-paru. Selama ekshalasi, kedua kumpulan kantung udara
itu mengempis, sehingga memaksa udara dari posterior menuju paru-paru dan udara dari anterior keluar
dari sistem itu melalui trakea. Dua siklus inhalasi dan ekshalasi diperlukan supaya uara melewati
keseluruhan sistem itu dan keluar dari tubuh unggas
Amphibia




Paru-paru perkembangan dasar
dari faring
Udara dipompa melalui bagian
tubuh didekatnya
A. nares (glotis menutup)– B.
faring (glotis membuka) – C.
paru-paru – D. nares
Respirasi tambahan dengan kulit
pada lingkungan yang lembab
atau basah
Mamalia

Rongga hidung
 Naris = lubang hidung
 Konka = relung rongga hidung
 Mukosa hidung = reseptor bau, pembuluh darah








Koana
Faring
Laring
Epiglotis = penutup laring, terdapat pita suara
Trakea
Bronkus
Bronkiolus
alveolus
Pernapasan dengan tekanan negatif. Mamalia bernapas dengan cara mengubah tekanan udara dalam
paru-paru relatif terhadap tekanan atmosfer di lingkungan luar. Selama inhalasi otot rusuk dan diafragma
berkontraksi. Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma turun tulang rusuk
membesar. Tekanan udara menurun di bawah tekanan udara atmosfer. Udara akan mengalir ke dalam paru
paru. Ekshalasi otot rusuk dan diafragma relaksasi memulihkan volume rongga dada menjadi seperti
semula
Bongkar muat gas respirasi. Perbedaan tekanan
parsial gas dalam ruang alveoli dan dalam udara yang
dihirup dan dihembuskan disebabkan karena
pertukaran gas dalam paru-paru dan juga karena
pencampuran gas alveoli yang terjadi disetiap
pernapasan. PO2 di alveoli lebih rendah dari PO2 di
udara luar (atm) karena O2 berdifusi ke dalam alveoli
dan ke dalam darah dan juga karena udara yang
dihirup bercampur dengan gas-gas yang masih ada
dalam pipa pernapasan dan ruang alveoli
antarpernapasan. Darah yang kembali dari tubuh
memiliki PO2 yang rendah dari ruang alveoli. Karena
gas berdifusi dari suatu daerah dengan tekanan
parsial yang lebih tinggi ke rendah, maka O2 bergerak
dari ruang alveolus ke darah dalam kapiler alveoli
paru. Sebaliknya, PCO2 terdapat jauh lebih besar
dalam darah dibandingkan ruangan alveoli sehingga
CO2 bergerak dari darah ke paru-paru. Darah yang
meninggalkan paru-paru mempunyai PO2 dan PCO2
yang sama dengan udara dalam ruang alveoli. Ketika
darah mencapai kapiler jaringan, PO2 lebih tinggi dari
jaringan sehingga O2 masuk dari darah menuju cairan
interstisial yang mengelilingi sel jaringan. Setelah
pelepasan O2, darah mengikat CO2 dan menuju paruparu.
CAIRAN PENGHANTAR GAS
Pigmen pernapasan pengantar gas


100 ml ± 20 % O2, 30 % CO2
Hemoglobin
 Globin empat rantai peptida (2 rantai , 2 rantai )
 Tiap rantai porfirin mengikat heme (mirip sitokromFe pada
transport elektron)
 Terdapat di sel darah merah (eritrosit)
 Mencegah tekanan osmosis yang tidak dikehendaki
 Pada Arenicola polychaeta laut lebih dari 4 rantai = 96 rantai
dengan satu heme.

Hemosianin
 Memberi warna biru pada darah
 Tidak mempunyai porfirin, O2 diikat oleh dua atom Cu
(tembaga)
Reaksi gas dalam darah
 Hb
mengikat O2 membentuk
oksihemoglobin (HbO2)
 Satu O2 terikat lemah dengan salah satu
dari empat atom besi pada hemoglobin
 Satu buah eritrosit mengandung 265 juta
molekul hemoglobin = 265 juta molekul O2
yang terikat
1. O2 meninggalkan oksihemoglobin karena
tekanan parsial O2 rendah dalam jaringan
HbO2
Hb + O2
2. Karbondioksida masuk dalam darah
karena tekanan parsialnya yang tinggi,
bereaksi dengan air untuk membentuk
asam karbonat, hidrogen dan ion
bikarbonat
CO2 + H2O
H2CO3
HCO3-
H+ +
3. Terdapat banyak oksihemoglobin dalam
bentuk garam kalium, KHbO2. Banyak
ion hidrogen mengganti kalium,
mengeluarkan oksigen lebih banyak dan
membentuk asam hemoglobin, HHb dan
kalium bebas
KHbO2 + H+
HHb + K+ + O2
4. Banyak ion kalium dalam konsentrasi
yang relatif tinggi dalam sel,
bersenyawa dengan ion bikarbonat dan
membentuk kalium bikarbonat KHCO3
K+ + HCO3HCO3-
KHCO3
5. ion-ion bikarbonat lain berdifusi ke dalam
plasma tempat ion tersebut bersenyawa
dengan natrium yang ada dalam
konsentrasi yang relatif tinggi di luar sel,
dan membentuk bikarbonat natrium,
NaHCO3
6. Keseimbangan listrik dipelihara dengan
pergeseran ion klorida dari plasma ke
eritrosit
Na+ + HCO3-
NaHCO3
Cl-
Gambar reaksi gas dalam darah
2
3
PENGONTROL PERNAPASAN





Syaraf dari pusat kontrol penapasan di medula oblongata
otak mengirimkan impuls ke diafragma dan otot rusuk untuk
merangsang kontraksi menghirup udara (inhalasi)
Neuron inhalasi mengontrol irama tetap dengan 10-14
inhalasi permenit pada saat istirahat
Diantara inhalasi, otot berelaksasi sehingga
menghembuskan nafas, pusat pengontrol spon memuluskan
transisi antara inhalasi dan ekshalasi
Sensor medula mengontrol kadar CO2 dalam darah
sehingga pH menurun
Kadar oksigen yang rendah merangsang kemoreseptor yang
berhubungan dengan aorta dan arteri karotid dekat jantung
memberi impuls syaraf ke medula untuk meningkatkan laju
pernapasan
Bohr
shift
Konformasi hemoglobin sensitif terhadap berbagai faktor lingkungan, salah satunya keasaman akan
menurunkan afinitas hemoglobin terhadap O2 sehingga terjadinya pergeseran ikatan O2 (Bohr shift =
pergeseran Bohr). Karena CO2 bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat, maka jaringan aktif
akan menurunkan pH disekelilingya dan menginduksi hemoglobin melepaskan lebih banyak oksigen,
sehingga dapat digunakan untuk respirasi seluler
SUMBER PUSTAKA






Schmidt-Nielsen, K. 1997. Animal Physiology: Adaptation
and Environtment 5th Edition. Cambridge University Press.
Hill, R.W & Wyse, GA. 1989. Animal Physiology 2nd Edition.
Harper Collin Publisher.
Djojosoebagio, S. 1993. Penuntun Praktikum Fisiologi
Hewan. Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat Institut Pertanian
Bogor.
Sumarno, U dkk.. 1998. Penuntun Praktikum Fisiologi
Hewan. Universitas Pendidikan Indonesia.
Campbell, Reece & Mitchel. 2000. Biologi Jilid III. Jakarta:
Erlangga.
Ville CA, Walker WF & Barnes RD. 1999. Zoologi umum.
Nawangsari Sugiri, penterjemah; Jakarta: Erlangga.
Terjemahan dari General Zoology.