Lap. praktikum biologi sistem pernapasan pada manusia dan hewan

Tugas kelompok qt posting juga :p

LAPORAN BIOLOGI

SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA dan HEWAN

BAB I

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Di dalam tubuh manusia dan hewan, energi kimia dalam makanan dapat digunakan setelah dioksidasi di dalam tubuhnya. Oksigen sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup, karena oksigen dapat membantu perombakan bahan makanan dalam tubuh. Dari proses perombakan makanan inilah energi bisa diperoleh. Oksigen yang dibutuhkan diperoleh melalui pernafasan. Pernafasan adalah proses pertukaran gas yang berasal dari makhluk hidup dengan gas yang ada di lingkungannya. Sedangkan proses perombakan bahan makanan menggunakan oksigen sehingga diperoleh energi dan gas sisa pembakaran berupa karbon dioksida (CO₂) disebut respirasi.

Respirasi sel terdiri atas respirasi aerob dan respirasi anaerob. Respirasi aerob adalah proses perombakan (pembakaran) bahan makanan dengan bantuan oksigen (O₂). Respirasi anaerob adalah suatu proses perombakan bahan makanan dengan jumlah oksigen yang sangat minim. Respirasi anaerob biasa terjadi pada mikrob, misalnya jamur.

Mekanisme pernafasan pada hewan bergantung pada sifat lingkungannya, yaitu lingkungan perairan atau daratan. Daratan lebih banyak mengandung oksigen (O₂) dari pada perairan, sehingga sistem pernafasan pada hewan yang hidup di air dengan yang hidup di darat berbeda. Pernafasan pada hewan ada yang dilakukan secara difusi langsung melalui sel-sel permukaan tubuh. Ada pula hewan yang melakukan pernafasan dengan alat-alat khusus, misalnya insang, kulit, trakea, atau paru-paru.

Pada serangga, pertukaran gas dari jaringan dengan udara di lingkungan dilakukan dengan menggunkan trakea (anyaman tabung-tabung yang berisi udara), sehingga disebut sistem pembuluh trakea.

B.  Rumusan Masalah

1.      Perbedaan oksigen pada belalang dengan berat tertentu dalam waktu tertentu?

2.      Berapa volume O₂ yang dibutuhkan oleh belalang dengan berat tertentu dalam waktu tertentu?

3.      Berapa O₂ yang dibutuhkan oleh hewan dalam waktu tertentu?

4.      Apa fungsi NaOH dan kapas?

C.  Tujuan

1.      Mengetahui jumlah O₂ yang dibutuhkan oleh belalang

2.      Menghitung volume O₂ yang dibutuhkan oleh belalang dengan berat tertentu dalam waktu tertentu

3.      Menghitung jumlah O₂ yang dibutuhkan oleh hewan dalam waktu tertentu

4.      Menjelaskan fungsi NaOH dan kapas

BAB II

PEMBAHASAN HASIL KEGIATAN

A.  Alat

a.       Respirometer

b.      Pipa kapiler

c.       Timbangan

d.      Papan tempat respirometer

B.  Bahan

a.       Belalang

b.      Tinta

c.       Kapas

d.      NaOH

e.       Sabun colek

C.  Hasil Kegiatan

 

No	Belalang	Volume O2 (ml) / 5 menit
		1	2	3	4
1	0,21	0,17	0,30	0,45	0,55
2	0,39	0,02	0,07	0,09	0,011
3	0,18	0,1	0,14	0,18	0,29
4	0,31	0,17	0,25	0,32	0,40
5	0,25	0,06	0,13	0,19	0,20
6	0,32	0,05	0,11	0,15	0,22
7	0,30	0,06	0,18	0,23	0,30

D.  Pembahasan

Dari tabel di atas (lihat no 3), kita dapat mengetahui tingkat oksigen (O₂₎ yang dibutuhkan oleh belalang dengan dibantu oleh tinta yang dimasukkan kedalam pipa kapiler. Belalang yang memiliki berat 0,18 mampu menghirup udara melalui pipa kapiler sebanyak 0,1 ml pada 5 menit pertama. Pada 5 menit kedua, belalang tersebut mampu menghirup udara sebanyak 0,14 ml. Pada 5 menit ketiga, belalang mampu menghirup udara sebanyak 0,18 dan pada 5 menit terakhir (5 menit keempat), belalang mampu menghirup udara sebanyak 0,29 ml. Sehingga dapat kita simpulakan perbedaan banyaknya udara yang mampu dihirup belalang melalui pipa kapiler. Jarak udara yang mampu dihirup dari 5 menit pertama dengan 5 menit kedua adalah 0,04 ml. 5 menit kedua dengan 5 menit ketiga jaraknya adalah 0,04 ml. 5 menit ketiga dengan 5 menit keempat jaraknya adalah  0,11 ml.

Meskipun belalang tersebut memiliki bobotnya paling ringan, tetapi dia mampu menghirup udara lebih banyak dari pada belalang yang memiliki bobot yang lebih berat.  Kalo kita berfikir dengan logika, belalang yang lebih berat membutuhkan  oksigen yang besar pula. Mengapa belalang yang besar volume yang dibutuhkannya sedikit karena staminanya berkurang (kelelahan) atau terjadinya kebocoran antara botol dan pipa yang menghubungkan oksigen.

NaOH dan kapas dalam respirometer berfungsi untuk menyerap karbon dioksida (CO₂). Adapun yang mempengaruhi pernapasan pada belalang adalah berat badan, jenis kelamin, usia dan kondisi fisik.

Adapun kapasitas volume paru-paru :

a.       Volume tidal yaitu banyaknya udara yang masuk dan keluar paru-paru selama pernapasan normal (500 ml)

b.      Volume residual yaitu banyaknya udara yang tertinggal di paru-paru (1200 ml)

1)      Sistem pernapasan pada serangga

 

Pada serangga, oksigen diedarkan tidak melalui darah, tetapi pertukaran gas dari jaringan dengan udara dilakukan dengan menggunakan sistem pembuluh trakea. Sistem pembuluh trakea merupakan sistem pernapasan yang paling sederhana dan paling efisien. Sistem pernapasan ini terdiri dari suatu sistem tabung udara (trakea) yang bercabang-cabang (trakeola) dan setiap cabang akan bercabang lagi, sehingga dapat menjangkau hampir semua bagian tubuh (lihat gambar).

Saluran pernapasan sistem pembuluh trakea adalah sebagai berikut. Pertukaran udara dilakukan melalui lubang-lubang pernapasan, yang disebut spirakel atau stigma (lihat gambar). Spirakel pada segmen pertama dan ketiga, masing-masing terdapat satu pasang pada tiap sisi toraks (dada) dan delapan pasang lainnya terdapat pada setiap sisi abdomen. Spirakel dilindungi oleh bulu-bulu halus yang berfungsi menahan debu dan benda asing lainnya dari udara sebelum masuk ke dalam trakea. Spirakel dilindungi oleh katup yang dikontrol oleh otos sehingga dapat mengatur membuka dan menutupnya spirakel. Jika otot berkontraksi, spirakel terbuka dan trakea mengembang sehingga udara dari luar dapat masuk ke dalam trakea. Dari trakea, udara masuk ke trakeola kemudian keseluruh tubuh dan akhirnya sampai ke membran plasma sel dan oksigen akan berdifusi. Karbon dioksida (CO₂) hasil respirasi dibawa melalui sistem trakea yang akhirnya dikeluarkan melalui spirakel pada saat otot maka oksigen (O₂) atau karbon dioksida (CO₂) tidak diedarkan melalui darah, melainkan melalui pembuluh trakea. Oleh sebab itu, pembuluh darah serangga hanya berfungsi mengangkut sari-sari makanan dan hormon.

Sistem pernapasan pada serangga mengenal dua sistem, yaitu sistem terbuka dan sistem tertutup. Digunakan alat/organ yang disebut spirakulum (spiracle), juga tabung-tabung trakhea dan trakheola. Tekanan total dari udara sebenarnya merupakan jumlah tekanan gas N2, O2, CO2 dan gas-gas lain. O2 sendiri masuk ke dalam jaringan dengan satu proses tunggal: adanya tekanan udara dalam jaringan. Tekanan O2 dengan demikian harus lebih besar daripada tekanan udara dalam jaringan, sebaliknya tekanan CO2 dalam jaringan harus lebih besar dibanding yang ada di udara. Laju diffusi diukur dengan rumus 1/d (sebagai suatu peristiwa diffusi pasif).

         Pada umumnya serangga akuatik kecil luas permukaan tubuhnya lebih besar daripada volumenya, sehingga diffusi O2 dapat berjalan dengan baik berhubung luas permukaan yang cukup untuk akomodasi aliran O2 dari luar tubuh. Sebaliknya pada serangga yang ukurannya lebih besar, harus dibantu dengan menggunakan kantung udara (air-sacs), yang mengumpulkan udara dengan mekanisme kontraksi, yang harus didukung oleh suatu sistem pemanfaatan energi. Contohnya pada beberapa jenis belalang yang mampu hidup di dalam air.
Sistem respirasi terbuka banyak digunakan oleh serangga-serangga darat dan beberapa jenis serangga air, sedang sistem tertutup digunakan oleh serangga air, yang tidak menggunakan spirakulum, antara lain untuk mencegah supaya jangan terjadi evapotranspirasi.

2)      Mekanisme pernapasan pada serangga
         Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya CO2 keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di luar yang kaya 02 masuk ke trakea.
         Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut C02 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan.

         Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan menjulurkan tabung pernapasan ke perxnukaan air untuk mengambil udara. Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat menyelam di air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. mempunyai gelembung udara di organ yang menyerupai rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan.
Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi menyerap udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

         Sebaliknya terdapat juga serangga yang mampu tinggal lama di dalam air dengan bantuan suatu organ yang disebut plastron, suatu filamen udara. Dengan alat ini maka CO2 yang terbentuk dibuang, dan O2 yang terlarut diambil langsung (bukan dalam ujud gelembung udara). Bangunan ini sering juga disebut sebagai insang fisis khusus (special physical gill). Karenanya serangga mampu bertahan di dalam air dalam jangka waktu yang lebih lama. Serangga air juga ada yang memanfaatkan insang trakheal (tracheal gill), yang merupakan insang biologis, berfungsi karena gerak biologis.

BAB III

SISTEM PERNAPASAN

1.      Pada Manusia

a.      Sistem Respirasi

             Sistem respirasi ini sangat dibutuhkan karena  hewan memanfaatkan oksigen sebagai bahan baku dalam pembentukan energi (respirasi sel). Fungsi sistem respirasi adalah Memasukkan oksigen dan memindahkan karbondioksida. Struktur organ respirasi umumnya lembab, tipis, banyak pembuluh darah disekitarnya dan area permukaannya luas.

b.      S. respiratory + Sirkulatori

·         Inhalasi atau Penghirupan

Fase  ketika udara dari luar tubuh menuju ke organ pernapasan. Ex: udara dari luar tubuh masuk ke dalam paru-paru.

·         Ekshalasi

Ketika karbondioksida di paru-paru dikeluarkan ke luar tubuh.

·         Respirasi internal

Pertukaran gas oksigen dengan karbon dioksida antara  pembuluh kapiler masuk atau meninggalkan sel-sel jaringan

·         Respirasi eksternal

Pertukaran oksigen dan karbondioksida antara  alveoli paru-paru menuju atau meninggalkan pembuluh darah.

Oksigen yang masuk sel digunakan untuk metabolisme sel à pembentukan energi  (Respirasi sel) à sisa produk karbon dioksida.

c.       Organ pernapasan

·          Hidung

·         Tenggorokan / trakea

·         Bronkus

·         Bronkiolus

·         Alveolus

a.       Hidung

·   Terdapat saraf penciuman/pembau

·   Terdiri dari dua lubang (kanan dan kiri), dibatasi sekat hidung

·   Rongga hidung:

Aliran udara yang berasal dari luar tubuh akan masuk ke dalam paru-paru  melalui rongga hidung.

a.         Fungsi rongga hidung

§  Filter (penyaring) partikel-partikel mencegah yang berpotensi menyebabkan penyakit.

§  Memberi  kelembaban dan  menghangatkan udara.

§  Tempat  reseptor  pembau (olfaktori)

b.        Terdapat rambut halus dan selaput lendiràmenyaring udara yang masuk, mengeluarkan partikel-partikel.

b.      Tenggorokan / trakea (batang tenggorokan)

 

Berupa pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapisan, yaitu lapisan luar terdiri atas jaringan ikat. Lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan, dan lapisan dalam terdiri atas jaringan epitelium besilia. Terletak di leher bagian depan kerongkongan. Bagian dalam licin dilapisi oleh selaput lender. Sel epitel silindris bersiliaàfungsi: menahan debu/kotoran dalam udara agar tidak masuk ke paru-paru

c.       Bronkus (cabang batang tenggorokan)

Merupakan percabangan trakea yang menuju paru-paru kanan dan kiri. Struktur bronkhus sama dengan trakea, hanya dindingnya lebih halus. Kedudukan bronkhus kiri lebih mendatar dibandingkan bronkhus kanan, sehingga bronkhus kanan lebih mudah terserang penyakit.

d.      Bronkheolus

Bronkheolus adalah percabangan dari bronkhus, saluran ini lebih halus dan dindingnya lebih tipis. Bronkheolus kiri berjumlah 2, sedangkan kanan berjumlah 3, percabangan ini akan membentuk cabang yang lebih halus seperti pembuluh.

e.       Alveolus

Berupa saluran udara buntu membentuk gelembung-gelembung udara, dindingnya tipis setebal selapis sel, lembab dan berlekatan dengan kapiler darah. Alveolus berdinding sangat tipis dan berlekatan dengan kapiler darah. Alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas total mencapai 100 m² (50 x luas permukaan tubuh) cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.

Fisioanatomi alveolus:

 

      Tersisipi banyak makrofag, memindahkan materi asing dari dalam paru-paru yang belum tersaring di alat pernapasan sebelumnya

        Alveoli berbentuk kantong sangat tipis, karena membrannya hanya terdiri dari  satu lapisan sel 

        Susunan  alveoli yang berlobus (memperluas permukaan difusi)

        Sekelilingnya terdapat kapiler-kapiler

        Jarak antara dinding kapiler dengan dinding alveoli hanya berkisar 0,1-1,2 mikron

        Konsentrasi oksigen yang berada di alveoli lebih tinggi daripada yang berada di   darah dalam pembuluh kapiler di sekitarnya

        Konsentrasi karbondioksida di kapiler lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam alveoli sehingga karbondioksida akan berdifusi dari kapiler menuju alveoli.

            Fisioanatomi Saluran Pernapasan :

        Semakin besar diameter saluran maka semakin kecil kandungan serabut hyalinnya.

        Sel goblet beriringan dengan  sel bersilia, mukus, yang menangkap partikel silia mendorongnya ke  pharynx, kemudian ditelan atau dibatukkan ke luar

        Faring, terdapat tonsil, jaringan limfatik mengandung leukosit berperan imun dan mencegah agar organisme tidak bergerak  lebih lanjut

        Saat  bernafasà epiglottis posisi vertical,

         Saat menelan à refleks -à epiglottis dan laring saling mendekat, sehingga mencegah makanan/ caoran masuk ke laring dan mengarahkan makanan ke esophagus.

d.      Proses bernafas

Ventilasi paru – paru

1.      Dengan cara bernapas (breathing), yaitu inhalasi dan ekshalasi secara bergantian.

2.      Memventilasi paru – paru dengan pernapasan tekanan negatif (negative pressure breathing), bekerja seperti pompa menyedot dan menarik udara.

3.      Disebabkan oleh perubahan volume paru-paru dan bukan volume rongga mulut.

4.      Kerja otot mengubah volume rongga dada dan sangkar tulang rusuk (rib cage).

5.      Paru-paru dibungkus oleh lapisan pleura dinding ganda.

Mekanisme Pernapasan

a.      Mekanisme pernapasan dada

                                              

•      Inspirasi: muskulus interkostalis kontraksiàtulang rusuk terangkatàrongga dada membesar, paru-paru mengembangàtekanan udara rongga paru-paru ↓ di luar ↑àudara dari luar masuk ke paru-paru

•      Ekspirasi: muskulus interkostalis relaksasiàtulang rusuk turunàrongga dada menyempit, paru-paru mengecilàtekanan udara rongga paru-paru ↑ di luar↓àudara keluar dari paru-paru

b.      Mekanisme pernapasan perut.

                              

•      Inspirasi: otot diafragma kontraksiàdiafragma dataràrongga dada dan paru-paru mengembangàtekanan udara rongga paru-paru ↓àudara dari luar masuk ke paru-paru

•      Ekspirasi: otot diafragma relaksasiàdiafragma melengkungàrongga dada dan paru-paru mengecilàtekanan udara rongga paru-paru ↑àudara keluar dari paru-paru

Mekanisme inhalasi dan ekshalasi

a.       Inhalasi atau Penghirupan

Fase  ketika udara dari luar tubuh menuju ke organ pernapasan. Ex.  udara dari luar tubuh masuk ke dalam paru-paru.

b.      Ekshalasi

Ketika karbondioksida di paru-paru dikeluar kan ke luar tubuh.

 Frekuensi respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor:

n  Umur

n  Jenis kelamin

n  Suhu tubuh

n  Posisi tubuh

UDARA PERNAPASAN/KAPASITAS PARU-PARU

n  Volume tidal ( volume udara keluar dan masuk pada pernapasan normal : 500 ml).

n  Volume cadangan inspirasi adl volume udara ekstra yang dapat diinspirasi setelah volume tidal =3000 ml.

n  Volume cadangan ekspirasi udara yang masih dapat dikeluarkan setelah ekspirasi biasa = 1000 ml .

n   kapasitas vital (volume udara maximum yang dapat dihirup dan dikeluarkan selama pernapasan yang dipaksakan: 3500 ml /wanita, dan 4500 ml / pria).

n  Kapasitas inspirasi adalah volume tidal + volume cadangan inspirasi = 3500 ml.

n  Volume residu (sisa udara dalam paru-paru ketika kita mengeluarkan sebanyak mungkin udara =1000 ml).

n  Kapasitas paru-paru total  = kapasitas vital + volume residu =4500 ml/wanita dan 5500 ml/pria.

KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM RESPIRASI MANUSIA

n  Faringitis (peradangan pada faring)

n  Pneumonia (peradangan paru-paru)

n  Emfisema (udara berlebihan di paru-paru)

n  Asma (kontraksi kaku dari bronkeolus/hipersensitivitas bronkiolus)

n  TBC (paru-paru dan tulang siserang oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis)

n  Hipoksia (O2 kurang di dalam jaringan)

2.      Pada Hewan(burung)

Respirasi pada Burung (Aves)

Susunan alat pemapasan burung terdiri atas:

• lubang hidung
• celah tekak atau faring yang menghubungkan rongga mulut dengan trakea
• trakea atau batang tenggorok – di dalam percabangan batang tenggorok terdapat pita suara yang disebut syrink
• sepasang paru-paru

Paru-paru yang ukurannya relatif kecil ini dihubungkan dengan kantong-kantong hawa atau pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus). Kantong hawa berfungsi untuk:

• membantu pemapasan, terutama pada waktu terbang
• membantu memperbesar ruang siring, sehingga memperkeras suara
• mencegah hilangnya panas badan secara berlebihan
• mengatur berat jenis tubuh pada saat burung terbang

Mekanisme pernafasan burung adalah sebagai berikut:

Pernapasan pada burung saat tidak terbang

• Fase Inspirasi : tulang rusuk bergerak ke depan – volume rongga dada membesar – tekanan mengecil – udara akan masuk melalui saluran pernapasan. Saat inilah sebagian oksigen masuk ke paru-paru dan O2 berdifusi ke dalam darah kapiler, dan sebagian udara dilanjutkan masuk ke dalam katong-kantong udara.
• Fase Ekspirasi : tulang rusuk kembali ke posisi semula – rongga dada mengecil – tekanan membesar. Pada saat ini udara dalam alveolus dan udara dalam kantong-kantong hawa bersama-sama keluar melalui paru-paru. Pada saat melewati alveolus, O2 diikat oleh darah kapiler alveolus, dan darah melepas CO2. Dengan demikian, pertukaran gas CO2 dan O2dapat berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.

Pernapasan pada burung saat terbang

Pada saat terbang, burung tidak dapat menggerakkan tulang rusuknya. Oleh sebab itu, pada saat burung terbang yang berperan penting dalam pernapasan adalah kantong hawa. Inspirasi dan ekspirasinya dilakukan secara bergantian oleh pundi-pundi hawa antar tulang korakoid (bahu) dan pundi hawa bawah ketiak.

1. Fase Inspirasi : Pada saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit, sedangkan pundi hawa ketiak mengembang, akibatnya udara masuk ke pundi hawa ketiakmelewati paru-paru, terjadilah inspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2.
2. Fase Ekspirasi : Sebaliknya pada saat sayap diturunkan, pundi hawa ketiak terjepit, sedangkan pundi hawa antar tulang korakoid mengembang, sehingga udara mengalir keluar dari kantong hawa melewati paru-paru sehingga terjadilah ekspirasi. Saat melewati paru-paru akan terjadi pertukaran gas O2 dan CO2. Dengan cara inilah inspirasi dan ekspirasi udara dalam paru-paru burung saat terbang. Jadi pertukaran gas pada burung saat terbang juga berlangsung saat inspirasi dan ekspirasi.

Untuk respirasi pada kelompok hewan lain sama prosesnya dengan mamalia atau manusia.

Kesimpulan :

Berdasarkan hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa O₂ yang dibutuhkan oleh belalang akan berbeda-beda karena dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti berat belalang, umur, kesehatan fisik belalang. Semakin besar berat belalang maka O₂ yang dibutuhkan semakin besar begitu sebaliknya. Tetapi jika seekor belalang memiliki berat yang besar tetapi kesehatan fisiknya terganggu maka kebutuhan O₂ nya sedikit. Oleh karena itu, O₂ yang dibutuhkan oleh belalang akan terpengaruhi oleh berat belalang, waktu, kesehatan fisik, dll.

   

Daftar pustaka

Muslim,Diah Aryulina Choirul.2004.Biologi 2.Jakarta:Esis

Priadi,Arif.2009.Biologi 2.Bogor:Yudistira

Dwisang, Luviana Evi.2012.Buku Saku Biologi SMA.Tanggerang:Karisma