SISTEM-RESPIRASI pada hewan dan manusia.pptx

sistem respirasi
pisces
aves
mamalia
amfibi
reptil
human

1. SISTEM RESPIRASI Makalah: Mekanisme Pertukaran Gas dan Adaptasi Fisiologis Presentasi ini membahas proses vital difusi gas dalam sistem respirasi, faktor-faktor yang mempengaruhinya, serta mekanisme dan adaptasi sirkulasi-respirasi pada berbagai jenis makhluk hidup.

2. Difusi Gas: Prinsip Dasar Pertukaran O₂ dan CO₂ Difusi gas adalah perpindahan spontan molekul gas dari daerah bertekanan parsial tinggi menuju daerah bertekanan parsial rendah hingga tercapai keseimbangan. Proses ini sangat penting untuk efisiensi pertukaran Oksigen (O₂) dan Karbon Dioksida (CO₂). Contoh di Alveolus Di alveolus, tekanan parsial O₂ lebih tinggi (±100 mmHg) daripada darah vena (±40 mmHg), sehingga O₂ berdifusi ke dalam darah. Sebaliknya, CO₂ dari darah (±45 mmHg) berdifusi ke alveolus untuk dikeluarkan. Difusi terjadi secara pasif dan tidak memerlukan energi (ATP), diatur oleh Hukum Fick. Semakin besar gradien tekanan parsial, semakin besar laju difusi.

3. Faktor-Faktor Penentu Laju Difusi Gas Kecepatan difusi gas dipengaruhi oleh kondisi fisiologis dan fisik sistem. Hukum Fick menjelaskan bahwa laju difusi bergantung pada empat faktor utama: Perbedaan Tekanan Parsial (∆P) Semakin besar selisih tekanan parsial antara dua sisi membran, semakin besar kekuatan pendorong difusi. Luas Permukaan Membran Semakin luas area pertukaran (misalnya ±300 juta alveolus), semakin besar volume gas yang dapat berdifusi. Ketebalan Membran Difusi Semakin tipis membran (±0,5 mikrometer di alveolus), semakin cepat gas menembusnya. Koefisien Difusi Gas (D) Gas dengan molekul kecil dan kelarutan tinggi berdifusi lebih cepat.

4. Kelarutan Gas dan Peran Hukum Henry Kelarutan gas adalah kemampuan gas untuk larut dalam cairan tubuh (plasma darah). Hukum Henry menyatakan bahwa jumlah gas yang larut sebanding dengan tekanan parsial gas di atas cairan. Kelarutan CO₂ Jauh Lebih Tinggi CO₂ memiliki kelarutan sekitar 20 kali lipat lebih besar dibandingkan O₂. Oleh karena itu, meskipun gradien tekanannya lebih kecil, difusi CO₂ berlangsung jauh lebih cepat dan efisien. Peran Hemoglobin (Hb) Kelarutan O₂ yang rendah di plasma diatasi dengan adanya hemoglobin dalam sel darah merah, yang mampu mengikat O₂ secara reversibel membentuk oksihemoglobin.

5. Faktor yang Mempengaruhi Kelarutan Gas dalam Cairan Tubuh Kelarutan gas dalam cairan tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor, yang membuat proses pertukaran gas sangat dinamis dan adaptif: Tekanan Parsial Gas (P) Semakin tinggi tekanan gas di atas cairan, semakin banyak molekul gas yang terdorong masuk ke dalam cairan. Suhu Kenaikan suhu menurunkan kelarutan gas. Contoh: Ikan lebih mudah hidup di air dingin karena kandungan O₂ terlarut lebih tinggi. Sifat Kimia Gas Gas polar seperti CO₂ lebih mudah larut dibanding gas nonpolar seperti O₂ atau N₂. Jenis dan Komposisi Cairan Cairan dengan banyak ion atau protein (seperti plasma darah) dapat memengaruhi kemampuan gas untuk larut.

6. Mekanisme Respirasi: Tiga Tahap Utama Respirasi adalah proses vital untuk memperoleh energi (ATP) dari oksidasi zat makanan menggunakan O₂ dan melepaskan CO₂. Secara fisiologis, proses ini terbagi menjadi tiga tahap utama: Respirasi Eksternal Pertukaran gas antara udara luar dengan darah yang terjadi di paru-paru atau organ respirasi lainnya. Transportasi Gas Pengangkutan O₂ dari paru-paru ke jaringan dan CO₂ dari jaringan ke paru-paru melalui sistem peredaran darah. Respirasi Internal Pertukaran gas antara darah dan sel-sel tubuh, di mana O₂ digunakan dalam reaksi biokimia untuk menghasilkan energi. Prinsip dasarnya sama pada semua makhluk hidup: difusi gas dari tekanan parsial tinggi ke rendah melalui permukaan yang lembap dan tipis.

7. Variasi Mekanisme Respirasi pada Hewan Hewan memiliki mekanisme respirasi yang disesuaikan dengan habitat dan kompleksitas tubuhnya. Berikut adalah empat tipe utama: Respirasi Kulit (Kutan) Dilakukan oleh cacing tanah dan amfibi. Kulit harus selalu lembab agar O₂ terlarut dan berdifusi ke pembuluh kapiler di bawah kulit. Respirasi Trakea Ditemukan pada serangga. Udara masuk melalui spirakel dan mengalir langsung ke sel melalui trakea, tanpa perantara darah. Respirasi Insang Ciri khas hewan air (ikan). Insang memiliki permukaan luas dan tipis. Menggunakan sistem counter-current exchange untuk difusi optimal. Respirasi Paru-Paru Ditemukan pada mamalia, burung, dan reptil. Pertukaran gas terjadi di alveolus, melibatkan inspirasi (memperbesar rongga dada) dan ekspirasi.

8. Adaptasi Sirkulasi-Respirasi pada Hewan Air Adaptasi sirkulasi-respirasi adalah penyesuaian fisiologis dan morfologis untuk memastikan pertukaran gas efisien di lingkungan yang berbeda. Hewan air menghadapi tantangan kadar O₂ yang rendah. Ikan: Counter-Current Exchange Ikan memiliki insang yang luas dan tipis. Mereka menggunakan sistem aliran berlawanan arah (counter-current exchange) antara air dan darah di lamela insang. Mekanisme ini mempertahankan gradien O₂ yang tinggi, memaksimalkan difusi O₂ meskipun kadar O₂ di air rendah. Sirkulasi Tunggal: Darah hanya melewati jantung sekali setiap siklus. Jantung Dua Ruang: Satu atrium dan satu ventrikel. Hewan air lain seperti katak dan kura-kura juga dapat menggunakan respirasi kulit untuk memperluas permukaan pertukaran gas saat di dalam air.

9. Adaptasi Sirkulasi-Respirasi pada Hewan Darat Hewan darat mengembangkan adaptasi unik untuk efisiensi pertukaran gas dan sirkulasi, terutama untuk mendukung metabolisme tinggi: Amfibi (Katak) Respirasi: Insang (larva), Paru-paru & Kulit (dewasa). Sirkulasi: Jantung tiga ruang (darah O₂ dan CO₂ bercampur sebagian). Reptil Respirasi: Paru-paru dengan lipatan internal (septum). Sirkulasi: Jantung tiga ruang dengan sekat ventrikel parsial (kecuali buaya, empat ruang). Burung Respirasi: Paling efisien. Paru-paru dengan kantung udara, menjaga aliran udara satu arah . Sirkulasi: Jantung empat ruang, mendukung metabolisme tinggi saat terbang. Mamalia Laut Adaptasi: Menyimpan O₂ dalam otot melalui protein mioglobin dalam jumlah besar, dan menurunkan denyut jantung saat menyelam untuk menghemat oksigen.

10. Kesimpulan Utama Sistem Respirasi Sistem respirasi adalah mekanisme fisiologis vital yang menjamin kelangsungan hidup melalui pertukaran gas yang efisien. Difusi & Kelarutan Pertukaran gas didorong oleh gradien tekanan parsial. CO₂ berdifusi lebih cepat karena kelarutannya 20x lebih tinggi dari O₂. Mekanisme Respirasi Meskipun organ bervariasi (paru-paru, insang, trakea, kulit), prinsip fisiologisnya tetap difusi melalui permukaan yang tipis dan lembap. Adaptasi Lingkungan Organisme mengembangkan adaptasi morfologis dan fisiologis (misalnya counter-current exchange pada ikan, mioglobin pada mamalia laut) untuk menjaga efisiensi pertukaran gas di lingkungan ekstrem. Untuk referensi lebih lanjut, silakan merujuk ke Daftar Pustaka yang mencakup karya-karya dari Campbell, Guyton & Hall, dan Fox.