Halaman
Sistem Pernapasan
111
1.
Pernapasan
2.
Oksigen
3.
Paru-paru
Bab VII
Sistem Pernapasan
Kelainan atau Penyakit pada
Sistem Pernapasan
dipahamkan dengan
Pernapasan pada Manusia
Pernapasan pada Hewan
1. Pernapasan pada Hewan
Bersel Satu
2. Pernapasan pada Insekta
3. Pernapasan pada
Kalajengking dan Laba-
laba (Arachnida)
4. Pernapasan pada Ikan
5. Pernapasan pada Burung
meliputi
Tujuan Pembelajaran:
Setelah mempelajari bab ini, kalian dapat menjelaskan proses pernapasan manusia dan hewan,
kalian dapat menjelaskan bagaimana kalian bernapas, selain itu kalian dapat menjelaskan kelainan
atau penyakit yang bisa terjadi pada sistem pernapasan.
Sistem
Pernapasan
Untuk mempermudah tercapainya tujuan pembelajaran tersebut perhatikanlah
peta konsep
berikut!
Setelah peta konsep kalian kuasai, perhatikan kata kunci yang merupakan kunci pemahaman
dalam bab ini! Berikut ini
kata kunci
dari bab VII:
Sistem Pernapasan
111
Sumber gambar:
Indonesian Heritage
112
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
Coba bayangkan seandainya kita tidak mempunyai hidung, dari mana kita
memasukkan oksigen?
Dengan mulut kita masih bisa memasukkan oksigen tetapi tidak ada yang
menyaringnya.
Hidung-faring-trakea-bronkus-bronkiolus-alveolus-paru-paru, merupakan
saluran ajaib bagi keluar masuknya oksigen. Lebih jelasnya, pelajarilah bab ini
dengan cermat!
Gambar.
Kita bisa menghirup segarnya udara karena punya hidung
Sumber:
Dokumentasi Penerbit
112
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
Sistem Pernapasan
113
Sistem pernapasan pada hewan amat bervariasi karena sistem organ
tubuhnya juga bervariasi.
1.
Pernapasan pada Hewan Bersel Satu
Hewan bersel satu belum memiliki sistem organ, pernapasannya
terjadi secara langsung dari udara bebas langsung berdifusi ke dalam
tubuhnya.
berdifusi
O
2
CO
2
Di dalam mitokondria O
2
digunakan untuk memecah senyawa
organik, sehingga dihasilkan energi dan zat sisa berupa air dan CO
2
. CO
2
dan O
2
bergerak dengan arah yang berlawanan. O
2
bergerak secara difusi
dari membran menuju ke mitokondria, sedangkan CO
2
bergerak dari
mitokondria di dalam sitoplasma menuju membran terus ke udara bebas.
2.
Pernapasan pada Insekta
Sistem pernapasannya berupa
sistem pernapasan trakea
.
Alat
pernapasan serangga adalah
pembuluh trakea
. Pembuluh trakea
merupakan pembuluh udara yang memanjang dan bercabang-cabang
menjadi halus (
trakeolus
) sehingga dapat mencapai seluruh jaringan tubuh.
Udara keluar masuk melalui lubang kecil yang disebut
spirakel
yang
terdapat pada setiap sisi ruas tubuh serangga.
masuk melalui
spirakel
Skema 7.2
Pernapasan pada insekta
Di dalam trakeolus terjadi pertukaran gas dengan sel-sel tubuh.
3.
Pernapasan pada Kalajengking dan Laba-laba (Arachnida)
Alat pernapasannya berupa paru-paru buku (Arachnida hidup di
darat) atau insang buku (Arachnida hidup di air).
A.
Pernapasan pada Hewan
O
2
dari
lingkungan
mitokondria
membran
sitoplasma
pembuluh trakea
O
2
trakeolus
Skema 7.1
Pernapasan hewan bersel satu
114
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
Udara keluar masuk melalui spirakel yang disebabkan oleh gerakan
otot yang teratur.
4.
Pernapasan pada Ikan
Organ pernapasan pada ikan adalah:
a
.
Insang dengan bentuk lembaran-lembaran merah muda dengan
jumlah 5 - 7 lembar.
b.
Setiap lembar terdiri atas sepasang filamen.
c.
Pada permukaan filamen terdapat struktur yang letaknya saling sejajar
yang disebut lamela.
d.
Setiap lamela mengandung banyak pembuluh darah yang
memungkinkan oksigen berdifusi masuk dan karbon dioksida keluar
dari insang.
Bagaimana pernapasannya? Pernapasan dilakukan melalui 2 tahap, yaitu:
a.
Inspirasi (tahap pengambilan oksigen)
O
2
dimasukkan ke dalam insang melalui rongga mulut.
b.
Ekspirasi (tahap pelepasan karbon dioksida)
CO
2
dikeluarkan melalui celah insang.
Melalui celah ini air akan menyentuh lembar-lembar insang sehingga
terjadilah pertukaran gas, ketika darah melepaskan CO
2
dan mengikat O
2
dari air. Beberapa ikan, misalnya ikan mas, memiliki gelembung sebagai
alat bantu pernapasan. Alat ini membantu pernapasan ikan dalam
memperoleh dan menyimpan O
2
. Selain untuk menyimpan udara,
gelembung renang berperan sebagai alat hidrostatik, yaitu alat untuk
mengetahui tekanan tempat ikan berenang.
5.
Pernapasan pada Katak
Alat pernapasan pada katak terdiri atas selaput rongga mulut, kulit,
dan paru-paru.
Mekanisme pernapasan:
a.
Selaput rongga mulut
Bila faring dan rongga mulut bergerak, lubang hidung terbuka dan
glotis tertutup sehingga udara masuk rongga mulut melalui selaput rongga
mulut yang tipis.
b.
Kulit
O
2
yang masuk melalui kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea)
kemudian ke jantung dan selanjutnya diedarkan ke seluruh tubuh. CO
2
dari jaringan dibawa ke jantung dan selanjutnya ke kulit dan paru-paru
melalui arteri kulit paru-paru (arteri pulmo kutanea).
Sistem Pernapasan
115
c.
Paru-paru
Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung
tempat bermuara ka
piler darah. Pada katak inspirasi dan ekspirasi
berlangsung pada saat mulut tertutup.
1)
Inspirasi
Udara kaya O
2
masuk ke paru-paru lewat selaput rongga mulut dan
kulit. Otot sternohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut membesar,
akibatnya udara luar yang kaya O
2
masuk ke dalam rongga mulut melalui
koane. Kemudian koane menutup dan segera otot rahang bawah dan otot
geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya
rongga mulut mengakibatkan udara masuk ke celah-celah yang terbuka
menuju ke paru-paru. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, O
2
diikat
oleh darah yang ada dalam pembuluh-pembuluh kapiler dinding paru-
paru, sedangkan karbon dioksida dilepaskan.
2)
Ekspirasi
Udara miskin O
2
dilepaskan ke luar. Otot perut dan otot sternohioideus
berkontraksi sehingga udara yang ada di dalam paru-paru tertekan ke
luar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan koane
membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang
segera diikuti oleh kontraksi otot geniohioideus, sehingga rongga mulut
mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut, akibatnya udara dari paru-
paru yang kaya CO
2
akan keluar melalui koane.
6.
Pernapasan pada Burung
Alat pernapasan burung:
a.
2 pasang lubang hidung.
b.
Celah tekak pada dasar hulu kerongkongan atau faring yang
menghubungkan rongga mulut dengan trakea.
c.
Trakea atau batang tenggorok.
d.
Sepasang paru-paru yang dihubungkan dengan kantong-kantong
hawa atau pundi-pundi hawa atau sakus pneumatikus.
Kantong hawa terdapat pada: pangkal leher (servikal), ruang dada
bagian depan (toraks anterior), antara tulang selangka (korakoid), rongga
dada bagian belakang (toraks posterior), rongga perut (saccus abdominalis),
ketiak (saccus axilaris).
Fungsi kantong hawa, yaitu membantu pernapasan, terutama saat
saat terbang, menyimpan cadangan udara (oksigen), memperbesar atau
memperkecil berat jenis pada saat burung terbang, mencegah hilangnya
panas tubuh yang terlalu banyak.
116
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
Latihan 7.1
a.
Pernapasan saat tidak terbang
Inspirasi:
Otot antartulang rusuk berkontraksi sehingga menyebabkan rongga
dada mengembang, demikian pula paru-paru ikut mengembang.
Akibatnya, udara akan masuk ke dalam paru-paru. Sebagian udara
diteruskan ke pundi-pundi udara.
Ekspirasi:
Rongga
dada akan mengecil, sehingga tekanan paru-paru lebih besar
dari pada tekanan udara luar sehingga udara keluar dari paru-paru.
Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari pundi-pundi
udara masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan O
2
dalam pembuluh
kapiler paru-paru. Dengan demikian, pengambilan O
2
pada burung
dilakukan baik pada tahap inspirasi maupun tahap ekspirasi.
b.
Pernapasan saat terbang
Inspirasi:
P
ada saat sayap diangkat, kantong udara antarkorakoid terjepit,
sedangkan pada ketiak mengembang sehingga O
2
dapat masuk ke paru-
paru.
Ekspirasi:
Pada saat gerakan sayap ke bawah kantong udara ketiak terjepit,
sedangkan kantong udara antar korakoid mengembang. Akibatnya, udara
dari paru-paru keluar. Semakin tinggi burung terbang, semakin cepat
gerak sayapnya guna memenuhi kebutuhan O
2
.
Latihan 7.1 berikut akan mengembangkan
keingintahuan
dan
kecakapan akademik
kalian.
Jelaskan sistem pernapasan pada ikan paru-paru (
Dipnoi
)!
B.
Pernapasan pada Manusia
1.
Alat Pernapasan Manusia
Terdiri:
a
.
Rongga hidung (
cavum nasales
)
e.
Bronkiolus (cabang dari
b.
Faring
bronkus)
c.
Trakea (batang tenggorokan)
f.
Alveolus
d.
Bronkus (cabang dari
tenggorokan) g.
Paru-paru
Sistem Pernapasan
117
Latihan 7.2
a.
Rongga hidung
Merupakan tempat masuknya udara pernapasan. Di dalam rongga
hidung udara akan mengalami:
1
)
Penyaringan, ditujukan kepada benda-benda asing yang tidak
berbentuk gas, misalnya debu.
Benda-benda tersebut dihalangi oleh rambut-rambut yang tumbuh
ke arah luar lubang hidung.
2)
Penghangatan, yaitu mengubah suhu udara agar sesuai dengan suhu
tubuh.
b.
Faring atau tekak
Faring merupakan tempat terjadinya persimpangan antara saluran
pernapasan dengan saluran pencernaan.
Di dalam faring terdapat:
1
)
Epiglotis bertugas mengatur pergantian perjalanan udara pernapasan
dan makanan pada persimpangan tersebut.
2)
Di bawah faring terdapat laring (pangkal tenggorok).
3)
Pada laring terdapat celah yang disebut glotis yang menuju ke batang
tenggorok, di dalam laring juga terdapat pita suara.
c.
Trakea
Merupakan pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapis, yaitu:
1)
Lapis luar terdiri atas jaringan ikat.
2)
Lapis tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan.
3)
Lapis terdalam terdiri atas jaringan epitel bersilia yang menghasilkan
banyak lendir yang berfungsi untuk menangkap dan
mengembalikannya ke hulu saluran pernapasan benda-benda asing
yang akan masuk ke paru-paru bersama udara pernapasan.
Kerjakan Latihan 7.2 berikut agar kalian
berpikir kritis
dan
mengembangkan
kecakapan sosial
dan
akademik
kalian!
Diskusikan!
Mengapa penderita asma, si penderita sukar untuk bernapas?
d.
Bronkus
Bronkus merupakan cabang batang tenggorok. Jumlahnya sepasang,
yang satu menuju ke paru-paru kanan dan yang satu lagi menuju ke paru-
paru kiri. Dinding bronkus juga terdiri atas 3 lapis, yaitu jaringan ikat, otot
118
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
polos, dan jaringan epitel, seperti pada trakea, perbedaannya adalah bahwa
dinding trakea jauh lebih tebal dan cincin tulang rawan pada bronkus tidak
berbentuk lingkar sempurna. Kedudukan bronkus yang ke kiri dan ke kanan
berbeda. Yang ke kiri lebih mendatar daripada yang ke kanan. Hal ini
merupakan salah satu sebab paru-paru kanan lebih mudah terserang penyakit.
e.
Bronkiolus
Merupakan cabang dari bronkus. Bronkiolus ini bercabang-cabang
menjadi saluran yang semakin halus. Sel-sel epitel bersilianya berubah menjadi
sisik epitel.
f.
Alveolus
Alveolus (saluran udara buntu) merupakan saluran akhir dari alat
pernapasan.
Alveolus berupa gelembung-gelembung udara. Pada bagian al-
veolus inilah terjadi pertukaran O
2
dari udara bebas ke sel-sel darah, dan CO
2
dari sel-sel darah ke udara bebas.
g.
Paru-paru
Paru-paru manusia berjumlah sepasang kanan dan kiri. Masing-
masing dibungkus oleh selaput pembungkus paru-paru yang dikenal
dengan pleura. Pleura ini merupakan selaput tipis rangkap dua. Di antara
selaput tersebut dengan paru-paru terdapat cairan limfa, yang berfungsi
untuk melindungi paru-paru dari gerakan pada waktu mengembang dan
mengempis. Mengembang dan mengempisnya paru-paru disebabkan
perubahan tekanan dalam rongga dada.
2.
Mekanisme Pernapasan Manusia
Pengambilan udara pernapasan dari udara bebas untuk masuk ke
dalam tubuh atau paru-paru, serta mengeluarkan gas sisa ke udara bebas
dinamakan bernapas. P
engambilan udara pernapasan ini dikenal dengan
inspirasi, sedangkan pengeluarannya dikenal dengan ekspirasi.
Berdasarkan otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dan mamalia
dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
a.
Pernapasan dada
1)
Inspirasi
Bila otot antartulang rusuk berkontraksi maka tulang-tulang rusuk
terangkat sehingga v
olume rongga dada membesar. Akibatnya, tekanan
udara di paru-paru mengecil sehingga udara di luar yang mempunyai
tekanan lebih besar masuk ke dalam paru-paru.
2)
Ekspirasi
Bila otot-otot antartulang rusuk relaksasi maka tulang-tulang rusuk
tertekan sehingga rongga dada mengecil. Akibatnya, tekanan udara di
paru-paru membesar sehingga udara keluar.
Sistem Pernapasan
119
b.
Pernapasan perut
1)
Inspirasi
Bila diafragma berkontraksi sehingga mendatar
, maka rongga dada
membesar. Keadaan ini menyebabkan tekanan udara di paru-paru
mengecil sehingga udara luar masuk.
2)
Ekspirasi
Bila otot diafragma relaksasi, maka rongga dada mengecil. Akibatnya
tekanan di paru-paru membesar sehingga udara keluar.
3.
Volume Udara Pernapasan
Jumlah udara yang keluar masuk paru-paru bergantung pada cara
kita bernapas.
a
.
Udara pernapasan (tidal volume), yaitu udara yang dihirup dan
dikeluarkan dalam keadaan biasa (sekitar 500 cc). Setelah
menghembuskan 500 cc masih tersisa 2500 cc lagi di paru-paru.
b.
Udara komplementer, yaitu udara sebanyak 1500 cc yang masih dapat
dihirup lagi dengan cara inspirasi yang maksimum, setelah inspirasi
biasa.
c.
Udara cadangan, yaitu udara sebanyak 1500 cc yang dapat
diembuskan lagi pada ekspirasi maksimum dengan mengerutkan otot
perut kuat-kuat.
d.
Udara residu (udara sisa), yaitu udara sebanyak 1000 cc yang tidak
dapat dihembuskan lagi, dan menetap pada paru-paru.
4.
Energi Pernapasan
Energi hasil pernapasan merupakan energi
kimia y
ang disebut ATP. ATP dibentuk melalui
3 tahapan, yaitu glikolisis, daur krebs, dan
transfer elektron. ATP dibentuk dari
pemecahan glukosa. Secara sederhana proses
pemecahan glukosa hingga dihasilkan energi
adalah:
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
oo
oo
o
6CO
2
+ 6H
2
O+38 ATP
Umur juga mempengaruhi berapa
kali kamu bernapas dalam setiap
menitnya. Bayi bernapas sekitar
40 kali per menit. Anak-anak
bernapas sekitar 30 kali per menit.
Sedangkan orang dewasa
bernapas sekitar 15 kali per menit.
Tahukah kamu?
Sumber:
Mengenal Ilmu Tubuh,
2003: 12
120
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
C.
Kelainan atau Penyakit pada Sistem Pernapasan
Latihan 7.3
Kerjakan Latihan 7.3 berikut akan menumbuhkan
keingintahuan
dan
mengembangkan
kecakapan akademik
kalian!
Bagaimanakah frekuensi pernapasan manusia? Faktor-faktor apakah yang
mempengaruhinya?
1.
Kelainan dan Penyakit pada Saluran Pernapasan
a
.
Laringitis
: radang pada daerah laring dan kanker laring yang sering
menyerang laki-laki di atas usia 50 tahun.
b.
Dipteri
: infeksi bakteri
Corynobacterium
yang menyebabkan
kematian.
c.
Rhinitis
: radang pada rongga hidung hingga menyebabkan bengkak
dan banyak mengeluarkan lendir akibat alergi.
d.
Bronkitis
: peradangan pada trakea dan bronkus hingga dapat
menyebabkan demam dan batuk-batuk.
e.
Asma
: gangguan pernapasan dengan gejala sukar bernapas, bunyi
mendesak dan batuk-batuk yang disebabkan alergi, psikis ataupun
karena penyakit menurun.
f.
Pembengkakan kelenjar limfa (adenoid)
baik pada hidung (polip)
ataupun pada tekak (amandel) akan menyebabkan wajah penderita
sangat khas tampak bodoh yang disebut wajah adenoid.
2.
Kelainan dan Penyakit pada Alveolus
a
.
Emfisema
, merupakan kelainan berupa perluasan alveoli secara
berlebihan hingga menggelembungkan paru-paru.
b.
Alveolus terisi oleh air akibat tenggelam.
c
.
Tuberkulosis (TBC)
, timbulnya bintil-bintil pada alveolus akibat infeksi
bakteri
Mycobacterium tuberculosis
.
d.
Pneumonia
, radang dinding alveoli akibat bakteri atau virus karena
alveoli akan terisi cairan limfa.
Sistem Pernapasan
121
Rangkuman
Tu g a s
3.
Kelainan dan Penyakit pada Pengangkutan Oksigen
Asfiksi merupakan gangguan pengangkutan oksigen ke jaringan
ataupun gangguan penggunaan oksigen oleh jaringan.
Kerjakan tugas berikut yang akan menumbuhkan
rasa keingintahuan
dan mengembangkan
kecakapan personal
dan
akademik
kalian!
1
.
Pernapasan pada hewan bersel satu terjadi secara langsung dari udara
bebas langsung berdifusi ke dalam sel tubuhnya.
2.
Pernapasan pada insekta berupa sistem pernapasan trakea.
3.
Alat pernapasan pada Arachnida hidup di udara berupa paru-paru
buku, sedangkan pada Arachnida hidup di air berupa insang buku.
4.
Pernapasan pada ikan dilakukan melalui insang.
5.
Alat pernapasan pada katak terdiri atas selaput rongga mulut, kulit,
dan paru-paru.
6.
Alat pernapasan pada burung berupa 2 pasang lubang hidung, faring,
trakea, paru-paru.
7.
Alat pernapasan pada manusia terdiri atas rongga hidung, faring,
trakea, bronkus, bronkiolus, alveolus, dan paru-paru.
8.
Kelainan dan gangguan pada sistem pernapasan, misalnya laringitis,
dipteri, rhinitis, bronkitis, asma, emfisema, tuberkulosis, pneumo-
nia, asfiksi, dan lain-lain.
Sebutkan penyakit-penyakit dan kelainan-kelainan lain yang berhubungan
dengan sistem pernapasan!
122
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
A. Pilihlah satu jawaban yang paling benar dengan memberi tanda
silang (x) pada huruf
a, b, c, d,
atau
e
!
1.
Udara yang masuk atau keluar waktu kita bernapas normal disebut
udara . . . .
a
.
residu
b.
komplementer
c.
cadangan
d.
cadangan pernapasan
e.
tidal
2.
Asfiksi dapat terjadi karena . . . .
a.
lekositosis
b.
leukemia
c.
asma
d.
pneumonia
e.
bronkitis
3.
Di dalam hidung udara pernapasan akan mengalami hal-hal berikut
. . . .
a.
pembebasan kuman
b.
penghangatan sesuai suhu tubuh
c.
penetralan zat racun
d.
pemisahan oksigen dan CO
2
e.
pembebasan O
2
dari uap air
4.
Penderita TBC mengalami gangguan susah napas, sebab terjadi . . . .
a.
penurunan jumlah eritrosit
b.
gangguan proses difusi CO
2
c.
penurunan kadar hemoglobin
d.
hambatan proses difusi oksigen
e.
penyempitan rongga alveolus
5.
Pertukaran O
2
darah dengan CO
2
dalam sel-sel tubuh disebut
pernapasan . . . .
a.
internal
b.
dada
c.
perut
d.
aerob
e.
anaerob
Evaluasi
Sistem Pernapasan
123
6.
Contoh hewan yang menggunakan seluruh permukaan tubuhnya
untuk pertukaran O
2
adalah . . . .
a.
Crustacea
b.
Paramaecium
c.
Annelida
d.
serangga
e.
laba-laba
7.
Hewan yang bernapas dengan menggunakan pembuluh trakea
adalah . . . .
a.
Crustacea
b.
kalajengking
c.
tungau
d.
serangga
e.
ikan
8.
Energi hasil pernapasan adalah . . . .
a.
ATP
b.
ADP
c.
ATP dan ADP
d.
karbohidrat
e.
glukosa
9.
Pita suara pada umumnya terdapat di bagian saluran pernapasan
yang disebut . . . .
a.
nasofaring
b.
trakea
c.
laring
d.
faring
e.
bronkiolus
10. Batas antara rongga dada dan rongga perut adalah . . . .
a.
diafragma
b.
nasofaring
c.
mukus
d.
pleura
e.
orofaring
124
Panduan Pembelajaran
BIOLOGI XI SMA/MA
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini dengan benar dan
jelas!
1.
Jelaskan mekanisme pernapasan pada insekta!
2.
Bagaimanakah pernapasan pada ikan?
3.
Sebutkan fungsi kantong hawa!
4.
Bedakan antara pernapasan dada dan pernapasan perut!
5.
Sebutkan kelainan dan gangguan pada sistem pernapasan!
Tugas berikut akan mendorong kalian mencari
informasi lebih jauh
dan
akan mengembangkan
kecakapan akademik
kalian.
Carilah artikel ilmiah tentang infeksi
Mycobacterium tuberculosis
terhadap
alveolus yang menyebabkan penyakit TBC!
Tugas Portofolio