Halaman
101Sumber: Biology: Realm of Life, 2006Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:Hasil yang harus Anda capai:Sistem PernapasanPada Bab 4, Anda telah mempelajari materi mengenai sistemperedarah darah. Jantung merupakan organ utama dalam sistem peredarandarah manusia. Jantung akan memompa darah menuju paru-paru danseluruh tubuh. Ketika melewati paru-paru, darah akan mengalamipertukaran antara kabon dioksida (CO2) dan oksigen (O2). Oksigen padaparu-paru tersebut diperoleh dari proses pernapasan.Selama hidupnya, manusia akan selalu melakukan proses pernapasan.Pernapasan merupakan proses pengambilan oksigen dan pelepasan karbondioksida. Untuk melakukan proses pernapasan, diperlukan organ-organkhusus. Organ-organ tersebut memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda.Pada bab ini, Anda akan mempelajari sistem pernapasan pada manusiadan hewan tertentu. Apa sajakah organ-organ pada sistem pernapasanmanusia? Bagaimana mekanisme pernapasan pada manusia? Pelajarilahmateri pada bab ini dengan saksama agar Anda dapat menjawabpertanyaan-pertanyaan tersebut. Melalui diskusi dan kegiatan, Andadiharapkan dapat lebih memahami materi pada bab ini.A. Sistem Pernapasanpada ManusiaB. Sistem Pernapasanpada Hewanmenjelaskan keterkaitan antara struktur, fungsi, dan proses serta kelainan/penyakit yangdapat terjadi pada sistem pernapasan pada manusia dan hewan.menjelaskan struktur dan fungsi organ manusia dan hewan tertentu, kelainan/penyakityang mungkin terjadi serta implikasinya pada salingtemas.Bab6Pada proses inspirasi, tulang-tulang rusuk akan terangkat ke atas untuk memperbesarrongga dada.Sumber: www.legevakten.no
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI102A. Sistem Pernapasan pada ManusiaDekatkanlah tangan Anda ke depan hidung Anda beberapa saat.Apa yang Anda rasakan? Anda akan merasakan adanya hembusan udaradari hidung Anda. Hal itu merupakan salah satu proses pernapasan, yaituekspirasi. Ekspirasi merupakan proses ketika udara keluar dari saluranpernapasan. Kebalikan dari ekspirasi adalah inspirasi, yaitu proses ketikaudara masuk ke dalam saluran pernapasan.Pernapasan dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu pernapasaneksternal, pernapasan internal, dan pernapasan selular. Pernapasaneksternal adalah pertukaran udara antara darah dan atmosfer. Pernapasaninternal adalah pertukaran udara yang terjadi antara darah dan sel-seltubuh. Adapun pernapasan selular adalah proses kimia yang terjadi didalam mitokondria sel-sel tubuh.1.Apakah makhluk hidup selalu bernapas?2.Menurut Anda, apakah fungsi bernapas bagi manusia?Tes Kompetensi AwalPernapasanselularPernapasaninternal PernapasaneksternalParu-paruHidungSel tubuhPeredarandarahCO2O2O2CO2Gambar 6.1Tiga macam pernapasan padamanusiaSumber: Http://connection.lwa.comSistem pernapasan pada manusia memiliki struktur dan fungsi yangsangat kompleks. Sistem pernapasan tersebut didukung oleh organ-organyang memiliki bentuk dan fungsi yang berbeda-beda. Selain itu,pernapasan pada manusia melibatkan organ tubuh dan mekanisme yangsaling menunjang. Hal ini sangat menarik untuk dipelajari. Perhatikanlahuraian berikut ini.1.Organ-Organ Pernapasan ManusiaSistem pernapasan manusia memiliki organ-organ pernapasan yangmenunjang proses pernapasan. Organ-organ pernapasan tersebut memilikistruktur dan fungsi yang berbeda-beda. Organ-organ pernapasan manusiaterdiri atas hidung, faring, laring, trakea, bronkus, dan alveous.Bagaimanakah struktur dan fungsi dari masing-masing organ pernapasantersebut? Perhatikan penjelasan berikut.
Sistem Pernapasan103a.HidungHidung merupakan alat pernapasan pertama yang dilalui oleh udara.Ujung hidung ditunjang oleh tulang rawan dan pangkal hidung ditunjangoleh tulang nasalis. Kedua tulang hidung menghubungkan rongga hidungdengan atmosfer untuk mengambil udara.Rongga hidung tersusun atas sel-sel epitel berlapis pipih denganrambut-rambut kasar. Rambut-rambut kasar tersebut berfungsi menyaringdebu-debu kasar. Rongga hidung tersusun atas sel-sel epitel berlapis semubersilia yang memiliki sel goblet. Sel goblet merupakan sel penghasil lendiryang berfungsi menyaring debu, melekatkan kotoran pada rambut hidung,dan mengatur suhu udara pernapasan. Sebagai indra pembau, pada atapatau rongga hidung terdapat lobus olfaktorius yang mengandung sel-selpembau. Perhatikan Gambar 6.2.b.FaringUdara setelah melewati rongga hidung akan masuk ke faring. Faringmerupakan saluran penghubung antara rongga hidung dan tenggorokandengan panjang kurang lebih 12,5–13 cm. Faring terdiri atas tiga bagian,yakni nasofaring, orofaring, dan laringofaring. Faring merupakanpertemuan antara saluran pernapasan dan saluran pencernaan. Olehkarena itu, ketika menelan makanan, suatu katup (epiglotis) akan me-nutup saluran pernapasan (glotis) sehingga makanan akan masuk kesaluran pencernaan. Perhatikan Gambar 6.3.Gambar 6.2Struktur organ pernapasan padamanusiaGambar 6.3Pada faring terdapat epiglotisPanjang dan tegangan pita suaramenentukan tinggi rendahnyasuara. Pada saat pita suara pendekdan berkontraksi, akan didapatsuara dengan nada tinggi. Adapunjika pita suara panjang danberelaksasi, akan didapat suaradengan nada rendah.Sumber: Heath Biology, 1985Kata Kunci•Faring•Hidung•Laringc.LaringSetelah melewati faring, udara akan menuju laring. Laring seringdisebut sebagai kotak suara karena di dalamnya terdapat pita suara.Laring merupakan suatu saluran yang dikelilingi oleh sembilan tulangRongga hidungParu-paru kiriBronkusBronkiolusDiafragmaParu-paru kananTrakeaEpiglotisFaringSumber: Biology: Discovering Life, 1991LaringUdaraEpiglotisFaringLaringTrakeaSumber: Human Body, 2002Fakta Biologi
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI104rawan. Salah satu dari sembilan tulang rawan tersebut adalah tulangrawan tiroid yang berbentuk menyerupai perisai. Pada laki-laki dewasa,tulang rawan tiroid lebih besar daripada wanita sehingga membentukapa yang disebut dengan jakun.d.TrakeaSetelah dari laring, udara akan masuk ke dalam trakea. Trakeadisebut juga “pipa angin” atau saluran udara. Trakea memiliki panjangkurang lebih 11,5 cm dengan diameter 2,4 cm. Trakea tersusun atas empatlapisan, yaitu lapisan mukosa, lapisan submukosa, lapisan tulang rawan,dan lapisan adventitia.Lapisan mukosa terdiri atas sel-sel epitel berlapis semu bersilia yangmengandung sel goblet penghasil lendir (mucus). Silia dan lendir berfungsimenyaring debu atau kotoran yang masuk. Lapisan submukosa terdiriatas jaringan ikat. Lapisan tulang rawan terdiri atas kurang lebih 18 tulangrawan berbentuk huruf C. Lapisan adventitia terdiri atas jaringan ikat.e.BronkusTrakea bercabang menjadi dua bronkus yang masing-masing menujuparu-paru. Di dalam paru-paru, bronkus bercabang-cabang lagi menjadibronkiolus. Pada ujung-ujung bronkiolus, terdapat sekumpulan kantungudara yang disebut alveolus (jamak: alveoli). Dinding alveoli hanya dilapisioleh satu lapis epitel pipih yang berfungsi sebagai permukaan respirasi.Di sekitar alveolus terdapat kapiler-kapiler pembuluh darah. Dindingkapiler pembuluh darah tersebut sangat berdekatan dengan alveolussehingga membentuk membran respirasi yang sangat tipis. Membran yangtipis ini memungkinkan terjadinya difusi antara udara alveolus dan darahpada kapiler-kapiler pembuluh darah. Bronkus, bronkious, dan alveolusmembentuk satu struktur yang disebut paru-paru.EpiglotisJakunTulang rawantiroidPita suaraTulang rawantrakeaGambar 6.4Struktur laringSumber: Human Body, 2002Ketika makanan masuk ke dalamsaluran pernapasan, apakah yangakan terjadi?Logika BiologiTrakeaBronkusBronkiolusParu-parukiriBronkiolusPembuluhkapilerAlveolusSumber: Biology for You, 2002; Human Body, 2002Gambar 6.5(a) Bronkus akan bercabang-cabangmenjadi bronkiolus.(b) Ujung-ujung bronkiolusmembentuk alveolus.2.Inspirasi dan EkspirasiAgar mendapatkan suplai oksigen yang segar, udara di dalam paru-paru harus diganti secara konstan. Hal ini terjadi ketika proses pernapasanberlangsung. Proses pernapasan dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahapinspirasi dan tahap ekspirasi. Inspirasi adalah suatu proses ketika udaramasuk ke dalam paru-paru. Adapun ekspirasi adalah proses ketika udarakeluar dari paru-paru.Kata Kunci•Alveolus•Bronkiolus•Bronkus•Paru-paru•Trakea(a)(b)
Sistem Pernapasan105Inspirasi terjadi ketika diafragma berkontraksi. Diafragma adalahstruktur otot yang memisahkan rongga dada dan rongga perut. Ketikaberkontraksi, permukaan diafragma menjadi datar. Pada saat yangbersamaan, otot-otot antartulang rusuk berkontraksi sehingga tulang-tulang rusuk akan terangkat. Hal ini mengakibatkan volume rongga dadamembesar. Membesarnya rongga dada menyebabkan menurunnya tekananudara di dalam paru-paru sehingga udara akan masuk ke paru-paru.Pada saat ekspirasi, otot diafragma akan berelaksasi kembali ke bentuksemula. Pada saat yang bersamaan, otot-otot antartulang rusuk akanberelaksasi. Relaksasi dari kedua jenis otot ini menyebabkan mengecilnyavolume rongga dada. Akibatnya, udara akan bergerak keluar.Paru-paru pada orang dewasamengandung sekitar 3 literudara.Sumber: Science Library: Human Body, 2004Gambar 6.6Mekanisme inspirasi dan ekspirasiMekanisme PernapasanTujuanMempelajari mekanisme pernapasanAlat dan Bahan1. Pipa3.Balon2. Wadah kaca4.KaretLangkah Kerja1. Buatlah model paru-paru dari stoples atau botol plastik seperti gambar di samping.2. Tariklah ke bawah secara perlahan-lahan karet pada model tersebut.3. Kemudian, doronglah karet hingga model paru-paru tersebut bergeser ke atas.Pertanyaan1. Apakah yang terjadi pada balon saat karet ditarik ke bawah?2. Apakah yang terjadi pada balon saat karet didorong ke atas?3. Bagian manakah dari model yang diumpamakan paru-paru diafragma dantulang rusuk?4. Dari kegiatan tersebut, jelaskan proses inspirasi dan ekspirasi dengan bahasaAnda sendiri.PipaWadah darikacaBalonKaretKata Kunci•Ekspirasi•InspirasiSumber: Biology for You, 2002SumbatInspirasiParu-paruEkspirasiTulang rusukTrakeaOtot antartulangrusuk berkontraksiTulang rusuk naikVolume rongga dadamembesarDiafragma kontraksiUdara masukUdara keluarOtot antartulangrusuk berelaksasiTulang rusuk turunVolume rongga dadamengecilDiafragma relaksasiSumber: Biology for You, 2002TrakeaParu-paruTulang rusukFakta BiologiAktivitas Biologi 6.1
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI1063.Volume Paru-paruTujuan utama dari proses bernapas adalah memasukkan oksigen segarke dalam paru-paru (alveoli) secara terus-menerus. Volume udara yangmasuk dan keluar paru-paru dapat berbeda-beda. Ketika istirahat, volumeudara yang masuk dan keluar dari paru-paru hanya sedikit. Akan tetapi,ketika berolahraga, volume udara yang masuk dan keluar dari paru-parubertambah besar sesuai dengan kebutuhan. Volume udara di dalam paru-paru dapat dibagi menjadi beberapa macam.a.Volume tidal (500 mL): volume udara yang dihirup dan dikeluarkanpada keadaan istirahat.b.Volume suplemen (±1.500 mL): volume udara yang masih dapatdikeluarkan setelah ekspirasi biasa (tidal).c.Volume komplemen (±3.000 mL): volume udara yang masih dapatdihirup setelah inspirasi biasa (tidal).d. Volume residu (±1.200 mL): volume udara yang tersisa setelahmelakukan ekspirasi maksimal. Volume residu tidak dapatdikeluarkan dengan ekspirasi biasa. Volume residu disebut jugadengan udara cadangan.e.Kapasitas vital (±5.000 mL): jumlah volume total dari volume tidal,volume suplemen, dan volume komplemen. Dengan kata lain,kapasitas vital adalah volume maksimal udara yang dapatdihembuskan setelah inspirasi maksimal.f.Kapasitas total paru-paru: jumlah volume residu ditambah kapasitasvital paru-paru.Gambar 6.7Grafik volume paru-paru4.Kontrol PernapasanPernahkah Anda menahan napas begitu lama ketika berenang ataumenyelam? Kita dapat menahan napas selama beberapa menit. Selainitu, kecepatan dan kedalaman bernapas dapat kita atur. Akan tetapi,kebanyakan proses bernapas merupakan mekanisme otomatis yang teratur.Kontrol pernapasan merupakan kerja sama antara sistem pernapasan dansistem saraf.Pusat pengaturan napas terletak di dua bagian otak, yaitu medulaoblongata dan pons varoli. Medula oblongata mengatur irama pernapasan.Ketika kita mengambil napas dalam-dalam, sensor di dalam jaringan paru-paru mengirimkan impuls kembali ke medula untuk menghentikan pusatpengaturan napas.Sumber: Biology: The Unity and Diversity of Life, 1995Volume paru-paru (mm3)Komplementer6.0005.0004.0003.0002.0001.000Udara residuSuplementerWaktuVolume tidalKapasitasvitalKapasitastotal paru-paruSekilasBiologiMayow banyak melakukanpenelitian mengenai pernapasan. Iamembuktikan bahwa otot-otot dadadan diafragma membuat paru-parumeregang dan mengembangseperti pompa angin, saatmemasukkan udara.Sumber: Jendela Iptek: Tubuh Manusia, 1997John Mayow(1640–1679)
Sistem Pernapasan107Selain itu, medula oblongata akan mendeteksi kenaikan pH dalamdarah akibat kandungan CO2 darah yang meningkat. Medula oblongataakan mengirimkan impuls kepada otot tulang rusuk untuk berkontraksidan meningkatkan laju serta kedalaman proses bernapas.Kandungan O2 di dalam darah hanya memiliki sedikit pengaruhterhadap pusat pengaturan pernapasan. Akan tetapi, ketika kandunganO2 di dalam darah sedikit, medula oblongata akan mengirimkan impulsterhadap otot tulang rusuk untuk berkontraksi. Hal ini akanmeningkatkan pula laju serta kedalaman proses bernapas. PerhatikanGambar 6.8.Laju pernapasan sangat bergantung kepada aktivitas. Ketika tidur,laju pernapasan akan turun. Adapun ketika berolahraga, laju pernapasanakan meningkat. Selain itu, pernapasan bergantung pula pada usia. Orangdewasa memiliki laju pernapasan lebih lambat dibandingkan dengan bayi.Hal ini disebabkan lebih tingginya proses metabolisme pada bayi. Terdapatbeberapa faktor lain yang memengaruhi laju pernapasan, seperti jeniskelamin, suhu tubuh, dan posisi tubuh.5.Pertukaran Oksigen dan Karbon DioksidaTahap akhir dari proses pernapasan adalah pengangkutan oksigendan pelepasan karbon dioksida dari sel-sel tubuh. Untuk memahami prosespertukaran oksigen dan karbon dioksida, Anda harus mengingat kembalimateri pada bab 1 mengenai difusi. Pertukaran oksigen dan karbondioksida tersebut terjadi di paru-paru dan jaringan tubuh secara difusimengikuti perbedaan tekanan.Difusi tersebut terjadi karena adanya perbedaan tekanan yangdiberikan oleh suatu gas (tekanan parsial). Sebelum membahas lebihlanjut, perhatikanlah tabel tekanan parsial O2 dan CO2 di atmosfer, alveoli,darah, dan jaringan-jaringan tubuh berikut ini.Gambar 6.8Otak berperan mengaturpernapasan.OtakPusat kontrolpernapasanPons varoliMedula oblongataDiafragmaOtot tulangrusukSumber: Biology, 1998Atmosfer AlveoliDarahMiskin O2Tekanan parsial oksigen(2OP) (mmHg)Tekanan parsial karbondioksida (2COP) (mmHg)DarahKaya O2Jaringan1600,2104404045104404045Tabel 6.1Tekanan Parsial O2 dan CO2Tekanan Udara
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI108Pada dasarnya, gas akan berdifusi dari bagian yang bertekanan parsialtinggi ke bagian yang bertekanan parsial rendah. Darah yang masuk kedalam paru-paru memiliki yang rendah dan yang lebih tinggidibandingkan dengan dan di dalam alveoli. Ketika darah beradadi kapiler, karbon dioksida akan berdifusi dari darah menuju udara dialveoli. Sebaliknya, oksigen akan berdifusi dari alveoli ke dalam darah,perhatikan Gambar 6.9.Pada saat meninggalkan paru-paru, darah yang kaya O2 memilikiyang tinggi dan yang rendah dibandingkan sebelum masuk paru-paru. Setelah melewati jantung, darah tersebut akan dipompa melaluiperedaran darah sistemik. Masih ingatkah Anda pengertian peredarandarah sistemik?Di dalam kapiler peredaran darah sistemik, perbedaan tekanan parsialmenyebabkan terjadinya difusi oksigen dari darah menuju sel-sel tubuh.Pada saat yang bersamaan, karbon dioksida akan berdifusi dari sel-seljaringan menuju darah. Setelah membuang O2 dan mengangkut CO2,darah akan kembali ke jantung.6.Gangguan dan Penyakit pada Sistem Pernapasan ManusiaSistem pernapasan pada manusia dapat mengalami gangguan danpenyakit. Banyak faktor yang dapat menyebabkan gangguan dan penyakitpada sistem pernapasan tersebut, seperti asap rokok, bakteri, faktor genetis,maupun kelainan fisiologis. Berikut akan dijelaskan beberapa gangguandan penyakit pada sistem pernapasan manusia.Gambar 6.9Mekanisme pertukaran oksigen dankarbon dioksidaApakah merokok berbahayabagi sistem pernapasan Anda?Bagaimanakah pengaruh asap rokokterhadap sistem pernapasan?Logika BiologiBronkiolusRongga udaraalveolusDindingalveolusKarbon dioksidaberdifusi dari plasmadarah menujualveolusOksigen berdifusidari alveolusmenuju sel darahmerahPertukaran gas diparu-paruDarah miskin O2Sel darah merahDarah kaya O2Sel-selKapilerAlveolusOksigen berdifusidengan sel darahmerah menuju sel-sel tubuhKarbon dioksidaberdifusi dari sel-seltubuh menujuplasma darahPlasma darahKapilerSumber: Human Body, 2002Pertukaran gas disel-sel tubuh
Sistem Pernapasan1091.Kanker paru-paru: suatu kelainan pada sel-sel epitel bronkus. Kelainantersebut dapat disebabkan oleh asap rokok dan polusi udara. Padakanker paru-paru, sel-sel kanker menyebar di permukaan bronkusdan bagian tubuh lainnya. Gejala penyakit ini adalah batuk kronis,batuk dahak yang berdarah, dan napas yang berbunyi.2.Asma: penyakit akibat penyempitan saluran paru-paru. Asmamerupakan reaksi saluran pernapasan terhadap suatu rangsangditambah dengan peradangan dan sekresi lendir yang berlebih.Penyebab penyakit ini, antara lain infeksi, asap rokok, debu, polusiudara, bulu binatang, dan ketidakstabilan emosi.3. Tuberculosis (TBC): penyakit akibat infeksi oleh bakteriMycobacterium tuberculosis, pada saluran pernapasan. Bakteri iniditularkan melalui udara, kemudian masuk jaringan paru-paru. Gejalapenyakit ini, antara lain berat badan turun, lesu, batuk-batuk, sesaknapas, dan sakit dada.4.Bronkitis: peradangan pada bronkus atau bronkiolus. Penyakit inisering disebabkan oleh infeksi bakteri. Peradangan ini terjadi padakelenjar mukosa sehingga menimbulkan produksi lendir yangberlebih. Asap rokok dan debu dapat merusak kelenjar mukosa padabronkus sehingga memudahkan terjadinya bronkitis.SekilasBiologiFlu burung atau avian influenzadisebabkan oleh virus influenza tipeA jenis H5N1. Flu burung bisamenular pada manusia yangbersinggungan langsung denganunggas yang terinfeksi flu burung.Unggas yang terinfeksi dapatmenyebarkan virus ini melalui tinjayang mengering dan hancurmenjadi semacam bubuk. Bubukinilah yang dihirup oleh manusiaatau binatang lainnya.Sumber: www.vision.net.id, 1 juli 2004Tugas Anda 6.1Dewasa ini, banyak orang yang terkena penyakit kanker paru-paru dan penyakitpada sistem pernapasan yang lainnya. Salah satu penyebab penyakit kanker paru-paru adalah asap rokok.Sebagai orang yang peduli terhadap kesehatan, buatlah makalah mengenaipenyakit pernapasan. Buatlah makalah tersebut sangat menarik denganmemerhatikan aspek bahasa, materi, dan estetika. Makalah hasil karya Anda akandinilai oleh guru Anda.1.Apakah fungsi hidung dalam proses pernapasan?2.Jelaskan mekanisme pertukaran oksigen dan karbondioksida di dalam jaringan tubuh.Kerjakanlah di dalam buku latihan.Tes Kompetensi Subbab A3.Faktor apa sajakah yang memengaruhi laju pernapasan?4.Jelaskan mengenai volume udara di dalam paru-paru.B. Sistem Pernapasan pada HewanSistem dan mekanisme pernapasan pada hewan berbeda-beda. Halini disebabkan organ-organ pernapasan yang berbeda. Berikut akandijelaskan sistem pernapasan pada beberapa hewan.1.Cacing (Annelida)Cacing tidak memiliki organ pernapasan khusus. Cacingmenggunakan seluruh permukaan tubuhnya untuk bernapas. Oleh karenaitu, kulit cacing yang tipis dan berlendir merupakan media yang cocokuntuk pertukaran udara. Oksigen akan berdifusi ke dalam kulit dandiedarkan oleh sistem peredaran darah melalui kapiler. Sebaliknya, karbondioksida di dalam darah akan berdifusi keluar tubuh cacing. PerhatikanGambar 6.10.CO2O2Gambar 6.10Cacing menggunakan kulitnyauntuk bernapas.Sumber: Biology: Exploring Life, 1994
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI1102.Belalang (Insecta)Belalang memperoleh oksigen melalui sistem pernapasan yang disebutsistem trakea. Sistem trakea ini bermuara pada suatu lubang yang disebutspirakel. Selain itu, belalang memiliki kantung udara yang memungkinkanuntuk mengambil oksigen dalam jumlah besar. Laju pertukaran gas yangtinggi merupakan adaptasi yang penting bagi belalang.Belalang bernapas dengan menggerakkan perutnya sehinggaspirakelnya membuka dan menutup. Empat pasang spirakel anterior akanterbuka dan spirakel posterior akan terbuka. Kemudian, spirakel anteriormenutup, spirakel posterior membuka, dan otot perut akan berkontraksi.Akibatnya, udara akan masuk ke dalam kantung udara dan sistem trakea.Perhatikan Gambar 6.11.Kata Kunci•Insang•Sistem trakea•SpirakelSpirakelKantungudaraSistem trakeaGambar 6.11Sistem pernapasan pada belalang.Sumber: Heath Biology, 1985FilameninsangAir kaya O2 Darah kaya O2Aliranair Darah kaya O2 Darah miskin O2Air miskin O2Darahmengalir dilamela insang Darahmiskin O2Air kaya O2Sumber: Essentials of Biology, 1990Gambar 6.12Ikan menggunakan insang untukbernapas.Hampir semua makhluk hidupmemerlukan oksigen. Ikan yanghidup di air pun memerlukanoksigen. Dari manakah ikanmengambil oksigen? Apakah ikandapat mengambil oksigen dariudara bebas? Mengapa?Logika Biologi4.Katak (Amphibia)Proses pernapasan pada katak dewasa dapat terjadi melalui kulit,rongga mulut, dan paru-paru. Adapun insang digunakan pada waktuberudu. Kulit katak dapat digunakan sebagai alat pernapasan karenatipis dan banyak mengandung pembuluh darah serta lembap karena3.Ikan (Pisces)Ikan bernapas menggunakan insang. Ikan menggunakan oksigen yangterkandung di dalam air. Oleh karena itu, ikan selalu memasukkan air kedalam mulutnya. Air yang masuk ke dalam mulut akan diteruskan menujuinsang. Di sinilah terjadi proses pertukaran gas. Darah akan mengikat O2yang terdapat di dalam air. Sebaliknya, darah akan melepaskan CO2 kedalam air. Air yang masuk akan keluar melalui operkulum. PerhatikanGambar 6.12.
Sistem Pernapasan111adanya lendir. Hal ini menyebabkan oksigen dari udara dapat memasukikulit menuju jantung melalui vena kutanea untuk diedarkan ke seluruhtubuh. Darah yang banyak mengandung CO2 dikeluarkan jantung melaluiarteri pulmo kutanea menuju kulit lewat arteri kutanea. Pernapasanmelalui kulit ini dilakukan katak, baik di darat mapun di air.Paru-paru katak terdiri atas sepasang kantong tipis elastis yang padapermukaan dindingnya banyak lipatan. Akibatnya, permukaan paru-parumenjadi lebih luas. Hal ini akan mengoptimalkan pengikatan oksigenyang dilakukan pembuluh darah yang banyak terdapat di dindingpermukaan paru-paru dan pelepasan karbon dioksida.Pada paru-paru terjadi inspirasi dan ekspirasi (Gambar 6.13). Inspirasidimulai dengan menutupnya mulut dan tekak. Otot sternohioideusberkontraksi dan menyebabkan rongga mulut membesar. Akibatnya, udaramasuk ke tenggorokan melalui koane. Koane adalah lubang pada ronggahidung belakang. Setelah udara masuk, koane menutup dan otot rahangbawah berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Akibatnya, udaramasuk ke paru-paru. Di paru-paru inilah terjadi pertukaran gas.Bagaimana proses ekspirasi terjadi? Rahang bawah akan mengendurdan diikuti oleh kontrasi otot perut dan sternohioideus yang akanmenyebabkan tertekannya paru-paru. Hal ini akan mendorong udarakeluar dan masuk rongga mulut.5.Burung (Aves)Selain menggunakan paru-paru, burung memiliki kantung-kantungudara untuk membantu proses pernapasan. Hampir seluruh rongga tubuhburung dipenuhi oleh kantung-kantung udara. Kantung-kantung udaramemungkinkan burung untuk mengambil udara dalam jumlah yangbanyak dalam satu kali inspirasi. Perhatikan Gambar 6.14.Udara akan masuk ke dalam pernapasan melalui lubang hidung(nares) pada paruh burung. Udara tersebut akan masuk ke faring, laring,trakea, dan siring (kotak suara). Di bawah siring, trakea bercabangmenjadi bronkus. Setiap bronkus melewati paru-paru dan berakhir dikantung udara belakang. Cabang bronkus lainnya akan berakhir dikantung udara bagian depan. Pertukaran oksigen dan karbon dioksidaterjadi pada cabang bronkus.Ketika udara bergerak dari paru-paru menuju kantung udara depan,oksigen akan masuk ke dalam darah dan karbon dioksida masuk ke dalambronkus. Ketika burung melakukan ekspirasi, udara yang kaya oksigendari kantung udara belakang akan masuk ke paru-paru melalui bronkus.Kemudian, terjadi kembali pertukaran oksigen dan karbon dioksida. Padaburung, pertukaran antara oksigen dan karbon dioksida dapat berlangsungpada saat inspirasi maupun ekspirasi.Gambar 6.13Di paru-paru katak, terjadi inspirasidan ekspirasi.Paru-paruUdaradidorongke dalamLubanghidungtertutupMuluttertutupSumber: Essentials of Biology, 1990Paru-paruTrakeaKantungudaraperutKantung udaradada depanKantung udaradada belakangSumber: Biology: Discovering Life. 1991Gambar 6.14Pernapasan pada burung dibentukoleh kantung-kantung udara.1.Jelaskan perbedaan antara sistem pernapasan ikan dankatak.2.Apakah yang membedakan sistem pernapasan burungdan manusia?Kerjakanlah di dalam buku latihan.Latihan Pemahaman Subbab B
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI112RefleksiBagaimana pendapat Anda setelah mempelajarimateri Sistem Pernapasan ini? Menarik, bukan? Banyakhal yang bisa Anda dapatkan setelah mempelajari bab ini.Misalnya, Anda mengetahui betapa pentingnya organ-organ pernapasan bagi tubuh sehingga Anda mengertiuntuk menjaga kesehatannya. Apakah Anda dapatmenyebutkan manfaat yang lainnya?Tujuan Anda mempelajari bab ini adalah agar Andamampu menjelaskan keterkaitan antara struktur, fungsi, danproses serta kelainan atau penyakit pada sistem pernapasan.Apakah Anda dapat mencapai tujuan tersebut?Apabila Anda mengalami kesulitan dalammempelajari materi tertentu pada bab ini, diskusikanlahbersama teman-teman Anda. Kemudian, bertanyalahkepada guru Anda untuk memecahkan permasalahan-permasalahan berkenaan dengan materi pada bab ini. AgarAnda mampu memahami materi pada bab ini dengan lebihbaik, pastikanlah Anda menguasai materi bab ini denganbelajar lebih giat.Rangkuman1. Terdapat dua proses pernapasan, yaitu inspirasi danekspirasi. Inspirasi merupakan proses masuknya udarake dalam saluran pernapasan. Adapun ekspirasi adalahproses keluarnya udara dari saluran pernapasan.2. Sistem pernapasan manusia didukung oleh organ-organ pernapasan yaitu hidung, faring, laring, trakea,bronkus, bronkiolus, dan alveolus. Bronkus, bronkiolus,dan alveolus membentuk satu struktur yang disebutparu-paru.3. Pada manusia, pernapasan dapat diatur oleh sistemsaraf. Pusat pengaturan napas terletak di medulaoblongata dan pons varoli.4. Pertukaran oksigen dan karbon dioksida terjadi didalam paru-paru dan jaringan tubuh. Pertukaran gastersebut terjadi secara difusi. Difusi gas tersebut terjadikarena adanya perbedaan tekanan parsial O2 dan CO2yang berbeda-beda.5. Terdapat beberapa gangguan dan penyakit yang dapatterjadi pada sistem pernapasan manusia, seperti kankerparu-paru, asma, tuberculosis (TBC), dan bronkitis.6. Sistem pernapasan pada hewan berbeda-beda,bergantung pada organ pernapasan yang menyusunnya.Misalnya, cacing menggunakan kulit di permukaantubuhnya; serangga memiliki sistem trakea; sertaburung yang memiliki kantung udara untukmembantu pernapasannya.Peta KonsepSistem PernapasanMekanisme pernapasanOrgan-organ pernapasanPernapasandadaPernapasanperutInspirasi(inhalasi)Ekspirasi(ekshalasi)LaringTr a k e aParu-paruHidungFaringBronkusBronkiolusAlveolusmemilikiterdiri atasterdiri atasterdiri atasterjadiManusiaHewanpadaCacingtanahSeranggaIkanPermukaantubuh (kulit)SistemtrakeaInsangcontohyaituyaituyaitu
Sistem Pernapasan113Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.A. Pilihan Ganda1.Proses pertukaran udara antara udara di dalam darahdan udara di atmosfer disebut ....a.pernapasan internalb.pernapasan eksternalc.pernapasan selulard.pernapasan dadae.pernapasan perut2.Lendir yang dihasilkan oleh sel goblet pada lapisan selrongga hidung berfungsi ....a.membasahi hidungb.menutup rongga hidungc.mengambil udarad.menangkap kotoran yang masuke.pertukaran oksigen3.Urutan saluran pernapasan manusia dari luar ke dalamadalah ....a.hidung–faring–laring–trakea–bronkus–alveolusb.hidung–laring–faring–trakea–bronkus–alveolusc.hidung–faring–laring–trakea–alveolus–bronkusd.hidung–laring–faring–alveolus–trakea–bronkuse.hidung–alveolus–bronkus–trakea–laring–faring4.Pertukaran gas pada alveolus paru-paru terjadisecara ....a.osmosisb.endositosisc.difusid.eksositosise.transpor aktifUntuk soal nomor 5–7, perhatikan gambar berikut.5.Bagian-bagian bernomor adalah ....6.Pertumbuhan oksigen terjadi pada nomor ....a.1d.4b.2e.1 dan 3c.3Evaluasi Kompetensi Bab 67. Kotak suara terdapat pada nomor ....a.1d.4b.2e.1 dan 3c.38. Berikut ini adalah proses yang terjadi pada saat ekspirasi,kecuali ....a.otot diagfragma kontraksib.otot diagfragma relaksasic.otot antartulang rusuk relaksasid.volume rongga dada mengecile.tulang-tulang rusuk turun9. Volume udara yang dihirup dan dikeluarkan padakeadaan istirahat disebut ....a.volume suplemend.volume residub.volume komplemen e.kapasitas vitalc.volume tidal10. Kontrol pernapasan merupakan kerja sama antara sistempernapasan dan ....a.sistem pencernaand.sistem sarafb.sistem otote.sistem peredaran darahc.sistem eksresi11. Berikut ini yang tidak memengaruhi laju pernapasanadalah ....a.aktivitasd.suhu tubuhb.tinggi badane.posisi tubuhc.jenis kelamin12. Pertukaran oksigen dan karbon dioksida merupakanhubungan antara sistem pernapasan dan ....a.sistem pencernaanb.sistem peredaran darahc.sistem eksresid.sistem sarafe.sistem otot13. Pertukaran oksigen dan karbon dioksida terjadi karenaadanya ....a.kontraksi ototd.perbedaan aktivitasb.sistem pencernaane.perbedaan tekananc.kontrol pernapasan14. Perhatikan gambar berikut.Konsentrasi oksigen pada nomor 1, 2, dan 3 secaraberturut-turut adalah ....1234a.bronkusbronkiolus laringtrakeab.bronkiolus bronkuslaringtrakeac.laringtrakeabronkusbronkiolusd.laringbronkusbronkiolus trakeae.trakeabronkusbronkiolus faring231Alirandarah1234
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI114a.rendah, tinggi, rendahb.tinggi, rendah, tinggic.rendah, tinggi, tinggid.rendah, rendah, tinggie.tinggi, tinggi, tinggi15. Peristiwa yang terjadi pada saat ekspirasi adalah ....16. Peristiwa yang terjadi setelah seseorang melakukanolahraga adalah ....17. Dalam proses inspirasi, oksigen dapat berdifusi ke dalamalveolus karena ....a.alveolus terletak pada ujung saluran pernapasanb.membran alveolus tipis dan lembapc.permukaan alveolus sangat luasd.alveolus dikelilingi oleh kapiler darahe.oksigen diangkut oleh hemoglobin dalam darah18. Penyakit pada sistem pernapasan akibat infeksi bakteriMycobacterium tuberculosis adalah ....a.asmad.bronkitisb.kanker paru-parue.batukc.TBC19. Organ pernapasan pada cacing adalah ....a.paru-parub.seluruh permukaan tubuhnyac.insangd.kantung udarae.trakea20. Pada burung, pertukaran oksigen dan karbon dioksidaterjadi pada ....a.cabang bronkusd.laringb.narese.kantung udarac.faringOtotDiagfragmaa.b.c.d.e.kontraksiratarelaksasinaikkontraksimelengkungkontraksiturunkontraksiratakontraksinaikrelaksasimelengkungrelaksasiturunrelaksasiratarelaksasinaikDiagfragmaOtotAntartulangRusukTulangRusuka.b.c.d.e.menurunmenurunmenurunmeningkatmeningkatmenurunmeningkatmeningkatstabilstabilDetak JantungLaju PernapasanKanker paru-paruBronkitisTuberculosis1751257525Jumlah kematianper 100.000 orang19201930194019501960Tahun1234B. Soal Uraian1.Jelaskan secara singkat mengenai jalur pernapasan padamanusia.2.Apakah perbedaan inspirasi dan ekspirasi?3.Jelaskan mengenai volume udara paru-paru.4.Jelaskan secara singkat mengenai proses pertukaranoksigen dan karbon dioksida pada tubuh manusia.5.Sebutkan beberapa penyakit yang dapat terjadi padasistem pernapasan manusia beserta penyebabnya.C. Soal Tantangan1.Gambar berikut menunjukkan alveolus dan pembuluhkapiler darah yang terdapat di paru-paru.Sumber: Biology for You, 2002a.Tanda panah manakah yang menunjukkankandungan oksigen tinggi?b.Tanda panah manakah yang menunjukkankandungan oksigen rendah?c.Tanda manakah yang menunjukkan difusi karbondioksida?d.Menuju organ apakah tanda panah 4?2.Grafik berikut menunjukkan angka kematian yangdisebabkan oleh penyakit paru-paru di Inggris dan Walesdari 1916–1960.Sumber: Biology for You, 2002a.Apakah penyebab kematian terbesar pada 1930?b.Bagaimana angka kematian pada 1950?c.Menurut Anda, mengapa angka kematian yangdisebabkan oleh kanker paru-paru terusmeningkat?d.Menurut Anda, mengapa angka kematian yangdisebabkan oleh TBC cenderung terus menurun?3.Populasi perokok dari tahun ke tahun terus meningkat.Padahal, hampir semua orang sudah tahu akan bahayamerokok. Perokok tidak hanya didominasi oleh orangdewasa, tetapi anak-anak dan wanita pun sudah banyakyang menjadi pecandu rokok. Usaha-usaha apakahyang dapat Anda lakukan sebagai pelajar untukmenyadarkan masyarakat akan bahaya merokok?