Sistem
Transportasi dan Sistem Respirasi
A. Sistem
Transportasi pada Makhluk Hidup.
Di dalam tubuh
makhluk hidup selalu terjadi sistem transportasi. Sistem transportasi ini terjadi
melalui proses pengangkutan nutrisi, oksigen, karbondioksida, dan sisa
metabolisme.
1. Sistem Transportasi pada Tumbuhan.
a. Jaringan
Transportasi pada Tumbuhan.
Berkas pengangkut terdiri atas xilem dan floem.
Xilemdan floemadalah jaringan seperti tabung yang berperan dalam sistem transportasi. Air dan mineral dari dalam tanah akan diserap oleh akar. Berikutnya diangkut melalui xilem ke bagian batang dan daun tumbuhan. Zat makanan yang dibuat di daun akan diangkut melalui floem ke bagian lain tumbuhan yang memerlukan zat makanan.
Xilem dan floem adalah jaringan pengangkut yang salurannya terpisah. Xilem yang ada di akar bersambungan dengan xilem yang ada di batang dan di daun. Floem juga bersambungan ke semua bagian tubuh tumbuhan.
Letak jaringan xilem dan floem pada setiap organ tumbuhan.
Floem: bagian luar berkas pembuluh (kambium).
xylem: bagian dalam berkas pembuluh (kambium).
xylem: bagian dalam berkas pembuluh (kambium).
b. Mekanisme
Transportasi pada Tumbuhan
Proses pengangkutan air dan mineral dari tanah serta proses transportasi nutrisi hasil fotosintesis yang terjadi pada tumbuhan.
1) Transportasi
Air.
Air adalah zat
yang diperlukan oleh tumbuhan. Air adalah salah satu jenis zat yang termasuk ke dalam
kelompok zat cair. Peristiwa masuk dan keluarnya air dari tumbuhan dipengaruhi
oleh kondisi lingkungan. Pada saat kondisi lingkungan lembap atau jumlah uap
air di lingkungan tinggi, maka air akan masuk ke dalam tumbuhan. Akan tetapi,
apabila lingkungan di sekitar tumbuhan kering atau jumlah uap air di lingkungan
rendah.
Pengeluaran uap air dari tumbuhan melalui stomata yang terdapat pada
daun. Proses ini disebut traspirasi
Air yang ada di
dalam tanah masuk ke dalam sel tumbuhan karena adanya perbedaan konsentrasi air.
Konsentrasi adalah ukuran yang
menunjukkan jumlah suatu zat dalam volume tertentu.
Apabila terjadi perpindahan molekul zat terlarut dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi
rendah, maka proses perpindahan ini disebut difusi. Apabila terjadi perpindahan
molekul zat pelarut dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran
semipermeabel, maka proses perpindahan ini disebut osmosis.
Membran semipermeabel adalah membran yang hanya dapat dilalui oleh
zat tertentu, tetapi tidak
dapat dilalui oleh zat lainnya. Contoh zat yang dapat melalui membran semipermeabel
adalah air.
Membran semipermeabel ini berfungsi
sebagai pengatur lalu lintas (keluar dan masuknya) zat-zat dari dalam dan luar
sel. Contoh membran semipermeabel adalah membran sel.
Zat pelarut
adalah zat yang melarutkan zat lain. Yang berperan sebagai zat
pelarut adalah air. Adapun zat terlarut adalah zat yang larut dalam zat lain. Pada proses ini,
yang berperan sebagai zat terlarut adalah mineral tanah dan zat gula hasil
fotosintesis.
Jaringan-jaringan
yang akan dilalui oleh air ketika masuk
ke dalam tumbuhan. Berikut
ini jaringan yang dilalui oleh air ketika masuk ke akar.
Epidermis --- Korteks --- Endodermis --- Perisikel --- xilem
Pertama-tama,
air diserap oleh rambut-rambut akar. Kemudian, air masuk ke sel epidermis melalui
proses secara osmosis. Selanjutnya, air akan melalui korteks. Dari
korteks, air kemudian melalui endodermis dan perisikel. Selanjutnya, air masuk
ke jaringan xilem yang berada di akar. Setelah tiba di xilem akar,
air akan bergerak ke xilem batang dan ke xilem daun.
Perhatikan gambar berikut.
Berdasarkan hasil
penelitian para ilmuwan, air dapat diangkut naik dari akar ke bagian tumbuhan
lain yang lebih tinggi dan diedarkan ke seluruh tubuh tumbuhan karena adanya daya
kapilaritas batang. Sifat ini seperti yang terdapat pada pipa kapiler.
Pipa kapiler
memiliki bentuk yang hampir menyerupai sedotan akan tetapi diameternya sangat kecil.
Apabila salah satu ujung pipa kapiler, dimasukkan ke dalam air, maka air yang berada pada
pipa tersebut akan lebih tinggi daripada air yang berada di sekitar pipa kapiler. Begitu
pula pada batang tanaman, air yang berada pada batang tanaman akan lebih tinggi bila dibandingkan dengan air yang berada pada tanah.
Daya kapilaritas batang dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi dan adhesi .
Kohesi adalah
kecenderungan suatu molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain
yang sejenis.
Adhesi adalah kecenderungan suatu
molekul untuk dapat berikatan dengan molekul lain yang
tidak sejenis.
Melalui gaya adhesi, molekul air membentuk ikatan yang lemah dengan dinding pembuluh. Melalui gaya kohesi akan terjadi ikatan antara satu molekul air dengan molekul air lainnya. Hal ini akan menyebabkan terjadinya tarik menarik antara molekul air yang satu dengan molekul air lainnya di sepanjang pembuluh xilem .
Selain disebabkan oleh gaya kohesi dan adhesi, naiknya air ke daun disebabkan oleh penggunaan air dibagian daun atau yang disebut dengan daya isap daun . Air dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam proses fotosintesis.
Pada daun, air
juga mengalami penguapan. Penguapan air oleh daun disebut transpirasi. Penggunaan air oleh bagian daun akan menyebabkan
terjadinya tarikan terhadap air yang berada pada bagian xilem,sehingga air yang ada pada akar dapat naik ke
daun.
2) Transportasi
Nutrisi.
Semua
bagian tumbuhan yaitu, akar,batang, daun serta bagian lainnya
memerlukannutrisi. Agar kebutuhan nutrisi di setiap
bagiantumbuhan terpenuhi, maka dibutuhkan suatuproses
pengangkutan nutrisi hasil fotosintesisberupa gula dan asam amino ke seluruh
tubuhtumbuhan. Pengangkutan hasil fotosintesisdari
daun ke seluruh tubuh tumbuhan terjadimelalui pembuluh floem.Perjalanan
zat-zat hasil fotosintesisdimulai dari sumbernya yaitu daun (daerahyang
memiliki, konsentrasi gula tinggi) kebagian tanaman lain yang dituju
(daerahyang memiliki konsentrasi gula rendah).
Perhatikan
gambar berikut.
2. Sistem Transportasi pada Manusia.
Sistem
transportasi pada tubuh manusia berfungsi untuk mengangkut nutrisi, oksigen, karbondioksida
serta sisa metabolisme. Proses ini berlangsung terus menerus selama kehidupan manusia.
a. Darah.
Darah merupakan
jaringan yang tersusun atas plasma, sel darah merah, sel darah putih, dan
keping-keping darah. Kurang lebih 55% bagian dari darah adalah plasma.
Darah dibagi menjadi 4 yaitu:
1) Sel Darah
Merah (Eritrosit).
Eritrosit berbentuk bulat pipih dengan bagian tengahnya
cekung (bikonkaf). Sel darah merah tidak memiliki inti sel. Eritrosit berfungsi untuk mengangkut
oksigen dari paru-paru ke sel-sel di seluruh tubuh. Satu milimeter kubik darah
(lebih kurang sekitar satu tetes) terdiri atas lima juta lebih sel darah merah.
Warna merah pada darah disebabkan adanya hemoglobin (Hb) dalam sel darah merah. Hemoglobin atau zat warna darah merupakan suatu protein yang mengandung unsur
besi. Fungsi hemoglobin mengikat oksigen dan membentuk oksihemoglobin. Oksigen
diangkut dari paru-paru dan diedarkan ke seluruh sel tubuh.
Hemoglobin yang
mengikat oksigen (oksihemoglobin) berwarna merah cerah, sedangkan hemoglobin yang
masih mengikat karbondioksida berwarna merah tua keunguan.
Berikut ini reaksi kimia
pengikatan oksigen oleh hemoglobin.
2HB + 2O2 -------- 2HbO2
(hemoglobin) + (oksigen)
----- (oksihemoglobin)
Melalui peredaran
darah, oksihemoglobin akan beredar ke seluruh sel-sel tubuh. Setelah sampai di sel-sel
tubuh, akan terjadi reaksi pelepasan oksigen dari hemoglobin ke sel yang kekurangan
oksigen. Oksigen masuk ke dalam sel melalui proses difusi.
Selama perkembangan janin dalam kandungan, sel darah merah dibentuk dalam hati dan limpa. Sel
darah merah berusia sekitar 120 hari. Sel yang telah tua akan dihancurkan di hati dan
limpa. Selanjutnya, di dalam hati, hemoglobin diubah dan dijadikan pigmen (pigmen empedu).
2) Sel Darah
Putih ( Leukosit ).
Berbeda dengan
sel darah merah, sel darah putih memiliki bentuk yang tidak tetap atau bersifat
amuboid dan mempunyai inti sel. Jumlah sel darah putih juga tidak sebanyak jumlah sel darah
merah. Setiap satu milimeter kubik darah mengandung sekitar 8.000 sel darah putih.
Fungsi utama sel darah putih adalah melawan penyakit yang masuk ke dalam
tubuh dan membentuk
antibodi. Peningkatan jumlah leukosit merupakan petunjuk adanya infeksi. Jika
jumlah leukosit sampai di bawah 6.000 sel per cc darah, maka disebut sebagai kondisi leukopeni.
Jika jumlah leukosit melebihi normal (di atas 9.000 sel per cc), maka disebut leukositosis.
Berdasarkan ada
atau tidaknya butir-butir kasar (granula) dalam sitoplasma, leukosit dapat dibedakan
menjadi granulosit dan agranulosit. Granulosit merupakan kelompok sel darah putih yang memiliki granula dalam sitoplasmanya. Sebaliknya, agranulosit tidak mempunyai granula.
Leukosit jenis granulosit terdiri atas eosinofil, basofil, dan netrofil.
Agranulosit terdiri atas limfosit dan monosit.
Karakteristik
Jenis-Jenis Sel Darah Putih.
3) Keping Darah
(Trombosit).
Bentuk trombosit
beraneka ragam, yaitu bulat, oval, dan memanjang. Trombosit tidak berinti sel dan
bergranula. Jumlah sel keping darah atau trombosit pada orang dewasasekitar 200.000 –
500.000 sel per cc. Umur dari keping darah sangat singkat, yaitu 5 sampaidengan 9 hari.
Pernahkah kamu
berpikir bagaimana proses pembekuan darah terjadi? Keping darah sangat
berhubungan dengan proses mengeringnya luka, sehingga keping darah di sebut
juga dengan sel darah pembeku. Sesaat setelah terluka, trombosit akan
pecah karena bersentuhan dengan permukaan kasar dari pembuluh darah yang
terluka. Di dalam trombosit terdapat enzim trombokinase atau tromboplastin. Enzim
tromboplastin akan mengubah protein yang disebut protrombin (calon trombin)
menjadi trombin karena pengaruh ion kalsium dan vitamin K dalam darah. Trombin
akan mengubah fibrinogen
(protein darah) menjadi benang-benang fibrin. Benangbenang fibrin ini akan
membentuk jaring-jaring di sekitar sel-sel darah, sehingga luka tertutup dan
darah tidak menetes lagi.
4) Plasma Darah.
Plasma darah
adalah cairan darah yang sebagian besar terdiri atas air (92%). Selain itu, dalam plasma
darah juga terdapat protein plasma yang terdiri atas albumin, fibrinogen, dan globulin.
Zat-zat lain yang terlarut dalam plasma darah antara lain sari makanan, mineral, hormon,
antibodi, dan zat sisa metabolisme (urea dan karbondioksida).
b. Organ Peredaran Darah.
1)
Jantung.
Jantung berfungsi
memompa darah, sehingga darah dapat diedarkan ke seluruh tubuh. Meskipun kerja
jantung sangat berat, tetapi jantung kamu bukanlah organ yang ukurannya sangat besar.
Besar jantung manusia kira-kira sebesar sekepalan tangan. Jantung terdiri atas
4 ruangan, yaitu serambi (atrium) kiri, serambi kanan, bilik (ventrikel)
kiri, dan bilik kanan. Serambi jantung berada di sebelah atas, sedangkan bilik
jantung di sebelah bawah.
Antara serambi kiri dan bilik kiri terdapat dua buah katup yang disebut bikuspidalis .
Antara serambi kanan dan bilik kanan terdapat tiga buah katup yang disebut trikuspidalis .
Katup-katup tersebut berfungsi menjaga agar darah dari bilik tidak kembali ke
serambi. Dinding jantung di bagian bilik kiri lebih tebal karena bilik kiri berfungsi
memompa darah ke seluruh tubuh. Saat berdenyut, setiap ruang jantung mengendur
dan terisi darah. Selanjutnya, otot-otot jantung berkontraksi dan memompa darah
keluar ruang jantung. Kedua serambi mengendur dan berkontraksi secara
bersamaan, begitu juga kedua bilik akan mengendur dan berkontraksi secara
bersama-sama.
Darah yang
mengandung banyak karbondioksida dari seluruh tubuh mengalir melalui dua pembuluh
darah vena besar (vena kava) menuju serambi kanan. Setelah atrium kanan terisi darah,
akan di dorong ke bilik kanan. Darah dari bilik kanan akan dipompa melalui katup pulmoner ke
dalam arteri pulmonalis menuju paru-paru.
Darah yang
mengandung banyak oksigen mengalir melalui pembuluh darah yang disebut vena pulmonalis
menuju ke serambi kiri. Peredaran darah yang terjadi di antara bagian kanan jantung,
paru-paru, dan atrium kiri disebut sirkulasi pulmoner atau peredaran darah kecil.
Darah dalam serambi kiri akan didorong menuju bilik kiri. Selanjutnya, darah yang mengandung
banyak oksigen ini dipompa melewati katup aorta yang masuk ke dalam pembuluh darah
yang disebut aorta (arteri terbesar dalam tubuh). Kemudian, darah kaya oksigen
ini diedarkan ke seluruh tubuh, kecuali paru-paru.
Pembuluh darah
dibedakan menjadi dua, yaitu pembuluh nadi (arteri) dan pembuluh balik (vena).
Arteri merupakan pembuluh darah yang mengalirkan darah keluar jantung, sedangkan vena
mengalirkan darah masuk ke dalam jantung. Arteri berisi darah yang mengandung banyak
oksigen, kecuali arteri paru-paru. Vena berisi darah yang mengandung sedikit oksigen,
kecuali yang berasal dari paru-paru. Ujung arteri dan vena bercabangcabang menjadi
pembuluh-pembuluh kecil yang disebut pembuluh kapiler. Pembuluh kapiler
menghubungkan arteri dan vena dengan sel-sel tubuh.
2) Pembuluh Darah.
Pembuluh darah
dibedakan menjadi dua, yaitu pembuluh nadi (arteri) dan pembuluh balik (vena).
Arteri merupakan pembuluh darah yang mengalirkan darah keluar jantung, sedangkan vena mengalirkan darah masuk ke dalam jantung. Arteri berisi darah yang mengandung banyak
oksigen, kecuali arteri paru-paru. Vena berisi darah yang mengandung sedikit oksigen,
kecuali yang berasal dari paru-paru. Ujung arteri dan vena bercabangcabang menjadi
pembuluh-pembuluh kecil yang disebut pembuluh kapiler. Pembuluh kapiler
menghubungkan arteri dan vena dengan sel-sel tubuh.
c. Sistem Peredaran Darah Manusia.
Peredaran darah
manusia termasuk peredaran darah tertutup karena darah selalu beredar di dalam pembuluh darah. Setiap beredar, darah melalui jantung dua kali sehingga disebut
peredaran darah ganda. Pada peredaran darah ganda tersebut dikenal peredaran darah
kecil dan peredaran darah besar.
1) Serangan Jantung
2) Stroke
1) Peredaran
Darah Kecil
Peredaran darah
kecil merupakan peredaran darah yang dimulai dari jantung menuju ke paru-paru
kemudian kembali lagi ke jantung.
Jalannya darah
pada peredaran darah kecil.
2) Peredaran Darah Besar
Jalannya darahpada peredaran darah besar.
Peredaran darah besar adalah peredaran darah dari jantung ke seluruh tubuh kemudiankembali ke jantung lagi.
Peredaran darah besar adalah peredaran darah dari jantung ke seluruh tubuh kemudiankembali ke jantung lagi.
d. Aliran dan
Tekanan Darah.
Hukum Archimedes
menyatakan bahwa "Jika suatu benda dicelupkan ke dalam suatu zat cair,
maka benda itu akan mendapat tekanan ke atas yang sama besarnya dengan beratnya
zat cair yang didesak oleh benda tersebut ".
Menurut Archimedes, benda menjadi
lebih ringan bila diukur dalam air daripada di udara karena didalam air benda mendapat gaya ke atas.
Berat benda di
udara dapat dihitung dengan mengalikan massa benda (m) dan gravitasi bumi
(g):
wbu = mxg
Ketika benda berada di dalam air.
WBA = wbu - Fa
Fa = wbu - WBA
Keterangan:
wbu = berat benda
di udara ( Newton)
m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi
bumi (10 ms-2)
wba = berat benda
di air (Newton)
Fa = gaya apung
(N)
Dalam persamaan
di atas, Fa melambangkan gaya apung atau gaya angkat ke atas.
Besarnya gaya
apung ini dapat dirumuskan sebagai berikut.
Fa = p xgxv
Keterangan :
Fa = gaya apung
(N)
ρ = massa jenis
air (kg/m3)
g = percepatan
gravitasi (ms-2)
v = volume benda tercelup (m3)
Blaise Pascal
(1623-1662) mengemukakan suatu hukum yang berlaku untuk zat cair yang berada di
dalam ruangan tertutup. Hukum tersebut menyatakan bahwa “Tekanan yang diberikan
kepada zat cair di dalam ruangan tertutup diteruskan ke segala arah dan sama besar
”. Hukum tersebut dikenal dengan “Hukum Pascal”. Prinsip kerja dari hukum tersebut
ditunjukkan pada Gambar berikut.
Alat-alat yang
digunakan dalam kehidupan seharihari yang bekerja berdasarkan hukum Pascal
diantaranya dongkrak hidrolik, mesin hidrolik pengangkat mobil, dan rem
hidrolik.Prinsip kerja dongkrak hidrolik adalah
sebagai berikut. Jika pada penampang dengan luas A1 diberi gaya F1, maka tekanannya
(P1) dapat dirumuskan sebagai berikut.
Tekanan (P1) tersebut diteruskan ke segala arah dengan sama besar, termasuk ke luas penampang A2. Jika dirumuskan adalah:
P 1 = F 2 / A 2
Secara matematis
hukum Pascal dapat dituliskan sebagai berikut.
Keterangan :
P, P1, P2 Dan = Tekanan (N / m2)
F1 dan F2 = gaya yang diberikan (Newton)
A1 dan A2 = luas penampang (m2)
Tekanan yang
terdapat pada pembuluh darah memiliki prinsip kerja seperti hukum Pascal. Hal inilah
yang menjadi alasan apabila bagian tubuh kita terluka darah akan mengalir
keluar dari tubuh. Jantung adalah organ yang memberikan tekanan pada darah sehingga
darah dapat mengalir ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah.
Tekanan darah
diukur dengan menggunakan sebuah alat yang bernama sphygmomanometer, ada pula yang menyebutnya dengan tensimeter.
Tekanan darah diukur di dalam pembuluh nadi besar yang biasanya dilakukan di
tangan bagian lengan atas. Hasil pengukurannya terdiri atas dua angka, biasanya
120 sampai 80. Angka pertama menunjukkan tekanan saat bilik berkontraksi dan
darah ditekan keluar jantung, disebut angka sistol. Tekanan darah turun saat
bilik relaksasi. Angka kedua, yaitu yang lebih rendah adalah hasil pengukuran
tekanan saat bilik relaksasi dan mengisi darah, tepat sebelum bilik-bilik ini
berkontraksi lagi, disebut angka diastol.
Tekanan diberikan pada saat jantung memompa
darah ke pembuluh arteri. Dorongan darah pada dinding pembuluh darah ketika
darah mengalir melewatinya disebut tekanan darah. Agar tekanan darah tetap
terjaga, maka pembuluh harus terisi penuh oleh darah. Bila terjadi kehilangan
darah akibat kecelakaan atau penyakit, tekanan dapat hilang, sehingga darah
tidak dapat bergerak ke tempat yang diinginkan. Akibatnya, sel-sel tubuh akan
mati karena tidak mendapatkan pasokan oksigen dan nutrisi. Para tenaga medis
menginjeksikan plasma pada orang yang mengalami pendarahan hebat agar darah dapat
mengalir ke tempat yang diinginkan. Plasma juga mengangkut senyawa kimia penting
lain juga yang disebut hormon, untuk dibawa dari satu bagian tubuh ke bagian
tubuh yang lain. Hormon dapat mengatur bermacammacam fungsi tubuh seperti
pertumbuhan dan cara tubuh menggunakan makanan.
INFO IPA
Tekanan darah
diukur dengan menggunakan sebuah alat yang bernama sphygmomanometer, ada pula
yang menyebutnya dengan tensimeter. Tekanan darah diukur di dalam pembuluh nadi
besar yang biasanya dilakukan di tangan bagian lengan atas. Hasil pengukurannya
terdiri atas dua angka, biasanya 120 sampai 80. Angka pertama menunjukkan
tekanan saat bilik berkontraksi dan darah ditekan keluar jantung, disebut angka
sistol. Tekanan darah turun saat bilik relaksasi. Angka kedua, yaitu yang lebih
rendah adalah hasil pengukuran tekanan saat bilik relaksasi dan mengisi darah,
tepat sebelum bilik-bilik ini berkontraksi lagi,disebut angka diastol.
e. Gangguan pada
Sistem Peredaran Darah.
Serangan jantung
atau penyakit stroke adalah salah satu penyakit yang terjadi karena adanya
gangguan pada sistem peredaran darah.
1) Serangan Jantung
Serangan jantung
terjadi jika arteri koronaria yang terdapat pada jantung tidak dapat
mengirimkan darah yang cukup ke sel-sel jantung. Kondisi ini dapat terjadi
karena arteri koronaria tersumbat oleh lemak atau kolesterol. Arteri koronaria
merupakan pembuluh darah yang mengaliri
otot jantung dengan darah yang mengandung oksigen dan nutrisi. Gambar di bawah
ini menunjukkan kondisi jantung penderita serangan jantung. Pada gambar
tersebut tampak arteri koronaria tersumbat oleh lemak.
Tersumbatnya
arteri koronaria akan menyebabkan otot jantung berhenti beraktivitas jika
sel-sel otot tidak menerima oksigen dan nutrisi yang cukup.
* Gejala dari serangan
jantung antara lain dada terasa sakit, sakit pada bagian lengan dan punggung,
napas pendek, dan kepala pusing.
2) Stroke
Stroke merupakan
suatu penyakit yang terjadi karena matinya jaringan di otak yang disebabkan oleh
kurangnya asupan oksigen ke otak. Asupan oksigen ke otak kurang dapat terjadi
jika pembuluh darah pada otak tersumbat atau salah satu pembuluh darah di otak
pecah. Sebuah fakta medis menyatakan bahwa sebagian jaringan otak akan mati
setelah 4 – 5 menit tidak mendapatkan pasokan oksigen. Gambar ini menunjukkan
kondisi otak terutama pembuluh darah penderita stroke. Pada gambar tersebut tampak
terjadinya pembekuan darah pada pembuluh arteri. Adanya pembekuan darah pada
arteri akan menyebabkan aliran darah menuju otak menjadi terhambat.
Jika terjadi
kematian jaringan otak, maka jaringan tersebut tidak dapat digantikan. Stroke dapat menyebabkan
penderita kehilangan ingatan, kontrol kerja otot, ataupun fungsi kerja saraf. Munculnya
gangguan tersebut bergantung pada lokasi terjadinya kerusakan pada otak.
B. Sistem
Respirasi
Bernapas
merupakan proses memasukkan gas oksigen (O2) ke dalam tubuh dan mengeluarkan
gas karbondioksida (gas sisa metabolime) ke luar tubuh. Di dalam tubuh, oksigen
digunakan untuk mengoksidasi zat makanan sehingga menghasilkan energi. Dengan
demikian, proses bernapas penting bagi makhluk hidup.
1. Organ-Organ Pernapasan
Organ pernapasan pada
manusia terdiri atas hidung, pangkal tenggorok (faring), batang
tenggorok (trakea), cabang batang tenggorok (bronkus), anak cabang
batang tenggorok (bronkiolus), dan paru-paru (pulmo). Organ-organ
pernapasan tersebut bekerja dalam suatu sistem yang disebut sistem pernapasan.
Gambar dibawah ini menunjukan susunan organ-organ dalam sistem pernapasan.
a. Hidung
Hidung merupakan
organ pernapasan yang langsung berhubungan dengan udara luar.
Hidung dilengkapi
dengan bulu-bulu hidung, indra pembau, selaput lendir, dan konka.
Rambut-rambut hidung berfungsi untuk menyaring partikel debu atau kotoran yang masuk bersama udara. Indra pembau merupakan sel-sel yang peka terhadap bau sehingga zat-zat yang berbahaya dan berbau tidak sedap tidak terhirup. Selaput lendir sebagai perangkap benda asing yang masuk terhirup sat bernapas. Konka memiliki banyak kapiler darah yang berfungsi menyamakan suhu udara yang terhirup dari luar dengan suhu tubuh atau menghangatkan udara yang masuk ke paru-paru.
b. Pangkal
Tenggorok (Faring)
Udara yang hangat
dan lembap dari rongga hidung selanjutnya masuk ke faring. Faring adalah hulu
kerongkongan yang merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofarings)
pada bagian depan dan saluran pencernaan (orofarings) pada bagian belakang.
Pangkal tenggorok terdiri atas katup (epiglotis) dan keping tulang rawan yang membentuk
jakun. Pada bagian jakun terdapat pita suara (pita vocalis). Masuknya udara melalui
faring akan menyebabkan pita suara bergetar dan terdengar sebagai suara.
c. Batang
Tenggorok (Trakea)
Udara yang telah
masuk ke saluran pernapasan (nasofaring) selanjutnya masuk ke batang
tenggorok (trakea). Batang tenggorok berfungsi untuk menyediakan tempat bagi
udara yang dibawa masuk dan udara yang akan dikeluarkan. Batang tenggorok
bersifat kaku dan terbuka panjangnya sekitar 10 cm. Dindingnya tersusun dari
cincin-cincin tulang rawan dan selaput lendir yang terdiri atas jaringan epitelium
bersilia. Fungsi silia pada dinding trakea untuk menyaring benda-benda
asing yang masuk ke dalam saluran pernapasan. Batang tenggorok bercabang
menjadi dua. Percabangan batang tenggorok disebut bronkus, yang
masing-masing cabang memasuki paru-paru kanan dan paru-paru kiri.
d. Cabang Batang
Tenggorok (Bronkus)
Struktur bronkus
hampir sama dengan trakea, tapi lebih sempit. Bentuk tulang rawan bronkus tidak
teratur berselang seling dengan otot. Di dalam paru-paru, bronkus
bercabangcabang lagi menjadi bronkiolus.
e. Anak Cabang
Batang Tenggorok (Bronkiolus)
Bronkiolus
merupakan percabangan dari bronkus. Jumlah dari bronkiolus sesuai dengan jumlah lobus pada
paru-paru. Paru-paru bagian
kanan memiliki 3 lobus. Jumlah bronkiolus pada paru-paru kanan sebanyak 3 buah.
Paru-paru bagian kiri memiliki 2 lobus. Jadi jumlah bronkiolus pada paru-paru kiri sebanyak 2
buah. Pada ujung-ujung bronkiolus terdapat gelembung-gelembung yang sangat kecil
dan berdinding tipis yang disebut alveolus (jamak = alveloli). Alveolus tersebut hanya
dapat dilihat dengan mikroskop.
f. Paru-Paru (Pulmo)
Paru-paru merupakan
alat pernapasan utama. Paru-paru terbagi menjadi dua bagian, yaitu paru-paru
kanan (pulmo dekster) yang terdiri atas 3 lobus dan paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus. Paru-paru dibungkus
oleh selaput rangkap dua yang disebut pleura.
Pleura berupa kantung tertutup yang berisi cairan limfa. Pleura berfungsi melindungi
paru-paru dari gesekan saat mengembang dan mengempis. Di dalam paru-paru terdapat
bronkiolus, alveolus, dan pembuluh darah. Jaringan paru-paru berpori seperti spon dan elastis.
g. gelembung paru
Alveolus terdapat
di ujung akhir bronkiolus berupa kantung kecil yang salah satu sisinya terbuka. Dinding
alveolus tersusun dari satu lapis sel yang lembab dan tipis. Struktur yang demikian
memudahkan molekul-molekul gas melaluinya. Dinding alveolus berbatasan dengan pembuluh
kapiler darah untuk difusi gas pernapasan. Adanya gelembunggelembung alveolus
memungkinkan pertambahan luas permukaan difusi dari paruparu. Luas permukaan
alveolus 100 kali luas permukaan tubuh manusia. Besarnya luas permukaan seluruh
alveolus dalam paru-paru menyebabkan penyerapan oksigen lebih efisien.
1) Pertukaran
Oksigen dan Karbondioksida
Pada paru-paru
tepatnya di alveolus terjadi pertukaran antara oksigen (O2) dan karbondioksida
(CO2). Tujuannya untuk mengeluarkan karbondioksida agar tidak meracuni sel-sel tubuh.
Proses pertukaran antara O2 dengan CO2 terjadi secara difusi, yaitu perpindahan zat
terlarut (O2 atau CO2) dari daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan tinggi ke daerah
yang memiliki konsentrasi dan tekanan rendah.
Agar kamu
memahami proses pertukaran oksigen dan karbondioksida pahami terlebih dahulu sistem
transportasi (peredaran darah) yang sudah kamu pelajari dan yang akan dipelajari.
Perhatikan dan
pahami dengan baik penjelasan berikut ini.
Difusi gas, baik
yang ada di udara maupun yang terlarut dalam air bergantung pada tekanan parsial.
Tekanan parsial adalah tekanan yang diberikan oleh gas tertentu dalam campuran gas
tersebut. Tekanan parsial adalah tekanan O2 dan CO2 yang terlarut di dalam
darah. Tekanan parsial O2 diberi simbol PO2, sedangkan tekanan parsial CO2
diberi simbol PCO2. Pada sistem peredaran darah, tekanan parsial antara O2 dan
CO2 bervariasi pada setiap organ. Darah yang masuk ke paru-paru melalui arteri
pulmoner (arteri pulmonalis) memiliki PO2 yang lebih rendah dan PCO2 yang lebih
tinggi daripada udara di dalam alveoli.
Pada saat darah
memasuki kapiler-kapiler alveoli, CO2 berdifusi dari darah ke alveoli dan O2 yang berada di
alveoli akan berdifusi ke dalam darah. Pada saat darah meninggalkan paru-paru, di
dalam vena pulmoner (vena pulmonalis) PO2 telah naik dan PCO2 telah
turun. Setelah darah
masuk ke jantung, darah yang membawa banyak oksigen dipompakan ke seluruh bagian
tubuh. Pada saat darah tiba di jaringan tubuh, akan terjadi difusi O2 dari pembuluh darah
menuju jaringan tubuh dan CO2 dari jaringan tubuh masuk ke dalam darah. Setelah
melepaskan O2 dan membawa CO2, darah akan kembali ke jantung dan dipompa lagi ke
paru-paru. Setiap menit paru-paru dapat menyerap sekitar 250 mL oksigen dan mengeluarkan
sebanyak 200 mL karbondioksida. Agar kamu dapat memahaminya,
perhatikan Gambar
di bawah ini.
Keterangan:
Grafik batang
berwarna kuning menunjukkan tekanan parsial O2 (PO2) dan CO2 (PCO2) dalam mmHg.
2) Kapasitas
Paru-Ptaru
Volume udara
dalam paru-paru orang dewasa lebih kurang 5000 mL atau 5 L. Kemampuan paru-paru
menampung udara disebut kapasitas paru-paru. Pada pernapasan orang dewasa, udara
yang keluar dan masuk paru-paru sebanyak 500 mL atau 0,5 L. Udara ini disebut udara
pernapasan atau udara tidal. Jika kalian menarik napas sedalam-dalamnya dan menghembuskan
sekuat-kuatnya, volume udara yang masuk dan keluar sekitar 4000 mL atau 4 L.
Volume udara ini disebut kapasitas vital paru-paru. Sebanyak 1500 mL atau 1,5 L udara tetap tinggal di dalam paru-paru, meskipun kalian telah menghembuskan udara (bernapas)
sekuat-kuatnya. Volume udara ini disebut udara residu.
2. Mekanisme
Pernapasan pada Manusia.
Pada saat kamu
bernapas berlangsung dua mekanisme, yaitu menghirup udara (inspirasi) atau inhalasi dan
menghembuskan udara (ekspirasi) atau ekshalasi. Pada saat
melakukan mekanisme
pernapasan terjadi kerja sama antara otot dada, tulang rusuk, otot perut, dan diafragma.
Diafragma adalah otot yang terdapat di antara rongga dada dan rongga perut.
Pada saat inspirasi,
diafragma dan otot dada berkontraksi, volume rongga dada membesar,
paru-paru menggembung, dan udara masuk ke paru-paru. Pada saat ekspirasi, diafragma dan
otot dada berelaksasi, volume rongga dada kembali normal, paru-paru kembali normal,
dan udara keluar dari paru-paru. Satu kali pernapasan terdiri atas satu kali inspirasi dan
satu kali ekspirasi.
Peran Diafragma
pada Pernapasan
Ketika diafragma
berkontraksi, rongga dada membesar, tekanan dalam paru-paru berkurang. Untuk
menyamakan tekanan di dalam paru-paru dan luar tubuh, udara masuk kedalam
paru-paru. Ketika diafragma relaksasi, rongga dada mengecil, tekanan dalam
paru-paru menjadi besar. Hal ini menyebabkan udara yang ada di dalam paru-paru
keluar.
Berdasarkan aktivitas
otot-otot pernapasan, Bernapas dengan membesarkan dan mengecilkan volume rongga
dada disebut pernapasan dada. Begitu
juga jika kita membesarkan dan mengecilkan volume rongga perut, disebut pernapasan
perut.
3. Gangguan
Sistem Pernapasan
Cobalah untuk
menahan nafas selama ±15 detik! Bagaimana rasanya? Hal ini menunjukkan bahwa
manusia tidak dapat hidup tanpa udara (oksigen). Bayangkan bila ada seseorang
yang menderita gangguan pernapasan, pasti orang tersebut akan sangat kesulitan
untuk bernapas. Ternyata,
ada banyak sekali gangguan yang terjadi pada sistem pernapasan.
Gangguan yang
terjadi pada sistem pernapasan.
a. asma.
Asma merupakan
salah satu kelainan yang menyerang saluran pernapasan. Beberapa hal yang
menyebabkan terjangkitnya asma, antara lain asap rokok, debu, bulu hewan peliharaan, dan
lain-lain. Benda-benda yang merupakan zat pemicu alergi (alergen)
tersebut menyebabkan
terjadinya pembengkakan pada saluran pernafasan, sehingga menjadi lebih dangkal daripada
kondisi normal. Pembengkakan yang
terjadi pada saluran pernapasan ini menyebabkan penderita menjadi kesulitan
untuk menghirup cukup oksigen. Penderita asma akan mengalami batuk, napas berbunyi,
sesak napas atau mengalami kesulitan untuk bernapas. Gejala asma akan muncul jika penderita
terkena zat pemicu alergi (alergen). Dengan demikian, penderita asma harus
berhati-hati untuk menghindari keadaan atau tempat munculnya alergen.
b. Pneumonia.
Pneumonia
merupakan infeksi yang terjadi pada paru-paru. Penyebab terjadinya pneumonia, antara
lain karena infeksi dari virus, bakteri, jamur dan parasit lainnya. Pada paru-paru
penderita pneumonia terdapat cairan yang kental. Cairan tersebut dapat mengganggu
pertukaran gas pada paru-paru. Hal ini menyebabkan oksigen yang diserap oleh darah
menjadi kurang. Gambar dibawah merupakan perbandingan antara paru-paru orang sehat
dengan paru-paru penderita pneumonia.
c. Kekurangan
Oksigen.
Ketika tersedak,
oksigen tidak dapat disuplai ke paru-paru dengan lancar, sehingga paru-paru
akan kekurangan oksigen.
Salah satu
penyebab kekurangan oksigen adalah tersedak. Penyebab lainnya adalah gas karbonmonoksida
(CO), dimana gas ini memiliki sifat lebih reaktif dengan darah dibanding
O2. Gas ini
berbahaya bagi tubuh, apalagi gas ini tidak berbau, sehingga penghirup gas ini tidak dapat
mendeteksi adanya gas ini. Karbonmonoksida dihasilkan dari limbah industri terutama dari
hasil pembakaran tidak sempurna gas alam dan material-material lain yang mengandung
karbon. Misalnya batubara. Secara alami, gas CO terbentuk dari proses meletusnya gunung
berapi, proses biologi, dan oksidasi senyawa hidrokarbon seperti metana yang
berasal dari tanah basah dan kotoran makhluk hidup.
d. Tuberkulosis (TBC)
Penyakit ini
disebabkan oleh infeksi bakteri Bacillus tuberculosis pada paru-paru.
Infeksi bakteri inilah
yang menyebabkan terjadinya radang paru-paru. Selain itu, penyakit ini juga menyebabkan
alveolus mengandung banyak cairan sehingga mengganggu proses difusi antara oksigen
dan karbondioksida.
e. Kanker Paru-Paru.
Kanker paru-paru
terjadi karena tumbuhnya sel-sel yang tidak terkendali pada paru-paru. Jaringan kanker
akan mendesak alveolus, sehingga tidak berfungsi.
* Penyebab kanker
paruparu adalah akibat menghirup zat-zat yang bersifat karsinogen atau memicu
terbentuknya kanker, misalnya debu asbes, kromium, produk petroleum, dan
radiasi ionisasi. Perokok memiliki kemungkinan lebih besar terkena penyakit
kanker paru-paru.
f. Influenza.
Flu merupakan
penyakit yang disebabkan oleh infeksi virus influenza, sering disebut penyakit
influenza. Gejala yang ditimbulkan pada
pilek, yaitu hidung tersumbat, bersinbersin, dan rongga hidung terasa gatal.
Dengan kondisi hidung tersumbat, penderitainfluenza akan
kesulitan untuk bernapas.
* Rangkuman *
1. Sistem
transportasi merupakan proses pengangkutan nutrisi, oksigen, karbondioksida,
dan sisa metabolisme pada makhluk hidup.
2. Sistem
transportasi pada tumbuhan memanfaatkan berkas pengangkut berupa xilem yang
berfungsi mengedarkan air dan mineral serta floem.
3. Sistem transportasi pada tubuh manusia memanfaatkan darah yang terus menerus beredar di
seluruh tubuh.
4. Alat
transportasi pada tubuh manusia meliputi jantung sebagai pemompa darah dan pembuluh
darah sebagai saluran tempat darah beredar.
5. Aliran dan
tekanan darah pada manusia menggunakan prinsip tekanan pada zat cair yang
dikenal dengan Hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekananyang diberikan pada zat cair di dalam ruang tertutup diteruskan ke segala arah dan sama besar.
6. Gangguan pada
sistem peredaran darah dapat berupa serangan jantung dan pukulan.
7. Bernapas
merupakan proses memasukkan O2 ke dalam tubuh dan mengeluarkan CO2
ke luar tubuh manusia.
8. Organ
pernapasan pada manusia terdiri atas hidung, pangkal tenggorok (faring),
batang tenggorok (trakhea), cabang batang tenggorok (bronkus),
anak cabang tenggork (bronkiolus),
dan paru-paru (pulmo).
9. Gangguan
sistem pernapasan dapat berasal dari adanya kelainan atau infeksi mikroba pada
paru-paru. Contoh gangguan sistem pernapasan adalah asma, pneumonia,
kekurangan oksigen, tubercolusis, kanker paru, dan influenza.