Definisi Pernapasan

Definisi Pernapasan

Pernapasan adalah kegiatan makhluk hidup yang sangat penting.
Pernahkah kamu berpikir apa yang terjadi seandainya kita sulit bernapas ?
Kita tahu bahwa manusia telah dilengkapi oleh alat yang mampu menghirup udara, sehingga kebutuhan akan oksigen terpenuhi, karena tanpa oksigen aktivitas dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung.
Organ-organ apa saja yang berperan dalam pernafasan? Bagaimana kita bernapas dan mendapatkan oksigen ? Gangguan apa saja yang terjadi dalam sistem pernapasan? Semua akan terjawab dengan mempelajari modul ini.

Pernapasan adalah :

1. Kegiatan mengambil udara (inspirasi) dan mengeluarkan udara (ekspirasi) melalui alat pernapasan.
2. Pertukaran gas antara sel dengan lingkungan (respirasi eksternal).
3. Reaksi enzimatik, pemanfaatan oksigen memerlukan enzim pernapasan (sitokrom).

Struktur Alat-alat pernapasan

Alat-alat pernapasan pada manusia meliputi :

1. Hidung,
2. Saluran pernapasan (faring, laring, trakea, bronkhus, bronkeolus, alveolus)
3. Paru-paru

1. Hidung

Hidung merupakan organ pertama yang dilalui oleh udara. Di dalam rongga hidung terdapat rambut-rambut dan selaput lendir, yang berfungsi sebagai penyaring, penghangat, dan pengatur kelembaban udara yang akan masuk ke paru-paru.
Sebaiknya bernapas selalu melalui hidung. Mengapa demikian ? Pernahkah kalian merasa susahnya bernapas lewat hidung ketika flu ?

2. Saluran Pernapasan :

• Faring

Faring (tekak) merupakan persimpangan antara kerongkongan dan tenggorokan. Terdapat katup yang disebut epiglotis (anak tekak) berfungsi sebagai pengatur jalan masuk ke kerongkongan dan tenggorokan. Pernahkah kalian tersedak makanan ? Coba pikirkan apa penyebabnya ?

• Laring

Laring adalah pangkal tenggorokan, terdiri atas kepingan tulang rawan membentuk jakun dan terdapat celah menuju batang tenggorok (trakea) disebut glotis, di dalamnya terdapat pita suara dan beberapa otot yang mengatur ketegangan pita suara sehingga timbul bunyi.

• Trakea (Batang Tenggorok)

Berupa pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapisan, yaitu lapisan luar terdiri atas jaringan ikat, lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan, dan lapisan dalam terdiri atas jaringan epitelium besilia. Terletak di leher bagian depan kerongkongan

• Bronkhus

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

• Bronkheolus

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

• Alveolus

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

3. Paru-paru

Berjumlah sepasang terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan.
Paru-paru kanan memiliki 3 lobus (gelambir), sedangkan paru-paru kiri memiliki 2 lobus (gelambir). Di dalam paru-paru ini terdapat alveolus yang berjumlah ± 300 juta buah.
Bagian luar paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernapas, berlapis 2 dan berisi cairan

Mekanisme Pernapasan

Pernapasan pada manusia berlangsung dengan cara mengubah tekanan udara di dalam paru-paru. Perubahan tekanan ini menyebabkan udara dapat keluar dan masuk dari dan ke dalam paru-paru yang disebut bernapas.
Proses bernapas pada manusia melalui 2 (dua) tahap :

1. Inspirasi (penghirupan)

Tahap inspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berkontraksi. Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma bergerak turun ke bawah dan sangkar tulang rusuk membesar. Tekanan udara dalam paru-paru akan turun di bawah tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir ke dalam paru-paru.

2. Ekspirasi (penghembusan)

Tahap ekspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berelaksasi. Volume rongga dada dan paru-paru mengecil ketika diafragma bergerak naik dan sangkar tulang rusuk mengecil. Tekanan udara dalam paru-paru akan naik melebihi tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir keluar dari paru-paru.

Kelainan atau Gangguan pada Sistem Respirasi:

1. Asfiksia : merupakan suatu kondisi kekurangan pasokan oksigen yang disebabkan ketikdakmampuan bernapas secara normal. Hal tersebut biasanya disebabkan karena tenggelam (alveolus terisi air), pneumonia (alveolus terisi cairan lendir dan limfa), keracunan CO dan HCN (afinitas Hb terhadap CO dan HCN lebih tinggi daripada O_2, sehingga sistem sitokrom terggangu).
2. Bronkitis : suatu penyakit peradangan pada selaput yang melapisi bronkus. Pada bronkitis terjadi penumpukan lendir kental di bronkus dan penderita mengalami serangan batuk yang terus-menerus sebagai usaha untuk mengeluarkan lendir itu. Jika semakin parah, bronkiolus akan menyempit dan akibatnya penderita akan sulit bernapas. Bronkitis sendiri dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu Bronkitis Akut dan Bronkitis Kronis. Bronkitis akut disebabkan oleh bakteri dan dapat terjadi selama beberapa minggu. Sedangkan Bronkitis kronis disebabkan oleh kebiasaan merokok, pencemaran udara, dan infeksi saluran pernapasan.
3. Emfisema : penyakit yang disebabkan oleh pecahnya alveoli. Emfisema disebabkan oleh bahan-bahan kimia yang terkandung dalam asap rokok, debu-debu industri, dan polutan lainnya. Semua itu melemahkan dinding alveoli sehingga berkurangnya tingkat elastisitasnya. Akibatnya alveoli pecah dan dinding-dindingnya menyatu. Emfisema dapat dicegah dengan cara berhenti merokok tetapi dinding-dinding alveoli yang sudah pecah tidak dapat disembuhkan.
4. Asma : gangguan pernapasan berupa sesak napas yang dapat dipicu alergi terhadap serbuk sari bunga, tungau, debu, rambut-rambut hewan, virus tertentu, dan oksida nitrogen dari asap kendaraan bermotor. Selain itu serangan asma juga dapat dipicu oleh suhu dingin, stress, dan factor psikologis.
5. Kanker paru-paru : penyakit ini disebabkan oleh abnormalitas pembelahan sel pada jaringan di paru-paru misal di bronkiolus. Faktor pemicunya yang terbesar adalah paparan asap rokok secara terus-menerus. Jika hal itu terjadi, sel-sel basal epitel bersilia pada paru-paru akan digantikan oleh sel-sel epitel yang membelah secara tidak beraturan (abnormal). Akibatnya terjadi penebalan pada bronkiolus. Jika sel-sel itu terlepas, kanker akan menyebar pada seluruh paru-paru dan ke organ-organ lain.
6. Fibrosis Sistis : penyakit ini merupakan penyakit genetic yang diturunkan dari orang tua kepada anaknya. Penderita penyakit ini menghasilkan sekresi keringat, lendir dan cairan lainnya lebih banyak dan lebih kental. Akibatnya saluran pernapasan menjadi tersumbat dan terinfeksi sehingga pernapasan menjadi sulit. Penyakit ini tidak dapat disembuhkan, namun pemberian obat-obatan dan pijatan menjadikan penderita hidup lebih nyaman.
7. Asidosis : penyakit yang disebabkan oleh kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu. Hal ini disebabkan gangguan transport O₂ sehingga kadar CO₂ meningkat.
8. Infeksi oleh bakteri atau virus :
• TBC : penyakit yang disebabkan oleh bakteri Myobacterium tuberculosis dan penyakit ini dapat menyebabkan proses difusi O₂ terganggu, sebagai akibat timbulnnya bintik-bintik kecil pada dinding alveolus.
• Difteri : penyumbatan lendir pada rongga faring maupun laring yang disebabkan oleh kuman.
• Pneumonia : penyakit yang disebabkan oleh bakteri Pneumoniae atau Pneumococcus yang menyebabkan radang paru-paru.
• SARS : penyakit yang disebabkan oleh virus SARS atau flu burung yang menyebabkan gangguan pernapasan.

Protozoa

Ciri-ciri

Protozoa adalah mikroorganisme menyerupai hewan yang merupakan salah satu filum dari Kingdom Protista. Seluruh kegiatan hidupnya dilakukan oleh sel itu sendiri dengan menggunakan organel-organel antara lain membran plasma, sitoplasma, dan mitokondria.
Ciri-ciri umum :

1. Organisme uniseluler (bersel tunggal)
2. Eukariotik (memiliki membran nukleus)
3. Hidup soliter (sendiri) atau berkoloni (kelompok)
4. Umumnya tidak dapat membuat makanan sendiri (heterotrof)
5. Hidup bebas, saprofit atau parasit
6. Dapat membentuk sista untuk bertahan hidup
7. Alat gerak berupa pseudopodia, silia, atau flagela

Klasifikasi

Protozoa memiliki 4 kelas yang dibedakan berdasarkan alat geraknya.

Rhizopoda

Bergerak dengan kaki semu (pseudopodia)yang merupakan penjuluran protoplasma sel. Hidup di air tawar, air laut, tempat-tempat basah, dan sebagian ada yang hidup dalam tubuh hewan atau manusia.Jenis yang paling mudah diamati adalah Amoeba.

Ektoamoeba adalah jenis Amoeba yang hidup di luar tubuh organisme lain (hidup bebas), contohnya Ameoba proteus, Foraminifera, Arcella, Radiolaria.

Entamoeba adalah jenis Amoeba yang hidup di dalam tubuh organisme, contohnya Entamoeba histolityca, Entamoeba coli.

Flagellata (Mastigophora)

Bergerak dengan flagel (bulu cambuk) yang digunakan juga sebagai alat indera
dan alat bantu untuk menangkap makanan.
Dibedakan menjadi 2 (dua), yaitu :

Fitoflagellata
Flagellata autotrofik (berkloroplas), dapat berfotosintesis. Contohnya : Euglena viridis, Noctiluca milliaris, Volvox globator.Zooflagellata

Flagellata heterotrofik (Tidak berkloroplas).Contohnya : Trypanosoma gambiens, Leishmania

Ciliata (Ciliophora)

Anggota Ciliata ditandai dengan adanya silia (bulu getar) pada suatu fase hidupnya, yang digunakan sebagai alat gerak dan mencari makanan. Ukuran silia lebih pendek dari flagel

Memiliki 2 inti sel (nukleus), yaitu makronukleus (inti besar) yang mengendalikan fungsi hidup sehari-hari dengan cara mensisntesis RNA, juga penting untuk reproduksi aseksual, dan mikronukleus (inti kecil) yang dipertukarkan pada saat konjugasi untuk proses reproduksi seksual.
Ditemukan vakuola kontraktil yang berfungsi untuk menjaga keseimbangan air dalam tubuhnya. Banyak ditemukan hidup di laut maupun di air tawar.

Contoh : Paramaecium caudatum, Stentor, Didinium, Vorticella, Balantidium coli

Apicomplexa (Sporozoa)

Tidak memiliki alat gerak khusus, menghasilkan spora (sporozoid) sebagai cara perkembang biakannya. Sporozoid memiliki organel-organel kompleks pada salah satu ujung (apex) selnya yang dikhususkan untuk menembus sel dan jaringan inang.
Hidupnya parasit pada manusia dan hewan.
Contoh : Plasmodium falciparum, Plasmodium malariae,
Plasmodium vivax. Gregarina.

Reproduksi

Sebagian besar Protozoa berkembang biak secara aseksual (vegetatif) dengan cara :

1. pembelahan mitosis (biner), yaitu pembelahan yang diawali dengan pembelahan inti dan diikuti pembelahan sitoplasma, kemudian menghasilkan 2 sel baru.Pembelahan biner terjadi pada Amoeba. Paramaecium, Euglena. Paramaecium membelah secara membujur/ memanjang setelah terlebih dahulu melakukan konjugasi.Euglena membelah secara membujur /memanjang (longitudinal).
2. Spora, Perkembangbiakan aseksual pada kelas Sporozoa (Apicomplexa) dengan membentuk spora melalui proses sporulasi di dalam tubuh nyamuk Anopheles. Spora yang dihasilkan disebut sporozoid.

Seksual (Generatif)
Perkembangbiakan secara seksual pada Protozoa dengan cara :

1. KonjugasiPeleburan inti sel pada organisme yang belum jelas alat kelaminnya.
   Pada Paramaecium mikronukleus yang sudah dipertukarkan akan melebur dengan makronukleus, proses ini disebut singami.
2. Peleburan gamet Sporozoa (Apicomplexa) telah dapat menghasilkan gamet jantan dan gamet betina. Peleburan gamet ini berlangsung di dalam tubuh nyamuk.

Gambar 1: Konjugasi Paramaecium

Gambar 2 : Peleburan gamet pada Plasmodium

daur biogeokimia

Definisi dan Fungsi Daur Biogeokimia

Definisi

Biogeokimia adalah pertukaran atau perubahan yang terus menerus, antara komponen biosfer yang hidup dengan tak hidup.

Dalam suatu ekosistem, materi pada setiap tingkat trofik tidak hilang. Materi berupa unsur-unsur penyusun bahan organik tersebut didaur-ulang. Unsur-unsur tersebut masuk ke dalam komponen biotik melalui udara, tanah, dan air. Daur ulang materi tersebut melibatkan makhluk hidup dan batuan (geofisik) sehingga disebut Daur Biogeokimia.

Fungsi

Fungsi Daur Biogeokimia adalah sebagai siklus materi yang mengembalikan semua unsur-unsur kimia yang sudah terpakai oleh semua yang ada di bumi baik komponen biotik maupun komponen abiotik, sehingga kelangsungan hidup di bumi dapat terjaga.

Macam-macam Daur Biogeokimia :

Daur Air

Air di atmosfer berada dalam bentuk uap air. Uap air berasal dari air di daratan dan laut yang menguap karena panas cahaya matahari. Sebagian besar uap air di atmosfer berasal dari laut karena laut mencapai tigaperempat luas permukaan bumi. Uap air di atmosfer terkondensasi menjadi awan yang turun ke daratan dan laut dalam bentuk hujan. Air hujan di daratan masuk ke dalam tanah membentuk air permukaan tanah dan air tanah.

Tumbuhan darat menyerap air yang ada di dalam tanah. Dalam tubuh tumbuhan air mengalir melalui suatu pembuluh. Kemudian melalui tranpirasi uap air dilepaskan oleh tumbuhan ke atmosfer. Transpirasi oleh tumbuhan mencakup 90% penguapan pada ekosistem darat.

Hewan memperoleh air langsung dari air permukaan serta dari tumbuhan dan hewan yang dimakan, sedangkan manusia menggunakan sekitar seperempat air tanah. Sebagian air keluar dari tubuh hewan dan manusia sebagai urin dan keringat.

Air tanah dan air permukaan sebagian mengalir ke sungai, kemudian ke danau dan ke laut. Siklus ini di sebut Siklus Panjang. Sedangkan siklus yang dimulai dengan proses Transpirasi dan Evapotranspirasi dari air yang terdapat di permukaan bumi, lalu diikuti oleh Presipitasi atau turunnya air ke permukaan bumi disebut Siklus Pendek.

Daur Karbon dan Oksigen

Proses timbal balik fotosintesis dan respirasi seluler bertanggung jawab atas perubahan dan pergerakan utama karbon. Naik turunnya CO₂ dan O₂ atsmosfer secara musiman disebabkan oleh penurunan aktivitas Fotosintetik. Dalam skala global kembalinya CO₂ dan O₂ ke atmosfer melalui respirasi hampir menyeimbangkan pengeluarannya melalui fotosintesis.

Akan tetapi pembakaran kayu dan bahan bakar fosil menambahkan lebih banyak lagi CO₂ ke atmosfir. Sebagai akibatnya jumlah CO₂ di atmosfer meningkat. CO₂ dan O₂ atmosfer juga berpindah masuk ke dalam dan ke luar sistem akuatik, dimana CO₂ dan O₂ terlibat dalam suatu keseimbangan dinamis dengan bentuk bahan anorganik lainnya.

Daur Nitrogen

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.

Tahap pertama
Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.

Tahap kedua
Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein.
Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH₃) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH₄⁺). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.

Daur Belerang (Sulfur)

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati.
Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO₄).

Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Daur Posfor

Posfor merupakan elemen penting dalam kehidupan karena semua makhluk hidup membutuhkan posfor dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Fosfat), sebagai sumber energi untuk metabolisme sel.

Posfor terdapat di alam dalam bentuk ion fosfat (PO₄^3-). Ion Fosfat terdapat dalam bebatuan. Adanya peristiwa erosi dan pelapukan menyebabkan fosfat terbawa menuju sungai hingga laut membentuk sedimen. Adanya pergerakan dasar bumi menyebabkan sedimen yang mengandung fosfat muncul ke permukaan. Di darat tumbuhan mengambil fosfat yang terlarut dalam air tanah

Herbivora mendapatkan fosfat dari tumbuhan yang dimakannya dan karnivora mendapatkan fosfat dari herbivora yang dimakannya. Seluruh hewan mengeluarkan fosfat melalui urin dan feses.

Bakteri dan jamur mengurai bahan-bahan anorganik di dalam tanah lalu melepaskan pospor kemudian diambil oleh tumbuhan.