4. RESPIRASI PADA HEWAN

4. Respirasi pada Hewan Invertebrata dan Vertebrata

—  Oksigen diperlukan oleh semua organisme karena berfungsi sebagai akseptor hidrogen dan akseptor elektron terakhir dalam proses pernafasan sel, bagi organisme yang aerob tanpa oksigen produksi energi akan terhenti.

—  Karbondioksida merupakan salah satu sampah metabolisme terbesar yang berasal dari oksidasi karbohidrat, lemak dan protein, gas ini harus dibuang dari dalam tubuh organisme. 

—  Hewan bernafas dengan mengambil O₂ dari lingkungannya dan mengeluarkan CO₂ sebagai sampah dari metabolisme selnya

—  Respirasi pada Hewan rendah

—  Protozoa dan hewan rendah lainnya kecuali Cephalopoda proses respirasinya cukup dengan  difusi artinya regulasi pengambilan O₂ dan penggunaannya masih belum memadai,

—  Difusi pasif pada respirasi tergantung pada :

q  Konsentrasi O₂

q  Sifat-sifat dari permukaan tempat berdifusi

q  Suhu lingkungan.

—  Pada banyak invertebrata rendah dan beberapa invertebrata tingkat tinggi seperti udang, pengambilan O₂ mempunyai hubungan langsung dengan tekanan parsial O₂.

—  Kecepatan pengambilan O₂ dari lingkungan tergantung pada kecepatan penggunaan O₂ pada proses pernafasan sel,                 artinya jika oksidasi bertambah O₂ banyak diperlukan akibatnya sel selalu kekurangan O₂, terjadilah difusi O₂ dari lingkungan

—  Sebaliknya CO₂ selalu bertambah didalam sel akibat dari proses oksidasi, dan konsentrasi CO₂ dalam sel lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi CO₂ di lingkungannya.

—  Biasanya difusi CO₂ ke lingkungannya lebih cepat dari pada difusi O₂ dari lingkungan ke tubuhnya.

—  Ventilasi(rongga aliran udara/air) agar selalu memperoleh udara atau air yang segar terjadi dengan berbagai cara, misalnya dengan menggunakan silia, dan kontraksi kaki ambulakral (Echinodermata)

—  Pada Annelida sistem pembuluh darah telah sangat berkembang dan mempunyai pigmen pernafasan, O₂ diambil oleh kulit atau struktur semacam insang. Cacing laut membuat lubang mempunyai mekanisme untuk mengalirkan air sepanjang tubuhnya.

—  Pada Mollusca, beberapa jenis Arthropoda dan Annellida, juga vertebrata, konsentrasi CO₂ merangsang kecepatan pernafasan.

—  Tetapi  pada Crustacea (Balanus dan Carcinus) perubahan konsentrasi CO₂ tidak ada pengaruhnya terhadap kecepatan pernafasan.

RESPIRASI PADA MOLLUSCA

—  Mollusca hidup di berbagai habitat seperti di laut, air payau, air tawar atau di darat. Sehingga memiliki berbagai mekanisme respirasi

—  Mollusca yang hidup di laut bernafas dengan insang (ctenidia) aliran air terjadi karena gerakan silia. Aliran air arahnya berlawanan dengan arah aliran darah, hal ini menyebabkan peng-ambilan O₂ oleh insang menjadi lebih efisien.

—  Cephalopoda mengatur  ventilasi air dengan gerakan otot mantel secara ritmis.                 Pada Sepia terjadi 55 inspirasi tiap menit. Ventilasi pada Cephalopoda dikontrol oleh saraf dari ganglion sub-esofagus.               Kadar CO₂  mempengaruhi kekuatan kontraksi dari mantel.

—  Siput pulmonata air tawar tidak mempunyai insang tetapi mempunyai rongga mantel yang dimodifikasi menjadi paru-paru. Mollusca yang hidup di pantai juga bernafas dengan udara, tetapi masih dapat bernafas dengan air

—  Gastropoda yang hidup di daerah pasang surut pada waktu air pasang dapat menyimpan udara dengan mantelnya sehingga dapat bernafas terus sedang insang tidak berfungsi kecuali pada  air  yang mengalir.

—  Pada Gastropoda yang hidup di pantai, untuk menghindari penguapan ketika air surut, dilengkapi operkulum  yang dapat menutup rapat lubang rumahnya jika tubuhnya ditarik ke dalam.

RESPIRASI PADA ARTHROPODA (Chelicerata dan Insecta)

—  Keberhasilan hewan hidup didarat karena dapat membatasi hilangnya air waktu bernafas. Alat pernafasan pada hewan darat merupakan organ dalam yang mungkin dpt mengambil oksigen tanpa kehilangan air.

—  Arthropoda merupakan golongan hewan yg berhasil menghuni daratan, karena memiliki eksoskeleton yang tidak dpt ditembus oleh air melindungi dirinya dari kekeringan.

—  Chelicerata tingkat rendah yang hidup di air (Limulus) bernafas dengan insang buku, sedangkan yang tingkat tinggi (bangsa laba-laba atau Arachnida) bernafas dengan paru-paru buku.

—  Insang buku (book gills) terjadi karena eksvaginasi dari permukaan luar tubuhnya (kiri-kanan tubuhnya) masing-masing terdiri atas 100 lembaran tipis. Ventilasi disebabkan karena gerakan otot yang menggerakkan insang secara ritmis.

—  Paru-paru buku (book lungs) merupakan invaginasi dari permukaan tubuh dan di dalamnya membentuk helaian-helaian dalam sebuah rongga, yang memiliki lubang keluar (spirakel).

—  Pada  beberapa jenis spirakel dapat membuka dan menutup untuk mencegah kehilangan air pada beberapa jenis yang lain otot dapat menggerakkan paru-paru buku sehingga terjadi ventilasi udara.        

—  Pernafasan pada Arachnida semata-mata dilakukan oleh paru-paru buku, sehingga jika paru-paru buku dipotong pernafasan berhenti sama sekali.

—  Beberapa jenis Arachnida seperti serangga mempunyai sistem pernafasan dengan trakea. Trakea merupakan invaginasi dari eksoskeleton dan umumnya mempunyai lubang keluar  yang disebut Spirakel.

—  Sistem trakea merupakan sistem untuk mengambil O₂ dari udara, mendistribusikan-nya keseluruh tubuh dan mengeluarkan CO₂.

—  Perkembangan sistem trakea sesuai dengan tingkat perkembangan serangga.

v  Serangga paling primitif bernafas cukup dengan difusi gas dari permukaan tubuhnya.

v  Serangga primitif tiap segmen mempunyai trakea yang terpisah.

v  Serangga yang tinggi tingkatannya seluruh sistem trakea saling berhubungan.

—  Serangga kecil dengan difusi sudah mencukupi untuk proses pertukaran O₂ dan CO₂

—  Serangga besar atau yang aktif, kombinasi dari membuka dan menutupnya tutup spirakel dengan kontraksi otot-otot dinding tubuh membantu ventilasi,               aktivitas yang terkoordinir ini menyebabkan menyebabkan terjadinya aliran udara pada sistem trakea, biasanya dari bagian muka ke bagian belakang melalui saluran hubungan trakea pada ruas-ruas tubuhnya.

—  Pada serangga terbang gerakan sayap dan otot, membantu kelancaran ventilasi selama serangga tersebut terbang.

—  Ada tiga fase gerakan pernafasan pada serangga, yaitu:

q   Inspirasi ± ¼ detik. Pada awal inspirasi katup spirakel terbuka

q   Fase pertukaran selama 1 detik, baik spirakel pada toraks atau abdomen menutup.

q   Fase ekspirasi, spirakel abdomen membuka.

—  Membuka dan menutupnya spirakel dikontrol oleh sistem saraf. Pada berbagai serangga seperti Coleoptera, belalang, lipas, larva dan pupa kupu-kupu terdapat gejala respirasi siklik.

q  RESPIRASI SIKLIK: pengeluaran CO₂  terjadi dalam waktu yang pendek sekaligus, sedang pengambilan O₂ terjadi secara kontinu. Pengeluaran CO₂ terjadi pada jangka waktu tertentu dari mulai dari beberapa kali tiap jam, sampai satu minggu sekali, tergantung pada: Jenis serangga; Kecepatan metabolisme; Suhu lingkungan

—  Berbagai adaptasi untuk pengangkutan O₂ terjadi pada berbagai serangga air:

q  Beberapa jenis larva serangga yang hidup di air mempunyai insang trakea (tracheal gills) atau insang rektum (rectal gills)

q  Serangga yang habitatnya air di sekitar spirakel terdapat plastron (daerah yang berserabut halus tempat menyimpan lapisan udara).

—  RESPIRASI PADA ARTHROPODA (Crustacea)

—  Crustacea bernafas dengan insang yang sangat efisien dilengkapi dengan mekanisme untuk ventilasi air yang konstan.

—  Insang udang merupakan insang luar yang banyak mengandung pembuluh darah dengan selaput yang tipis sehingga mudah terjadi pertukaran gas secara difusi.

—  Biasanya insang terletak pada ruangan (branchial chamber) yang dilengkapi dengan penutup (karapaks)

—  Kebanyakan Entomostraca mempunyai eksoskeleton tipis dan pernafasan terjadi melalui eksoskeleton ini.

—  Dengan berfungsinya permukaan tubuh untuk bernafas sering jumlah insang diperkecil.

—  Misalnya Ostracoda mempunyai penutup tubuh yang banyak mengandung pembuluh darah dan insangnya tidak berkembang.

—  Walaupun kebanyakan Entomostraca mempu-nyai insang, berupa bagian anggota badan dan gerakan waktu berenang menghasilkan ventilasi air.

—  Beberapa Branchiopoda semua appendages thorax dipakai untuk membuat aliran air melalui insang.

—  Pada Decapoda (udang dan kepiting) mempunyai struktur khusus pada antena kedua dan berfungsi untuk penggerak air.

—  Pada Isopoda (udang-udangan yang hidup didarat), Stomatopoda dan Amphipoda pleopod (kaki perut) berfungsi sebagai penggerak air sehingga proses respirasi berlangsung.

                Pleopod endopodit untuk bernafas, tertutup oleh bagian sebelah luar (eksopodit) untuk menghalangi penguapan.

—  Modifikasi insang tergantung pada lingkungannya, semakin tinggi kemmpuan hidup di darat insang akan direduksi. Contoh:

q  kepiting yang hidup di daerah low tidal mempunyai 26 buah insang,

q  di zona intertidal mempunyai 18 buah insang,

q  sementara yang hidup di pantai 12 buah insang.

—  Pada Decapoda yang amfibius biasanya rongga insang mempunyai banyak pembuluh darah,dan jumlah insang dikurang.

—  Dengan berkurangnya jumlah insang akan menghambat penguapan

—  Pada beberapa kepiting darat terjadi sirkulasi udara pada rongga insang dan insang merupakan tonjolan pada rongga insang yang berfungsi untuk pertukaran gas.

—  Kecepatan ventilasi berbeda-beda tergantung kepada jenis dan lingkungannya. konsentrasi CO₂ akan menaikkan ventilasi pada beberapa jenis udang, tapi pada jenis yang lain ventilasi akan menjadi berkurang.

—  Pada  udang Astacus astacus 0,2-0,8 liter air per jam melalui insang

—  Udang ukuran 332 gr (Hommarus gammarus) mengedarkan air sekitar insang ± 9,8 liter per jam, pada udang ini ventilasi air akan bertambah jika air kekurangan O₂ .

—  Beberapa jenis udang mempunyai pig-men respirasi, tapi kapasitas pengangkut-an O₂ tidak begitu tinggi,

—  Udang besar (Lobster) pigmen kemo-sianinnya dapat mengangkut 1,7 ml O₂ tiap 100 ml darah.

—  Cephalopoda (Octopus) dapat meng-angkut 4,5 ml O₂ tiap 100ml darah.

—  Bandingkan dgn vertebrata rendah yg dpt mengangkut 12 ml O₂ tiap 100 ml darah.

Respirasi pada Vertebrata

1. Pada pisces,

—  Organ  respirasinya adalah insang, insang juga berfungsi untuk ekskresi dan transpor garam-garam. Pada osteichthyes insang terdapat pada ruang insang yang ditutup oleh operkulum. Tapi beberapa ikan dapat bernafas dengan kulit.

—  Oksigen yang larut dalam air sangat rendah, sehingga diperlukan banyak air melalui insang. Aliran air pada insang  berlawanan dengan aliran darah.

—  Darah mengalir masuk dasar filamen insang melalui sebuah arteri dan mengalir melalui lamel sekunder dalam pembuluh kapiler.

—  Keadaan ini sangat bermanfaat karena darah dapat mengabsorpsi  O₂ semaksimal mungkin.

—  Arus air melalui insang hampir kontinu. hal ini disebabkan tekanan dari rongga mulut (Buccal pressure pump) yang mengalirkan air melalui insang,

—  sementara rongga insang menarik air (opercular suction pump). Arus air hanya ke satu arah karena adanya katup-katup yang mengatur mulut dan rongga operkular.

—  Pada Chondrichthyes ventilasi disebabkan karena tekan-an dimuka insang dan tarikan dari belakang insang.

—  Mekanisme ventilasi pada ikan yang selalu berenang dise-babkan arus air masuk ke mulut yang disalurkan ke bela-kang. Cara ini dapat terlihat pula pada ikan Hiu dan Tuna.

—  Ada pula mekanisme lain pada ikan Hiu yang mempunyai spirakel, air masuk melalui mulut dan spirakel ke rongga orobranchial.

—  Jika ikan diambil dari air akan mati karena insang rusak dan lamel sekunder lengket.

—  Ada beberapa ikan seperti belut, yang mempunyai jaringan penyokong pada insangnya untuk mencegah insang menjadi kolaps.

—  Ikan lain misalnya gabus, lele, dan ikan betok mempunyai alat tambahan yang memungkinkan pertukaran gas dari udara.

—  Ikan-ikan ini dapat hidup di air yang kotor dan mengambil udara untuk mencukupi kebutuhan O₂.

2.   Pada Amphibia,

—  Pada  stadium larva pernafasan berlangsung melalui insang yang terbentuk dari perluasan epithelium pharynk. 

—  Pada katak dewasa bernafas dengan paru-paru, tapi belum sebaik paru-paru mammalia.

—  Jika kita amati bagian bawah rongga mulutnya,akan kita lihat gerakan Bucco-pharyngeal (rongga mulut dan faring) kira-kira 80-120 kali per menit.

—  Pada rongga bucco-faring ini mengandung banyak pembuluh darah, sehingga kemungkinan disini terjadi pertukaran gas.

—  Cara bernafas seperti ini kurang efisien dan secara teratur katak mendorong udara di rongga mulut ke paru-paru (menelan udara).

—  Katak juga dapat bernafas dengan kulitnya, dengan syarat kulit dalam keadaan basah.

—  Sejenis katak (Xenopus) dapat hidup di air dalam waktu yang lama.

—  Di daerah sub tropis, pada musim dingin katak lebih banyak bernafas dengan kulitnya.

—  Darah bersih diangkut dari kulit melalui vena cutanea magna.

3. Pada Reptilia

—  Kebanyakan reptil mempunyai paru-paru yang masih sederhana.

—  Pembuluh trakea mempunyai penebalan sirkuler dari tulang rawan.

—  Pada sejenis bunglon terdapat kantung udara pada rongga tubuhnya yang berhubungan dengan paru-parunya seperti pada aves, sehingga tubuh bunglon dapat membesar.

—  Ular hanya mempunya paru-paru kanan.

—  Reptil yang hidup di air seperti penyu paru-parunya direduksi, misalnya paru-paru penyu (kura-kura air) ± 3-6 ml/100gr,

—  sedangkan kura-kura darat mempunyai volume 21 ml/100gr.

—  Seperti  amphibi, reptil mempunyai tipe respirasi:

q    Pernafasan bucco-pharynk

q    Pernafasan paru-paru

q    Pernafasan kulit (untuk yang hidup di air)

—  Ventilasi paru-paru pada reptil sangat penting dalam proses pertukaran gas.

—  Udara masuk karena rongga dada membesar dengan bantuan tulang rusuk.

—  Jadi inspirasi dilakukan secara aktif sedang ekspirasi secara pasif karena paru-paru sifatnya elastis.kontraksi otot perut tranversal membantu proses ekspirasi.

—  Pada jenis londok (bunglon) bernafas mulai dari ekspirasi, jika udara didorong ke luar paru-paru, kemudian diikuti oleh inspirasi yang cepat. 

—  Paru-paru mengembang, dan dibiarkan sementara, kemudian terjadi proses pernafasan berikutnya.

—  Pada waktu suhu rendah udara ditahan di paru-paru dalam waktu yang lama.

4. Pada aves

—  Burung merupakan hewan homoioterm yang metabolismenya sangat tinggi, karena itu konsumsi O₂-nya sangat tinggi.untuk mengimbanginya burung mempunyai cara ventilasi yang sangat efisien karena mempunyai struktur paru-paru yang berkembang.

—  Salah satu perbandingannya adalah mempunyai saccus pneumaticus yang mengisi berbagai bagian tubuh yaitu di antara rongga tubuh, otot dan bahkan dalam tulang anggota.

—  Kantung udara merupakan pelebaran dari bronki yang mengisi kira-kira 80 % rongga tubuh. Trakea mempunyai penebalan sel rawan berupa cincin.

—  Jika otot interkosta luar berkontraksi, tulang rusuk bergerak ke luar (ke depan) sedangkan tulang dada bergerak ke bawah, hal ini menyebabkan rongga dada bertambah besar.

—  Tekanan di rongga dada-perut turun dan terjadi pengisapan udara masuk paru-paru dan kantung udara.

—  Trakea burung  dibagi dalam dua bronki primer.pada pertemuan dua bronki itu terjadi sedikit pembesaran yang disebut siring (syrink) atau alat suara.

—  Siring mempunyai selaput bulan sabit  (semilunaris) yang dapat bergetar jika  dilalui udara dan terjadilah bunyi.

—  Paru-paru burung tidak mempunyai alveoli. Paru-paru  dibentuk oleh pembuluh-pembuluh bronkial, yang terbesar satu buah disebut mesobronkus.

—  Mesobronkus berhubungan dengan bronkus primer. Dari mesobronkus keluar dua set bronki sekunder yaitu bronkus sekunder anterior dan bronkus sekunder posterior.

—  Bronki sekunder membentuk paru-paru burung dan dibangun sejumlah besar parabronki (± 1000 buah) dengan diameter ± 0,5 mm.

—  Pada parabronki terdapat kapiler dan disinilah tempat terjadinya pertukaran gas.

—  Udara mengalir melalui parabronki baik pada waktu inspirasi atau pada ekspirasi, karena itu paru-paru burung lebih efisien dari paru-paru mammalia.

—  Udara pada parabronki dengan mudah O₂ nya berdifusi ke pembuluh darah.

—  Sewaktu burung terbang membutuhkan udara lebih banyak O₂. Gerakan sternum secara ritmis pada waktu terbang membantu menambah ventilasi udara.

—  Jadi  secara otomatis burung pada waktu terbang paru-parunya dapat menyerap O₂ lebih banyak daripada waktu tidak terbang.

—  Luas paru-paru atau insang biasanya diukur dalam gram misalnya luas paru-paru manusia 7 cm³/gram.

—  Di bawah ini tabel mengenai luas insang dan paru-paru dan hubungannya dengan adaptasi lainnya.

5.   Pada mammalia 

—  Adanya diafragma merupakan sumbangan yang besar untuk pernafasan mammalia yang memerlukan banyak O₂ karena aktivitas dan kecepatan metabolismenya tinggi.

—  Paru-paru mammalia terletak di rongga dada di dalam selaput pleura.

—  Jika otot radial dan otot melingkar diafragma berkontraksi, diafragma turun dan volume rongga dada bertambah besar.

—  Pada mammalia udara masuk paru-paru melalui lubang hidungyang berfungsi sebagai saringan dan juga memanaskan udara pernafasan.

—  Dari rongga hidung masuk faring dan juga terbuka ke rongga mulut.

—  Dari faring masuk trakea. Epiglotis melindungi agar makanan tidak masuk ke laring dan trakea waktu menelan.

—  Larynk merupakan pangkal tenggorok dan dapat menghasilkan suara karena terjadi getaran pada selaput suara (vocal cord).

Ventilasi pada mammalia

—  Trakea bercabang dua menjadi bronki kiri dan kanan yang berhubungan denganparu-paru kiri dan kanan.

—  Trakea mempunyai penebalan tulang rawan berbentuk C sebagai penyokong.

—  Sebuah paru-paru manusia mempunyai kira-kira 300 juta alveoli.

—  Permukaan seluruh alveoli dari dua paru-paru kira-kira 70m².

—  alveoli dikelilingi oleh pembuluh kapiler dan di daerah ini terjadi difusi O₂ dan CO₂.

—  Rongga dada di sebelah luar disokong oleh tulang rusuk dan dipisahkan dengan rongga perut oleh diafragma.

—  Paru-paru dilapisi pleura visceral dan pleura parietal. Diantara dua pleura terdapat rongga pleura. Tekanan pada rongga pleura ± 3-4 mmHg.

—  Mengapa tekanannya rendah? Karena dalam perkembangan paru-paru mula-mula memenuhi seluruh rongga dada, tapi kemudian rongga dada berkembang lebih besar daripada paru-paru.

—  Akibatnya paru-paru lepas dari dinding rongga dada karena elastisitas paru-paru.

—  Karena itu tekanan pada rongga pleura atau tekanan intratoraks biasanya 3-4 mmHg lebih kecil dibanding tekanan luar.

Inspirasi

—  Selama inspirasi rongga intratoraks bertambah besar. Gerakan diafragma menyebabkan 75 % bertambah besar pada nafas biasa.

—  Pada manusia waktu inspirasi diafragma turun 1-5 cm menyebabkan rongga dada bertanbah dan terjadi perbedaan tekanan lebih besar antara udara luar dan rongga intratoraks. Karena itu paru-paru mengembang karena menghisap udara ± 500 ml. Pernafasan dengan penggunakan diafragma disebut pernafasan perut.

—  Membesarnya rongga dada dapat pula dengan kontraksi otot interkosta. Yang menyebabkan tulang rusuk terangkat. Dengan demikian rongga dada akan bertambah volumenya. Pernafasan ini disebut pernafasan dada.

Ekspirasi

—  Tekanan intratoraks bertambah karena diafragma dan tulang rusukkembali kepada kedudukan semula.

—  Hal ini menyebabkan udara di paru-paru didorong keluar karena tekanan intratoraks bertambah dan elastisitas, paru-paru itu sendiri.

—  Terdapat variasi ventilasi pada mammalia.

—  Binatang berkaki 4, Anak-anak dan wanita  lebih banyak mempergunakan diafragma

—  Hewan penyelam dan laki-laki  lebih banyak dengan otot interkosta.

Volume Udara Pernafasan Pada Manusia

—  Pada pernafasan normal, volume udara inspirsi dan udara ekspirasi disebut Volume Tidal ± 500 ml, volume tidal dapat berubah tergantung aktivitas tubuh.

—  Udara Komplementer:                                  Udara Suplemen:

—  Udara Residu:                                                    Kapasitas Vital:                  Kapasitas Total:

Kecepatan Respirasi
Kecepatan respirasi pada manusia dewasa 15-20 per – menit, yang lain sbb:
Kecepatan respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:

—  Suhu, jika suhu turun kecepatan respirasi bertambah

—  Kekurangan O₂ menyebabkan kecepatan respirasi bertambah

—  Konsentrasi CO₂ bertambah menyebabkan kecepatan respirasi bertambah.

Regulasi  dari Respirasi

—  Kebutuhan O₂ pada hewan sangat berbeda-beda dari waktu ke waktu. Pada waktu istirahat udara yang diambil paru-paru selama 1 menit kira-kira 10 liter, selama berolah raga ternyata bisa meningkat menjadi 125 liter/menit.

—  Ada dua macam cara mengontrol pernafasan yaitu secara kimia dan saraf.

—  Pusat pernafasan letaknya pada medulla oblongata yang terdiri dri pust inspirasi dan pusat ekspirasi. Kedua pusat  ini bekerja secara bergantian sehingga terjadi ritme pernafasan.

—  Saraf vagus mempunyai ujung-ujung saraf pada paru-paru. jika saraf vagus dirangsang oleh listrik, pusat pernafasan dihambat dan berhenti bernafas.

—  Pons mempunyai pusat yang disebut pusat pneumotaksik, yang berpengaruh terhadap pusat inspirasi dan menghasilkan hambatan yang periodik.

—  Faktor lain yng dpat mempengaruhi pusat pernafsan ialah saraf aferen dari sendi, otot dan reseptor sakit. Juga dapat mempengaruhi pusat pernafasan.

Pengaruh zat kimia terhadap pusat pernafasan:

—  Kelebihan CO₂ pada darah, merangsang pusat pernafasan menyebabkan kecepatan dan kedalaman respirasi bertambah.

—  Kekurangan O₂ menyebabkan anoxia. Jika konsentrasi O₂ dalam darah rendah secara tidak langsung dapat menyebabkan kecepatan dan kedalaman respirasi bertambah.

—  pH darahyang sedikit turun merangsang pusat respirasi kecepatan dan kedalaman respirasi bertambah.

Selama kegiatan olah raga semua faktor di atas terjadi, sehingga baik  kecepatan maupun kedalaman respirasi bertambah.

3. TRANSPOR PADA HEWAN

3. TRANSPOR PADA HEWAN

Pada hewan bersel satu dan hewan primitif dengan cara difusi dan gerakan protoplasma.

Pada porifera, air disekitar tubuhnya membantu transportasi bahan makanan dan oksigen. Air bergerak karena ada gerakan flagela pada rongga tubuhnya.

Coelenterata dan Platyhelminthes saluran gastrovaskuler membantu transportasi bahan makanan yang telah dicerna ke seluruh tubuh.

Pada hewan rendah ada 2 macam sistem peredaran darah, yaitu:

1. Peredaran darah terbuka.
2. Peredaran darah tertutup

1. Peredaran darah terbuka

Terjadi pada Arthropoda, sebagian moluska.

Pada serangga jantung sangat sederhana berupa jantung pembuluh, jantung terdapat pada pangkal pembuluh sedang sebelah muka ialah arteri.

                Ujung arteri terbuka di daerah kepala mengalir bebas ke dalam sinus-sinus homosoel (rongga badan), disini terjadi pertukaran bahan-bahan,            dengan gerakan otot-otot badan yang terkoordinasi darah berangsur-angsur ke sinus di sekeliling jantung (sinus dorsal), lalu sambil berkontraksi, dinding jantung terbuka dan darah masuk ke jantung.

                Jantung mempunya beberapa lubang yang disebut ostium. Waktu berkontraksi ostia tertutup oleh katup sehingga darah mengalir ke depan.

                Untuk mengalirkan darah ke sayap, kaki dan antena diperlukan jantung ampula, jantung ini berdenyut untuk memompa darah  (hemolimf).

Peredaran darah terbuka pada Crustacea lebih komplex lagi, arterinya tidak hanya di anterior saja, tetapi terdapat pada sternal, antena, mata, abdomen dorsal dan abdomen ventral.

Kebanyakan Mollusca memiliki  pembuluh arteri maupun vena, antara arteri dan vena terdapat rongga- rongga tubuh yang disebut sinus, sehingga sistem peredaran darahnya terbuka

2. Peredaran darah tertutup

Terjadi ada Annelida dan beberapa jenis mollusca.

Pada cacing tanah terdapat 3 pembuluh darah memanjang, yaitu p.d. dorsal, p.d. ventral dan p.d. subneural. Mempunyai beberapa buah jantung yang letaknya antara p.d. dorsal dan ventral. Jantung menggerakkan darah (hemotimf) dengan gerak peristaltik, darah cacing berwarna merah karena mengandung hemoglobin yang larut dalam plasma darah.

Pada Mollusca , misalnya pada Octopus darah dari arteri ke vena mengalir melalui pembuluh, sehingga sudah berupa s.p.d. tertutup. Mollusca jantungnya sudah tidak sederhana lagi karena telah memiliki atrium dan ventrikel (jantung berkamar).

Pada Cephalopoda punya jantung tambahan, yaitu jantung untuk mengalirkan darah ke insang disebut jantung insang (Banchial heart).

Sistem peredaran darah pada Vertebrata

Komponen yang penting dalam sistem peredaran darah adalah: Vasa  darah dan Jantung

Vasa  darah (pembuluh Darah), terdiri dari: Arteri  (pembuluh nadi); Vena (pembuluh balik) dan Kapiler  (pembuluh rambut)

Arteri ( pembuluh nadi):

Berdinding tebal berotot yang mengalirkan darah dari jantung, umumnya membawa darah yang kaya O₂ kecuali arteri pulmonalis, yang mengalirkan darah miskin O₂.

Dari penampang melintang terdiri 3 lapisan: Lapisan dalam/tunika intima: hanya terdiri dari satu lapisan dsb lapisan sel endotelial. Lapisan tengah/tunika media, tebal terdiri serabut otot polos dan serabut-serabut jaringan ikat elastik. Lapisan luar/ tunika eksterna/t. adventia: terdiri jaringan ikat yang banyak serabut kolagen.

Arteri bercabang-cabang menjadi arteri yang lebih kecil disebut arteriol, dindingnya juga mempunyai lapisan otot sehingga mampu mengecil (vasokontriksi) dipengaruhi oleh saraf simpatis dan bahan kimia tertentu: epinefrin, serotonin dan angiostensin akibatnya kecepatan aliran darah dipercepat,

sebaliknya dapat menjadi lebih besar diameternya (vasodilatasi) dipengaruhi saraf parasimpatis dan senyawa kimia asetilkolin dan histamin

Vena ( pembuluh balik):

Fungsinya mengalirkan darah ke jantung, umumnya membawa darah yang miskin O₂ , kecuali vena pulmonalis, yang mengalirkan darah kaya O₂. Dindingnya juga 3 lapis tapi lebih tipis dari arteri sehingga kurang elastis. Vena kecil disebut venul.

Pada arteri dan vena besar pada t.media dan t.eksterna mempunyai pembuluh darah yang memberi O₂ dan makanan, disebut vasa vasorum. Pada vena vasavasorum lebih banyak pada t.media, vena besar mempunyai katup-katup untuk mencegah darah menjauhi jantung. Aliran darah pada vena tekanannya kecil dan pada vena kecil aliran darah dibantu dengan kontraksi otot.

Kapiler (pembuluh rambut):

Hanya memiliki dinding satu lapisan sel endotelial, tipis dan permeabel, sehingga dapat terjadi pertukaran zat (CO_2, O₂, bahan makanan dan sisa metabolisme) antara jaringan dan darah pada kapiler.

Selain pembuluh kapiler, pada sistem pembuluh darah terdapat pula kapiler sinusoid pada kelenjar limfa, hati, sumsum merah, limfa timus dan kelenjar adrenal bagian kortex.

Jantung Vertebrata

Jantung vertebrata biasanya disebut jantung berkamar.

Pada Ikan, jantungnya terdiri 2 kamar satu serambi/atrium dan satu ventrikel/bilik, dan ruangan tambahan yaitu sinus venosus dan konus arteriosus.

Darah mengalir dari vena cava à sinus venosus à atrium à ventrikel à konus arteriosus à arteri seluruh tubuh à vena. Artinya hanya ada satu jalur atau peredaran darah tunggal.

Sistem sirkulasi pada ikan, tidak begitu efisien, walaupun cukup mencukupi kebutuhannya.

Pada Amphibia,

jantungnya agak maju terdiri 3 kamar, 2 atrium dan 1 ventrikel.

Secara umum akan terjadi percampuran darah kotor dan darah bersih dalam satu ventrikel,        tapi ternyata secara tidak sempurna ventrikel terbagi menjadi kamar-kamar sempit yang cenderung mengurangi percampuran kedua macam darah tersebut. Saat ventrikel berkontraksi, secara menakjubkan sebagian besar darah yang miskin O₂ masuk ke dalam 2 arteri yang menuju ke kulit dan paru-paru, disini akan terjadi pengambilan persediaan O₂ segar. Sedangkan darah yang kaya O₂ dari atrium kiri, akan menuju ke arteri-arteri yang menuju ke otak, sedang darah yang melalui lung dan bagian badan yang lain telah tercampur tetapi masih mencukupi kebutuhan organ-organ tersebut.

Mulai amphibia terdapat 2 macam aliran darah dari jantung:

Jantung  à  paru-paru  à  jantung, disebut peredaran darah keci/p.d. paru-paru, dan aliran jantung  à  jaringan tubuh  à  jantung, disebut p.d. besar/p.d. sistemik, karena itu peredaran darahnya disebut peredaran darah ganda,

Pada reptilia,

jantungnya sudah mengalami modifikasi lebih maju yaitu terdiri 4 kamar, 2 atrium dan 2 ventrikel, tapi sekatnya kurang sempurna, bila ventrikel berkontraksi lubang pada sekat tertutup dan ventrikel terbagi menjadi 2 kamar yang dalam sesaat benar-benar terpisah, hal ini mencegah kedua macam darah tercampur.

Pada buaya sekat ini sudah tertutup sempurna

Pada Aves dan Mammalia,

jantungnya terdiri 4 kamar, 2 atrium dan 2 ventrikel, sekatnya sudah sempurna, sehingga membentuk 2 kamar yang benar-benar terpisah

Aves dan Mammalia, hewan yang mengembangkan sifat berdarah panas (endotermi/homoioterm), mempunyai 2 sistem sirkulasi yang terpisah. Efisiensi yang diberikan oleh adanya 2 sistem sirkulasi ini, memungkinkan laju respirasi sel yang tinggi yang merupakan tergantungnya suatu proses endotermi.

Jantung

Fungsi : Memompa darah ke seluruh tubuh, Letak  : Rongga dada agak sebelah kiri, Ukuran/berat : sekepalan tangan/ 300 gram

Terdiri atas : Serambi kiri ( atrium kiri ), Serambi kanan ( atrium kanan ), Bilik kiri ( ventrikel kiri )dan Bilik kanan ( ventrikel kanan ). Diantara serambi dan bilik terdapat katup jantung

Dinding jantung terdiri dari 3 lapisan: Endokardium, lapisan paling dalam terdiri atas jaringan ikat dan lapisan endotelium. Miokardium merupakan otot jantung, tipis pada atrium dan tebal pada ventrikel. Epikardium, terdiri atas jaringan ikat dan lapisan sel epitel.

Cara Kerja Jantung

Jika kedua atrium jantung relaksasi, maka darah dari vena akan masuk ke atrium

q  Darah dari vena pulmonalis à atrium sinister

q  Darah dari vena cava à atrium dexter

Jika kedua atrium berkontraksi dan ventrikel relaksasi maka darah dari atrium masuk ke ventrikel

Jika kedua ventrikel berkontraksi, maka darah keluar dari ventrikel menuju ke arteri.

q  Darah dari ventrikel sinister à aorta à seluruh tubuh

q  Darah dari ventrikel dexter à arteri pulmonalis à paru paru

TEKANAN DARAH

Sistole adalah waktu jantung berkontraksi untuk memompa darah ke seluruh tubuh dan paru-paru (sistole ventrikuler) atau atrium berkontraksi (sistole aurikuler).

Diastole adalah jantung berelaksasi (mengembang) untuk menarik darah masuk ke jantung.

Tekanan yang normal adalah sistole 120mmHg dan diastole 80 mmHG. Ditulis dgn 120/80 mmHg

HIPERTENSI adalah tekanan darah yang melebihi tekanan darah normal (120/80 mmHg).

HIPOTENSi adalah keadaan dimana tekanan darah kurang dari tekanan darah normal (120/80 mmHg).

DENYUT JANTUNG

Jantung manusia berdenyut secara normal: 72-75 denyut/ menit.

Out Put Cardiac ialah jumlah darah yang dipompa jantung tiap menit. Hitungan sederhana: jika vol jantung (tiap ruang ±70 ml), maka ±72 x 70 = 5 lt.

TAKHIKARDIA: lebih dari 100 denyut/menit

BRADIKARDIA: kurang dari 60 denyut/menit

Plasma Darah

Ada kurang lebih 55% dari volume darah seluruhnya. Kekentalannya / viskositasnya 1,7-2,2 kali air. Massa jenis antara 1,025-1,034. Komposisi  90% air, 6-8 % protein ( kira-kira 200-300gr dari berat seluruh plasma), 0,9% macam-macam garam,  0,1% glukosa dan bahan organik dan an organik lain dalam jumlah sedikit.

BAHAN ORGANIK DALAM PLASMA DARAH

PROTEIN PLASMA berkisar antara 6 - 8 %, dengan adanya protein plasma menyebabkan plasma bersifat koloid dan mempengaruhi viskositas (kekentalan) darah. Selain itu protein plasma juga berfungsi menstabilkan darah untuk mencegah pengendapan SDM. Bahan organik lain adalah Urea, Asam Urat, Kreatin, Kreatini dll sebagai hasil metabolisme protein

Protein dalam darah antara lain: Albumin, Globulin dan Fibrinogen

Albumin (serum albumin) adalah  protein dengan berat molekul 68.000, jml ± 4 - 5%, bentuknya lonjong dan disintesis di hati

Globulin (serum globulin) memiliki berat molekul 90.000 – 1.300.000 dapat dibedakan menjadi α, β, δ globulin. Perbandingan konsentrasinya sbb: α globulin 2,25%, β globulin 0,80% dan δ globulin 0,66% , α globulin dan β globulin berperan dalam transpor berbagai bahan kimia I₂ , Cu, Fe, kortison dll. δ globulin berfungsi dalam pembentukan antibodi

Fibrinogen dalam darah ± 0,35%, dibuat di hati dan berfungsi dalam proses pembekuan darah. Plasma/ darah dapat membeku jika fibrinogen berubah menjadi fibrin, yang kemudian terdapat cairan berwarna kekuning-kuningan yang disebut serum. Jadi SERUM adalah plasma yang telah diambil fibrinogennya.

Plasma juga berisi bahan makanan (seperti: asam amino, glukosa, asam lemak), hormon, vitamin-vitamin, berbagai macam enzim, zat warna (bilirubin) dll.

BAHAN AN ORGANIK DALAM PLASMA DARAH

Bahan an organik dalam plasma darah manusia adalah: Na⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Cl^-, HPO₄^-, dan HCO₃^- . NaCl mempunyai konsentrasi yang paling tinggi sehingga darah rasanya asin. Di dalam plasma juga terdapat O₂ (0,25%) dan CO₂ (3%)

SEL - SEL DARAH

1. SEL DARAH MERAH (SDM)

                komponen yang paling banyak jumlahnya, setiap mm³  darah ada  4,5 – 5 juta SDM. SDM dibentuk oleh sel “pokok” dalam sumsum tulang, terutama tulang rusuk, sternum dan vertebrae. Pada masa embrio dibentuk di hati dan limpha. Masa hidup SDM ± 120 hari, SDM tua akan difagositosis di hati dan limpha. Sebagian besar besi dri Hb digunakan lagi, Sisa Hb dipecah, sebagian menjadi pigmen empedu diekskresikan oleh hati ke dalam empedu

Faktor-faktor fisiologi yang mempengaruhi jumlah sel darah merah:

1. Umur, pada saat lahir jumlah SDMnya ± 6,83 juta/mm², setelah 1 tahun turun 4 juta/mm². Setelah usia 5 tahun s jmlnya 5 juta/mm².
2. Jenis kelamin, laki-laki jumlahnya lebih banyak kira-kira 5 juta, dibandingkan dengan wanita 4,5 juta.
3. Aktivitas, orang yang berolahraga secara teratur akan menaikkan jml eritrosit dan kadar Hbnya.
4. Ketinggian tempat, orang Peru yang hidup pada ketinggian 6.000 m dapat memiliki SDM 8,3 juta/mm²

2. SEL DARAH PUTIH (SDP)

                SDP jauh lebih sedikit dibanding dengan SDM, dengan perbandingan 1 : 700 ( 6.000-8.000/mm²⁾.

                Berdasarkan ada tidaknya granular, ada 2:

Granulosit (Besarnya lbh krg 10 -12 mikron & bergranul, berinti kecil, dibuat di sumsum tulang merah): Neutrofil, Basofil, dan Eosinofil

Agranulosit (Tidak mempunyai granul, besarnya ±12 – 15 mikron, berinti besar, dibentuk padalimpha dan kelenjar getah bening):  Monosit dan limfosit, ada 2: Limfosit B dan Limfosit T

NEUTROFIL, jml 62 %. Granulnya menyerap pewarna netral, merupakan fagosit thd bakteri, mikroba dan benda asing lain. Intinya memiliki beberapa lobus.

BASOFIl, jml 0,5 – 1 %. granulnya menyerap pewarna basa sehingga berwarna biru, diperkirakan basofil menghasilkan anti koagulan (heparin), intinya berbentuk seperti huruf S.

EOSINOFIL, jml 8 %. Granulnya menyerap pewarna asam sehingga  berwarna merah muda, fungsi untuk menghancurkan dan detoksifikasi, intinya mempunyai 2 lobus

LIMPHOSIT: intinya hampir sebesar selnya sendiri, bentuknya besr bundar atau seperti ginjal à  jumlah 18 % . Memerangi penyakit dengan membentuk antibodi

MONOSIT: 2 (dua) macam inti à ginjal (kacang merah) & tapal kuda à jumlah 13 %. Bersifat fagositosisyang kuat.

KEPING-KEPING DARAH (KKD)

Berkoloni setiap keluar dari pembuluh darah atau ada luka, Tidak berinti, diameter sel 2-5 μ . Dapat hidup 2 – 3 hari. Jumlah 150000 – 400000 sel/mm² . Membantu dalam proses pembekuan darah atau koagulasi

GOLONGAN DARAH

Golongan darah manusia ditentukan oleh sejenis protein dalam eritrosit yang disebut AGLUTiNOGEN, penemunya adalah Karl Landsteiner (1900)

Golongan darah dan transfusi darah

                                                AB

                                               

                                                AB

A                             A                             B             B

                                                O

                                                O