Materi Biologi Kelas XI

A. Sistem Pernapasan Pada Manusia

Bernapas adalah menghirup dan menghembuskan nafas. Saat bernafas, kita memasukan udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan megeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan luar.

Respirasi berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel untuk memperoleh energi. dan respirasi ini di bagi menjadi dua macam, yaitu: Respirasi Internal,dan  Respirasi Eksternal

a. Respirasi Eksternal adalah Pernapasan luar meliputi proses pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 dan uap air antara makhluk hidup dengan lingkungannya. pernapasan luar melaluai tiga tahap, yaitu Glikosis, Siklus Kreb, dan Transfer (transpor) Elektron.
a.1 Glikosis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa menjadi asam piruvat. Reaksi ini melepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan NADH2. Glikosis ini terjadi di sitoplasma dan tidak membutuhkan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut : C6H12O6  2 asam piruvat + 2 ATP + 2NADH2 . Asam piruvat yang dihasilkan akan memasuki mitokondria untuk menghasilkan siklus Kreb. Namun, sebelum memasuki siklus Kreb, asam piruvat ini diubah terlebih dahulu menjadi asetil koA di dalam matrik mitokondria.

a.2 Siklus Kreb merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA menjadi CO2. dalam siklus ini, asetil koA dioksidasi secara sempurna.

a.3 Transfer elektron adalah serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier elektron (pembawa elektron). Elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks (reduksi-oksidasi) dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini menghasilkan H2O.

b. Respirasi Internal adalah pernapasan seluler, karena pernapasan ini berlangsung di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria. Dan berdasarkan kebutuhan akan oksigen, pernapasan dalam dibagi menjadi dua : aerob dan anaerob.

b.1 Pernapasan Aerob 
Pernapasan ini dapat diartikan sebagai serangkaian reaksi enzimatik yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2, H2O, dan energi. Reaksi dapat terjadi sempurna karena terdapat cukup oksigen. Energi yang dihasilkan dalam pernapasan aerob adalah 38 ATP.

b.2 Pernapasan Anaerob 
Pernapasan ini dapat diartikan sebagai serangkaian reaksi enzimatik yang mengubah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Pada manusia, pernapasan anaerob menghasilkan asam laktat, sedangkan pada tumbuhan, reaksi ini menghasilkan CO2 dan alkohol. Pernapasan anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP.

1. Alat-Alat Pernapasan Pada Manusia

Urutan alat-alat pernapasan pada manusia adalah:

Rongga Hidung => Tekak(Faring) =>Pangkal Tenggorok(Laring) => Batang Tenggorok (Trakea) => Bronkus => Bronkeolus => Alveolus

a. Hidung

Hidung merupakan organ terluar yang menjadi pintu keluar masuknya udara pada proses respirasi manusia, Di dalam Rongga hidung terdapat Rambut-rambut, Selaput Lendir, dan Konka. Rambut di dalam hidung mencegah partikel besar(debu/kotoran) dari luar memasuki paru-paru, Selaput Lendir berfungsi untuk menghasilkan lendir yang berguna untuk melembabkan udara yang masuk melewatinya, dan Konka berfungsi untuk menghangatkan udara.

b. Faring

Faring merupakan muara persimpangan antara rongga mulut ke kerogkongan dengan rongga hidung ke tenggorokan, dan di sini terdapat Katup penutup rongga hidung yang menutup apabila sedang menelan makanan , bila kita menelan makanan pada saat katup belum menutup, maka makanan akan masuk ketenggorokan dan kita akan tersedak.

c. Laring

Laring adalah pangkal tenggorokan, laring terdiri atas kepingan tulang rawan yang membentuk jakun, jakun terdiri atas tulang lidah, katup tulang rawan, perisai tulang rawan, piala tulang rawan dan gelang tulang rawan, pankal tenggorokan dapat di tutup oleh katup pangkal tenggorokan(epiglotis), di dalam rongga laring terdapat selaput pita suara yang akan bergetar jika ada suara yang melewatinya, contohnya pada saat kita berbicara

d. Trakea

Trakea merupakan suatu rongga pada leher berbentuk pipa yang terdiri dari gelang” tulang rawan dengan panjang  kira” hanya 10cm, didalam rongga trakea terdapat Silia(rambut getar) yang berfungsi untuk menolak debu atau benda” asing masuk ke dalamnya, 

e. Bronkus

Bronkus bercabang menjadi 2 bronkus, yaitu bronkus sebelah kiri dan sebelah kanan, jika bronkus mengalami infeksi, maka akan timbul penyakit yang disebut Bronkitis.

f. Bronkiolus

Bronkiolus merupakan cabang dari bronkus, cabang dari bronkus bagian kanan menjadi 3 bronkiolus, dan cabang dari bronkus bagian kiri menjadi 2 bronkiolus

g. Alveolus

Alveolus merupakan gelembung paru” dari pertemuan pembuluh” halus hasil dari cabang  bronkiolus, dinding alveolus mengandung banyak kapiler darah dan dari sinilah pertukaran antara O2 dan CO2 berlangsung.

2.Proses pernapasan

Proses pernapasan pada manusia dapat di bedakan menjadi inspirasi, yaitu pemasukan udara luar ke paru” atau biasa di sebut menghirup napas, dan ekspirasi atau biasa di sebut menhembuskan napas, yaitu pengeluaran udara dari paru” ke lingkungan luar, di antara kedua proses tersebut terjadi pertukaran gas secara difusi

Paru-paru manusia berada berada di dalam rongga dada. Rongga dada dipisahkan dari rongga perut oleh sekat diafragma. Rongga dada dilindungi oleh tulang rusuk dan tulang dada.
Berdasarkan bagian tubuh yang mengatur kembang kempisnya paru-paru, pernapasan dapat dibedakan menjadi

pernapasan dada (pernapasan tulang rusuk) dan pernapasan perut(pernapasan diafragma).

1. Pernapasan Dada

Pernapasan dada terjadi karena gerakan otot-otot antartulang rusuk. Bila otot antartulang rusuk berkontraksi, tulang rusuk terangkat naik. Akibatnya volume rongga dada membesar, sehingga tekanan rongga dada turun dan paru-paru mengembang. Pada saat paru-paru mengembang, tekanan udara di dalam paru-paru lebih rendah daripada tekanan udara di atsmosfer. Akibatnya udara mengalir dari luar kedalam paru-paru (inspirasi). Sebaliknya, ketika otot-otot antartulang rusuk relaksasi, tulang rusuk turun. Akibatnya rongga dada menyempit dan tekanan udara di dalamnya naik. Keadaan ini membuat paru-paru mengempis. Karena paru-paru mengempis, tekanan udara di dalam paru-paru lebih tinggi daripada tekanan atsmosfer, sehingga udara keluar (ekspirasi).

2. Pernapasan Perut

Pernapasan perut terjadi akibat gerkan diafragma. Jika otot diafragma berkontraksi, diafragma yang semula cembung ke atas bergerak turun menjadi agak rata. Akibatnya rongga dada membesar dan paru” mengembang sehingga perut menggembung, tekanan udara di dalam paru-paru turun dan udara dari luar masuk ke dalam paru” (inspirasi).
Ketika otot diafragma relaksasi, diafragma kembali ke keadaan semula (cembung). Akibatnya rongga dada menyempit. Pada saat semikian paru” mengempis dan mendorong udara keluar dari paru” (ekspirasi). Pernapasan perut terjadi terutama pada saat tidur.

C. Gas-gas Dalam udara pernapasan
Pada pernapasan ada udara yang masuk dan ada udara yang dikeluarkan. Susunan atau komposisi gas” yang ada dalam udara yang masuk dan udara yang dikeluarkan dalam pernapasan berbeda-beda. Perbedaan komposisi kandungan gas dalam udara pernapasa dapat dilihat pada uraian berikut.

Udara luar sebelum masuk paru”

Nitrogen(N2)   79,07%

Oksigen(O2)   20,9%

Karbon Dioksida(CO2)  Bervariasi

Udara Yang Keluar Dari Paru”

Nitrogen(N2)   79,8%

Oksigen(O2)   14,6%

Karbon Dioksida(CO2)  Selalu tinggi

D. Kelainan Dan Penyakit Pada Sistem Pernapasan
Alat” pernapasan merupakan organ tubuh yang sangat penting. Jika alat ini terganggu karena penyakit atau kelainan maka proses pernapasan akan terganggu, bahkan dapat menyebabkan kematian.
Berikut akan diuraikan beberapa macam gangguan yang umum terjadi pada saluran pernapasan manusia.

1. Influenza (flu), penyakit yang disebabkan oleh virus influenza. Gejala yang ditimbulkan antara lain pilek, hidung tersumbat, bersin-bersin, dan tenggorokan terasa gatal.

2. Asma atau sesak napas, merupakan suatu penyakit penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan alergi terhadap rambut, bulu, debu, atau tekanan psikologis. Asma bersifat menurun.

3. Tuberkulosis (TBC), penyakit paru-paru yang diakibatkan serangan bakteri mycobacterium tuberculosis. Difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintil-bintil atau peradangan pada dinding alveolus. Jika bagian paru-paru yang diserang meluas, sel-selnya mati dan paru-paru mengecil. Akibatnya napas penderita terengah-engah.

4. Macam-macam peradangan pada sistem pernapasan manusia:

a. Rinitis, radang pada rongga hidung akibat infeksi oleh virus, missal virus influenza. Rinitis juga dapat terjadi karena reaksi alergi terhadap perubahan cuaca, serbuk sari, dan debu. Produksi lendir meningkat.
b. Faringitis, radang pada faring akibat infeksi oleh bakteri Streptococcus. Tenggorokan sakit dan tampak berwarna merah. Penderita hendaknya istirahat dan diberi antibiotik.
c. Laringitis, radng pada laring. Penderita serak atau kehilangan suara. Penyebabnya antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak.
d. Bronkitis, radang pada cabang tenggorokan akibat infeksi. Penderita mengalami demam dan banyak menghasilkan lendir yang menyumbat batang tenggorokan.
e. Sinusitis, radang pada sinus. Sinus letaknya di daerah pipi kanan dan kiri batang hidung. Biasanya di dalam sinus terkumpul nanah yang harus dibuang melalui operasi.

5. Asfikasi, adalah gangguan pernapasan pada waktu pengangkutan dan penggunaan oksigen yang disebabkan oleh: tenggelam (akibat alveolus terisi air), pneumonia (akibatnya alveolus terisi cairan lendir dan cairan limfa), keracunan CO dan HCN, atau gangguan sitem sitokrom (enzim pernapasan).

6. Asidosis, adalah kenaikan adalah kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu.

7. Difteri, adalah penyumbatanpada rongga faring atau laring oloeh lendir yang dihasilkan kuman difteri.

8. Emfisema, adalah penyakit pembengkakan karena pembuluh darahnya kemasukan udara.

9. Pneumonia, adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh virus atau bakteri pada alveolus yang menyebabkan terjadinya radang paru-paru.

10. Wajah adenoid (kesan wajah bodoh), disebabkan adanya penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa atau polip, pembengkakan di tekak atau amandel.

11. Kanker paru-paru, mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru. Kanker paru-paru dapat menjalar ke seluruh tubuh. Kanker paru-paru sangat berhubungan dengan aktivitas yang sering merokok. Perokok pasif juga dapat menderita kanker paru-paru. Penyebab lainnya yang dapat menimbulkan kanker paru-paru adalah penderita menghirup debu asbes, radiasi ionasi, produk petroleum, dan kromium.

Pengaruh Rokok Terhadap Kesehatan

A. Kandungan Asap Rokok

Asap rokok yang dihirup seorang perokok mengandung komponen gas dan partikel.komponen gas terdiri dari karbon monoksida, karbon dioksida, hydrogen sianida, amoniak, oksida dari nitrogen, dan senyawa hidrokarbon. Adapun komponen partikel terdiri dari tar, nikotin, benzopiren, fenol, dan kadmium.
Asap yang dihembuskan para perokok dapat di bagi atas asap utama dan asap samping. Asap utama merupakan asap tembakau yang dihirup langsung oleh perokok, sedangkan asap samping merupakan asap tembakau yang disebarkan ke udara bebas, yang akan dihirup oleh orang lain atau perokok pasif. Terdapat 4000 jenis bahan kimia dalam rokok, dan 40 jenis di antaranya bersifat karsinogenik (dapat menyebabkan kanker), dimana bahan racun ini lebih banyak didapatkan pada asap samping. Misalnya karbon monoksida, 5 kali lipat lebih banyak ditemukan pada asap samping daripada asap utama , benzopiren 3 kali, dan ammonia 50 kali. Bahan bahan ini dapat bertahan di ruangan berjam jam lamanya.

B. Penyakit Akibat Merokok
Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran pernapasan dan jaringan paru-paru.
Akibat perubahan anatomi saluran pernapasan tersebut, pada perokok akan timbul perubahan fungsi paru-paru. Merokok juga merupakan penyebab timbulnya penyakit obstruksi paru menahun, termasuk emfisema (pembengkakan paru-paru), bronkitis kronis. Dan asma.
Merokok menjadi pemicu utama penyebab penyakit kanker paru-paru. Hubungan tersebut telah diteliti dan akhirnya secara tegas memang bahwa rokok sebagai penyebab utama kanker paru-paru. Dibandingkan dengan bukan seorang perokok, kemungkinan timbulnya kenker paru-paru pada perokok mencapai 10-30 kali lipat.
Gangguan yang ditimbulkan akibat merokok antara lain sebagai berikut.

1. Jantung Koroner

Merokok menjadi faktor utama penyebab penyakit pembuluh darah jantung koroner. Merokok juga berakibat buruk bagi pembuluh darah otak dan pembuluh darah perifer.

2. Stroke

Penyumbatan pembuluh darah otak yang bersifat mendadak sehingga pecah banyak dikaitkan dengan kegiatan merokok. Risiko stroke dan risiko kematian lebih tinggi pada perokok dibandingkan bukan perokok

3. Memudahkan Terjangkit AIDS

Dalam penelitian yang banyak dilakukan di amerika serikat dan inggris, didapatkan kebiasaan merokok memperbesar kemungkinan timbulnya AIDS pada pengidap HIV. Pada kelompok perokok, AIDS timbul rata-rata dalam 8,17 bulan, sedangkan pada kelompok bukan perokok timbul setelah 14,5 bulan. Ternyata merokok menurunkan kekebalan tubuh sehingga lebih mudah terkena AIDS.

4. Gangguan Fisiologis

Nikotin menyebabkan ketagihan. Selain itu, nikotin juga merangsang pelepasan andrenalin, meningkatan frekuensi jantung, tekanan darah, dan kebutuhan oksigen jantung. Nikotin juga mengganggu kerja saraf, otak, dan banyak bagian tubuh lainnya. Nikotin juga dapat mengaktifkan trombositsehingga terjadi adhesi (penempelan) trombosit ke dalam pembuluh darah.
Karbon monoksida melarutkan hemoglobin, sehingga persediaan opksigen untuk jaringan tubuh menurun. CO menggantikan tempat oksigen di hemoglobin, mengganggu pelepasan oksigen, dan mempercepat aterosklerosis (pengapuran/penebalan dinding pembuluh darah). CO membuat darah mengental dan mudah menggumpal.

SISTEM PERNAPASAN VERTEBRATA

Vertebrata terdiri dari lima kelompok, yaitu ikan, katak, reptilia, burung dan mamalia.Kelima anggota vertebrata tersebut memiliki susunan alat dan sisitem pernapasan berbeda. Akan dibahas Sbb.

A. Sistem Pernapasan Pada Ikan

Ikan hanya dapat hidup di air dan mempunyai alat pernapasan yang khusus. Ikan bernapasa dengan insang yang terdapat pada sisi kanan dan kiri kepala. Ikan bertulang sejati misalnya ikan mas, mempunyai tutup insang atau disebut operculum. Insang mempunyai lembaran yang halus yang banyak mengandung kapiler darah sehingga berwarna merah.
Pada beberapa jenis ikan, rongga insangnya meluas membentuk lipatan tidak teratur yang disebut labirin. Rongga labirin berguna untuk menyimpan udara sehingga ikan tersebut dapat hidup di lingkungan yang kurang oksigen.

B. Sistem Pernapasan Pada Katak

Katak mempunyai daur hidup di dua alam yang berbeda yaitu di darat dan di air. Oleh karena itu katak disebut hewan amfibi. Waktu katak masih berbentuk larva, berudu hidup di air dan bernapas dengan insang. Berudu memiliki 3 pasang insang luar yang terdapat di belakang kepala. Insang luar terdiri atas lembaran halus yang banyak mengandung kapiler darah. Apabila insang ini bergetar, maka air disekelilingnya selalu berganti dan oksigen yang larut dari air di sekeliling insang ini berdifusi masuk ke dalam pembuluh kapiler darah.
Seiring dengan pertumbuhan berudu, timbul celah insang dan terbentuk insang dalam. Insang dalam mempunyai tutup insang seperti pada ikan. Kemudian berudu perlahan-lahan menjadi katak dewasa. Katak dewasa bernapas menggunakan paru-paru dan kulit. Jika dari kulit Oksigen dari udara berdifusi melalui kulit yang basah kiemudian masuk ke pembuluh kapiler darah. Oleh karena itu katak sering berada di tempat berair supaya kulitnya tetap lembab. Selain itu selaput kulit pada rongga mulutnya juga di gunakan untuk memasukkan oksigen ke dalam darah secara difusi.

C. Sistem Pernapasan Pada Reptilia

Secara umum reptilia bernapas menggunakan paru-paru. Tetapi pada beberapa reptilia, pengambilan oksigen dibantu oleh lapisan kulit disekitar kloaka.
Pada reptilia umumnya udara luar masuk melalui lubang hidung, trakea, bronkus, dan akhirnya ke paru-paru. Lubang hidung terdapat di ujung kepala atau moncong. Udara keluar dan masuk ke dalam paru-paru karena gerakan tulang rusuk.

D. Sistem Pernapsan Pada Burung

Burung ketika terbang digerakan oleh otot-otot dada. Ketika terbang gerakan otot dada dapat mengganggu pengambilan oksigen oleh paru-paru. Oleh karena itu, selain dengan bernapas dengan paru-paru, burung mempunyai alat bantu yang bernama kantong udara. Kantong udara mempunyai fungsi :
1. membantu pernapasan pada waktu terbang
2. membantu memperbesar ruang siring sehingga dapat memperkeras suara
3. menyelubungi alat-alat dalam rongga tubuh hingga tidak kedinginan
4. membantu mencegah hilangnya panas badan yang terlalu besar
Saluran pernapasan yang terdiri atas lubang hidung, trakea, bronkus, dan paru-paru. Pada percabangan tenggorokan terdapat alat suara atau siring. Siring adalah selaput suara yang bergetar dan menghasilkan bunyi jika dilewati udara.

E. Istilah-Istilah Penting

Difusi adalah suatu perpindahan/ peralihan O2  dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah dimana konsentrasi O2  yang tinggi di alveoli akan beralih ke kapiler paru dan selanjutnya didistribusikan lewat darah dalam 2 (dua) bentuk yaitu : (1) 1,34 ml O2  terikat dengan 1 gram Hemoglobin (Hb) dengan persentasi kejenuhan yang disebut dengan “Saturasi O2” (SaO2), (2) 0,003 ml O2  terlarut dalam 100 ml plasma pada tekanan parsial O2 di arteri (PaO2) 1 mmHg.

Glikosis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa menjadi asam piruvat. Reaksi ini melepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan NADH2. Glikosis ini terjadi di sitoplasma dan tidak membutuhkan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut : C6H12O6  2 asam piruvat + 2 ATP + 2NADH2 . Asam piruvat yang dihasilkan akan memasuki mitokondria untuk menghasilkan siklus Kreb. Namun, sebelum memasuki siklus Kreb, asam piruvat ini diubah terlebih dahulu menjadi asetil koA di dalam matrik mitokondria.

Paru-Paru Buku adalah organ respirasi yang digunakan untuk pertukaran gas atmosfer yang ditemukan dalam arakhnida, seperti kalajengking dan laba-laba. Masing-masing organ-organ ini ditemukan di dalam rongga perut ventral dan menghubungkan dengan lingkungan melalui lubang kecil.

Pernapasan Anaerob pernapasan ini dapat diartikan sebagai serangkaian reaksi enzimatik yang mengubah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Pada manusia, pernapasan anaerob menghasilkan asam laktat, sedangkan pada tumbuhan, reaksi ini menghasilkan CO2 dan alkohol. Pernapasan anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP.

SARS  (svere acute respiratory syndrome) adalah penyakit saluran pernapasan yang mengakibatkan tenggorokan gatal, sakit kepala, batuk, sesak napas, lesu, nyeri tubuh, penyakit ini di sebabkan oleh virus SARS associated coronavirus (SARS-CoV).

Siklus Kreb merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA menjadi CO2. dalam siklus ini, asetil koA dioksidasi secara sempurna.

Tonsil adalah organ berbentuk gumpalan di kedua sisi bagian belakang kerongkongan. Fungsinya sebagai penahan serangan kuman yang masuk ke tubuh melalui mulut.

Transfer elektron adalah serangkaian reaksi yang melibatkan sistem karier elektron (pembawa elektron). Elektron ditransfer dalam serangkaian reaksi redoks (reduksi-oksidasi) dan dibantu oleh enzim sitokrom, quinon, piridoksin, dan flavoprotein. Reaksi transfer elektron ini menghasilkan H2O.

Ventilasi alveolar adalah udara yang masuk ke dalam alveoli per menit (tidak termasuk ruang mati anatomi) yaitu jumlah frekuensi napas per menit dikalikan volume total per menit yang sudah dikurangi volume ruang mati fisiologi.

Ventilasi pulmonal yaitu masuk dan keluarnya aliran udara antara atmosfir dan alveoli paru