RESPIRASI INVERTEBRATA Mollusca Pulmonata (siput) • Tidak mempunyai insang • Rongga mantel dimodifikasi menjadi paru-paru • Dinding mantel kaya pembuluh darah Gastropoda yang berhabitat didaerah tidal • Daerah pasang surut : simpan udara pada rongga mantel, insang tidak berfungsi kecuali pada saat air masuk • Kekeringan menyebabkan terjadinya penguapan insang melalui operkulum TO2K

ARTHROPODA • Paru-paru buku merupakan lekukan ke dalam permukaan • Rangka luar beradaptasi terhadap kekeringan • Paru-paru buku merupakan lekukan ke dalam permukaan tubuh dan menempati sebuah ruang serta berlubang ke arah luar (spirakel) •Trakhea merupakan invaginasi ektoderm, mempunyai spirakel Pada serangga tingkat rendah : terpisah tiap segmen Pada serangga tingkat tinggi : sistem yang saling berhubungan • Spirakel/stigma : - dilengkapi dengan bulu yang berfungsi sebagai penyaring debu - membuka atau menutupnya diatur oleh otot tubuh - terdapat 1 pasang pada setiap segmen tubuh : 4 pasang stigma depan dan 6 pasang stigma abdomen TO2K

MEKANISME RESPIRASI ARTHROPODA 1. Inspirasi Otot perut mengendur, volume perut normal, udara berdifusi masuk melalui stigma depan (saat yang sama sitgma abdomen menutup), kemudian ke trachea dan tracheolus, udara berdifusi dalam jaringan 2. Ekspirasi Otot perut berkontraksi, volume perut mengecil, udara keluar melalui stigma abdomen • Pada trachea terdapat lapisan kitin, tracheolus tanpa lapisan kitin TO2K

RESPIRASI VERTEBRATA Ventilasi paru-paru (pemasukan dan pengeluaran udara di antara atmosfir dan paru-paru) Difusi O2 dan CO2 antara alveolus dan darah Transport O2 dan CO2 di dalam darah dan cairan tubuh ke dan dari sel ** Volume oksigen yang dibutuhkan vertebrata beragam  Mamalia & Aves membutuhkan lebih banyak O2 --- utk laju metabolisme & suhu tubuh TO2K

Pulmo  mengembang/mengempis melalui : Gerak naik/turunnya otot diafragma  membesarkan atau mengecilkan rongga dada secara vertikal Elevasi/depresi otot tulang rusuk  meningkatkan atau menurunkan diameter anteroposterior/horizontal rongga dada Manusia laki-laki dewasa mempunyai 300 juta alveoli dgn luas permukaan sebesar 80 m2  permukaan alveoli sangat tipis, lembab & banyak kapiler darah --- epitel alveoli menghasilkan “surfaktan” (utk menurunkan teg permukaan cairan yg melapisi alveolus) Saat inspirasi : tekanan alveolar < tek atmosfir  udara mengalir ke saluran pernafasan (sebaliknya ekspirasi) TO2K

VOLUME PERNAPASAN 1. TIDAL (500 ml pd pria dewasa muda normal) Volume udara yang diinspirasikan dan diekspirasikan pada setiap pernapasan normal  fenomena “Dead Space” (udara ruang rugi) 2. INSPIRASI CADANGAN (3000 ml pd pria dewasa muda) Volume tambahan udara yang dapat diinspirasikan di atas volume tidal normal 3. EKSPIRASI CADANGAN (1100 ml pd pria dewasa muda) Volume udara yang masih dapat dikeluarkan dengan ekspirasi kuat setelah akhir suatu ekspirasi tidal yang normal 4. RESIDUAL (1200 ml pada pria dewasa muda) Volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru setelah ekspirasi kuat TO2K

SPIROMETER Volume respirasi/menit : jumlah total udara baru yg masuk ke dalam saluran pernapasan setiap menit (Volume tidal x Kecepatan respirasi)  Rata-rata volume respirasi 6 lt/menit Pria dewasa muda : vol tidal 500 ml, kecepatan respirasi 12 x / menit TO2K

KAPASITAS PARU-PARU Volume tidal + volume inspirasi cadangan = 3500 ml 1. Kapasitas Inspirasi Volume tidal + volume inspirasi cadangan = 3500 ml Udara yang dapat dihirup pada tingkat ekspirasi normal & mengembangkan paru-paru sampai jumlah maksimum 2. Kapasitas Residual Fungsional Volume ekspirasi cadangan + volume residual = 2300 ml Jumlah udara yang tersisa dalam paru-paru pd akhir ekspirasi normal 3. Kapasitas Vital Volume inspirasi cadangan + volume tidal + volume ekspirasi cadangan = 4600 ml Jumlah udara maksimum yg dpt dikeluarkan dari paru-paru setelah mengisinya sampai batas maks dan mengeluarkan sebanyak-banyaknya 4. Kapasitas Total Volume maksimum pengembangan paru-paru dengan inspirasi sebesar-besarnya (5800 ml) ** Semua vol & kapasitas paru-paru wanita : 20-25 % di bawah pria TO2K

DIAGRAM GERAKAN PERNAPASAN TO2K

MEKANISME RESPIRASI Konstraksi otot diafragma Kontraksi otot tulang rusuk Tjd kerja sama antar mekanisme di atas  diafragma kontraksi akibatkan peningkatan luas daerah costae Pusat respirasi  medula oblongata dan pons otak  sangat sensitif thd peningkatan konsentrasi & tek CO2 serta keasaman darah (CO2 scr cepat berdifusi mnj cairan cerebrospinal, ion H tak dpt berdifusi mnj cerebrospinal) Faktor yg mempengaruhi kecepatan respirasi  suhu, kadar O2 & CO2, aktivitas, usia, jenis kelamin TO2K

OTOT-OTOT INSPIRASI DAN EKSPIRASI Diafragma, Interkostal eksternus, Sternokleidomastoides, Elevator skapula dan seratus anterior, Skalenus, Muskulus erektus kolumna spinalis OTOT-OTOT EKSPIRASI Otot perut, Interkostalis internus, Seratus inferior posterior TO2K

ALIRAN UDARA RESPIRASI Udara atmosfir  hidung  tekanan alveolar < dari tek atm  mnj saluran pernapasan/alveolus  tek alveolus > tek pemb darah  O2 difusi ke jaringan perifer  sel  O2 dimetabolisme  CO2  tek CO2 meningkat  CO2 difusi ke luar (kecepatan difusi CO2 20x lebih besar dr O2) Kapasitas Difusi : vol suatu gas yg berdifusi mll membran setiap menit untuk suatu perbedaan tek sebesar 1 mm Hg Gas-gas yg penting untuk respirasi mempunyai daya larut yg besar dalam lemak & membran sel  difusi sangat mudah Olahraga  peningkatan kegiatan paru  kapasitas difusi 3x lipat (tjd “pembukaan” kapiler yg semula tak aktif & dilatasi) TO2K

DIFUSI GAS MELALUI MEMBRAN RESPIRASI O2 mengalir dari alveolus menuju kapiler karena perbedaan tekanan (P) PO2 dalam alveolus 104 mm Hg turun menjadi 40 mm Hg dalam kapiler PCO2 darah vena 45 mm Hg, PCO2 alveolus 40 mm Hg, namun koefisien difusi CO2 melalui membran respirasi ± 20 kali lebih besar dari kecepatan difusi oksigen TO2K

PERANAN Hemoglobin Hb terdiri atas 2 rantai :  (141 asam amino) Keduanya disatukan oleh unit Heme sebagai perekat Tiap unit heme (Fe) berikatan dengan O2  reversible Jumlah darah orang normal : 15 gr Hb/100 ml 1 gr Hb dapat berikatan dengan 1,34 ml O2 100 ml dapat mengikat 19,4 ml O2 Ketika darah mengalir melalui kapiler jaringan O2 berkurang 14,4 ml atau kehilangan 5 ml O2 tiap 100 ml darah  ± 5 ml O2 ditransport ke jaringan setiap siklus  asumsi : curah jantung normal 5.000 ml/menit – maka O2 yg ditrans ke jar = 250 ml/mnt TO2K

KURVA DISOSIASI HEMOGLOBIN Kurva Disosiasi Hemoglobin adalah kurva untuk rata-rata darah normal Faktor-faktor yang dapat memindahkan kurva ke arah kanan, antara lain : 1. Peningkatan ion hidrogen 2. Peningkatan CO2 3. Peningkatan suhu 4. Peningkatan DPG (2,3-difosfogliserat) TO2K

PERPINDAHAN KURVA DISOSIAsi HEMOGLOBIN pH darah agak asam jika mengandung ion H+  Penurunan pH normal 7,4 mjd 7,2  kurva geser 15% ke kanan. Peningkatan pH mjd 7,6  kurva geser 15% ke kiri Efek CO2 yg dapat memindahkan kurva disosiasi Hb dinamakan efek Bohr. Efek ini penting utk meningkatkan oksigenasi darah dalam paru-paru dan pelepasan O2 dari darah ke jaringan. Ketika darah mengalir melalui paru-paru, CO2 berdifusi : darah ke alveolus  jumlah O2 yang berikatan dengan Hb meningkat  transport O2 lebih banyak ke jaringan. TO2K

Ratio pertukaran respirasi Setiap 100 ml darah : transport 5 ml O2 dari paru ke jar & 4 ml CO2 dari jar ke paru  Ratio Pertukaran Respirasi (R) Kecepatan pengeluaran CO2 dibanding O2 = 4/5 …… (R) Nilai R dpt berubah, tgt kegiatan metabolisme  bila KH digunakan, nilai R = 1 sebab O2 + KH melepaskan 1 mol CO2…… bila lemak digunakan, nilai R = 0,7 sebab hanya akan melepaskan 0,7 mol CO2 TO2K

TRANSPORT CO2 DALAM DARAH 1. Berikatan dengan air  asam karbonat 2. Berikatan dengan Hb  karbamino-Hb 3. Molekul terlarut TO2K

RESPIRASI VERTEBRATA HEWAN AIR 1. Tanpa organ respirasi khusus O2 berdifusi  ukuran tubuh relatif kecil (Protozoa & Cacing pipih) atau laju metabolime rendah (ubur-ubur = tubuh 1% bhn org) 2. Punya organ respirasi (lamela insang)  permukaan luas dan tipis  Kadar O2 dalam air  rendah, CO2 sangat mudah larut air  Invertebrata (bivalvia) lebih toleran terhadap CO2 karena dapat menutup cangkang dan mengadakan metabolisme scr an-aerob  Hewan laut dalam (lobster) : adanya CO2 tak menyebabkan perubahan karena lingkungan kaya O2  Ikan dapat merespon kekurangan O2 dengan cara berenang ke permukaan & mengambil O2 melalui mulutnya. Ikan mas 180x/jam, ikan pd musim dingin  kurangi konsumsi O2, tgt permeabilitas kulit & rongga mulut (saat normal, insang yg berperan penting) TO2K

PISCES Mekanisme respirasi: Tutup insang mengembang  branchiostegi menempel rapat pada tubuh  air masuk lewat mulut  membasahi filamen insang yang kaya pembuluh darah  tutup insang menyempit  rongga faring menyempit  membran branchiostegi melebar  air keluar melalui celah operkulum Pada belut : pertukaran gas melalui kulit dan insang Dalam air : 90% total up-take O2 melalui insang Di darat : 1/3 total up-take O2 mll insang, 2/3 mll kulit Pd saat dipancing  konsumsi O2 4 jam pertama terpenuhi  terlalu lama, tjd oksigen debt  darah banyak asam laktat  kembalikan ke air, proses recovery dgn cepat (2 jam & kons asam laktat normal) TO2K

AMPHIBIA Pada musim panas : respirasi dgn paru-paru Pada musim dingin : respirasi melalui kulit Mekanisme Respirasi : Glotis menutup, lubang hidung terbuka  udara mnj buccopharynx Lubang hidung tertutup, glotis dibuka  udara paru-paru menuju buccopharynx Udara bercampur  teresap mnj paru-paru mll glotis terbuka (tjd berulang-ulang) Glotis menutup, udara sisa dikeluarkan melalui lubang hidung TO2K

REpTILIA AVES Mekanisme respirasi : Pergerakan otot intercostalis  volume rongga dada meningkat  udara masuk ke paru-paru Relaksasi otot intercotalis & abdomen  ekspirasi Pada bunglon: Paru-paru posterior meluas membentuk kantong udara non-vaskularisasi, merupakan suatu bentuk adaptasi AVES Tdp kantong udara (80% total rongga tubuh)  perluasan bronchus  paru-paru relatif kecil (1/10 mamalia tapi punya luas permukaan 10x) TO2K

Mekanisme respirasi saat istirahat A. Inspirasi Kontraksi otot intercostalis ekternal  tulang rusuk melebar, tulang sternum ke bawah  rongga dada membesar  udara masuk ke paru-paru, paru-paru mengembang  kantong udara B. Ekspirasi Rongga dada menyempit  paru-paru mengempis  udara dari kantong udara kembali ke paru-paru Mekanisme respirasi saat terbang Gerakan sayap menekan/melonggarkan kantong udara  semakin tinggi terbangnya  gerakan sayap semakin cepat TO2K

ADAPTASI AVES Kantong udara & tulang yg berisi udara, vol trakhea lebih panjang  vol total respirasi = 3x mamalia Keuntungan : mengambil O2 lebih banyak & tubuh ringan Kantong udara  berperan pergerakan udara (tempat penyimpan) …… tidak tervaskularisasi, tidak ada lipatan perluasan permukaan Pada tempat tinggi 6100 m/ tekanan 350 mm Hg : burung pipit masih dapat terbang, mencit sudah merangkak (ukuran tubuh, afinitas thd O2 & laju metabolime hampir sama)  burung mampu mengambil banyak O2 dr udara Di pegunungan Himalaya : burung dapat bertahan hidup, pendaki gunung tak mampu berjalan bila tanpa bantuan O2 TO2K

RESPIRASI PADA TELUR Telur mengandung semua nutrien untuk kehidupan embrio kecuali O2  cangkang permeabel thd O2 --- uap air & CO2 akan dilepas selama masa inkubasi Telur baru dihasilkan  permeabilitas cangkang & membran rendah  permeabilitas meningkat dlm beberapa hari (penurunan kadar air)  rongga udara meningkat  28 jam sebelum menetas, ayam melubangi rongga udara, respirasi dgn paru-paru  12 jam berikutnya menetas (memecah cangkang ~ pipping) Adaptasi telur pada tempat tinggi (kurang O2) : ukuran telur kecil, masa inkubasi lama, jumlah pori-pori telur kurang. Adaptasi telur penyu : disimpan dalam sarang 1/2 m dari permukaan air pasang, telur bercangkang lunak, tiap sarang berisi 100 butir. TO2K

Penyakit paru obstruksi kronis (PPOK) Kelompok penyakit paru yg disebabkan terganggunya aliran udara  termasuk : bronkitis & emfisema…… gejala : batuk disertai dahak, sulit bernafas & mudah lelah Penyebab PPOK : genetik, perokok (aktif & pasif), polusi udara  sekitar 85-90% adalah para perokok aktif Bronkitis akut : batuk berdahak kekuningan & demam, dpt menyerang paru Bronkitis kronis : batuk lama, dahak banyak (terutama saat tidur/pagi hari), ada pengaruh ISPA Bronkitis iritatif : demam & nyeri tenggorokan, batuk lama, dahak warna kemerahan, sesak nafas, sakit kepala, gangguan penglihatan  diakibatkan : debu, polusi udara, asap rokok TO2K