1. Pertukaran gas antara lingkungan eksternal (udara, air) dengan internal (cairan tubuh) tidak pernah secara “transport aktif”
2. Difusi berlangsung dari daerah tekanan tinggi ke tekanan rendah. Selisih tekanan sebagai energi pendorong
3. Volume oksigen yang diperlukan hewan diekspresikan sebagai ml/kg BB/jam
4. Kebutuhan Oksigen dipengaruhi oleh usia, aktifitas, berat badan. Mammal dan burung perlu O2 lebih besar dibandingkan ikan, amphibi
Tahapan Respirasi
- Respirasi luar, pertukaran O2 dan CO2 antara atmosfir dgn paru-paru. Utk hewan aquatic medium air dengan insang
- Transport, pengangkutan O2 dari kapiler paru ke seluruh sel, atau pengangkutan CO2 ke luar paru
- Respirasi dalam, oksidasi –biologi/ pembakaran makanan
Mekanisme Pernafasan
a. Inspirasi, Costae(rusuk) dan diafragma kontraksi, Rongga dada besar, tekanan pulmo (paru) kecil ; udara luar masuk
b. Ekspirasi, Costae (rusuk) dan diafragma relaksasi, rongga dada kecil Tekanan pulmo (paru) naik; udara didorong keluar
Tekanan Partial gas
- Gas bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah (Difusi Pasif).
- Tekanan O2 di alveolus dan di kapiler paru cukup untuk menggerakkan O2 tersebut ke kapiler. CO2 bergerak kearah berlawanan dengan O2
Komposisi dan tekanan gas pernafasan :
Gas Atmosfir alveolus arteri vena
02 20,94% 14,2%
159,1 mmHG 108 mmHg 100 mmHg 40mmHg
CO2 0,04% 5,5%
0,3 mmHg 39 mmHg 40 mmHg 45mmHg
N2 79,2% 20,3%
600,6 mmHg 573mmHg 573 mmHg 573mmHg
JML 100%
760 mmHg 713mmHg 713 mmHg 659 mmHg
Permukaan Difusi
O2 dan CO2 pernafasan bergerak secara pasif (difusi).
Jika massa gas respirasi = M, luas permukaan difusi = A,
jarak difusi = X, koefisien difusi = D, selisih tekanan gas antara dua membran respirasi = (a1 – a2), mk kecepatan bergerak gas persatuan waktu (M/dtk) adalah :
M/dtk = DA (a1- a2)
X
- makin besar luas permukaan difusi, partikel difusi/gas respirasi (M) makin besar
- makin pendek jarak difusi (x), makin besar partikel difusi/gas respirasi (M)
- makin besar selisih tekanan gas, makin besar partikel difusi difusi/gas respirasi (M)
HUKUM GAS :
Menurut Robert Boyle dan Gay Lusaac
Volume atau tekanan gas berbanding lurus dengan suhu absolute.
PV = n R K
P = tekanan, V = volume, n = jml molekul gas
R = konstanta gas K = suhu absolute
Hkm Avogadro
Pada suhu dan tekanan sama, 2 macam gas yang volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang sama.
1 gram mol suatu gas pd tekanan 760 mmHg volumenya 22,414. Dalam Fisiologi ditentukan pada keadaan suhu tubuh, tekanan , dan jenuh uap air (BTPS = body temp, Pressurer, Saturated) .
contoh;
jika suhu 20 °C, vol gas 500 ml, tekanan 760 mmHg. Tekanan uap air pada suhu 37 °C dan 20 °C secara berturut-turut 47,1 mmHg, dan 17,5 mmHg. Maka Vol udara ekspirasi
500 x (760-17,5) /(760-47,1) x (273 + 37)/(273 + 20) = 551 ml
Hukum Dalton:
Tekanan partial masing-masing gas dalam campuran gas tidak tergantung dari gas yang lain tetapi dipengaruhi jml molekul pada volume dan suhu tertentu.
Contoh :
O2 di atmosfir 20,94% , tekanan udara 760 mmHg,maka
besarnya tekanan partial O2 adalah :
20,94/100 x 760 = 150 mmHg
Kelarutan O2 dan CO2 dalam darah :
- O2 berdifusi melintasi membran respirasi menuju kapiler darah dan berikatan dgn pigmen respirasi membentuk Oksihaemoglobin (HbO2)
- Besarnya Koefisien kelarutan O2 atau BSC ; Bunsen Solubity Coefisien = 2,4 ml O2 pd suhu 37 C, tekanan 760 mmHg, dan Vol 100 ml darah.
- Maka jmlh O2 yg larut dlam 100 ml plasma darah arteri PO2 = 100mmHg dan suhu 37 °c adalah =
100/ 760 x 2,4 ml = 0.3 ml O2/100ml
- Kandungan total O2 dlm darah = HbO2 + O2 dlm plasma
Volume udara pernafasan:
- Volume Tidal (VT) = Vol Pernapasan normal (VPN) = 500 ml
- Vol cad inspirasi (VCI) = vol udara yang dapat diirup setelah inspirasi normal = 3000 m
- Vol cad ekspirasi (VCE) = vol udara yang dapat di lepaskan setelah ekspirasi = 1000 ml
- Vol residu (VR)= vol udara yang tinggal diparu-paru setelah ekspirasi maksimal = 1200 ml
- Kapasitas vital (KV)=vol udara yang dapat di keluarkan dengan ekspirasi maksimum setelah inspirasi
- KV = VT + VCI + VCE = 4500 ml
- VTP (Volume Total Paru-paru) = volume udar yang tertampung didalam paru-paru
- VTP = KV + UR
Volume udara segar yang mancapai alveoli =
Jika vol tidal = 500 ml, laju pernafasan 12 x tiap menit, maka volume total udara yang masuk ke paru-paru = 500 x 12 = 6000 ml,
Tetapi tidak semua udara yang masuk sampai ke alveolis. Dari 500 ml vol udara, kurang lebih 150 ml masuk ke daerah yang secara anatomi tidakberfungsi (anatomic dead space) , sehingga udara yang mencapai alveoli = (500 – 150) x 12 = 4200 ml
Frekuensi pernafasan:
NO Katagori Frekuensi/mnt
1 Dewasa 15 – 20 x
2 Bayi 35 x
3 5 Th 26 x
4 Laki-laki 25 th - 18 x
5 Laki-laki 50 th 15 x
7. kelinci 30 x
8. monyet 31 x
9. anjing 29 x
10. kucing 24 x
Tekanan Udara Pernafasan :
a. Tekanan O2 :
- Dalam sehari semalam O2 yang dibutuhkan = 300 ltr
atau ¼ ltr / menit
- 2 – 3% larut dalam plasma darah, dan selebihnya diangkut oleh Hb
- Aliran O2 dari paru-paru ke sel-sel jaringan tubuh terjadi karena perbedaan tekanan partial O2 yaitu :
Tek. O2 paru-paru = 150 mmHg → Tek. O2 Paru-paru = 100 mmHg → Tek. O2 Jaringan = 0 – 40 mmHg
Tiap 100 cc darah arterial pada tek. 100 mmHg mengangkut 19 cc O2
Tiap 100 cc darah vena pada tek. 40 mmHg mengandung 12 cc O2
Jadi, tiap 100 cc darah hanya mengantar 7 cc O2 ke jaringan
Berarti tiap 5 liter darah menghantarkan 350 cc O2.
b. Tekanan CO2 :
- Tekanan CO2 jaringan = 60 mmHg → Tek. CO2 vena = 47 mmHg → Tek. CO2 alveolus = 35 mmHg
- Tiap liter darah mengandung 200 cc CO2 yang larut dalam plasma darah membentuk asam karbonat dan diangkut dalam bentuk HCO3
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO3¯
- Terbentuknya H2CO3 menyebabkan pH darah turun = 4,5
- pH darah akan dinetralkan oleh ion Na dan Ca
- Reaksi ini bolak balik dan dibantu enzym karbonat anhidrase
- Jika terjadi gangguan pengangkutan CO2 maka akan menyebabkan kadar H2CO3 dalam darah naik dan menurunkan kadar alkali darah yang disebut acidosis
Energi dan Pernafasan :
Proses respirasi menghasilkan energi ATP ( Adenosin Tri Phosphat)
ATP disimpan dalam sel dan digunakan untuk aktivitas dalam sel
Substrat untuk proses respirasi berupa :
1. Glukosa / fruktosa
2. Protein
3. Lemak
Proses Respirasi :
Proses respirasi dengan substrat glukosa tdd tahapan :
1. Daur Glukosa : perubahan glukosa menjadi asam piruvat
2. Daur Krebs : oksidasi asam piruvat menjadi air + CO2
(CO2 dibentuk dengan bantuan enzym dekarboksilase ; dan pelepasan atom Hidrogen dibantu enzym dehidrogenase)
3. Pembentukkan molekul air ; elektron dari ion H dipindahkan ke O2 dengan bantuan enzym sitokrom.
Gangguan pada sistem pernafasan
1. Asma 2. Pneumonia 3. Amandel
4. Polip 5. Bronkhitis 6. Renitis
7. Pleuritis 8. TBC 9. Anemia
10. Asfiksi 11. Tonsilitis 12.Faringitis
13. Dipteri 14. Emfisema
Teknologi penanggulangan kelainan sistem pernafasan.
1. Trakeotomi
2. Pulotor
3. Oxigen catheter / oksigen cannula
4. Spirometer
5. Pernafasan buatan darurat metode Sylvester dan Heger Nelsen
Sistem Pernafasan Pada Hewan :
1. Protozoa : difusi
2. Porifera dan Coelenterata : difusi
3. Cacing : difusi
4. Serangga : trakea, yang tdd spirakel/stigam, trakea dan trakeolus
5. Ikan : insang
6. Katak : insang ( larva/kecebong), paru-paru dan kulit ( dewasa)
7. Reptil : paru-paru
8. Burung : paru-paru, dan saccus pneumaticus (kantong udara) yang tdd antong pangkal leher, rongga dada, antara tulang korakoid, ketiak dan rongga perut
Mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada burung :
a. Inspirasi :
- tulang rusuk kontraksi
- rongga membesar, tekanan kecil
- udara masuk ke paru-paru dan pundi – pundi hawa
b. Ekspirasi :
- Tulang rusuk relaksasi
- Rongga dada mengecil, tekanan besar
- Udara keluar dari paru-paru dan pundi-pundi hawa
Mekanisme pernafasan pada saat terbang :
- Sayap terangkat, pundi-pundi antar tulang korakoid terjepit, pundi-pundi bawah ketiak mengembang
- Udara masuk ke pundi-pundi hawa bawah ketiak dan terjadilah inspirasi
- Sayap diturunkan pundi-pundi hawa bawah ketiak terjepit, dan pundi-pundi hawa antar tulang korakoid mengembang
- Udara masuk ke pundi-pundi hawa antar tulang korakoid dan terjadilah ekspirasi
Tidak ada komentar:
Posting Komentar