bidangkeilmuanfisika.files.wordpress.com file · web viewa. pengertian respirasi. ... bahan...

SISTEM RESPIRASI

PADA TUMBUHAN DAN HEWAN

Di buat oleh kelompok 3 :

Adi Sutrisno

Bambang Irawan

Dhiya Ratna Sari

Dwi Aprianingsih

Sulastri

Teja Putri Solihan

Illa Ayu Safitri

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

REGULER A

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVRSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2012

SISTEM PERNAPASAN PADA TUMBUHAN DAN HEWAN

A.     Pengertian respirasi

Respirasi adalah suatu proses pengambilan O2 untuk memecah senyawa-senyawa organik

menjadi CO2, H2O dan energi. Namun demikian respirasi pada hakikatnya adalah reaksi redoks,

dimana substrat dioksidasi menjadi CO2 sedangkan O2 yang diserap sebagai oksidator mengalami

reduksi menjadi H2O, yang disebut substrat respirasi adalah setiap senyawa organik yang

dioksidasikan dalam respirasi atau senyawa-senyawa yang terdapat dalam sel tumbuhan yang

secara relatif banyak jumlahnya dan biasanya direspirasikan menjadi CO2 dan H2O. Sedangkan

metabolit respirasi adalah intermediat-intermediat yang terbentuk dalam reaksi-reaksi respirasi.

B.     Respirasi pada Tumbuhan dan Hewan

a) Sistem Pernapasan pada Tumbuhan

Sebagaimana kita ketahui dalam semua aktivitas makhluk hidup memerlukan energi begitu

juga dengan tumbuhan. Respirasi terjadi pada seluruh bagian tubuh tumbuhan, pada tumbuhan

tingkat tinggi respirasi terjadi baik pada akar, batang maupun daun dan secara kimia pada

respirasi aerobik pada karbohidrat (glukosa) adalah kebalikan fotosintesis. Pada respirasi

pembakaran glukosa oleh oksigen akan menghasilkan energi karena semua bagian tumbuhan

tersusun atas jaringan dan jaringan tersusun atas sel, maka respirasi terjadi pada sel (Campbell,

2002).

Pada reaksi respirasi glukosa, dapat dituliskansebagai berikut :

C6H12O6 6CO2 + 6H2O + Energi

Tumbuhan hijau bernapas dengan mengambil

oksigen dari lingkungan, tidak semua tumbuhan bernapas

dengan menggunakan oksigen. Tumbuhan tak berklorofil

benapas tanpa memerlukan oksigen. Tujuan proses

pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada

peristiwa bernapas terjadi pelepasan energi. Tumbuhan

yang bernapas secara anaeraob mendapatkan energi

dengan car menguraikan bahan – bahan tertentu dimana

mereka hidup. Dalam proses pernapasan aerob / anaerab

akan dihasilkan gas karbon dioksida dan uap air. Gas dan uap air tersebut dikeluarkan dari tubuh.

Oksigen diperlukan dan karbon dioksida yang dihasilkan masuk dan keluar dari tubuh secara

difusi. Gas – gas tersebut masuk dan keluar melalui stomata yang ada pada permukaan daun dan

inti sel yang ditemukan pada kulit batang pegangan. Akar yang berada dalam tanah juga dapat

melakukan proses keluar msuknya gas. Tumbuhan yang hidup di daerah rawa/berlumpur

mempunyai akar yang mencuat keluar deari tanah. Akar ini disebut akar panas. Kandungan

katalis disebut juga enzim, enzim sangat penting untuk siklus reaksi respirasi (sebaik-baiknya

proses respirasi). Beberapa reaksi kimia membolehkan mencampur dengan fungsi dari enzim

atau mengkombinasikan sisi aktifnya. Penggunaan ini akan dapat dilihat hasilnya pada inhibitor

dari aktivitas enzim (Kimball, 1983).

Mahluk hidup memerlukan respirasi untuk mempertahankan hidupnya, begitu pula pada

tumbuhan. Respirasi pada tumbuhan menyangkut proses pembebasan energi kimiawi menjadi

energi yang diperlukan untuk aktivitas hidup tumbuhan. Pada siang hari, laju proses fotosintesis

yang dilakukan tumbuhan sepuluh kali lebih besar dari laju respirasi. Hal itu menyebabkan

seluruh karbondioksida yang dihasilkan dari respirasi akan digunakan untuk melakukan proses

fotosintesis. Respirasi yang dilakukan tumbuhan menggunakan sebagian oksigen yang dihasilkan

dari proses fotosintesis, sisanya akan berdifusi ke udara melalui daun. Reaksi penguraian glukosa

sampai menjadi H2O, CO2 dan energi melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, daur Krebs, dan

transpor elektron respirasi.

Glikolisis merupakan peristiwa perubahan glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat, 2

molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi dan 2 molekul ATP

untuk setiap molekul glukosa. Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan

penguraian asam piruvat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia. Reaksi ini terjadi

disertai dengan rantai transportasi elektron respiratori. Produk sampingan respirasi tersebut pada

akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan. Respirasi banyak memberikan

manfaat bagi tumbuhan. Proses respirasi ini menghasilkan senyawa-senyawa yang penting

sebagai pembentuk tubuh. Senyawa-senyawa tersebut meliputi asam amino untuk protein,

nukleotida untuk asam nukleat, dan karbon untuk pigmen profirin (seperti klorofil dan sitokrom),

lemak, sterol, karotenoid, pigmen flavonoid seperti antosianin, dan senyawa aromatik tertentu

lainnya, seperti lignin. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi dalam proses

respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan.

Pernafasan pada tumbuhan tingkat tinggi berlangsung secara aerob, pada pernafasan ini

terjadi proses pembebasan energi dari sari makanan di dalam sel tubuh melalui proses oksidasi

biologis, Oksidasi biologis adalah suatu reaksi antara sari makanan dengan oksigen yang

menghasilkan karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan energi. Reaksikiia ini merupakan reaksi

enzimatis, enzim berperan sebagai katalisator (pemercepat proses reaksi).

Energi yang dihasilkan dari pernapasan digunakan oleh tumbuhan untuk melakukan

berbagai kegiatan hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan dan melakukan kegiatan didalam

hidupnya misalnya untuk pertumbuhan pembentukan protein, mengangkut mineral didalam tanah

melakukan kembang biak serta melakukan proses fotosintesis.

Respirasi pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua yaitu aerob dan anaerob,

pernafasan aerob memerlukan oksigen O2, sedangkan pernafasan anaerob tiidak memerlukan

oksigen, untuk pernafasan anaerob dibedakan menjadi obligatif dan fakultatif, pernafasan

anaerob obligatif mutlak memerlukan oksigen sedangkan anaerob fakultatif dapat berlangsung

tanpa atau dengan oksigen.

1. Pernafasan tumbuhan tingkat tinggi

Pernafasan pada tumbuhan tingkat tinggi berlangsung secara aerob. Pada pernapasan ini

terjadi proses pembebasan energi dari sari makanan di dalam sel tubuh melalui proses oksidasi

biologis, Oksidasi biologis adalah suatu reaksi antara sari makanan dengan oksigen yang

menghasilkan karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan energi. Reaksikiia ini merupakan reaksi

enzimatis, enzim berperan sebagai katalisator ( pemercepat proses reaksi ).

Energi yang dihasilkan dari Respirasi digunakan oleh tumbuhan untuk melakukan

berbagai kegiatan hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan dan melakukan kegiatan di dalam

hidupnya, misalnya untuk pertumbuhan, pembentukan protein mengangkut mineral dari dalam

tanah, berkembang biak, serta melakukan proses fotosintesis.

2. Pernafasan pada tumbuhan tingkat rendah

Pernafasan pada tumbuhan tingkat rendah ada yang aaerob dan ada yang anaerob.

Pernafasan anaerob disebut juga dengan fermentasi ( proses pengubahan senyawa utama menjadi

senyawa bentuk lain dengan bantuan enzim) , misalnya proses pembentukan alkohol dari glukosa

denganbantuan jamur ragi ( Saccharomyces ).

Ditinjau dari kebutuhannya  akan oksigen, respirasi dapat dibedakan menjadi dua macam

yaitu :

a. Respirasi Aerobik (Aerob)

Respirasi aerob yaitu respirasi yang menggunakan oksigen oksigen bebas untuk mendapatkan

energi. Persamaan reaksi proses respirasi aerob secara sederhana dapat dituliskan : C6H12O6 +

6H2O –>>6H2O + 6CO2 + 675 kal. Dalam kenyataan reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu

banyak tahapan yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat

dibedakan menjadi 3 tahapan yaitu glikolosis, siklus krebs dan transport elektron (syamsuri,

1980).

1) Glikolisis

Kata “glikolisis” berarti “menguraikan gula” dan itulah yang tepatnya terjadi selama jalur

ini. Glukosa, gula berkarbon enam, diuraikan menjadi dua gula berkarbon tiga. Gula yang lebih

kecil ini kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang untuk membuat dua molekul

piruvat (Champbell, 2002) NADH merupakan sumber elektron berenergi tinggi, sedangkan ATP

adalah persenyawaan berenergi tinggi. Selama glikolisis dihasilkan 4 molekul ATP, akan tetapic

2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi yang lain

sehingga tersisa 2 molekul ATP yang siap digunakan untuk tubuh. Seluruh proses glikolisis tidak

memerlukan oksigen. Reaksi glikolisis terjadi di sitoplasma (di luar mitokondria). Hasil akhir

sebelum memasuki siklus krebs adalah asam piruvat. Ada yang membedakan tahap ini menjadi

dua yaitu glikolisis dan dekarbosilasi oksidatif. Glikolisis mengubah senyawa 6C menjadi

senyawa 2C pada hasil akhir glikolisis. Yang dimaksud dekarbosilasi oksidatif adalah reaksi

asam piruvat diubah menjadi asetil KoA (syamsuri, 1980).

2) Siklus krebs

Glikolisis melepas energi kurang dari seperempat energi kimiawi yang tersimpan dalam

glukosa, sebagian besar energi itu tetap tersimpan dalam dua molekul piruvet. Jika ada oksigen

molekuler, piruvat itu memasuki mitokondria dimana enzim siklus krebs menyempurnakan

oksidasi bahan bakar organiknya (Champbell, 2002) Memasuki siklus krebs, asetil KoA

direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam piruvat (6C). selanjutnya asam

oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya menjadi asam

oksalosuksinat. Dalam perjalanannya, 1C (CO2) dilepaskan. Pada tiap tahapan, dilepaskan energi

dalam bentuk ATP dan hidrogen. ATP yang dihasilkan langsung dapat digunakan. Sebaliknya,

hidrogen berenergi digabungkan dengan penerima hidrogen yaitu NAD dan FAD, untuk dibawa

ke sistem transport elektron. Dalam tahap ini dilepaskan energi, dan hidrogen direasikan dengan

oksigen membentuk air. Seluruh reaksi siklus krebs berlangsung dengan memerlukan oksigen

bebas (aerob). Siklus krebs berlangsung didalam mitokondria (Syamsuri, 1980).

3) Sistem Transpor Elektron

Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus krebs ada dua macam. Pertama

dalam bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi, yaitu ATP atau GTP (Guanin Tripospat). Energi ini

merupakan energi siap pakai yang langsung dapat digunakan. Kedua dalam bentuk transport

elektron, yaitu NADH (Nikotin Adenin Dinokleutida) dan FAD (Flafin adenine dinukleotida)

dalam bentuk FADH2. Kedua macam sumber elektron ini dibawa kesistem transfer elektron.

Proses transfer elektron ini sangat komplek, pada dasarnya elektron dan H+ dan NADH dan

FADH2 dibawa dari satu substrak ke substrak yang lain secara berantai. Setiap kali dipindahkan,

energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) kemolekul ADP

sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen sebagai penerima, sehingga

terbentuklah H2O. katabolisme 1 glukosa melalui respirasi aerobik menghasilkan 3 ATP. Setiap

reaksi pada glikolisis, siklus krebs dan transport elektron dihasilkan senyawa – senyawa antara.

Senyawa itu digunakan bahan dasar anabolisme (Syamsuri, 1980).

b) Respirasi Anaerobik (Anaerob)

Respirasi anaerobik adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi

tanpa menggunakan oksigen. Respirasi anaerobik menggunakan senyawa tertentu misalnya asam

fosfoenol piruvat atau asetal dehida, sehingga pengikat hidrogen dan membentuk asam laktat

atau alkohol. Respirasi anaerobik terjadi pada jaringan yang kekurangan oksigen, akan tumbuhan

yang terendam air, biji – biji yang kulit tebal yang sulit ditembus oksigen, sel – sel ragi dan

bakteri anaerobik. Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa. Selain glukosa,

bahan baku seperti fruktosa, galaktosa dan malosa juga dapat diubah menjadi alkohol. Hasil

akhirnya adalah alkohol, karbon dioksida dan energi. Glukosa tidak terurai lengkap menjadi air

dan karbondioksida, energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik.

Reaksinya:

C6H12O6 Ragi >> 2C2H5OH + 2CO2 + 21 Kal

Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan bakteri

anaerobik seperti klostidrium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan

dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga memberi

kemungkinan bakteri tambah subur (Syamsuri, 1980).

Seperti dijelaskan sebelumnya, proses respirasi diawali

dengan proses pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida

melalui alat pernapasan. Alat pernapasan tumbuhan letaknya

tersebar. Tumbuhan dapat melakukan pertukaran gas melalui

stomata, lenti sel, dan rambut akar. Pada tumbuhan tertentu,

pernapasan melalui alat khusus, misalnya akar napas pada

tumbuhan bakau maupun beringin. Berikut ini akan dijelaskan

alat-alat pernapasan tumbuhan.

1. Stomata

Stomata atau mulut daun terdiri atas celah atau lubang yang dikelilingi oleh dua sel

penjaga dan terletak di daun. Stomata berfungsi sebagai tempat pertukaran gas pada tumbuhan,

sedangkan sel penjaga berfungsi untuk mengatur, membuka dan menutupnya stomata.

Stomata tumbuhan pada umumnya membuka pada saat matahari terbit dan menutup saat

hari gelap. Membuka dan menutupnya stomata dipengaruhi oleh kandungan air dan ion kalium di

dalam sel penjaga. Ketika sel penjaga memiliki banyak ion kalium, air dari sel tetangga akan

masuk ke dalam sel penjaga secara osmosis. Akibatnya, dinding sel penjaga yang berhadapan

dengan celah stomata akan tertarik ke belakang, sehingga stomata menjadi terbuka. Sebaliknya,

ketika ion

kalium keluar

dari sel

penjaga, air dari sel penjaga akan berpindah secara osmosis ke sel tetangga. Akibatnya, sel

tetangga mengembang dan mendorong sel penjaga ke arah celah sehingga stomata menutup.

Perhatikan gambar dibawah ini :

Gamabar : Membuka dan menutupnya stomata diatur oleh sel penjaga (guard cell) ; stoma

membuka (kiri), stoma menutup (kanan). (Sumber : Campbell et al. 1999)

2. Lentisel

Pada tumbuhan dikotil, selain kambium intervasikuler yang membentuk xilem dan floem

sekunder, ada juga kambium gabus yang menghasilkan parenkima gabus dan lapisan gabus.

Lapisan gabus akan menggantikan epidermis. Lapisan gabus terdiri atas sel-sel mati dan

membantu melindungi batang. Kambium gabus, parenkima gabus, dan lapisan gabus akan

mengelupas dan lepas sebagai bagian kulit. Akibatnya, timbul lubang-lubang di batang yang

disebut lentisel. Lentisel memungkinkan sel-sel tetap hidup di dalam batang melalui pertukaran

gas dengan udara luar.

Gamabar : Lentisel (Sumber: http://www.biyolojiegitim.yyu.edu.tr)

3.  Rambut Akar

Selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, rambut akar berfungsi sebagai alat

pernapasan. Sel-sel rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah.

Gamabar : Rambut Akar

4.  Alat Pernapasan Khusus

Kemampuan tumbuhan

beradaptasi terhadap lingkungan menghasilkan alat pernapasan khusus. Tumbuhan bakau yang

hidup di lingkungan air laut mempunyai akar yang tumbuh ke atas permukaan tanah untuk

memperoleh oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Akar tersebut disebut akar napas.

Pohon beringin dan anggrek mempunyai akar gantung untuk bernapas. Akar tersebut

tumbuh dari batang dan menggantung kearah tanah. Pada saat masih menggantung, akar ini

menyerap uap air dan gas dari udara. Akan tetapi setelah masuk ke tanah, akar tersebut berfungsi

menyerap air dan garam mineral. Tumbuhan yang  hidup di air seperti enceng gondok dan

kangkung, batangnya mempunyai rongga-rongga udara yang  besar berfungsi untuk menyalurkan

oksigen.

Gamabar : (a) akar pohon bakau   (b) akar pohon beringin

Pertukaran Gas

Pertukaran gas antara tumbuhan dan lingkungannya merupakan bagian yang penting

dalam respirasi. Pertukaran gas secara keseluruhan berlangsung secara difusi. Difusi merupakan

perpindahan zat dari larutan pekat ke larutan encer. Oksigen akan masuk ke dalam sel tumbuhan

secara difusi melalui ruang antar sel, dinding sel, membran sel, dan akhirnya masuk ke dalam

sel. Begitu juga dengan karbondioksida, yang akan berdifusi ke luar sel dan masuk ke ruang

antar sel. Transpor oksigen dan karbon dioksida antara ruang antar sel dengan lingkungan luar

juga berlangsung secara difusi.

o Proses Respirasi

Respirasi merupakan proses penguraian senyawa organik menjadi air dan karbondioksida

untuk memperoleh energi dengan bantuan oksigen. Senyawa organik merupakan bahan bakar

respirasi untuk menghasilkan ATP, sedangkan produk limbah respirasi seperti karbon dioksida

dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis.

Lihat Gambar 6. Energi (ATP) yang diperoleh dari proses respirasi, akan digunakan untuk

aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Proses keseluruhan dapat dirangkum sebagai berikut:

Senyawa organik + oksigen –> karbon dioksida + air + energy

Gambar : Hubungan antara proses fotosintesis dengan proses respirasi pada tumbuhan (Sumber:

Campbell, et all, 2006)

Glukosa, lemak, dan protein dapat diproses dan digunakan sebagai bahan respirasi. Jika

glukosa (C6H12O6) yang digunakan sebagai bahan respirasi maka reaksinya dapat ditulis sebagai

berikut:

C6H12O6 6CO2 + 6H2O + Energi

Sebagian besar dari energi (kira-kira 2.870 KJ atau 686 kcal mol-1 glukosa) yang

disebabkan selama respirasi adalah panas (kalor ). Jika suhu rendah, panas tersebut dapat

memicu metabolisme dan menguntungkan pertumbuhan beberapa spesies tumbuhan, tetapi

biasanya panas itu hanya dipindahkan ke atmosfir atau ke tanah dengan tidak berakibat apa pun

bagi tumbuhan. Jauh lebih penting dari panas adalah energy yang tersimpan dalam ATP, karena

energy itu dapat digunakan kelak dalam banyak proses hidup penting, seperti tumbuh dan

akumulasi ion.

Ringkasan reaksi respirasi tersebut di atas menyesatkan, karena respirasi tidak hanya terdiri

atas satu reaksi. Repirasi terdiri atas 50 atau lebih reaksi, masing-masing dikatalisi oleh enzim

yang berbeda. Respirasi adalah suatu oksidasi yang berlangsung dalam medium air, dan pada pH

mendekati netral. Penguraian molekul-molekul besar setahap demi setahap memberikan suatu

cara untuk mengubah energi ATP. Pada waktu penguraian berlangsung, karbon antara untuk

sintesis sejumlah produk tumbuhan yang penting. Temasuk di sini anatara lain asam amino untuk

protei, nukleotida untuk asam nukleat dan precursor karbon untuk pigmen profirin (seperti

klorofil dan sitokrom) serta untuk lemak terol, karotenoid antosianin dan beberapa senyawa

aromatik yang lain. Pada waktu senyawa-senyawa tersebut dibentuk, perubahan subtrat asal

respirasi menjasi CO2 dan H2O tidak lengkap. Biasanya hanya beberapa subtrat respirasi yang

dioksidasi sempurn menjadi CO2 dan H2O ( proses kata bolisme ), sedangkan sisanya digunakan

dalam proses sintesis ( anabolisme ) terutama dalam sel-sel yang sedang tumbuh. Energi yang di

tangkap selama oksidasi dapat digunakan untuk sintesis molekul-molekul besar yang diperlukan

untuk pertumbuhan. Pada waktu tumbuhan sedang tumbuh, laju respirasi meningkat karena

diperlukan pertumbuhan, tetapi beberapa senyawa yang digunakan dipindahkan ke reaksi sintesis

dan tidak pernah timbul sebagai CO2. Atom-atom karbo dalam senyawa yang direspirasi akan

diubag menjadi CO2 atau suatu molekul besar seperti tersebut di atas bergantung pada macam sel

yang terlibat, posisi sel dalam tumbhan dan kecepatan pertumbuhan tumbuhan itu.

1. Substrat untuk Respirasi

Subtrat untuk respirasi setiap bahan organik tumbuhan yang teroksidai sebagian (menjadi

senyawa teroksidasi) atau teroksidasi sempurna (menjadi CO2 dan H2O) dalam metabolism

repiratoris. Karbohidrat merupakan subtrat utama respirasi dalam sel-sel tumbuhan tinggi.

Subtrat untuk respirasi yang paling penting di antara karbohidrat adalah sukrosa dan pati.

Sukrosa ( suatu disakarida yang terdiri atas glukosa dan fruktosa ) dan pati (polimer dari

glukosa) adalah bentuk karbohidrat yang disimpan dalam sel tumbuhan. Sukrosa, fruktosa, dan

glukosa merupaka gula dapat larut utama dalam sel tumbuhan. Di dalam sel-sel tumbuhan

perubahan antara glukosa, fruktosa, sukrosa dan pati dilakasanakan melalu transformasi yang

dikatalisi enzim dari derivat-derivat karbohidrat terfosforilasi tersebut.

Gambar B.a.1. Dari keempat senyawa ini, glukosa biasanya dianggap sebagai titik awal

untuk metabolism karbohidrat.

Dalam beberapa jaringan tumbuhan, selain karbohidrat, senyawa lain kadang-kadang

dapat berperan sebagai subtrat respirasi. Biji-biji tertentu, misalnya biji jarak mengandung lemak

sebagai bahan cadangan yang terdapat dalam jaringan endosperem yag mengelilingi embrio.

Selama beberapa hari pertama perkecambahan , lemak-lemak diubah terutama menjadi sukrosa

yang selajutnya diserap dan direspirasikan oleh embrio yang sedang tumbuh. Jadi metabolisme

respirasi dalam endosperem dari biji-biji mengandung lemak yang sedang berkecambah itu

terutama dari peguraian lemak menjadi CO2 dan H2O.

Pada keadan tertentu dalam bebrapa jaringan asam organik dapat digunakan sebagai

subtrat untuk respirasi. Misalnya, asam organik berkabon-empat yaitu asam amalat ditambu

dalam daun tumbuhan sukulen yang termasuk family Crassulaceae dan family lain selama malam

hari. Asam glikolat, asam organic berkarbon-dua, juga digunakan sebagai subtract respirasi,

asam glikolt dihasilkan dalam daun yang disinari sebagia besar tumbuhan tiggi.

Protein jarang direspirasi kecuali dalam keadaan tertentu. Dalam daun yang dipetik ,

misalnya penguraian protein berlangsung bersama-sama dengan penguraian karbohidrat. Protein

juga berperan sebagai subtrat respirasi selama tahap awal perkecambahan biji yang mengandung

protein sebagai cadangan makan.

2. Garis Besar Metabolisme dari Respirasi

Proses utama respirasi adalah mobilita senyawa organik dan oksidasi senyawa-senyawa

tersebut secara terkendali untuk membebaskan energi dari bagi pemelihara dan perkembangan

tumbuhan. Perhatikan reaksi keseluruhan dari oksidasi satu molekul heksosa berikut ini :

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + Energi

Reaksi respirasi (Oksidasi Biologis) suatu karbohidrat, misalnya glukosa berlangsung

dalam empat tahapan yaitu :

I. Glikolisis, merupakan serangkaian reaksi yang menguraikan satu molekul glukosa

menjadi dua molekul asam pirufat.

II. Dekarboksilasi oksidasi piruvat. Asam piruvat yaitu senyawa 3C diubah menjadi

senyawa 2C (asetil-SKoA) denganmelepaskan CO2.

III. Daur sitrit. Senyawa 2C yang dihasilkan dari tahap Dekarboksilasi oksidasi piruvat

diuraiakn menjadi CO2. Daur ini lebih dikenal dengan nama daur krebs. Daur ini juga

dinamakan daur asam sitrat kareana senyawa C6 yang pertama kali dibentuk dalam daur

ini adalah asam sitrat.

IV. Oksidasi terminal dalam rantai rspiratoris. Hydrogen yang dihasilkan oleh subtrat pada

tahap Glikolisis hingga Daur sitrit akhirnya berkombinasi dengan air. Agar hal ini dapat

berlangsung, terjadi suatu angkutan hidrogen sepanjang suatu rantai system redoks, yaitu

melalaui suatu system angkutan/transport electron. Energy yang dibebaskan oleh

angkutan electron ini digunakan untuk pembentukan ATP.

ATP Fruktosa-6-fosfat ADP ADPGlukosa 2 1 3

Glukosa-6-fosfat ATP

7 8 Fruktosa

Glokosa-1-fosfat Pati 6

iP 5

UTP PiP UDPG 4

UDP

SukrosaGambar B.a.1 : Gambaran secara diagram beberapa reaksi metabolik yang mengikut sertakan

Glukosa, fruktosa, sukrusa dan pati ; ditunjukan bahwa keempat senyawa

tersebut dapat saling dikoversikan dalam sel tumbuhan.

Keterangan :

iP asam fosfat ( H3PO4 )

PiP asam pirofosfat ( H4P2O7 )

UDP uridin difosfat

UTP uridin trifosfat

UDPG uridin difosfatglukosa

ADP adenosine difosfat

Enzim yang digunakan :

1. Glukokinase 2. Fosfoheksosa isomerase

3. Fruktokinase

4. UDPG-fruktosa-

transglikosilase

5. UTP-glukos-1-fosfat-

uridiltransferase

6. Pati fosforilase

7. Α-amilase, β-amilase dan

maltase

8. Fosfoglukomut

3. Oksidase selain Sitokrom Oksidase

Oksidase adalah enzim yang mengkatalisis transfer elektron dari subtrat ke O2.

Sedangkan sitokrom oksidase adalah enzim mitokondria yang mengakhiri rantai respirator.

Melalui sitokrom oksidase, electron dipindahan dari subtract respirasi tertentu (misalnnya

NADH2) ke O2 yang tereduksi menjadi air. Selain sitokrom oksidase, oksidase juga berperan

penting dalam pengambilan O2 oleh sel-sel tumbuhan. Berikut ini beberapa bentuk oksidase :

1) Asam glikolat oksidase

Peroksisom daun hijau mengandung oksidase yang mempunyai flavin yaitu asam

glikolat oksidase yang berfungsi untuk ereduksi O2 menjadi hydrogen peroksida (H2O2). H2O2

yang dihasilkan selanjutnya diuraikan oleh reaksi yang diktalisis oleh enzim katalase yang

terdapat dalam semua sel tumbuhan menjadi H2O dan O2.

2H2O2 2H2O + O2

2) Flavin Oksidase

Oksidase mengandung flavi lain yang disebut flavin oksidase beberapa dalam penguraian

secara oksidase asam lemak dalam jaringan kecambahan tertentu. Enzim ini terdapat dalam

organel disebut glioksisom. Koenzim untuk flavin oksidase adalah flavin-adenin dinukleotida.

H2O2 yang dihasilkan oleh reaksi ini diuraiakan oleh katalase menjadi H2O dan O2.

3) Fenolase ( Difenol oksidae )

Perubahan warna menjadi coklat atau hitam yang terbentuk dalam beberapa jaringan tak

lama setelah kerusakan karena diiris, dipotong atau lainnya adalah hasil aktivitas oksidase yang

mengandung tembaga yang disebut difenol oksidase atau fenoase. Contoh reaksi coklatnya

jaringan anatara lain kulit dan daging buah pisang dan sayuran seperti ekntang, terong dan apel.

Oksidase suatu o-dihidroksifenol ( misalnya asam klorogenat ) oleh O2 ( yaitu aktifitas fenolase )

menghasilkan o-kinon yang sesuai. Kinon ini sangat reaktif dan berkondensasi dengan asam

amino dan protein yang terdapat dalam jaringan tumbuhan, menghsilkan polimer kompleks

berwarna coklat.

4) Asam askorbat oksidase

Asam askorbat oksidase adalah enzim yang mengandung tembaga yang telah diekstraksi

dari beberapa jaringan tumbuhan. Didasarka dari sebuah penemuan bahwa suatu campuran yang

mengandung asam askorbat, sistin, sediaan enzim asam askorbat oksidase, asam dehidroaskorbat

dan sistin reduktase mampu mengoksidase NADH2.

5) IAA ( Asam Indol asetat) Oksidase

Jaringn tumbuhan mengandung enzim enzim yang mampu mengoksidasi IAA. Enzim ini

bukan suatu oksidase asli sebaliknya IAA oksidase termasuk kelompok enzim peroksidase.

Peroksidase mengkatalisis oksidasi sebagai berikut :

AH2 + H2O2 A + 2H2O

4. Reaksi karboksilasi

Reaksi karboksilasi yang mengubah asam karbon-tiga dari jalur glikolisis menjadi asam

berkarbon-empat dari daur krebs merupakan reaksi anaplerotik yang penting. Satu jalur

anaplerotik lain yang penting adalah daur glioksilat satu daur yang mampu mengubah satu

molekul sitrat dan asatu molekul asetil-KoA menjadi dua molekul oksaloasetat. Tetapi,

karboksilsi ini mempunyai sejumlah fungsi lain dalam tumbuhan termasuk sinstesis senyawa

antara dalam jaringan embrio atau jaringan yang tidak mempunyai mekanisme dalam

menambat/mengikat CO2 untuk fotosintesis.

5. Kontrol dari Respirasi

Respirasi adalah suatu proses eksergonik (eksotermik) yaitu melepaskan energi.

Jadi jika tidak dikontrol, respirasi akan berjalan dengan kecepatan tinggi secara

berkesinambungan hingga semua persedian subtract habis. Sebenarnya sejumlah

pengontrolan berkerja pada berbagai fase metabolisme sel. Dibawah ini terdapal beberapa

kontrol dari respirasi :

1) Efek Pasteur

Metabolisme ragi dapat dipengaruhi olek oksigen ; oksigen rendah fermentasi

sedangkan oksigen tinggi menghambat fermentasi dan memacu respirasi oksidasi dan

juga meningkatkan penggunaan karbon dari gula untuk reaksi sintesis. Oksigen berperan

dalam pengaturan ratio ATP/ADP. Jika oksigen tidak terdapat, metabolism tidak dapat

berlangsung dan jalur utama sintesis ATP berhenti. Metabolisme sel akan dilanjutkan

dengan menggunakan ATP yang masih ada dan sejumlah ADP dan iP dihasilkan yang

meransang fermentasi. Jika oksigen tidak ada, daur krebs tidak dapat berlangsung

sehingga senyawa antara daur krebs tidak tersedia untuk reaksi sintesis. Piruvat juga tidak

terdapat karena piruvat direduksi menjadi laktat atau etanol yang diperlukan untuk

reoksidasi NADH2. Selain itu, bannyak reaksi sintesis yang menggunakan senyawa antara

memerlukan metabolism oksidasi. Karena itu pada kondisi anaerob sedikit atau tidak ada

karbon gula yang dialihkan ke sintesi seluler, sedangkan adanya oksigen memungkinkan

terjadinya reaksi tersebut.

2) Kontrol umpan balik dan alosterik

Efek alosterik terjadi jika suatu molekul kecil yang sering tidak berkaitan langsung

dengan reaksi akan meningkatkan atau menghambat reaksi enzim yang khas dengan

berkombinasi dengan tempat sekunder atau alosterik dari enzim. Mekanisme umpan balik

melibatkan penghambatan atau pemacu (jarang terjadi) suatu atau reaksi oleh satu hasil akhirnya

yang sering merupakan hasil efek alosterik. Biasanya reaksi permulaan dan belakangan dalam

satu jalur metabolism sangat eksotermik, artinya reaksi-reaksi itu mempunyai perubahan energi

bebas yang sangat negatif dan karena itu hampir tidak dapat dibalik. Ini mencegah penimbunan

subtrat atau senyawa antara dan enzim-enzim yang dimaksud disebut pemacu gerak

(pacemakers). Pemacu gerak merupakan tempat yang jelas memerlukan pengaturan, seperti

halnya enzim-enzi yang menengahi reaksi pada tempat percabangan utama dalam suatau rantai

metabolisme.

3) Kontrol kofaktor

Reaksi-reaksi respirasi yang penting dikontrol oleh prekursor-hasil melalui perbandingan

NADH2/NAD dan ATP/ADP. Glikolisis dan fermentasi diatur oleh keperluan sel akan ATP dan

NADH2. Reaksi-reaksi reduksi dari fermentasi (piruvat laktat etanol ) diatur oleh

keperluan mutlak akan NAD yang tidak dapat dibentuk dari NADH2 melalui rantai angkutan

elektron tanpa adanya oksigen.

4) Reaksi-reaksi cabang

Laju respirasi dipengaruhi oleh keperluan sel akan senyawa-aenyawa antara

sintesis.

Penggunaan senyawa antara akan mempengaruhi reaksi respirasi yang membentuknya dan

meningkatkan laju kesluruhan respirasi. Karena metabolisme selanjutnya dari senyawa antara

yang diambil tersebut juga memerlukan ATP atau kofaktor tereduksi (misalnya sintesis asam

amaino dan protein) maka peningkatan lebih lanjut dari laju respirasi akan terjadi.

6. Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi

a. Subtrat

Respirasi bergantung pada tersedianya subtrat, dan tumbuhan dengan pesediaan

pati,

fruktan dan gula yang rendah, laju respirasinya juga rendah. Tumbuhan yang kekeurangan gula,

jika diberi gula sering nyatanya menunjukan kenaikan respirasi. Daun-daun yang terlindung dan

yang terdapat di bagian yang lebih bawah biasanya respirasinya lebih rendah dari pada daun

yang terdapat di bagian lebih atas yang terdedah pada tingkat cahaya lebih tinggi. Jika

kekurangan bahan untuk respirasi sangat ekstensif maka protein pun dapat dioksidasi.

b. Suhu

Respirasi seperti juga proses-proses reaksi ezimatis yang lain dipengaruhi oleh suhu.

Didalam batas-batas tertentu laju reaksi enzim kira-kira meningkat dua kali untuk setiap

kenaikan suhu 100C. Pada waktu suhu naik di atas350C trjadi penurunan respirasi karena enzim-

enzim yang diperlukan mulai mengalami denaturasi.

c. Oksigen

Suplai O2 mempengaruhi respirasi, tetap pengaruhnya sangat berbeda untuk spesies

tumbuhan yang berbeda dan malahan berbeda untuk organ-organ yang berbeda dalam tumbuhan

yang sama. Dalam jaringan yang lebih tebal dengan perbadingan permukaan/volume rendah,

difungsi O2 dari udara ke sitokrom oksidase dalam sel-sel di sebelah dalam diperlambat sehingga

laju respirasi rendah.

d. Umur dan tipe jaringan

Respirasi jarigan muda lebih tiggi dari jaringan muda lebih tinggi jaringan tua, jaringan

yang berkembang melakukan respirasi lebih tinggi dari jaringan dewasa. Misalnya laju respirasi

kecambah biasanya meningkat cepat selama perkecambahan hingga mencapai suatu puncak pada

periode pertumbuhan kecambah yang paling cepat kemudian menurun setelah jaringan dewasa.

e. Karbon dioksida

Sebagai hasil akhir reaksi, konsentrasi yang tinggi dari karbon dioksida diperkirakan akan

menghambat respirasi. Konsentrasi karbon dioksida yang tinggi menyebabkan stomata menutup.

Karbon dioksida berpengaruh menghambat pada suksinat dehidrogenase tetapi ini hanya akan

mempengaruhi respirasi aerop yang mungkin tidak begitu penting pada awal perkecambahan.

f. Garam-garam

Jika akar menyerap garam, laju respirasi meningkat. Hal ini dikaitkan dengan energi

yang dikeluarkan pada saat garam/ion diserap. Fenomena ini disebut respirasi garam.

g. Luka dan stimulasi

Stimulasi mekanis pada jaringan daun menyebabkan

respirasi naik untuk sementara,

biasanya beberapa menit hingga satu jam.

b) Sistem Pernapasan pada Hewan

Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh

tempat O2 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya CO2

dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan

bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang

lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea,

dan paru-paru buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus

sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada

hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi

dari lingkungan melalui rongga tubuh.

1) Sistem Penapasan pada vertebrata

1. Burung

Burung mempunyai saluran pernapasan yang

terdiri atas lubang hidung, trakea, bronkus dan paru-

paru. Pada bagian bawah trakea terdapat alat suara

disebut siring. Burung mempunyai alat bantu

pernapasan yang disebut pundi-pundi udara yang

berhubungan dengan paru-paru. Fungsi pundi-pundi

udara antara lain menyimpan udara, mempermudah

burung terbang, memperkecil berat jenis ketika

terbang, mengurangi kehilangan panas tubuh yang

berlebihan, dan untuk membantu pernapasan dan

membantu membesarkan rongga siring sehingga dapat memperkeras suara. Proses

pernapasan pada burung terjadi sebagai berikut. Jika otot tulang rusuk berkontaksi, tulang

rusuk bergerak ke arah depan dan tulang dada bergerak ke bawah. Rongga dada menjadi

besar dan tekanannya menurun. Hal ini menyebabkan udara masuk ke dalam paru-paru

dan selanjutnya masuk ke dalam pundi-pundi udara.

Jalur pernapasan pada burung berawal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara

masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang

menghubungkan trakea. Trakeanya panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk

cincin, dan bagian akhir trakea bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan

bronkus kiri. Dalam bronkus pada pangkal trakea terdapat sirink yang pada bagian

dalamnya terdapat lipatan-lipatan berupa selaput yang dapat bergetar. Bergetarnya

selaput itu menimbulkan suara. Bronkus bercabang lagi menjadi mesobronkus yang

merupakan bronkus sekunder dan dapat dibedakan menjadi ventrobronkus (di bagian

ventral) dan dorsobronkus ( di bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan

dorsobronkus, oleh banyak parabronkus (100 atau

lebih). Parabronkus berupa tabung tabung kecil. Di

parabronkus bermuara banyak kapiler sehingga

memungkinkan udara berdifusi. Selain paru-paru,

burung memiliki 8 atau 9 perluasan paru-paru atau

pundi-pundi hawa (sakus pneumatikus) yang

menyebar sampai ke perut, leher, dan sayap. Pundi-

pundi hawa berhubungan dengan paru-paru dan

berselaput tipis. Di pundi-pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan; pundi-pundi

hawa hanya berfungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh.

Karena adanya pundi-pundi hawa maka pernapasan pada burung menjadi efisien. Pundi-

pundi hawa terdapat di pangkal leher (servikal), ruang dada bagian depan (toraks

anterior), antara tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks

posterior), dan di rongga perut (kantong udara abdominal).

Pada waktu otot tulang rusuk mengendur, tulang rusak bergerak ke arah belakang

dan tulang dada bergerak ke arah atas. Rongga dada mengecil dan tekanannya menjadi

besar, mengakibatkan udara keluar dari paru-paru. Demikian juga udara dari pundi-pundi

udara keluar melalui paru-paru. Pengambilan oksigen oleh paru-paru terjadi pada waktu

inspirasi dan ekspirasi. Pertukaran gas hanya terjadi di dalam paru-paru. Pada burung,

tempat berdifusinya gas pernapasan hanya terjadi di paru-paru. Paru-paru burung

berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga dada yang dilindungi oleh tulang rusuk.

Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru (inspirasi) disebabkan adanya

kontraksi otot antartulang rusuk (interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan

tulang dada bergerak ke bawah. Atau dengan kata lain, burung mengisap udara dengan

cara memperbesar rongga dadanya sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi

kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang masuk sebagian kecil

tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan diteruskan ke pundi- pundi hawa sebagai

cadangan udara.

Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (O2) di paru-paru

berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak atau

diangkat ke atas maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada

tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal

relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga

dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan di udara luar akibatnya

udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya

rongga dada, udara dari kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen

dalam pembuluh kapiler di paru-paru. Jadi,

pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi

pada saat ekspirasi maupun inspirasi.

Burung mengisap udara udara mengalir

lewat bronkus ke pundi-pundi hawa bagian

belakang bersamaan dengan itu udara yang

sudah ada di paru-paru mengalir ke pundi-pundi

hawa udara di pundi-pundi belakang

mengalir ke paru-paru udara menuju pundi-

pundi hawa depan. Kecepatan respirasi pada

berbagai hewan berbeda bergantung dari

berbagai hal, antara lain, aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh.

2. Reptil

Reptil bernapas dengan paru-paru. Contohnya buaya, kadal, ular, kura-kura, komodo

dan cicak. Pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida terjadi di dalam paru-

paru. Keluar masuknya udara dari dan keluar paru-paru karena adanya gerakan-gerakan

dari tulang rusuk. Saluran pernapasan terdiri dari lubang hidung.

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. Sistem pernafasan pada reptilia

lebih maju dari Amphibi. Dinding laring dibentuk oleh tulang rawan kriterokoidea dan

tulang rawan krikodea. Trakhea dan bronkhus berbentuk panjang dan dibentuk oleh

cincin-cincin tulang rawan. Tempat percabangan trakhea menjadi bronkhus disebut

bifurkatio trakhea. Bronkhus masuk ke dalam paru-paru dan tidak bercabang-cabang lagi.

Paru-paru reptilia berukuran relatif besar, berjumlah sepasang. Struktur dalamnya

berpetak-petak seperti rumah lebah, biasanya bagian anterior lebih banyak berpetak

daripada bagian posterior. Larinx terletak di ujung anterior trachea. Dinding larinx ini

disokong oleh cartilago cricoida dan cartilago anytenoidea. Kearah posterior trachea

membentuk percabangan (bifurcatio) menjadi bronkhus kanan dan bronkhus kiri, yang

masing-masing menuju ke pulmo kanan dan pulmo kiri. Pulmo lacertilia dan ophidia

ialah relatif sederhana. Pada beberapa bentuk, bagian internal pulma terbagi tidak

sempurna menjadi dua bagian, ialah bagian anterior berdinding saccuter sedang bagian

posterior berdinding licin, tidak vasculer dan berfungsi terutama untuk reservoir. Paru-

paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tulang rusuk. Paru-paru

reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi

memperbesar permukaan

pertukaran gas. Pada reptilia

pertukaran gas tidak efektif. Pada

kadal, kura-kura, dan buaya paru-

paru lebih kompleks, dengan

beberapa belahan - belahan yang

membuat paru-parunya bertekstur

seperti spon. Paru-paru pada beberapa

jenis kadal misalnya bunglon Afrika

mempunyai pundi-pundi hawa cadangan

yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.

o Paru - paru reptilian

Reptil bernapas dengan paru-paru. Pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida terjadi

di dalam paru-paru. Keluar masuknya udara dari dan keluar paru-paru karena adanya gerakan-

gerakan dari tulang rusuk. Saluran pernapasan terdiri dari lubang hidung, trakea, bronkus dan

paru-paru.

3. Katak

Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru.

Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Katak dalam

daur hidupnya mengalami metamorfosis atau perubahan bentuk. Pada waktu muda

berupa berudu dan setelah dewasa hidup di darat. Mula-mula berudu bernapas dengan

insang luar yang terdapat di bagian belakang kepala. Insang tersebut selalu bergetar yang

mengakibatkan air di sekitar insang selalu berganti. Oksigen yang terlarut dalam air

berdifusi di dalam pembuluh kapiler darah yang terdapat dalam insang.

Setelah beberapa waktu insang luar ini akan berubah menjadi insang dalam dengan

cara terbentuknya lipatan kulit dari arah depan ke belakang sehingga menutupi insang

luar. Katak dewasa hidup di darat, pernapasannya dengan paru-paru. Selain dengan paru-

paru, oksigen dapat berdifusi dalam rongga mulut yaitu melalui selaput rongga mulut dan

juga melalui kulit.

Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karna tipis dan banyak

terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan

faring, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut

dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan

selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya

selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan

mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena

kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya

karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan

paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian

pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit.

Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit,

katak bernapas juga dengan paru-paru walaupun paru-

parunya belum sebaik paru-paru mamalia.

Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk

gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan

paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti

kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-

paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus

yang pendek. Gambar : alat pernafasan katak

Gambar : Mekanisme pernafasan katak

Dalam paru-paru terjadi mekanisme

inspirasi dan ekspirasi yang keduanya

terjadi saat mulut tertutup. Fase

inspirasi adalah saat udara (kaya

oksigen) yang masuk lewat selaput

rongga mulut dan kulit berdifusi pada

gelembung-gelembung di paru-paru.

Mekanisme inspirasi adalah sebagai

berikut. Otot Sternohioideus

berkonstraksi sehingga rongga mulut

membesar, akibatnya oksigen masuk

melalui koane.

Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga

rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru

lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada

dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan.

Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi

sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak

menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah

berkontraksi yang juga diikuti dengan

berkontraksinya geniohioideus sehingga

rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya

rongga mulut maka udara yang kaya karbon

dioksida keluar.

4. Ikan

Ikan hidup di air rawa, sungai,

laut, kolam, danau. Ikan bernafas

dengan insang. Pernafasan ikan berlangsung 2 tahap :

Tahap I (Tahap Pemasukan) :

Pada tahap ini mulut ikan membuka dan tutup insang menutup sehingga air masuk

rongga mulut, kemudian menuju lembaran insang, disinilah oksigen yang larut dalam air diambil

oleh darah, selain itu darah juga melepaskan karbondioksida dan uap air.

Tahap II (Tahap Pengeluaran) :

Mulut menutup dan tutup insang membuka sehingga air dari rongga mulut mengalir

keluar melalui insang. Air yang dikeluarkan ini telah bercampur dengan CO2 dan uap air yang

dilepaskan darah.

Untuk ikan yang hidup di lumpur seperti ikan lele, gabus, betok, pada insangnya terdapat

banyak lipatan yang disebut Labirin.

Ikan juga mempuyai gelembung renang yang berfungsi untuk :

a. Menyimpan oksigen

b. Membantu gerakan ikan naik turun

Ikan mas bernapas dengan insang yang terdapat pada sisi kiri dan kanan kepala. Masing-

masing mempunyai empat buah insang yang ditutup oleh tutup insang (operkulum). Proses

pernapasan pada ikan adalah dengan cara membuka dan menutup mulut secara bergantian

dengan membuka dan menutup tutup insang. Pada waktu mulut membuka, air masuk ke dalam

rongga mulut sedangkan tutup insang menutup. Oksigen yang terlarut dalam air masuk berdifusi

ke dalam pembuluh kapiler darah yang terdapat dalam insang dan pada waktu menutup, tutup

insang membuka dan air

dari rongga mulut keluar

melalui insang. Bersamaan

dengan keluarnya air melalui

insang,

karbondioksida

dikeluarkan.

5. Mamalia

Mamalia disebut juga hewan menyusui karena hewan

betina dari kelompok ini menyusui anaknya, contohnya kambing,

sapi,kerbau, kuda, kucing, tikus. Hewan mamalia yang hidup di

air adalah ikan paus dan lumba-lumba. Hewan mamalia bernafas

dengan paru-paru.

2) Sistem Pernapasan pada Hewan Invertebrata1. Cacing Tanah

Cacing tanah tidak mempunyai alat

pernapasan khusus. Kulitnya banyak

mengandung kelenjar lendir. Dengan adanya

lendir, kulit cacing selalu dalam keadaan basah

dan licin. Melalui kulit yang basah ini, cacing

menyerap oksigen serta mengeluarkan

karbondioksida dan uap air secara difusi.

Pengeluaran karbon dioksida juga melalu permukaan tubuh.

2. Protozoa (Hewan Bersel Satu)

Hewan bersel satu hanya mempunyai satu sel, oleh karena itu seluruh proses

kehidupan dilakukan di dalam sel tersebut. Hewan bersel satu sangat kecil, hanya dapat

dilihat dengan mikroskop. Hewan ini hidup di tempat-tempat berair, misal danau, sungai,

laut, tanah basah.

Hewan bersel satu bernapas melalui seluruh permukaan tubuhnya. Pada saat

hewan ini bernafas, oksigen (O2) masuk dan karbondioksida (CO2) keluar melalui

permukaan tubuh secara difusi, yaitu O2 masuk dan CO2 keluar dengan cara menembus

dinding sel yang tipis. Contoh hewan bersel satu adalah Amuba, Euglena dan

ParamaeciumProtozoa tidak mempunyai alat pernapasan khusus untuk memperoleh

oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Oksigen masuk ke dalam sel malalui selaput

plasma secara difusi. Demikian juga karbondioksida dari dalam sel dikeluarkan melalui

selaput plasma.

3. Insekta (seranggga)

Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan

arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka

luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang

berlapis zat kitin, dan terletak berpasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel

mempunyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel

terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan

tertutup saat serangga beristirahat.Sistem respirasi serangga berupa sistem pernafasan

trakea. Alat pernafasan berupa pembuluh trakea. Udara keluar masuk melalui spirakel

yang terdapat pada setiap sisi ruas tubuh serangga. Aliran udara pernafasan : oksigen

masuk melalui spirakel menuju trakea. Selanjutnya menuju trakeolus dan terjadi

pertukaran gas dengan sel tubuh. Mekanisme pernafasan : bila otot perut berkontraksi,

trakea memipih sehingga udara kaya CO2 dari dalam tubuh keluar. Bila otot perut

relaksasi, trakea ke posisi semula dan udara luar kaya O2 akan masuk melalui spirakel.

Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel menuju pembuluh-

pembuluh trakea dan selanjutnya pembuluh trakea bercabang lagi menjadi cabang halus

yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian

dalam. Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang disebut

trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini

mempunyai fungsi yang sama dengan kapiler pada sistem pengangkutan (transportasi)

pada vertebrata.

Mekanisme pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut :

Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea mexrupih sehingga udara kaya CO2

keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume

semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai

akibatnya udara di luar yang kaya O2 masuk ke trakea.

Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkannya ke seluruh tubuh, dan

sebaliknya mengangkut CO2 basil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan

demikian, darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan

untuk mengangkut gas pernapasan.

Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan

sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Pada

serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh

dengan menjulurkan tabung pernapasan ke

permukaan air untuk mengambil udara.

Serangga air tertentu mempunyai gelembung

udara sehingga dapat menyelam di air dalam waktu

lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. mempunyai

gelembung udara di organ yang menyerupai

rambut pada permukaan ventral. Selama menyelam, O2

dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke

sel-sel pernapasan.

Selain itu, ada pula serangga yang mempunyai

insang trakea yang berfungsi menyerap udara dari air,

atau pengambilan udara melalui cabang-cabang halus

serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini

oksigen diedarkan melalui pembuluh trakea.

4. Coelenterate

Coelenterata tersusun dari dari dua lapisan sel, yaitu

lapisan luar berasal dari ektoderm dan lapisan dalam berasal dari endoderm. Lapisan sel

yang berasal dari ektoderm disebut epidermis dan lapisan yang berasal dari endoderm

disebut gastrodermis. Pertukaran gas terjadi secara difusi pada sel di luar permukaan

tubuh yang bersentuhan dengan air. Untuk respirasi, coelenterata mempunyai alat bantu

berupa lekukan jaringan yang terdapat pada gastrodermis, disebut sifonoglia.

5. Porifera

Porifera bernapas dengan cara memasukkan air melalui pori-pori (ostium) yang

terdapat pada seluruh permukaan tubuhnya, masuk ke dalam rongga spongocoel. Proses

pernapasan selanjutnya dilakukan oleh sel leher (koanosit), yaitu sel yang berbatasan

langsung dengan rongga spongocoel. Perhatikan Gambar disamping.

6. Mollusca

Hewan bertubuh lunak (Mollusca) yang hidup di air, seperti siput, cumi-cumi, dan

kerang (Bivalvia) bernapas menggunakan insang. Perhatikan Gambar 7.12. Aliran air

masuk ke dalam insang dan terjadi pertukaran udara dalam lamela insang. Mollusca yang

hidup di darat, seperti siput darat (bekicot) bernapas smenggunakan paru-paru.