MAKALAH IPA TERPADU
SISTEM PERNAPASAN
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pernapasan (respirasi) merupakan proses pengambilan oksigen, pengeluaran CO2, dan penggunaan energy yang dihasilkan. Selain itu, respirasi juga diartikan sebagai pertukaran gas antara sel dengan lingkungannya.
System pernapasan pada manusia meliputi semua struktur yang menghubungkan udara masuk dan keluar dari paru-paru. Organ pernapasan utama berupa paru-paru, yang dibantu oleh organ-organ lain. Jalur pernapasan untuk menuju sel-sel tubuh adalah rongga hidung, faring, laring, trakea, bromkus,bronkiolus, alveolus dan paru-paru.
B. Tujuan
1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah IPA Terpadu
2. Untuk mengetahui pengertian system pernapasan manusia
3. Unruk mengetahui konsep fisika dalam system pernapasan manusia
4. Untuk mengetahui konsep kimia dalam system pernapasan manusia
5. Untuk mengetahui konsep biologi dalam sistem pernapasan manusia
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Sistem Pernapasan Manusia
Respirasi atau pernapasan merupakan pertukaran Oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) antara sel-sel tubuh serta lingkungan. Semua sel mengambil Oksigen yang akan digunakan dalam bereaksi dengan senyawa-senyawa sederhana dalam mitokondria sel untuk menghasilkan senyawa-senyawa kaya energi, air dan karbondioksida.
Jadi, pernapasan juga dapat di artikan sebagai proses untuk menghasilkan energi. Pernapasan dibagi menjadi 2 macam, yaitu:
1. Pernapasan Eksternal (luar) yaitu proses bernapas atau pengambilan Oksigen dan pengeluaran Karbondioksida serta uap air antara organisme dan lingkungannya.
2. Pernapasan Internal (dalam) atau respirasi sel terjadi di dalam sel yaitu sitoplasma dan mitokondria.
Sistem pernapasan terdiri atas saluran atau organ yang berhubungan dengan pernapasan. Oksigen dari udara diambil dan dimasukan ke darah, kemudian di angkut ke jaringan. Karbondioksida (CO2) di angkut oleh darah dari jaringan tubuh ke paru-paru dan dinapaskan ke luar udara.
Proses masuknya oksigen (O2 ) disebut inspirasi. Dan keluarnya karbon dioksida (CO2 ) disebut ekspirasi.
B. Konsep Fisika Dalam Sistem Pernafasan Manusia
Pernapasan merupakan proses pertukaran gas antara O2 dan CO2. Pernapasan merupakan kegiatan manusia yang sering dilakukan tanpa disadari. Pernapasan pada manusia mempunyai cara kerja yang berbeda dengan hewan dan tumbuhan. Cara kerja pernapasan manusia ternyata bisa kita pelajari menggunakan ilmu fisika. Dalam ilmu fisika setidaknya ada tiga hukum yang bisa menjelaskan tentang pernapasan yaitu, Hukum Dalton, Hukum Boyle, dan Hukum Laplace. Bagaima hukum-hukum tersebut menjelaskan tentang pernapasan, mari kita lihat penjelasan berikut ini:
1. Hukum Dalton
Hukum ini menyatakan bahwa: “Tekanan parsial suatu komponen dalam campuran gas adalah tekanan dari komponen itu seaindainyasendirian mengisi seluruh volume gas yang tersedia”.
Maka dari, jumlah tekanan suatu campuran gas yang tidak reaktif dan bersifat ideal, adalah sama dengan jumlah tekanan persial suatu komponen gas. Misalnya dalam suatu ruangan terdapat udara dengan tekanan 1 atmosfir (760 mm-Hg). Jika dipindahkan seluruh molekul kecuali O2 maka O2 dalam udara tersebut 20%, berarti O2 memiliki tekanan 20% x 760 mm Hg = 152 mm-Hg. Demikian pula N2 = 610 Hg (80% dari 760 mm-Hg).
Tekanan parsial uap air dipengaruhi oleh kelembaman. Suatu contoh udara ruangan mempengaruhi tekanan parsial 15-20 mm-Hg. Sedangkan di dalam paru-paru mempunyai tekanan 47 mm-Hg pada temperatur 370C dengan 1000C kelembaman. Dengan mempergunakan tekanan parsial dari hukum Dalton dapat dibuat daftar sebagai berikut:
Pada waktu ekspirasi terakhir di dalam paru-paru selalu terdapat 30% volumyang disebut Fungsional Residual Capasit.
2. Hukum Boyle
Hukum ini menyatakan bahwa: “Untuk suatu massa gas pada temperature konstan maka tekanan berbanding terbalik terhadap volumenya”. Sehingga dapat dinyatakan dengan persamaan:
PV= konstan (suhu dan massa tetap)
Apabila terjadi peningkatan volume maka akan diikuti dengan penurunan tekanan, demikian juga sebaliknya. Untuk mengetahui hubungan tekanan (P) terhadap volume (V) dapat dilihat pada grafik 1.
Grafik Hubungan Tekanan (P) terhadap Volume (V)
Pada saat inspirasi volume paru-paru meningkat, sedangkan tekanan intrapleura mengalami penurunan.
Pada waktu inspirasi jumlah volume udara dalam paru-paru meningkat sedangkan pada waktu ekspirasi jumlah volume udara paru-paru menurun.
Grafik Volume paru-paru vs waktu pada saat inspirasi dan ekspirasi
3. Hukum Laplace
Hukum ini menyatakan bahwa: "Tekanan pada gelembung alveoli berbanding terbalik terhadap radius dan berbanding lurus terhadap tegangan permukaan".
P = tekanan (mm-Hg)
R = jari-jari (cm)
= tegangan permukaan (dyne/cm)C. Konsep Kimia Dalam, Sistem Pernapasan Manusia
Saat ini ilmuwan memahami bahwa proses respirasi menghasilkan energi yang dibutuhkan oleh tubuh. Energi ini berasal dari proses oksidasi zat seperti protein dan karbohidrat. Reaksi kimia ini memerlukan oksigen dan reaksi tersebut terjadi di mitokondria di dalam sel selama proses pernafasan. Oksigen ini didapat dari paru-paru dan diantar ke jaringan menggunakan hemoglobin didalam sel darah merah. Akhirnya, tubuh mengeluarkan karbondioksida melalui paru-paru lagi.
Di tahun 1784, Lavoisier dan ahli matematika-astronomi Simon de Laplace membuat alat untuk mengukur produksi panas dan karbondioksida dari marmut. Lavoisier menemukan bahwa jumlah panas dan “fixed air” (yang dikenal sekarang sebagai karbondioksida) yang diproduksi dari hewan sama besar dengan konversi oksigen menjadi karbondioksida. Dengan kata lain, bangsa binatang atau manusia menghimpun energi mereka dari proses pembakaran.
Dia beralasan bahwa respirasi dan memproduksi gas yang sama pada pembakaran yang diibaratkan seperti pada lilin. Pada tubuh manusia, bakan bakar respirasi diisi ulang oleh makanan. Lavoisier juga menunjukkan bahwa tubuh manusia mengkonsumsi oksigen lebih banyak ketika berolahraga daripada saat istirahat. Lavoisier juga menyelidiki komposisi air serta udara. Beliau menyiratkan jikalau komponen air ialah oksigen serta hidrogen, serta udara itu ialah suatu campuran dari gas nitrogen serta oksigen.
Dengan Ahli kimia Perancis Claude-Louis Berthollet, AntoineFourcroy serta GuytondeMorveau, Lavoisier menyusun tatanama kimia. Sebuah sistem penamaan yang menggambarkan komposisi campuran kimiawi. Lavoisier menguraikannya dalam teknik mengenai Tatanama Kimia terhadap tahun 1787. Sistem ini memudahkan komunikasi penemuan antar ahli kimia dari latar belakang yang berbeda-beda dan sampai saat ini masih dipakai.
Sedihnya, Lavoisier kehilangan kepalanya karena guillotine pada Revolusi Perancis. Dia dicurigai dan ditangkap, bersama dengan dua puluh tujuh anggota FermeGeneralae , organisasi yang berkecimpung di dunia pajak. Tanggal 8 Mei 1794 kedua puluh tujuh orang itu diadili, dinyatakan bersalah dan dipenggal kepalanya. Mengutip yang dikatakan Joseph Louis Lagrange, “Hanya perlu sekejap untuk memenggal kepala Lavoisier, namun seratus tahun pun mungkin tidak bisa melahirkannya kembali.”
D. Konsep Biologi dalam Sistem Pernapasan
Respirasi dalam biologi adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi (SET) untuk digunakan dalam menjalankan fungsi hidup. Resprirasi juga sering disebut dengan proses bernafas, yaitu proses menghirup O2 untuk proses pembakaran dalam tubuh dan mengeluarkan zat sisa CO2. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju respirasi antara lain aktivitas tubuh, ukuran tubuh, jenis kelamin, suhu tubuh dan posisi tubuh.
Faktor pertama yaitu aktivitas, semakin banyak aktivitas energi yang dibutuhkan semakin besar menyebabkan laju pembakaran meningkat sehingga jumlah O2 yang harus dihirup meningkat pula dan akhirnya laju respirasi meningkat (Wilson, 1997).
Faktor kedua yaitu ukuran tubuh, semakin besar ukuran tubuh dan berat badan seseorang maka kebutuhan O2 lebih banyak sehingga laju pernafasan meningkat dan kadar CO2 yang dihasilkan meningkat pula.
Faktor ketiga yaitu jenis kelamin, pria lebih banyak mempunyai Hb yang lebih besar daripada wanita sehingga O2 yang dibutuhkan lebih besar dan berarti kadar CO2 yang dihasilkan semakin banyak.
Faktor keempat adalah umur, semakin bertambah umur kadar O2 yang dibutuhkan semakin besar. Faktir kelima yaitu suhu tubuh, semakin tinggi suhu tubuh maka laju respirasi semakin cepat yang berkaitan dengan metabolism (Wilson, 1997). Selain itu, gaya hidup juga berpengaruh pada laju respirasi.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Respirasi atau pernapasan merupakan pertukaran Oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) antara sel-sel tubuh serta lingkungan. Semua sel mengambil Oksigen yang akan digunakan dalam bereaksi dengan senyawa-senyawa sederhana dalam mitokondria sel untuk menghasilkan senyawa-senyawa kaya energi, air dan karbondioksida. Jadi, pernapasan juga dapat di artikan sebagai proses untuk menghasilkan energi. Pernapasan dibagi menjadi 2 macam, yaitu:
1. Pernapasan Eksternal (luar) yaitu proses bernapas atau pengambilan Oksigen dan pengeluaran Karbondioksida serta uap air antara organisme dan lingkungannya.
2. Pernapasan Internal (dalam) atau respirasi sel terjadi di dalam sel yaitu sitoplasma dan mitokondria.
Laju respirasi dipengaruhi oleh banyak faktor seperti aktivitas, umur, jenis kelamin, , suhu tubuh dan gaya hidup dan semakin cepat laju respirasi maka kadar CO2 yang dihasilkan semakin banyak.
B. Saran
1. Perlu adanya usaha usaha untuk mencegah sistem respirasi pada manusia yang rentan terhadap penyakit pernapasan.
2. Menyadari bahwa sistem respirasi berkaitan dengan lingkungan.
3. Penulisan makalah ini tidak luput dari kesalahan dan kekeliruan, oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun demi menyempurnakan makalah ini sangat diharapkan.
DAFTAR PUSTAKA
Wilson, dkk.. Life Cells, Organism, Populations. Massachusetts : Sinaver Associates, inc. 1997
Haskas, Yusran..Buku Ajar Sistem Respirasi. Yogyakarta: Indomedia Pustaka. 2016
Khristiyono, SPM Biologi SMA dan MA Siap Tuntas Mneghadapi Ujian Nasional.Jakarta:Erlangga.2015
