fisiologi heawan tentang respirasi dan energi metabolisme

I. PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang

Istilah bernapas, seringkali diartikan dengan respirasi, walaupun secara harfiah sebenarnya kedua istilah tersebut berbeda. Pernapasan (breathing) artinya menghirup dan menghembuskan napas. Oleh karena itu, bernapas diartikan sebagai proses memasukkan udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan. Sementara, respirasi (respiration) berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel sehingga diperoleh energi.

Energi yang dihasilkan dari respirasi sangat menunjang sekali untuk melakukan beberapa aktifitas. Misalnya saja, mengatur suhu tubuh, pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi. Oleh karena itu, kegiatan pernapasan dan respirasi sebenarnya saling berhubungan.

Normalnya manusia membutuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Dalam keadaan tubuh bekerja berat maka oksigen atau O2 yang diperlukan pun menjadi berlipat-lipat kali dan bisa sampai 10 hingga 15 kalilipat. Ketika oksigen tembus selaput alveolus, hemoglobin akan mengikat oksigen yang banyaknya akan disesuaikan dengan besar kecil tekanan udara.

Metabolisme dipakai sebagai sutau istilah untuk menyatakan fifiologi total makhluk hidup dari mulai masuknya makanan,penyerapan, penyimpanan, sintesis, ekskresi dan lain-lain. Makhluk hidup mendapatjan  nergi melalui proses oksidasi zat-zat makanan tesebut. Dengan demikian pengukuran O2

 yang dikonsumsi dapat dipakai untuk mengukur energi metabolisme hawan/makhluk hidup, kecuali bagi organisme yang bersifat anaerob.

Energi yang diperoloeh pada umumnya berbentuk ATP(adenosin trifosfat). Dengan menghidrolisis ikatan fosfat pada ATP ini, maka energi yang dihasilkan dapat dipakai untuk proses kehidupan, misalkan untuk kontraksi otot,pergerakan silia,dan lain-lain.

B.   TUJUAN

      

       Adapun jutuan dari praktikum tentang respirasi dan energi metabolisme ini adalah :

1.      Mengamati dan mempelajari gerakan-gerakan respirasi, frekuensi pernafasan, jantung, dan nadi.

2.      Mengamati dan memepelajari pengaruh kerja fisik pada frekuansi pernafasan, jantung, dan nadi.

3.      Mengatahui laju metabolisme pada kecoa, belalang, dan jangkrik.

4.      Menegetahui pengaruh suhu terhadap laju metabolisme.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Paru-paru adalah salah satu organ pada sistem pernapasan yang berfungsi sebagai tempat bertukarnya oksigen dari udara yang menggantikan karbondioksida di dalam darah. Proses ini dinamakan sebagai respirasi dengan menggunakan bantuan haemoglobin sebagai pengikat oksigen. Setelah O2 didalam darah diikat oleh haemoglobin, selanjutnya dialirkan ke seluruh tubuh. Dalam tubuh manusia O2 digunakan sel-sel tubuh dalam proses pelepasan energi. Proses tersebut selain menghasilkan energi juga menghasilkan CO2 yang harus dikeluarkan dari tubuh. Sistem pernafasan berfungsi untuk menyediakan suplai O2 dan mengeluarkan CO2 dari dalam tubuh. proses pertukaran O2 dan CO2 terjadi pada saat manusia bernafas. Organ-organ yang menjadi bagian sistem pernafasan dapat dilihat pada gambar ( Campbell, 1999).

Pertukaran gas oksigen dan karbondioksida dalam tubuh makhluk hidup disebut pernafasan atau respirasi. O₂ dapat keluar masuk jaringan melalui difusi. Pada dasarnya metabolisme yang normal dalam sel-sel makhluk hidup memerlukan oksigen dan karbondiokdisa. Pada hewan vertebrata terlalu besar untuk dapat terjadinya interaksi secara langsung antara masing-masing sel tubuh dengan lingkungan luar tubuhnya. Untuk itu organ-organ tertentu yang bergabung dalam sistem pernafasan dikhususkan untuk melakukan pertukaran gas pernafasan bagi keperluan seluruh sel tubuhnya (Rida, 2008).

Pertukaran oksigen dan karbondioksida antara organisme dan lingkungannya dikenal sebagai respirasi aerob. Respirasi anaerob. Karbondioksida yang diberikan dari organisme tertentu tidak ada oksigen yang diambil. Kebutuhan

oksigen diperoleh dari susunan karbohidrat dan lemak dalam tubuh. Inilah yang disebut dengan respirasi anaerob (Weichert, 1959).

Telah diketahui bahwa hasil akhir dari respirasi adalah CO2 dan H2O, hal ini terjadi bila substrat secara sempurna dioksidasi, namun bila berbagai senyawa di atas terbentuk, substrat awal respirasi tidak keseluruhannya diubah menjadi CO2 dan H2O. Hanya beberapa substrat respirasi yang dioksidasi seluruhnya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan sisanya digunakan dalam proses anabolik, terutama di dalam sel yang sedang tumbuh. Sedangkan energi yang ditangkap dari proses oksidasi sempurna beberapa senyawa dalam proses respirasi dapat digunakan untuk mensintesis molekul lain yang dibutuhkan untuk pertumbuhan (Widiastuti, 2002).

Salah satu factor yang mendukung laju metabolisme yang tinggi, adalah bahwa sel-sel otot terbang dibungkus dengan mitokondria dan pipa trake mempunyai oksigen yang mencukupi bagi tiap-tiap organel yang membangkitkan ATP ini (Campbell, 2004)

III. METODOLOGI PERCOBAAN

A.    Waktu Dan Tempat

Praktikum dilaksanakan tanggal 11 Oktober 2013 betempat dilaboratorium zoologi jurusan biologi. Fakultas matematika dan ilmu pengetahuan alam, universitas lampung.

B.     Alat dan bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan adalah: jangkrik 2 ekor,belalang 2 ekor, kecoa 2 ekor,respirometer,stetoskop,eosin, KOH,stopwatch.

C.     Cara kerja

a.       Respirasi

1.      Sediakan sorang objek manusia

2.      Kemudian objek disuruh tidur terlentang dan rileks selama 5 menit, amati berapa frekuensi denyut jantung, frekuensi nadi, dan frekuensi pernafasan.

3.      Kemudian objek disuruh melakukan kerja fisik dengan naik turun  tangga sebanyak 10 kali. Kemudian setelah itu amati dan dicacat frekuensi denyut jantung,frekuensi pernafasan,dan berapa frekuensi denyut nadi.

4.      Masukkan pada tabel data yang sudah di dapat.

b.      Energi metabolisme

1.      Jangkrik,kecoa,dan belalang ditimbang dann dicatat berat nya

2.      Kemudian belalang di masukkan kedalam respirometer yang sebelumnya sudah di beri KOH yang dibungkus menggunakan kapas.dan diberi vaslin.

3.      Setelah itu tempatkan respirometer pada tempat yang datar,dan beri eosin pada pipa kapiler sampai pada garis angka nol.

4.      Amati dan catat berapa pergerakan eosin tiap 5 menit,selama 15 menit.

5.      Lakukan kegiatan 1-4 namun diberi es.

IV. DATA PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.Data Pengamatan

a. respirasi

tabel.1 frekuensi respirasi, denyut jantung, dan nadi

                     widamay fresha

Waktu	Istirahat			Kerja fisik
	respirasi	D.jantung	D.nadi	respirasi	D.jantung	D.nadi
0	26	73	73	27	110	120
5	18	77	77	23	68	71
10	14	74	72	17	80	73
15	13	79	76	15	101	85

                        Anggi

Waktu	Istirahat			Kerja fisik
	respirasi	D.jantung	D.nadi	respirasi	D.jantung	D.nadi
0	26	94	94	30	136	132
5	25	86	83	30	110	104
10	23	88	82	26	94	93
15	21	86	84	24	93	88

                     Wendy

Waktu	Istirahat			Kerja fisik
	respirasi	D.jantung	D.nadi	respirasi	D.jantung	D.nadi
0	32	81	82	57	119	115
5	26	74	82	40	104	102
10	29	80	79	27	100	96
15	17	70	69	21	98	89

Christy

Waktu	Istirahat			Kerja fisik
	respirasi	D.jantung	D.nadi	respirasi	D.jantung	D.nadi
0	16	84	80	39	120	98
5	17	75	73	27	83	89
10	16	72	76	26	93	87
15	16	80	79	21	90	76

Fadil

Waktu	Istirahat			Kerja fisik
	respirasi	D.jantung	D.nadi	respirasi	D.jantung	D.nadi
0	29	78	84	36	140	164
5	17	67	67	23	80	107
10	16	61	67	20	68	89
15	15	64	67	15	67	83

b.energi Metabolisme

tabel 2. Laju metabolisme serangga dalam respirometer

.

Kecoa

Waktu	Suhu ruang	V.metabolisme 10-7	Suhu dingin	V.metabolisme 10-7
5	0,27	9	1,2	0,4
10	0,19	3.17	0,2	3,3
15	0,15	1,67	0,31	4,3

Belalang

waktu	Suhu ruang	V.metabolisme 10-7	Suhu dingin	V.metabolisme 10-7
5	0,47	0,39	1,7	0,015
10	0,29	0,12	0,26	0,11
15	0,19	5,28	0,74	0,21

waktu	Suhu ruang	V.metabolisme 10-7	Suhu dingin	V.metabolisme 10-7
5	0,71	0.59	3,7	0,062
10	0,39	0,16	1,3	0,011
15	0,05	1,38	0,43	0,24

Jangkrik

B. Pembahasan

Respirasi dapat didefinisikan sebagai pengambilan O2 dan proses pengeluaran CO2 gune melakukan proses perombakan senyawa organik menjadi senyawa anorganik untuk mendapatkan energi. Peristiwa ini dilakukan oleh makhluk hidup didalam sel, sehingga respirasi ini dinamai juga dengan respirasi internal, sedangkan respirasi eksternalnya adalah pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 yang dilakukan oleh organ-organ pernafasan.

Secara skematis jalur pernafasan adalah sebagai berikut:

Hidung ---> faring ---> laring ---> trakea ---> bronkus ---> pulmo ---> alveolus ---> sel-sel tubuh

Berdasarkan keadaan o2 yang ada disekitar sistem,maka respirasi dapat di bagi menjadi 2 yaitu:

1.      Respirasi aerob

Secara sederhana, respirasi yang satu ini diartikan sebagai sebuah reaksi katabolisme yang memerlukan suasana aerobic dengan demikian dalam prosesnya keberadaan oksigen sangat dibutuhkan. Hasil dari reaksi ini adalah energi dengan jumlah yang besar.

Energi tersebut disimpan dalam bentuk energi kimiawi yang dikenal dengan kode ATP. Energi ATP ini akan digunakan oleh sel di dalam tubuh makhluk hidup untuk menunjang beberapa hal seperti pertumbuhan, gerak, transportasi, reproduksi dan kegiatan lainnya. Secara sederhana, rumus yang menggambarkan respirasi aerob adalah C6H12 + 6O2 = 6CO2 + 6H20.

1.      Respirasi anaerob

Yakni pernapasan yang hanya sidikit memerlukan oksigen atau o2. Respirasi yang satu ini terjadi pada bagian sitoplasma dan tujuannya untuk mengurai senyawa organik. Tidak seperti respirasi aerob, respirasi anaerob hanya menghasilkan sejumlah energi yang jauh lebih kecil yakni 2 ATP. Proses respirasi anaerob ini bisa dijumpai pada reaksi fermentasi juga pernapasan intra-molekul. Jika pada reaksi aerob, terdapat pembebasan CO2 juga H2O secara sempurna, maka pada respirasi anaerob glukosa dipecah secara tidak sempurna menjadi komponen H2O dan juga CO2. Pada respirasi anaerob ini pula , hodrogen bergabung bersama sejumlah komponen yakni asam piruvat, asetaldehida yang kemudian membentuk asam laktat juga etanol.

Faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi adalah:

1.      Umur

Saat masih kanak-kanak, tentu saja akan berbeda dengan orang yang sudah berumur 40 tahun,karena pada umur-umur tertentu laju respirasi akan maksimal,sedangkan pada umur-umur tua,laju respirasi akan cenderung turun akibat berkurangnya fungsi organ pernafasan.

2.      Jenis kelamin

Jenis kelamin juga mempengeruhi laju respirasi,hal ini berkaitan dengan fungsi dari sel darah merah sebagai agen pengangkut O2 yang dihasilakan dari proses respirasi eksternal dan internal.dimana laki-laki akan memiliki laju respirasi  yang lebih cepat dibandingkan perempuan.

3.      Suhu

Suhu dingin akan menyebabkan tubuh lebih cepat melakukan respirasi didalam sel,karena pada saat itu tubuh membutuhkan lebih banyak ATP ketimbang saat tubuh berada disuhu ruang.

4.      Aktifitas

Aktifitas yang banyak dan berat akan membuat respirasi baik eksternal atau internal akan berlangsung lebih cepat,hal ini dikarenakan tubuh akan memakai maksimal ATP yang etrsedia untuk bergerak,akibatnya tubuh menjadi kekurangan ATP,agar aktifitas tetap berlangsung maka organ pernafasan akan menungkatkan kuantitasnya dalam mengambil O2 dan mengirimya ke sel-sel yang hendak melakukan respirasi,sehingga memicu juga jantung untuk memompa darah lebih cepat dibandingkan saat aktifitas biasa.

Metabolisme merupakan seluruh rangkaian reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel mahkluk hidup. Metabolisme juga berperan sebagai pengubah  zat-zat makanan seperti asam amino, asam lemak, dan glukosa menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar, memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot, dan sistesis substansi sel dan lainnya.

Metabolisme terdiri atas dua proses, yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme merupakan serangkaian reaksi kimia berupa proses penyusunan zat kompleks dari zat yang lebih sederhana. Sebaliknya, katabolisme meruapakan serangkaian reaksi kimia berupa proses pemecahan zat kompleks menjadi zat lebih sederhana yang disertai dengan pelepasan energi berupa adenosin triphosphate (ATP). ATP merupakan senyawa kimia berenergi tinggi , tetapi mempunyai ikatan yang bersifat labil. Akibatnya, senyawa tersebut (ATP) mudah dihidrolisis menjadi ADP. Perubahan ATP menjadi ADP akan membebaskan energi sebanyak 7,3 k.kal/mol ATP.

Pada kedua proses metabolisme, baik anabolisme maupun katabolisme sering kali dipengaruhi oleh senyawa lain, yaitu enzim. Oleh karena itu, pada saat membicarakan metabolisme kita perlu terlebih dahulu mengetahui tentang enzim. Apa itu enzim. Enzim membantu mempercepat proses metebolisme dengan cara menurunkan energi aktivasi

Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme relatif sama dengan faktor-faktor yang mempengaruhi respirasi,ini karena respirasi merupakan bagian dari metabolisme.hanya saja pada metabolisme ada pengaruh berat badan,makin berat suatu organisme,maka kebutuhan akan energinya lebih tinggi sehinga mempercepat laju metabolisme.

Hewan ektoterm merupakan hewan yang suhu tubuhnya dipengaruhi oleh suhu lingkungan sekitarnya. Perolehan panas pada hewan ektoterm tergantung pada berbagai sumber panas di lingkungna luarnya. Oleh karena itulah, merekan akan lebih aktive pada saat lingkungan sekitarnya hangat, karena metabolisme tubuhnya mengalami peningkatan, dan sebaliknya merek akan lebih pasif atau kekurangan energi pada saat musim dingin karena adanya penurunan metabolisme di dalam tubuhnya.  Contoh hewan ektoterm adalah ikan, amphibi, dan reptil. Cara adaptasi hewan ektoterm terhadap suhu lingkungannya adalah sebagai berikut:

1.            Adaptasi terhadap suhu sangat panas, yaitu meningkatkan laju pendinginan dengan penguapan, dan mengubah mesin metaboliknya agar bisa bekerja pada suhu tinggi.

2.            Adaptasi terhadap suhu sangat dingin, yaitu menambah zat terlarut ke dalam cairan tubuhnya untuk meningkatkan konsentrasi osmotiknya dan menambahkan protein (glikoprotein) anti beku ke dalam cairan tubuhnya.

Sedangkan hewan endoterm adalah hewan yang panas tubuhnya berasal dari dalam tubuh, sebagai hasil dari proses metabolisme sel tubuh. Suhu tubuh endoterm dipertahankan agar tetap konstan, walaupun suhu lingkungannya selalu berubah . Hewan endoterm meliputi burung dan mamalia. Cara adaptasi hewan endoterm terhadap lingkungannya adalah sebagai berikut:

1.            Cara yang dilakukan hewan endoterm untuk meningkatkan pelepasan panas karena suhu tubuh terlalu tinggi, yaitu vasolidasi daerah perifer tubuh, berkeringat, menurunkan laju metabolisme, dan respon perilaku.

2.            Cara yang dilakukan hewan endoterm untuk mempertahankan/meningkatkan produksi panas karena suhu tubuhnya terlalu rendah, yaitu vasokonstriksi, menegakkan rambut, menggigil, meningkatkan laju metabolisme, respon perilaku.

Pada praktikum mengenai energi metabolisme,pada respirometer digunakan vaselin.fungsi dari faselin itu sendiri adalah sebagai perekat,agar tidak ada celah antara kepiler o2 dan ruang tempat oerganisme berada,sehingga tidak akan terjadi pemasukan atau pengeluaran O2 dari sistemyang sedang dipraktikumkan.

Pada tabel hasil pengamatan di dapatkan data bahwa aktifitas fisik pada objek akan menyebabkan peningkatan respirasi, denyut jantung, dan denyut nadi. Hal ini menandakan bahwa di dalm tubuh terjadi lebih cepat proses perombakan, sehingga akan meningkatkan kebutuhan O2 ,lalu karena kebutuhannya meningkat tubuh memberi respon dengan cara memperbanyak intensitas pengambilan O2 lewat udara dengan cara bernafas. Sehingga akibatnya akan mempercepat aliran darah dan membuat intensitas denyut nadi dan jantung menjadi meningkat.

Pada tabel hasil pengamatan beberapa jenis serangga, maka dapat diketahui bahwa

Serangga dengan berat badan yang lebih besar akan lebih cepat menghbiskan O2 dibandingkan pengan serangga dengan berat tu buh yang lebih ringan, selain itu faktor suhu juga mempengaruhi proses penghabisan oksigen, saat suhu diluar lebih dingin dibandingkan dengan suhu tubuh, maka tubuh akan segera meningkatkan proses metabolisme untuk menghasilkan energi, karena jika tidak , sehu tubuh akan turun drastis dan menghambat proses metabolisme.

V. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah :

1.      Respirasi adalah merupakan salah satu dari kegiatan metabolisme.

2.      Jenis kelamin dan kegiatan fisik mempengaruhi laju respirasi

3.      Berat masa dan suhu mempengaruhi laju metabolisme.

4.      KOH berfungsi sebagai penangkap H2O dan CO2 di dalam respirometer .

      

DAFTAR PUSTAKA

Rida. 2008. Respirasi. http://sweefir.is.multiply.com/journal. Diakses pada tanggal 14 Oktober 2013 pukul 20.18 WIB.

Campbell, A Neil. 1999. Biologi Edisi Kelima Jilid I . Erlangga. Jakarta.

Campbell, A Neil. 2004. Biologi Edisi enam  Jilid I . Erlangga. Jakarta.

Weichert and K. Charles. 1959. Elements of Chordate Anatomy. Mc Grow Hill.     New York. 

Widiastuti, E.L. 2002. Bahan Ajar Fisiologi Hewan II. Universitas Lampung.        Bandar Lampung.