RESPIRASI
{HEWAN (JANGKRIK), TUMBUHAN (KECAMBAH), DAN MANUSIA}
1. Tujuan
1.1. Untuk mengamati proses respirasi pada hewan (jangkrik).
1.2. Untuk mengamati proses respirasi pada tumbuhan (kecambah).
1.3. Untuk mengamati proses respirasi pada manusia.
2. Landasan Teori
Semua makhluk hidup bernapas untuk kelangsungan hidupnya. Sel-sel otak dapat terganggu jika tidak mendapat suplai oksigen selama beberapa detik saja. Sel-sel tubuh juga perlu mengeluarkan zat sisa berupa karbon dioksida dari system tubuh. Pertukaran gas antar tubuh dan lingkungan ini disebut proses pernapasan (respirasi). Proses pernapasan setiap makhluk hidup berbeda-beda, begitu juga dengan alat pernapasannya.
Pernapasan dapat diartikan sebagai proses yang dilakukan oleh organism untuk menghasilkan energy dari hasil metabolism. Ada dua macam pernapasan, yaitu pernapasan eksternal (luar) dan pernapasan internal (dalam). Pernapasan luar meliputi proses pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 dan uap air antara organisme dengan lingkungannya. Pernapasan internal disebut juga pernapasan seluler karena pernapasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.
Pernapasan seluler melalui tiga tahap, yaitu glikolisis, siklus krebs, dan transport electron. Glikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa menjadi asam piruvat. Siklus krebs adalah serangkaian reaksi metabolism yang mengubah asetil KoA menjadi CO2. Transport electron adalah serangkaian reaksi yang melibatkan system carier electron (electron pembawa). Berdasarkan kebutuhan bakan oksigen, pernapasan seluler dibagi menjadi dua, yaitu pernapasan aerob (memerlukan O2) dan pernapasan anaerob (tidak memerlukan O2).
Pernapasan pada hewan tingkat rendah, seperti protozoa, porifera, dan cacing berlangsung secara difusi. Difusi air atau udara terjadi melalui permukaan tubuh (misalnya pada amoeba) atau melalui suatu jaringan tipis yang memiliki pembuluh-pembuluh kapiler darah (misalnya pada cacing tanah). Pernapasan melalui seluruh permukaan tubuh disebut pernapasan langsung.
Hewan-hewan tingkat rendah (avertebrata) lainnya telah memiliki alat pernapasan sederhana, misalnya insecta dan myriadpoda bernapas dengan trakea. Arachnida (misalnya laba-laba), bernpas dengan paru-paru buku. Hewan-hewan yang hidup di air, yang tergolong dalam crustacean, mollusca, dan pisces, alat respirasinya adalah insang.
Pada vertebrata, pernapasannya tidak langsung karena menggunakan perantaraan alat-alat pernapasan.
Pada percobaan kali ini akan mengamati respirasi hewan pada jangkrik jantan dan jangkrik betina karena selain mudah didapatkan juga mudah dibedakan antara jangkrik jantan dan jangkrik betina, dengan melihat ekor pada belakang jangkrik, jika terdapat dua cabang, maka jangkrik jantan dan jika terdapat tiga cabang, maka jangkrik betina.
Pada respirasi tumbuhan dalam percobaan ini menggunakan kecambah panjang dan kecambah pendek. Dengan menggunakan larutan batu kapur dan melihat endapan yang diperoleh masing-masing kecamba.
Olahraga kini sudah menjadi kebutuhan masyarakat secara luas. Terbukti dari bertumbuhnya pusat-pusat olahraga serta dipenuhinya ruang-ruang publik pada hari libur oleh masyarakat yang berolahraga. Hal ini menunjukkan bahwa olahraga bukan hanya sekedar kebutuhan, namun sudah menjadi gaya hidup. Pada umumnya mereka melakukan olahraga untuk menjaga kebugaran tubuh serta menjaga kesehatan, akan tetapi tidak sedikit juga mereka yang melakukannya karena hobi atau mengejar prestasi.
Pada perkembangannya, banyak masyarakat melakukan olahraga yang bertujuan untuk memelihara dan meningkatkan kesehatan. Olahraga semacam ini dapat kita sebut sebagai olahraga kesehatan. Olahraga kesehatan memiliki sifat mudah dikerjakan, murah, serta bermanfaat dan aman. Untuk itu, Olahraga kesehatan memiliki beberapa syarat yang harus dipenuhi agar tercapai tujuannya, yaitu intensitas serta bebannya homogen, submaximal, serta tidak boleh ada unsur kompetisi didalamnya (Santosa). Yang dimaksud sebagai beban homogen disini adalah intensitas serta porsi dari latihan selalu sama. Olahraga yang baik adalah olahraga yang secara intensitas dilakukan secara teratur dan berkesinambungan. Sedangkan yang dimaksud sebagai submaximal disini adalah tidak ada pemaksaan yang melebihi kemampuan individu tersebut baik dalam beban maupun intensitasnya. Selain terfokus pada kesehatan jasmani, olahraga untuk kesehatan ini juga berpengaruh positif pada kesehatan rohani serta sosial individu tersebut karena selain mudah dan murah, olahraga ini dapat dilakukan secara massal.
Canadian Society for Exercise Physiology (1998) dalam “physical activity guide” menyebutkan bahwa untuk menjaga tubuh tetap sehat diperlukan aktifitas fisik seperti berjalan kaki selama 60 menit per hari. Sedangkan untuk aktifitas fisik yang lebih berat,seperti bersepeda atau berenang diperlukan waktu 30-60 menit 4 kali seminggu. Apabila seseorang melakukan olahraga aerobic atau jogging maka diperlukan waktu 20-30 menit. Namun,aktifitas ini harus dilakukan secara bertahap dan teratur untuk mencapai hasil yang optimal.
Manfaat melakukan olahraga yang cukup dan teratur telah diinformasikan secara luas dalam berbagai artikel kesehatan maupun artikel populer serta jurnal-jurnal kesehatan. Diantara manfaat itu antara lain, olahraga dapat mencegah obesitas, diabetes mellitus, hyperlipidemia, stroke, dan hipertensi. Bahkan Veronique dan Robert (2005) dalam penelitiannya di belgia menyimpulkan bahwa latihan aerobic dapat diterapkan sebagai manajemen hipertensi bukan hanya untuk pencegahan. Masih dalam penelitian yang sama disebutkan juga bahwa lemak dalam darah dapat diturunkan kadarnya dengan olahraga terutama aerobik. Lemak dalam darah inilah yang nanti akan menimbulkan arterosklerosis apabila kadarnya tinggi. Sebuah studi di jepang (Akira et al,1983) menyimpulkan bahwa latihan aerobik yang dilakukan pada 50% VO2max efektif terhadap terapi hipertensi ringan.
Kaitan olahraga dengan jantung dan pembuluh darah dapat dipahami karena dengan jantung merupakan organ vital yang memasok kebutuhan darah di seluruh tubuh. Dengan meningkatnya aktivitas fisik seseorang maka kebutuhan darah yang mengandung oksigen akan semakin besar. Kebutuhan ini akan dipenuhi oleh jantung dengan meningkatkan aliran darahnya. Hal ini juga direspon pembuluh darah dengan melebarkan diameter pembuluh darah (vasodilatasi) sehingga akan berdampak pada tekanan darah individu tersebut.
3. Alat dan Bahan :
3.1. Pada hewan (jangkrik) :
3.1.1. Tabung respirometer ganom.
3.1.2. Pipet tetes.
3.1.3. Jangkrik jantan dan betina.
3.1.4. Larutan iodine.
3.1.5. Batu kapur.
3.1.6. Kapas.
3.1.7. Vaselin.
3.2.Pada tumbuhan (kecamba) :
3.2.1. Gelas beaker 2 buah.
3.2.2. Karet gelang 4 biji.
3.2.3. Kasa.
3.2.4. Larutan kapur (air + batu kapur).
3.2.5. Kecamba panjang dan pendek.
3.3. Pada manusia :
3.3.1. Stopwatch.
3.3.2. Manusia.
4. Langkah Kerja :
4.1. Pada hewan (jangkrik) :
4.1.1. Menyiapkan alat dan bahan.
4.1.2. Membungkus batu kapur dengan kapas, lalu memasukkan ke dalam tabung respirometer ganom.
4.1.3. Memasukkan jangkrik jantan ke dalam tabung respirometer ganom.
4.1.4. Memberi olesan vaselin pada ujung tabung respirometer ganom.
4.1.5. Menutup tabung respirometer ganom dengan tabung reaksi respirometer ganom
4.1.6. Memasukkan tetesan larutan iodine pada ujung tabung reaksi respirometer ganom
4.1.7. Mengamati dan mencatat perubahan kedudukan larutan iodine pada tabung reaksi respirometer ganom
4.1.8. Melakukan percobaan yang sama (langkah 1-7) dengan menggunakan jangkrik betina.
4.2. Pada tumbuhan (kecambah) :
4.2.1. Menyiapkan alat dan bahan.
4.2.2. Membungkus kecambah panjang dengan kasa, kemudian mengikatnya dengan karet gelang.
4.2.3. Menuangkan larutan kapur ke dalam gelas beaker.
4.2.4. Memasukkan kasa yang berisi kecambah panjang pada gelas beaker, jangan sampai terendam larutan kapur.
4.2.5. Menutup gelas beaker dengan kertas dan mengikatnya dengan karet gelang.
4.2.6. Mengamati endapan larutan kapur pada gelas beaker.
4.2.7. Melakukan percobaan ulang (langkah 1-6) dengan menggunakan kecambah pendek.
4.2.8. Membedakan endapan larutan kapur pada gelas beaker yang berisi kecambah panjang dengan gelas beaker yang berisi kecambah pendek.
4.3. Pada manusia :
4.3.1. Menyiapkan alat dan bahan.
4.3.2. Manusia (seseorang) menghitung denyut nadi selama 1 menit.
4.3.3. Mencatat hasil hitungan denyut nadi selama 1 menit.
4.3.4. Manusia (seseorang) melakukan lari-lari kecil selama 3 menit.
4.3.5. Menghitung denyut nadi selama 1 menit.
4.3.6. Mencatat hasil hitungan denyut nadi selama 1 menit.
5. Hasil Pengamatan
5.1. Pada hewan (jangkrik)
| No. | Waktu yang diperlukan untuk respirasi dengan respirometer ganom | |
| Jangkrik jantan | Jangkrik betina | |
| 1. | - | 62 menit |
| 2. | 35 menit | - |
| 3. | 24 menit, 12 detik | 24 menit, 56 detik |
| 4. | 27 menit | 50 menit, 3 detik |
| 5. | 65 menit | 45 menit |
5.2. Pada tumbuhan (kecambah)
| No. | Jumlah endapan kapur selama 30 menit | |
| Kecamba panjang | Kecamba pendek | |
| 1. | ++ | + |
| 2. | ++ | + |
| 3. | + | ++ |
| 4. | ++ | + |
| 5. | + | ++ |
5.3. Pada manusia
| No. | Hitungan denyut nadi selama 1 menit | |
| Sebelum lari-lari kecil | Sesudah lari-lari kecil | |
| 1. | 82 | 125 |
| 2. | 80 | 102 |
| 3. | 87 | 110 |
| 4. | 84 | 112 |
| 5. | 96 | 130 |
| 6. | 85 | 110 |
| 7. | 98 | 145 |
| 8. | 84 | 108 |
| 9. | 82 | 100 |
| 10. | 88 | 105 |
| 11. | 85 | 110 |
| 12. | 83 | 105 |
| 13. | 91 | 135 |
| 14. | 75 | 91 |
| 15 | 85 | 108 |
| 16. | 86 | 127 |
| 17. | 82 | 124 |
| 18. | 84 | 121 |
6. Pembahasan
6.1. Pada hewan (jangkrik)
Alat Respirasi pada Serangga
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.
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 insecta (serangga)
| No. | Inspirasi | Ekspirasi |
| 1. | Otot berelaksasi | Otot berkontraksi |
| 2. | Volume perut normal | Volume perut mengecil |
| 3. | Udara masuk | Udara keluar |
Udara masuk melalui empat pasang stigma dan keluar melalui enam pasang stigma abdomen. Denan demikian, udara yang miskin O2 tidak akan bercampur dengan udara yang akan kaya O2 yang masuk.
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.
 |
Gambar respirometer sederhana
6.2. Pada tumbuhan (kecambah)
Bernapas melalui dua tahap, yaitu pertukaran gas dan respirasi sel. Pertukaran gas adalah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida melalui alat pernapasan tumbuhan. Respirasi sel adalah penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana dengan membebaskan energi. Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Senyawa kompleksnya dapat berupa karbohidrat, lemak, dan protein. Energi yang didapatkan dari proses respirasi digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan.
Berdasarkan ada tidaknya oksigen, ada dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen, sedangkan respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak memerlukan oksigen.
Rambut Akar
Fungsi selain untuk menghisap air dan garam-garam mineral, juga sebagai alat pernapasan. Sel-sel rambut akar akan mengambil oksigen pada pori-pori tanah.
Proses Respirasi
Hubungan antara proses fotosintesis dengan proses respirasi pada tumbuhan (Sumber : Campbell, et all, 2006)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. Energi (ATP) yang diperoleh dari proses respirasi, akan digunakan untuk aktifitas metabolisme tubuh tumbuhan. Proses keseluruhan dapat dirangkum sebagai berikut:
|
Glukosa, lemak, dan protein dapat diproses dan digunakan sebagai bahan respirasi.
Faktor faktor yang mempengaruhi laju respirasi :
Ø Ketersediaan substrat
Karbohidrat merupakan substrat respirasi utama yang terdapat dalam sel tumbuhan tinggi. Tumbuhan dengan kandungan substrat yang rendah akan melakukan respirasi dengan laju yang rendah pula. Demikian sebliknya bila substrat yang tersedia cukup banyak maka laju respirasi akan meningkat.
Ø Ketersediaan oksigen
Ketersediaan oksigen akan mempengaruhi laju respirasi, namun besarnya pengaruh tersebut berbeda bagi masing-masing spesies dan bahkan berbeda antara organ pada tumbuhan yang sama.
Ø Suhu
Semakin tinggi suhu, semakin tinggi laju respirasi. Laju reaksi respirasi akan meningkat untuk setiap kenaikan suhu sebesar 100C, namun hal ini tergantung pada masing-masing spesies.
Ø Tipe dan umur tumbuhan
Masing-masing spesies tumbuhan memiliki perbedaan metabolisme, dengan demikian kebutuhan tumbuhan untuk berespirasi akan berbeda pada masing-masing spesies. Tumbuhan muda menunjukkan laju respirasi yang lebih tinggi dibanding tumbuhan yang tua. Demikian pula pada organ tumbuhan yang sedang dalam masa pertumbuhan.
6.3. Pada manusia
Pada saat orang berolahraga jantung dan system peredaran darah harus bekerja lebih banyak dengan detak nadi yang semakin cepat dan tekanan darah akan meningkat, untuk memenuhi kebutuhan oksigen dan nutrien yang semakin meningkat di jaringan dengan sisa hasil metabolitan yang banyak seperti asam laktat dan benda-benda keton.
Perubahan ini terjadi ada yang bersifat sementara dan ada yang bersifat tetap, dimulai dengan perubahan fisiologis dan dalam waktu yang relative lama akan terjadi perubahan morfologis yang lebih konsisten.
Contohnya pada waktu dilakukan tes beban. Misalnya ; Ergocyle, maka dari waktu tensi/tekanan darah dan nadi dari atlet yang diperiksa akan meningkat sampai terjadi Steady State, dimana nadi dan tensinya tidak meningkat lagi dan bebannya perlu ditingkatkan lagi. Umumnya setelah 2 sampai 2 setengah menit, sehingga pada waktu inilah dilakukan pengukuran tensi, nadi dan kalau perlu asam laktatnya. Sebelum peningkatan beban yang berikutnya.
a. Membantu proses rehabilitas penderita penyakit jantung.
b. Mempertebal dinding jantung.
c. Meningkatkan kebutuhan darah yang mengandung oksigen.
d. Memperlancar pemasokan darah ke seluruh tubuh.
7. Kesimpulan
7.1. Pada hewan (jangkrik)
Insecta (serangga) bernapas dengan menggunakan tabung udara yang disebut “trakea”. Tabung trakea bercabang-cabang ke seluruh tubuh. Udara keluar masuk ke pembuluh trakea melalui lubang-lubang yang disebut “stigma” atau “spirakel”.
Pada insecta oksigen tidak diedarkan melalui darah, tetapi melalui trakea.
Mekanisme pernapasan pada insecta (serangga)
| No. | Inspirasi | Ekspirasi |
| 1. | Otot berelaksasi | Otot berkontraksi |
| 2. | Volume perut normal | Volume perut mengecil |
| 3. | Udara masuk | Udara keluar |
Darah pada serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan dan bukan untuk mengangkut gas pernapasan.
7.2. Pada tumbuhan (kecambah)
Tumbuhan bernapas melalui dua tahap, yaitu pertukaran gas dan respirasi sel.
Berdasarkan ada tidaknya O2, ada dua macam respirasi, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.
Proses respirasi
Senyawa organik + O2 ð CO2 + H2O + energi
Faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi :
· Ketersediaan subtract.
· Ketersediaan O2.
· Suhu.
· Tipe dan umur tumbuhan.
7.3. Pada manusia
Olahraga sangat bermanfaat bagi tubuh. Diantara banyak manfaat olahraga, salah satunya adalah bahwa olahraga dapat meningkatkan kerja jantung dan pembuluh darah.
Respon fisiologis terhadap olahraga adalah meningkatnya curah jantung yang akan disertai meningkatnya distribusi oksigen ke bagian tubuh yang membutuhkan. Sedangkan pada bagian-bagian yang kurang memerlukan oksigen akan terjadi vasokonstriksi, misal traktus digestivus. Meningkatnya curah jantung pasti akan berpengaruh terhadap tekanan darah.
8. Daftar Pustaka
Pratiwi,D,A,dkk.2006.biologi SMA XI.Jakarta:Erlangga.