Sistem Pernapasan

SISTEM PERNAFASAN PADA MANUSIA

      Alat pernapasan manusia terdiri dari hidung, faring, pangkal batang tenggorokan (laring), batang tenggorok (trakea), cabang batang tenggorokan (bronkus), dan paru-paru (pulmo).

a. Hidung

      Hidung merupakan muara keluar-masuknya udara pernapasan. Hidung merupakan organ pernapasan yang letaknya paling luar. Manusia menghirup udara melalui hidung. Pada permukaan rongga hidung terdapat rambut-rambut halus dan selaput lendir yang berfungsi menyaring udara yang masuk dari debu atau benda lainnya. Udara bebas tidak hanya mengandung oksigen saja, namun juga gas-gas yang lain. Misalnya, karbon dioksida (CO2), belerang (S), dan nitrogen (N2). Gas-gas tersebut ikut terhirup, namun hanya oksigen saja yang dapat berikatan dengan darah. Selain sebagai organ pernapasan, hidung juga merupakan indra pembau yang sangat sensitif. Dengan kemampuan tersebut, manusia dapat terhindar dari menghirup gas-gas yang beracun atau berbau busuk yang mungkin mengandung bakteri dan bahan penyakit lainnya. Dari rongga hidung, udara selanjutnya akan mengalir ke tenggorokan.

Di dalam hidung, udara mengalami beberapa perlakuan sebagai berikut.

1) Udara yang masuk ke hidung akan disaring dulu oleh rambut hidung, sehingga debu dan partikel kotoran tidak masuk ke dalam paru-paru.

2) Udara dihangatkan oleh kapiler darah yang ada di dalam hidung, sehingga suhunya sesuai dengan suhu tubuh.

3) Udara dilembapkan oleh lapisan lendir yang ada di dalam rongga hidung.

b. Faring

Faring merupakan saluran sepanjang 12,5–13 cm sebagai kelanjutan dari saluran hidung yang meneruskan udara ke laring. Faring terletak di antara saluran pernapasan dan saluran pencernaan.

c. Pangkal tenggorokan (laring)

Setelah melewati hidung, udara masuk menuju pangkal tenggorokan (laring) melalui faring. Faring terletak di hulu tenggorokan dan merupakan persimpangan antara rongga mulut ke kerongkongan dan rongga hidung ke tenggorokan. Setelah melalui laring, udara selanjutnya menuju ke batang tenggorokan (trakea). Pada batang tenggorokan ini terdapat suatu katup epiglotis. Katup ini bekerja dengan cara membuka jika bernapas atau berbicara dan menutup pada saat menelan makanan. Adanya katup tersebut, udara akan masuk ke paru-paru dan makanan akan menuju lambung. Kita jangan makan sambil berbicara, hal tersebut dapat mengakibatkan makanan masuk ke paru paru dan tenggorokan. Oleh karenanya, hindarilah makan sambil berbicara.

Pada laring orang dewasa terdapat jakun. Satu tulang rawan pada laring dapat digerakkan oleh otot-otot laring sehingga dapat menutup dan membuka, menegakkan, dan melemaskan pita suara. Pita suara pada wanita lebih pendek dibandingkan dengan pada laki-laki, sehingga suaranya akan lebih tinggi dibandingkan laki-laki.

d. Batang tenggorok (trakea)

Batang teggorok merupakan saluran berongga dengan dinding dari cincin-cincin tulang rawan. Pada trakea terdapat otot polos untuk menjaga agar bronkus tidak mengempis saat bernapas. Trakea juga mengandung lendir dan silia untuk menyaring debu dan bakteri yang masuk bersama udara agar tidak sampai di paru-paru. Asap rokok dan udara dingin dapat mengganggu kerja silia.

e. Cabang batang tenggorok (bronkus)

Cabang batang tenggorok merupakan percabangan trakea menuju paru-paru kiri dan paru-paru kanan. Bronkus bercabang-cabang lagi membentuk bronkiolus. Bronkiolus yang paling ujung disebut bronkiolus respirasi. Pada bronkiolus respirasi terdapat gelembung- gelembung alveolus. Alveolus merupakan tempat terjadinya pertukaran gas antara darah (di dalam pembuluh darah) dengan udara bebas. Oksigen dari udara berdifusi ke dalam darah sedangkan karbon dioksida dan uap air dari darah berdifusi ke udara.

f. Paru-paru (pulmo),

Paru-paru jumlahnya sepasang dan terletak di dalam rongga dada. Antara rongga dada dan rongga perut terdapat suatu pembatas yang disebut diafragma. Pembatas ini bukan sekedar pembatas, tetapi berperan juga dalam proses pernapasan. Paru-paru merupakan tempat terjadinya pertukaran gas yaitu oksigen dan karbon dioksida. Paru-paru kanan terdiri dari tiga gelambir. Sedangkan paru-paru kiri terdiri dari dua gelambir. Paru-paru terbungkus oleh selaput rangkap yang disebut pleura. Di antara selaput rangkap ini terdapat cairan yang berfungsi untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika mengembang dan mengempis.

Paru-paru pada dasarnya merupakan cabang-cabang suatu saluran yang ujungnya bergelembung. Gelembung-gelembung tersebut disebut alveoli (tunggal: alveolus). Dalam alveoli inilah sesungguhnya terjadi pertukaran gas-gas. Paru-paru kanan terdiri atas tiga belahan sedangkan paru-paru kiri hanya dua belahan. Paru-paru kanan lebih besar dibandingkan yang kiri. Agar lebih jelas, perhatikan olehmu gambar penampang sistem pernapasan manusia berikut ini.

PROSES PERNAFASAN

Udara yang kamu hirup mengandung oksigen dan juga gas-gas lain. Dari hidung, udara terus masuk ke tenggorokan, kemudian ke dalam paru-paru. Akhirnya, udara akan mengalir sampai ke alveoli yang merupakan ujung dari saluran. Oksigen yang terkandung dalam alveolus bertukar dengan karbon dioksida yang terkandung dalam darah yang ada di pembuluh darah alveolus melalui proses difusi. Dalam darah, oksigen diikat oleh hemoglobin. Selanjutnya darah yang telah mengandung oksigen mengalir ke seluruh tubuh. Tahukah kamu untuk apa darah mengalirkan oksigen ke seluruh tubuh? Oksigen diperlukan untuk proses respirasi sel-sel tubuh. Gas karbon dioksida yang dihasilkan selama proses respirasi sel tubuh akan ditukar dengan oksigen. Selanjutnya, darah mengangkut karbon dioksida untuk dikembalikan ke alveolus paru-paru dan akan dikeluarkan ke udara melalui hidung saat kamu mengeluarkan napas.

 Proses pernapasan meliputi dua proses, yaitu menarik napas atau inspirasi serta mengeluarkan napas atau ekspirasi. Sewaktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi, dari posisi melengkung ke atas menjadi lurus. Bersamaan dengan itu, otot-otot tulang rusuk pun berkontraksi. Akibat dari berkontraksinya kedua jenis otot tersebut adalah mengembangnya rongga dada sehingga tekanan dalam rongga dada berkurang dan udara masuk. Saat kamu mengeluarkan napas, otot diafragma dan otot-otot tulang rusuk melemas. Akibatnya, rongga dada mengecil dan tekanan udara di dalam paru-paru naik sehingga udara keluar. Jadi, hal yang perlu kamu ingat, bahwa udara mengalir dari tempat yang bertekanan besar ke tempat yang bertekanan lebih kecil.

JENIS PERNAFASAN

Berdasarkan organ yang terlibat dalam peristiwa inspirasi dan ekspirasi, orang sering menyebut pernapasan dada dan pernapasan perut. Sebenarnya pernapasan dada dan pernapasan perut terjadi secara bersamaan. Untuk lebih jelasnya perhatikan uraian berikut.

a. Pernapasan Dada

Pernapasan dada terjadi karena otot antartulang rusuk berkontraksi sehingga rusuk terangkat dan akibatnya volume rongga dada membesar. Membesarnya rongga dada ini membuat tekanan dalam rongga dada mengecil dan paru-paru mengembang. Pada saat paru-paru mengembang, tekanan udara di luar lebih besar daripada di dalam paruparu, akibatnya udara masuk. Sebaliknya, saat otot antartulang rusuk berelaksasi, tulang rusuk turun. Akibatnya, volume rongga dada mengecil sehingga tekanan di dalamnya pun naik. Pada keadaan ini paru-paru mengempis sehingga udara keluar.

b. Pernapasan Perut

Pernapasan ini terjadi karena gerakan diafragma. Jika otot diafragma berkontraksi, rongga dada akan membesar dan paru-paru mengembang. Akibatnya, udara akan masuk ke dalam paru-paru. Saat otot diafragma relaksasi, diafragma kembali ke keadaan semula. Saat itu, rongga dada akan menyempit, mendorong paru-paru sehingga mengempis. Selanjutnya, udara dari paru-paru akan keluar.

2. Kapasitas Paru-paru

Udara yang masuk dan keluar saat berlangsungnya proses pernapasan biasa dinamakan udara pernapasan atau volume udara tidal. Volume udara tidal orang dewasa pada pernapasan biasa kira-kira 500 mL. Jika kamu menarik napas dalam-dalam maka volume udara yang dapat kita tarik mencapai 1500 mL. Udara ini dinamakan udara komplementer. Jika kamu mengembuskan napas sekuat-kuatnya, volume udara yang dapat diembuskan juga sekitar 1500 mL. Udara ini dinamakan udara suplementer. Meskipun kamu telah mengeluarkan napas sekuatkuatnya, tetapi masih ada sisa udara dalam paru-paru yang volumenya kira-kira 1500 mL. Udara sisa ini dinamakan udara residu. Sekarang, kamu dapat menghitung kapasitas vital paru-paru. Kapasitas vital paru-paru adalah jumlah dari volume udara tidal, volume udara komplementer, dan volume udara suplementer. Selain itu, kamu juga dapat menghitung kapasitas total paru-paru yang merupakan jumlah dari kapasitas vital paru-paru dan udara residu.

Contoh Percobaan untuk mengetahui kapasitas paru-paru

3. Kelainan pada Sistem Pernapasan

Alat-alat pernapasan dapat mengalami gangguan karena penyakit atau kelainan. Beberapa gangguan yang sering terjadi pada saluran pernapasan manusia adalah sebagai berikut

a. Bronkitis, adalah peradangan bronkus atau bronkiolus. Bronkitis disebabkan oleh infeksi mikroorganisme setelah salesma atau influenza. Peradangan meningkatkan produksi lendir yang berlebihan sehingga menimbulkan dahak. Dahak merangsang terjadinya batuk untuk mengeluarkannya. Asap rokok dan debu dapat merusak bronkus dan memudahkan terjadinya bronkitis.

b. Asma, merupakan reaksi saluran pernapasan terhadap rangsangan pada otot polos di bronkus atau bronkiolus. Asma juga sering disertai produksi lendir yang berlebihan dan radang. Jalan napas menjadi sesak dan membuat bunyi “mengi” (wheezing). Hal ini karena penderita berusaha bernapas sedalam-dalamnya, sehingga menggetarkan lendir pada bronkus yang menyempit. Penyebab asma dapat berupa debu, serbuk sari, jamur, dan partikel lain yang terbawa udara. Asma juga dapat disebabkan oleh makanan dan infeksi saluran pernapasan.

c. Selesma, disebabkan oleh virus yang menginfeksi saluran pernapasan. Masa inkubasi antara 1 – 3 hari yang ditandai dengan gejala berupa lesu, sakit di tenggorokan, dan suhu tubuh tidak normal. Pada awalnya lendir pilek yang dihasilkan cair, kemudian menjadi kental kehijauan. Penularan lewat udara dan kontak langsung dengan hidung.

d. Influenza atau flu, disebabkan oleh virus. Masa inkubasinya 2 hari dengan gejala demam, pegal linu, lesu, dan batuk pilek. Bila tidak ada komplikasi biasanya sembuh dalam 3 – 5 hari.

e. TBC paru-paru, ditimbulkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosa. Penyakit ini menular lewat udara dan merusak jaringan paru-paru sehingga menjadi berongga. TBC juga dapat diakibatkan oleh gizi yang buruk, usia tua, dan tempat yang kotor. Umumnya penderita TBC mempunyai tingkat ekonomi yang rendah. Gejala penyakit berupa berat badan turun drastis, batuk berdahak sampai berdarah, sesak napas, dan berkeringat pada malam hari.

f. Emfisema, merupakan penyakit pada paru-paru. Paruparu mengalami pembengkakan karena pembuluh darahnya kemasukan udara.

g. Kanker Paru-paru Penyakit ini merupakan salah satu yang paling berbahaya. Sel-sel kanker pada paru-paru terus tumbuh tidak terkendali. Penyakit ini lamakelamaan dapat menyerang seluruh tubuh. Salah satu pemicu kanker paru-paru adalah kebiasaan merokok. Merokok dapat memicu terjadinya kanker paru-paru dan kerusakan paru-paru.

h. Pneumonia, adalah proses infeksi akut yang mengenai jaringan paru-paru (alveoli). Terjadinya pnemonia pada anak seringkali bersamaan dengan proses infeksi akut pada bronkus (biasa disebut bronchopneumonia). Gejala penyakit ini berupa napas cepat dan napas sesak, karena paru meradang secara mendadak. Batas napas cepat adalah frekuensi pernapasan sebanyak 50 kali per menit atau lebih pada anak usia 2 bulan sampai kurang dari 1 tahun, dan 40 kali permenit atau lebih pada anak usia 1 tahun sampai kurang dari 5 tahun. Pada anak dibawah usia 2 bulan, tidak dikenal diagnosis pnemonia. Kepada penderita yang penyakitnya tidak terlalu berat, bisa diberikan antibiotik per-oral (lewat mulut) dan tetap tinggal di rumah. Penderita yang lebih tua dan penderita dengan sesak nafas atau dengan penyakit jantung atau paru-paru lainnya, harus dirawat dan antibiotik diberikan melalui infus. Mungkin perlu diberikan oksigen tambahan, cairan intravena dan alat bantu nafas mekanik. Kebanyakan penderita akan memberikan respon terhadap pengobatan dan keadaannya membaik dalam waktu 2 minggu.

i. Asfiksi, Asfiksi adalah gangguan dalam pengangkutan jaringan toksigen ke jaringan yang disebabkan oleh terganggunya fungsi paru-paru, pembuluh darah, atau jaringan tubuh. Asfiksi disebabkan oleh: tenggelam (akibat alveolus terisi air), pneumonia (akibatnya alveolus terisi cairan lendir dan cairan limfa), keracunan CO dan HCN, atau gangguan sitem sitokrom (enzim pernapasan).

Sumber: Karim, Saeful, dkk. BSE Belajar IPA Membuka Cakrawala Alam Sekitar untuk kelas VIII SMP/ MTS. 2008. Jakarta: Depdiknas

Irianto, Sugeng, Yulianto dan Wasis. BSE Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTS Kelas VIII. 2008. Jakarta: Depdiknas

 METODE ILMIAH

KD                  1.4 Memahami struktur, konsep, dan metode keilmuan IPA SD/MI Indikator        1.4.1 Terampil melakukan kerja ilmiah

Pengertian Kerja Ilmiah

—  Kerja ilmiah adalah merupakan cara kerja yang dipakai para ilmuwan untuk memecahkan masalah dengan cara menerapkan metode ilmiah

—  Metode ilmiah adalah langkah-langkah sistematis yang dilakukan oleh para ilmuwan untuk melakukan penelitian

Langkah-langkah Metode Ilmiah

1. Menentukan permasalahan yang akan dipecahkan
2. Mengumpulkan data yang berhubungan dengan permasalahan
3. Menentukan hipotesis (prediksi) terhadap permasalahan
4. Melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis
5. Menganalisa data hasil eksperimen
6. Menarik kesimpulan
7. Menguji kembali hasil kesimpulan

Persiapan perencanaan sebelum percobaan

1. Menetapkan landasan teori yang diperlukan
2. Menetapkan tujuan percobaan
3. Menentukan alat dan bahan yang digunakan
4. Menetapkan waktu dan tempat
5. Menetapkan prosedur atau langkah percobaan dan mempersiapkan tabel untuk mencatat data hasil pengamatan

Variabel

1. Variabel bebas /manipulatif adalah faktor yang sengaja dibuat berbeda atau diubah
2. Variabel terikat /respon adalah variabel yang diperoleh dari variabel lain
3. Variabel kontrol adalah variabel yang harus dikendalikan
4. Variabel pengganggu adalah faktor yang dapat mempengaruhi hasil percobaan, tetapi tidak dapat diperkirakan sebelumnya

Dari pengamatan yang dilakukan, diperoleh hasil yang disebut data. Terdapat dua (2) macam data, yaitu:

1.      Data kualitatif yaitu data yang disajikan tidak dalam bentuk angka.

2.      Data kuantitatif yaitu data yang disajikan dalam bentuk angka.

Hasil dan kesimpulan dari percobaan atau pengamatan dilaporkan dalam suatu jurnal yang disebut jurnal ilmiah. Jurnal ilmiah adalah majalah yang memuat artikel atau tulisan yang berisi laporan hasil penelitian. Bentuk jurnal ilmiah beragam, ada yang terbit mingguan, bulanan atau tiga bulan sekali. Dengan berkembangnya IPTEK jurnal ilmiah dapat dilihat melalui internet.

Sikap Ilmiah

1. Jujur mengungkapkan fakta
2. Berpendapat secara ilmiah dan berpikir kritis
3. Mempunyai keingintahuan yang tinggi
4. Bisa membedakan antara opini dan pendapat ilmiah (objektif)
5. Berani dan santun dalam mengajukan pertanyaan ilmiah
6. Disiplin, tekun, dan peduli terhadap lingkungan
7. Bisa bekerjasama secara tim

Mengomunikasikan Hasil Penelitian

Langkah selanjutnya yang kamu lakukan setelah mendapatkan kesimpulan dari penelitian adalah mengomunikasikan hasil penelitian. Suatu hasil penelitian dapat dikomunikasikan secara lisan atau tulisan. Bentuk-bentuk mengomunikasikan hasil penelitian secara lisan, yaitu diskusi kelas atau seminar ilmiah. Adapun bentuk mengomunikasikan hasil penelitian secara tertulis, yaitu laporan penelitian, makalah ilmiah, atau karya tulis.

Suatu laporan penelitian biasanya terdiri dari bagian-bagian berikut.

1. Halaman Judul Penelitian

Pada halaman judul penelitian biasanya berisi judul penelitian, nama peneliti, kelas, sekolah, alamat sekolah, serta tahun pembuatan laporan penelitian.

2. Pendahuluan

Pada pendahuluan biasanya terdapat latar belakang penelitian dan gagasan yang dibuat beserta hipotesisnya.

3. Tujuan Penelitian

Pada bagian ini berisi tujuan penelitian yang kamu lakukan.

4. Alat dan Bahan

Pada bagian ini berisi alat dan bahan kimia yang digunakan.

5. Langkah Kerja

Berisi penjelasan dan langkah-langkah penelitian yang dilakukan.

6. Hasil Penelitian dan Pembahasan

Berisi hasil penelitian dan penjelasan dari hasil penelitian yang kamu lakukan.

7. Kesimpulan

Berisi kesimpulan yang kamu dapatkan dari hasil percobaan.

8. Daftar Pustaka

Berisi referensi yang mendukung penelitian yang kamu lakukan.

Contoh Laporan Hasil Pengamatan

Judul:

Pengaruh pemberian pupuk urea terhadap morfologi tanaman kacang tanah

Permasalahan:

Adakah pengaruh pemberian pupuk urea terhadap morfologi (pertumbuhan) tanaman kacang tanah?

Kerangka Berpikir:

Pupuk urea sangat bermanfaat untuk pertumbuhan tanaman karena mengandung unsur-unsur penting yang dibutuhkan oleh tanaman. Jika tanaman diberi pupuk urea yang sesuai dengan kebutuhannya, tanaman kacang tanah dapat tumbuh dengan subur. Hal ini dapat diamati          pada morfologi tanaman seperti tinggi tanaman x jumlah daun.

Variabel:

Variabel bebas : jumlah pupuk urea yang diberikan pada tanaman kacang tanah.

Variabel terikat : morfologi tanaman kacang tanah seperti tinggi.

Variabel kontrol: tanah, air, dan suhu.

Alat dan Bahan:

1. pot,                          6. biji kacang tanah,

2. polybag kecil,          7. air,

3. cetok/skop               8. pupuk organik (kompos),

4. pupuk urea,              9. pasir, dan

5. sendok,                    10. tanah.

Langkah-Langkah Penelitian:

1.      Menyiapkan polybag kecil untuk 3 perlakuan dan 1 kontrol. Masing-masing 5 kali pengulangan. Jadi, jumlahnya 20 polybag.

2.      Tiap-tiap polybag diisi dengan kerikil di bagian bawah, ditambah campuran pupuk organik dan pasir dengan perbandingan 1 : 1.

3.      Menyiapkan biji kacang tanah.

4.      Memasukkan satu biji kacang tanah ke dalam tiap-tiap polybag.

5.      Setelah tanaman berumur 1 minggu, berilah pupuk urea ke dalam polybag dengan jumlah yang berbeda untuk setiap perbedaannya.

Perlakuan 1 : 5 gram urea dengan 5 kali pengulangan selama 1 bulan.

Perlakuan 2 : 10 gram urea dengan 5 kali pengulangan selama 1 bulan.

Perlakuan 3 : 15 gram urea dengan 5 kali pengulangan selama 1 bulan.

6.  Ukurlah tinggi tanaman pada tiap-tiap perlakuan.

7. Letakkan polybag yang berisi kacang tanah tersebut di tempat yang mendapatkan sinar matahari.

8. Siramlah setiap hari, pagi dan sore, dan hindarkan dari gangguan penyakit.

9. Apakah ada perbedaan tinggi tanaman antara perlakuan 1 sampai perlakuan 3?

10. Bagaimana jika tinggi tanaman dibandingkan dengan kontrol? Apakah ada perbedaan?

 11. Buatlah table hasil pengamatan!

Jumlah pupuk urea (gram)	Tinggi tanaman (cm)					Rata-rata
	1	2	3	4	5
0	3	4	5	6	7	5
5	3	5	9	13	15	9
10	3	8	10	13	16	10
15	3	10	13	16	20	12,4

12. Tariklah suatu kesimpulan!

            Kesimpulan : pertumbuhan kacang tanah dipengaruhi oleh jumlah pupuk yang diberikan. Semakin banyak pupuk maka tanaman semakin subur.

Sumber:

1.   Sugiarto, Teguh, dkk. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam 1 : untuk SMP/MTs/ kelas VII.             Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

2.   Wasis. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam 1 : untuk SMP/MTs/ kelas VII. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

3.      Sulistyorini, Ari. 2009. Biologi 1: Untuk Sekolah menengah Atas/Madrasah Aliyah Kelas X. Jakarta: PT. Balai Pustaka.