Materi Mekanisme Pernafasan Mapel Biologi kelas 11 SMA/MA

Materi Mekanisme Pernafasan Mapel Biologi kelas 11 SMA/MA - Hai adik adik dimana saja berada, apa kabar? semoga dalam keadaan sehat selalu, nah pada kesempatan yang baik ini kakak ingin membagikan kepada adik adik mengenai materi yang telah disusun materi ini tentunya diambil dari mata pelajaran Biologi kelas XI SMAMA tentang pembahasan Mekanisme Pernafasan pada Manusia. Materi ini juga dilengkapi dengan latihan soal serta pembahasan. Semangat!!

Pada manusia dan mamalia lainnya, anatomi sistem pernapasan umumnya berupa saluran pernapasan. Saluran dibagi menjadi saluran pernapasan atas dan bawah. Saluaran pernapasan atas meliputi hidung, rongga hidung, sinus paranasal, faring, dan bagian laring di atas pita suara. Saluran pernapasan bawah meliputi laring, trakea, bronkus, bronkiolus, dan alveolus.

Tujuan utama sistem pernapasan adalah mencapai keseimbangan tekanan parsial antara gas pernapasan di alveolar dengan di darah kapiler paru. Proses ini terjadi melalui difusi sederhana, melintasi membran yang sangat tipis (dikenal sebagai penghalang darah–udara), yang membentuk dinding alveoli paru . Dinding ini terdiri dari sel-sel epitel alveolar, membran basal, dan sel-sel endotelium kapiler alveolar Penghalang gas darah ini sangat tipis (pada manusia, rata-rata tebalnya 2,2 μm), yang dilipat menjadi sekitar 300 juta kantung udara kecil yang disebut alveoli (masing-masing berdiameter antara 75 dan 300 μm) yang bercabang dari bronkiolus pernapasan di paru-paru, sehingga membentuk area permukaan yang sangat besar (sekitar 145 m2) untuk pertukaran gas.

Baca juga - Soal Sistem Ekskresi Pada Manusia

Udara yang terkandung dalam alveoli memiliki volume semipermanen sekitar 2,5–3,0 liter yang sepenuhnya mengelilingi darah kapiler alveolar (Gambar 12). Hal ini memastikan bahwa keseimbangan tekanan parsial gas di dua kompartemen sangat efisien dan terjadi dengan sangat cepat. Darah yang meninggalkan kapiler alveolar dan akhirnya didistribusikan ke seluruh tubuh memiliki tekanan parsial oksigen 13– 14 kPa (100 mmHg), dan tekanan parsial karbon dioksida 5,3 kpa (40 mmHg) (yaitu sama dengan ketegangan oksigen dan gas karbon dioksida seperti pada alveoli). Seperti disebutkan dalam bagian mekanika pernapasan di atas, tekanan parsial oksigen dan karbon dioksida di udara lingkungan (kering) pada permukaan laut masing-masing adalah 21 kPa (160 mmHg) dan 0,04 kPa (0,3 mmHg).

Tidak semua udara di paru-paru dapat dikeluarkan meskipun pernapasan sudah dipaksa secara maksimal. Volume udara yang masih tersisa ini disebut volume residual, yang besarnya sekitar 1,0-1,5 liter yang tidak dapat diukur dengan spirometri. Oleh karena itu, volume yang turut memperhitungkan volume residual (yaitu kapasitas residual fungsional sekitar 2,5-3,0 liter, dan kapasitas total paru sekitar 6 liter) juga tidak dapat diukur dengan spirometri. Pengukuran angkaangka ini membutuhkan teknik tersendiri.

Penghitungan volume udara yang dihirup masuk atau keluar, baik melalui mulut atau hidung, atau masuk atau keluar dari alveoli dijelaskan dalam tabel di bawah, bersama dengan cara penghitungannya. Jumlah siklus napas per menit dikenal sebagai laju pernapasan.

Istilah

Alveolus : Kantung udara kecil berdinding tipis. Terletak didalam paru-paru dan merupakan tempat bertukarnya oksigen dan karbon dioksida dari kapiler darah.
Bronkiolus : Percabangan-percabangan lain yang dibentuk bronkus didalam paru-paru, membentuk cabang-cabang dengan pipa-pipa yang lebih kecil.
Bronkus : Percabangan dari trakea, terletak diujung bawah trakea. Terdiri atas dua cabang, cabang kekanan menuju ke paruparu sebelah kanan dan yang lainnya menuju ke paruparu sebelah kiri.
Diafragma : Otot utama yang digunakan untuk respirasi, yang terletak tepat di bawah dasar paru-paru.
Difusi : Proses perpindahan zat dari lingkungan berkonsentrasi yang lebih tinggi ke lingkungan yang konsentrasi zatnya lebih rendah.
Ekspirasi : Proses mengeluarkan udara dari dalam paru-paru (menghembuskan napas)
Epiglotis : Tulang rawan yang berfungsi sebagai katup pada pita suara (laring) dan tabung udara (trakea), yang akan menutup selama proses menelan berlangsung.
Esofagus : Disebut juga sebagai kerongkongan. Merupakan tabung yang menghubungkan faring (tenggoroka) dengan lambung.
Faring : Suatu jalur berbentuk menyerupai pipa yang berfungsi sebagai tempat masuknya makanan, minuman, maupun udara.
Inspirasi : Proses memasukkan udara kedalam paru-paru (menghirup/menarik napas).
Laring : Saluran udara tempat melekatnya pita suara. Disebut juga sebagai kotak suara.

A. Tujuan Pembelajaran

Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan mampu:

Membedakan proses pernafasan dada dan pernafasan perut.
Mengaitkan kapasitas udara paru-paru dengan cara dan kekuatan seseorang dalam melakukan respirasi.

B. Uraian Materi

1. Mekanisme Pernapasan

Baca juga - Soal Sistem Koordinasi Manusia

Pernapasan adalah suatu proses poses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida. Proses pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis.

Pernapasan luar (Eksternal) terjadinya pertukaran udara antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler.
Pernapasan dalam (Insternal) adalah pertukaran udara antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.

Keluar masuk udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Proses pernapasan selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya pernafasan manusia dapat melakukan 2 mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadinya secara bersamaan

Gambar 10. Mekanisme ekspirasi dan inspirasi saat bernafar www.pelajaran.co.id

a) Pernapasan Dada

Pernapasan dada merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot antartulang rusuk (intercosta). Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi yang mekansmenya sebagai berikut:

Mekanisme pernapasan dada

Baca juga - Soal Psikotropika

1. Fase Inspirasi pernapasan dada

Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru.

2. Fase ekspirasi pernapasan dada.

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

b) Pernapasan Perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut:

1. Fase inspirasi pernapasan perut.

Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut: sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi  posisi dari melengkung menjadi mendatar  paru-paru mengembang  tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar  udara masuk.

Baca juga - Soal Sistem Reproduksi Manusia

2. Fase ekspirasi pernapasan perut.

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut: otot diafraghma relaksasi  posisi dari mendatar kembali melengkung  paru-paru mengempis  tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar  udara keluar dari paru-paru.

Gambar 11. Mekanisme pernafasan dada dan perut www.utakatikotak.com

2. Volume dan Kapasitas Paru-Paru

Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Pada orang dewasa, volume paruparu berkisar antara 5 – 6 liter. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi:

a. Udara pernapasan biasa/volume tidal (VT)

Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml.

b. Udara cadangan inspirasi/udara komplementer (UK)

Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml.

c. Udara cadangan ekspirasi/udara suplementer (US)

Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml.

d. Udara residu (UR)

Merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.

Gambar 12. Grafik kapasitas paru-paru www.materi4belajar.com

3. Frekuensi pernapasan

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit, dari dalam ke luar tubuh atau dari luar ke dalam tubuh. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali.

Baca juga - Soal Penerapan Sistem Reproduksi pada Manusia

Beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:

Usia - Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun.
Jenis kelamin - Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.
Suhu tubuh - Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
Posisi tubuh - Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.
Aktivitas - Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

4. Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

a. Pertukaran oksigen.

Kebutuhan oksigen setiap individu berbeda-beda tergantung pada umur, aktivitas, berat badan, jenis kelamin dan jumlah makanan yang dikonsumsi. Dalam keadaan biasa jumlah oksigen yang dibutuhkan sebanyak 300 ml perhari per individu.

Sekitar 97% oksigen yang masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin (HbO2). dengan reaksi sebagai berikut: Hb4 + 4 O2  4 HbO2
2-3 % lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah.

Proses pengikatan dan pelepasan oksigen dipengaruhi oleh tekanan oksigen, kadar oksigen, dan kadar carbondioksida di jaringan tubuh, dan terjadi secara difusi. Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul secara bebas, melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah.

Prosesnya difusi dapat dijelaskan sebagai berikut:
Tekanan oksigen di udara (PO2=160 mmHg), dalam alveolus (PO2=105mmHg). di arteri 100 mmHg, di jaringan 40 mmHg, di vena lebih kecil 40 mmHg.
Jadi karna tekanan parsial oksigen berbeda, maka hemoglobin akan mengangkut oksigen sampai ke jaringan tubuh.
Di dalam sel-sel tubuh, oksigen digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel.
Semakin banyak oksigen yang digunakan oleh sel-sel tubuh, semakin banyak karbondioksida yang terbentuk dari proses respirasi.
Setiap 100 cc darah di arteri mampu mengangkut 19 ccO2.
Setelah sampai di vena setiap 100 cc darah masih mengandung O2 sebanyak 12 cc. Volume O2 yang tertinggal di jaringan adalah 7 cc.
Jika volume darah ada 5 liter, atau 5000 cc, maka volume O2 yang sampai ke jaringan sekali beredar adalah: 5000 / 100 x 7 cc = 50 x 7 = 350 cc.

Baca juga - Soal Penerapan Sistem Pertahanan Tubuh Manusia

b. Pertukaran Karbondioksida.

Proses respirasi sel di jaringan tubuh akan menghasilkan karbondioksida, hal ini menyebabkan tekanan parsial karbondioksida (PCO2) dalam sel tubuh lebih tinggi dibanding di kapiler vena, sehingga CO2 bedifusi ke vena dan di bawa ke paru-paru.

Prosesnya sebagai berikut :

P.CO2 di jaringan tubuh = 60 mmHg , P. CO2 di vena = 47 mmHg , P. CO2 di alveolus= 35 mmHg) atau luar tubuh = 0.3 mmHg,
karena perbedaan tekanan parsial tersebut, akhirnya CO2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi.

Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu:

Oleh plasma darah CO2 + H2O  H2CO3. Pengangkutan ini dibantu enzim karbonat anhydrase. jumlah CO2 yang dapat diangkut sebanyak 5 %.
Oleh Hemoglobin CO2 + Hb  HbCO2
Pertukaran klorida : CO2 + H2O  HCO3

H2 CO3  H+ dan HCO3
H+ di ikat Hb, karena bersifat racun dalam sel.
HCO3  ke plasma darah
HCO3  diganti oleh Cl-

C. Rangkuman

Pernafasan adalah proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida
Menurut tempat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut.
Pernafasan dada adalah pernafasan yang melibatkan otot antartulang rusuk.
Pernafasan perut adalah pernafaaan yang melibatkan otot diafragma.
Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi volume tidal, udara komplementer, udara suplementer, dan udara residu.
Pengangkutan O2 oleh darah dilakukan oleh hemoglobin dan plasma darah 7. Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu:

Plasma darah CO2 + H2O -----> H2CO3.
Oleh Hemoglobin CO2 + Hb -----> HbCO2
Pertukaran klorida : CO2 + H2O -------> HCO3

D. Latihan Soal

1. Pada Mekanisme pernafasan sewaktu mengeluarkan napas, otot tulang rusuk berelaksasi, tulang dada turun sehingga rongga dada mengecil, berarti tekanan udara membesar dan udara keluar dari paru-paru. Pernapasan ini disebut ....

A. Pernapasan perut

B. Pernapasan dada

C. Pernapasan diafragma

D. Pernapasan dalam

E. Pernafasan lambung

Baca juga - Soal Struktur dan Fungsi Sel

2. Sekelompok siswa laki laki melakukan pengamatan pada torso sistem pernafasan manusia. Dia menemukan salah satu organ pernapasan yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut.

1. Berfungsi meneruskan udara pernafasan ke saluran pernafasan berikutnya

2. Memiliki rambut-rambut di dalam rongganya

3. Memiliki konka dibagian pangkalnya Organ pernapasan yang sedang diamati adalah….

A. rongga hidung

B. bronkus

C. trakea

D. bronkeolus

E. faring

3. Perhatikanlah beberapa pernyataan berikut ini tentang mekanisme pernapasan:

1. Otot antar tulang rusuk berkontraksi, tulang rusuk naik, volume dada membesar, tekanan udara turun, udara masuk.

2. Otot sekat rongga dada mengerut, volume rongga dada mengecil, udara keluar.

3. Otot antar tulang rusuk kendur, tulang rusuk turun, volume rongga dada mengecil, tekanan bertambah, akibatnnya udara keluar.

4. Otot sekat rongga dada mendatar, volume rongga dada membesar, udara masuk.

Pernyataan yang benar tentang mekanisme pernapasan dada adalah ….

A. 1 dan 2

B. 1 dan 3

C. 1 dan 4

D. 2 dan 3

E. 2 dan 4

Baca juga - Soal Bioproses

4. Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan berbagai aktivitas tubuh misalnya: berjalan, berlari, berolahraga, bekerja, tidur dan lain sebagainya. Kegiatan atau aktifitas tubuh dapat mempengaruhi frekuensi pernapasan seseorang.

Pernyataan yang tepat tentang hubungan aktivitas dengan frekuensi pernapasan adalah ….

A. frekuensi pernapasan saat duduk lebih cepat dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari

B. frekuensi pernapasan saat duduk lebih lambat dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari

C. frekuensi pernapasan saat duduk sama dengan frekuensi pernapasan saat berlari

D. frekuensi pernapasan saat duduk lebih tinggi dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari

E. frekuensi pernapasan saat duduk lebih lambat dibandingkan frekuensi pernapasan saat tidur

5. Setiap manusia memiliki Organ mulut dan hidung yang memiliki saluran tersendiri dan muaranya akan bertemu pada organ faring. Hal tersebut memungkinkan manusia dapat menghirup udara untuk bernapas melalui mulut maupun hidung. Organ yang paling sesuai untuk menghirup udara dari luar tubuh yang digunakan dalam proses pernapasan adalah….

A. mulut, karena udara akan lebih cepat masuk dalam saluran pernapasan dengan bantuan kemampuan menelan yang dimiliki organ mulut

B. hidung, karena udara yang masuk melalui hidung akan disaring dari kotoran dan benda asing yang terbawa masuk serta suhunya akan disesuaikan dengan suhu tubuh

C. mulut, karena dimulut udara akan cepat digunakan untuk pernapasan tanpa melalui proses penyaringan dan penyesuaian suhu udara dengan suhu tubuh

D. hidung, karena hidung merupakan saluran pernapasan yang dapat memepercepat udara masuk ke dalam tubuh untuk segera digunakan dalam kegiatan pernapasan.

E. hidung, karena dimulut udara akan cepat digunakan untuk pernapasan tanpa melalui proses penyaringan dan penyesuaian suhu udara dengan suhu tubuh

6. Jaringan dalam paru-paru yang berfungsi sebagai tempat pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida adalah... .

A. alveolus

B. bronkiolus

C. diafragma

D. bronkus

E. pleura

Baca juga - Soal Jaringan Tumbuhan

7. Perhatikan gambar berikut!

Didalam kelas siswa siswa sedang melakukan percobaan pernafasan manusia, dengan menggunakan model sistem pernafasan seperti gambar.

Pernyataan yang tepat mengenai model sistem pernapasan tersebut adalah….

A. pipa Y menunjukkan alveolus di dalam paru-paru

B. pipa Y menunjukkan bronkus di dalam paru-paru

C. balon menggambarkan paru-paru yang dimiliki manusia

D. membran karet menggambarkan otot antar tulang rusuk

E. ruang udara menggambarkan udara di dalam paru-paru

8. Pada struktur pada laring yang berfungsi untuk mencegah masukknya partikel makanan atau minuman ke dalam laring dan trakea adalah....

A. silia

B. tonsil

C. epiglottis

D. nasal

E. pita suara

Kunci Jawaban dan Pembahasan

1. B

Pernafasan dada dimulai ketika terjadi kontraksi antar tulang rusuk yang menyebabkan dada terangkat sehingga rongga dada membesar. Karena rongga dada membesar, tekanan udara dalam dada lebih kecil daripada tekanan udara luar.

2. A

Srtuktur rongga hidung

Struktur rongga hidung Berfungsi meneruskan udara pernafasan ke saluran pernafasan berikutnya
Memiliki rambut-rambut di dalam rongganya
Memiliki konka dibagian pangkalnya

3. C

Mekanisme Pernafasan dada dimulai ketika terjadi kontraksi antar tulang rusuk yang menyebabkan dada terangkat sehingga rongga dada membesar. Karena rongga dada membesar, tekanan udara dalam dada lebih kecil daripada tekanan udara luar.

Baca juga - Soal Jaringan Hewan

4. B

Kecepatan dan Frekwensi pernafasan dipengarui oleh.

Jenis Kegiatan
Beran badan.
Jenis kelamin wanita cenderung memiliki frekwensi pernafasan lebih tinggi dibandingkan dengan laki laki.

5. B

Hidung dilengkapi rambut hidung yang berfungsi menyaring partikel debu atau kotoran, indra pembau, selaput lendir dan konka. Selaput lendir pada hidung berfungsi sebagai perangkap benda asing yang masuk terhirup saat bernapas, seperti debu, bakteri. Konka memiliki banyak kapiler darah yang berfungsi menyamakan suhu udara yang terhirup dari luar dengan suhu tubuh. Sedangkan indra pembau berfungsi untuk merasakan baubau dari lingkungan.

6. A Alveoli (alveolus) berfungsi sebagai tempat pertukaran oksigen dan karbon dioksida. Alveoli kemudian menyerap oksigen dari udara yang dibawa oleh bronkiolus dan mengalirkannya ke dalam darah. Setelah itu, karbon dioksida yang merupakan produk limbah dari sel-sel tubuh mengalir dari darah ke alveoli untuk diembuskan keluar. Pertukaran gas ini terjadi melalui dinding alveoli dan kapiler yang sangat tipis

7. C

8. C

Seperti yang telah kami jelaskan sebelumnya. Laring adalah organ pernapasan yang terletak sebelum trakea. Epiglotis yang terletak di bagian pangkal laring berfungsi untuk melindungi makanan dan air masuk ke saluran pernapasan. Epiglotis ini akan menutup trakea sehingga saat kita makan saluran pernapasan tetap aman.

Baca juga - Soal Sistem Gerak Pada Manusia

E. Penilaian Diri

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggungjawab!

Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak".

Demikianlah informasi yang bisa kami sampaikan, mudah-mudahan dengan adanya Materi Mekanisme Pernafasan Mapel Biologi kelas 11 SMA/MA ini para siswa akan lebih semangat lagi dalam belajar demi meraih prestasi yang lebih baik. Selamat belajar!!