Diah Tri Widayati Lab. Animal Reproduction Gadjah Mada University
[email protected]
1
Respirasi meliputi semua proses kimia dan fisik dimana organisme menukar udara/gas dengan lingkungannya Prinsip pertukaran udara tersebut meliputi oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2), dimana O2 diambil dari atmosfir dan diperlukan oleh jaringan tubuh untuk metabolisme oksidasi, sedangkan CO2 merupakan produk akhir yang penting dari metabolisme dan harus dibuang dari tubuh Kemampuan untuk bertahan hidup tergantung pemeliharaan konsentrasi dan jumlah yang benar dari O2 dan CO2 dalam jaringan. Istilah pernafasan, yang lazim digunakan menyangkut dua proses, yaitu: Internal respirasi dan eksternal respirasi
[email protected]
2
1.
External respiration (pernafasan luar) yaitu pertukaran udara yang terjadi di dalam paruparu, penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 dari tubuh secara keseluruhan Proses ini berlangsung efisien: because alveoli and
capillaries have very thin walls & are very abundant (your lungs have about 300 million alveoli with a total surface area of about 75 square meters) 2.
Internal respiration (pernafasan dalam) yaitu pertukaran udara yang terjadi pada jaringanjaringan. Penggunaan O2 dan pembentukan CO2 oleh sel-sel tubuh intracellular use of O2 to make ATP
[email protected]
3
[email protected]
4
Sistem respirasi terdiri dari organ pertukaran gas (paru) dan sebuah pompa ventilasi paru Pompa ventilasi terdiri dari dinding dada; otot-otot pernafasan, yang memperbesar dan memperkecil ukuran rongga dada; pusat pernafasan di otak yang mengendalikan otot pernafasan; serta syarat yang menghubungkan pusat pernafasan dengan otot pernafasan Aliran O2 dan CO2 antara udara dan darah di dalam paru-paru dan diantara kapiler darah dan sel-sel jaringan terjadi secara difusi
[email protected]
5
Pathway of air nasal cavities (or oral cavity) pharynx trachea primary bronchi (right &left)
secondary bronchi tertiary bronchi bronchioles alveoli (site of gas exchange)
[email protected]
6
[email protected]
7
The Bronchioles continue to subdivide until they finally end in Clusters of Tiny Hallow AIR SACS called ALVEOLI. Groups of Alveoli look like bunches of grapes. ALL EXCHANGE OF GASES IN THE LUNGS OCCURS IN THE ALVEOLI
[email protected]
The Alveoli consist of thin, flexible membranes that contain an extensive network of Capillaries. The Membranes separate a gas from liquid. The gas is the air we take in through our Respiratory System, and the 8 liquid is BLOOD
Mekanisme Respirasi
Fungsi utama sistim respirasi yaitu sebagai pengambilan O2 dan pengeluaran CO2, dan sebagai fungsi tambahannya adalah membantu pengaturan suhu tubuh, pH dan pembentukan suara
Respirasi merupakan dua aktivitas, yaitu inspirasi dan ekspirasi
Udara yang dihisap pada saat respirasi mengandung beberapa komponen gas. Susunan udara kering terdiri dari 20,89% O2, 0,04% CO2, 78,06% N2, dan 0,92% unsur-unsur udara lainnya
[email protected]
9
Inspirasi
Inspirasi merupakan proses yang aktif. Kontraksi otot-otot akan meningkatkan volume intratorakal
Tekanan intrapleura di bagian basis paru akan turun dari nilai normal sekitar –2,5 mm Hg (relatif terhadap tekanan atmosfer) pada awal inspirasi, menjadi –6,0 mm Hg, Jaringan paru semakin terenggang
Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih negatif, dan udara mengalir ke dalam paru
Pada akhir inspirasi, daya rekoil paru mulai menarik dinding dada kembali ke kedudukan ekspirasi, sampai tercapai keseimbangan kembali antara daya rekoil jaringan paru dan dinding dada.
Tekanan di dalam saluran udara menjadi sedikit lebih positif, dan udara mengalir meninggalkan paru.
[email protected]
10
Ekspirasi
Selama pernafasan tenang, ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan konstraksi otot untuk menurunkan volume intratorakal. Namun, pada awal ekspirasi masih terdapat konstraksi ringan otot inspirasi
Konstraksi ini berfungsi sebagai peredam daya rekoil paru-paru dan memperlambat ekspirasi.
[email protected]
11
THE MECHANISM OF BREATHING BREATHING IS THE ENTRANCE AND EXIT OF AIR INTO AND FROM THE LUNGS. VENTILATION is the term for the movement of air to and from
the Alveoli Every single time you take a breath, or move air in and out of your lungs, TWO major actions take place.
INHALATION - also called INSPIRATION, air is pulled into the LUNGS
EXHALATION - also called EXPIRATION, air is pushed out of the Lungs
[email protected]
12
•As the external intercostals & diaphragm contract, the lungs expand •The expansion of the lungs causes the pressure in the lungs (and alveoli) to become slightly negative relative to atmospheric pressure •As a result, air moves from an area of higher pressure (the air) to an area of lower pressure (our lungs & alveoli)
•During expiration, the respiration muscles relax & lung volume decreases •This causes pressure in the lungs (and alveoli) to become slight positive relative to atmospheric pressure. As a result, air leaves the lungs
[email protected]
13
Volume Paru
Jumlah udara yang bergerak masuk ke dalam paru-paru dalam sekali inspirasi (atau jumlah yang bergerak keluar dalam sekali ekspirasi) disebut volume alun napas (tidal volume/TV)
Jumlah udara yang masih dapat masuk ke dalam paru pada inspirasi maksimal, setelah inspirasi biasa disebut volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume/IRV)
Jumlah udara yang dapat dikeluarkan secara aktif dari dalam paru melalui konstraksi otot ekspirasi, setelah ekspirasi biasa disebut volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume/ERV)
Udara yang masih tertinggal di dalam paru setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu (residual volume/RV)
Ruang di dalam saluran napas yang berisi udara yang tidak ikut serta dalam proses pertukaran gas dengan darah dalam kapiler paru disebut ruang rugi pernafasan
Pengukuran kapasitas vital (vital capacity), yaitu jumlah udara terbesar yang dapat dikeluarkan dari paru setelah inspirasi maksimal, seringkali digunakan di klinik sebagai indeks fungsi paru-paru.
[email protected]
14
Volume paru-paru pada berbagai species Species
TV (ml)
IRV (ml)
ERV (ml)
RV (ml)
Kelinci
15,8
-
-
-
Kucing
34
-
-
-
Kambing
310
-
-
-
Sapi tiduran
3100
-
-
-
Sapi berdiri
3800
-
-
-
Kuda
6000
12000
12000
12000
Manusia
400
3100
1200
1200
[email protected]
15
Tekanan partial udara respirasi pada saat istirahat PO2 (mm Hg)
PCO2 (mm Hg)
Alveoli
100
40
Darah arteri
95
40
Darah vena
40
46
Jaringan
30
50
[email protected]
16
Hypoxia
Apabila tekanan parsial O2 dibawah normal, maka hewan dalam keadaan hypoxia, sedangkan absennya (tidak adanya) O2 dalam jaringan disebut anoxia
Klasifikasi hypoxia dibagi menjadi 4, yaitu:
1. Ambient
hypoxia (hypoxia hypoxic). Disebabkan rendahnya tekanan parsial O2 dalam udara sekitar (lingkungan) yang akan mempengaruhi tubuh secara keseluruhan, hal ini terlihat (terjadi) pada ketinggian tempat, tempat (ruang) yang tertutup atau agen anasthesi, sehingga menyebabkan defisiensi O2 pembuluh darah arteri
[email protected]
17
2. Anemia hypoxia (hypoxia anemik). Dimana tekanan partial
O2 darah arteri normal tetapi jumlah Hb yang tersedia untuk mengangkut O2 berkurang. Biasanya terjadi bila habis perdarahan, anemia atau kondisi dimana Hb berubah menjadi met-Hb, atau Hb berkombinasi dengan CO (carbon monoxida
3. Stagnant hypoxia (iskemik). Disebabkan oleh gangguan
umum atau lokal dari sirkulasi darah, sehingga aliran ke jaringan sangat lamban, akibatnya O2 yang cukup tidak dikirim ke jaringan walaupun PO2 dan konsentrasi Hb normal
4. Histotoxic
hypoxia. Jaringan-jaringan tidak dapat menggunakan O2 dalam oksidasi fisiologisnya secara normal. Sedangkan jumlah dan tekanan parsial O2 dalam arteri normal. Tapi karena adanya gangguan jaringan dalam menggunakan O2. Hal ini biasa terjadi pada keracunan sianida
[email protected]
18
Respirasi Pada Unggas
The avian respiratory system delivers oxygen from the air to
the tissues and also removes carbon dioxide In addition, the respiratory system plays an important role in
thermoregulation (maintaining normal body temperature) The avian respiratory system is different from that of other
vertebrates, with birds having relatively small lungs plus nine air sacs that play an important role in respiration (but are not directly involved in the exchange of gases).
[email protected]
19
Anatomi: paru-paru kecil dan menempel pada rusuk sehingga secara relatif tidak mengembang. Terdapat kantong udara yang besar, pembuluhnya kurang berkembang. Kontraksi otot-otot pernafasan terjadi selama inspirasi dan ekspirasi (keduanya aktif)
[email protected]
20
Most birds have 9 air sacs: one interclavicular sac two cervical sacs two anterior thoracic sacs two posterior thoracic sacs two abdominal sacs Functionally, these 9 air sacs can be divided into anterior sacs (interclavicular, cervicals, & anterior thoracics) & posterior sacs (posterior thoracics & abdominals)
Air sacs have very thin walls with few blood vessels. So, they do not play a direct role in gas exchange. Rather, they act as a 'bellows' to ventilate the lungs
[email protected]
21
The air sacs permit a unidirectional flow of air through the lungs. Unidirectional flow means that air moving through bird lungs is largely 'fresh' air & has a higher oxygen content. In contrast, air flow is 'bidirectional' in mammals, moving back & forth into & out of the lungs. As a result, air coming into a mammal's lungs is mixed with 'old' air (air that has been in the lungs for a while) & this 'mixed air' has less oxygen. So, in bird lungs, more oxygen is available to diffuse into the blood.
[email protected]
22
So, how does air flow through the avian lungs & air sacs during respiration? 1. 2. 3. 4.
On first inhalation, air flows through the trachea & bronchi & primarily into the posterior (rear) air sacs On exhalation, air moves from the posterior air sacs & into the lungs With the second inhalation, air moves from the lungs & into the anterior (front) air sacs With the second exhalation, air moves from the anterior air sacs back into the trachea & out
[email protected]
23
Air flow is driven by changes in pressure within the respiratory system
During inspiration: the sternum moves forward & downward while the vertebral ribs move cranially to expand the sternal ribs & the thoracoabdominal cavity (see diagram below). This expands the posterior & anterior air sacs (see 1 above) & lowers the pressure, causing air to move into those air sacs. Air from the trachea & bronchi moves into the posterior air sacs &, simultaneously, air from the lungs moves into the anterior air sacs.
[email protected]
24
During Expiration: Schematic representation of the right paleopulmonic lung and air sacs of a bird and the pathway of gas flow through the pulmonary system during inspiration and expiration. For purposes of clarity, the neopulmonic lung is not shown. The intrapulmonary bronchus is also known as the mesobronchus
[email protected]
25
Changes in the position of the thoracic skeleton during breathing in a bird. The solid lines represent thoracic position at the end of expiration while the dotted lines show the thoracic position at the end of inspiration
[email protected]
26
