Pernapasan adalah proses keluar dan masuknya udara ke
dalam & keluar paru. Berbeda dengan respirasi, pernapasan terjadi pada tingkat organisme sedangkan respirasi terjadi dalam tingkat sel. Namun kedua hal ini selalu di samakan sedangkan pada dasarnya jelas berbeda. Suatu Organisme membutuhkan suply oksigen secara terus-menerus untuk proses respirasi
sel, dan membuang kelebihan karbondioksida sebagai limbah beracun produk dari
proses tersebut.
Pertukaran gas antara oksigen dengan karbondioksida dilakukan
agar proses respirasi sel terus berlangsung. Oksigen yang dibutuhkan untuk
proses respirasi sel ini berasal dari atmosfer, yang menyediakan kandungan gas
oksigen sebanyak 21% dari seluruh gas yang ada. Oksigen masuk kedalam tubuh
melalui perantaraan alat pernapasan yang berada di luar. Pada manusia, alveolus
yang terdapat di paru-paru berfungsi sebagai permukaan untuk tempat pertukaran
gas. Proses pembakaran zat makanan secara singkat: Zat Makanan(gula) + Oksigen à kabon doiksida + uap air + energy.
Pada hewan
tingkat rendah, tidak memiliki komponen pengikat O2 maka pernapasan hanya
berlangsung secara difusi.
- Pada serangga,
sistem pernapasan menggunakan trakea. Sistem trakea ini dibangun dari
struktur spirakel pada bagian dorsalnya. Udara masuk pada spirakel menuju
ke dalam tabung-tabung trakea kemudian masuk ke trakeolus yang merupakan
percabangan halus trakea serta mengandung suatu cairan yang terhubung
kesemua organ-organ.
- Mekanisme
pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut :
Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea meyempit
sehingga udara kaya CO2 keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang
berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara
menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di
luar yang kaya O2 masuk ke trakea.
- Pada golongan
Pisces, alat pernapasan berupa insang
- Pada penyu
pernapasan menggunakan paru-paru dan pada bagian kloaka yang terdapat
lipatan-lipatan
- Pada amphibia, fase
berudu bernapas dengan insang. Namun berbeda dengan insang ikan , insang
pada berudu terletak diluar. Sementara untuk katak dewasa pernapasan
menggunakan permukaan kulitnya, paru-paru, dan bagian rongga mulut.
- Mekanisme
pernapasan pada katak dewasa : Dalam paru-paru terjadi mekanisme
inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase
inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput
rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru.
"Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideus
berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk
melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot
geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya
rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah.
Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang
berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida
dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut.
Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam
paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak
menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang
bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus
sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka
udara yang kaya karbon dioksida keluar.
- Pada burung
pernapasan dimulai dari Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru
(inspirasi) disebabkan adanya kontraksi otot antartulang rusuk
(interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan tulang dada
bergerak ke bawah. Atau dengan kata lain, burung mengisap udara dengan
cara memperbesar rongga dadanya sehingga tekanan udara di dalam rongga
dada menjadi kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang
masuk sebagian kecil tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan
diteruskan ke pundi- pundi hawa bagian belakang sebagai cadangan udara.
Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (O2) di paru-paru berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan
sayapnya. Saat sayap mengepak atau diangkat ke atas maka kantung hawa di
tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada tempat itu masuk ke
paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal
relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula,
sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan
di udara luar akibatnya udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida
keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari kantung hawa
masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di
paruparu. Jadi, pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat
ekspirasi maupun inspirasi.
Fisiologi Hb hanya dapat mengikat O2 dan Co2
Jaringan
pada dasarnya selalu melaksananakan metabolisme dengan menghasilkan gas berupa
Co2 dan selalu memerlukan O2 untuk menjalankan metabolisme tersebut. Akibatnya,
kadar Co2 dalam jaringan semakin tinggi sementara itu jaringan membutuhkan O2
untuk metabolisme, sehingga O2 yang ada pada Hb disekitar jaringan secara
otomatis akan ditarik oleh jaringan untuk memenuhi kebutuhan akan O2, sehingga
konsentrasi Hb menjadi rendah sedang konsentrasi jaringgan tinggi. Untuk
menyeimbangi konsentrasi tersebut maka Co2 akan dilepas oleh jaringan dan
kemudian diikat oleh Hb tadi.
Pada
paru-paru pertukaran O2 dan Co2 secara fisiologi terjadi dimana Hb yang
cenderung mengikat O2 akan menarik O2 dari paru-paru, sehingga konsentrasi Hb
meningkat sedangkan pada bagian paru-paru mengecil, dan untuk menyeimbangi hal
tersebut, maka Hb akan melepaskan Co2 ke paru-paru sehingga terjadilah
pertukaran gas.
Fisiologi kontrol pernapasan
Dimulai
dari berlebihnya kadar CO2 dalam darah, maka CO2 akan diubah menjadi asam
karbonat sehingga akan memberi sinyal pada medula oblongata. Medula oblongata
kemudian akan memberi perintah pada organ-organ pernapasan untuk melakukan
kontraksi (inspirasi maupun ekspirasi)