Fisiologi Hewan ( sistem Peredaran Darah )

TUGAS FISIOLOGI HEWAN SISTEM PEREDARAN DARAH PADA MANUSIA, SERANGGA DAN TRANSPORT ELEKTRON PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITSAS NUSA CENDANA KUPANG 2013 SISTEM PEREDARAN DARAH PADA MANUSIA Peredaran darah pada manusia dilakukan oleh sel darah dan melalui pembuluh darah. Oleh karena itu disebut peredaran darah tertutup. Peredaran darah berlangsung secara sistemik (disebut juga peredaran darah besar) dan pulmonal (peredaran darah kecil). A. Alat-alat peredaran darah manusia Alat-alat peredaran darah pada manusia terdiri atas darah, pembuluh darah dan jantung. Ketiganya memiliki fungsi yang berbeda-beda. Sistem transportasi pada manusia ada dua yaitu peredaran darah dan peredaran limfe (getah bening). 1. Darah Fungsi darah : a. Sebagai alat pengangkut sari makanan dan O2 ke seluruh tubuh dan sisa-sisa metabolisme ke alat ekskresi. b. Menjaga agar temperatur tubuh tetap. c. Mengedarkan air, selain mengedarkan sari makanan juga air yang berfungsi untuk reaksi enzimatis atau untuk menjaga tekanan osmosis tubuh. d. Mengedarkan getah bening. e. Menghindarkan tubuh dari infeksi (membentuk antibody berupa sel darah putih dan sel darah pembeku). f. Menjaga kestabilan suhu tubuh. g. Mengatur keseimbangan asam basa (Hb). Darah manusia tersusun atas beberapa komponen. Adapun komponen darah adalah : a. Sel darah yang terdiri atas : sel darah merah (erytrosit), sel darah putih (leukosit) dan keeping-keping darah pembeku (trombosit). b. Plasma darah (cairan) yang terdiri atas : Air, hampir 90% berupa cairan: • Protein : albumin (53%) berperan dalam menjaga tekanan osmosis darah, globulin (43%) berperan dalam pembuatan antibody, fibrinogen (4%) berperan dalam pembekuan darah. • Gas berupa O2, CO2 dan N2. Nutrien : lemak, glukosa, asam amino, vitamin, dll. • Garam mineral : NaCl, KCl, fosfat, sulfat, bikarbonat, dll. • Zat sisa : urea, kretinin, asam urat, bilirubin. • Hormon dan enzim. c. Dalam plasma terdapat antigen (protein asing) yang berguna untuk membentuk antibody; presipitin yang menggumpalkan antigen; lisin yang mampu menguraikan antigen; antitoksin untuk menawarkan racun. Macam-macam sel darah : a. Sel darah merah (erytrosit) Bentuk sel darah merah bulat gepeng, kedua permukaannya cekung (bikonkaf), dan tidak berinti, pada pria jumlahnya kira-kira 5 juta/mm3 sedangkan wanita kira-kira 4 juta/mm3. Mengandung hemoglobin (zat warna merah pada darah) yang berfungsi mengikat O2, mengandung zat besi (Fe), berwarna merah. Sel darah merah dibentuk dalam sumsum merah tulang, pada tulang pipih. Sel darah merah dapat hidup 120 hari, yang sudah tua/rusak akan dirombak dalam limfa (kura). Hemoglobin yang terlepas akan dibawa ke hati untuk dirombak menjadi zat warna empedu (bilirubin). Adapun zat besi yang terlepas akan digunakan dalam membentuk sel darah merah baru. Jika sel-sel darah kekurangan zat besi maka akan mengalami penyakit yang disebut anemia. Adapun jika kekurangan darah O2 dinamakan sianosis. b. Sel darah putih (leukosit) Macam-macam sel darah putih : • Monosit, dengan ciri-ciri inti bulat, besar, bersifat fagosit dan dapat bergerak cepat. • Limfosit, dengan ciri-ciri berinti satu, tidak dapat bergerak, berfungsi untuk imunitas. • Bentuk leukosit tidak tetap (ameboid), tidak berwarna, memiliki inti, bulat/cekung, jumlahnya pada orang normal kira-kira 6.000-9.000/mm3 . Umur sel darah putih sekitar 12-13 hari. Dibuat dalam sumsum tulang merah, limfe dan jaringan retikuloendothelium. Fungsi sel darah putih untuk melindungi tubuh terhadap infeksi. Jika ada kuman sel darah putih akan memakan kuman tersebut, apabila kalah akan berubah menjadi nanah. Selain itu leukosit juga sebagai prengangkutan zat lemak, pembuluh chyl dan limfe serta bersifat fagosit. c. Sel darah pembeku (trombosit) Bentuk keping darah pembeku tidak tetap. Fungsinya untuk pembekuan darah, jumlahnya kira-kira 200.000-400.000/mm3, dibuat dalam sumsum tulang (megakariosit). Jika seseorang luka, keping darah mengalir bersama darah luka, pada waktu menyentuh permukaan luka akan pecah dan terbentuk trombokinase, dengan bantuan ion kalsium akan mengubah protrombin (dalam plasma darah) menjadi trombin. Trombin yang terbentuk akan mengubah fibrinogen menjadi fibrin (benang-benang halus) yang akan menutup luka sehingga perdarahan berhenti. Proses pembekuan darah : • 1. Trombosit pecah (anti hemofili) ---> Tromboplastin (trombokinase) • 2. Protrombin ---> Trombin • 3. Fibrinogen ---> Fibrin 2. Jantung Jantung manusia letaknya dalam rongga dada dan diatas diafragma. Jantung terdiri atas : prikardium (pembungkus jantung), miokardium (otot jantung) dan endokardium (pembatas ruang jantung). Terdapat arteri umbilikus yang menghubungkan aliran darah pada fetus yang menyerap oksigen dan sari makanan, sedangkan foramen ovale merupakan lubang jantung pada fetus. Jantung manusia terbagi menjadi 4 ruang yaitu 2 serambi (atrium) dan 2 bilik (ventrikel). Ventrikel (bilik) memiliki dinding yang lebih tebal dibanding atrium (serambi), bagian sebelah kiri juga lebih tebal dari yang sebelah kanan. Hal ini berkaitan dengan fungsinya yaitu bagian sebelah kiri untuk memompa darah bersih ke seluruh tubuh. Antara serambi kiri dan bilik kiri terdapat valvula bikuspidalis dan antara serambi kanan dan bilik kanan terdapat valvula trikuspidalis. Valvula semilunaris bentuknya seperti bulan sabit, terdapat pada klep jantung agar darah tetap searah. Diastole merupakan darah yang dihisap masuk jantung, sedangkan sistole merupakan darah yang dipompa keluar jantung. Jadi pada orang yang tertera pada tensimeter dikatakan misalnya 120/100 mmHg merupakan tekanan sistole 120 per menit dan tekanan diastole 100 per menit. Koronariasis merupakan penyumbatan pada nadi tajuk/arteri koronaria pada jantung. 1. Pembuluh Darah a. Pembuluh nadi (arteri), Fungsi arteri adalah untuk mengalirkan darah keluar dari jantung. Terdiri dari : Arteri pulmonalis, berfungsi mengalirkan darah dari bilik kanan ke paru-paru, banyak mengandung CO2. Aorta (nadi besar), berfungsi mengalirkan darah dari bilik kiri menuju seluruh tubuh, banyak mengandung oksigen. b. Pembuluh balik (vena), Fungsi vena untuk mengalirkan darah menuju jantung. Terdiri dari : Vena pulmonalis, berfungsi mengalirkan darah dari paru-paru menuju serambi kiri jantung. Vena cava superior, berfungsi mengalirkan darah dari tubuh bagian atas. Vena cava inferior, berfungsi membawa darah dari tubuh bagian bawah. c. Pembuluh kapiler Pembuluh kapiler merupakan pembuluh darah yang sangat halus dan langsung berhubungan dengan sel-sel jaringan tubuh. Pembuluh kapiler menghubungkan ujung pembuluh nadi terkecil (arteriola) dan ujung pembuluh vena terkecil (venula). Perbedaan antara arteri dan vena dapat diamati pada tabel berikut : Pembuluh darah vena Pembuluh darah arteri Ø Disebut sebagai pembuluh balik. Ø Berisi darah kotor kecuali pada vena pulmonalis. Ø Di sepanjang pembuluh banyak terdapat katup. Ø Dinding tipis. Ø Pembuluh ini terletak dekat permukaan tubuh. Ø Apabila diraba tidak terasa. Ø Disebut sebagai pembuluh nadi. Ø Berisi darah bersih kecuali pada arteri pulmonalis. Ø Di sepanjang pembuluh hanya terdapat satu katup. Ø Memiliki dinding yang tebal dan elastic. Ø Pembuluh ini terletak di bagian dalam dari tubuh. Ø Apabila diraba akan berdenyut. B. Sistem peredaran darah manusia Sistem peredaran darah manusia ada dua yaitu system peredaran darah besar dan system peredaran darah kecil. 1. Sistem Peredaran Darah Besar (Sistemik) Peredaran darah besar dimulai dari darah keluar dari jantung melalui aorta menuju ke seluruh tubuh (organ bagian atas dan organ bagian bawah). Melalui arteri darah yang kaya akan oksigen menuju ke sistem-sistem organ, maka disebut sebagai sistem peredaran sistemik. Dari sistem organ vena membawa darah kotor menuju ke jantung. Vena yang berasal dari sistem organ di atas jantung akan masuk ke bilik kanan melalui vena cava inferior, sementara vena yang berasal dari sistem organ di bawah jantung dibawa oleh vena cava posterior. Darah kotor dari bilik kanan akan dialirkan ke serambi kanan, selanjutnya akan dipompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis. Arteri pulmonalis merupakan satu keunikan dalam sistem peredaran darah manusia karena merupakan satu-satunya arteri yang membawa darah kotor (darah yang mengandung CO2). Urutan perjalanan peredaran darah besar : bilik kiri – aorta – pembuluh nadi – pembuluh kapiler – vena cava superior dan vena cava inferior – serambi kanan. 2. Sistem Peredaran Darah Kecil (Pulmonal) Peredaran darah kecil dimulai dari dari darah kotor yang dibawa arteri pulmonalis dari serambi kanan menuju ke paru-paru. Dalam paru-paru tepatnya pada alveolus terjadi pertukaran gas antara O2 dan CO2. Gas O2 masuk melalui sistem respirasi dan CO2 akan dibuang ke luar tubuh. O2 yang masuk akan diikat oleh darah (dalam bentuk HbO) terjadi di dalam alveolus. Selanjutnya darah bersih ini akan keluar dari paru-paru melalui vena pulmonalis menuju ke jantung (bagian bilik kiri). Vena pulmonalis merupakan keunikan yang kedua dalam system peredaran darah manusia, karena merupakan satu-satunya vena yang membawa darah bersih. Urutan perjalanan peredaran darah kecil : bilik kanan jantung – arteri pulmonalis – paru-paru – vena pulmonalis – serambi kiri jantung. 3. Pembuluh Limfe (Pembuluh Getah Bening) Pembuluh limfe kanan; dari kepala, leher, dada, paru-paru, jantung dan lengan sebelah kanan, bermuara di pembuluh balik yang letaknya di bawah tulang selangka kanan. Pembuluh limfe dada; dari bagian lain, bermuara dalam vena di bawah tulang selangka kiri. Pembuluh limfe adalah bermuaranya pembuluh lemak (pembuluh kil). Peredaran limfe adalah terbuka, merupakan alat penyaring kuman, karena di kelenjar limfe diproduksi sejenis sel darah putih yang disebut limfosit untuk imunitas. C. Gangguan pada sistem peredaran darah manusia Berikut beberapa gangguan pada sistem peredaran darah manusia. a. Hemofili, merupakan suatu penyakit yang mengakibatkan darah tidak membeku secara genetis. Hemofili ini merupakan penyakit menurun. b. Anemia, merupakan penyakit kekurangan darah yang dapat terjadi karena infeksi kuman misalnya apabila terkena cacing tambang, atau dapat juga karena berkurangnya kadar Hb dalam darah. c. Leukimia (kanker darah) merupakan penyakit di mana pertambahan sel darah putih secara tidak terkendali (abnormal) sekitar 500.000/mm3 darah. Hal ini akan sangat merugikan si penderita karena sifat sel darah putih adalah memakan kuman penyakit, karena tidak ada kuman penyakit maka akan memakan sel darah merah yang ada. d. Varises merupakan penyakit pelebaran pembuluh darah, biasanya di tangan/kaki. Penyakit ini biasanya dialami para wanita setelah melahirkan. Kemungkinan besar disebabkan oleh beban si ibu selama hamil dan masih aktif bekerja, apalagi sering menggunakan sepatu berhak tinggi. Tetapi tidak menutup kemungkinan terjadi pada pria pekerja berat misalnya kuli bangunan atau kuli pasar yang biasa mengangkat beban berat dan kaki sebagai tumpuannya. e. Haemoroid (ambein), merupakan penyakit yang hamper sama dengan varises, tetapi terjadi di bagian dubur. Biasanya dialami oleh orang yang sering duduk dalam posisi yang sama dan dalam waktu yang lama. Gejala awal mula-mula apabila Buang Air Besar (BAB) terasa sakit, panas dan keluar darah menetes. Apabila tidak diobati kadang-kadang pada waktu duduk darah akan keluar sendiri dan membasahi celana, dan apabila sudah parah maka spinkter dalam akan keluar karena telah banyak pembuluh darah yang pecah. Apabila sampai hal ini terjadi maka harus segera dioperasi. f. Koronariasis, merupakan penyakit di mana terjadi penyempitan nadi tajuk jantung (jantung koroner). g. Hipertensi, merupakan penyakit di mana terjadi tekanan darah tinggi. Tekanan darah penderita hipertensi ini melebihi 200 mm Hg, sehingga akan berakibat pusing dan apabila mengalami jatuh dapat mengakibatkan terjadinya pecahnya pembuluh darah atau penyumbatan pembuluh darah (stroke). h. Hipotensi merupakan kebalikan dari hipertensi yaitu orang yang memiliki darah kurang dari 100 mm Hg atau sering disebut dengan penyakit tekanan darah rendah. Biasanya penderita akan cepat merasa lelah dan kadang-kadang sering kesemutan di anggota gerak misalnya pada kaki dan tangan. i. Pingsan, yaitu hilangnya kesadaran karena berkurangnya suplai oksigen yang dibawa oleh darah. j. Thalasemia, yaitu penyakit kelainan darah turunan yang ditandai oleh adanya sel darah merah yang abnormal. PEREDARAN DARAH PADA SERANGGA Peredaran darah serangga disebut lacunar system atau sistem peredaran terbuka, tidak memiliki rangkaian pembuluh. Darah berada dalam rongga tubuh atau hemocoel, cairannya disebut hemolimfa. Di dalamnya terdapat sel/senyawa yang melayang-layang, disebut hemosit. Hemosit asli berasal dari jaringan mesoderm, yang berasal dari jaringan ektoderm bukan merupakan hemosit asli. Hemolimfa merupakan cairan berisi hemosit. Bila hanya cairannya saja, maka disebut serum (tanpa sel/hemosit). Cairan ini berperan dalam melakukan mekanisme ketahanan tubuh serangga. Satu-satunya pembuluh yang terdapat dalam tubuh serangga adalah pembuluh dorsal, padanya terdapat lubang-lubang kecil yang disebut ostia, berfungsi untuk masuknya darah dan oleh adanya denyutan akan terjadi aliran darah ke dalam (incurrent flow). Pada bagian yang agak ke arah anterior kadang-kadang terdapat excurrent ostia, sehingga sering juga disebut bahwa bagian anterior adalah ostia sedang posteriornya "jantung". Tetapi sesungguhnya ini menerangkan suatu bangunan tunggal, yang berbeda hanya pada arah aliran darah pada ostianya. Pada ujung depan pembuluh, secara sangat strategis terletaklah corpora allata dan corpora cardiaca. Sementara itu terdapat pula otot-otot yang berujung-pangkal di pembuluh, yang disebut sebagai otot-otot alaria (alary muscles), yang menyerupai sayap. Ini merupakan otot yang membantu kontraksi jantung -- fase relaksasi atau diastole dan fase kontraksi atau sistole. Jantung serangga bersifat neromiogenik, artinya kontraksinya tidak hanya secara otomatis karena adanya otot, namun juga karena adanya rangsang yang diterima syaraf. Inilah yang memperlancar peredaran. Pada serangga besar, gerakan sayap atau alat tambahan lain secara fisik juga ikut membantu peredaran. Darah serangga mengandung asam amino konsentrasi tinggi (bukan protein), sedang karbohidrat dalam bentuk trehalosa. Sedang lemak dalam bentuk senyawa ester digliserida. Hemolimfa berfungsi utnuk mengendalikan pH dan tekanan osmotik dengan berbagai mekanisme. Pada umumnya tak berwarna, tetapi ada juga yang berwarna hijau atau merah. Pigmen dengan mudah diabsorbsi, karenanya serangga-serangga fitopagus umumnya berhemolimfa hijau. Apabila makanannya berkandungan -karotin tinggi, warnanya jingga-oranye, bercampur dengan warna asli yang kebiru-biruan muncul warna hijau. Diet tanpa -karotin menunjukkan hemolimfa serangga tetap berwarna biru. Fungsi lain yang juga penting adalah kandungan hemositnya yang berguna untuk metabolisme dan juga ketahanan tubuh. Dalam hal ini hemosit berperan untuk mensintesis beberapa produk penting: bahan sklerotisasi, tirosin dll. Jenis hemosit ada beberapa macam (sekitar 9 jenis, tergantung penulis/ahlinya). Ada yang menyatakan semuanya berasal dari satu sel yang disebut sel induk atau "stem cell" (prohemosit). Masing-masingnya adalah: a. Sel induk atau pro-hemosit, berbentuk bulat dengan nukleus besar, dihasilkan oleh organ tertentu pada tubuh serangga yang disebut organ HAEMOCYTOPOIETIC (setara dengan tulang sumsum pada mammalia). Organ sesungguhnya belum ditemukan. Mungkin dengan mitosis. Prohemosit ada yang bergerak aktif, ada yang diam di tempat. b. Plasmatosit memiliki ujung seperti jari. Ukurannya agak besar, barangkali karena merupakan keturunan pertama prohemosit. Berfungsi penting dalam mekanisme ketahanan tubuh, sebagai agen kekebalan seluler. Dapat bersifat fagositik terhadap benda-benda asing apabila bendanya lebih kecil. Bila bendanya lebih besar akan diselubungi oleh suatu jaringan penghubung (konektiva) yang dibentuk oleh plasmatosit. Ini disebut enkapsulasi. c. Hemosit granuler mungkin merupakan bentuk terminal (akhir), karena banyak dijumpai pada serangga-serangga "tua". Juga berfungsi dalam mekanisme pertahanan diri. d. Koagulosit dihasilkan oleh serangga-serangga yang terluka untuk membentuk gel darah, agar sistem peredaran tidak kacau. Merupakan bahan sekresi seperti serabut (fibril). e. Adipohemosit merupakan penyimpan lemak bahan makan (setara dengan badan lemak). f. Oenositoid dan Sel sferula belum diketahui fungsinya dengan jelas. Demikian juga g. odosit dan Hemosit vermiform yang dijumpai pada genus Spodoptera. Mekanisme pertahanan diri pada serangga ada dua macam, yaitu 1. kekebalan sel ---- plasmatosit dan granulosit (untuk fagositosis dan enkapsulasi) berperan di sini. 2. kekebalan humoral -- untuk menghadapi bahan asing berbentuk cair/bahan-bahan terlarut. Antibodi di dalam hemolimfa memiliki semacam "memori". Apabila ada antigen yang menyerang untuk kedua-kali, antibodi masih tetap ingat dan akan membentuk antibodi dalam jumlah yang lebih besar. Ini disebut "acquired immunity". Sedang kekebalan yang dipergunakan mula pertama pada waktu ada serangan disebut sebagai "inherent immunity". Hemolimfa tanpa hemosit mengandung sesuatu yang akan menyebabkan bahan asing terpresipitasi (terendapkan). Prosesnya disebut aglutinasi dan dilakukan oleh aglutinin (hemaglutinin). Bahan ini merupakan bahan non-spesifik, tidak pilih-pilih bahan asing. Juga memiliki kemampuan bakterisidal, yang menyebabkan bakteriolisis (hingga bahannya disebut bakterisidin). SISTEM TRANSPORT ELECTRON Reaksi ini terjadi didalam membaran dalam mitokondria, hydrogen dari siklus krebs yang tergabung dalam FADH2 dan NADH di ubah menjadi elektorn dan proton. Pada sistem transport electron ini, oksigen adalah akseptor electron yang terakhir, setelah menerima electron , O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O. pada sistem ini dihasilkan 34 atp. Jadi total ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebagai berikut : Lewat sistem transport elektron langsung Glikolisis 2 NADH2 = 6 ATP 2 ATP Reaksi antara 2 NADH2 = 6 ATP Siklus Krebs 6 NADH2 = 18 ATP 2 ATP 2 FADH2 = 4 ATP ------------------------------------ ------------------ 34 ATP 4 ATP Energi yang terbentuk dari peristiwa glikolisis dan siklus Krebs ada dua macam. 1. Pertama dalam bentuk ikatan fosfat bertenaga tinggi yaitu ATP atau GTP (guanosin trifosfat). Energi ini merupakan energi siap pakai, langsung dapat digunakan untuk berbagai keperluan. 2. Kedua dalam bentuk sumber elektron yaitu NADH (nikotinadenindinukleotida H) dan FAD (flavin adenin dinukleotida) yakni dalam bentuk FADH2. Kedua macam sumber elektron ini dibawa ke sistem transpor elektron Proses /Rantai Transpor elektron. Proses transpor elektron ini sangat kompleks. Pada dasarnya, elektron dan H+ dari NADH dan FADH2 dibawa dari satu substrat ke substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transpor elektron antara lain protein besisulfur (FeS) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikatkan fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir terdapat oksigen (O2) sebagai penerima (aseptor), sehingga terbentuklah H2O. PROSES TRANSFER ELEKTRON Pada setiap tahap respirasi dihasilkan senyawa-senyawa antara dari tahapan-tahapan tertentu. Senyawa senyawa antara itu digunakan sebagai bahan dasar proses anabolisme. Dengan demikian pada respirasi terjadi efisiensi bahan, karena tidak ada bahan yang terbuang. Dari glikolisis yang terjadi di sitoplasma selain dihasilkan ATP juga menghasilkan NADH sebanyak 2 molekul, jika berlangsung metabolisme aerobik maka NADH akan melintasi membran mitokondria dan memasuki rantai transpor elektron. Transpor Elektron (electron transport chain). Di dalam proses ini, elektron-elektron yang terkandung didalam molekul NADH & FADH ini akan dipindahkan ke dalam aseptor utama yaitu oksigen (O2). Pada akhir tahapan 2 proses ini, elektron yang terdapat di dalam molekul NADH akan mampu untuk menghasilkan 3 buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat dalam molekul FADH akan menghasilkan 2 buah molekul ATP.