Diah Tri Widayati Lab. Animal Reproduction Gadjah Mada University. 1

(1)

Diah Tri Widayati

Lab. Animal Reproduction

Gadjah Mada University

(2)

widayati@ugm.ac.id 2

Respirasi meliputi semua proses kimia dan fisik

dimana organisme menukar udara/gas dengan

lingkungannya

Prinsip pertukaran udara tersebut meliputi

oksigen (O

2

) dan karbondioksida (CO

2

), dimana

O

2

diambil dari atmosfir dan diperlukan oleh

jaringan tubuh untuk metabolisme oksidasi,

sedangkan CO

2

merupakan produk akhir yang

penting dari metabolisme dan harus dibuang dari

tubuh

Kemampuan untuk bertahan hidup tergantung

pemeliharaan konsentrasi dan jumlah yang benar

dari O

2

dan CO

2

dalam jaringan. Istilah

pernafasan, yang lazim digunakan menyangkut

dua proses, yaitu: Internal respirasi dan eksternal

respirasi

(3)

1. External respiration (pernafasan luar) yaitu

pertukaran udara yang terjadi di dalam

paru-paru, penyerapan O

2

dan pengeluaran CO

2

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

jaringan-jaringan. Penggunaan O

2

dan pembentukan CO

2

oleh sel-sel tubuh

(4)

(5)

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 O

2

dan CO

2

antara udara dan darah di dalam

paru-paru dan diantara kapiler darah dan sel-sel

jaringan terjadi secara difusi

(6)

Pathway of air

nasal cavities (or oral cavity)

pharynx

trachea

primary bronchi (right &left)

secondary bronchi

tertiary bronchi bronchioles

alveoli (site of gas exchange)

(7)

(8)

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 liquid is BLOOD

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

(9)

Mekanisme Respirasi



Fungsi utama sistim respirasi yaitu sebagai

pengambilan O

2

dan pengeluaran CO

2

, 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% O

2

, 0,04% CO

2

,

(10)

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.

(11)

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

(12)

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

(13)

•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

(14)

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.

(15)

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

Manusia

400 3100

1200

(16)

Tekanan partial udara respirasi

pada saat istirahat

PO

2

(mm Hg)

PCO

2

(mm Hg)

Alveoli

100

40 Darah arteri

95

40 Darah vena

40

46

(17)

Hypoxia



Apabila tekanan parsial O

2

dibawah normal, maka

hewan dalam keadaan hypoxia, sedangkan absennya

(tidak adanya)

O

2

dalam jaringan disebut anoxia



Klasifikasi hypoxia dibagi menjadi 4, yaitu:

1. Ambient hypoxia (hypoxia hypoxic). Disebabkan

rendahnya tekanan parsial O

2

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 O

2

(18)

2. Anemia hypoxia (hypoxia anemik). Dimana tekanan partial

O

2

darah arteri normal tetapi jumlah Hb yang tersedia

untuk mengangkut O

2

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 O

2

yang cukup tidak

dikirim ke jaringan walaupun PO

2

dan konsentrasi Hb

normal

4. Histotoxic

hypoxia.

Jaringan-jaringan

tidak

dapat

menggunakan O

2

dalam oksidasi fisiologisnya secara

normal. Sedangkan jumlah dan tekanan parsial O

2

dalam

arteri normal. Tapi karena adanya gangguan jaringan dalam

menggunakan O

2

. Hal ini biasa terjadi pada keracunan

(19)

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).

(20)

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)

(21)

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

(22)

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

(23)

So, how does air flow through the avian lungs & air sacs during respiration?

1. On first inhalation, air flows through the trachea & bronchi & primarily

into the posterior (rear) air sacs

2. On exhalation, air moves from the posterior air sacs & into the lungs 3. With the second inhalation, air moves from the lungs & into the

anterior (front) air sacs

4. With the second exhalation, air moves from the anterior air sacs back

(24)

widayati@ugm.ac.id 24 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.

(25)

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