Upload
amin
View
368
Download
9
Embed Size (px)
DESCRIPTION
respirasi
Citation preview
PGSR-SCE3101
SCE 3101 Hidupan dan Proses Kehidupan
TOPIK 4RESPIRASI HAIWAN
Sinopsis
Respirasi merujuk pada proses penghasilan tenaga melalui oksidasi makanan. Respirasi terbahagi kepada dua peringkat iaitu respirasi luar (pernafasan) dan respirasi dalam ataupun respirasi sel. Respirasi luar melibatkan pengambilan gas oksigen dan pembebasan gas karbon dioksida. Respirasi dalam merujuk pada proses penghasilan tenaga dalam sel melalui pengoksidaan glukosa.
Topik ini berfokuskan pada proses respirasi luar (pernafasan). Anda akan mempelajari tentang pelbagai jenis organ pernafasan, mekanisme pernafasan manusia dan pengangkutan oksigen. Hasil Pembelajaran 1. Terangkan struktur dan mekanisma pelbagai jenis organ pernafasan.2. Huraikan mekanisme pernafasan dalam manusia.3. Huraikan proses pengangkutan oksigen.4. Banding dan beza struktur organ pernafasan dan mekanisme pernafasan. di antara serangga, ikan dan manusia.
Ringkasan Keseluruhan
Rajah 4.1: Ringkasan Keseluruhan Isi Kandungan PengenalanOrganisma memerlukan tenaga untuk semua proses hidup. Tenaga diperolehi melalui proses respirasi. Respirasi di bahagi kepada respirasi luar (pernafasan) dan respirasi dalam (respirasi sel). Respirasi luar merujuk pada pengangkutan oksigen daripada udara luar ke dalam sel badan dan pengangkutan karbon dioksida dari sel badan ke udara luar. Respirasi dalam ialah proses metabolik yang berlaku dalam sel badan. Glukosa ialah substrat utama untuk respirasi sel. Semasa respirasi dalam, oksigen bertindakbalas dengan glukos untuk menghasilkan tenaga, karbon dioksida dan air. Anda akan belajar tentang respirasi dalam (respirasi sel) dalam topik 6. Dalam topik ini anda akan belajar tentang organ-organ pernafasan, mekanisme pernafasan dan pengangkutan oksigen dalam serangga, ikan dan manusia. Pernafasan melibatkan pengambilan oksigen dan penyingkiran karbon dioksida daripada badan hidupan. Dalam organisma unisel seperti Amoeba, pertukaran gas berlaku melalui resapan ringkas. Tetapi dalam organisma multisel, organ pernafasan yang khas diperlukan untuk pertukaran gas. Organ pernafasan terlibat dalam pertukaran gas di antara organisma dan persekitaran. Organ pernafasan hidupan yang berlainan adalah berbeza disesuaikan untuk bernafas dengan cekap. Organ pernafasan yang anda akan belajar dalam topik ini ialah sistem trakea, insang dan paru-paru. Jadual 4.1 menunjukkan organ pernafasan untuk organisma berlainan.
OrganismaOrgan Pernafasan
Serangga
Sistem trakea
Ikan
Insang
Manusia
Paru-paru
Mamalia
Paru-paru
Katak
Kulit, paru-paru
Jadual 4.1: Organ Pernafasan Organisma
4.1Sistem Pernafasan Serangga
Pemikiran
Perhatikan seekor belalang atau lipas. Bagaimanakah pernafasan berlaku dalam haiwan-haiwan ini? Adakah serangga mempunyai sistem peredaran darah untuk mengangkut gas-gas pernafasan?
Sistem pernafasan bagi serangga seperti lipas dan belalang dikenal sebagai sistem trakea. Rajah 4.2 menunjukkan sistem trakea dalam serangga. Sistem trakea terdiri daripada jaringan tiub kecil yang dipanggil trakea. Trakea disambung pada udara luar melalui pembukaan yang dipanggil spirakel. Udara masuk melalui spirakel ke dalam trakea. Trakea bercabang berulang kali untuk membentuk salur-salur halus yang dipanggil trakeol. Dinding trakeol adalah nipis dan lembab. Setiap sel di dalam badan serangga dibekalkan dengan sekurang-kurangnya satu trakeol. Pertukaran gas berlaku di antara trakeol dan sel badan. Oleh itu serangga tidak memerlukan darah untuk mengangkut oksigen.
Rajah 4.2: Sistem Trakea Serangga.Jadual 4.2 menunjukkan ciri-ciri dan penyesuaian sistem respirasi serangga. BahagianCiri-Ciri dan Penyesuaian
Spirakel
Merupakan liang pernafasan yang membuka ke sistem trakea. Terdapat satu pasang pada satu segmen di kedua-dua belah sisi toraks dan abdomen lipas dan belalang.
Pembukaan dan penutupan spirakel dikawal oleh injab semasa udara masuk atau keluar.
Tiub Trakea
Disusun membujur dan melintang di seluruh badan untuk memaksimumkan pengudaraan. Terdapat gelang-gelang kitin untuk menjadikan tiub trakea teguh. Membuka kepada trakeol, iaitu tiub yang lebih kecil.
Trakeol
Tiub antara sel yang menembusi sel-sel badan. Di hujung trakeol, oksigen melarut dalam cecair sebelum terserap ke dalam sel badan.
Jadual 4.2: Ciri-Ciri dan Penyesuaian Sistem Respirasi Serangga
4.1.1Mekanisme Pernafasan SeranggaSerangga menarik dan melepaskan nafas dengan mengembang dan menguncupkan toraks serta abdomennya secara beritma. Pengecutan otot abdomen serangga mampatkan organ dalam dan tindakan ini memaksa udara keluar (lepas nafas). Pengenduran otot abdomen membolehkan udara disedut masuk (tarik nafas).
Latihan 4.2
Jika bahagian kepala seekor belalang dicelup ke dalam air dan meninggalkan toraks serta abdomennya di luar air, belalang itu tidak akan mati lemas. Apakah penerangan bagi pemerhatiannya ini?Rehat
4.2Sistem Pernafasan Ikan Organ pernafasan ikan ialah insang. Insang ialah struktur respirasi yang khusus untuk pernafasan dalam air. Insang di sesuaikan untuk menyerap oksigen terlarut dalam air. Insang terletak di kedua-dua sisi badan ikan dan ditutupi oleh penutup insang atau operkulum. Lihat Rajah 4.3. Operkulum ialah struktur berotot yang menutup dan melindungi insang. Operkulum berkoordinasi dengan mulut dalam mekanisme pernafasan ikan.
Rajah 4.3: Kepala IkanKebanyakkan ikan mempunyai empat pasang insang, empat di sebelah kanan ikan dan empat lagi di sebelah kiri ikan. Setiap insang terdiri daripada satu lengkung insang yang keras dan dua baris filamen insang. Setiap filamen insang mempunyai lapisan menegak di permukaan atas dan bawah yang dipanggil lamela gill. Lamela gill merupakan permukaan untuk pertukaran gas berlaku. Kaji Rajah 4.4. yang menunjukkan gambarajah insang. Filamen insang dibekalkan dengan jalinan kapilari yang banyak. Dinding filamen yang halus memudahkan resapan oksigen ke dalam kapilari darah. Sisir insang berbaris pada lengkung insang dan menapis zarah-zarah kecil seperti pasir supaya tidak memasuki bahagian filamen dan merosakkannnya.
Rajah 4.4: Insang Ikan
Membuat Nota
Terangkan apa yang anda fahami mengenai istilah-istilah berikut: Insang, lengkung insang, filamen insang, lamela insang dan sisir insang. Sediakan jawapan anda dalam bentuk peta minda Rehat
Eksperimen
Penyiasatan Sistem Respirasi Ikan
Tujuan: Menyiasat sistem respirasi ikan Bahan dan radas: Ikan, instrumen pembedahan, papan pembedahan, mikroskop, kanta tangan, Prosedur : 1. Ikan bertulang mempunyai operkulum atau penutup insang di kedua-dua sisi badan. Potong operkulum pada satu sisi untuk mendedahkan insang. Berapa pasang insang yang anda perhatikan? Lukiskan pemerhatian anda.2. Insang disambung pada struktur bertulang yang dipanggil lengkung insang. Setiap insang terdiri daripada satu lengkung insang dan dua baris filamen insang. Perhatikan filamen insang di bawah mikroskop. Lukis dan label struktur ini. Namakan saluran darah yang terdapat dalam filamen insang.3. Pertukaran gas berlaku di filamen insang. Huraikan ciri-ciri penyesuaian filamen insang yang membolehkan pertukaran gas yang effisien.4. Terangkan fungsi insang filamen.
4.2.1 Mekanisme Pernafasan IkanAdakah anda perhatikan ikan dalam air? Mulut ikan sentiasa terbuka dan tertutup. Ini ialah cara ikan bernafas. Adakah anda tahu kepekatan oksigen dalam air adalah kurang berbanding dengan udara. Ikan memerlukan sistem pertukaran gas yang efisien untuk memastikan cukup oksigen diperolehi untuk pernafasan.Ikan bernafas dengan membuka dan menutup mulut dan operkulum secara selang seli. Lihat Rajah 4.5 dan baca apa yang berlaku semasa ikan membuka dan menutup mulut.(a) Pembukaan mulut / Air masuk
Mulut ikan membuka.
Rongga mulut membesar, isipadu bertambah. Tekanan dalam mulut menurun. Operlulum menutup kerana tekanan diluar lebih tinggi.
Air dengan oksigen terlarut masuk. (b) Penutupan mulut / Air keluar
Mulut ikan tutup
Rongga mulut mengecil, isipadu menurun
Tekanan dalam mulut tinggi
Operkulum membuka
Air dipaksa keluar 4.2.2 Pertukaran Dalam Aliran Bertentangan (Countercurrent exchange)Kecekapan pertukaran gas dalam ikan ditambah lagi dengan mekanisme countercurrent exchange. Ini merujuk pada pengaliran darah pada arah yang bertentangan dengan air. Pengaliran seperti ini memaksimumkan pemindahan oksigen ke dalam insang. Ini ialah kerana darah terdeoksigen dalam kapilari darah akan bertemu dengan air berkepekatan oksigen tinggi. Kecerunan kepekatan ini membolehkan pemindahan oksigen yang banyak ke dalam darah. Lihat Rajah 4.6 dan Rajah 4.7 yang menunjukkan konsep pertukaran dalam aliran bertentangan (countercurrent exchange).
Rajah 4.6 : Countercurrent Exchange
Rajah 4.7 : Konsep Countercurrent Exchange
Latihan 4.2
(a) Terangkan apa yang anda fahami dengan konsep
countercurrent exchange dalam pernafasan ikan.(b) Huraikan ciri-ciri penyesuaian insang ikan yang membolehkan
pertukaran gas yang cekap.Rehat
4.3Sistem Pernafasan ManusiaOrgan pernafasan manusia ialah paru-paru. Paru-paru ialah tisu berspan
yang dapat mengembang dan mengecut mengikut gerakan sedutan dan
hembusan nafas. Rajah 4.5 menunjukkan gambarajah paru-paru
manusia.
Rajah 4.8: Paru-paru Manusia
Trakea ialah struktur berbentuk tiub yang menyalurkan udara ke dalam dan ke luar paru-paru. Dinding trakea terdiri daripada gelang-gelang rawan berbentuk C yang mencegahnya daripada ranap. Trakea bercabang kepada sepasang bronkus. Setiap bronkus membahagi dan membentuk cabang-cabang yang lebih kecil yang dipanggil bronkiol. Bronkiol bercabang dan berkakhir dengan kumpulan pundi udara yang dipanggil alveolus. Pertukaran gas berlaku pada permukaan alveolus. Rajah 4.6. menunjukkan gambarajah alveolus.Pertukaran gas di paru-paru berlaku secara resapan. Di alveolus, udara sedut mengandungi lebih banyak oksigen tetapi sedikit karbon dioksida. Di kapilari darah, kepekatan gas oksigen ialah tinggi tetapi tekanan gas karbon dioksida ialah rendah. Oksigen di alveolus akan meresap ke dalam kapilari darah. Karbon dioksida dalam kapilari darah meresap ke dalam udara alveolus. Darah yang meninggalkan alveolus mempunyai kandungan oksigen yang tinggi dan karbon dioksida yang rendah.
Rajah 4.9: Alveolus
Latihan 4.2
Kaji istilah-istilah berikut: rongga hidung, epiglottis, glottis, laring, faring,
trakea, bronkus, bronkiol, alveolus, diafragma, dan hemoglobin,
Tulis dua atau tiga ayat untuk menerangkan dengan jelas struktur dan fungsi setiap istilah yang anda telah kaji.
Perbincangan
Bincang dalam kumpulan ciri ciri penyesuaian alveolus yang
membolehkan pertukaran gas yang cekap.
Rehat
4.3.1 Mekanisme pernafasan manusia
Pemikiran
Letak tangan anda di atas dada anda. Tarik nafas dengan kuat. Rasa pergerakan tulang-tulang rusuk. Kemudian lepas nafas dengan kuat. Apakah yang anda dapati?
Mekanisme pernafasan memperbaharuhi bekalan oksigen dalam paru-paru dan menyingkirkan karbon dioksida yang berlebihan daripadanya. Peparu adalah tidak berotot jadi tindakan pengembangan dan pengecutannya dilakukan oleh gerakan tulang-tulang rusuk dan diafragma. Diafragma ialah selapis otot yang memisahkan toraks daripada abdomen. Dalam keadaan kendur, diafragma berbentuk kubah dengan puncaknya ke atas. Tulang-tulang rusuk digerakkan oleh otot interkosta luar dan dalam yang bersambung dari tulang ke tulang. Kaji Rajah 4.8 di bawah yang menunjukkan mekanisme pernafasan manusia. Cuba terangkan apa yang berlaku pada diafragma dan sangkar rusuk semasa tarikan dan hembusan nafas. Selepas itu merujuk pada Jadual 4.3 untuk semak jawapan anda.
Rajah 4.10: Mekanisme Pernafasan ManusiaTARIKAN NAFASHEMBUSAN NAFAS
Otot interkosta luar mengecut
Otot interkosta dalam mengendur
Tulang rusuk menaik
Diafragma mengecut dan mendatar
Isi padu toraks meningkat
Tekanan udara di dalam paru-
paru menurun
Udara masuk ke dalam paru-paru
Otot interkosta luar mengendur
Otot interkosta dalam mengecut
Tulang rusuk menurun dan diafragma mengendur
Diafragma melengkung ke atas
Isipadu toraks menurun
Tekanan udara di dalam paru-
paru meningkat
Udara dipaksa keluar dari paru-
paru
Jadual 4.3: Mekanisme Pernafasan ManusiaRest
4.4.Pengangkutan OksigenPengangkutan gas dalam manusia melibatkan sistem peredaran darah
Darah merupakan medium yang mengangkut oksigen daripada paru-paru ke seluruh badan dan karbon dioksida dari seluruh badan ke paru-paru. Hemoglobin ialah sejenis pigmen respirasi berwarna merah yang terdapat dalam sel darah mearh. Hemoglobin berfungsi sebagai pembawa oksigen. Setiap molekul hemoglobin terikat dengan empat molekul oksigen. Di paru-paru, oksigen akan bergabung dengan hemoglobin untuk menghasilkan oksihemoglobin. Di sel-sel badan, oksigen berpisah daripada hemoglobin dan memasuki sel untuk proses respirasi sel. Lihat Rajah 4.1.
Rajah 4.11: Pengangkutan Gas Oksigen
Semasa respirasi luar atau pernafasan, oksigen meresap daripada alveolus melalui membran alveolus dan masuk ke dalam plasma darah. Lihat Rajah 4. 11. Kebanyakkan oksigen (98.5%) masuk ke dalam sel darah merah dan bergabung dengan hemoglobin (Hb) untuk membentuk oksihemoglobin.
Lebih kurang 1.5% oksigen diangkut sebagai oksigen terlarut dalam oksigenPengangkutan Gas Karbon Dioksida
Rajah 4.12 : Pengangkutan Gas Karbon Dioksida
Karbon dioksida yang terhasil daripada respirasi sel akan meresap dari bendalir tisu ke dalam plasma darah. Lihat Rajah 4.12. Lebih kurang 7% daripada karbon dioksida kekal dalam plasma
Lebih kurang 93% yang lain masuk ke dalam sel darah merah
23% bergabung dengan hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin
70% karbon dioksida ditukar dalam sel darah merah menjadi ion bikarbonat (HCO- 3) Rehat
AMALI 3: Sistem Pernafasan Haiwan
Pembedahan Sistem Pernafasan Haiwan (Mamalia)
Tujuan: Menyiasat sistem pernafasan mamalia
Bahan dan radas: Tikus, instrumen pembedahan, papan
pembedahan, mikroskop, kanta tangan,
Prosedur:
1. Letak tikus di atas papan pembedahan dengan bahagian ventral
ke atas. Gunakan jarum untuk memegang tikus di atas papan pembedahan.2. Mula potong di bahagian ventral pada garisan tengah dan potong hingga ke bahagian rahang tikus dan selepas itu sehingga bahagian dubur.3. Dengan memegang kulit dengan forseps, keluarkan tisu perantara.
Tarik kulit dan pinkan ke atas papan pembedahan.4. Potong dinding toraks secara ventral dan sisi untuk mendedahkan rongga toraks.Keluarkan kelenjar timus.5. Potong otot dan tisu di bahagian leher untuk mendedahkan trakea dan laring.6. Potong di bahagian atas laring. Keluarkan tisu perantara yang terlekat pada trakea.7. Dengan hati-hati, keluarkan kesemua jantung, trakea, esofagus dan laring serentak. Pisahkan esofagus dari jantung .Pinkan laring, trakea dan paru-paru di atas papan pembedahan. Lukis gambarajah berlabel struktur-struktur yang anda telah keluarkan.
Pembedahan Sistem Pernafasan Haiwan (Mamalia)
Soalan:
1. (a) Kira bilangan tulang rusuk untuk haiwan ini. (b) Terangkan fungsi sangkar rusuk semasa pernafasan haiwan ini.
2. (a) Huraikan rupa dan ciri-ciri diafragma
(b) Apakah kepentingan ciri-ciri diafragma ini dalam pernafasan.
3. Huraikan rupa paru-paru kiri dan kanan.
Picit paru-paru and perhatikan teksturnya.
Letakkan paru-paru dalam air panas. Udara dalam paru-paru akan
mengembang dan paru-paru akan terapung dalam air.
4. Ukur panjang trakea (dari laring ke bahagian cabang bronkus).
Latihan
1. Labelkan struktur A hingga G dalam gambarajah sistem
pernafasan manusia di bawah.
2. Huraikan ciri-ciri penyesuaian paru-paru manusia yang
membolehkan pertukaran gas yang cekap.
3. Terangkan bagaimana gas oksigen dan karbon dioksida diangkut
dalam darah.
4. Dengan menggunakan pengurusan grafik, banding dan
beza organ pernafasan dan mekanisme pernafasan ikan, serangga dan manusia. Gunakan gambarajah yang relevan
sebagai illustrasi untuk jawapan anda.
Buku Rujukan
Clegg, C.J. with D.G. Mackean. (2007). Advanced Biology-Principles and Applications. London. Hodder Murray.
Kaskel, A. & Hummer, P.J. (2003). Biology an everyday experience. New York:
Glencoe McGraw Hill
Lum H. K.(2000). Biology The Living Science. Singapore: PearsonEducation Asia Pte Ltd.Mader, S. S. (2001). Biology, 9th edition. New York: McGraw Hill
Raven, P, H., Johnson, G. B., Losos, J.B. dan Singer, S.R.(2005). Biology. (7th ed.). Boston:McGraw Hill
Layari Internet
http://www.mcqueens.net/mcqueen-ntl/dis/toc_/Pt20.htmlhttp://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookRESPSYS.htmlhttp://www.zephyrus.co.uk/characteristics.htmlhttp://ahobart.net/oldsite/biology/advanced/htmlpages/gas.htmTamat Topik 4
www.unit5.org/biology/PowerPoints/Rat%20Dissection.pptmata
lengkung insang pertama
mulut
operkulum
A
Di paru-paru
Oksigen + hemoglobin oksihemoglobin
Di sel badan
Oksihemoglobin Oksigen + hemoglobin
EMBED Unknown
EMBED Unknown
rongga hidung
lengkung insang
otot interkosta
paru-paru kiri
Air kurang oksigen
Air dengan oksigen terlarut
Darah teroksigen
Operkulum buka
Operkulum tutup
Rajah 4.5: Pembukaan dan Penutupan Mulut Ikan
kedudukan menegak
lamela insang
filamen insang
spirakel
Cabang-cabang trakea (trakeol) membekalkan sel dengan oksigen
Kutikel
spirakel
Tiub trakea utama
sisir-sisir ikan
Pengangkutan oksigen
EMBED Unknown
CO2 + H2O H2CO3 (asid karbonik) HCO- 3 + H+
Mekanisme Pernafasan
Organ pernafasan
Respirasi Luar Haiwan
tulang rusuk
kumpulan alveolus
bronkus kanan
bronkiole
laring
bronkus kiri
trakea
Kecerunan kepekatan dikekalkan
Darah terdeoksigen
INCLUDEPICTURE "http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRLQs_Kw4hLNnanTCOe1kPBKOIsb1kCOpQ89CEDzG6vNtaqXstlhg" \* MERGEFORMATINET
E
D
C
B
Hembus nafas
Tarik nafas
alveolus
F
G
Darah dari vena pulmonari
Darah dari arteri pulmonari
Bronkiol
PAGE 58