TOPIK 7 TG 4 BIOLOGI
RESPIRASI
PROSES
RESPIRASI DALAM PENGHASILAN TENAGA
1 Respirasi adalah penguraian makanan untuk menghasilkan tenaga.
2 Semua organisma memerlukan tenaga untuk menjalankan proses hidup dan
aktiviti sel.
3 Substrat utama dalam respirasi adalah glukosa.
4 j enis respirasi sel ini berlaku
dalam mitokondrion dan dalam sitoplasma sel.
5 Terdapat dua jenis respirasi sel:
(a) Respirasi aerob: oksigen
diperlukan
(b) Respirasi anaerob:
oksigen tidak diperlukan
Respirasi Aerob
1 Dalam respirasi aerob, oksigen diperlukan untuk mengoksidakan glukosa
dengan lengkap untuk membebaskan semua tenaga dalam glukosa.
2 Sebahagian besar tenaga disimpan (38 molekul ATP) dalam bentuk adenosina
trifosfat (ATP) dengan menggabungkan satu fosfat tak organik (P) kepada ADP
(adenosina dwifosfat).
3 ATP adalah pembekal tenaga utama untuk semua sel hidup. Setiap molekul
ATP boleh diuraikan dengan mudah untuk membebaskan tenaga.
Respirasi Anaerob
1 Dalam respirasi anaerob, oksigen tidak diperlukan. Glukosa tidak
diuraikan dengan lengkap. Hanya sedikit tenaga (2 molekul ATP) dibebaskan.
2 Respirasi anaerob pada otot manusia
(a) Berlaku dalam otot manusia semasa aktiviti cergas.
(b) Kadar pernafasan dan kadar denyutan jantung meningkat untuk membekalkan
lebih banyak oksigen.
(c) Bekalan oksigen ke sel otot masih tidak mencukupi.
d) Sel otot menjalankan respirasi anaerob untuk membebaskan tenaga bagi
pengecutan otot.
(e) Hutang oksigen berlaku apabila kadar oksigen yang digunakan adalah
kurang daripada oksigen yang dibekalkan.
(f) Glukosa diuraikan kepada asid laktik tanpa kehadiran oksigen.
(g) Pengumpulan asid laktik dalam sel otot menyebabkan kekejangan otot dan
kelesuan.
(h) Hutang oksigen akan dibayar apabila semua asid laktik dioksidakan.
3 Respirasi anaerob yis
(a) Yis menjalankan kedua-dua respirasi aerob dan respirasi anaerob.
(b) Respirasi anaerob dalam sel yis (penapaian) menghasilkan etanol,
karbon dioksida dan tenaga.
(c) Hasil etanol digunakan dalam pembuatan wain manakala karbon dioksida
digunakan dalam pembuatan roti.
Perbandingan
antara Respirasi Aerob dengan Respirasi Anaerob
PERSAMAAN
1 Kedua-duanya adalah respirasi sel.
2 Kedua-duanya melibatkan penguraian glukosa.
3 Kedua-duanya membebaskan tenaga dalam bentuk ATP.
PERBEZAAN
Jadual 7.1 menunjukkan perbezaan antara respirasi aerob dengan respirasi
anaerob
STRUKTUR RESPIRASI DAN MEKANISME
PERNAFASAN MANUSIA DAN HAIWAN
1 Pernafasan adalah proses mengambil oksigen daripada persekitaran
(tarikan nafas) dan membebaskan karbon dioksida ke persekitaran (hembusan
nafas).
2 Organisma yang berbeza mempunyai struktur respirasi yang berbeza untuk
pernafasan (JaduaI7.2).
3 Pertukaran gas melalui resapan berlaku pada permukaan respirasi.
4 Ciri permukaan respirasi untuk pertukaran gas adalah:
(a) Jumlah luas permukaan yang besar bagi permukaan respirasi
(i) Permukaan respirasi
adalah bercabang, berlipat atau banyak untuk menambahkan
jumlah luas permukaan bagi resapan.
(ii) Permukaan respirasi
adalah bersaiz kedl untuk menambahkan nisbah jumlah
luas permukaan kepada isi padu (nisbah TSA/V), seterusnya mening katkan kadar resapan bagi pertukaran gas.
(b) Permukaan respirasi yang lembap. Permukaan respirasi mempunyai satu
lapisan lembap untuk membantu resapan oksigen dan karbon dioksida merentasi
permukaan.
(c) Dinding permukaan respirasi yang nipis. Permukaan respirasi mempunyai
din ding yang sangat nipis (setebal satu sel) untuk membantu resapan gas
merentasi permukaan.
(d) Jaringan kapilari darah pada permukaan respirasi. Jaringan kapilari
darah meningkatkan kadar resapan dan pengangkutan oksigen dan karbon
dioksida.
PROTOZOA
1 Organisma unisel seperti Amoeba sp.
2 Tiada struktur respirasi yang khusus diperlukan kerana pertukaran gas
berlaku melalui resapan ringkas merentasi membran plasma yang nipis.
3. Penyesuaian untuk pertukaran gas adalah:
(a) Nisbah TSA/V yang besar kerana saiznya yang kedl
(b) Membran plasma yang nipis
(c) Permukaan lembap
4 Mekanisme pernafasan
Oksigen meresap ke dalam sel dan karbon dioksida meresap keluar daripada
sel melalui membran plasma menuruni kecerunan kepekatan (Rajah 7.2).
IKAN
1 Struktur respirasi ikan adalah insang.
2 Ikan mempunyai empat pasang insang yang ditutupi oleh operkulum.
3 Setiap in sang mempunyai lengkung insang dengan dua baris mamen insang.
Setiap filamen insang mempunyai banyak lamela (Rajah 7.3).
4 Pertukaran gas berlaku di filamen insang.
5 Penyesuaian filamen insang untuk pertukaran gas
adalah:
(a) Banyak filamen insang dan lamela untuk menambahkan
jumlah luas permukaan
(b) Dinding epitelium filamen insang yang nipis
(c) Mempunyai permukaan yang lembap
(d) Jaringan kapilari darah
(e) Aliran lawan arus antara air dan darah pada
filamen insang
6 Mekanisme pernafasan
(a) Tarikan nafas - aliran air ke dalam mulut
Mulut terbuka → lantai mulut direndahkan → isi padu rongga farinks
bertambah →tekanan dalam rongga mulut berkurang →tekanan di luar lebih tinggi
daripada tekanan di dalam mulut →menekan operkulum → operkulum tertutup → air
memasuki mulut
(b) Hemhusan nafas - aliran air melalui insang
Mulut tertutup →lantai mulut dinaikkan → isi padu rongga farinks berkurang
→ tekanan di dalam rongga mulut bertambah →operkulum terbuka → air mengalir
melalui liang insang melepasi lamela insang →pertukaran
gas berlaku →
air mengalir keluar melalui operkulum
SERANGGA
1 Struktur respirasi adalah sistem trakea yang
terdiri daripada:
(a) trakea
(b) trakeol
(c) spirakel (rongga)
2 Setiap trakea bercabang ke seluruh badan untuk
membentuk jaringan trakea (Rajah 7.5).
3 Setiap trakea disokong oleh gelang kitin untuk
menghalangnya daripada runtuh,
4 Setiap trakea berakhir dengan trakeol yang dikelilingi oleh cecair dan
terbuka di luar melalui spirakel.
5 Penyesuaian trakeol untuk pertukaran gas adalah:
(a) Banyak trakeol halus
(b) Dinding
trakeollemhap
(c) Dinding epitelium trakeol nipis
6 Mekanisme pernafasan Mekanisme pernafasan melibatkan
pergerakan heritma hadan disebabkan pengecutan dan pengenduran otot dalam
abdomen.
(a) Tarikan nafas
Otot abdomen mengendur →injap spirakel terbuka →tekanan dalam trakea berkurang → udara
ditolak masuk ke dalam badan melalui spirakel
(b) Hembusan nafas
Otot abdomen mengecut → tekanan di dalam trakea bertambah →air ditolak
keluar melalui spirakel
AMFIBIA
1 Amfibia bernafas melalui kulit, mulut dan peparu
(Rajah 7.6).
2 Penyesuaian kulit untuk pertukaran gas:
(a) Kulit nipis (b) Kulit lembap
(c) Kulit dibekalkan dengan banyak kapilari darah
3 Penyesuaian mulut untuk pertukaran
gas:
(a) Pergerakan lantai rongga mulut untuk membenarkan udara mengalir masuk
melalui lubang hidung
(b) Lapisan mulut mempunyai banyak kapilari darah
4 Penyesuaian peparu untuk pertukaran gas:
(a) Dinding dalam peparu berlipat-lipat
(b) Dinding peparu adalah nipis
(c) Lapisan yang lembap pada dinding peparu
(d) Jaringan kapilari darah pada dinding peparu
5 Mekanisme pernafasan
Mekanisme pernafasan melalui
peparu:
(a) Tarikan
Nafas
lantai mulut direndahkan → isipadu
dalam rongga mulut bertambah → tekanan dalam rongga mulut berkurang →udara
memasuki lubang hidung ke dalam mulut →lubang hidung tertutup → lantai mulut
dinaikkan → tekanan bertambah →glotis terbuka → udara mengalir ke dalam peparu
→pertukaran gas berlaku
(b) Hembusan
Nafas
lubang hidung terbuka → udara mengalir keluar dari mulut peparu membonjol
ke atas →glotis terbuka → peparu mengecut disebabkan kekenyalannya →udara
mengalir keluar
MANUSIA
1 Sistem respirasi manusia terdiri daripada rongga hidung, farinks, trakea,
bronkus, bronkiol dan peparu (Rajah 7.7).
2 Trakea dan bronkus disokong oleh gelang rawan berbentuk C.
3 Penyesuaian alveolus untuk pertukaran gas:
(a) Bilangan alveolus yang banyak untuk meningkatkan jumlah luas kawasan
(b) Dinding alveolus yang nipis
(c) Dinding alveolus yang lembap
(d) Jaringan kapilari darah pada dinding alveolus
4 Mekanisme pernafasan
(a) Mekanisme pernafasan melibatkan:
(i) tindakan otot interkosta
(ii) tindakan otot diafragma (Rajah 7.8)
Perbandingan
antara Sistem Respirasi Manusia dengan Organisma Lain
PERSAMAAN
1. Semuanya mempunyai nisbah jumlah luas permukaan kepada isi padu
yang besar bagi resapan gas yang pantas.
2 Semuanya mempunyai lapisan dinding yang nipis pada per mukaan
respirasi bagi memudahkan resapan gas.
3 Semuanya mempunyai lapisan lembap pada din ding permukaan
respirasi untuk membantu resapan.
Perbezaan
Jadual 7.2 menunjukkan ciri sistem respirasi antara organisma yang berbeza.
PERTUKARAN GAS MERENTASI PERMUKAAN RESPIRASI DAN
PENGANGKUTAN GAS DALAM MANUSIA
1 Pertukaran gas berlaku merentasi permukaan alveolus dan sel
badan dengan kapilari darah mengelilinginya.
2 Pertukaran gas pada alveolus:
(a) Udara yang disedut ke dalam alveolus mempunyai lebih banyak oksigen dan
kurang karbon dioksida berbanding kandungan dalam kapilari darah di
sekeliling alveolus.
(b) Tekanan separa oksigen adalah lebih tinggi dalam alveolus
berbanding dalam kapilari darah.
(c) Oksigen dalam alveolus
meresap keluar daripada alveolus ke dalam kapilari darah (Rajah 7.9) dan
diangkut ke sel badan.
(d) Tekanan separa karbon dioksida adalah lebih tinggi dalam
kapilari darah berbanding dalam alveolus.
(d) Karbon dioksida meresap
keluar daripada kapilari darah ke dalam alveolus dan keluar semasa
hembusan nafas.
3 Pengangkutan gas respirasi:
(a) Dalam kapilari darah, oksigen meresap ke dalam sel darah merah dan
bergabung dengan hemoglobin untuk membentuk oksihemoglobin.
b) Oksigen diangkut ke sel badan dalam bentuk
oksihemoglobin.
( c) Di sel badan, oksihemoglobin yang tak stabil
terurai dan membebaskan oksigen yang kemudian meresap ke dalam sel badan.
(d) Karbon dioksida meresap keluar daripada sel
badan dan diangkut ke alveolus dalam bentuk ion bikarbonat, asid karbonik dalam
plasma darah dan karbaminohemoglobin dalam sel darah merah.
4 Pertukaran gas di sel badan
(a) Di sel badan, tekanan separa oksigen adalah
lebih tinggi dalam kapilari darah berbanding dalam sel badan.
(b) Oksigen meresap keluar daripada kapilari darah
ke dalam sel badan, untuk digunakan bagi respirasi sel (Rajah 7.10).
(c) Tekanan separa karbon dioksida adalah lebih
tinggi dalam sel badan berbanding dalam kapilari darah.
(d) Karbon dioksida meresap keluar daripada sel
badan ke dalam kapilari darah untuk diangkut ke alveolus.
5 Komposisi udara sedutan dan udara hembusan
ditunjukkan di dalam Jadual 7.3 di bawah.
5 Komposisi udara sedutan dan udara hembusan ditunjukkan di dalam Jadual
7.3 di bawah.
MEKANISME KAWAL ATUR DALAM
RESPIRASI
1 Semasa aktiviti cergas, sel memerlukan lebih banyak
oksigen dan glukosa bagi membebaskan lebih banyak tenaga untuk respirasi sel.
Kadar respirasi meningkat.
2 lni menyebabkan kadar pernafasan meningkat bagi
membekalkan lebih banyak oksigen ke otot.
3 Kadar denyutan jantung juga meningkat
untuk mengepam lebih banyak darah pada kadar yang lebih laju ke sel
otot.
Mekanisme Kawal Atur Kandungan
Oksigen dan Karbon Dioksida di dalam Badan
1. Pernafasan adalah suatu proses luar kawal yang dikawal oleh pusat
kawalan pernafasan di medula oblongata.
2 Kandungan karbon dioksida dalam darah di kawal atur oleh kemoreseptor
pusat yang terletak di pusat kawalan pernafasan.
3 Kandungan oksigen dalam darah di kawal atur oleh kemoreseptor periferi di
dasar jasad karotid dan di jasad aorta.
4 Kawal atur kandungan karbon dioksida dalam darah oleh kemoreseptor
ditunjukkan dalam Rajah 7.13.
5. Kawal atur kandungan oksigen
dalam darah oleh kemoreseptor periferi ditunjukkan dalam Rajah 7.14.
Tindak Balas Respirasi, Kadar
Respirasi dan Kadar Degupan Jantung
dalam Keadaan Berbeza.
1. Jadual 7.4 menunjukkan kawal atur sistem respirasi dalam keadaan yang
berbeza.
KEPENTINGAN MENGEKALKAN SISTEM RESPIRASI YANG
SIHAT
1 Gaya hidup yang sihat, bebas daripada bahan kimia yang boleh membahayakan
sistem respirasi adalah penting untuk mengekalkan sistem respirasi yang sihat.
2 Asap rokok mengandungi tar, nikotin, karbon monoksida, 3,4-benzo(α)pirena
dan bahan merengsa seperti partikel karbon, nitrogen oksida yang boleh
merosakkan peparu dan menyebabkan kanser peparu.
3 Penyakit yang disebabkan oleh asap rokok adalah bronkitis kronik,
emfisema, radang peparu, asma dan kanser peparu.
RESPIRASI PADA TUMBUHAN
1 Tumbuhan menjalankan respirasi untuk memperoleh tenaga bagi pelbagai
proses hidup.
2 Pertukaran gas berlaku melalui stoma (daun) dan lentisel (batang) secara
resapan.
(a) Pada daun,oksigen meresap melalui stoma ke dalam ruang udara antara sel
(Rajah 7.15).
(b) Oksigen melarut dalam lapisan lembap dan meresap ke dalam sel bagi
respirasi aerob.
(c) Karbon dioksida yang dihasilkan
semasa respirasi aerob pada waktu siang digunakan untuk fotosintesis. Lebihan
karbon dioksida meresap ke dalam ruang udara dan melalui stoma ke atmosfera.
3 Pada waktu siang, kedua-dua respirasi dan fotosintesis berlaku. Namun
begitu, kadar fotosintesis adalah lebih tinggi daripada kadar respirasi. Lebih
banyak karbon dioksida diperlukan. Karbon dioksida meresap melalui stoma ke
dalam sel.
4 Pada waktu malam, hanya respirasi berlaku. Oksigen meresap dari atmosfera
ke dalam sel-sel melalui stoma. Karbon dioksida dibebaskan dan meresap melalui
stoma ke atmosfera.
Respirasi
Aerob dan Anaerob dalam Tumbuhan
1 Respirasi aerob berlaku dalam semua sel tumbuhan sepanjang siang dan
malam.
2 Dalam keadaan kekurangan oksigen, tumbuhan boleh menjalankan respirasi
anaerob bagi tempoh yang singkat. Sebagai contoh di kawasan banjir dan pokok
padi, akar tumbuhan menjalankan respirasi anaerob bagi tempoh waktu tertentu.
Proses
Respirasi dan Fotosintesis dalam Tumbuhan
Hubungan antara Keamatan Cahaya
dan Pencapaian Titik Pampasan dalam Tumbuhan
1 Tumbuhan menjalankan keduadua respirasi dan fotosintesis pada waktu
siang.
2 Pada keamatan cahaya rendah (dalam gelap), hanya respirasi berlaku.
Kuantiti karbon dioksida yang banyak dihasilkan.
3 Semakin bertambah keamatan eahaya, kuantiti karbon dioksida yang dihasilkan
berkurang. Kadar fotosintesis meningkat dan proses ini menggunakan sebahagian
karbon dioksida yang dihasilkan semasa respirasi.
4 Akhirnya satu titik dicapai di mana semua karbon dioksida yang terhasil
semasa respirasi digunakan dalam fotosintesis.
5 Pada titik keamatan eahaya ini, pertukaran gas adalah seimbang. Titik
keseimbangan ini dipanggil titik parnpasan. Titik ini merupakan keamatan cahaya
di mana .pertukaran bersih
gas adalah sifar (Rajah 7.16).
6 Pada titik pampasan, kadar fotosintesis adalah sarna dengan kadar
respirasi. Jumlah karbon dioksida yang digunakan untuk fotosintesis adalah
sarna dengan karbon dioksida yang terbebas semasa respirasi.
7 Pada kearnatan cahaya yang tinggi (waktu siang), melebihi titik pampasan,
kadar fotosintesis adalah lebih tinggi daripada kadar respirasi (Rajah 7.17).
(a) Oksigen yang dihasilkan
semasa fotosintesis digunakan untuk respirasi. Oksigen yang berlebihan meresap keluar dari sel ke atmosfera.
(b) Glukosa yang terhasil
semasa fotosintesis digunakan untuk respirasi.
(c) Air yang diperlukan untuk fotosintesis diperoleh daripada
respirasi.
d) Karbon dioksida yang diperlukan bagi fotosintesis diperoleh daripada
respirasi. Namun begitu, semakin tinggi kadar fotosintesis, sernakin banyak
karbon dioksida yang diperlukan. Karbon dioksida diperoleh dari atmosfera
seeara resapan melalui stoma.