Jenis – jenis respirasi dapat diklasifikasikan menjadi respirasi seluler , respirasi eksternal dan respirasi pada tumbuhan . Respirasi adalah proses metabolisme yang terjadi pada semua makhluk hidup, terjadi di semua sel sebagai rangkaian reaksi kimia, baik dengan ada atau tidak adanya oksigen.
Ketika kita memikirkan kata “pernapasan” kita biasanya datang ke pikiran proses vital menghirup udara melalui hidung dan / atau mulut kita untuk memasukkan udara beroksigen ke paru-paru kita, dan menghembuskan napas untuk mengeluarkan udara dengan karbon dioksida. .
Namun, semua makhluk hidup bernafas, baik itu hewan bersel banyak dengan sistem pernapasan yang kompleks dengan paru-paru, trakea atau insang, maupun organisme uniseluler yang lebih sederhana dan makhluk hidup lain selain hewan, seperti jamur dan tumbuhan.
Untuk alasan ini kita mengatakan bahwa respirasi bukan hanya proses fisik pertukaran gas antara organisme dan lingkungan yang mengelilinginya, tetapi itu adalah jumlah antara pertukaran gas dan penggunaan gas yang dimasukkan ke sel untuk produksi Energi.
Respirasi pada tingkat sel relatif setara di semua makhluk hidup, tetapi di dunia hewan, misalnya, ada berbagai macam sistem tubuh yang dirancang untuk memungkinkan masuknya gas ke dalam tubuh dan selanjutnya pelepasan gas buang, yang banyak penulis menyebutnya “pernapasan eksternal”.
Jenis-jenis respirasi yang ada pada makhluk hidup dan ciri-cirinya diuraikan di bawah ini.
Respirasi seluler
Meskipun itu adalah sesuatu yang sulit untuk dibayangkan, sel-sel bernafas. Setiap sel dalam tubuh kita, serta setiap sel dalam tubuh hewan, tumbuhan, dan jamur, bernafas. Bakteri dan organisme uniseluler lainnya yang terdiri dari sel hewan atau tumbuhan juga bernafas.
Respirasi sel adalah proses metabolisme, yang berarti terdiri dari serangkaian reaksi biokimia yang terjadi di dalam semua sel.
Ada dua jenis respirasi seluler: satu terjadi dengan adanya oksigen (aerobik) dan yang lainnya tidak (anaerob). Kita mengenal dua jenis pernapasan:
Sebagian besar sel dalam tubuh kita bernafas menggunakan oksigen yang kita dapatkan dari udara di sekitar kita, yaitu, mereka melakukan respirasi aerobik.
Di sisi lain, banyak makanan yang dikonsumsi manusia diproduksi oleh metabolit yang dihasilkan dari respirasi anaerobik dari berbagai jenis mikroorganisme. Contohnya adalah yogurt, keju, bir, anggur, roti, dan lain-lain.
Respirasi seluler aerobik
Respirasi aerobik adalah yang terjadi dengan adanya oksigen. Ini terjadi pada tumbuhan dan hewan, serta banyak organisme bersel tunggal eukariotik dan prokariotik lainnya. Ini adalah jenis pernapasan yang sangat umum dan dijelaskan disederhanakan dalam banyak buku dengan persamaan berikut:
Glukosa (C6H12O6) + Oksigen (O2) → Energi kimia (ATP) + Karbon dioksida (CO2) + Air (H20)
Melalui respirasi aerobik, sel-sel organisme apa pun menghasilkan energi dengan memproses gula yang terkandung dalam molekul yang mereka makan (terutama glukosa), yang untuknya mereka menggunakan oksigen.
Proses ini dibagi menjadi tiga fase, yang pada sel eukariotik terjadi antara dua kompartemen yang berbeda: sitosol dan mitokondria (organel seluler). Tiga fase sebenarnya adalah tiga jalur metabolisme yang dikenal sebagai glikolisis , siklus Krebs, dan rantai transpor elektron .
Sementara glikolisis terjadi di sitosol, siklus Krebs dan rantai transpor elektron terjadi terutama di mitokondria, yang memanjang, organel sitosol berbentuk sosis yang diakui sebagai “pembangkit tenaga” setiap sel.
Respirasi seluler anaerobik
Respirasi anaerob adalah respirasi yang terjadi tanpa adanya oksigen.
Kita dapat mengatakan bahwa ada dua jenis respirasi anaerobik: satu yang dikenal sebagai fermentasi , di mana mitokondria tidak berpartisipasi, dan yang lainnya terjadi pada beberapa organisme sebagai respirasi di mana molekul alternatif untuk oksigen digunakan dalam rantai transpor elektron. .
• Fermentasi
Fermentasi dapat terjadi di hampir semua sel hidup ketika tidak menerima cukup oksigen untuk melakukan respirasi aerobik, dan itu adalah satu-satunya bentuk respirasi dalam anaerobiosis (ketidakadaan oksigen) dari banyak mikroorganisme.
Dalam tubuh kita, misalnya, beberapa sel otot kita bernafas secara anaerobik ketika kita melakukan aktivitas fisik yang sangat menuntut yang membutuhkan pelepasan energi yang cepat dan tidak mendapatkan oksigen yang cukup cepat, seperti ketika kita berlari jarak pendek dengan sangat cepat.
Alih-alih menghasilkan karbon dioksida, ATP, dan air, sel otot yang bernapas secara anaerobik menghasilkan asam laktat dan NAD +, yang memungkinkan ATP untuk terus diproduksi dari glikolisis (yang jauh lebih sedikit daripada yang diproduksi di mitokondria).
Roti, anggur dan bir adalah contoh yang baik dari kegunaan respirasi anaerob dalam produksi makanan, karena ini dibuat berkat produk fermentasi alkohol dari jamur yang dikenal sebagai ragi .
• Respirasi anaerob dengan substrat alternatif untuk oksigen
Di sisi lain, ada organisme yang memiliki sistem seluler yang mampu melakukan proses yang sangat mirip dengan respirasi aerobik, yaitu, di mana rantai transpor elektron bekerja, tetapi di mana sulfat atau nitrat digunakan sebagai akseptor oksigen, bukan oksigen. .
Jenis respirasi ini hanya terjadi pada bakteri acuminate dan archaea tertentu, yaitu organisme prokariotik yang hidup di lingkungan ekstrem di mana ketersediaan oksigen sangat terbatas, tetapi ada molekul “sebanding” lainnya dalam hal fungsi oksigen selama respirasi.
Jadi, jenis organisme ini tidak hanya bergantung pada glikolisis sebagai sistem produksi energi, yang berlaku untuk sel fermentasi, yang, oleh karena itu, harus mengonsumsi gula dalam jumlah yang jauh lebih besar untuk memasok kebutuhan energi seluler.
Pernapasan luar
Pernapasan eksternal adalah yang paling kita sadari. Ini berkaitan dengan proses fisik yang terjadi pada hewan, melalui pertukaran gas dengan lingkungan melalui struktur khusus dalam tubuh.
Tergantung pada jenis hewan, serta lingkungan tempat tinggalnya, respirasi eksternal dapat terjadi melalui insang, trakea, integumen, atau paru-paru yang berkembang dengan baik.
Pernapasan cabang
Banyak hewan air bernafas dengan insang , yaitu melalui insang. Ikan adalah beberapa di antaranya, serta beberapa invertebrata dari kelompok moluska dan lainnya.
Pada ikan, insang adalah organ pernapasan yang terlihat sebagai “celah” di sisi kepala, yang tampaknya dibentuk oleh lipatan atau “lembaran” lunak yang melaluinya pertukaran gas antara air dan darah dapat terjadi. daerah yang kaya akan pembuluh darah.
Oksigen terlarut dalam air dapat berdifusi ke dalam pembuluh darah, pada saat yang sama karbon dioksida (produk limbah) berdifusi ke dalam air, meninggalkan tubuh hewan.
Oksigen yang masuk diangkut oleh darah ke jaringan tubuh, di mana akhirnya mencapai sel-sel yang akan menggunakannya untuk respirasi sel, menghasilkan air, karbon dioksida dan ATP. Karbon dioksida mencapai aliran darah dan ditukar dengan oksigen baru.
Pernapasan paru-paru
Banyak vertebrata , hewan air dan darat, bernapas menggunakan paru-paru, melalui pernapasan paru . Paru-paru adalah organ internal yang terdiri dari dinding jaringan yang sangat tipis di mana sejumlah besar pembuluh darah ditemukan.
Pada manusia, misalnya, paru-paru terletak di dalam rongga dada dan seperti “kantung” berisi udara yang menerima udara kaya oksigen yang dimasukkan melalui hidung dan mulut.
Struktur organ-organ ini sedemikian rupa sehingga, di dalam, oksigen masuk ke dalam darah, di mana ia diangkut oleh seluruh tubuh yang dikomplekskan dengan molekul yang disebut hemoglobin.
Hemoglobin “menghantarkan” oksigen ke sel, menyediakan molekul penting ini untuk produksi energi melalui respirasi sel.
Pada saat yang sama, karbon dioksida yang dibuang ditransfer dari sel ke darah, dari mana ia diarahkan ke paru-paru untuk eliminasi pada pernafasan.
Pernapasan trakea
Serangga dan arakhnida adalah hewan invertebrata paling terkenal yang melakukan respirasi trakea , di mana pertukaran gas terjadi melalui organ berbentuk tabung bercabang yang diisi dengan udara dan dikenal sebagai trakea.
Pada jenis pernapasan ini, karena trakea membentuk seperangkat tabung yang terhubung ke jaringan, oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke sel-sel tubuh, sehingga sistem peredaran darah tidak ikut serta .
Respirasi kulit
respirasi kulit terjadi melalui kulit, yaitu, permukaan tubuh hewan. Ini terjadi secara khusus pada hewan dari kelompok amfibi, serta pada organisme lain yang lebih sederhana seperti cacing dan lintah, misalnya, yang cenderung hidup di lingkungan yang lembab.
Respirasi kulit berkaitan dengan pertukaran gas melalui kulit, yang pada hewan ini biasanya sangat tipis dan lembab, memungkinkan gas untuk berdifusi menuju lapisan dalam vaskularisasi, dari mana ia diangkut oleh sistem peredaran darah ke semua sel tubuh. .
Bernapas pada tumbuhan
Tumbuhan bertanggung jawab atas produksi banyak oksigen yang digunakan hewan untuk bernafas, yang mereka capai melalui proses metabolisme yang disebut fotosintesis , yang sering digambarkan sebagai “bertentangan” dengan respirasi.
Namun, sel tumbuhan juga perlu menghasilkan energi dan melakukannya, seperti sel hewan, melalui respirasi mitokondria dan penggunaan gula yang disintesis selama fotosintesis untuk mendapatkan energi dalam bentuk ATP.
Meskipun tumbuhan tidak memiliki sistem peredaran darah seperti hewan untuk pengangkutan gas melalui tubuh, mereka memiliki lubang khusus untuk tujuan ini di daun, batang, akar dan bunga, yaitu di semua bagian tubuh.
Bukaan ini dikenal sebagai stomata saat berada di daun dan lentisel saat di batang, dan melaluinya oksigen bisa masuk dan limbah karbon dioksida bisa dilepaskan.
Referensi
- Fox, SI (2002). Fisiologi manusia. McGraw-Hill.
- Kardong, KV (2006). Vertebrata: anatomi perbandingan, fungsi, evolusi (No. QL805 K35 2006). New York: McGraw-Hill.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
- Stenesh, J. (1989). Kamus biokimia dan biologi molekuler. John Wiley.
- Taiz, L., Zeiger, E., Møller, IM, & Murphy, A. (2015). Fisiologi dan perkembangan tumbuhan.
