Sel dan hubungan kurva disosiasi dengan hemoglobin

MAKALAH
SEL DAN HUBUNGAN KURVA DISOSIASI DENGAN HEMOGLOBIN
DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI TUGAS TERSTRUKTUR MATA KULIAH
FISIOLOGI HEWAN AIR

Disusun oleh :

Glen evanD 230110080099








Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Universitas Padjadjaran
Jatinangor
2009
SEL
Pengertian Sel:
Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologis.
Sel merupakan suatu unit struktural dan fungsional yang fundamental dari makhluk hidup.
Sel merupakan unit fungsional terkecil dari makhluk hidup.
Sejarah penemuan sel
Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata bahasa Latin cellula yang berarti rongga/ruangan.
Teori Sel dari SCHLEIDEN (1838) dan SCHWAHN (1839) ® Setiap organisme hidup tersusun dari sel-sel
Ukuran Sel
Sel Ukurannya sangat kecil untuk melihatnya diperlukan mikroskop
Contoh:
Sel Prokriotik : 1 – 10 mm
Sel Eukariotik : 10 – 100 mm
Karakteristik Dasar Sel
Sel sangat kompleks namun teratur
Sel memiliki program genetik dan memiliki cara untuk menggunakannya
Sel mampu memperbanyak diri
Sel membutuhkan,memperoleh dan menggunakan energi
Sel melakukan reaksi kimiawi
Sel mampu merespon terhadap berbagai rangsangan
Sel mampu mengatur diri

Struktur sel
Secara umum setiap sel memiliki
Membran sel
Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.
Struktur Membran Sel
Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Komponen penyusun membran sel antara lain adalah fosfolipid, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol. Komponen muchus membran sel semipermanen di lapisan membran
Dua Lapis Lipid
Komponen utama membran sel terdiri atas fosfolipid, selain itu terdapat senyawa lipid seperti sfingomyelin, kolesterol, dan glikolipida. Fosfolipid memiliki dua bagian yaitu bagian yang bersifat hidrofilik dan bagian yang bersifat hidrofobik. Bagian hidrofobik merupakan bagian yang terdiri atas asam lemak sedangkan bagian hidrofilik terdiri atas gliserol, fosfat dan gugus tambahan seperti kolin, serin, dan lain-lain. Penamaan fosfolipid dan sifat masing-masing akan bergantung pada jenis gugus tambahan yang dimiliki oleh fosfolipid. Jenis-jenis fosfolipid penyusun membran sel antara lain adalah : fosfokolin (pc), fosfoetanolamin (pe), fosfoserin (ps), dan fosfoinositol (pi). Secara alami di alam fosfolipid akan membentuk struktur misel (struktur menyerupai bola) atau membran lipid 2 lapis. Karena strukturnya yang dinamis maka komponen fosfolipid di membran dapat melakukan pergerakan dan perpindahan posisi. Pergerakan yang terjadi antara lain adalah pergerakan secara lateral (Pergerakan molekul lipid dengan tetangganya pada monolayer membran) dan pergerakan secara flip flop (Tipe pergerakan trans bilayer).
Protein integral membran
Protein ini terintegrasi pada lapisan lipid dan menembus 2 lapisan lipid / transmembran. Protein integral memiliki domain membentang di luar sel dan di sitoplasma. Bersifat amfipatik, mempunyai sekuen helix protein, hidrofobik, menembus lapisan lipida, dan untaian asam amino hidrofilik. Banyak diantaranya merupakan glikoprotein, gugus gula pada sebelah luar sel. Di sintesis di RE, gula dimodifikasi di badan golgi
Sistem transpor membran
Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.
Transpor pasif
Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
Transpor aktif
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore .yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

Sitoplasma
Sitoplasma adalah bagian sel yang terbungkus membran sel. Pada sel eukariota, sitoplasma adalah bagian non-nukleus dari protoplasma. Pada sitoplasma terdapat kerangka sel (sitoskeleton), berbagai organel dan vesikuli serta sitosol yang berupa cairan tempat organel melayang-layang di dalamnya. Sitosol mengisi ruang sel yang tidak ditempati organel dan vesikula,Menjadi tempat banyak reaksi biokimiawi serta Perantara transfer bahan dari luar sel ke organel atau inti sel.Walaupun semua sel memiliki sitoplasma, setiap jaringan maupun spesies memiliki ciri-ciri yang jauh berbeda antara satu dengan yang lain.

Inti sel atau nukleus.
Nukleus merupakan organel pertama yang ditemukan, yang pertama kali dideskripsikan oleh Franz Bauer pada 1802 dan dijabarkan lebih detil oleh ahli botani Skotlandia, Robert Brown pada tahun 1831.
Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri.
Elemen struktural utama nukleus adalah membran inti, suatu membran lapis ganda yang membungkus keseluruhan organel dan memisahkan bagian inti dengan sitoplasma sel, serta lamina inti, suatu struktur dalam nukleus yang memberi dukungan mekanis seperti sitoskeleton yang menyokong sel secara keseluruhan. Secara garis besar, membran inti terdiri atas tiga bagian, yaitu membran luar, ruang perinuklear, dan membran dalam. Membran luar dari nukleus berkesinambungan dengan retikulum endoplasma (RE) kasar dan bertaburan dengan ribosom. Sifat membran inti yang tak permeabel terhadap sebagian besar molekul membuat nukleus memerlukan pori inti agar molekul dapat bergerak melintasi membran. Pori nukleus bagaikan terowongan yang terletak pada membran nukleus yang berfungsi menghubungkan nukleoplasma dengan sitosol. Fungsi utama dari pori nukleus adalah untuk sarana pertukaran molekul antara nukleus dengan sitoplasma. Molekul yang keluar, kebanyakan mRNA, digunakan untuk sintesis protein. Pori nukleus tersusun atas 4 subunit, yaitu subunit kolom, subunit anular, subunit lumenal, dan subunit ring. Subunit kolom berfungsi dalam pembentukan dinding pori nukleus, subunit anular berguna untuk membentuk spoke yang mengarah menuju tengah dari pori nukleus, subunit lumenal mengandung protein transmembran yang menempelkan kompleks pori nukleus pada membran nukleus, sedangkan subunit ring berfungsi untuk membentuk permukaan sitosolik (berhadapan dengan sitoplasma) dan nuklear (berhadapan dengan nukleoplasma) dari kompleks pori nukleus.
Meskipun bagian dalam nukleus tidak mengandung badan yang dibatasi oleh membran, isi nukleus tidak seragam dan memiliki beberapa badan subnukleus yang terbentuk dari protein-protein unik, molekul RNA, serta gugus DNA. Contoh utama dari badan subnukleus adalah nukleolus, yang terutama terlibat dalam pembentukan ribosom. Setelah diproduksi oleh nukleolus, ribosom diekspor ke sitoplasma untuk menjalankan fungsi translasi mRNA.

Sitoplasma dan inti sel bersama-sama disebut sebagai protoplasma. Sitoplasma berwujud cairan kental (sitosol) yang di dalamnya terdapat berbagai organel yang memiliki fungsi yang terorganisasi untuk mendukung kehidupan sel. Organel memiliki struktur terpisah dari sitosol dan merupakan "kompartementasi" di dalam sel, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi yang tidak mungkin berlangsung di sitosol. Sitoplasma juga didukung oleh jaringan kerangka yang mendukung bentuk sitoplasma sehingga tidak mudah berubah bentuk.
Organel-organel yang ditemukan pada sitoplasma adalah
mitokondria (kondriosom)
badan Golgi (diktiosom)
retikulum endoplasma
plastida (khusus tumbuhan, mencakup leukoplas, kloroplas dan kromoplas)
vakuola (khusus tumbuhan)
Mitokondria
Mitokondria (mitochondrion', plural: mitochondria') atau kondriosom (chondriosome) adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel.
Mitokondria merupakan salah satu bagian sel yang paling penting karena di sinilah energi dalam bentuk ATP [Adenosine Tri-Phosphate] dihasilkan. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan yang sering disebut dengan cristae. Di dalam Mitokondria terdapat 'ruangan' yang disebut matriks, dimana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak Mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot.
Keberadaan mitokondria didukung oleh hipotesis endosimbiosis yang mengatakan bahwa pada tahap awal evolusi sel eukariot bersimbiosis dengan prokariot (bakteri) [Margullis, 1981]. Kemudian keduanya mengembangkan hubungan simbiosis dan membentuk organel sel yang pertama. Adanya DNA pada mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya. Hipotesis ini ditunjang oleh beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri. Ukuran mitokondria menyerupai ukuran bakteri, dan keduanya bereproduksi dengan cara membelah diri menjadi dua. Hal yang utama adalah keduanya memiliki DNA berbentuk lingkar. Oleh karena itu, mitokondria memiliki sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariot [Cooper, 2000].
Struktur

Struktur umum suatu mitokondrion
Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].
Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.
Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.
Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium


Fungsi mitokondria
Peran utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II (suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT) [Wallace, 1997].
Siklus Hidup Mitokondria
Mitokondria dapat melakukan replikasi secara mandiri (self replicating) seperti sel bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar sehingga melakukan pemecahan (fission). Pada awalnya sebelum mitokondria bereplikasi, terlebih dahulu dilakukan replikasi DNA mitokondria. Proses ini dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini melibatkan pengkerutan bagian dalam dan kemudian bagian luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi pemisahan dua bagian mitokondria [Childs, 1998].
DNA mitokondria
Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (Ing. mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkular, dan tidak terlindungi membran (prokariotik). Karena memiliki ciri seperti DNA bakteri, berkembang teori yang cukup luas dianut, yang menyatakan bahwa mitokondria dulunya merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori ini dikenal dengan teori endosimbion. Pada makhluk tingkat tinggi, DNA mitokondria yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari betinanya saja (mitokondria sel telur). Mitokondria jantan tidak ikut masuk ke dalam sel telur karena letaknya yang berada di ekor sperma. Ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur sehingga DNA mitokondria jantan tidak diturunkan.
Badan golgi
Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.
Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi.
Struktur
Struktur badan Golgi berupa berkas kantung berbentuk cakram yang bercabang menjadi serangkaian pembuluh yang sangat kecil di ujungnya. Karena hubungannya dengan fungsi pengeluaran sel amat erat, pembuluh mengumpulkan dan membungkus karbohidrat serta zat-zat lain untuk diangkut ke permukaan sel. Pembuluh itu juga menyumbang bahan bagi pembentukan dinding sel.
Badan golgi dibangun oleh membran yang berbentuk tubulus dan juga vesikula. Dari tubulus dilepaskan kantung-kantung kecil yang berisi bahan-bahan yang diperlukan seperti enzim–enzim pembentuk dinding sel.


Badan Golgi merupakan suatu bagian sel yang hampir serupa dengan Retikulum Endoplasma. Hanya saja, Badan Golgi terdiri dari berlapis-lapis ruangan yang juga ditutupi oleh membran. Badan Golgi mempunyai 2 bagian, yaitu bagian cis dan bagian trans. Bagian cis menerima vesikel-vesikel [vesicle] yang pada umumnya berasal dari Retikulum Endoplasma Kasar. Vesikel ini akan diserap ke ruangan-ruangan di dalam Badan Golgi dan isi dari vesikel tersebut akan diproses sedemikian rupa untuk penyempurnaan dan lain sebagainya. Ruangan-ruangan tersebut akan bergerak dari bagian cis menuju bagian trans. Di bagian inilah ruangan-ruangan tersebut akan memecahkan dirinya dan membentuk vesikel, dan siap untuk disalurkan ke bagian-bagian sel yang lain atau ke luar sel.








Fungsi


Skema transpor di dalam badan Golgi. 1. Vesikel retikulum endoplasma, 2. Vesikel eksositosis, 3. Sisterna, 4. Membran sel, 5. Vesikel sekresi.
Fungsi badan golgi:
1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom
Dalam badan golgi terdapat variasi coated vesicle, antara lain
Clathrin-coated adalah yang pertama ditemukan dan diteliti. tersusun dari clathrin dan adaptin. interaksi lateral antara adaptin dengan clatrin membentuk formasi tunas. jika tunas clathrin sudah tumbuh, protein yang larut dalam sitoplasma termasuk dynamin akan membentuk cincin di setiap leher tunas dan memutusnya.
COPI-coated memaket tunas dari bagian pre-golgi dan antar cisternae. beberapa protein COPI-coat memperlihatkan sekuens yang bermiripan dengan adaptin, dapat diduga berasal dari evolusi yang bermiripan.
COPII-coated memaket tunas dari retikulum endoplasma.
terdapat 2 protein dalam badan golgi. Protein Snare V-snare menuju T-snare dan akan bergabung. T-snare adalah protein yang ada di target sedangkan V-snare adalah vesikel snare. V-snare akan mencari T-snare dan kemudian akan berfusi menjadi satu. Protein Rab termasuk ke dalam golongan GTP-ase. protein Rab memudahkan dan mengatur kecepatan pelayaran vesikel dan pemasangan v-snare dan t-snare yang diperlukan pada penggabungan membran.
Retikulum endoplasma
Retikulum Endoplasma (RE, atau endoplasmic reticula) adalah organel yang dapat ditemukan pada semua sel eukariotik.
Retikulum Endoplasma merupakan bagian sel yang terdiri atas sistem membran. Di sekitar Retikulum Endoplasma adalah bagian sitoplasma yang disebut sitosol atau cytosol. Retikulum Endoplasma sendiri terdiri atas ruangan-ruangan kosong yang ditutupi dengan membran dengan ketebalan 4 nm (nanometer, 10-9 meter). Membran ini berhubungan langsung dengan selimut nukleus atau nuclear envelope.
Pada bagian-bagian Retikulum Endoplasma tertentu, terdapat ribuan ribosom atau ribosome. Ribosom merupakan tempat dimana proses pembentukan protein terjadi di dalam sel. Bagian ini disebut dengan Retikulum Endoplasma Kasar atau Rough Endoplasmic Reticulum. Kegunaan daripada Retikulum Endoplasma Kasar adalah untuk mengisolir dan membawa protein tersebut ke bagian-bagian sel lainnya. Kebanyakan protein tersebut tidak diperlukan sel dalam jumlah banyak dan biasanya akan dikeluarkan dari sel. Contoh protein tersebut adalah enzim dan hormon.Sedangkan bagian-bagian Retikulum Endoplasma yang tidak diselimuti oleh ribosom disebut Retikulum Endoplasma Halus atau Smooth Endoplasmic Reticulum. Kegunaannya adalah untuk membentuk lemak dan steroid. Sel-sel yang sebagian besar terdiri dari Retikulum Endoplasma Halus terdapat di beberapa organ seperti hati.
Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).
Pengertian lain menyebutkan bahwa RE sebagai perluasan membran yang saling berhubungan yang membentuk saluran pipih atau lubang seperti tabung di dalam sitoplsma.Lubang/saluran tersebut berfungsi membantu gerakan substansi-substansi dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya.
Ada tiga jenis retikulum endoplasma:
RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.
RE halus berfungsi dalam berbagai macam proses metabolisme, trmasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan menawarkan obat dan racun
"RE berfungsi sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri"
Jaring-jaring endoplasma adalah jaringan keping kecil-kecil yang tersebar bebas di antara selaput selaput di seluruh sitoplasma dan membentuk saluran pengangkut bahan. Jaring-jaring ini biasanya berhubungan dengan ribosom (titik-titik merah) yang terdiri dari protein dan asam nukleat, atau RNA. Partikel-partikel tadi mensintesis protein serta menerima perintah melalui RNA tersebut (Time Life, 1984).




Gbr. 1.5. Struktur Retikulum endoplasma
Jadi fungsi RE adalah mendukung sintesis protein dan menyalurkan bahan genetic antara inti sel dengan sitoplasma.

Fungsi Retikulum Endoplasma
Menjadi tempat penyimpan Calcium, bila sel berkontraksi maka calcium akan dikeluarkan dari RE dan menuju ke sitosol
• Memodifikasi protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel.
(RE kasar)
• Mensintesis lemak dan kolesterol, ini terjadi di hati
(RE kasar dan RE halus)
• Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.
• Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus)

plastida (khusus tumbuhan, mencakup leukoplas, kloroplas dan kromoplas)
Plastida adalah organel pada sel tumbuhan (dalam arti luas, Viridoplantae). Organel ini paling dikenal dalam bentuknya yang paling umum, kloroplas, sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. Pada kenyataannya, plastida dikenal dalam berbagai bentuk:
proplastida, bentuk belum "dewasa"
leukoplas, bentuk dewasa tanpa mengandung pigmen, ditemukan terutama di akar
kloroplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen klorofil, ditemukan pada daun, bunga, dan bagian-bagian berwarna hijau lainnya

kromoplas, bentuk aktif yang mengandung pigmen karotena, ditemukan terutama pada bunga dan bagian lain berwarna jingga
amiloplas, bentuk semi-aktif yang mengandung butir-butir tepung, ditemukan pada bagian tumbuhan yang menyimpan cadangan energi dalam bentuk tepung, seperti akar, rimpang, dan batang (umbi) serta biji.
elaioplas, bentuk semi-aktif yang mengandung tetes-tetes minyak/lemak pada beberapa jaringan penyimpan minyak, seperti endospermium (pada biji)
etioplas, bentuk semi-aktif yang merupakan bentuk adaptasi kloroplas terhadap lingkungan kurang cahaya; etioplas dapat segera aktif dengan membentuk klorofil hanya dalam beberapa jam, begitu mendapat cukup pencahayaan.
Plastida adalah organel vital pada tumbuhan. Fungsinya adalah sebagai tempat fotosintesis, sintesis asam-asam lemak, serta beberapa fungsi sehari-hari sel.
Secara evolusi plastida dianggap sebagai prokariota yang bersimbiosis ke dalam sel eukariota dan kemudian kehilangan sifat otonomi penuhnya. Teori endosimbiosis ini mirip dengan yang terjadi terhadap mitokondria namun introduksi plastida dianggap terjadi lebih kemudian.

vakuola (khusus tumbuhan)
Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.
Pada sel daun dewasa, vakuola mendominasi sebagian besar ruang sel sehingga seringkali sel terlihat sebagai ruang kosong karena sitosol terdesak ke bagian tepi dari sel.

Bagi tumbuhan, vakuola berperan sangat penting dalam kehidupan karena mekanisme pertahanan hidupnya bergantung pada kemampuan vakuola menjaga konsentrasi zat-zat terlarut di dalamnya. Proses pelayuan, misalnya, terjadi karena vakuola kehilangan tekanan turgor pada dinding sel. Dalam vakuola terkumpul pula sebagian besar bahan-bahan berbahaya bagi proses metabolisme dalam sel karena tumbuhan tidak mempunyai sistem ekskresi yang efektif seperti pada hewan. Tanpa vakuola, proses kehidupan pada sel akan berhenti karena terjadi kekacauan reaksi biokimia.
Sentriol

Gambar. Sentriol
Sentriol merupakan organel tak bermembran yang hanya ditemukan pada sel hewan. Organel ini berukuran kecil , jumlahnya sepasang dan letaknya dekat membrane inti dalam posisi tegak lurus antar keduanya. Organel ini akan memisah satu sama lain untuk membentuk gelendong pembelahan pada saat terjadi pembelahan sel.
Lisosom ® Digesti nutrisi, bahan-bahan asing dan organel-organel yang rusak
Mikrobodi ® Berbagai proses metabolisme seperti memecahkan H2O2
Ribosom ® Sintesa Polipeptida / protein
Cincin kontraktil hanya ditemukan pada sel hewan. Cincin kontraktil terbentuk pada saat pembelahan sel, tepatnya pada tahap sitokinesis atau pembagian sitoplasma sel anak. Pembagian siitoplasma berlangsung setelah pembagian materi inti (kriokinesis) selesai. Pada sel tumbuhan , setelah pembagian materi inti selesai maka dinding sel baru terbentuk tanpa adanya cincin kontraktil.
Sitoskeleton ® Memelihara bentuk sel; melekatkan/pertautkan organel-organel; pergerakan organel dalam sel; gerakan sel (termasuk silia, flagella, dan sentriol pada sel hewan)
Dinding Sel ® Memelihara bentuk sel dan menyokong rangka. Proteksi permukaan sel. Mengikat sel-sel jaringan (terdapat pada tumbuhan, jamur dan beberapa protista)

Beberapa senyawa penyusun dinding sel, antara lain:
a. Hemiselulosa
Hemiselulosa merupakan polisakarida yang tersusun atas glukosa, xilosa, manosa dan asam glukoronat. Di dalam dinding sel, hemiselulosa berfungsi sebagai perekat antar mikrofibril selulosa.
b. Pektin
Pektin merupakan polisakarida yang tersusun atas galaktosa, arabinosa, dan asam galakturonat.
c. Lignin
Lignin hanya dijumpai pada dinding sel yang dewasa dan berfungsi untuk melindungi sel tumbuhan terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan.
d. Kutin
Kutin merupakan suatu selubung atau lapisan pada permukaan atas daun atau batang dan berfungsi untuk mencegah dehidrasi akibat penguapan dan melindungi kerusakan sel akibat patogen dari luar.
e. Protein dan lemak
Di dalam dinding sel ditemukan dalam jumlah yang sedikit.
Permukaan/membran sel (pada Hewan) ® proteksi permukaan; Mengikat sel-sel dalam jaringan
Penghubung Sel ® Komunikasi antar sel; mengikat sel-sel dalam jaringan
Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan
Sel tumbuhan dan sel hewan
Sel tumbuhan
Sel hewan

Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.
Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan.

Mempunyai bentuk yang tetap.
Tidak mempunyai bentuk yang tetap.

Mempunyai dinding sel [cell wall] dari selulosa.
Tidak mempunyai dinding sel [cell wall].
–
Mempunyai vakuola [vacuole] atau rongga sel yang besar.
Tidak mempunyai vakuola [vacuole], walaupun terkadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle].
-

Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome].
Mempunyai sentrosom [centrosome].


Tidak memiliki lisosom [lysosome].
Memiliki lisosom [lysosome].


Nukleus lebih kecil daripada vakuola.
Nukleus lebih besar daripada vesikel.



Siklus sel
Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik)
Pertumbuhan dan perkembangan sel tidak lepas dari siklus kehidupan yang dialami sel untuk tetap bertahan hidup. Siklus ini mengatur pertumbuhan sel dengan meregulasi waktu pembelahan dan mengatur perkembangan sel dengan mengatur jumlah ekspresi atau translasi gen pada masing-masing sel yang menentukan diferensiasinya.
Fase pada siklus sel
Fase S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA
Fase M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik pembelahan biner atau pembentukan tunas)
Fase G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.
Fase G0, sel yang baru saja mengalami pembelahan berada dalam keadaan diam atau sel tidak melakukan pertumbuhan maupun perkembangan. Kondisi ini sangat bergantung pada sinyal atau rangsangan baik dari luar atau dalam sel. Umum terjadi dan beberapa tidak melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan mati.
Fase G1, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh, antara sitokinesis dan sintesis.
Fase G2, pertumbuhan sel eukariot antara sintesis dan mitosis.
Fase tersebut berlangsung dengan urutan S > G2 > M > G0 > G1 > kembali ke S. Dalam konteks Mitosis, fase G dan S disebut sebagai Interfase.
Regenerasi dan diferensiasi sel
Regenerasi sel adalah proses pertumbuhan dan perkembangan sel yang bertujuan untuk mengisi ruang tertentu pada jaringan atau memperbaiki bagian yang rusak.
Diferensiasi sel adalah proses pematangan suatu sel menjadi sel yang spesifik dan fungsional, terletak pada posisi tertentu di dalam jaringan, dan mendukung fisiologis hewan. Misalnya, sebuah stem cell mampu berdiferensiasi menjadi sel kulit.
Saat sebuah sel tunggal, yaitu sel yang telah dibuahi, mengalami pembelahan berulang kali dan menghasilkan pola akhir dengan keakuratan dan kompleksitas yang spektakuler, sel itu telah mengalami regenerasi dan diferensiasi.
Empat proses esensial pengkonstruksian embrio
Regenerasi dan diferensiasi sel hewan ditentukan oleh genom. Genom yang identik terdapat pada setiap sel, namun mengekspresikan set gen yang berbeda, bergantung pada jumlah gen yang diekspresikan. Misalnya, pada sel retina mata, tentu gen penyandi karakteristik penangkap cahaya terdapat dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada ekspresi gen indera lainnya.
Pengekspresian gen itu sendiri mempengaruhi jumlah sel, jenis sel, interaksi sel, bahkan lokasi sel. Oleh karena itu, sel hewan memiliki 4 proses esensial pengkonstruksian embrio yang diatur oleh ekspresi gen, sebagai berikut:
Proliferasi sel
menghasilkan banyak sel dari satu sel
Spesialisasi sel
menciptakan sel dengan karakteristik berbeda pada posisi yang berbeda
Interaksi sel
mengkoordinasi perilaku sebuah sel dengan sel tetangganya
Pergerakan sel
menyusun sel untuk membentuk struktur jaringan dan organ
Pada embrio yang berkembang, keempat proses ini berlangsung bersamaan. Tidak ada badan pengatur khusus untuk proses ini. Setiap sel dari jutaan sel embrio harus membuat keputusannya masing-masing, menurut jumlah kopi instruksi genetik dan kondisi khusus masing-masing sel.
Sel tubuh, seperti otot, saraf, dsb. tetap mempertahankan karakteristik karena masih mengingat sinyal yang diberikan oleh nenek moyangnya saat awal perkembangan embrio
Sel-sel khusus
Sel Tidak Berinti, contohnya trombosit dan eritrosit (Sel darah merah). Di dalam sel darah merah, terdapat Haemoglobin sebagai pengganti nukleus (inti sel).
Sel Berinti Banyak, contohnya Paramecium sp dan sel otot
Sel hewan berklorofil, contohnya euglena sp. Euglena sp adalah hewan uniseluler berklorofil.
Sel pendukung, contohnya adalah sel xilem. Sel xilem akan mati dan meninggalkan dinding sel sebagai "tulang" dan saluran air. Kedua ini sangatlah membantu dalam proses transpirasi pada tumbuhan.


















HUBUNGAN DISOSIASI DENGAN HEMOGLOBIN
HEMOGLOBIN
Hemoglobin adalah molekul protein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel merah yang terdapat dalam darah mamalia dan hewan lainnya. Ion besi dalam bentuk Fe+2 dalam hemoglobin memberikan warna merah pada darah. Molekul hemoglobin terdiri dari globin, apoprotein, dan empat gugus heme, suatu molekul organik dengan satu atom besi.
Mutasi pada gen protein hemoglobin mengakibatkan suatu golongan penyakit menurun yang disebut hemoglobinopati, di antaranya yang paling sering ditemui adalah anemia sel sabit dan talasemia.
Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan porfirin yang menahan satu atom besi; atom besi ini merupakan situs/loka ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme. Nama hemoglobin merupakan gabungan dari heme dan globin; globin sebagai istilah generik untuk protein globular. Ada beberapa protein mengandung heme, dan hemoglobin adalah yang paling dikenal dan paling banyak dipelajari.
Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer (mengandung 4 subunit protein), yang terdiri dari masing-masing dua subunit alfa dan beta yang terikat secara nonkovalen. Subunit-subunitnya mirip secara struktural dan berukuran hampir sama. Tiap subunit memiliki berat molekul kurang lebih 16,000 Dalton, sehingga berat molekul total tetramernya menjadi sekitar 64,000 Dalton. Tiap subunit hemoglobin mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen:

Fungsi hemoglobin
Fungsi dari hemoglobin sebagai pengikat oksigen. Hemoglobin merupakan protein pengangkut oksigen paling efektif dan terdapat pada hewan bertulang belakang (vertebrata), karena oksigen langsung meresap ke dalam plasma darah. Hemosianin, yang berwarna biru, mengandung tembaga, dan digunakan oleh hewan crustacae. Cumu-cumi menggunakan vanadium kromagen (berwarna hijau muda, biru, atau kuning oranye). Hemoglobin terdiri dari 4 molekul zat besi (heme), 2 molekul rantai globin alpha dan 2 molekul rantai globin beta. Rantai globin alpha dan beta adalah protein yang produksinya disbandi oleh gen alpha dan beta.




Kurva disosiasi
Untuk dapat memahami proses respirasi dengan jelas maka harus diketahui afinitas oksigen terhadap hemoglobin karena suplai oksigen untuk jaringan dan pengambilan oksigen oleh paru-paru sangat tergantung pada hubungan tersebut. Pengetahuan ini sangat diperlukan untuk menyatakan ukuran gas secara tepat dan untuk melakukan tindakan terapi pada insufirensis respirasi. Kalau darah lengkap dikenai oleh berbagai tekanan parsial oksigen dan persentase kejenuhan hemoglobin diukur, maka didapatkan kurva berbentuk huruf S bila ke dua pengukuran tersebut digabungkan. Kurva ini dikenal dengan nama kurva disosiasi oksihemoglobin yang menyatakan afinitas hemoglobin terhadap oksigen pada berbagai tekanan parsial.


Gambar 3, melukiskan kurva disosiasi oksigenhemoglobin, yang peningkatan
progresif persentase hemoglobin yang terikat dengan oksigen ketika PO2 meningkat, yang disebut persentase
kejenuhan hemoglobin (saturasi oksigen). Karena darah arteri biasanya mempunyai PO2 kira 95 mmHg, kita dari kurva disosiasi terlihat bahwa kejenuhan darah arteri dengan oksigen kira-kira 97%. Sebaliknya, pada keadaan normal PO2 darah vena yang kembali dari jaringan kira-kira 40 mmHg kejenuhan hemoglobinnya kira-kira 75%.2

Gambar 3, kurva disosiasi oksigen-hemoglobin


Kurva oksihemoglobin tergeser kekanan apbila pH darah menurun atau PC02 meningkat. Dalam keadaan ini pada P02 tertantu afinitas hemoglobin terhadap oksigen berkurang sehingga oksigen dapat ditranspor oleh darah berkurang. Keadaan patologi yang dapat menyebabkan asidosis metabolic, seperti syok (pembeentukan asam laktat berlebihan akibat metabolis-anerobik) atau retensi karbon dioksida akan menyebabkan pergaseran kurva kekanan. Pergaseran kurva sedikit kekanan akan membantu pelepasan oksigen kejaringan-jaringan. Pergeseran ini dikenal dengan nama Efek bohr.
sedikit peningkatan keasaman akibat pelepasan karbondioksida dari jaringan. Faktor lain yang menyebabkan pergeseran kurva kekanan adalah peningkatan suhu dan 2,3 difosfogliserat (2,3-DPG) yang merupakan fosfat organic dalam sel darah merah yang mengikat Hb dan mengurangi afinitas Hb terhadap oksigen pada anemia dan hipoksemia kronik 2,3-DPG sel darah merah meningkat. Perlu diketahui adanya kenyataan bahwa; measkipun kemampuan traspor oksigen oleh hemoglobin menurun bila kurva ber geser kekanan, kemampuan hemoglobin untuk melepaskan oksigen kejaringan-jaringan dipermudah. Karena itu, pada amenia dan hipoksemia kronik pergeseran kurva kekanan merupakan proses kompensasi. Pergeseran kurva kekanan disertai kenaikan suhu, menggambarkan peningkatan metabolisme sel dan peningkatan kebutuhan akan oksigen, juga dapat menyesuaikan diri dan untuk aliran darah tertentu menyebabkan semakin banyaknya oksigen yang dilepaskan kejaringan-jaringan.
Sebaliknya, penigkatan pH darah (alkalosis) atau penurunan PCO2, suhu, dan 2,3- DPG akan menyebabkan pergeseran kurva disosiasi oksihomoglobin kekiri. Pergeseran kekiri menyeeebabkan peningkatan afinitas hemoglobin terhadap oksigen. Akibatnya uptake oksigen dalam paru-paru meningkat apabila terjadi pergaseran kekiri, tetapi pelepasan oksigen ke jaringan-jaringan terganggu. Karena itu secara teoritis mungkin akan terjadi hipoksia(insufisiensi oksigen jaringan guna memenuhi kebutuhan metabolisme pada keadaan alkalosis yang berat, terutama apabila disertai dengan hipoksemi). Keadaan ini dapat terjadi selama proses mekanisme overventilasi dengan respiratori atau pada tempat yang tinggi akibat hiperventilasi. Karena hiperventilasi juga dapat menurunkan aliran darah serebral karena penurunan PaC02, iskemia sereblar jugasering menimbulkan gejala-gejala seakan-akan kepalanya ringan. Darah yang disimpan kehilangan aktifitas 2,3-DPG sehingga afinitas hemoglobin terhadap oksigen meningkat. Karena itu, pasien yang diberi tranfisi darah simpanan dalam jumlah banyak mungkin akan mengalami gangguan pelepasan oksigen ke jaringan-jaringan karena pergeseran kurva disosiasi oksihemoglobin kekiri.
Afinitas hemoglobin didefinisikan secara popular dengan P02 yang dibutuhkan untuk menghasilkan kejenuhan 50 persen, dan mudah diukur dalam laboratorium modern. Dalam keadaan normal P50 sekitar 27 mm Hg. Terbukti bahwa bila kurva disosiasi bergeser ke kanan(pengurangan afinitas hemoglobin terhadap oksigen) maka P50 akan meningkat, sedangkan pada pergeseran kurva kekiri (peningkatan afinitas hemoglobin terhadap oksigen P50 akan turun. Karbon monoksida mempunyai afinitas terhadap hemoglobin sekitar 250 kali lebih besar daripada afinitas oksigen terhadap hemoglobin. Kalau carbon monoksida dihirup maka akan berkaitan dengan karboksihemoglobin, maka reaksi tersebut tidak reversible. Sehingga jumlah hemoglobin yang tersedia untuk transport oksigen berkurang.
Meningkatnya temperatur di dalam darah, menyebabkan hemoglobin dapat melepaskan oksigen ke dalam senyawa atau jaringan di dalam tubuh disebut Efek root.

sistem peredaran darah dan pernafasan ikan

MAKALAH

SISTEM PEREDARAN DARAH DAN PERNAFAN PADA IKAN

DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI TUGAS TERSTRUKTUR MATA KULIAH

IKTIOLOGI

Disusun oleh :

Glen evanD 230110080099

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Universitas Padjadjaran

Jatinangor

2009

BAB I

SISTEM PEREDARAN DARAH

Sistem peredaran darah pada semua organisme merupakan proses fisiologis yang sangat penting. Untuk melakukan aktivitas, sel, jaringan, maupun organ membutuhkan nutrisi dan oksigen. Bahan-bahan ini dapat disuplai hanya bila peredaran darah berjalan normal. Karenanya, semua fungsi dari setiap organ dalam tubuh kadang-kadang dapat dilihat pada darah.

Secara umum, sistem peredaran darah pada semua vertebrata adalah sama, meskipun tetap ada perbedaan-perbedaan diantara setiap kelompok hewan. Hal tersebut tergantung anatomi, fisiologi, dan kondisi lingkungannya. Komponen penyusun sistem peredaran darah adalah jantung, darah, saluran darah, dan limpa. Saluran pembuluh darah utama dalam tubuh ikan adalah arteri dan vena yang terdapat di sepanjang tubuh. Arteri atau pembuluh nadi merupakan pembuluh yang berdinding tebal dan kuat tetapi tidak mempunyai klep-klep, berfungsi membawa darah meninggalkan jantung. Sedangkan vena atau pembuluh balik merupakan pembuluh darah yang berdinding tipis dan mempunyai klep-klep pada jarak tertentu, berfungsi membawa darah kembali ke jantung. Selain pembuluh utama, juga terdapat pembuluh-pembuluh cabang atau pembuluh kapiler yang menuju ke kulit, otot, otak, tulang belakang, organ viseral dan lain-lain.

Sistem peredaran darah ikan bersifat tunggal, artinya hanya terdapat satu jalur sirkulasi peredaran darah. Start dari jantung, darah menuju insang untuk melakukan pertukaran gas. Selanjutnya, darah dialirkan ke dorsal aorta dan terbagi ke segenap organ-organ tubuh melalui saluran-saluran kecil. Selain itu, sebagian darah dari insang kadang langsung kembali ke jantung. Hal ini terjadi bilamana tidak semua output cardiac dibutuhkan untuk menuju ke dalam dorsal aorta dan pembuluh eferen yang lain. Pada bagian lain, yaitu berawal dari insang pertama, sebelum dihubungkan ke sistem vena. Peranan kedua organ ini mungkin sebagai ventilasi kontrol dan untuk sekresi gas ke cairan mata.

Dorsal aorta adalah sumber darah terbesar pada tubuh. Dari sini darah di suplai ke kepala, otot badan, ginjal dan semua organ pencernaan melalui pembuluh kapiler. Ada tiga rute pengembalian jantung, yakni pertama, dari otak, darah kembali ke jantungmelalui vena cardinal anterior yang berhubungan dengan vena cardinal anterior yang berhubungan dengan vena cardinal umum. Di sini, juga bertemu darah dari vena cava posterior, yakni darah dari vena caudal yang telah melalui sistem renal portal. Kedua, dari organ visceral, darah kembali ke jantung melalui vena hepatik. Terakhir, dari insang, darah dikembalikan ke jantung melalui vena branchial.

Secara umum sistem peredaran darah pada ikan mirip sistem hidraulis yang terdiri atas sebuah pompa, pipa, katup, dan cairan. Meskipun, jantung teleostei terdiri atas empat bagian. Namun pada kenyataanya mirip dengan satu silinder atau pompa piston tunggal. Untuk menjamin aliran darah terus berlangsung, maka daerah dipompa dengan perbedaan tekanan. Tekanan jantung lebih besar dari tekanan arteri, dan tekanan arteri lenih besar dari tekanan arterionale. Akibat adanya perbedaan tekanan maka aliran darah dapat terjadi.

Ada dua jenis energi yang disalurkan ke darah pada setiap kontraksi jantung, yaitu: (1) energi kinetik yang menyebabkan darah mengalir dan (2) energi potensial yang tersimpan dalam pembuluh darah dan menimbulkan tekanan darah. Selain itu, aliran darah juga dipengaruhi oleh viskositas darah. Bila viskositas darah meningkat maka aliran darah akan melambat.

Kontrol terhadap jantung, didasarkan pada dua mekanisme, yakni adrenergik dan cholinergik. Adrenergik merangsang jantung berkontraksi, sedangkan cholinergik menyebabakan relaksasi. Kedua proses yang saling bertentangan ini menyebabkan jantung dapat memompa darah dan mengisinya kembali. Darah dipompa keluar selama kontraksi ventrikel (systole) dan diikuti oleh periode relaksasi dan pengisian kembali (diastole).

Dalam proses kehidupan organisme, diperlukan makanan dan oksigen untuk melakukan metabolisme di seluruh tubuhnya. Berbagai proses metabolisme menghasilkan sisa (sampah) yang harus dikeluarkan tubuh. Peredaran materi, baik berupa bahan–bahan yang diperlukan tubuh seperti oksigen maupun hasil metabolisme dan sisa–sisanya dilakukan oleh sistem peredaran darah.

Eritrosit merupakan salah satu sel darah yang sangat berperan dalam proses pengangkutan materi – materi di dalam tubuh. Eritrosit mengandung hemoglobin yang memungkinkannya mampu mengangkut oksigen lebih banyak dari pada oksigen tersebut bergerak sendiri dalam plasma darah. Hemoglobin juga menyebabkan warna merah pada darah, sehingga eritrosit disebut dengan sel darah merah.

Selain itu, ikan juga mempunyai leukosit/sel darah putih dan jumlahnya lebih banyak dari manusia, leukosit ini berfungsi sebagai detoksifikasi protein (benda asing) sebelum dapat menyebabkan kerusakan dalam tubuh.

Darah memiliki fungsi utama yaitu menjaga keseimbangan pH tubuh. Fungsi utama sistem sirkulasi darah adalah sebagai media transport zat-zat yang dibutuhkan oleh tubuh juga untuk transport panas dari dan ke jaringan tubuh dan untuk mempertahankan diri dari serangan penyakit.

Satu dari sekian kemampuan darah adalah kemampuan untuk menggumpal (terkoagulasi) ketika dikeluarkan dari tubuh. Dalam tubuh, gumpalan terjadi merespon jaringan yang terluka seperti otot teriris atau terluka. Dalam pembuluh darah, darah tetap dalam kondisi cair, sesaat setelah keluar, darah menjadi kental dan berglatin serta berubah menjadi rekatan agar-agar.

Melalui sel darah, suatu organisme dapat pula diketahui sampai mana organisme tersebut mengalami pencemaran, baik itu dari media hidupnya dimana kualitas air tidak memenuhi syarat.

Fungsi peredaran darah

Sistem peredaran darah melayani banyak fungsi, namun secara umum sebagai alat transpor antara lain, transpor oksigen, karbondioksida, sari-sari makanan, maupun hasil metabolisme. Selama beraktivitas, peredaran darah akan mengangkut lebih banyak oksigen ke otot, karena tanpa peningkatan ketersediaan oksigen akan segera menghabiskan sistem energi anaerobik dan akhirnya menyebabkan keletihan akibat terbentuknya asam laktat. Hasil-hasil pencernaan ditranspor dari usus ke hati dan sel somatis. Bahan-bahan asing atau yang tidak dibutuhkan oleh tubuh diangkut ke ginjal dan dikeluarkan melalui urin, atau dipagositasi.

Darah membawa substansi dari tempatnya dibentuk ke semua bagian tubuh dan menjaga tubuh dapat melakukan fungsinya dengan baik. Sel darah merah membawa oksigen, sel darah putih menjaga tubuh dari serangan organisme penyerbu, sedangkan kombinasi trombosit dan faktor pembeku, berperan menyumbat kebocoran pembuluh darah tanpa menghambat alirannya.

Komposisi dan Fungsi Darah

Darah terdiri dari dua kelompok besar yaitu sel dan plasma. Sel terdiri atas sel-sel diskret yang memiliki bentuk khusus dan fungsi yang berbeda, sedangkan komponen dari plasma lain fibrinogen, juga terdapat ion-ion inorganik dan aneka komponen organik untuk fungsi metabolik. Fungsi dari kedua komponen tersebut kadang-kadang bergabung. Contohnya penggumpalan darah dan produksi antibodi. Bahan-bahan untuk menggumpalkan darah yang berasal dari plasma adalah fibrinogen sedangkan dari sel darah putih adalah trombosit.

Sistem Peredaran Darah Pada Ikan

Seperti pada golongan vertebrata lainnya, ikan mempunyai sistem peredaran darah tertutup artinya darah tidak pernah keluar dari pembuluhnya.Darah memberi bahan materi dengan perantaraan difusi melalui dinding yang tipis dari kapiler darah, dan kembali ke jantung melalui pembulu yang ke dua. Seri pertama dinamakan sistem arteri dan seri ke dua disebut sistem vena.

Organ utama sistem peredaran darah adalah jantung yang bertindak sebagai pompa tekan merangkap pompa hisap.Darah ditekan mengalir keluar dari jantung melalui pembuluh arteri ke seluruh tubuh sampai ke kapiler darah kemudian dihisap melalui pembuluh vena dan kembali ke jantung. Sistem peredaran darah ini disebut sistem peredaran darah tunggal.

Peredaran darah mempunyai peranan penting terutama dalam pengangkutan oksige hasil respirasi, pengangkutan nutrien hasil proses pencernaan, dan pengangkutan sisa metabolisme yang selanjutnya dibuang melalui insang, kulit dan ginjal. Oleh karena itu sistem sirkulasi erat kaitannya dengan proses pernapasan, sekresi, pencernaan dan osmoregulasi.

JANTUNG

Jantung pada ikan dibangunkan oleh empat ruangan yang terletak di bagian posterior lengkung insang, di bagian depan rongga badan dan di atas Ithmus. Ruangan ini berurutan dari belakang ke depan, yaitu:

• Sinus Venosus

Adalah ruang tambahan yang berdinding tipis, hampir tidak mengandung jaringan otot. Dinding kaudalnya bersatu dengan bagian depan dari septum transversum, yang memisahkan rongga pericardial dari rongga pleuroperitoneal. Darah venus dari seluruh tubuh, masuk di sinus venosus melalu sepasang ductus Cuvieri yang masuk di bagian lateral, dan sepasang sinus hepaticus yang masuk pada dinding posterior dari sinus venosus. Vena coronaria yang datang dari dinding otot jantung, juga masuk dari sinus venosus . Dari sini darah melalui lubang sinus atrial masuk ke dalam atrium.

• Atrium

Adalah ruang tunggal yang dindingnya relatif tipis, terletak anterior dari sinus venosus. Darah dari atrium melalui lubang atrioventikular diteruskan ke dalam rongga ventrikel. Lubang ini dijaga oleh klep atau katup atrioventrikular, supaya aliran darah tidak kembali ke rongga atrium.

• Ventrikel

Adalah ruang berdinding tebal berotot, menerima darah hanya dari atrium saja dan memompakan darah melalui aorta ventral ke insang. Ruang ini dibentuk oleh dua lapisan otot yaitu lapisan otot luar disebut kortikal dan lapisan otot dalam disebut spongi. Bagian ini menerima darah dari atrium melalui atrioventricular. Ujung anterior dari ventrikel tumbuh memanjang dan berdinding tebal, di dalamnya terdapat suatu seri klep semilunar.

• Conus Arteriosus

Pada Elasmobranchii, conus arteriosus berkembang denga baik, tetapi tidak mempunyai bulbus arteriosus. Pada sebagian ikan Teleostei conus arteriosus sudah tereduksi menjadi suatu struktur yang sangat kecil, sedangkan bulbus arteriosus (perluasan sebagian dari aorta ventralis) berkembang dengan baik.

• Katup atrio-ventrikular

Adalah katup berbentuk saku yang mengelilingi lubang masuk ke ventricle yang mencegah kembalinya darah ke dalam atrium.Pada umumnya Elasmobranchii dan Osteichtyes mempunyai dua deretan katup atrioventrikular.tetapi katup-katup ini tidak akan kita jumpai pada ikan paru-paru(Dipneusti).Contoh lainnya, ikan seperti Bowfin ( Amia calva) dan Mrigal ( Cirrhinus mrigala ) mempunyai empat katup, ikan tongkat (Polyodon spathula ) mempunyai lima katup, Gars ( Lepisosteus ) dan Bichirs ( Polypterus ) mempunyai enam katup

Gambar dari penampang jantung pada ikan.

Insang dan Pembuluh utamanya

Menurut besarnya, pembuluh darah dalam tubuh ikan terutama ada 2 macam:

1. vena dan arteri utama yang mengikuti sumbu panjang tubuh

2. cabang-cabang pembuluh utama yang menuju kulit, sckeleton, perototan dan juga yang memelihara peredaran darah otak, urat syaraf tulang belakang serta organ-organ.

SALURAN DARAH

Ada tiga bentuk saluran darah yaitu arteri, vena dan kapiler.

Arteri

Adalah pembuluh darah yang aliran darahnya menjauhi jantung atau saluran yang dilalui darah yang keluar dari insang dan menuju ke bagian-bagian tubuh. Biasanya membawa darah yang kaya dengan oksigen ke seluruh bagian tubuh. Saluran darah ini terdiri dari tiga lapisan yaitu bagian dalam (intima), memiliki lapisan endothelium dan sub endothelium.

Vena
Adalah pembuluh darah balik yang aliran darahnya menuju ke jantung. Struktur vena sama halnya dengan arteri, namun mempunyai dinding yang lebih tipis dan rongga yang lebih besar dibanding arteri pada ukuran diameter yang sama. Bagian dalam dari vena yang mengalami tekanan hidrostatik tinggi, umumnya kaya akan jaringan elastis dan sel otot licin. Dinding vena umumnya berkontraksi secara aktif, tidak hanya mempertahankan tekanan darah dalam sistem vena, tetapi juga untuk memompakan darah dari dinding ke jantung.

Kapiler
Adalah bagian percabangan saluran darah yang merupakan tempat terjadinya pertukaran zat (gas nutrien) antara darah dengan jaringan/sel. Ada tiga macam kapiler darah yaitu, kapiler kontinyu, kapiler berpori dan kapiler diskontinyu (sinusoid).

DARAH

Darah berupa cairan yang dibangunkan oleh plasma darah, sel darah dan substansi lain yang terlarut di dalamnya. Plasma darah berupa cairan zat putih telur yang mengandung bagian-bagian dari sel darh, mineral terlarut. Di luar pembuluh darah , darah akan membeku disebabkan oleh kerja ensim trhombokinase yang bereaksi dengan garam kalsium menjadi trombin yang aktif.

Sistem peredaran darah pada ikan disebut sistem peredaran darah tunggal. Yang dimaksud dengan peredaran darah tunggal adalah dimana darah hanya satu kali saja melewati jantung. Darah yang terkumpul dari seluruh tubuh masuk ke atrium. Pada saat jantung mengendur, darah mengalir pada sebuah katup kedalam ventrikel yang berdinding tebal. Kontraksi dari ventrikel ini sangat kuat sehingga menyebabkan darah keluar menuju jaringan kapiler insang lalu dari insang darah mengalir ke jaringan kapiler lain dalam tubuh. Pertukaran zat-zat pun terjadi pada saat pengaliran darah ini.

Ikan memiliki kadar protein plasma berupa albumin (pengontrol tekanan osmotik), lipoprotein (pembawa lemak), globulin (pengikat heme), ceruloplasmin (pengikat Cu), fibrinogen (bahan pembeku darah), dan iodurophorine (sebagai yudium anorganik).

Fungsi utama darah yaitu transportasi bahan materi yang dibutuhkan bagian tubuh, atau yang tidak diperlukan dibawa ke organ pembuangan. Darah, juga menjaga masuknya bahan penyakit, memperbaiki bahan jaringan yang rusak, mengantarkan bahan pertumbuhan, dan membawa oksigen ke jaringan-jaringan tubuh. Dengan adanya hormon dalam aliran peredaran darah, seolah-olah darah berfungsi seperti sistem saraf tambahan.

Pertukaran oksigen dari air dengan CO2 terjadi pada bagian semipermiable yaitu pembuluh yang terdapat di daerah insang. Selain dari itu, di daerah insang terjadi pengeluaran kotoran yang bernitrogen dan insang juga mengeleminir mineral yang berdifusi. Jantung mengeluarkan darah yang relatif kurang oksigen dan berkadar CO2 tinggi.

Ikan pada umumnya,vena utama yang membawa darah kembali ke jantung ialah sepasang vena kardinalis anterior-dan posterior (Gambar. ).Vena yang pertama, membawa darah dari bagian kepala berjalan berdampingan dengan sepasang vena jugularis yang letaknya lebih ke tengah. Dari ekor berjalan vena caudalis yang tunggal, kemudian bercabang dua menjadi vena portae renalis menuju ke ginjal. Di dalam ginjal vena potae renalis mempercabangkan banyak vena renalis advehentes, dan masing-masing cabang ini pecah menjadi kapiler darah. Jaring kapiler darah ini kemudian bersatu kembali menjadi beberapa vena renalis revehentis yang mengalir ke permukaan tengah dari ginjal dan bermuara pada vena kardinalis posterior.

Sistem peredaran vena pada ikan teleostei

Volume darah yang beredar dalam tubuh ikan Teleostei berkisar antara 1,5 – 3 % dari bobot tubuhnya. Pada Squlus acanthias volume darah bisa mencapai 5% dari bobot tubuhnya.

Komposisi darah

Darah terdiri atas 2,yaitu plasma darah dan sel-sel darah

Plasma darah

Plasma darah merupakan cairan darah yang umumnya terdiri dari :

• Air mencakup 91-92%.

• Protein, sekitar 8-9% yang terdiri dari serum albumin, serum globulin, dan fribinogen.

• Garam anorganik dalam bentuk ion sekitar 0,9% seperti :

Anion : Cl^- , CO₃^2- , HCO₃^- , SO₄^2- , PO₄^- , I^- .

Kation : Na⁺ , K⁺ , Ca²⁺ , Mg²⁺ , Fe³⁺ .

• Substansi organik bukan protein, terdiri dari : Non protein Nitrogen, misalnya lipid, karbohidrat, glukosa, garam ammonium, urea, asam urat, dan lain-lain.

• Gas terlarut dalam plasma.

• Berbagai substansi lain seperti hormon, enzim, dan anti toksin. Sel darah ikan memiliki inti yang menonjol dengan jumlah ± 2 juta mm³ dan memiliki ukuran yang cukup konsisten yaitu umumnya sekitar 12 x 3 mikron dan memiliki sitoplasma yang kecil.

Sel darah ada tiga macam, yaitu Erythrocyte, Leucocyte dan Thrombocyte.

Erythrocyte (sel darah merah)

Erythrocyte pada ikan berbentuk lonjong dan berinti dengan diameter 7 – 36 mikron (tergantung spesies ikannya). Warna merah dari darah disebabkan oleh hemoglobin yang terdapat dalam erythrocyte. Jumlah erythrocyte tiap mm3 darah berkisar antara 20.000 – 3.000.000. Pengangkutan oksigen dalam darah bergantung kepada komponen Fe pada hemoglobin (pigmen pernapasan) yang terdapat di dalam erythrocyte. Kemampuan mengikat oksigen pada tingkat kejenuhan 95%, kandungan besi dalam darah dan jumlah sel darah merah sangat bervariasi bergantung pada stadia hidup, kebiasaan hidup dan kondisi lingkungan.

Leucocyte (sel darah putih)

Leucocyte pada ikan tidak berwarna, berjumlah antara 20.000 – 150.000 dalam tiap mm3 darah. Leucocyte dapat dibedakan menjadi tiga macam sel, yaitu granulocyte, limphocyte, dan monocyte. Walaupun leucocyte merupakan unsur darah, tetapi fungsi utama dari padanya ada di luar pembuluh darah. Mereka mempunyai sifat dapat menerobos keluar dari pembuluh darah, dan bergerak secara amoeboid di antara jaringan sekelilingnya. Mereka tidak hanya mempunyai sifat daya fagositose saja, tetapi kaya terhadap enzim yang dapat menimbulkan reaksi kimia. Di luar pembuluh darah, leucocyte hanya berumur pendek.
Berdasarkan penyerapan warna, granulocyte terdiri dari neuttrophil, acidophil (eosinophil) dan basophil. Agranulocyte yang merupakan komponen terbesar leucocyte terdiri dari lympocyte, monocyte dan thrombocyte.

Leukosit mengandung enzim yang dapat merombak protein bakteri dan sisa-sisa sel yang mati. Jika pembentukannya terhambat maka daya tahan tubuh ikan akan menurun. Hambatan ini akan dapat terjadi karena adanya factor lingkungan yang tidak sesuai misalnya suhu, salinitas, kadar oksigen dan sebagainya.

Thrombocyte

Thrombocyte ukurannya jauh lebih kecil dari erytrocyte, besarnya bervariasi antara 2 sampai 3 mikron. Mereka merupakan penghasil utama dari thrombokinase. Trombosit merupakan platelet darah yang sangat kecil ukurannya (kira-kira berdiameter sepertiga diameter sel darah merah), tidak memiliki inti dan bentuknya bulat. Trombosit juga merupakan hasil pertumbuhan dari megakariosit atau sel induk. Adapun kemampuan trombosit yaitu mencegah kehilangan cairan tubuh pada kerusakan di permukaan tubuh, selain itu dalam proses pembekuan darah, trombosit tersebut melekat pada dinding pembuluh darah yang terluka dan kemudian menutup daerah yang rusak di dinding vaskuler. Ketika trombosit pecah, bagian pengkoagulasi membentuk tromboplastin yang membantu membentuk jaring-jaring sel sebagai upaya pertama dalam proses penyembuhan, sehingga terbentuk benang-benang fibrin

Pembentukan darah

• pada ikan pembentukan sel darah merah lebih banyak organ-organ yang membuat sel-sel darah (hematopoiesis).

• Pada saat dewasa, sel-sel darah dapat tetap di bentuk dari selaput pembuluh darah, tapi muncul pembentuk darah lain yang berbeda.

Pembentukan darah pada ikan

• cyclostomata →sel-sel darah dibentuk dalam limpa diffuse (tersebar) yang terdapat dalam submucosa dari alat pencernaan makanan; hematopoietik yang tersebar lebih jauh mungkin terletak dalam bermacam-macam pembuluh.

• Actinopterygii (bony fish), sel darah merah juga dihancurkan dalam limpa

• ikan-ikan gnathostomal terdapat limpa (spleen) yan berbeda; kurang lebih terbagi dalm cortex luar yang merah dan pulpa dalam yang putih , yaitu medulla. Limpa membuat eritrosit dan trombosit dalam zona kortikal dan limposit-limposit serta granulosit-granulosit dalam daerah medularinya.

Organ pembentuk darah

Beberapa organ pada ikan dapat membentuk darah. Pada stadia embrio, saluran darah dapat menghasilkan sel-sel darah, pada ikan dewasa sel-sel darah masih dibentuk di permukaan saluran darah, namun pusat-pusat pembentukan sel-sel darah lebih nampak. Pada Cyclostomata, semua jenis sel darah dibentuk dalam limpa yang tersebar pada submucosa usus alat pencernaan makanan. Dinding esophagus pada beberapa jenis ikan pada bagian buco-faring hingga bagian cardinal lambung terdapat organ lymphoid yang dikenal dengan Leidug yang menghasilkan sel-sel darah putih.

Ginjal adalah organ yang paling kaya akan jaringan lymphoid, thrombocyte dibentuk di bagian mesonefrik. Pada Lamprey dan kebanyakan Teleostei, ginjal merupakan penghasil sel darah yang utama selama hidupnya, terutama kepala ginjal. Jaringan lymphoid juga terdapat pada permukaan gonad jantan dan betina ikan Selachi dan Dipnoi. Pada bagian-bagian sel tulang rawan pada kepala dari jenis Lepisosteus dan Amia menghasilkan seluruh jenis sel-sel darah.

Limpa ikan merupakan organ yang sangat bervariasi baik letak, bentuk maupun ukurannya. Limpa pada ikan Gnathostomata terdiri dari bagian cortex (berwarna merah), Pulva (berwarna putih) dan medula. Bagian cortex dari limpa membentuk erythricyte dan thrombocyte sedangkan limphocyte dan beberapa granulocyte dibentuk di dalam medulla. Pada esophagus ikan hiu, memperlihatkan kumpulan jaringan pembentuk limphocyte. Pada ikan pari, limpa memanjang antara bagian kardial dan pyloric dari lambung, sedangkan pada ikan Squalus, limpa ini terletak di belakang persimpangan lambung dan berbentuk segi tiga. Pada ikan bertulang sejati limpa ini juga berfungsi dalam menghancurkansel-sel darah merah.

Resistensi terhadap penyakit berbeda pada tiap ikan

Faktor penyebab:

1. faktor genetik

2. perbedaan produksi antibodi atau perbedaan sifat kimia tubuh ikan itu sendiri

• Untuk mendapat kekebalan yang lebih besar dapat dilakukan dengan cara imunisasi passive, atau dengan penyuntikan dengan serum bakteri yang telah mati pada antigennya.

• Seperti juga pada manusia, dalam mendiagnosa penyakit ikan dapat dilihat pada darah

Temperatur Tubuh

• Ikan adalah binatang berdarah dingin (poikilothermis), temperatur tubuhnya dipengaruhi oleh lingkungan / air sekelilingnya. Perubahan suhu yang cepat dari panas ke dingin atau sebaliknya dapat berakibat buruk bagi beberapa ikan.

• ikan salmon dan ‘charS’ (salvelinus) yang biasa hidup di daerah air dingin. Perbedaan suhu yang drastis ini menyebabkan system metabolisme dan respirasi ikan mengalami gangguan.

BAB II

SISTEM PERNAFASAN

Ikan membutuhkan oksigen untuk proses metabolisme dan membuang gas CO2 sebagai hasil sisa metabolisme dalam sel. Proses pengikatan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida tersebut oleh darah melalui permukaan organ pernapasan disebut Pernapasan. Oksigen merupakan zat yang mutlak dibutuhkan oleh tubuh untuk mengoksidasi zat makanan berupa karbohidrat, lemak dan protein sehingga menghasilkan energi. Oleh karena itu kelangsungan hidup ikan sangat dipengaruhi oleh kempauannya dalam mendapatkan oksigen yang cukup dari lingkungan. Hal ini dapat terlihat jelas pada prilaku ikan pada saat berkurangnya oksigen terlarut pada suatu perairan yakni ikan akan berenang menuju ke permukaan atau ke daerah air yang berarus.

Pada proses pernapasan, pertukaran gas terjadi secara difusi, yakni terjadi suatu aliran molekul gas dari lingkungan yang konsentrasi gasnya tinggi ke lingkungan yang konsentrasi gasnya lebih rendah. Proses difusi terjadi pada dinding atau membran yang tipis dan lembab serta adanya perbedaan konsentrasi gas antara lingkungan luar dengan lingkungan dalam (kapiler darah). Difusi gas melalui membran kulit hanya terjadi pada stadia awal kehidupan ikan dan hewan tingkat rendah yang memiliki ketebalan membran kurang dari 0,5 mm, sedangkan pada ikan dewasa dan hewan tingkat tinggi untuk keperluan difusi tersebut memerlukan organ khusus, yang pada ikan terutama adalah insang.

Alat pernafasan

Alat pernapasan utama pada ikan adalah insang, yang merupakan tempat oksigen terlarut dalam air masuk ke dalam tubuh dan gas CO2 meninggalkan tubuh. Pertukaran gas juga dapat terjadi melalui kulit yang biasanya ditemukan pada jenis ikan yang tidak bersisik. Pada larva ikan tertentu, ketika insang dalam tahap perkembangan, jaringan pembuluh darah sementara pada sirip dada dapat membantu dalam proses pernapasan. Selain pengambilan oksigen terlarut dalam air, beberapa jenis ikan dapat mengambil oksigen bebas langsung dari udara dengan modifikasi dari insang, rongga mulut, usus dan gelembung gas. Alat Pernapasan pada ikan digolongkan ke dalam organ pernapasan aquatik dan organ pernapasan udara.

Organ pernafasan aquatic

Organ pernapasan aquatik terdiri dari insang dalam yaitu insang yang terletak di dalam rongga insang dan insang luar yang berada di luar rongga insang, biasanya ditemukan pada stadia emrio atau larva pada beberapa jenis ikan. Insang dalam dapat dibedakan menjadi insang septal (pada Elasmobranchi) dan insang berpenutup (pada Teleostei) (Gambar ?).

Pada ikan golongan Elasmobranchi (misalnya cucut dan pari) yang umumnya terdapat lima pasang. Celah insang terdapat pada tiap sisi kepala di bagian bawah (Ordo Rajiformes) atau di samping kiri dan kanan (Ordo Squaliformes). Terdapat spirakel yang berhubungan dengan celah insang pertama. Pada bagian dalam dari spiracle, lamella insang ditunjang oleh hyoiden pseudobranch yang memasok darah yang telah di-oksigenasi.

Pada ikan bertulang sejati, insang terdapat di kedua sisi kepala, insang ini ditutupi oleh tulang penutup insang (operkulum). Masing-masing lembar insang terdiri dari filamen insang, tulang lengkung insang dan tapis insang. (Gambar?). Tiap lembar insang memiliki filamen-filamen insang, yang jumlahnya berbeda antara jenis ikan yang satu dengan yang lainnya. Dalam beberapa hal berkurangnya jumlah lembar insang atau lamella insang pada suatu jenis ikan diimbangi dengan berkembangnya organ pernapasan tambahan.

Insang luar yang terdapat pada embrio dan larva beberapa jenis ikan selain berperan dalam proses pernapasan, juga berperan pada proses penyerapan bahan makanan secara osmotik dari dalam kuning telur atau dalam uterus induk. Insang luar mempunyai tiga bentuk: insang luar pada Dipnoi yaitu pada ikan Protopterus dan Lepidoseren yang memiliki insang tersusun oleh filamen-filamen yang berumbai; Insang luar pada Polypteridae ditemukan pada ikan Polypterus dan Calamoichthys yang masing-masing lembar insang berbentuk segitiga, berada sejajar dengan sirip dada; dan insang luar pada Gobiidae yang ditemukan pada ikan gobi India (Acentrogobius), merupakan satu-satunya ikan bertulang sejati yang memiliki insang luar yang berjumlah sepasang dan berupa sungut pendek.

Organ pernafasan udara

Organ pernapasan tambahan pada ikan biasanya dipergunakan oleh jenis ikan yang hidup di perairan yang miskin oksigen seperti pada perairan yang bersuhu tinggi, air tenang atau pada perairan yang miskin oksigen akibat adanya penguraian bahan organik. Organ pernapasan tambahan tersebut biasanya berupa arboresen yang terdapat pada bagian rongga buko-faring dan branchi, dinding lambung atau usus dan gelembung renang. Selain dari itu, terdapat organ khusus dalam respirasi seperti paru-paru, divertikula faring atau insang dan insang tambahan.

Penggunaan insang di luar air membutuhkan adanya suatu kondisi khusus. Pada beberapa jenis ikan yang biasa ke luar dari air (Blennidae, Synbranchidae, Apodes) terdapat suatu sekresi mukus yang berlebih, tidak hanya pada kulit tetapi juga pada permukaan insang. Pengeluaran oksigen (udara) oleh insang dimungkinkan oleh kenyataan bahwa lembar insang cukup dilapisi oleh mukus agar udara yang berhubungan dengan insang membentuk emulsi gas. Pada ikan Hypopomus, lembaran-lembaran insang berkembang dan menyesuaikan dengan fungsinya untuk pernapasan udara dan memiliki lubang operkulum yang sempit.

Organ arboresen merupakan organ pernapasan tambahan yang terletak di bagian atas rongga insang dan berbentuk seperti bunga karang (Gambar?) Sel permukaan organ ini tipis dan terdapat banyak kapiler darah. Organ arboresen ditemukan pada ikan Clarias dan Heterobrancus.

Pada beberapa jenis ikan misalnya Monopterus, rongga bukofaringnya memiliki lapisan mukosa tipis dan berkapiler darah yang berfungsi untuk pernapasan udara. Seringkali ikan menampakkan sebagian tubuhnya di luar air dan membiarkan bagian ekornya saja yang berada di dalam air, hal ini berarti kapiler-kapiler darah pada kulitnya (cutane) membantu dalam pernapasan.

Gelembung gas merupakan organ tambahan bagian penunjang dari alat pencernaan khususnya esophagus atau lambung. Gelembung gas sebagai organ pernapasan tambahan ditemukan pada family Osteoglossidae (Heterosis, Arapamia), Mormyridae (Gymnarchus), dan Charachidae (Erythrinus, lebrasina). Gelembung gas pada seluruh ikan dapat berfungsi sebagai tempat penampungan oksigen dan digunakan pada saat respirasi mengalami kesulitan. Ketika air kekurangan oksigen, ikan berada beberapa saat pada keadaan asfiksi dengan mengurangi kebutuhan respirasinya, oksigen dalam gelembung gas akan dikeluarkan sebagai kompensasi gas karbondioksidanya dan ketika ikan ikan mengalami kelelahan, maka kebutuhan oksigennya meningkat, sehingga ikan akan menggunakan persediaan oksigen yang terdapat pada gelembung gasnya.

Dalam beberapa hal gelembung gas berfungsi sebagai suatu resonator dan mengubah kualitas bunyi yang dipancarkan ikan. Ikan Balistes membuat bunyi dengan cara memukul-mukulkan sirip dadanya ke dinding tubuh yang menutup gelembung gas. Pada family Batrachoididae, otot bergaris gelembung gas dapat mengeluarkan bunyi sebagi suatu isyarat dalam pemijahan atau mempertahankan diri.

Paru-paru

Paru-paru ikan merupakan derivat dari gelembung gas dan berhubungan dengan esophagus bagian bawah, hal ini berlawanan dengan posisi gelembung gas. Paru-paru ini ditemukan pada ikan Polypteridae (Polypterus dan Calamoichthys) dan Dipnoi (Neocerattodus, Protopterus dan Lepidosiren). Jenis ikan ini mempunyai kemampuan untuk beradaptasi pada kondisi sangat kering di lingkungannya.Pada “Australian lungfish” (Neocerattodus), paru-parunya terletak di sebelah dorsal saluran pencernaan makanan tetapi ductus pneumaticusnya terbuka kea rah bagian ventral dinding lambung. Pada “African lungfish” (Protopterus) dan “South-American lungfish“ (Lepidosiren), sepasang paru-parunya terletak di sebelah ventral saluran pencernaan makanan.