Biologi F4

1. TOPIK 7 : 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.

2. 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.

3. 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).

4. 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.

5. 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).

6. 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

7. (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

8. (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

9. (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

10. (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)

11. TARIK NAFAS HEMBUS NAFAS
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.

12. Perbezaan
Jadual 7.2 menunjukkan ciri sistem respirasi antara organisma yang berbeza.

13. 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:

14. (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 karba-
minohemoglobin 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.

15. 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.

16. 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.

17. Tindak Balas Respirasi, Kadar Respirasi dan Kadar Degupan Jantung
dalam Keadaan Berbeza.

18. 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.

19. 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.

20. 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

21. 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.

22. (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.