Jantung & peredaran darah
Jantung, pembuluh darah, dan darah: sistem pengangkut tubuh.
Jenjang yang disarankan: SD, SMP, SMA, kuliah.
Penjelasan untuk SD
Letakkan dua jari di pergelangan tanganmu. Terasa ada denyut? Itulah tanda jantung sedang memompa darah! Jantung kira-kira sebesar kepalan tangan pemiliknya, dan bekerja tanpa henti siang dan malam.
Darah mengalir di dalam pembuluh darah ke seluruh tubuh. Darah membawa oksigen dan sari makanan ke setiap bagian tubuh, lalu membawa zat sisa untuk dibuang.
- Pembuluh nadi membawa darah keluar dari jantung.
- Pembuluh balik membawa darah kembali ke jantung.
Darah terdiri atas beberapa bagian:
- Sel darah merah: membawa oksigen.
- Sel darah putih: melawan kuman penyebab penyakit.
- Keping darah: membantu luka berhenti berdarah.
- Plasma darah: cairan kekuningan tempat semua bagian itu mengalir.
Darah serangga biasanya tidak berwarna merah, dan jantung ikan hanya memiliki dua ruang, berbeda dengan jantung manusia yang memiliki empat ruang.
Cara menjaga jantung: bergerak aktif setiap hari, makan sayur dan buah, tidak terlalu banyak makanan asin dan berminyak, tidur cukup, serta menjauhi rokok.
Poin kunci
- Jantung memompa darah ke seluruh tubuh.
- Pembuluh nadi membawa darah keluar dari jantung; pembuluh balik membawa darah kembali.
- Sel darah merah membawa oksigen, sel darah putih melawan kuman, keping darah menutup luka.
- Bergerak aktif dan makan sehat menjaga jantung.
Aktivitas
Cari denyut nadi di pergelangan tangan atau leher. Hitung denyutnya selama 15 detik lalu kalikan 4. Ulangi setelah berlari di tempat 1 menit. Mana yang lebih cepat?
Penjelasan untuk SMP
Sistem peredaran darah mengangkut oksigen, sari makanan, hormon, dan zat sisa, serta membantu menjaga suhu tubuh.
Komponen darah
- Plasma (sekitar 55% volume darah): air dengan protein, garam, sari makanan, hormon, dan zat sisa.
- Sel darah merah (eritrosit): pada mamalia tidak berinti, berisi hemoglobin pengikat oksigen, dibuat di sumsum tulang, dan berumur sekitar 120 hari.
- Sel darah putih (leukosit): berinti, melawan infeksi; ada beberapa jenis dengan tugas berbeda.
- Keping darah (trombosit): berperan dalam pembekuan darah.
Jantung manusia memiliki empat ruang: serambi (atrium) kanan dan kiri di atas, bilik (ventrikel) kanan dan kiri di bawah. Katup jantung mencegah darah mengalir balik. Dinding bilik kiri paling tebal karena memompa darah ke seluruh tubuh.
Peredaran darah ganda: darah melewati jantung dua kali dalam satu putaran.
- Peredaran kecil: bilik kanan → paru-paru (melepas CO₂, mengambil O₂) → serambi kiri.
- Peredaran besar: bilik kiri → seluruh tubuh → serambi kanan.
Pembuluh darah
- Arteri: berdinding tebal dan elastis, bertekanan tinggi, membawa darah menjauhi jantung.
- Vena: berdinding lebih tipis dan berkatup, membawa darah menuju jantung.
- Kapiler: pembuluh sangat halus berdinding satu lapis sel, tempat pertukaran zat dengan sel-sel tubuh.
Golongan darah sistem ABO (A, B, AB, O) dan rhesus (+/−) harus diperiksa sebelum transfusi. Gangguan yang umum antara lain anemia, tekanan darah tinggi (hipertensi), penyumbatan pembuluh koroner jantung, dan hemofilia yang diturunkan.
Sistem limfa mengembalikan cairan jaringan ke darah dan menjadi bagian penting pertahanan tubuh.
Pada hewan lain: ikan memiliki jantung dua ruang dengan peredaran tunggal, amfibi tiga ruang, reptil umumnya tiga ruang dengan sekat bilik yang belum sempurna (buaya empat ruang), sedangkan burung dan mamalia empat ruang. Serangga memiliki sistem peredaran terbuka: cairan tubuhnya tidak selalu berada di dalam pembuluh.
Poin kunci
- Jantung manusia 4 ruang; bilik kiri berdinding paling tebal.
- Peredaran ganda: peredaran kecil (paru-paru) dan besar (seluruh tubuh).
- Arteri menjauhi jantung, vena menuju jantung, kapiler tempat pertukaran zat.
- Golongan darah ABO dan rhesus penting untuk transfusi.
Aktivitas
Gambar diagram peredaran darah ganda. Warnai merah untuk darah kaya oksigen dan biru untuk darah miskin oksigen (warna ini hanya kode diagram, bukan warna darah sebenarnya). Beri label ruang jantung dan pembuluh utama.
Penjelasan untuk SMA
Siklus jantung terdiri atas sistol (kontraksi) dan diastol (relaksasi). Irama jantung dimulai sendiri oleh otot jantung: impuls listrik berawal di nodus sinoatrial (SA), “pemacu” alami di serambi kanan, lalu tertahan sejenak di nodus atrioventrikular (AV) sebelum menyebar lewat berkas His dan serabut Purkinje ke bilik. Pada elektrokardiogram (EKG), gelombang P menunjukkan depolarisasi serambi, kompleks QRS depolarisasi bilik, dan gelombang T repolarisasi bilik.
Curah jantung = frekuensi denyut × volume sekuncup. Dengan 70 denyut per menit dan 70 mL per denyut, curah jantung sekitar 4,9 liter per menit. Saraf simpatik meningkatkan frekuensi dan kekuatan kontraksi; saraf parasimpatik (vagus) memperlambat denyut. Baroreseptor di lengkung aorta dan sinus karotis memantau tekanan darah.
Di kapiler, tekanan darah mendorong cairan keluar ke jaringan di ujung arteri, sedangkan tekanan osmotik protein plasma menarik sebagian besar cairan kembali di ujung vena. Sisanya diangkut sistem limfa.
Pembekuan darah melibatkan penyempitan pembuluh, pembentukan sumbat trombosit, dan rangkaian faktor pembekuan. Faktor jaringan dan ion Ca²⁺ memicu perubahan protrombin menjadi trombin, lalu trombin mengubah fibrinogen menjadi benang-benang fibrin. Vitamin K diperlukan untuk membentuk beberapa faktor pembekuan. Hemofilia A disebabkan kekurangan faktor VIII dan diturunkan terpaut kromosom X.
Golongan darah: sel darah merah golongan A membawa antigen A dan plasmanya mengandung antibodi anti-B; golongan B sebaliknya; AB tidak memiliki anti-A maupun anti-B; O tidak memiliki antigen A maupun B tetapi memiliki keduanya sebagai antibodi. Ibu rhesus negatif yang mengandung janin rhesus positif dapat membentuk antibodi yang membahayakan kehamilan berikutnya; ini dapat dicegah dengan pemberian imunoglobulin anti-D.
Evolusi dari peredaran tunggal ke ganda memungkinkan darah kaya dan miskin oksigen terpisah, sehingga tekanan ke tubuh tetap tinggi. Hal ini mendukung laju metabolisme tinggi pada hewan endoterm seperti burung dan mamalia.
Poin kunci
- Irama jantung berasal dari nodus SA; EKG merekam aktivitas listriknya.
- Curah jantung = frekuensi × volume sekuncup.
- Pembekuan: protrombin → trombin; fibrinogen → fibrin.
- Antigen di sel darah merah dan antibodi di plasma menentukan kecocokan transfusi.
Aktivitas
Ukur denyut nadi saat istirahat, segera setelah naik-turun tangga selama 2 menit, lalu setiap menit sampai kembali normal (sukarela, hentikan bila pusing). Buat grafik pemulihan dan bandingkan antarsiswa.
Penjelasan untuk kuliah
Aliran darah mengikuti hubungan aliran = beda tekanan ÷ resistensi. Menurut hukum Poiseuille, resistensi berbanding terbalik dengan pangkat empat jari-jari pembuluh; jika jari-jari arteriol mengecil menjadi setengahnya, resistensinya naik sekitar enam belas kali. Karena itu arteriol adalah pengatur utama distribusi aliran dan tekanan darah, dan penyempitan akibat aterosklerosis berdampak besar.
Hukum Frank–Starling: makin banyak darah yang kembali ke jantung, makin teregang serabut otot bilik, dan makin besar volume sekuncup pada batas fisiologis. Potensial aksi otot jantung memiliki fase plato akibat masuknya Ca²⁺ lewat kanal tipe L; periode refrakter yang panjang mencegah kontraksi tetanik sehingga jantung selalu sempat terisi.
Pengaturan tekanan darah jangka pendek dilakukan refleks baroreseptor; jangka panjang terutama oleh ginjal melalui sistem renin–angiotensin–aldosteron dan hormon antidiuretik yang mengatur volume cairan tubuh (lihat materi Ekskresi & homeostasis).
Hemoglobinopati memperlihatkan hubungan genetika, fisiologi, dan evolusi. Talasemia termasuk kelainan darah bawaan yang cukup sering ditemukan di Indonesia, sehingga skrining pembawa sifat dianjurkan. Alel sel sabit memberi keuntungan heterozigot terhadap malaria berat; beberapa varian talasemia juga diduga memberi perlindungan sebagian, yang membantu menjelaskan tingginya frekuensinya di wilayah yang dulu endemik malaria.
Perbandingan hewan: sistem peredaran terbuka (artropoda, sebagian besar moluska) dan tertutup (annelida, cephalopoda, vertebrata); jantung buaya memiliki empat ruang tetapi tetap dapat mengalihkan darah dari paru-paru saat menyelam; jerapah memiliki tekanan darah arteri jauh lebih tinggi daripada manusia untuk mengalirkan darah ke otak yang terletak tinggi, serta dinding pembuluh kaki yang tebal untuk menahan tekanan.
Poin kunci
- Resistensi ∝ 1/r⁴: arteriol mengatur aliran dan tekanan.
- Hukum Frank–Starling mengaitkan aliran balik vena dengan volume sekuncup.
- Tekanan darah jangka panjang diatur ginjal (RAAS, ADH).
- Hemoglobinopati menunjukkan seleksi oleh malaria.
Aktivitas
Dengan hukum Poiseuille, hitung perubahan aliran bila jari-jari pembuluh berkurang 10%, 20%, dan 50% pada beda tekanan tetap. Kaitkan dengan aterosklerosis dan obat vasodilator.