Sistem Respirasi Pada Manusia
Pada saat bernapas, kita menghirup udara (inspirasi)
dan menghembuskan udara (ekspirasi). Saat udara memasuki paru – paru, terjadi
pertukaran oksigen dan karbondioksida yang disebut respirasi eksternal. Darah yang mengandung banyak oksigen akan
menuju jaringan tubuh. Pertukaran gas yang terjadi antara darah dengan cairan
jaringan disebut respirasi internal. Gas
oksigen yang sampai pada sel akan digunakan untuk membuat energi (ATP) yang
dinamakan respirasi sel.
Pernapasan atau respirasi merupakan serangkaian
langkah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran sisa berupa karbondioksida
dan uap air. Oksigen diperlukan oleh seluruh sel-sel tubuh dalam reaksi
biokimia (oksidasi biologi) untuk menghasilkan energi berupa ATP (adenosin tri
phosphat). Reaksi tersebut menghasilkan zat sisa berupa karbondioksida dan uap
air yang kemudian dihembuskan keluar. Jadi tujuan respirasi sebenarnya adalah
untuk membentuk ATP yang diperlukan untuk seluruh aktivitas kehidupan.
Berdasarkan
tempat terjadinya pertukaran gas O2 dan CO2, pernapasan
dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
- pernapasan luar/respirasi
eksternal, yaitu pertukaran O2 dalam alveolus dengan CO2
dalam darah.
- pernapasan dalam/respirasi
internal, yaitu pertukaran gas O2 dengan CO2 dari
aliran darah dengan sel-sel tubuh
Alat-alat Respirasi pada Manusia
Organ-organ
pernapasan manusia terdiri atas:
- Hidung, merupakan jalan
masuknya udara. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami penyaringan
dan penghangatan
- Farink (tekak), merupakan
persimpangan tenggorokan dengan kerongkongan
- Larink (pangkal tenggorokan),
di dalamnya terdapat pita suara (syrink)
- Trakhea (tenggorokan),
dindingnya terdiri atas epitel yang bersilia (bagian dalam), cincin tulang
rawan yang berotot polos (tengah), dan jaringan ikat (lapisan luar).
Trakhea merupakan jalan nafas dari hidung ke paru-paru
- Bronkhus, adalah percabangan
trakhea ke kiri dan ke kanan
- Bronkhiolus, percabangan
bronkus
- Alveolus (gelembung paru-paru),
banyak mempunyai kapiler darah, di sinilah terjadi pertukaran O2
dan CO2. Kumpulan alveolus inilah yang membentuk paru-paru
(pulmo). Paru-paru dibungkus oleh selaput pleura rangkap dua, dan
di antara keduanya terisi oleh cairan limfe.
Mekanisme Pernafasan
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla
oblongata) yang terdapat di otak. Sedangkan keinginan bernafas adalah
karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO2 dalam darah. Bila kita
menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas semakin besar.
Ini terjadi karena kadar CO2 dalam darah semakin meningkat dan akan
memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.
Ada dua cara pernafasan yang dilakukan manusia, yaitu pernafasan
dada dan pernafasan perut. Organ yang terlibat pada pernafasan dada
adalah tulang rusuk, otot antar rusuk (intercostae), dan paru-paru. Sedangkan
pada pernafasan perut yang terlibat adalah diafragma, otot perut, dan
paru-paru.
1. Pernapasan dada
- Inspirasi : Bila otot antar tulang rusuk
berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat, volume rongga dada akan
membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi lebih kecil daripada
tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru.
- Ekspirasi : Bila otot antar tulang rusuk relaksasi,
maka posisi tulang rusuk akan menurun, akibatnya volume rongga dada akan
mengecil sehingga tekanan udara membesar, akibatnya udara terdorong ke
luar dari paru-paru.
2. Pernapasan perut
- Inspirasi : Bila otot diafragma
berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar, akibatnya volume rongga
dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara masuk ke paru-paru
- Ekspirasi : Bila otot diafragma relaksasi,
maka posisi diafragma naik/melengkung, sehingga rongga dada mengecil,
tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar.
Ekspirasi
bukan saja akibat otot-otot antar tulang rusuk dan diafragma yang berelaksasi,
tetapi juga karena kontraksi otot dinding perut.
Volume Udara Pernafasan
Volume udara
yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan
seseorang melakukan respirasi. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat
digolongkan menjadi:
- Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar
masuk paru-paru sebagai akibat aktivitas pernapasan biasa (500 cc).
- Volume Komplemen (VK) : Volume udara yang masih
dapat dimasukkan secara maksimal ke dalam paru-paru setelah
inspirasi biasa (1500 cc)
- Volume Suplemen (VS) : Volume udara yang masih
dapat dihembuskan secara maksimal dari dalam paru-paru setelah
melakukan ekspirasi biasa (1500 cc)
- Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu
tersisa di dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya
(1000 cc)
- Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat
dihembuskan sekuat-kuatnya setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV
= VT + VK + VS)
- Kapasitasi Total (KT) : Volume total udara yang
dapat tertampung di dalam paru-paru (KT = KV + VR)
Frekuensi Pernafasan
Pada umumnya
setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 – 18 kali. Cepat atau lambatnya
manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
- Umur, umumnya makin bertambah
umur seseorang akan makin rendah frekuensi pernapasannya
- Jenis kelamin, umumnya
laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak memerlukan energi
- Suhu tubuh, makin tinggi suhu
tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya
- Posisi tubuh, ini berpengaruh
terhadap mekanisme inspirasi dan ekspirasi
- Kegiatan, karena orang yang giat
melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dari pada orang yang
sedang santai
Bagaimana pertukaran O2 dan
CO2 bisa berlangsung?
Saat kita menghirup udara, O2 akan bergerak
menembus alveolus paru-paru, lalu diikat dan diangkut oleh darah menuju ke seluruh
jaringan tubuh. Sekitar 97% oksigen yang masuk ke dalam darah akan diangkut
oleh hemoglobin/eritrosit, sedangkan yang 2-3 % lagi akan larut dan diangkut
oleh plasma darah. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin
(HbO2). Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah sebagai
berikut:
Hb + O2
—-> HbO2 (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru)
HbO2
—–> Hb + O2 (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen
diambil oleh sel-sel tubuh)
Perpindahan oksigen dari atmosfer ke alveolus
paru-paru, lalu ke darah, dan selanjutnya ke dalam jaringan tubuh dapat terjadi
karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen. Tekanan udara adalah satu
atmosfer atau 760 mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigennya adalah 150 mmHg.
Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah adalah 100 mmHg, sedangkan tekanan
parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 40 mmHg. Keadaan inilah
yang memungkinkan oksigen berdifusi dari luar ke darah lalu ke jaringan.
Hal yang berkebalikan terjadi pada perpindahan CO2.
Tekanan parsial CO2 yang tertinggi adalah jaringan tubuh.
Berturut-turut semakin rendah pada darah dan di luar tubuh. Dengan cara
yang sama CO2 dapat berpindah secara difusi dari jaringan hingga
keluar tubuh.
Proses pengangkutan CO2
Proses oksidasi biologi di dalam sel dan jaringan akan
menghasilkan zat-zat sisa seperti CO2 dan H2O. Zat-zat
ini harus segera dikeluarkan dari dalam tubuh. CO2 yang dihasilkan
oleh jaringan akan keluar dari sel dan masuk ke dalam darah untuk beredar
bersama darah. Di dalam darah CO2 akan diangkut ke paru-paru dalam
tiga bentuk, yaitu:
a. Diangkut
dalam bentuk HCO-3 (bikarbonat) oleh plasma darah
(60%-70%)
CO2 bereaksi dengan H2O plasma
(cairan sel) dari eritrosit dengan bantuan enzim karbonat anhidrase
menyebabkan terbentuknya asam karbonat (H2CO3).
H2CO3 lalu terurai menjadi ion H+ dan HCO-3
(bikarbonat). Karena ion H+ dapat menyebabkan perubahan pH
(keasaman), oleh sebab itu segera diikat oleh Hb menjadi HHb (asam hemoglobin).
Sedangkan ion HCO-3 akan segera meninggalkan eritrosit
masuk ke plasma darah. Kedudukan ion HCO-3 di dalam
eritrosit diganti oleh ion klor (Cl). Inilah yang disebut dengan pertukaran
klorida.
Di dalam paru-paru reaksi yang berkebalikan terjadi.
HCO-3 yang telarut dalam plasma darah akan bergabung
kembali dengan H+ yang semula diikat Hb membentuk H2CO3
kembali, juga dengan bantuan karbonat anhidrase. H2CO3 lalu
terurai kembali menjadi CO2 dan H2O, kemudian akan
dikeluarkan dari dalam paru-paru. Sementara itu Hb yang telah melepaskan H+
akan mengikat kembali O2 di alveolus.
b. CO2
akan diikat oleh Hb membentuk karbominohemoglobin (25%)
CO2 + Hb
—–> HbCO2
c. CO2
diangkut oleh plasma darah dalam bentuk senyawa asam karbonat / H2CO3
(6% – 10%)
Gangguan Pada Sistem Respirasi
1. Sinusitis,
yaitu infeksi pada bagian sinus. Infeksi ini terjadi ketika saluran hidung yang
mengarah ke sinus tersumbat.
2. Tonsilitis,
yaitu infeksi pada bagian tonsil sehingga meradang dan membengkak. Peradangan dan
pembengkakan tonsil yang terjadi di daerah pangkal faring disebut amandel. Jika
terjadi pada dinding nasofaring disebut adenoid.
3. Laringitis,
yaitu infeksi pada bagian laring yang menyebabkan siara payau atau serak.
4. Bronkitis
akut, yaitu infeksi pada daerah bronkus yang biasanya didahului oleh infeksi
saluran respirasi bagian atas oleh virus yang kemudian diiikuti dengan infeksi
bakteri.
5. Pneumonia,
yaitu infeksi pada paru – paru yang disebabkan oleh virus dan bakteri sehingga
bronkus dan alveolus berisi banyak cairan. Kondisi ini menyebabkan terganggunya
proses pertukaran udara.
6. Tuberkolosis,
yaitu infeksi pada paru – paru yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tubercolosis.
7. Bronkitis
kronis, yaitu tersumbatnya saluran udara oleh cairan mukus sehingga suplai
udara ke paru – paru terganggu.
8. Emfisema,
yaitugangguan pada paru – paru yang ditandai dengan rusaknya dinding – dinding alveolus
sehingga kemampuan pertukaran udara menjadi berkurang.
9. Asma,
yaitu penyakit pada bronkus dan bronkiolus yang ditandai dengan sesak napas,
sulit bernapas, dan batuk. Bronkus dan bronkiolus menjadi sangat sensitif
terhadap debu, asap rokok, asap industri, serbuk sari, dan bulu hewan.
10. Kanker
paru – paru, lebih banyak dialami pria dibandingkan wanita. Penyebab kanker ini
salah satunya dipicu oleh kebiasaan merokok dalam jangka waktu lama.