Pernapasan Manusia

ALAT PERNAPASAN MANUSIA

sistem respirasi (pernapasan) pada manusia disusun oleh organ-organ yang terdiri atas:

1. Hidung
Pada rongga hidung terdapat kelenjar mukus dan rambut hidung yang berfungsi untuk menyaring udara yang masuk kerongga hidung. Kelenjar mukus menghasilkan lapisan lendir yang berfungsi untuk menangkap kotoran halus agar udara yang masuk ke tenggorokan menjadi lebih bersih. Fungsi rongga hidung, yaitu: Tempat masuknya udara,Penyaring udara melalui rambut-rambut halus dan lendir di dalam hidung. Sebagai indra penciuman

2. Faring (Tekak)
Faring merupakan persimpangan antara saluran pernapasan (tenggorokan) dan saluran pencernaan (kerongkongan) yang berfungsi untuk meneruskan udara yang masuk menuju pangkal tenggorokan.

3. Laring (Pangkal Tenggorokan)
Laring merupakan daerah pangkal tenggorokan, berfungsi sebagai tempat melekatnya selaput atau pita suara. Pada laring terdapat katup epiglotis yang otomatis tertutup saat menelan makanan hingga tidak masuk ke saluran pernapasan. Laringtis (infeksi laring) terjadi bila udara kotor masuk. Gejala yang lebih parah menyebabkan pembengkakan pita suara hingga suara serak.

4. Trakea (Batang Tenggorokan)
Trakea terletak di depan kerongkongan dan tersusun atas tulang-tulang rawan berbentuk cincin. Dinding bagian dalam trakea dilapisi oleh jaringan epitel berambut (bersilia), yang berfungsi menahan dan mengeluarkan kotoran yang terbawa oleh udara agar tidak masuk ke paru-paru dan dikeluarkan melalui bersin.

5. Bronkus dan Bronkiolus
Bronkus merupakan percabangan trakea yang berfungsi untuk membawa udara menuju paru-paru kiri dan kanan. Percabangan bronkus di dalam paru-paru disebut Bronkiolus

6. Paru-Paru (Pulmo)
Paru-paru merupakan organ pernapasan yang terletak di dalam rongga dada dan terdiri atas dua bagian, yaitu paru-paru kanan (terdiri atas tiga lobus) dan paru-paru kiri (terdiri atas dua lobus). Pada paru-paru terdapat bronkus dan bronkiolus. Bronkiolus mengalami percabangan yang diujungnya terdapat gelembung alveolus. Alveolus adalah gelembung-gelembung udara yang sangat kecil dan banyak, dan berfungsi sebagai alat pertukaran udara pernapasan CO2 dengan O2 di dalam paru-paru.

Fisiologi Pernapasan

Proses pernapasan sangat penting untuk dapat mensuplai oksigen ke semua jaringan tubuh dan untuk mengeluarkan karbondioksida yang dihasilkan oleh darah melalui paru-paru (Brian, 2008). Udara masuk ke paru-paru melalui sistem berupa pipa yang menyempit (bronchi dan bronkiolus) yang bercabang di kedua belah paru-paru utama (trachea). Pipa tersebut berakhir di gelembunggelembung paru-paru (alveoli) yang merupakan kantong udara terakhir dimana oksigen dan karbondioksida dipindahkan dari tempat dimana darah mengalir. Ada lebih dari 300 juta alveoli di dalam paru-paru manusia bersifat elastis. Ruang udara tersebut dipelihara dalam keadaan terbuka oleh bahan kimia surfaktan yang dapat menetralkan kecenderungan alveoli untuk mengempis (McArdle, et al. 1986). Alveoli paru-paru/ kantong udara merupakan kantong kecil dan tipis yang melekat erat dengan lapisan pembuluh darah halus (kapiler) yang mebawa darah yang bebas oksigen (deoxgenated) dari jantung. Molekul oksigen dapat disaring melalui dinding pembuluh darah tersebut untuk masuk ke aliran darah. Sama halnya dengan karbondioksida yang dilepaskan dari darah ke dalam kantong udara untuk dikeluarkan melalui pernapasan, menentukan jumlah oksigen yang masuk ke dalam darah dan jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari darah (Anonim, 20008a).

Permukaan bagian luar paru-paru ditutup oleh selaput pleura yang licin dan selaput serupa membatasi permukaan bagian dari dinding dada. Kedua selaput tersebut terletak dekat sekali dan hanya dipisahkan oleh lapisan cairan yang tipis, karenanya dapat dipisahkan dan terdapat suatu rongga diantara selaput-selaput tersebut yang disebut ruang antar rongga selaput dada (intra pleura space). Sewaktu menarik napas (inspirasi) dinding dada secara aktif tertarik keluar oleh pengerutan dinding dada, dan sekat rongga dada (diafragma) tertarik ke bawah. Berkurangnya tekanan di dalam menyebabkan udara mengalir ke paru-paru. Dengan upaya yang maksimal pengurangan dapat mencapai 60-100 mmHg di bawah tekanan atmosfir. Hembusan napas keluar (ekspirasi) disebabkan mengkerutnya paru-paru dan dinding yang mengikuti pengembangan. Tekanan udara yang meningkat di dalam dada memaksa gas-gas keluar dari paru-paru. Hal tersebut terutama terjadi tanpa upaya otot tetapi dapat dibantu oleh hembusan napas yang kuat (Anonim, 2008a). Respirasi ekstrnal artinya udara dari atmosfer masuk ke dalam aliran darah untuk dibawa ke dalam sel jaringan dan karbondioksida yang terkumpul di dalam paru dikeluarkan dari tubuh. Respirasi internal meliputi aktivitas vital kimia yang memerlukan kombinasi oksigen dan glikogen, kemudian dilepaskan menjadi energi, air dan karbondioksida (Anonim, 2008c).

Volume paru menggambarkan fungsi statik paru. Volume dan kapasitas paru dipengaruhi oleh jenis kelamin, umur, ukuran dan komposisi badan (Anonim 2008d). Hasil pengukuran volume/kapasitas paru antara laki-laki dan perempuan pada kondisi normal.

Pengukuran fungsi pernapasan ada banyak dan bermacam-macam. Namun secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut : Selama bernapas, kira-kira kira-kira 500 ml udara bergerak ke saluran napas dalam setiap inspirasi, dan jumlah yang sama bergerak keluar dalam setiap eskpirasi. Hanya kira-kira 350 ml volume tidal/tidal volume (TV) benar-benar mencapai alveoli, sedangkan 150 ml tetap berda di hidung, faring, trachea, dan bronki disebut sebagai volume udara mati (dead space). Udara total yang diambil selama satu menit disebut volume menit respirasi/respiratory minute volume (RMV), yang dihitung dengan perkalian udara tidal dan laju pernapasan normal setiap menit. Volume rata-rata = 500 ml x 12 respirasi setiap menit = 6.000 ml/menit dalam keadaan istirahat.

Apabila bernapas kuat, maka jumlah udara yang masuk ke dalam saluran napas dapat melebihi 500 ml udara. Kelebihan udara tersebut disebut volume udara cadangan inspiratori, rata-rata 3.100 ml. Dengan demikian sistem pernapasan normal dapat menarik 3.100 ml (volume udara cadangan respiratori) + 500 ml (volume udara tidal) = 3.600 ml. Namun dalam kenyataan, lebih banyak lagi udara yang dapat ditarik bila inspirasi mengikuti eskpirasi kuat. Selanjutnya apabila seseorang melakukan inspirasi normal dan kemudian melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya, maka akan dapat mendorong keluar 1.200 ml udara, volume udara tersebut adalah volume udara cadangan eskpiratori. Setelah volume udara cadangan eskpiratori dihembuskan, sejumlah udara masih tetap berada dalam paru-paru, karena tekanan intrapleural lebih rendah sehingga udara yang tinggal tersebut dipakai untuk mempertahankan agar alveoli tetap sedikit menggembung, dan juga sejumlah udara masih tetap ada pada saluran udara pernapasan. Udara yang masih berada pada saluran pernapasan tersebut adalah udara residu yang jumlahnya kira-kira 1.200 ml. Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan menjumlahkan semua volume udara paru. Kapasitas inspiratori adalah keseluruhan kemampuan inspirasi paru, yaitu jumlah volume udara tidal dan volume cadangan inspiratori = 500 ml + 3.100 ml = 3.600 ml. Kapasitas residu fungsional adalah jumlah volume udara residu dan volume udara cadangan ekspiratori = 2.400 ml. Kapasitas vital adalah volume udara cadangan inspiratori = volume udara tidal + volume udara cadangan eskpiratori = 4.800 ml. Akhirnya kapasitas total paru merupakan jumlah semua volume udara yaitu = 6.000 ml.

Respirasi eksternal adalah pertukaran oksigen dan karbondioksida antara paru dan kapiler darah paru. Selama inspirasi, udara atmosfer mengandung oksigen memasuki alveoli. Darah terdeoksigenasi dipompa dari ventrikel kanan melalui arteri pulmonaslis menuju kapiler pulmonalis yang menyelubungi alveoli. PO2 alveolar 105 mmHg, pO2 darah teroksigenasi yang memasuki kapiler pulmonalis hanya 40 mmHg. Sebagai akibat perbedaan tekanan tersebut, oksigen berdifunsi dari alveoli ke dalam darah terdeoksigenasi sampai keseimbangan tercapai, dan pO2 darah terdeoksigenasi sekarang 105 mmHg. Ketika oksigen difusi dari alveoli ke dalam darah terdeoksigenasi, karbondioksida berdifusi dengan arah berlawanan. Sampai di paru, pCO2 darah terdeoksigenasi 46 mmHg, sedang di alveoli 40 mmHg. Oleh karena perbedaan pCO2 tersebut karbondioksida berdifusi dari darah terdeoksigenasi ke dalam alveoli sampai pCO2 turun menjadi 40 mmHg. Dengan demikian pO2 dan pCO2 darah terdeoksigenasi yang meninggalkan paru sama dengan udara dalam alveolar. Karbondioksida yang berdifusi ke alveoli dhembuskan keluar dari paru selama ekspirasi (Soewolo, et al. 1999). Pertukaran gas antara karbondioksida dan oksigen dalam paru dan darah pada sistem sistemik.

Gas buang cenderung untuk berdifusi dari daerah dengan tekanan partial tinggi ke daerah lain dimana tekanan partialnya lebih rendah yaitu dikarenakan selisih tekanan (Pressure Gradient). Selisih tekanan oksigen dari alveoli ke aliran darah dan sebaliknya selisih tekanan karbondioksida dari saluran darah ke alveoli menentukan pertukaran gas-gas tersebut di dalam paru-paru. Keseimbangan terjadi dengan masuknya oksigen ke aliran darah dari paru-paru. Selisih tekanan yang sama terdapat pada tingkatan jaringan darah, dimana karbondioksida dilepaskan oleh jaringan masuk ke aliran darah dan oksigen berdifusi ke dalam jaringan-jaringan. Hal tersebut tejadi pada setiap pernapasan dan pertukaran peredaran darah. Pertukaran gas terjadi karena difusi, dan ini ditentukan sampai tingkat tertentu di udara oleh berat jenis gas yang bersangkutan (Anonim 2008a).

Di alveoli paru-paru, oksigen berdifusi lebih cepat daripada karbondioksida karena berat jenisnya lebih rendah. Difusi gas dalam jaringan tubuh angat dipengaruhi oleh daya larutnya di dalam cairan-cairan jaringan dan darah, dan oleh karena karbondioksida berkurang lebih 24 kali lebih mudah larut dalam darah dibanding oksigen, maka keseluruhan kecepatan difusi karbondioksida melebihi kecepatan oksigen sekitar 20 kali lipat. Difusi gas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : kelainan pada dinding alveoli, peredaran pembuluh darah halus yang tidak sempurna dapat mengurangi suplai darah ke alveoli, mengecilnya alveoli yang dapat mengurangi daerah pemindahan gas. Salah satu dari semua itu dapat menyebabkan kurang oksigen dalam darah atau berkurangnya pengeluaran karbondioksida dari darah (Anonim, 2008a). Pengangkutan gas-gas pernapasan antara paru dan jaringan tubuh adalah tugas darah. Bila oksigen dan karbondioksida masuk darah, terjadi perubahan kimiadan fisika tertentu yang membantu pengangkutan dan pertukaran gas. Dalam setiap 100 ml darah teroksigenasi mengandung 20 ml oksigen. Oksigen tidak mudah larut dalamair, karenanya sangat sedikit oksigen yang diangut dalam keadaan larut dalam plasma darah. Kenyataannya, 100 ml darah teroksigenasi hanya kira-kira 3% terlarut dalam plasma, 97 % sisanya diangkut dalam gabungan kimia dengan hemoglobin dalam eritrosit. Hemoglobin terdiri dari protein yang disebut globin dan pigmen yang disebut heme. Oksigen dan hemoglobin bergabung dalam suatu rekasi bolak-balik yang dengan mudah membentuk oksihemoglobin (Soewolo, et al. 1999).

Hb + O2 HbO2

Karbondioksida yag dihasilkan oleh jaringan tubuh berdifusi ke dalam cairan interstitial dan ke dalam plasma. Kurang 10% karbondioksida tersebut tetap tertinggal dalam plasma sebagai CO2 yang terlarut. Lebih 90% karbondioksida tersebut berdifusi ke dalam sel darah merah. Beberapa diantaranya diambil dan diangkut oleh hemoglobin. Sebagian besar karbondioksida bereaksi dengan ion hidrogen dalam eritrosit untuk membentuk asam karbonat. Sel darah merah mengandung enzim karbonat anhidrase, yang mengkatalisis reaksi. Asam kabrbonat berdisosiasi menjadi ion bikarbonat dan ion hidrogen. Hemoglobin berikatan dengan sebagian besar ion hidrogen dari asam karbonat, agar tidak bertambah asam. Pengikatan ion hidrogen tersebut menyebabkan Bohr Shift. Proses perubahan asam karbonat-bikarbonat yang dapat berbalik arah juga membantu menyangga darah, dengan membebaskan atau mengeluarkan ion hidrogen, tergantung pada pH. Sebagian besar ion bikarbonat berdifusi ke dalam plasma, ion-ion diangkut dalam aliran darah ke paru-paru. Kebalikan dari proses yang terjadi dalam kapiler jaringan terjadi diparu-paru. Ion bikarbonat berdifusi dari plasma ke dalam sel darah merah.Ion hidrogen yang dibebasan dari hemoglobin, bergabung dengan ion bikarbonat untuk membentuk asam karbonat. Karbondioksida dibentuk dari asam karbonat dan dilepaskan dari hemoglobin. Karbondioksida berdifusi keluar dari darah, ke dalam cairan interstitial dan ke dalam ruangan alveoli, sebelum dikeluarkan selama ekshalasi (Campbell, et al. 2004). Proses reaksi karbondioksida dalam plasma dan sel jaringan . CO2 + H2CO3 H2CO3 H+ + HCO3-

Dalam pertukaran ion klor berdifusi ke dalam sel darah merah yang dikenal sebagai chloride shift. Ion klor yang masuk plasma dari sel darah merah bergabung dengan ion K untuk membentuk KCl. Ion bikarbonat yang masuk plasma dari sel darah merah bergabung dengan ion Na, membentuk sodium bikarbonat. Rangkaian reaksi tersebut bahwa karbondioksida dibawa dari sel jaringan sebagai ion bikarbonat dalam plasma (Soewolo, et al. 1999).

  

DAFTAR PUSTAKA

Referensi: Solusi Cerdas IPA, Sandy Hermawan, ST. & Renan Rahardian, S.Si. Hal.37-38

Adegoke OA, Arogundade O. 2002. The effect of chronic exercise on lung function and basal metabolic rate some Nigerian athlete. African Journal  of Biomedical Research. 5: 9-11.

 Amonette WE, Dupler TL. 2002. The effect of respiratory muscle training on VO2 max, the ventilatory threshold and pulmonary function. J. of Exercise Physiology online. 5(2):29-35

Anonim. 2008c.  Respiratory system

Ganong WF. 1995. Fisiologi Kedokteran. Edisi ke-14. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran, EGC.

Guyton AC. 1994. Fisiologi Tubuh Manusia. Jakarta: Binarupa Aksara.

 Setiadji S, Nur BM, Gunawan B. 2008. Uji Faal Paru. Cermin Dunia Kedokteran 24: 7-11 

 Soewolo, Basoeki S, Yudani T. 1999. Fisiologi Manusia. IMSTEP JICAUniversitas Negeri Malang.