Sistem Pernapasan Manusia

Sistem Pernapasan Manusia

Sistem pernapasan atau sistem respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas. Pada hewan berkaki empat, sistem pernapasan umumnya termasuk saluran yang digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi pertukaran gas. Diafragma menarik udara masuk dan juga mengeluarkannya. Berbagai variasi sistem pernapasan ditemukan pada berbagai jenis makhluk hidup. Bahkan pohon pun memiliki sistem pernapasan.

Pernapasan adalah kegiatan makhluk hidup yang sangat penting.
Pernahkah kamu berpikir apa yang terjadi seandainya kita sulit bernapas ?
Kita tahu bahwa manusia telah dilengkapi oleh alat yang mampu menghirup udara, sehingga kebutuhan akan oksigen terpenuhi, karena tanpa oksigen aktivitas dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung.
.

Pernapasan adalah :

1. Kegiatan mengambil udara (inspirasi) dan mengeluarkan udara (ekspirasi) melalui alat pernapasan.
2. Pertukaran gas antara sel dengan lingkungan (respirasi eksternal).
3. Reaksi enzimatik, pemanfaatan oksigen memerlukan enzim pernapasan (sitokrom).

Mekanisme Respirasi

Meliputi proses :

• Inspirasi yaitu pemasukan udara ke paru-paru

• Ekspirasi yaitu pengeluaran udara dari paru-paru

Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan kontraksi relaksasi otot-otot tulang rusuk dan otot diafragma.

Adapun macam – macam pernafasan antara lain :

1. Pernapasan Dada

Pernapasan dada berlangsung dalam 2 tahap, yaitu :

• Inspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berkontraksi, tulang rusuk terangkat, volume rongga dada membesar, paru-paru mengembang, sehingga tekanan udaranya menjadi lebih kecil dari udara atmosfer, sehingga udara masuk.
• Ekspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berelaksasi, tulang rusuk akan tertarik ke posisi semula, volume rongga dada mengecil, tekanan udara rongga dada meningkat, tekanan udara dalam paru-paru lebih tinggi dari udara atmosfer, akibatnya udara keluar.

2. Pernapasan perut

Pernapasan perut berlangsung dalam dua tahap, yaitu :

• Inspirasi, terjadi bila otot diafragma berkontraksi, diafragma mendatar mengakibatkan volume rongga dada membesar sehingga tekanan udaranya mengecil dan diikuti paru-paru yang mengembang mengakibatkan tekanan udaranya lebih kecil dari tekanan udara atmosfer dan udara masuk.
• Ekspirasi, diawali dengan otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi menyebabkan diafragma terangkat dan melengkung menekan rongga dada, sehingga volume rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat sehingga udara dalam paru-paru keluar.
  Pernapasan perut umumnya terjadi saat tidur.

Inspirasi

Tahap inspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berkontraksi. Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma bergerak turun ke bawah dan sangkar tulang rusuk membesar. Tekanan udara dalam paru-paru akan turun di bawah tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir ke dalam paru-paru.

Ekspirasi

Tahap ekspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berelaksasi. Volume rongga dada dan     paru-paru mengecil ketika diafragma bergerak naik dan sangkar tulang rusuk mengecil. Tekanan udara dalam paru-paru akan naik melebihi tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir keluar dari paru-paru.

Organ-Organ Sistem Pernafasan Manusia

Organ-organ pernafasan manusia terdiri dari :

• Hidung

• Faring

• Laring

• Trakea

• Bronkus

• Bronkiolus

• Alveolus

Hidung

Hidung adalah bagian yang paling menonjol di wajah, yang berfungsi menghirup udara pernafasan, menyaring udara,menghangatkan udara pernafasan, juga berperan dalam resonansi suara.

Hidung merupakan alat indera manusia yang menanggapi rangsang berupa bau atau zat kimia yang berupa gas. Di dalam rongga hidung terdapat serabut saraf pembau yang dilengkapi dengan sel-sel pembau. setiap sel pembau mempunyai rambut – rambut halus(silia olfaktori)di ujungnya dan diliputi oleh selaput lendir yang berfungsi sebagai pelembab dan untuk menyaring udara yang masuk ke dalam rongga hidung.

Faring

Faring (tekak) merupakan persimpangan antara kerongkongan dan tenggorokan. Terdapat katup yang disebut epiglotis (anak tekak) berfungsi sebagai pengatur jalan masuk ke kerongkongan dan tenggorokan. 

Laring

Laring adalah pangkal tenggorokan, terdiri atas kepingan tulang rawan membentuk jakun dan terdapat celah menuju batang tenggorok (trakea) disebut glotis, di dalamnya terdapat pita suara dan beberapa otot yang mengatur ketegangan pita suara sehingga timbul bunyi.Berfungsi untuk menyalurkan udara dari faring ke trakea.

Trakea

 Berupa pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapisan, yaitu lapisan luar terdiri atas jaringan ikat, lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan, dan lapisan dalam terdiri atas jaringan epitelium besilia. Terletak di leher bagian depan kerongkongan.

Bronkus

  Merupakan percabangan trakea yang menuju paru-paru kanan dan kiri. Struktur bronkus sama dengan trakea, hanya dindingnya lebih halus. Kedudukan bronkhus kiri lebih mendatar dibandingkan bronkus kanan, sehingga bronkhus kanan lebih mudah terserang penyakit.

Bronkiolus

Bronkiolus adalah percabangan dari bronkhus, saluran ini lebih halus dan dindingnya lebih tipis. Bronkheolus kiri berjumlah 2, sedangkan kanan berjumlah 3, percabangan ini akan membentuk cabang yang lebih halus seperti pembuluh.

Alveolus

  Berupa saluran udara buntu membentuk gelembung-gelembung udara, dindingnya tipis setebal selapis sel, lembab dan berlekatan dengan kapiler darah.
Alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas total mencapai 100 m2 (50 x luas permukaan tubuh) cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.

Paru – Paru

Paru-paru terletak di dalam rongga dada.paru-paru ada dua buah yaitu paru-paru kanan dan kiri. Paru-paru diselimuti oleh selaput paru-paru (pleura).Perjumlah sepasang terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan. Paru-paru kanan memiliki 3 lobus (gelambir), sedangkan paru-paru kiri memiliki 2 lobus (gelambir). Di dalam paru-paru ini terdapat alveolus yang berjumlah ± 300 juta buah. Bagian luar paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernapas, berlapis 2 dan berisi cairan.

Adapun macam – macam Kapasitas volum paru – paru saat respirasi antara lain :

Volume udara respirasi pada setiap orang berbeda-beda, tergantung pada ukuran paru-paru, kekuatan bernapas, dan cara bernapas. Pada orang dewasa, volume paru-paru berkisar antara 5 – 6 liter yang terdiri dari: 

a. Volume Tidal (VT). Volume udara tidal adalah volume udara hasil inspirasi atau ekspirasi pada setiap kali bernapas normal. Volume udara tidal bervariasi tergantung pada tingkat kegiatan seseorang. Pada kondisi tubuh istirahat, volume udara tidal sebanyak kira-kira 500 mililiter pada rata-rata orang dewasa muda, dan besarnya akan meningkat bila kegiatan tubuh meningkat. Dari 500 mililiter udara tidal yang dipernapaskan pada kondisi istirahat tersebut hanya 350 mililiter saja yang dapat sampai di alveolus, sedang yang 150 mililiter mengisi ruang yang terdapat pada saluran respirasi (disebut ruang rugi). 

b. Volume Cadangan Inspirasi (VCI), adalah volume udara yang dapat dihisap dengan kekuatan inspirasi yang lebih kuat setelah volume tidal dilakukan, pada keadaan normal sebanyak kira-kira 3000 mililiter. 

c. Volume Cadangan Ekspirasi (VCE), adalah volume udara ekstra yang dapat dikeluarkan (dihembuskan) dengan ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi normal, pada keadaan normal sebanyak kira-kira 1000 mililiter. 

d. Volume Residu (VR), yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru-paru setelah ekspirasi kuat, kira-kira sebanyak 1500 mililiter. 

Dalam menguraikan proses respirasi terkadang diperlukan penyatuan dua atau lebih jenis-jenis volume di atas. Kombinasi dari jenis-jenis volume itu disebut kapasitas paru-paru. Beberapa jenis kapasitas paru-paru sebagai berikut. 

a. Kapasitas Inspirasi (KI), sama dengan volume tidal ditambah dengan volume cadangan inspirasi. Kapasitas inspirasi merupakan jumlah udara yang dapat dihirup oleh seseorang mulai ekspirasi normal dan mengembangkan paru-parunya sampai jumlahnya maksimum (kira-kira 3500 ml). 

b. Kapasitas Residu Fungsional (KRF), sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah dengan volume residu. Besarnya kapasitas residu fungsional adalah udara yang tersisa dalam paru-paru pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2500 ml). 

c. Kapasitas Vital (KV), sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah dengan volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Kapasitas vital ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari paru-paru seseorang setelah terlebih dahulu mengisi paru-paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4500 ml). 

d. Kapasitas total paru-paru, adalah volume maksimum dimana paru-paru dapat dikembangkan sebesar mungkin dengan inspirasi paksa atau sama dengan kapasitas vital ditambah dengan volume residu (kira-kira 6000 ml). 

Ø KI = VT + VCI 

Ø KRF = VCE + VR 

Ø KV = VCI + VT + VCE 

VT = volume tidal 

VCI = volume cadangan inspirasi 

VCE = volume cadangan ekspirasi 

VR = volume residu 

KI = kapasitas inspirasi 

KRF = kapasitas residu fungsional 

KV = kapasitas vital

 

  Mekanisme Pertukaran Gas

 Di dalam Alveolus, udara yang mengandung oksigen dipertukarkan ke dalam darah. Sedangkan karbondioksida di dalam darah dikeluarkan ke alveolus.

Pengangkutan O₂

Pertukaran gas antara O₂ dengan CO₂ terjadi di dalam alveolus dan jaringan tubuh, melalui proses difusi. Oksigen yang sampai di alveolus akan berdifusi menembus selaput alveolus dan berikatan dengan haemoglobin (Hb) dalam darah yang disebut deoksigenasi dan menghasilkan senyawa oksihemoglobin (HbO) seperti reaksi berikut :

Sekitar 97% oksigen dalam bentuk senyawa oksihemoglobin, hanya 2 – 3% yang larut dalam plasma darah akan dibawa oleh darah ke seluruh jaringan tubuh, dan selanjutnya akan terjadi pelepasan oksigen secara difusi dari darah ke jaringan tubuh, :

Adapun tahapan proses pengikatan oksigen sebagai berikut :

• Alveolus memiliki O₂ lebih tinggi dari pada O₂ di dalam darah.
• O₂ masuk ke dalam darah melalui difusi melewati membran alveolus
• Di dalam darah, O₂ sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada Eritrosit menjadi Oksihemoglobin (HbO₂).
• Selain diikat oleh Hb, sebagian kecil O₂ larut di dalam plasma darah (2%).
• Setelah berada di dalam darah, O₂ kemudian masuk ke jantung melalui vena pulmonalis untuk diedarkan ke seluruh tubuh yang membutuhkan.

Pengangkutan CO₂
Karbondioksida (CO₂) yang dihasilkan dari proses respirasi sel akan berdifusi ke dalam darah yang selanjutnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernapasan.
Ada 3 (tiga) cara pengangkutan CO₂ :

• Sebagai ion karbonat (HCO₃), sekitar 60 – 70%.
• Sebagai karbominohemoglobin (HbCO₂), sekitar 25%.
• Sebagai asam karbonat (H2CO₃) sekitar 6 – 10%.

Adapun tahapan proses pengeluaran karbondioksida sebagai berikut :

• Di jaringan, CO₂ lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah.

• Ketika O₂ di dalam darah berdifusi ke jaringan, maka CO₂ di jaringan akan segera masuk ke dalam darah.

• Ketika CO₂ berada di dalam darah sebagian besar (70%) CO₂ akan diubah menjadi ion bikarbonat(HCO₃–)

• 20% CO₂ akan terikat oleh Hb pada Eritrosit.

• Sedangkan 10% CO₂ lainnya larut dalam plasma darah.

• Di dalam darah, CO₂ di bawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO₂ dalam darah dipompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.

• Di paru-paru CO₂ akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi

Kontrol Pernafasan

 Pusat pengaturan pernafasan adalah medulla oblongata dan pons. Dimana ketentuannya antara lain :

• 1.Respirasi normal antara 12–15 kali per menit.
• 2.Pada kondisi tertentu frekuensi respirasi dapat meningkat atau menurun bergantung kondisi.
• 3.Yang menaikkan atau menurunkan kecepatan respirasi adalah medulla oblongata dan pons.

  Kelainan / Penyakit pada Sistem Respirasi

Sistem pernapasan dapat mengalami berbagai gangguan, baik karena kelainan sistem pernapasan atau akibat infeksi kuman. Beberapa jenis gangguan antara lain :

1. Asma/sesak napas, penyempitan saluran napas akibat otot polos pembentuk dinding saluran terus berkontraksi, disebabkan alergi atau kekurangan hormon adrenalin.
2. Asfiksi, gangguan pengangkutan dan penggunaan oksigen oleh jaringan akibat tenggelam, pneumonia, keracunan CO.
3. Asidosis, akibat peningkatan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah
4. Wajah adenoid (wajah bodoh), penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa (polip), pembengkakan di tekak (amandel).
5. Pneumonia, radang paru-paru akibat infeksi bakteri Diplococcus pneumonia.
6. Difteri, penyumbatan faring/laring oleh lendir akibat infeksi bakteri Corynebacterium diphteriae
7. Emfisema, menggelembungnya paru-paru akibat perluasan alveolus berlebihan.
8. Tuberculosis (TBC), penyakit paru-paru akibat infeksi bakteri Mycobacterium tuberculosa.
9. Peradangan pada sistem pernapasan :

o     

• bronchitis, radang bronkhus.
• laringitis, radang laring
• faringitis, radang faring
• pleuritis, radang selaput paru-paru
• renitis, radang rongga hidung
• sinusitis, radang pada bagian atas rongga hidung (sinus)

Kelainan pada sistem pernafasan menurut letaknya gangguannya terdiri atas :

• Gangguan/penyakit dinding alveolus

• Gangguan/penyakit saluran pernapasan

• Gangguan/penyakit sistem transportasi udara

Gangguan/penyakit dinding alveolus

Antara lain :

• Pneumonia / Pnemonia, adalah suatu infeksi bakteri diplococcus pneumonia yang menyebabkan peradangan pada dinding alveolus.
• Tuberkolosis / TBC, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
• Masuknya air ke alveolus.

Gangguan/penyakit dinding alveolus

Antara lain :

• Pneumonia / Pnemonia, adalah suatu infeksi bakteri diplococcus pneumonia yang menyebabkan peradangan pada dinding alveolus.
• Tuberkolosis / TBC, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
• Masuknya air ke alveolus.

Gangguan/penyakit sistem transportasi udara

Antara Lain :

• Kontaminasi gas CO / karbon monoksida atau CN / sianida.
• Kadar haemoglobin / hemoglobin yang kurang pada darah sehingga menyebabkan tubuh kekurangan oksigen atau kurang darah alias anemia