A.
Sistem Pernapasan pada Manusia
Pernapasan
atau respirasi adalah pertukaran gas antara
makhluk hidup (organisme) dengan lingkungannya. Secara umum, pernapasan dapat
diartikan sebagai proses menghirup oksigen dari udara serta mengeluarkan karbon
dioksida dan uap air. Dalam proses pernapasan, oksigen merupakan zat kebutuhan
utama. Oksigen untuk pernapasan diperoleh dari udara di lingkungan sekitar.
Pernapasan
pada manusia mencakup dua proses, yaitu :
1.
Pernapasan eksternal adalah
pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida yang terjadi antara
udara dalam gelembung paru-paru dengan darah dalam kapiler.
2.
Pernapasan internal adalah
pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dalam
kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh.
Dalam
proses pernapasan, oksigen dibutuhkan untuk oksidasi (pembakaran) zat makanan.
Zat makanan yang dioksidasi tersebut yaitu gula (glukosa). Glukosa merupakan
zat makanan yang mengandung energi. Proses
oksidasi zat makanan, yaitu glukosa, bertujuan untuk menghasilkan energi. Jadi,
pernapasan atau respirasi yang dilakukan organisme bertujuan untuk mengambil
energi yang terkandung di dalam makanan.
Hasil
utama pernapasan adalah energi. Energi yang dihasilkan
digunakan untuk aktivitas hidup, misalnya untuk pertumbuhan, mempertahankan
suhu tubuh, pembelahan sel-sel tubuh, dan kontraksi otot
1. Organ-organ Pernapasan pada Manusia
Manusia bernapas secara tidak langsung. Artinya, udara untuk
pernapasan tidak berdifusi secara langsung melalui permukaan kulit. Difusi
udara untuk pernapasan pada manusia terjadi di bagian dalam tubuh, yaitu
gelembung paru-paru (alveolus). Pada pernapasan secara tidak langsung, udara
masuk ke dalam tubuh manusia dengan perantara alat-alat pernapasan.
Alat-alat
Pernapasan pada manusia terdiri dari rongga hidung, faring (tekak), laring
(pangkal tenggorokan), trakea (batang
tenggorokan), bronkus (cabang tenggorokan), dan pulmo (paru-paru).
Gambar
2.1 Organ pernapasan pada manusia
a.
Rongga Hidung (cavum nasalis)
Rongga
hidung merupakan jalan masuk oksigen untuk pernapasan, dan jalan keluar karbon
dioksida serta uap air sisa pernapasan. Di dalam
rongga hidung terdapat rambut-rambut pendek dan halus. Selain itu terdapat juga
selaput lendir yangdapat menghasilkan mukus atau lendir. Rambut halus dan
selaput lendir berfungsi untuk menyaring
udara dari debu-debu yang masuk bersama udara. Udara yang masuk ke dalam rongga
hidung juga
mengalami proses penghangatan agar sesuai dengan suhu tubuh kita.
Demikian juga pula kelembapan udara diatur agar sesuai dengan kelembapan tubuh
kita.
b.
Faring (tekak)
Faring
berbentuk seperti tabung corong yang terletak di belakang rongga hidung dan
mulut. Pada bagian belakang faring terdapat laring atau pangkal batang
tenggorok. Faring berfungsi sebagai jalan bagi udara dan makanan. Pada waktu
menelan makanan katup epiglotis menutupi laring sehingga makanan tidak masuk
tenggorokan.Selain itu, faring juga berfungsi sebagai ruang getar untuk
menghasilkan suara.
Gambar
2.2 Bagian-bagian faring
c.
Laring (pangkal
tenggorokan)
Laring terdapat di antara faring dan trakea. Dinding laring tersusun
dari sembilan buah tulang rawan. Salah satu tulang rawan tersusun dari dua
lempeng kartilago hialin yang menyatu dan membentuk segitiga. Bagian ini disebut jakun.
Di
dalam laring terdapat epiglotis dan pita suara. Epiglotis merupakan
kartilago elastis yang berbentuk seperti daun. Epiglotis dapat membuka dan
menutup. Pada saat menelan makanan, epiglotis menutup sehingga makanan tidak
masuk ke tenggorokan tetapi menuju kerongkongan. Pita suara
merupakan selaput lendir yang membentuk dua pasang lipatan dan dapat bergetar
menghasilkan suara.
Gambar 2.3 pita suara
d.
Trakea (batang
tenggorokan)
Trakea
berbentuk seperti pipa yang terletak memanjang di bagian leher dan rongga dada
(toraks). Trakea tersusun dari cincin tulang rawan dan otot polos. Dinding
bagian dalam trakea berlapis sel-sel epitel berambut getar (silia) dan selaput
lendir. Trakea bercabang dua, yang satu menuju paru-paru kiri dan yang lain
menuju paru-paru kanan. Cabang trakea disebut bronkus.
e. 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.
f. Bronkiolus
Bronkheolus
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.
g.
Pulmo (paru-paru)
Paru-paru
terletak di dalam rongga dada bagian atas. Rongga dada dan rongga perut
dipisahkan oleh sekat, yaitu diafragma. Paru-paru terbagi
menjadi dua bagian, yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan
terdiri dari tiga gelambir dan paru-paru kiri terdiri dari dua gelambir.
Paru-paru dibungkus oleh selaput paru-paru tipis yang disebut pleura.
Di
dalam paru-paru, masing-masing bronkus bercabang-cabang membentuk bronkiolus.
Selanutnya, bronkiolus bercabang-cabang menjadi pembuluh halus yang berakhir
pada gelembung paru-paru yang disebut alveolus (jamak = alveoli). Alveoli
menyerupai menyerupai busa atau sarang tawon. Jumlahnya alveoli kurang lebih
300 juta. Dinding alveolus sangat tipis dan elastis. Pada alveolus terjadi
difusi atau pertukaran gas pernapasan, yaitu oksigen dan karbon dioksida.
Gambar 2.4 Alveoli yang terdapat di dalam paru-paru
manusia
2.
Mekanisme Pernapasan
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 :
Hb + O2 HbO2
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 :
a.
Alveolus memiliki O2
lebih tinggi dari pada O2 di dalam darah.
b.
O2 masuk ke dalam darah
melalui difusi melewati membran alveolus
c.
Di dalam darah, O2
sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada Eritrosit menjadi
Oksihemoglobin (HbO2).
d.
Selain diikat oleh Hb, sebagian
kecil O2 larut di dalam plasma darah (2%).
e.
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 :
a.
Sebagai ion karbonat (HCO3),
sekitar 60 – 70%.
b.
Sebagai karbominohemoglobin
(HbCO2), sekitar 25%.
c.
Sebagai asam karbonat (H2CO3)
sekitar 6 – 10%.
Adapun tahapan proses pengeluaran karbondioksida sebagai berikut :
a.
Di jaringan, CO2 lebih
tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah.
b.
Ketika O2 di dalam darah
berdifusi ke jaringan, maka CO2 di jaringan akan segera masuk ke
dalam darah.
c.
Ketika CO2 berada di
dalam darah sebagian besar (70%) CO2 akan diubah menjadi ion
bikarbonat(HCO3–)
d.
20% CO2 akan terikat oleh
Hb pada Eritrosit.
e.
Sedangkan 10% CO2 lainnya
larut dalam plasma darah.
f.
Di dalam darah, CO2 di
bawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO2 dalam darah dipompa ke
paru-paru melalui arteri pulmonalis.
g.
Di paru-paru CO2 akan
dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi
Pernapasan
merupakan suatu proses yang terjadi dengan sendirinya (secara otomatis).
Walaupun kita dalam keadaan tidur, proses pernapasan berjalan terus. Pada saat
kita bernapas ada dua proses yang terjadi yaitu inspirasi (proses masuknya
udara ke dalam paru-paru) dan ekspirasi (proses keluarnya udara dari
paru-paru). Inspirasi dan ekspirasi terjadi antara 15 – 18 kali setiap menit.
Proses inspirasi dan ekspirasi diatur oleh otot-otot diafragma dan otot antar tulang
rusuk.
Berdasarkan
otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dibedakan menjadi dua macam
sebagai berikut :
a. Pernapasan Dada
1. Inspirasi, terjadi karena aktivitas otot antartulang rusuk. Bila
otot antartulang rusuk berkerut (berkontraksi), maka tulang-tulang rusuk akan
terangkat dan volume rongga dada akan membesar. Keadaan ini menyebabkan
penurunan tekanan udara di dalam paru-paru. Karena tekanan udara di luar tubuh
lebih besar, maka udara dari luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru.
Dengan demikian terjadilah inspirasi.
2. Ekspirasi, terjadi bila otot-otot antartulang rusuk mengendor
(relakasasi), yaitu kembali pada posisi semula, maka tulang-tulang rusuk akan
tertekan. Akibatnya, volume rongga dada mengecil. Keadaan ini mengakibatkan
naiknya tekanan udara di dalam paru-paru.
Gambar 2.5 Pada saat
insipirasi (a) rongga dada membesar dan (b) diafragma mendatar
b.
Pernapasan Perut
1. Inspirasi, terjadi karena
aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Bila
otot diafragma berkontraksi, maka diafragma akan mendatar. Keadaan ini
mengakibatkan rongga dada membesar sehingga tekanan udara di paru-paru
mengecil. Akibatnya, udara luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru
melalui saluran pernapasan. Dengan demikian, terjadilah inspirasi. Gambar 2.6 Pernafasan perut
2. Ekspirasi, bila otot diafragma relaksasi (kembali pada posisi
semula), maka kedudukan diafragma melengkung ke atas. Keadaan ini mengakibatkan
rongga dada membesar. Akibatnya, udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida
terdorong ke luar. Dengan demikian terjadilah ekspirasi.
3.
Volume Udara Pernapasan
Jumlah udara yang keluar masuk
paru-paru bergantung pada cara kita bernapas. Volume udara pernapasan dibedakan
menjadi beberapa macam seperti berikut :
a.
Volume
tidal (VT) merupakan volume udara yang dapat diinspirasikan maupun diekspirasikan.
Setiap pernapasan normal volume tidal ± 500 ml.
b.
Volume
cadangan inspirasi (VCI) merupakan volume tambahan udara yang dapat
diekspirasikan setelah volume tidal normal. Jumlah volume cadangan inspirasi ±
1500 ml.
c.
Volume
cadangan ekspirasi (VCE) merupakan volume udara yang dapat diekspirasikan
setelah ekspirasi tidak normal. Jumlah volume cadangan ekspirasi ± 1500 ml.
d.
Volume
sisa (Volume Residu) merupakan volume yang masih tersisa di dalam paru-paru
setelah melakukan ekspirasi dengan kuat. Volume udara sisa ± 1000 ml.
e.
Kapasitas
vital merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah
melakukan inspirasi maksimal besarnya ± 3500 ml. Kapasitas vital merupakan
jumlah dari VT + VCI + VCE.
f.
Volume
total paru-paru, yaitu volume udara yang dapat ditampung paru-paru semaksimal
mungkin besarnya ± 4500 ml.
Gambar 2.7
grafik volume udara pernapasan pada manusia
Volume udara pernapasan setiap orang berbeda-beda. Hal ini disebabkan
volume paru-paru setiap orang berbeda-beda. Volume paru-paru dipengaruhi oleh
faktor genetik, aktivitas olahraga, kondisi lingkungan, dan jenis kelamin.
Orang yang sering olahraga memiliki volume paru-paru yang lebih besar daripada
orang yang jarang berolahraga. Orang yang tinggal di dataran tinggi mempunyai
volume paru-paru yang lebih besar dari pada orang yang tinggal di dataran
rendah. Laki-laki mempunyai volume paru-paru yang lebih besar dari pada wanita.
Cepat lambatnya manusia melakukan pernapasan
dipengaruhi oleh beberapa factor di antaranya sebagai berikut:
a. Umur
Bertambahnya umur seseorang mengakibatkan
frekuensi pernapasan menjadi semakin lambat. Pada usia lanjut, energi yang dibutuhkan lebih sedikit dibandingkan pada saat usia pertumbuhan,
sehingga oksigen yang diperlukan relative lebih sedikit.
b.
Jenis kelamin
Pada umumnya, laki-laki lebih banyak membutuhkan
energi. Oleh karena itu, laki-laki memerlukan oksigen yang lebih banyak daripada
wanita.
c.
Suhu tubuh
Manusia memiliki suhu
tubuh yang konstan berkisar antara 36-37˚C karena manusia mampu mengatur
produksi panas tubuhnya dengan meningkatkan laju metabolismenya, sehingga
kebutuhan oksigen akan meningkat.
d. Posisi tubuh
Posisi tubuh akan
mempengaruhi banyaknya otot yang bekerja. Misalnya pada saat berdiri, otot akan
berkontraksi, sehingga oksigen yang dibutuhkan lebih banyak dan laju pernapasan
pun akan meningkat dibandingkan pada saat orang duduk