Dunia Pendidikan: Sistem Pernapasan Manusia

SISTEM Pernapasan

ULYA AZRA

1509200150002

REG B

1/5/2016

PETA

KONSEP

Sistem Pernapasan

Pada Manusia

Pada Hewan

Vertebrata:

1. Pisces: insang

2. Amphibia:

mulut,paru-paru dan kulit

3. Reptilian:

Paru-paru

4. Aves :

Paru-paru

5. Mammalia: paru-paru

Invertebrata:

1. Pofera: ostium

2. Vermes: permukaan tubuh

3. Molusca: insang

4. Insect: system trakea

Organ yang berperan:

1. Hidung

2. Faring

3. Laring

4. Trakea

5. Bronkus

6. Bronkiolus

7. Alveolus

8. Paru-paru

Mekanisme pernapasan:

1. Pernapasan dada

2. Pernapasan perut

ernapas adalah bagian yang sangat penting dari aktivitas makhluk hidup bahkan manusia. Cobalah Anda menahan napas 1 menit saja! Dapatkah anda melakukannya? Ketika menahan napas tersebut Anda akan merasakan sesak napas, bukan? Penyebab rasa sesak napas ini adalah dorongan tubuh akibat tubuh kekurangan oksigen. Bila hal ini terjadi beberapa lama maka akan menyebabkan gangguan dalam tubuh dan akhirnya akan menyebabkan kematian. Bagaimana dengan orang yang berada di luar angkasa, misalnya astronot yang naik ke bulan?. Atau pada kasus lain, pernahkah Anda rasakan apa yang terjadi saat bernapas? Coba rasakan dengan mendekatkan jari atau cermin di depan hidung, atau rabalah dada Anda saat melakukan pernapasan. Apa yang terjadi pada tubuh kita ketika bernapas? Untuk mendapatkan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut, kita simak uraian selanjutnya.

ernapas berarti:

· Menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida

· Mengambil oksigen dari udara luar dan menghantarkannya ke jaringan, dari jaringan oksigen dimanfaatkan untuk proses oksidasi ( pembakaran) glukosa, hasilnya adalah energy (dalam bentuk ATP) dalam ampasnya berada CO2 dan H2O dan reaksi kimianya adalah:

Glukosa + O2 CO2 + H2O + ATP

Alat pernapasan yang dimiliki, berperan sebagai perantara antara lingkungan luar (alam bebas) dengan lingkungan dalam (cairan interselluler ) selanjutnya gas pernapasan bisa mencapai jaringan karena diikat oleh darah yang mengalir melalui pembuluh darah, pembuluh darah inilah yang menghubungkan alat pernapasan yang berada dekat luar tubuh dengan jaringan.

Pernapasan adalah proses pertukaran gas yang berasal dari makhluk hidup dengan gas yang ada di lingkungannya.

Pernapasan luar, ditandai dengan adanya pertukaran udara pernapasan (O₂ dan CO₂ ) dari luar masuk ke dalam aliran darah (menembus pembuluh darah), sedangkan pernapasan dalam, terjadi pertukaran udara pernapasan antara darah dengan jaringan tubuh (selanjutnya menembus sel-sel 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.

Energi terkunci dalam molekul makanan seperti glukosa. Organisme makhluk hidup menghasilkan energi dengan mengkonsumsi molekul – molekul ini dan memecahkannya. Dalam semua sel makhluk hidup, molekul makanan dipecahkan dengan suatu reaksi yang disebut oksidasi. Oksidasi merupakan reaksi kimia yang dimana molekulnya memanfaatkan oksigen atau kehilangan hidrogen. Pemecahan molekul makanan melalui oksidasi dalam sel disebut respirasi. Respirasi sel ini terjadi di dalam mitokondria.

Ilmu tambahan

Konversi energi dalam sel

Ketika glukosa dipecahkan selama respirasi aerob, beberapa energi yang dihasilkan digunakan untuk membentuk suatu molekul disebut Adenosin tripospat (ATP). Molekul ATP merupakan bungkusan kecilenergi. ATP disimpan untuk sementara dan menolong dalam pembagian energi untuk semua reaksi yang berlangsung dalam sel

Pengertian Sistem Pernapasan

Sistem pernafasan merupakan pengambilan oksigen molekuler (O₂) dari lingkungan dan pembuangan karbondioksida (CO₂) ke lingkungan. Setiap makhluk hidup memerlukan suplai oksigen secara terus-menerus untuk respirasi seluler sehinga dapat mengubah molekul bahan bakar yang diperoleh dari makanan menjadi kerja. Sumber oksigen disebut medium respirasi (respiratory medium), merupakan udara bagi hewan darat (terestrial) dan air untuk hewan air (akuatik). Bagian hewan yang merupakan tempat masuknya oksigen dari lingkungan berdifusi ke dalam sel hidup dan karbon dioksida berdifusi keluar disebut permukaan respirasi (respiratory surface).

Sistem pernafasan berkaitan dengan pergerakan udara masuk dan keluar paru – paru. Paru – paru adalah tempat pertukaran oksigen dan karbondiosida antara udara dan darah. Semua sel dalam tubuh makhluk hidup harus mendapatkan cukup oksigen untuk menjalankan respirasi sel guna menghasilkan ATP.

Anatomi Sistem Respirasi

Sistem respirasi dibagi menjadi dua saluran, yaitu saluran pernafasan bagian atas dan saluran pernafasan bagian bawah. Saluran pernafasan atas terdiri atas bagian di luar rongga dada, yaitu udara melewati rongga hidung, kavitas nasalis (membran mukosa hidung), faring, laring, dan trakea bagian atas. Sedangkan Saluran pernafasan bagian bawah terdiri atas bagian yang terdapat dalam rongga dada, yaitu trakea bagian bawah dan paru – paru itu sendiri, yang meliputi pipa bronchial dan alveoli. Bagian sistem pernafasan adalah membran pleura dan otot pernafasan yang membentuk rongga dada; diafragma dan otot – otot dada rongga dalam.

Gambar Anatomi Sistem Respirasi

Gambar 1.

Anatomi sistem respirasi manusia

http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

Hidung

Gambar 2.

Sistem pernapasi manusia yang terbagi atas respirasi atas dan saluran respirasi

http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

Gambar 3: Hidung, Sumber: http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

Hidung (nasal atau naso) merupakan saluran udara yang pertama dan memiliki dua lubang yang dipisahkan oleh sekat hidung. Hidung berbentuk piramida yang tersusun dari tulang, tulang hialin, dan jaringan fibroareolar. Kulit eksternal hidung mengandung folikel rambut, kelenjar jeringat, dan sebasea (lemak). Kulit bagian dalam rongga hidung memiliki rambut-rambut halus (vibrissae) yang berguna untuk menyaring udara, debu, atau kotoran yang masuk ke rongg hidung.

Rongga Hidung

Suatu saluran yang bermuara ke dalam bagian yang dikenal sebagai vestibulum (rongga) hidung. Vestibulum dilapisi dengan epithelium bergaris yang bersambung dengan kulit. Lapisan nares anterior memuat sejumlah kelenjar sebaceous yang ditutupi oleh bulu kasar. Kelenjar itu bermuara ke dalam rongga hidung.

Gambar 4.

Rongga hidung

http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

Rongga yang dilapisi dengan selaput lendir yang banyak pembuluh darah dan bersambung dengan lapisan faring dan dengan selaput lendir semua sinus yang mempunyai lubang masuk ke dalam rongga hidung. Daerah pernafasan ini mengandung mukosa hidung yang berupa epitel bersilia dengan sel goblet yang memproduksi mukus. Udara masuk yang melewati pada daerah mukosa ini dihangatkan dan dilembabkan sehingga udara yang mencapai paru – paru akan hangat dan lembab. Bakteri dan partikel dari polusi udara terperangkan oleh mucus. Sel rambut (silia) secara berkesinambungan mendorong mukus menuju faring. Rongga hidung berfungsi untuk: menyaring udara, melembapkan udara, dan memanaskan udara.

Lihatlah hidung Anda sendiri dengan menggunakan senter dan cermin. Anda dapat melihat rambut di vestibula dan melihat bahwa rongga hidung posterior terlihat sangat merah dan lembab. Tempat ini lembab, membran mukosa, dan suplai darah

yang banyak mukosa menjaga kelembaban dan menghangatkan udara.

Anda juga harus melihat bahwa ada ruang terbatas bagi udara untuk

melewatinya karena konka hidung yang menonjol. Hal ini

menyebabkan lebih banyak udara bersinggungan dengan membran mukosa.

Studi petunjuk

Faring

Faring, biasa disebut tenggorokan. Faring adalah suatu pipa muscular (berotot) yang terletak dibelakang rongga hidung dan mulut dan di depan vertebra servikalis. Faring merupakan persimpangan antara saluran makanan dan saluran pernafasan. Faring secara anatomis dibagi menjadi tiga wilayah berdasarkan lokasi dan anatomi yaitu nasofaring, orofaring, dan laringofaring.

Gambar 5.

Anatomi faring

http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

Nasofaring, merupakan bagian yang yang paling tinggi terletak di belakang kavitas nasalis. Pada bagian ini dibatasi oleh silia semu yang berupa jaringan epitel columnar yang memiliki lender dan kotoran akan terjebak sehingga tidak dapat masuk ke dalam bagian lainnya. Tonsil faring dan pembukaan ke tabung pendengaran (tuba eustachius) berada di wilayah ini.

Orofaring, merupakan bagian yang terdapat di belakang mulut; mukosanya berupa epitel gepeng bertingkat, merupakan suatu kelanjuta rongga mulut. Orofaring untuk sistem pernapasan dan pencernaan sebagai jalan lintasan bagi udara, makanan, dan minuman. Orofaring menahan goresan yang mungkin disebabkan oleh bagian dari makanan padat, maka harus dilapisi dengan jaringan epitel skuamosa bertingkat. Jaringan lebih tahan lama. Selain itu, tonsil palatin berada di wilayah ini untuk menghadapi setiap patogen yang masuk

Laringofaring, merupakan bagian yang terletak paling bawah faring. Bagian anteriornya membuka menuju laring dan bagian posteriornya menuju esophagus. Kontraksi dinding muskuler orofaring dan laringofaring adalah bagian dalam refleks menelan. Daerah faring memanjang dari tingkat epiglotis ke awal kerongkongan. Seperti halnya orofaring, laringofaring yang dilapisi oleh jaringan epitel skuamosa berlapis untuk menangani perjalanan udara, makanan, dan minuman. Padatan dan cairan melanjutkan dari laringofaring ke kerongkongan, tetapi menginspirasi udara bergerak melalui sebuah lubang (glotis) ke laring, struktur berikutnya dalam jalur pernapasan.

Laring

Laring atau pangkal tenggorok merupakan saluran berbentuk seperti kotak yang tersusun atas tulang rawan (kartilago). Laring berfungsi sebagai tempat berlalunya makan dan juga berfungsi sebagai penghasil suara karena di dalamnya terdapat pita suara. Bagian dalam dinding laring digerakkan oleh otot untuk menutup serta membuka glotis. Glotis adalah lubang mirip celah yang menghubungkan trakea dengan faring . Pada ujung laring terdapat epiglotis, suatu struktur berbentuk seperti sendok yang berfungsi mengarahkan makanan ke jalur pencernaan dan mengarahkan udara pernafasan ke jalur pernafasan.

Gambar 6. Laring: (a) pandangan anterior, (b) pandangan posterior, (c) bagian sagita

http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html, diakses tanggal: 1 Mei 2016

tRakea

Trakea memiliki panjang ± 10 – 13 cm dan menghubungkan antara laring sampai bronkus primarius. Dinding trakea terdiri dari 16 – 20 lempeng kartilago yang menjaga trakea agar tetap terbuka. Trakea dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga bersilia. Trakea dilapisi oleh selaput lendir yang terdiri atas epithelium bersilia dan sel cangkir.

Gambar 7 : Trakea (Tenggorokan) Sumber: http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html diakses tanggal: 20 Juni 2015

Kartilago ini membuat trakea terbuka untuk memudahkan aliran udara masuk. Kartilago berbentuk C yang terbuka di bagian posterior dengan otot polos yang menjembataninya. Fitur ini memungkinkan esofagus (langsung posterior ke trakea) ruang untuk memperluas ke dalam ruang trakea ketika makanan ditelan melewati perjalanan ke perut. Jika kartilago yang melingkar bukan berbentuk C, sepotong daging ketika menelan bisa tertahan pada setiap tulang rawan saat melintas menuruni kerongkongan.

Gambar 8.

Lapisan trakea. Jaringan epitel trakea, menunjukkan sel-sel bersilia dan sel goblet (Shier, 2010)

Paru – paru dan cabang paru - paru

Paru-paru merupakan organ pernapasan utama yang berbentuk kerucut, terdiri atas jaringan elastis yang berpori-pori seperti spons dan berisi udara, serta terletak di rongga toraks (dada) sebelah kanan dan kiri yang dipisahkan oleh jantung, diatas diafragma, paru-paru sebelah kanan terdiri dari tiga lobus, sedangkan sebelah kiri terdiri dari dua lobus.

Struktur paru-paru tersusun dari 300 juta alveolus. Alveolus berbentuk kantong kecil yang terbuka pada salah satu sisinya. Setiap alveolus mengandung satu lapisan sel epitel skuamosa (pipih), dan dikelilingi oleh pembuluh kapiler tempat pertukaran oksigen dan karbon doiksida.

Gambar 9 : struktur anatomi paru-paru, Sumber: http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html diakses tanggal: 1 Mei 2016

Paru-paru terbungkus oleh lapisan-lapisan pleura, yaitu:

· Pleura pariental, melapisi sangkar rusuk, diafragma, dan mediastitum (rongga diantara paru-paru kanan dan kiri)

· Pleura visera, melapisi paru-paru dan bersambung dengan pleura pariental di bagian paru-paru

· Rongga pleura, ruangan berisi cairan pelumas di antara pleura pariental dan pleura visceral

· Resesus pleura, rongga pleura yang tidak berisi jaringan paru-paru. Saat bernapas, paru-paru bergerak keluar, kemudian masuk ke arean ini.

Alveolus

Percabangan terminal bronkiolus akan berakhir pada alveolus, yang merupakan kantung – katung udara berbentuk bola. Alveolus dilapisi oleh selapis sel epitel pipih yang dikelilingi oleh pembuluh darah kapiler. Pada alveolus akan terjadi pertukaran gas antara karbondioksida dan oksigen. Jumlah alveolus orang dewasa sekitar 300 juta.

Gambar 10 : Alveolus dan kapiler-kapiler darah, Sumber: http://exact2sman3.blogspot.com/2011/02/sistem-respirasi-manusia-istilah.html diakses tanggal: 1 Mei 2016

Bronkus, bronkiolus, dan alveolus akan membentuk satu struktur yang dinamakan paru – paru. Paru – paru dibungkus oleh stau selaput yang dinamakan pleura. Pleura terbagi atas pleura membran dalam (pleura visceralis) dan pleura membran luar (pleura parietalis). Di antara kedua pleura tersebut terdapat cairan limfa yang berfungsi melindungi paru – paru dari gesekan saat mengembang dan mengempis.

Fisiologi Respirasi pada Manusia

Mekanisme Pernafasan

1.1.

Mekanisme Ventilasi Paru - Paru

Ventilasi adalah istilah untuk pergerakan udara dari dan keluar alveoli. Dua aspek ventilasi adalah inhalasi dan ekshalasi yang dijalankan oleh sistem saraf dan otot – otot pernafasan. Pusat pernafasan terletak pada medulla oblongata dan pons. Otot – otot pernafasan berupa difragma dan muskuli interkostal eksterni dan interni.

Difragma adalah otot berbentuk kubah di bawah paru – paru; ketika otot ini berkontraksi, diafragma akan mendatar dan bergerak ke bawah. Muskuli interkostal ditemukan di antara tulang iga. Muskuli interkostal eksterni menarik iga ke atas dan ke sisi luar dan muskuli interkostal interni menarik iga ke bawah dan ke dalam. Ventilasi adalah hasil kerja otot respirasi yang menghasilkan perubahan tekanan dalam alveoli dan bronkiolus.

1.2.

Tekanan Pernafasan

Tekanan atmosfer

Tekanan udara yang berada disekitar kita. Pada permukaan laut, tekanan atmosfer adalah 760 mmHg. Namun pada ketinggian yang lebih tinggi maka tekanan atsmofer akan menurun.

Tekanan intra-alveolar

Otot – otot pernafasan menyebabkan ventilasi paru – paru dengan mengempiskan dan mengembangkan paru – paru secara berganti, Kemudian menyebabkan peningkatan dan penurunan tekanan di dalam alveolus. Pernafasan dengan tekanan negatif bekerja seperti pompa penyedot yang menarik udara dan bukan mendorongnya, sehingga mengalirkan udara turun masuk ke paru – paru. Pernafasan dengan tekanan negatif disebabkan oleh perubahan volume paru – paru dan buka oleh perubahan volume rongga mulut. Kerja otot mengubah volume rongga dada dan sangkar tulang rusuk (rib cage) dan kemudian paru – paru juga berbuat hal yang sama.

Tekanan interpleura.

Paru terus menerus mempunyai kecenderungan elastis untuk kempis sehingga menjauhi dinding dada. Kecenderungan elastis ini disebabkan oleh dua macam faktor, yaitu pertama diseluruh paru – paru terdapat banyak serabut elastis yang diregangkan oleh pengembangan paru sehingga berusaha untuk memendek. Kedua¸ tegangan permukaan cairan yang melapisi alveolus mempunyai kecenderungan elastis yang terus menerus untuk mengempiskan alveolus. Efek ini disebabkan oleh daya tarik menarik antar molekul –molekul permuakaan cairan yang terus cenderung mengurangi luas permukaan masing - masing alveolus. Tekanan interpleura besarnya kira – kira -4 mmHg yaitu bila ruangan alveolus terbuka ke atmosfer melalui trakea sehingga tekananannya pada tekanan atmosfer, suatu tekanan -4 mmHg di dalam ruangan interpleura yang diperlukan untuk mempertahankan pengembangan paru – paru pada ukuran normal. Bila paru – paru mengembang sangat besar, seperti pada akhir inspirasi dalam ,tekanan interpleura yang diperlukan untuk mengembangkan paru – paru dapat mencapai sekitar -12 sampai -18 mmHg.

Tekanan interpulmonal

Tekanan yang terjadi dalam cabang bronkus dan alveoli. Tekanan ini berfluktuasi antara di bawah dan di atas tekanan atmosfer selama masing – masing siklus pernafasan.

Mekanisme Pernafasan Dada dan Pernafasan Perut

Ketika bernafas, proses inspirasi dan ekspirasi dikendalikan oleh otot diafragma dan otot antar tulang rusuk. Berdasarkan proses insipirasi dan ekspirasi, mekanisme pernapasan manusia dibagi menjadi pernafasan dada dan pernafasan perut.

Inspirasi atau Inhalasi

Inspirasi merupakan proses masuknya udara ke dalam paru – paru.. Pada pernapasan dada, otot antar tulang dada bagian luar berkontraksi, tulang rusuk membesar dan volume di dalam dada membesar. Tekanan udara di dalam rongga dada menjadi rendah daripada tekanan udara diluar sehingga udara dari luar masuk kedalam ruang alveoli.

Sedangkan pada pernapasan perut, ketika inspirasi, otot diafragma berkontraksi, diafragma menjadi datar dan volume rongga dada membesar, tekanan rongga dada menjadi sedikit dan udara menuju ke paru.

Gambar 13.

Otot pernapasan:

(a) otot interkostalis eksternal dan diafragma pada permulaan inspirasi,

(b) aksi otot tambahan untuk melanjutkan inspirasi (Shier, 2010)

Ekspirasi atau Ekshalasi

Pada pernapasan dada, ketika ekspirasi, otot antar tulang dada berelaksasi sehingga membuat tulang rusuk menurun. Rongga dada menjadi datar dan udara keluar menuju paru – paru. sedangkan pada pernapasan perut, ketika ekspirasi, otot dinding perut berkontraksi ketika otot diafragma dikendurkan. Akibatnya, organ rongga perut dan diafragma terangkat dan tekanan udara banyak sehingga udara keluar ke paru – paru.

Gambar 14.

Organ perut mengendur, sehingga menyebabkan terbentuknya kubah diafragma ketika rileks, (d) tindakan otot selama ekspirasi yang dipaksakan (Shier, 2010)

Perhatikan gambar 15 di bawah yang menunjukkan aksi otot dan perubahan tekanan ketika inspirasi dan ekspirasi

Gambar 15. Suatu siklus pernapasan inspirasi, ekspirasi, dan saat istirahat:. 1) Pada saat istirahat, tekanan atmosfer dan intrapulmonal adalah sama, dan tidak ada aliran udara, 2) Pada saat inspirasi, rongga dada mengembang kesamping, secara vertikal, dan sebelah anterior; Tekanan intrapulmonal turun di bawah tekanan atmosfer; dan udara mengalir ke paru-paru, 3) Pada saat ekspirasi, kontraksi rongga dada di semua tiga arah, naik tekanan intrapulmonal di atas tekanan atmosfer, dan udara mengalir keluar dari paru-paru. Terdapat fase istirahat antara pernapasan. Pegangan ember mewakili tulang rusuk. (Shier, 2010)

Proses Pertukaran Gas

Pertukaran Gas di dalam tubuh tidak hanya berlangsung di paru-paru, melainkan juga di jaringan. Pertukaran gas terjadi karena perbedaan tekanan udara. Gas yang bertekanan tinggi akan berdifusi ke tempat gas yang bertekanan rendah. Pertukaran gas antara udara di alveoli dan darah di kapiler pulmonal disebut respirasi eksternal. Yang berarti pertukaran melibatkan udara dari lingkungan eksternal. Respirasi internal adalah pertukaran gas antara darah dalam kapiler sistemik dan cairan jaringan (sel) pada tubuh.

Dalam suatu tubuh, suatu gas akan berdifusi dari daerah berkonsentrasi tinggi menuju daerah berkonsentrasi rendah. Konsentrasi masing – masing gas dalam tempat khusus (udara alveolar, darah pulmonal) dinyatakan sebagai suatu ukuran yang disebut tekanan parsial (P). Tekanan parsial suatu gas, yang diukur dalam mmHg adalah tekanan yang dikeluarkan gas dalam suatu campuran gas baik campuran dalam bentuk gas ataupun cairan, seperti darah.

Gas akan selalu berdifusi dari daerah dengan tekanan parsial yang lebih tinggi. Darah yang sampai ke paru – paru melalui arteri pulmonar mempunyai nilai PO₂ yang lebih rendah dan nilai PCO₂ yang lebih tinggi dibandingkan dengan udara di dalam ruangan alveoli. Ketika darah memasuki hamparan kapiler di sekitar alveoli, karbondioksida akan berdifusi dari darah ke udara di dalam alveoli. Oksigen dalam udara akan larut dalam cairan yang melapisi epithelium dan berdifusi menembus permukaan dan masuk ke dalam kapiler. Ketika darah telah meninggalkan paru – paru dalam vena pulmonar, nilai PO₂ telah naik dan PCO₂ telah turun. Setelah kembali ke jantung, darah tersebut di pompa melalui sirkuit sistemik. Dalam kapiler jaringan, gradient tekanan parsial lebih menyukai terjadinya difusi oksigen keluar dari darah dan karbondioksida ke dalam darah. Hal ini terjadi karena respirasi seluler dengan cepat menghabiskan kandungan oksigen dalam cairan interstisial dan menambahkan karbondioksida ke cairan itu (melalui difusi). Setelah darah melepaskan oksigen dan memuat karbondioksida, darah tersebut dikembalikan ke jantung melalui vena sistemik. Darah tersebut kemudian dipompa ke paru – paru sekali lagi, tempat darah akan mempertukarkan gas dengan udara di alveoli (Perhatikan gambar 16).

Gambar 15. Perubahan PO₂ dan PCO₂ sepanjang jalur pernapasan. Nilai yang dinyatakan dalam mmHg. (a) Oksigen berdifusi ke ujung arteri kapiler paru, dan CO₂ berdifusi ke dalam alveoli karena perbedaan tekanan parsial. (b) Sebagai hasil dari difusi (di ujung vena dari kapiler paru), konsentrasi O₂ adalah sama di kedua sisi membran pernapasan, seperti konsentrasi CO₂ di kedua sisi membran pernapasan. (c) Tekanan parsial O₂berkurang dalam vena pulmonalis karena pencampuran darah yang dialirkan dari bronki dan cabang bronkial. (d) Oksigen berdifusi keluar dari ujung arteri kapiler ke jaringan, dan CO₂ berdifusi keluar dari jaringan ke kapiler karena perbedaan tekanan parsial. (e) Sebagai hasil dari difusi (di ujung vena kapiler jaringan), konsentrasi O₂ adalah sama dalam kapiler dan jaringan, seperti konsentrasi CO₂ di kapiler dan jaringan. (Shier, 2010)

Transpor Gas

Pertukaran gas sistemik dan transport

Karbondioksida merupakan hasil pembuangan respirasi seluler yang disebabkan jaringan PCO₂ > kapiler PCO₂ yang berdifusi dari jaringan dalam kapiler. Pendifusian karbondioksida yang bercampur dengan air di dalam darah membentuk asam akrbonat (H₂CO₃). Asam karbonat yang berada di dalam air, memisahkan dua ion yaitu ion bikarbonat (HCO₃^-) dan ion hidrogen (H^-). Reaksinya ditunjukkan pada gambar 17 yang dimana panah biru terbesar memasuki darah:

CO₂ + H2O ® HCO₃^-+ H⁺

Ion hidrogen yang bebas di dalam darah akan menurunkan pH darah, tetapi pada Gambar 16 bahwa ion hidrogen yang bebas (H^-) bereaksi dengan oksihemoglobin (HbO₂) menjadi deoxyhemoglobin (HHB) dan oksigen (O₂).

H⁺ + HbO₂ ® HHb + O₂

Hemoglobin melepaskan oksigen dengan adanya sebuah ion hidrogen dan kemudian mengikat hidrogen (H). Dengan mengikat ion hidrogen bebas, hemoglobin bertindak sebagai penyangga, menolak perubahan pH dalam darah. Tekanan oksigen dalam Kapiler lebih besar dari tekanan oksigen dalam jaringan sehingga oksigen berdifusi ke dalam jaringan sampai tekanan oksigen pada jaringan sama dengan tekanan oksigen di kapiler. Darah yang mengandung deoksihemoglobin dan ion bikarbonat akan berlanjut ke bagian kanan jantung dan ke alveoli paru – paru.

Gambar 16. Pertukaran gas sistemik dan transportasi. Tanda panah biru mewakili transportasi CO₂, sedangkan panah merah mewakili transportasi O₂. Ketebalan panah mewakili jumlah relatif dari gas yang diangkut (Shier, 2010)

Pertukaran gas pada alveolar dan transport

Dalam alveolus, tekanan oksigen dalam alveolus lebih besar dari tekanan oksigen dalam kapiler sehingga oksigen berdifusi ke dalam kapiler (perhatikan gambar 17). Reaksi deoksihemoglobin dengan oksigen menghasilkan ion hidrogen dan membentuk oksihemoglobin.

HHb + O₂ ® HbO₂ + H^-

Ion hidrogen yang bebas di dalam kapiler pada alveolus mengikat ion bikarbonat (HCO₃^-) membentuk asam karbonat (H₂CO₃) di dalam darah. Hasilnya berupa karbon dioksida dan oksigen. Perhatikan bahwa ini adalah kebalikan dari reaksi yang terjadi untuk karbon dioksida pada jaringan. Tekanan karbon dioksida di kapiler lebih besar dari tekanan karbon dioksida dalam alveolus sehingga karbon dioksida berdifusi melewati membran respirasi menuju ke alveolus sampai tekanan karbon dioksida sama dengan tekanan karbon dioksida dalam alveolus.

H^- + HCO₃^- ® H₂CO₃ ® CO₂ + H₂O

Pada dasarnya, sebagian besar oksigen yang diangkut dalam darah oleh hemoglobin sebagai oksihemoglobin, dan sebagian besar karbon dioksida diangkut dalam darah sebagai ion bikarbonat. Fungsi hemoglobin untuk membawa oksigen dari paru-paru ke jaringan dan ion hidrogen dari jaringan ke paru-paru.

Gambar 17. Pertukaran gas alveolar dan transportasi. Tanda panah biru mewakili transportasi CO₂, sedangkan panah merah mewakili transportasi O₂. Ketebalan panah mewakili jumlah relatif dari gas yang diangkut (Shier, 2010)

Faktor – factor yang mempengaruhi Pertukaran Gas

Beberapa faktor yang mempengaruhi efektivitas pertukaran gas alveolar, yaitu:

Konsentrasi Gas.

Konsentrasi gas penting karena semakin besar gradien konsentrasi, semakin difusi berlangsung. Misalnya, pertukaran gas oksigen akan meningkat jika pasien diberikan oksigen daripada ruang untuk bernapas udara. Sebaliknya, pertukaran gas oksigen akan kurang pada ketinggian yang lebih tinggi karena udara yang tipis dan tidak mengandung banyak oksigen.

Permukaan membran

Permasalahan permukaan merman disebabkan besarnya permukaan membrane respirasi, besarnya keutungan untuk pertukaran gas. Sebagai contoh, lihat pada gambar 18 yang menunukkan jaringan alveolar untuk kesehatan seseorang, seorang pasien yang terkena penyakit pneumonia dan seorang yang terkena penyakit emfisema. Anda akan perhatikan kurangnya membran pernapasan untuk pasien emfisema. Hal ini karena emfisema memecah dinding alveolar. Daerah membran berkurang berarti gas lebih sedikit yang akan dipertukarkan.

Ketebalan membran

Ketebalan membran masalah pernapasan karena tebal membran, semakin sulit untuk gas untuk berdifusi melewatinya. Lihat kembali Gambar 18. Pneumonia dapat menyebabkan kelebihan cairan dalam alveoli dan pembengkakan dinding alveolar, yang membuat pertukaran gas jauh lebih sulit.

Gambar 18. Pengaruh pada pertukaran gas: (a) alveoli normal, (b) alveoli pasien pneumonia, (c) alveoli pasien emfisema (Shier, 2010)

Kelarutan gas

Gas harus dapat larut dalam air jika gas berdifusi melintasi membran ke dalam darah. Sebagai contoh, nitrogen adalah 78,6 persen dari udara yang Anda hirup, tetapi tidak berdifusi melintasi membran pernafasan karena tidak larut pada tekanan atmosfer normal. Oksigen dan karbondioksida yang larut pada tekanan atmosfer normal.

Volume dan Kapasitas Paru - Paru

Volume Paru – paru

Berikut merupakan volume paru – paru yang terbagi atas:

1. Volume tidal merupakan volume udara yang diinspirasikan dan diekspirasikan di setiap pernafasan normal dan jumlahnya kira – kira 500 mL.

2. Volume cadangan inspirasi merupakan volume tambahan udara yang dapat diinspirasikan di atas volume tidal normal dan jumlahnya kira – kira 2000 - 3000 mL

3. Volume cadangan ekspirasi merupakan jumlah udara yang masih dapat dikeluarkan dengan ekspirasi sekuat-kuatnya setelah ekspirasi tidal normal dan jumlahnya kira – kira nya 1000 – 1500 mL

4. Volume sisa (volume residu) merupakan volume udara yang masih tersisa di dalam paru – paru setelah kebanyakan ekspirasi kuat dan jumlahnya berkisar kira – kira 1200 mL.

Kapasitas Paru – paru

Dalam menguraikan peristiwa – peristiwa pada siklus paru, kadang – kadang diperlukan untuk menyatukan dua volume di atas atau lebih . Kombinasi ini disebut dengan kapasitas paru.

1. Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah dengan volume cadangan inspirasi. ini adalah jumlah udara (kira – kira 3500 mL) yang dapat dihirup oleh seorang mulai pada tingkat ekspirasi normal dan mengembangkan paru – parunya sampai jumlah maksimum.

2. Kapasitas sisa fungsional sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah volume sisa. Ini adalah jumlah udara tersisa di dalam paru – paru pada akhir ekspirasi normal (kira – kira 2300 mL)

3. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari paru – paru seorang setelah ia menisinya sampai batas maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak – banyaknya (kira – kira 4600 mL)

4. Kapasitas total paru adalah volume maksimum pengembangan paru – paru dengan usaha inspirasi yang sebesar-besarnya (kira – kira 5800 mL).

Gambar 19. Gerakan pernafasan selama pernafasan normal dan selama inspirasi maksimum serta ekspirasi maksimum (Guyton, 1996)

Pengaturan Pernapasan

Terdapat dua jenis mekanisme yang mengatur pernafasan, yaitu mekanisme saraf dan mekanisme kimiawi.

Pengaturan Saraf

Pusat pernafasan terletak di medula oblongata dan pons yang merupakan bagian batang otak. Medula merupakan pusat inspirasi dan ekspirasi. Pusat inspirasi secara otomatis membangkitkan impuls dalam irama dasar pernafasan. Impuls ini berjalan sepanjang saraf menuju otot respirasi untuk merangsang kontraksinya. Hasilnya adalah inhalasi. Saat paru – paru terinflasi, baroreseptor di jaringan paru mendeteksi peregangan ini dan membangkitkan impuls sensorik menuju medulla; impuls ini mulai mendepresi pusat inspirasi. Ini disebut refleks inflasi Hering-Bauer, yang membantu mencegah paru yang yang berlebihan.

Ketika pusat inspirasi terdepresi, terjadilah penurunan impuls yang menuju otot pernafasan, yang akan berelaksasi untuk menimbulkan ekshalasi. Kemudian pusat inspirasi akan aktif kembali untuk memulai siklus pernafasan lain. Ketika dibutuhkan ekshalasi yang lebih kuat, seperti ketika melakukan latihan, pusat inspirasi mengaktifkan pusat ekspirasi, yang membangkitkan impuls menuju muskuli interkostal interni dan muskuli abdominis.

Dua pusat pernafasan di pons yang bekerja dengan pusat inspirasi menghasilkan irama pernafasan normal. Pusat apneustik memperlama inhalasi, dan kemudian diinterupsi oleh impuls dari pusat pneumotaksis, yang merupakan salah satu yang mempengaruhi ekshalasi. Pada pernafasan normal, inhalasi berlangsung satu sampai dua detik, diikuti oleh ekshalasi yang sedikit lebih lama (dua sampai tiga detik), yang menghasilkan kisaran normal frekuensi pernafasan antara 12 sampai 20 kali per menit.

Pada kondisi emosi biasanya mempengaruhi respirasi; ketakutan yang tiba – tiba bisa menyebabkan terengah – engah dan teriakan dan kemarahan biasanya mempercepat pernafasan. Pada situasi ini, impuls dari hipotalamus memodifikasi keluaran dari medulla. Korteks serebral mampu mengubah kecepatan atau irama pernafasan kita secara volunteer untuk berbicara, menyanyi, bernafas lebih cepat atau lambat, bahkan untuk berhenti bernafas sekitar satu sampai dua menit. Namun perubahan tersebut tidak bisa secara terus menerus dan medulla pada akhirnya akan mengambil kendali.

Gambar 20. Pengaturan pernafasan oleh persarafan (Scanlon, 2006)

Pengaturan Kimiawi

Pengaturan kimiawi mengacu pada efek pernafasan terhadap pH darah dan kadar oksigen dan juga karbondioksida dalam darah. Kemoreseptor yang mendeteksi perubahan dalam gas darah dan pH terletak di korpus karotikus dan aortikus dan di dalam medulla itu sendiri.

Penurunan kadar oksigen (hipoksia) dideteksi oleh kemoreseptor di korpus karotikus dan aortikus. Impuls sensorik dibangkitkan oleh reseptor tersebut lalu menjalar sepanjang nervus glosofaringius dan nervus vagus menuju medulla, yang berespons dengan meningkat kedalaman atau frekuensi respirasi (atau keduanya). Respons ini akan membawa lebih banyak udara memasuki paru – paru sehingga lebih banyak oksigen dapat berdifusi ke darah untuk memperbaiki keadaan hipoksia.

Karbondioksida akan menjadi masalah jika jumlahnya berlebihan dalam darah, karena CO₂ menurunkan pH ketika bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat (suatu sumber ion H⁺). Artinya, kelebihan CO₂ menyebabkan tubuh atau cairan tubuh lain menjadi kurang alkalis (atau lebih asam). Medula berisi kemoreseptor yang sangat sensitif terhadap perubahan pH, khususnya penurunan pH. Jika akumulasi CO₂menurunkan pH darah, medulla merespons dengan meningkatkan respirasi. Ini tidak untuk tujuan inhalasi, tetapi lebih untuk ekshalasi lebih banyak CO₂ guna meningkatkan pH kembali ke normal.

Sistem respirasi dapat mengatur kadar normal oksigen darah meskipun pernafasan menurun sampai setengah dari normalnya atau berhenti untuk beberapa waktu. Udara yang dihembuskan mengandung 16% oksigen. Oksigen ini tidak memasuki darah, tetapi bisa melakukannya jika diperlukan.

Karbondiosida merupakan pengatur utama respirasi karena mempengaruhi pH darah. Kelebihan CO₂ menyebabkan penurunan pH darah. Namun pad abeberapa keadaan, oksigen menjadi pengatur utama respirasi. Pertukaran oksigen dan karbondioksida di paru – paru pada ornag yang mengalami penyakit paru kronis yang parah seperti emfisema telah menurun. Penurunan pH yang disebabkan oleh akumulasi CO₂ dikoreksi oleh ginjal, tetapi kadar oksigen darah terus menurun.

o₂

CO₂ atau

kemoreseptor dalam korpus karotikus dan korpus aortikus

Kemoreseptor di medula

Medula; pusat inspirasi

peningkatan kecepatan dan kedalaman

lebih banyak O₂ tersedia untuk masuk ke darah

lebih banyak CO₂ dihembuskan

Gambar 21. Pengaturan pernafasan secara kimiawi (Scanlon 2006).

Infeksi Saluran Pernapasan Atas

Gangguan Sistem Pernapasan

Saluran pernapasan bagian atas terdiri dari rongga hidung, faring, dan laring. Infeksi saluran pernapasan atas (URI) dapat menyebar dari rongga hidung ke sinus, telinga tengah, dan laring. Infeksi virus kadang-kadang menyebabkan infeksi bakteri sekunder. Apa yang kita sebut "radang tenggorokan" adalah infeksi bakteri primer yang disebabkan oleh Streptococcus pyogenes yang dapat menyebabkan infeksi pernapasan umum atas dan bahkan (yang mempengaruhi tubuh secara keseluruhan) infeksi sistemik. Meskipun antibiotik tidak berpengaruh pada infeksi virus, antibiotik berhasil digunakan untuk mengobati infeksi bakteri sebagian besar, termasuk radang tenggorokan. Gejala radang tenggorokan yang radang tenggorokan parah, demam tinggi, dan bercak putih pada tenggorokan merah tua.

Kedinginan

Infeksi saluran pernapasan (ISPA) yang paling umum adalah flu biasa, yang umumnya disebabkan oleh rhinovirus. Gejalanya meliputi kongesti, bersin, dan peningkatan produksi lendir. Infeksi ini dapat dengan mudah menyebar ke sinus, tenggorokan, dan telinga tengah. Biasanya, pilek berjalan saja dalam waktu sekitar seminggu.

Influenza

Flu adalah penyakit saluran pernapasan yang disebabkan oleh virus. Selain gejala yang dingin, flu ditandai dengan demam, menggigil, dan nyeri otot. Tingkat kematian influenza adalah sekitar 1 persen, dengan sebagian besar kematian terjadi di sangat muda dan orang tua. Virus influenza bermutasi dan sering berubah-ubah, sehingga vaksin yang dibuat setiap tahun untuk melindungi terhadap strain flu yang diharapkan virus selama setahun

Sinusitis

Sinusitis adalah infeksi sinus kranial, rongga dalam tulang wajah yang mengalir ke rongga hidung. Hanya sekitar 1-3% dari infeksi saluran pernapasan atas disertai dengan sinusitis. Sinusitis terjadi ketika hidung menutupi kongesti lubang kecil yang mengarah ke sinus. Gejala meliputi keluarnya postnasal serta nyeri wajah yang memburuk ketika pasien membungkuk ke depan. Rasa sakit dan nyeri biasanya terjadi di atas dahi yang lebih rendah atau di atas pipi. Jika yang terakhir, sakit gigi juga merupakan keluhan. Keberhasilan pengobatan tergantung pada pemulihan saluran yang baik dari sinus. Bahkan mandi air panas dan tidur tegak dapat membantu. Jika tidak, dekongestan semprot lebih disukai daripada antihistamin oral, yang menebal daripada mencairkan bahan yang terjebak dalam sinus.

Otitis media

Otitis media adalah infeksi bakteri pada telinga tengah. Telinga tengah bukan merupakan bagian dari saluran pernapasan, tetapi infeksi ini dianggap karena merupakan komplikasi yang sering terlihat pada anak-anak yang menderita infeksi hidung. Infeksi dapat menyebar melewati pendengaran (eustachius) tabung yang mengarah dari nasofaring ke telinga tengah. Nyeri adalah gejala utama dari infeksi telinga tengah. Rasa kenyang, gangguan pendengaran, vertigo (pusing), dan demam juga dapat terjadi. Antibiotik hampir selalu membawa pemulihan penuh, dan kambuh mungkin disebabkan infeksi baru. Tabung (disebut tabung tympanostomy) kadang-kadang ditempatkan di gendang telinga anak-anak dengan beberapa rekurensi untuk membantu mencegah penumpukan tekanan di telinga tengah dan kemungkinan gangguan pendengaran. Biasanya, saluran jatuh keluar dengan berjalannya waktu.

Tonsilitis

Tonsilitis terjadi ketika amandel, massa pada jaringan limfatik di faring, menjadi meradang dan membesar. Amandel di dinding posterior nasofaring sering disebut kelenjar gondok. Jika tonsilitis sering terjadi serta pembesaran membuat sulit bernapas, amandel dapat diangkat melalui pembedahan di sebuah tonsilektomi. Sedikit tonsilektomi dilakukan saat ini daripada di masa lalu karena kita sekarang tahu bahwa amandel mengeluarkan banyak patogen yang masuk ke faring; Oleh karena itu, amandel adalah garis pertahanan pertama terhadap invasi tubuh.

Laringitis

Laringitis adalah infeksi laring disertai suara serak yang mengarah ke ketidakmampuan untuk berbicara dengan suara yang terdengar. Biasanya, radang tenggorokan menghilang dengan pengobatan infeksi saluran pernapasan atas. Suara serak persisten tanpa adanya infeksi saluran pernapasan atas adalah salah satu pada tanda-tanda peringatan kanker, dan karena itu harus berobat oleh personel medis.

Infeksi Saluran Pernapasan Bawah

Gangguan saluran pernapasan bagian bawah meliputi peradangan, gangguan paru restriktif, gangguan paru obstruktif, dan kanker paru-paru.

Pneumonia

Infeksi ini dapat disebabkan oleh bakteri, virus, jamur, atau bahkan protozoa. Gejalanya meliputi demam, kesulitan bernapas, dan nyeri dada. Dalam jenis infeksi, cairan terakumulasi di alveoli (edema paru), dan peradangan menyebabkan membran pernapasan menebal, sehingga mengurangi pertukaran gas.

Tuberkulosis

Tuberkulosis (TB) adalah penyakit yang umum dan sering mematikan yang disebabkan oleh genus bakteri yang disebut Mycobacterium. Ketika penyakit seperti TB dapat ditularkan dari orang ke orang, itu disebut menular. TB paling sering menyerang paru-paru, tetapi juga dapat mempengaruhi bagian lain dari tubuh. TB adalah penyakit kronis, tetapi kebanyakan orang yang terinfeksi tidak mengembangkan penyakit penuh.

Bronkitis

Bronkitis adalah peradangan pada bronkus, yang berarti bronkus menjadi merah dan bengkak yang mengalami infeksi. Bronkitis akut biasanya disebabkan oleh virus atau bakteri, dan dapat berlangsung beberapa hari atau minggu. Hal ini ditandai dengan batuk yang menghasilkan dahak atau lendir. Gejala mencakup sesak napas dan mengi. Bronkitis akut biasanya diobati dengan antibiotik.

Bronkitis kronis tidak dapat disebabkan oleh bakteri atau virus. Bronkitis kronis terjadi ketika batuk menghasilkan dahak, setidaknya selama tiga bulan dalam jangka waktu dua tahun. Merokok tembakau adalah penyebab paling umum dari bronkitis kronis, tetapi dapat disebabkan oleh polusi lingkungan, seperti asap dan debu. Hal ini umumnya merupakan bagian dari penyakit yang disebut penyakit paru obstruktif kronik (PPOK). Pengobatan untuk bronkitis termasuk antibiotik dan obat-obatan steroid digunakan untuk mengurangi peradangan.

Emfisema

Emfisema adalah penyakit paru-paru kronis yang disebabkan oleh kerusakan pada jaringan paru-paru. Permukaan alveoli yang sehat elastis dan fleksibel. Alveoli meregangkan sedikit ketika penuh dengan udara dan rileks ketika udara meninggalkan paru - paru. Tetapi kerusakan jaringan yang menunjang alveoli dan kapiler yang merawat alveoli menyebabkan alveoli menjadi keras dan kaku. Akhirnya, dinding alveoli rusak dan alveoli menjadi lebih besar. Ketika alveoli menjadi lebih besar, oksigen tidak dapat masuk ke dalam darah seperti yang terjadi sebelumnya. Gejala emfisema termasuk sesak napas selama latihan. Kerusakan pada alveoli, yang dapat dilihat pada Gambar 22, tidak dapat disembuhkan. Merokok adalah penyebab utama emfisema.

Gambar 22. Paru-paru seorang perokok yang mengalami emfisema kiri. Daerah hitam alveoli membesar dan tar zat hitam lengket ditemukan pada asap tembakau ini terbukti. Penyakit paru obstruktif kronik yang tepat adalah penyakit yang berkaitan dengan tembakau yang ditandai dengan emfisema (CK-12 Foundation, 2011)

Asma

Asma adalah penyakit kronis di mana bronkiolus meradang dan menjadi sempit, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 23. Otot-otot di sekitar kontraksi bronkiolus yang mempersempit saluran udara. Sejumlah besar lendir juga dibuat oleh sel-sel di paru-paru. Seseorang dengan asma mengalami kesulitan bernapas. Dada terasa ketat dan mereka bersin. Asma dapat disebabkan oleh hal yang berbeda, seperti alergi. Alergen adalah setiap antigen yang tidak benar-benar suatu penyakit, tetapi tubuh Anda merespon hal itu seolah-olah sebagai suatu penyakit. Alergen dapat menyebabkan reaksi alergi. Alergen umum yang menyebabkan asma adalah jamur, debu, atau bulu hewan peliharaan. Asma juga dapat disebabkan oleh udara dingin, udara hangat, udara lembab, olahraga, atau stress.

Pemicu asma paling umum adalah penyakit seperti flu biasa. Gejala-gejala asma biasanya dapat dikontrol dengan obat-obatan. Bronkodilator adalah obat yang mengurangi peradangan pada bronkiolus dan sering digunakan untuk mengobati asma. Sebuah inhaler biasanya bronkodilator. Asma tidak menular dan tidak dapat diteruskan kepada orang lain. Anak-anak dan remaja yang memiliki asma masih dapat menjalani kehidupan aktif jika mereka mengontrol asma mereka. Asma dapat dikontrol dengan minum obat dan dengan menghindari kontak dengan lingkungan pemicu untuk asma, seperti merokok

Kanker paru – paru

Kanker paru-paru digunakan untuk menjadi lebih umum pada pria dibandingkan pada wanita, namun baru-baru ini telah melampaui kanker payudara sebagai penyebab kematian pada wanita. Peningkatan terbaru dalam kejadian kanker paru-paru pada wanita berhubungan langsung dengan peningkatan jumlah perempuan yang merokok. Otopsi pada perokok telah mengungkapkan langkah-langkah progresif dimana bentuk paling umum dari kanker paru-paru berkembang. Peristiwa pertama terlihat penebalan dan callusing dari sel-sel yang melapisi bronkus primer. (Callusing terjadi ketika sel-sel yang terkena iritasi.) Kemudian silia hilang, sehingga mustahil untuk mencegah debu dan kotoran dari menetap di paru-paru. Setelah ini, sel-sel dengan inti yang khas muncul pada lapisan kapalan. Sebuah tumor yang terdiri dari sel-sel teratur dengan inti khas dianggap kanker in situ (di satu lokasi) (Lihat gambar 23).

Gambar 23. Paru-paru normal dengan paru-paru yang terinfeksi kanker. a) Paru-paru normal dengan hati pada tempatnya. Perhatikan warna merah yang sehat. b) Paru-paru seorang perokok berat. Perhatikan bagaimana hitamnya paru-paru kecuali tumor kanker telah terbentuk (Mader, 2005)

Sistem Pernapasan pada Hewan

Pernapasan pada Hewan Vertebrata

Respirasi pada Ikan (Pisces)

Alat pernafasan pada ikan berupa insang. Insang berfungsi sebagai alat ekskresi garam – aram, penyaring makanan, pertukaran ion dan osmoregulator. Insang berupa lembaran – lembaran. Tiap lembaran terdiri dari sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lamella (lapisan – lapisan tipis). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga O₂ dapat berdifusi masuk dan CO₂ berdifusi keluar. Ikan menggunakan gelembung yang terdapat di dekat punggung untuk menyimpan cadangan O₂.

Pada beberapa jenis ikan (misal ikan lele dan ikan gabus) memiliki labirin. Labirin ini merupakan perluasan ke atas dari insang dan membentuk lipatan – lipatan berongga. Mekanisme pernafasan pada ikan ada dua tahap, yaitu inspirasi dan ekspirasi. Fase inspirasi adalah pada saat O2 dari air masuk ke dalam insang kemudian O₂ diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan – jaringan yang membutuhkan. Fase ekspirasi adalah pada saat CO₂ yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang diekskresikan keluar tubuh.

Gambar 24. Struktur dan fungsi insang ikan (Campbell, 2011)

Sistem Respirasi pada Amphibi (Katak)

Pada fase berudu, katak bernafas dengan insang, sedangkan katak dewasa bernafas dengan kulit, selaput rongga mulut dan paru – paru. Pada kulit terdapat banyak kapiler dan vena kulit (vena kutanea) yang dapat dilewati oksigen untuk dibawa ke jantung kemudian dipompa ke seluruh tubuh. Sedangkan karbondioksida (hasil pembakaran) dari jaringan dibawa ke jantung kemudian dipompa ke paru – paru dan kulit lewat arteri paru – paru kulit (arteri pulmo kutanea).

Dalam paru – paru katak terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung di paru – paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut: otot sternohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane.

Sistem Respirasi pada Reptil (Kadal)

Paru – paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas.

Sistem Respirasi pada Aves (Burung)

Alat pernafasan pada burung berupa paru – paru. Burung memiliki 8 atau 9 pundi – pundi hawa (Saccus pneumaticus) yang terdapat pada pangkal leher, ruang dada bagian depan, antara tulang selangka rongga dada bagian belakang, rongga perut dan ketiak. Fungsi kantung hawa yaitu membantu pernafasan, terutama saat terbang, menyimpan cadangan udara (oksigen), memperbesar atau memperkecil berat jenis pada saat burung terbang, mencegah hilangnya panas tubuh yang terlalu banyak.

Pernafasan pada burung dilakukan dengan dua cara, yaitu:

a. Pada Saat tidak terbang

Saat tidak terbang inspirasi dan ekspirasi dipengaruhi oleh otot – otot intercosta. Kontraksi otot intercosta akan menyebabkan tulang rusuk terangkat ke atas dan rongga dada membesar sehingga tekanan udara dalam paru – paru menurun dan terjadi inspirasi.

b. Pada saat terbang

Saat sayap diangkat, pundi hawa antar tulang korakoid terjepit, sedangkan pundi hawa ketiak mengambang , sehingga udara masuk ke pundi hawa ketiak dan terjadi inspirasi. Sebaliknya, pada saat sayap diturunkan pundi hawa di antara tulang korakoid mengembang dan pundi hawa ketiak terjepit dan terjadi aliran udara dengan cara ini pergantian udara dalam paru – paru dapat berlangsung.

Gambar 25. Sistem pernapasan burung. Diagram ini menelusuri penghirupan udara melalui sistem pernapasan burung. Seperti ditunjukkan, dua siklus inhalasi dan ekshalasi yang diperlukan bagi udara untuk melewati semua jalan melalui sistem dan keluar dari burung (Campbell, 2012)

Pernapasan pada Hewan Invertebrata

Sistem Respirasi pada Serangga

Serangga bernafas dengan trakea (sistem pembuluh trakea). Cabang dari trakea adalah trakeola. Pertukaran udara dilakukan melalui spirakel atau stigma (lubang-lubang pernafasan). Spirakel ini dilindungi bulu-bulu halus yang gunanya menahan debu dari udara sebelum masuk ke trakea. Dari trakea, udara masuk ke trakeola kemudian seluruh tubuh dan sampai ke membran plasma sel untuk berdifusi. Selanjutnya, karbon dioksida dikeluarkan melalui spirakel saat otot relaksasi sehingga trakea mengempis. Oleh karena itu, sistem pernafasan tidak melalui darah, melainkan pembuluh trakea.

Gambar 26. Sistem Trakea (Campbell, 2012)

Sistem Respirasi pada Kalajengking dan Laba – Laba

Alat pernafasan hewan ini berupa paru – paru buku. Paru – paru buku terdiri dari lamela – lamela berupa lembaran – lembaran tipis yang tersusun berjajar. Paru – paru buku memiliki spirakel yang merupakan tempat masuknya oksigen dari luar. Keuarnya karbondioksida dan masuknya oksigen secara difusi disebabkan oleh gerakan – gerakan otot yang terjadi secara teratur.

Sistem Respirasi pada porifera

Porifera bernafas melalui pori-pori pada tubuhnya. Oksigen yang terlarut dalam air akan masuk melalui koanosit (sel-sel permukaan tubuhnya) secara difusi. Setelah mengalami respirasi, karbon dioksida akan menuju spongosol dan dikeluarkan melalui oskulum.

Sistem Respirasi pada Coelenterata

Coelenterata tersusun atas 2 lapisan sel; lapisan luar ektoderm (epidermis) dan lapisan dalam endoderm (gastrodermis). Pertukaran gas terjadi secara difusi pada sel permukaan tubuh yang bersentuhan dengan air. Coelenterata juga mempunyai alat bantu pernafasan berupa lekukan jaringan yang terdapat pada gastrodermis (sifonoglifa).

Sistem Respirasi pada Cacing

Oksigen dan karbon dioksida keluar masuk melalui permukaan kulit cacing yang lembab. Oleh karena itu, pernafasan cacing disebut juga pernafasan integumenter.

1. Sistem pernafasan merupakan pengambilan oksigen molekuler (O₂) dari lingkungan dan pembuangan karbondioksida (CO₂) ke lingkungan.

2. Sumber oksigen disebut medium respirasi (respiratory medium)

3. Bagian hewan yang merupakan tempat masuknya oksigen dari lingkungan berdifusi ke dalam sel hidup dan karbon dioksida berdifusi keluar disebut permukaan respirasi

4. Sistem respirasi dibagi menjadi dua saluran, yaitu saluran pernafasan bagian atas dan saluran pernafasan bagian bawah

5. Mekanisme pernafasan terjadi secara inhalasi dan ekshalasi

6. Pertukaran gas terjadi secara difusi karena adanya tekanan parsial

7. Berdasarkan mekanisme pengaturannya, ada dua macam pernapasan, yaitu permapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada terjadi karena gerakan tulang rusuk. Pernapasan perut terjadi karena gerakan sekat rongga rongga badan (diafragma).

8. Terdapat beberapa kelainan dan penyakit pada sistem pernapasan, antara lain bronchitis, tuberkulosis, pneumonia, emfisema, dan kanker paru – paru

Ø Alveoli	= Kantung kecil pada akhir bronkiolus tempat sebagian besar pertukaran gas yang terjadi.
Ø Diafragma	= Selembar otot yang memanjang di bagian bawah tulang rusuk
Ø Epiglotis	= Sebuah penutup dari jaringan ikat yang menutup di atas trakea ketika makanan ditelan; untuk mencegah tersedak atau menghirup makanan
Ø Ekshalasi	= Mendorong udara keluar dari tubuh melalui hidung atau mulut
Ø Respirasi eksternal	= Gerakan oksigen ke dalam tubuh dan karbon dioksida keluar dari tubuh
Ø Pertukaran gas	= Gerakan oksigen melintasi membran dan ke dalam darah dan pergerakan karbon dioksida dari darah
Ø Inhalasi	= Pengambilan udara ke dalam tubuh melalui hidung dan mulut.
Ø Respirasi internal	= Pertukaran gas antara darah dan sel-sel tubuh
Ø Laring	= Ditemukan tepat di bawah titik dimana faring terbagi menjadi trakea dan esofagus. Suara Anda berasal dari laring Anda; udara dari paru-paru melewati melintasi membran tipis di laring dan menghasilkan suara; juga disebut kotak suara.
Ø Faring	= Sebuah saluran panjang yang dibagi dengan sistem pencernaan; makanan dan udara melewati faring
Ø Respirasi	= Proses memperoleh oksigen ke dalam tubuh dan melepaskan karbon dioksida
Ø Sistem respirasi	= Sistem organ yang memungkinkan oksigen untuk masuk ke dalam tubuh dan karbon dioksida untuk meninggalkan tubuh Anda
Ø Trakea	= Sebuah tabung panjang yang mengarah ke dada yang terbagi menjadi bronkus kanan dan kiri pada paru-paru; juga disebut tenggorokan.

Referensi

Akhyar, Salman. 2005. Biologi Untuk SMA Kelas II (Kelas XI) Semester 2. Bandung: Grafindo.

Aryulina, Diah, dkk. 2011. Biology (For Senior High School Grade XI). Jakarta: Erlangga

Campbell, Neil. A, Reece, Jane B, Lisa A. Urry, Michael L. Chain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson. 2011. Campbell Biology Ninth Edition. United States of America: Pearson Education.

CK-12 Foundation. 2011. CK-12 Life Science for Middle School. CK-12 Foundation (http://www.ck12.org)

Guyton, Arthur, C.1996. Fisiologi Manusia dan Mekanisme Penyakit (Terj. Petrus Andrianto). Jakarta: EGC.

Handayani, Nuri. 2009. Buku Kantong Biologi SMA.Widyatama: Yogyakarta.

Lam, Peng Kwan dan Eric Y K Lam. 2013. Biology Matters GCE ‘O’ Level 2^nd Edition. Marshall Cavendish Education: Malaysia.

Mader, Sylvia. S. 2005. Human Understanding Anatomy & physiology. McGraw-Hill Higher Education: USA.

Pearce, Evelyn, C. 2004. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis (Terj. Sri Yuliani Handoyo). Jakarta: Gramedia.

Scanlon, Valerie, C, dan Tina Sanders. 2006. Buku Ajar Anatomi dan Fisiologi Edisi 3 (Terj. Awal Prasetyo). Jakarta: EGC.

Shier, D., Butler, J., & Lewis, R. (2010). Hole’s human anatomy & physiology (12th ed.). New York: McGraw-Hill.

Villee, Claude, A, Warren, F, Walker, Robert, D. Barnes. 1984. Zoologi Umum (Terj. Nawangsari Sugiri). Jakarta: Erlangga.

Dunia Pendidikan

Senin, 02 Januari 2017

Sistem Pernapasan Manusia

Tidak ada komentar:

Posting Komentar