SISTEM PERNAPASAN MANUSIA

PENDAHULUAN

• Sistem pernapasan adalah sistem organ pada manusia yang berperan dalam metabolisme tubuh dan melalui pernapasan dan respirasi
• Pernapasan adalah proses pertukaran gas/udara antara makhluk hidup dengan lingkungannya.
• Respirasi adalah proses metabolisme tubuh yang memecah molekul kompleks (C6H12O6) dengan bantuan oksigen (O2) menjadi molekul yang lebih sederhana berupa karbon dioksida (CO2), uap air (H2O) dan energi (ATP) 

ORGAN SISTEM PERNAPASAN

Udara pernapasan masuk melalui jalur sebagai berikut :

Hidung - Faring - Laring - Trakhea - Bronkhus - Bronkhiolus - Alveolus

1) Hidung

Hidung merupakan organ pernapasan yang pertama kali dilalui oleh udara pernapasan. Didalam rongga hidung terdapat rambut hidung, selaput lendir dan saraf olfaktori (Saraf Pembau).

• Rambut Hidung : untuk menyaring udara agar kotoran tidak masuk ke dalam saluran pernapasan
• Selaput lendir : mengatur suhu dan kelembapan udara
• Saraf olfaktori (saraf pembau) : Mendeteksi bau

2) Faring (rongga tekak)

Faring merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran tenggorokan/nasofaring (saluran pernapasan) dan saluran kerongkongan/orofaring (saluran pencernaan). Faring dilengkapi katup epiglotis yang akan menutup saluran pernapasan saat menelan makanan dan mencegah makanan serta inuman masuk saluran pernapasan. Faring terdiri atas 3 bagian, yaitu :

• Nasofaring adalah bagian posterior rongga nasal yang membuka ke arah rongga nasal melalui 2 naris internal (koana), yaitu :

1. Dua tuba eustachius (auditorik) yang menghubungkan nasofarinng dengan telinga tengah.
2. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatik yang terletak di dekat naris internal.

• Orofaring, dipisahkan dari nasofaring oleh palatum lunak muscular, suatu perpanjangan palatum keras tulang.

1. Uvula (anggur kecil) adalah prosesus kerucuut (conical) kecil yang menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak
2. Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior

• Laringofaring, mengelilingi mulut esophagus dan laring, yang merupakan gerbang untuk sistem respiratorik selanjutnya.

3) Laring

Laring adalah pangkal tenggorokan yang terdiri dari lempengan-lempengan tulang rawan. Dinding laring digerakkan oleh otot untuk membuka dan menutup glotis yang menghubungkan faring dan trakhea. Laring dilengkapi dengan Pita suara yang terletak pada jakun yang menghasilkan suara.

4) Trakhea (Tenggorokan)

Trakhea adalah batang tenggorokan yang tersusun atas cincin tulang rawan, terletak di depan esofagus. Cincin tulang rawan berfungsi untuk mempertahankan bentuk pipa dari batang tenggorokan. Trakhea dilengkapi oleh silia-silia dan selaput lendir untuk menolak debu dan benda asing yang masuk bersama udara, akibat tolakan secara paksa tersebut kita akan batuk atau bersin.

5) Bronkhus

Cabang tenggorokan  yang terletak di dalam rongga dada, dan terdiri  atas lempengan tulang rawan dan otot halus. Bronkhus bercabang ke arah kiri dan kanan menuju paru-paru yang disebut bifurkasi. Struktur bronkhus kanan lebih pendek dibandingkan bronkhus kiri.  Bronkhus selanjutnya mengalami percabangan lagi yang disebut Bronkhiolus. Bronkhus sebelah kanan bercabang menjadi 3 bronkhiolus, sedangkan bronkhus sebelah kiri bercabang menjadi 2 bronkhiolus. Bronkhiolus bercabang lagi membentuk saluran yang lebih halus kemudian berakhir pada gelembung paru-paru yang disebut Alveolus.

6) Alveolus (Pulmo)

Paru-paru terletak dalam rongga dada diatas diafragma. Diafragma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dengan rongga perut. Paru-paru terdiri atas dua bagian, yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan memiliki 3 gelambir sedangkan paru-paru kiri terdiri atas 2 gelambir. 

Paru-paru dibungkus oleh 2 buah selaput yang disebut selaput Pleura. Selaput pleura sebelah luar yang berbatasan dengan dinding bagian dalam rongga dada disebuut Pleura Parietal, sedangkan yang membungkus paru-paru disebut Pleura Visceral. Diantara kedua selaput terdapat rongga pleura yang berisi cairan pleura yang berfungsi untuk mengatasi gesekan pada saat paru-paru mengembang dan mengempis.  

Didalam paru-paru terdapat alveolus. Alveolus memiliki dinding yang sangat tipis dan mengandung kapiler darah. Alveolus merupakan tempat pertukaran O2 dan CO2 secara difusi.

MEKANISME PERNAPASAN

Bernafas berkaitan dengan keluar masuknya udara melalui organ-organ pernapasan. Bernapas meliputi proses inspirasi (memasukkan udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Ketika bernafas terdapat beberapa organ diluar organ pernapasan yang berkaitan dengan proses pernapasan, diantaranya :

• Diafragma merupakan sekat rongga dada yang memmbatasi antara rongga dada dengan rongga perut. 
• Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis) merupakan otot tempat melekatnya tulang rusuk. Otot ini akan berkontraksi atau relaksasi saat terjadi proses pernapasan. 

Pernapasan terjadi dalam 2 siklus : 

1. Fase Inspirasi, masuknya udara ke dalam paru-paru, karena tekanan di dalam lebih rendah daripada di luar paru-paru
2. Fase Ekspirasi, keluarnya udara dari dalam paru-paru, karena tekanan di dalam lebih tinggi daripada di luar paru-paru

Pernapasan terjadi melalui 2 mekanisme :

Mekanisme Pernapasan dada

Terjadi karena gerakan tulang-tulang rusuk oleh otot-otot antar tulang rusuk (interkostalis). 

Inspirasi :

Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi ---> Tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang ---> Tekanan udara dalam paru-paru rendah ---> Udara luar masuk paru-paru

Ekspirasi :

Otot antar tulang rusuj relaksasi ---> Tulang rusuk menurun ---> Paru-paru mengecil ---> Tekanan udara dalam paru-paru membesar ---> Udara keluar dari paru-paru.

Mekanisme Pernapasan Perut 

Pernapasan perut, terjadi karena gerakan otot diafragma.

Inspirasi :

Otot diafragma berkontraksi ---> Diafragma mendatar ---> Paru-paru mengembang ---> Tekanan udara dalam paru-paru rendah ---> Udara masuk ke paru-paru

Ekspirasi :

Otot diafragma relaksasi ---> Difragma melengkung ---> Paru-paru mengempis ---> Tekanan udara di dalam paru-paru membesar ---> Udara keluar dari paru-paru

Udara Pernapasan

Udara yang masuk dan keluar melalui alat-alat pernapasan disebut Udara pernapasan. 

Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi 8 macam, yaitu :

1. Udara Tidal (Pernapasan), yaitu volume udara yang masuk dan keluar pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml.
2. Udara cadangan inspirasi (Komplementer) = UK, yaitu udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal setelah melakukan inspirasi normal. Volume udara komplementer adalah 1500 ml. 
3. Udara cadangan ekspirasi (Suplementer) = US,  yaitu udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Volume udara suplementer adalah 1500 ml.
4. Udara residu = UR,  yaitu udara yang tersisa di dalam paru-paru, berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap mengembang. Volume udara residu adalah 1000 ml.
5. Kapasitas inspirasi, yaitu jumlah udara tidal dan cadangan inspirasi, 2000 ml.
6. Kapasitas residu Fungsional, yaitu jumlah udara residu dan cadangan ekspirasi, 2500 ml.
7. Kapasitas vital = KV, merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal. Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus : KV = UT + UK + US. Berdasarkan rumus tersebut, kapasitas vita paru-paru adalah 3500 ml.
8. Kapasitas Total, merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan. Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus : KT = KV + UR. Berdasarkan rumus tersebut, kapasitas total paru-paru adalah 4500 ml.

Frekuensi Pernapasan

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit. Faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah :

1. Usia, Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun.
2. Jenis kelamin, laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.
3. Suhu tubuh, semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
4. Posisi tubuh, frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentang lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.
5. Aktivitas, semakin banyak aktivitas maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
6. Kadar oksigen, frekuensi pernapasan akan semakin meningkat jika kadar oksigen semakin rendah dan frekuensi pernapasan akan semakin rendah jika kadar oksigen tinggi.

Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

Pertukaran Oksigen

• Oksigen masuk ke dalam tubuh melalui inspirasi
• Oksigen berdifusi melalui alveolus menuju kapiler arteri paru-paru karena tekanan parsial oksigen di sekitar alveolus labih tinggi dibanding kapiler darah.
• Oksigen dalam kapiler darah diikat oleh hemoglobin (Hb) menjadi oksihemoglobin (HbO2). Reaksi kesetimbangan yang terjadi pada proses pengikatan oksigen adalah :                              Hb4 + 4O2 <===> 4HbO2
• Oksihemoglobin kemudian berdifusi masuk ke dalam sel-sel tubuh untuk digunakan dalam proses respirasi.

Pertukaran Karbondioksida terjadi melalui mekanisme berikut :

1. Respirasi pada mitokondria sel menghasilkan zat sisa yaitu CO2
2. Karbondioksida berdifusi dari sel menuju kapiler vena karena tekanan parsial karbondioksida dalam sel lebih tinggi dibanding kapiler vena.
3. Karbondioksida pada kapiler vena kemudian dibawa menuju alveolus dengan tiga cara, yaitu : 
1. Oleh plasma darah, setidaknya 5% CO2  larut dalam plasma darah membentuk asam karbonat dengan bantuan enzim karbonat anhidrase. CO2 + H2O ==> HbCO2  Akibatnya pH darah turun, namun dinetralkan oleh ion Na+ dan K+
2. Oleh Hemoglobin, setidaknya 30% CO2 membentuk karbominohemoglobin.              Hb + CO2 <==> HbCO2
3. Dengan pertukaran klorida, setidaknya 65% CO2 diangkut dalam bentuk ion bikarbonat menurut reaksi :                                                                                                     CO2 + H2O <===> H2CO3                                                                                                                                                                 H2CO3 ==> H+ + HCO3-                                                                                                    Dalam sel, H+ bersifat racun sehingga diikat oleh hemoglobin. Ion bikarbonat yang berada dalam sel darah merah kemudian keluar menuju plasma darah bertukar dengan ion Cl-.
4. Karbondioksida dilepaskan oleh darah dan berdifusi melalui alveolus menuju paru-paru
5. Karbondioksida keluar dari tubuh melalui ekspirasi.  

Energi Pernapasan

1. Respirasi aerob adalah respirasi yang menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi dengan mengoksidasi zat-zat makanan menurut reaksi :                                                     C6H12O6 + O2 ==> CO2 + H2O + ATP
2. Pada respirasi aerob, jumlah ATP yang dihasilkan adalah 38 ATP
3. Respirasi anaerob adalah respirasi yang tidak menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi.
4. Pada respirasi anaerob, makanan tidak teroksidasi sempurna, membentuk asam laktat dan jumlah ATP yang dihasilkan hanya 2 ATP
5. Asam laktat kemudian akan menumpuk pada otot sehingga menyebabkan kelelahan. Agar asam laktat dapat dioksidasi oleh tubuh maka tubuh melakukan reaksi dengan membuat nafas tersengal-sengal untuk mendapat lebih banyak oksigen.

Gangguan pada Sistem Pernapasan

1. Peradangan, dapat disebabkan oleh virus, bakteri, dan gaya hidup yang buruk (seperti merokok). Contoh peradangan antara lain adalah sinusitis (rongga hidung), faringitis (Faring), laringitis (laring), bronkhitis/batuk (bronkhus), dan pleuritis (pleura). 
2. Asfiksi, yaitu gangguan pengangkutan oksigen ke jaringan akibat tenggelam atau keracunan gas beracun.
3. Hipoksia/Adenoid, yaitu kegagalan metabolisme tubuh akibat kekurangan oksigen pada jaringan.
4. Asidosis, yaitu peningkatan kadar asam karbonat darah akibat keracunan CO2 dan CO yang menyebabkan turunnya pH darah.
5. Asma, Yaitu penyempitan saluran pernapasan atau hipersensitivitas bronkhiolus terhadap benda asing atau stimulan lain. Penyakit ini menyebabkan rasa sesak di dada, batuk-batuk dan susah bernapas. 
6. Emfisema, yaitu hilangnya elastisitas paru-paru dan dinding alveolus.
7. Tubberculosis (TBC), disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosae yang menyebabkan munculnya tuberkel (bintik-bintik di sekitar alveolus) yang menyebabkan gangguan difusi oksigen.
8. Dipteri, disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diptherial yang menyebabkan faringitis dan laringitis.
9. Pneumonia, disebabkan oleh bakteri Diplococcus penumoniae yang menyebabkan alveolus terisi cairan limfa.