Mekanisme Sistem Pernapasan

 

Tahukah kamu?

Ibnu al Nafis seorang dokter asal arab menuliskan sirkulasi dalam sistem pernapasan pertama kali pada abad ke-13 persisnya tahun 1243 pada buku berjudul “commentary on anatomy in avicerna’s cannon” ibnu al nafis menjelaskan bagaimana kerja sistem pernapasan dari jantung memompa darah ke paru-paru dan Kembali lagi ke jantung. Aliran darah ini memastikan jantung terisi oksigen yang dibawa darah dari paru-paru.


MEKANISME SISTEM PERNAPASAN


Pernapasan adalah suatu proses poses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida.   Proses   pernapasan   dipengaruhi   oleh    susunan    saraf otonom. Keluar masuk udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Proses pernapasan selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Dalam salah satu siklus pernapasan terjadi satu kali menghirup udara (inspirasi)ndan satu kali menghembuskan udara (ekspirasi).

a.       Inspirasi

Inspirasi merupakan proses aktif yang dilakukan oleh kerja otot (memerlukan kontraksi. Istilah lain dari inspirasi adalah inhalasi. Pada fase ini otot diafragna berkontraksi sehingga diafragma berkontraksi. Akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk.

b.      Ekspirasi

Ekpirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontraksi otot berbanding terbalik dengan inspirasi, ekspirasi adalah aktivitas pelepasan karbon dioksida dari dalam tubuh hingga kemudian dibawa keluar melalui rongga hidung. Pada fase ekspirasi diafragma dan otot dada akan mengalami relaksasi. Volume rongga dada Kembali normal karena udara telah keluar dari paru-paru.

 Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya pernafasan manusia dapat melakukan 2 mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadinya secara bersamaan

Gambar 10. Mekanisme ekspirasi dan inspirasi saat bernafas

Sumber: microbiologynotes.com

1.      Pernapasan Dada

Pernapasan dada merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot antartulang rusuk (intercosta). Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi yang mekansmenya sebagai berikut:

a.       Fase Inspirasi pernapasan dada

Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru.

b.      Fase ekspirasi pernapasan dada

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.




Gambar 11. Mekanisme pernafasan dada

Sumber: www.utakatikotak.com

2.      Pernapasan Perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut:

a.       Fase inspirasi pernapasan perut

Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut: sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi posisi dari melengkung menjadi mendatar  paru-paru mengembang tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar udara masuk.

b.      Fase ekspirasi pernapasan perut

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut: otot diafraghma relaksasi posisi dari mendatar kembali melengkung paru-paru mengempis tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar  udara keluar dari paru-paru.

Jadi, Ketika udara di dalam paru-paru maka udara dari dalam tubuh akan keluar. Ketika tekanan udara dalam paru-paru kecil maka udara akan masuk ke dalam tubuh. Perlu diingat bahwa tekanan udara akan mengatur dari tekanan tinggi mengatur tekanan yang rendah. 


Gambar 11. Mekanisme pernafasan dada dan perut

Sumber: www.utakatikotak.com

3, Kapasitas Paru-Paru

Paru-paru dapat menampung sekitar 5000 ml udara yang disebut kapasitas total paru-paru. Apabila kita bernafas biasa volume udara dapat keluar masuk lebih kurang 500 ml. udara ini biasa disebut udara tidal. Jika kita menarik napas dalam-dalam maka volume udara yang masih dapat masuk sekitar 1500 ml. udara ini disebut udara komplementer. Sebaliknya, udara suplementer adalah jiks kita menghembuskan napas sekuat-kuatnya masih dapat mengeluarkan volume udara sebanyak 1500 ml. ternyata setelah kita mengeluarkan udara suplementer volume udara tersisa di dalam paru-paru 1500 ml. sisa udara ini disebut udara residu. Kemampuan paru-paru mengeluarkan udara sekuat-kuatnya dan mengambil udara sebanyak-banyaknya disebut dengan kapasitas vital paru-paru. Volume udara kurang lebih 3500 ml.

Perlu diingat tidak semuanya udara yang masuk ke paru-paru dipergunakan dalam proses pertukaran gas. Terdapat sekitar 150 ml udara yang menempati bagian saluran pernapasan di luar alveolus. Oleh karena itu jika kita bernapas 12 kali maka udara segar yang mencapai (500-150) ml x 12 = 4200 ml. jumlah ini dinamakan ventilasi alveator.

Gambar 12. Kapasitas paru-paru saat bernafas

Sumber: ib.bioninjs.com/au 

a.  Frekuensi pernapasan

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit, dari dalam ke luar tubuh atau dari luar ke dalam tubuh. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali. Beberapa faktor-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 berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.

5)     Aktivitas

Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

b.  Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

1). Pertukaran oksigen

                        Hanya sebagian kecil oksigen (1,5%) yang larut secara fisik dalam darah, selebihnya (98,5%) larut dalam hemoglobin. O2 yang secara fisik larut dalam plasma darah jumlahnya sangat sedikit karena O2  kurang larut dalam cairan tubuh. Jumlah yang terlarut berbanding tekanan oksigen darah, semakin tinggi tekanan oksigen semakin mudah larut O2. Pada tekanan arteri normal sebesar 100 mmHg, hanya 3 ml O2 yang dapat larut dalam 1 liter darah.

Dengan demikian, hanya 15 ml O2/menit yang dapat dilarutkan dalam aliran darah paru normal yang besarnya 5 ml/menit. Bahkan pada keadaan istirahat, sel mengonsumsi sampai 250 ml O2/menit, dan jumlah dapat meningkat sampai dua puluh lima kali lipat selama olahraga berat. Untuk menyalurkan O2 yang diperlukan oleh jaringan bahkan dalam keadaan istirahat, curah jantung harus mencapai 83,3 liter/menit apabila O2 hanya dapat diangkut dalam bentuk terlarut. Dengan hemoglobin, suatu molekul protein yang mengandung besi, memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan longgar-reversibel dengan O2. Apabila tidak berikatan dengan O2, Hb disebut sebagai hemoglobin tereduksi, apabila berikatan dengan O2, Hb disebut sebagai oksihemoglobin (HbO2).


2). Pertukaran Karbon Dioksida

Karbon monoksida (CO) dan O2 bersaing untuk menempati tempat pengikatan yang sama di Hb, tetapi afinitas Hb terhadap CO2  adalah 240 kali lebih kuat dibandingkan dengan kekuatan ikatan antara Hb dan O2. Ikatan CO dan Hb dikenal sebagai Karboksihemoglobin (HbCO) Karena Hb lebih cenderung berikatan dengan CO, keberadaan CO walaupun sedikit dapat mengikat Hb dalam jumlah yang relatif besar, sehingga tidak tersedia Hb untuk mengangkut O2. CO merupakan gas beracun yang dihasilkan selama pembakaran tidak sempurna produk-produk karbon, seperti bahan bakar, mobil, batubara, kayu, dan tembakau. Karbon monoksida sangat berbahaya karena bekerja secara tersamar (tersembunyi).

Apabila dalam suatu lingkungan tertutup diproduksi CO, sehingga konsentrasinya terus meningkat (sebagai contoh, di dalam mobil yang sedang diparkir dengan mesin hidup dan jendela tertutup), CO tersebut dapat mencapai kadar mematikan tanpa disadari oleh korbannya. Karbon monoksida tidak dapat dideteksi karena tidak berbau, tidak berwarna dan tidak berasa. Sewaktu darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO2 berdifusi mengikuti penurunan gradien tekanan parsialnya dari sel jaringan ke dalam darah. Karbon dioksida diangkut dalam darah dengan tiga cara, yaitu terlarut secara fisik, terikat ke Hb, dan sebagai bikarbonat.


Gambar 13. Pertukaran gas dalam alveolus paru-paru

 Sumber: ib.bioninja.com.au

 



                                Rangkuman

  • Pernafasan adalah proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida
  • Menurut tempat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut.
  • Pernafasan dada adalah pernafasan yang melibatkan otot antar tulang rusuk.
  • Pernafasan perut adalah pernafaaan yang melibatkan otot diafragma.
  • Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi volume tidal, udara komplementer, udara suplementer, dan udara residu.
  • Pengangkutan O2 oleh darah dilakukan oleh hemoglobin dan plasma darah
  • Karbon dioksida diangkut dalam darah dengan tiga cara, yaitu terlarut secara fisik, terikat ke Hb, dan sebagai bikarbonat.