Sistem Respirasi Manusia
Istilah bernapas, seringkali diartikan dengan
respirasi, walaupun secara harfiah sebenarnya kedua istilah tersebut berbeda.
Pernapasan (breathing) artinya menghirup dan menghembuskan napas. Oleh
karena itu, bernapas diartikan sebagai proses memasukkan udara dari lingkungan
luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan.
Sementara, respirasi (respiration) berarti suatu proses pembakaran
(oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel sehingga diperoleh
energi.
Energi yang dihasilkan dari respirasi sangat menunjang
sekali untuk melakukan beberapa aktifitas. Misalnya saja, mengatur suhu tubuh,
pergerakan, pertumbuhan dan reproduksi. Oleh karena itu, kegiatan pernapasan
dan respirasi sebenarnya saling berhubungan.
1. Struktur Pernafasan Manusia
a. Hidung
Hidung merupakan alat pernapasan yang terletak di luar
dan tersusun atas tulang rawan. Pada bagian ujung dan pangkal hidung ditunjang
oleh tulang nasalis. Rongga hidung dibagi menjadi dua bagian oleh septum
nasalis, yaitu bagian kiri dan kanan. Bagian depan septum
ditunjang oleh tulang rawan, sedangkan bagian belakang
ditunjang oleh tulang vomer dan tonjolan tulang ethmoid.
Bagian bawah rongga hidung dibatasi oleh tulang
palatum, dan maksila. Bagian atas dibatasi oleh
ethmoid, bagian samping oleh tulang maksila, konka
nasalis inferior, dan ethomoid sedangkan bagian tengah dibatasi oleh septum
nasalis.
Pada dinding lateral terdapat tiga tonjolan yang
disebut konka nasalis superior, konka media dan konka inferior. Melalui
celah-celah pada ketiga tonjolan ini udara inspirasi akan dipanaskan oleh darah
di dalam kapiler dan dilembapkan oleh lendir yang disekresikan oleh sel goblet.
Lendir juga dapat membersihkan udara pernapasan dari debu. Bagian atas dari
rongga hidung terdapat daerah olfaktorius, yang mengandung sel-sel pembau. Sel-sel
ini berhubungan dengan saraf otak pertama (nervus olfaktorius). Panjangnya
sekitar 10 cm. Udara yang akan masuk ke dalam paru-paru pertama kali akan masuk
melalui hidung terlebih dahulu. Sekitar 15.000 liter udara setiap hari akan
melewati hidung.
b. Faring
udara dan makanan. Faring merupakan percabangan 2
saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofaring) pada bagian depan dan
saluran pencernaan (orofaring) pada bagian belakang. Udara dari rongga
hidung masuk ke faring. Faring berbentuk seperti tabung corong, terletak di
belakang rongga hidung dan mulut, dan tersusun dari otot rangka. Faring
berfungsi sebagai jalannya udara dan makanan. Faring merupakan percabangan 2
saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofaring) pada bagian depan dan
saluran pencernaan (orofaring) pada bagian belakang.
c. Laring
Dari faring, udara pernapasan akan menuju pangkal
tenggorokan atau disebut juga laring. Laring tersusun atas kepingan
tulang rawan yang membentuk jakun. Jakun tersebut tersusun oleh tulang lidah,
katup tulang rawan, perisai tulang rawan, piala tulang rawan, dan gelang tulang
rawan.
Pangkal tenggorokan dapat ditutup oleh katup pangkal
tenggorokan (epiglotis). Jika udara menuju tenggorokan, anak tekak
melipat ke bawah, dan ketemu dengan katup pangkal tenggorokan sehingga membuka
jalan udara ke tenggorokan. Saat menelan makanan, katup tersebut menutupi
pangkal tenggorokan dan saat bernapas katup tersebut akan membuka.
Pada pangkal tenggorokan terdapat pita suara yang
bergetar bila ada udara melaluinya. Misalnya saja saat kita berbicara.
d. Trakea
Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm,
terletak sebagian di leher dan sebagian di rongga dada. Dinding tenggorokan
tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam
rongga bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang
masuk ke saluran pernapasan.
e. Bronkus
Bronkus tersusun atas percabangan, yaitu bronkus kanan
dan kiri. Letak bronkus kanan dan kiri agak berbeda. Bronkus kanan lebih
vertikal daripada kiri. Karena strukturnya ini, sehingga bronkus kanan akan
mudah kemasukan benda asing. Itulah sebabnya paru-paru kanan
seseorang lebih mudah terserang penyakit bronkhitis.
Pada seseorang yang menderita asma bagian otot-otot
bronkus ini berkontraksi sehingga akan menyempit. Hal ini dilakukan untuk
mencegah masuknya lebih banyak benda asing yang menimbulkan reaksi alergi.
Akibatnya penderita akan mengalami sesak napas. Sedangkan pada penderita
bronkitis, bagian bronkus ini akan tersumbat oleh lendir. Bronkus kemudian
bercabang lagi sebanyak 20–25 kali percabangan membentuk bronkiolus.
Pada ujung bronkiolus inilah tersusun alveolus yang berbentuk seperti buah
anggur.
f. Paru-paru
Organ yang berperan penting dalam proses pernapasan
adalah paru-paru. Paru-paru merupakan organ tubuh yang terletak pada rongga
dada, tepatnya di atas sekat diafragma. Diafragma adalah sekat rongga
badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Paru-paru terdiri atas dua
bagian, paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan memiliki tiga
gelambir yang berukuran lebih besar daripada paru-paru sebelah kiri yang
memiliki dua gelambir.
Paru-paru dibungkus oleh dua lapis selaput paru-paru
yang disebut pleura. Semakin ke dalam, di dalam paru-paru akan ditemui
gelembung halus kecil yang disebut alveolus. Jumlah alveolus pada
paru-paru kurang lebih 300 juta buah. Adanya alveolus ini menjadikan permukaan
paru-paru lebih luas. Diperkirakan, luas permukaan paruparu sekitar 160 m2.
Dengan kata lain, paru-paru memiliki luas permukaan sekitar 100 kali lebih luas
daripada luas permukaan tubuh.
Dinding alveolus mengandung kapiler darah. Oksigen
yang terdapat pada alveolus berdifusi menembus dinding alveolus, lalu menem bus
dinding kapiler darah yang mengelilingi alveolus. Setelah itu, masuk ke dalam
pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin yang terdapat di dalam sel darah
merah sehingga terbentuk oksihemoglobin (HbO2). Akhirnya, oksigen diedarkan
oleh darah ke seluruh tubuh. Setelah sampai ke dalam sel-sel tubuh, oksigen
dilepaskan sehingga oksihemoglobin kembali menjadi hemoglobin. Oksigen ini
digunakan untuk oksidasi.
Karbon dioksida yang dihasilkan dari respirasi sel
diangkut oleh plasma darah melalui pembuluh darah menuju ke paru-paru. Sesampai
di alveolus, CO2 menembus dinding pembuluh darah dan dinding
alveolus. Dari alveolus, karbondioksida akan
disalurkan menuju hidung untuk dikeluarkan. Jadi proses pertukaran gas
sebenarnya berlangsung di alveolus.
2. Mekanisme Pernafasan Manusia
Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis
walau dalam keadaan tertidur sekalipun, karena sistem pernapasan dipengaruhi
oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka
pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan
dalam.
Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi
antara udara dalam alveolus dengan
darah dalam kapiler. Pernapasan dalam adalah
pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh. Masuk
keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam
rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga
dada lebih besar, maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam
rongga dada lebih besar maka udara akan keluar.
Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan
udara ( inspirasi) dan pengeluaran udara ( ekspirasi) maka mekanisme pernapasan
dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.
Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.
1. Pernafasan Dada
Apabila kita menghirup dan menghempaskan udara
menggunakan pernapasan dada, otot yang digunakan yaitu otot antartulang rusuk.
Otot ini terbagi dalam dua bentuk, yakni otot antartulang rusuk luar dan otot
antartulang rusuk dalam.
Saat terjadi inspirasi, otot antartulang rusuk luar
berkontraksi, sehingga tulang rusuk menjadi terangkat. Akibatnya, volume rongga
dada membesar. Membesarnya volume rongga dada menjadikan tekanan udara dalam
rongga dada menjadi kecil/berkurang, padahal tekanan udara bebas tetap. Dengan demikian,
udara bebas akan mengalir menuju paru-paru melewati saluran pernapasan.
Sementara saat terjadi ekspirasi, otot antartulang
rusuk dalam berkontraksi (mengkerut/mengendur), sehingga tulang rusuk dan
tulang dada ke posisi semula. Akibatnya, rongga dada mengecil. Oleh karena
rongga dada mengecil, tekanan dalam rongga dada menjadi
meningkat, sedangkan tekanan udara di luar tetap.
Dengan demikian, udara yang berada dalam rongga paru-paru menjadi terdorong
keluar.
2. Pernafasan Perut
Pada proses pernapasan ini, fase inspirasi terjadi
apabila otot diafragma (sekat rongga dada) mendatar dan volume rongga dada
membesar, sehingga tekanan udara di dalam rongga dada lebih kecil daripada
udara di luar, akibatnya udara masuk. Adapun fase ekspirasi terjadi apabila otot-otot
diafragma mengkerut (berkontraksi) dan volume rongga dada mengecil, sehingga
tekanan udara di dalam rongga dada lebih besar daripada udara di luar.
Akibatnya udara dari dalam terdorong ke luar.
3. Mekanisme Pertukaran Gas Oksigen (02)dan
Karbondioksida (CO2)
Udara lingkungan dapat dihirup masuk ke dalam tubuh
makhluk hidup melalui dua cara, yakni pernapasan secara langsung dan pernapasan
tak langsung. Pengambilan udara secara langsung dapat dilakukan oleh
permukaan tubuh lewat proses difusi. Sementara udara yang dimasukan ke dalam
tubuh melalui saluran pernapasan dinamakan pernapasan tidak langsung.
Saat kita bernapas, udara diambil dan dikeluarkan
melalui paruparu. Dengan lain kata, kita melakukan pernapasan secara tidak
langsung lewat paru-paru. Walaupun begitu, proses difusi pada pernapasan
langsung tetap terjadi pada paru-paru. Bagian paru-paru yang meng alami
proses difusi dengan udara yaitu gelembung halus kecil
atau alveolus.
Oleh karena itu, berdasarkan proses terjadinya pernapasan,
manusia mempunyai dua tahap mekanisme pertukaran gas. Pertukaran gas oksigen
dan karbon dioksida yang dimaksud yakni mekanisme pernapasan eksternal dan
internal.
a. Pernafasan Eksternal
Ketika kita menghirup udara dari lingkungan luar,
udara tersebut akan masuk ke dalam paru-paru. Udara masuk yang mengandung
oksigen tersebut akan diikat darah lewat difusi. Pada saat yang sama, darah
yang mengandung karbondioksida akan dilepaskan. Proses pertukaran oksigen (O2)
dan karbondioksida (CO2) antara udara dan darah dalam paru-paru dinamakan pernapasan
eksternal.
Saat sel darah merah (eritrosit) masuk ke dalam
kapiler paru-paru, sebagian besar CO2 yang diangkut berbentuk ion bikarbonat
(HCO- 3) . Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase, karbondioksida (CO2) air (H2O)
yang tinggal sedikit dalam darah akan segera berdifusi keluar. Persamaan
reaksinya adalah sebagai berikut.
Seketika itu juga, hemoglobin tereduksi (yang
disimbolkan HHb) melepaskan ion-ion hidrogen (H+) sehingga hemoglobin (Hb)-nya
juga ikut terlepas. Kemudian, hemoglobin akan berikatan dengan oksigen (O2)
menjadi oksihemoglobin (disingkat HbO2).
Proses difusi dapat terjadi pada paru-paru (alveolus),
karena adaperbedaan tekanan parsial antara udara dan darah dalam alveolus.
Tekanan parsial membuat konsentrasi oksigen dan karbondioksida pada darah dan
udara berbeda.
Tekanan parsial oksigen yang kita hirup akan lebih
besar dibandingkan tekanan parsial oksigen pada alveolus paru-paru. Dengan kata
lain, konsentrasi oksigen pada udara lebih tinggi daripada konsentrasi oksigen
pada darah. Oleh karena itu, oksigen dari udara akan berdifusi menuju darah
pada alveolus paru-paru.
Sementara itu, tekanan parsial karbondioksida dalam
darah lebih besar dibandingkan tekanan parsial karbondioksida pada udara.
Sehingga, konsentrasi karbondioksida pada darah akan lebih kecil di bandingkan
konsentrasi karbondioksida pada udara. Akibatnya, karbondioksida pada darah
berdifusi menuju udara dan akan dibawa keluar tubuh lewat hidung.
b. Pernafasan Internal
Berbeda dengan pernapasan eksternal, proses terjadinya
pertukaran gas pada pernapasan internal berlangsung di dalam jaringan tubuh.
Proses pertukaran oksigen dalam darah dan karbondioksida tersebut berlangsung
dalam respirasi seluler.
Setelah oksihemoglobin (HbO2) dalam paru-paru
terbentuk, oksigen akan lepas, dan selanjutnya menuju cairan jaringan tubuh.
Oksigen tersebut akan digunakan dalam proses metabolisme sel. Reaksi yang
terjadi adalah sebagai berikut.
Proses masuknya oksigen ke dalam cairan jaringan tubuh
juga melalui proses difusi. Proses difusi ini terjadi karena adanya perbedaan
tekanan parsial oksigen dan karbondioksida antara darah dan cairan jaringan.
Tekanan parsial oksigen dalam cairan jaringan, lebih rendah dibandingkan
oksigen yang berada dalam darah. Artinya konsentrasi oksigen dalam cairan
jaringan lebih rendah. Oleh karena itu, oksigen dalam darah mengalir menuju
cairan jaringan.
Sementara itu, tekanan karbondioksida pada darah lebih
rendah daripada cairan jaringan. Akibatnya, karbondioksida yang terkandung
dalam sel-sel tubuh berdifusi ke dalam darah. Karbondioksida yang diangkut oleh
darah, sebagian kecilnya akan berikatan bersama hemoglobin membentuk karboksi
hemoglobin (HbCO2). Reaksinya sebagai berikut.
Namun, sebagian besar karbondioksida tersebut masuk ke
dalam plasma darah dan bergabung dengan air menjadi asam karbonat (H2CO3). Oleh
enzim anhidrase, asam karbonat akan segera terurai menjadi dua ion, yakni ion
hidrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO- Persamaan reaksinya sebagai berikut.
CO2 yang diangkut darah ini tidak semuanya dibebaskan
ke luar tubuh oleh paru-paru, akan tetapi hanya 10%-nya saja. Sisanya yang
berupa ion-ion bikarbonat yang tetap berada dalam darah. Ion-ion bikarbonat di
dalam darah berfungsi sebagai bu. er atau larutan penyangga.\ Lebih tepatnya,
ion tersebut berperan penting dalam menjaga stabilitas pH (derajat keasaman)
darah.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar