RESPIRASI PADA MANUSIA

RESPIRASI PADA MANUSIA

Respirasi atau pernapasan merupakan proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida untuk menghasilkan energi yang akan digunakan untuk berbagai aktivitas hidup. Pernapasan pada manusia, seperti halnya pada Mammalia lain, dilakukan secara tidak langsung dan bertahap. Pernapasan tidak langsung artinya udara pernapasan tersebut tidak langsung berdifusi ke permukaan kulit tetapi berdifusi melalui paru di dalam tubuh. Adapun pernapasan bertahap artinya terjadi dua kali pertukaran antara O₂ dan CO₂. Pertukaran pertama dinamakan respirasi luar karena terjadi difusi gas dari luar menuju aliran darah, sedangkan pertukaran kedua dinamakan respirasi dalam karena terjadi pertukaran gas antara aliran darah dan sel-sel tubuh.

Pada saat respirasi luar, terjadi pengikatan O₂ oleh hemoglobin (Hb) dan pelepasan CO₂ oleh paru. Adapun pada pernapasan dalam terjadi pelepasan O₂ dari Hb yang kemudian masuk menuju cairan tubuh atau sel-sel tubuh dan CO₂ masuk ke dalam darah. Kedua proses tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

Pernapasan luar : Hb + O₂ HbO₂ (Oksihemoglobin)

Pernapasan dalam : HbO₂ Hb + O₂

Pada pernapasan tingkat seluler berlangsung di dalam mitokondria. Sari-sari makanan disekeliling sel akan diuraikan untuk menghasilkan energi bebas. Energi ini akan digunakan utnuk mengubah adenosin difosfat (ADP) menjadi adenosin trifosfat (ATP) dengan mengikat satu fosfat. Sistem pernapasan manusia disusun oleh alat-alat pernapasan dan mekanisme pernapasan.

1. ALAT PERNAPASAN MANUSIA

Alat pernapasan manusia adalah paru. Namun, sebelum mencapai paru, udara akan melewati hidung, faring, trakea, bronkus, bronkiolus, alveolus, dan paru.

a. HIDUNG

Hidung merupakan rongga pertama yang dilalui udara dalam proses pernapasan. Udara yang masuk hidung akan dibersihkan oleh rambut-rambut. Rongga hidung berlapis lendir (mucus) yang berfungsi mempertahankan kelembaban dan menyaring udara yang masuk. Didalamnya juga terdapat indra pencium yang menyebabkan kita dapat membaui sesuatu.

b. FARING

Faring atau tekak merupakan persimpangan antara saluran pernapasan dan saluran pencernaan. Pada percabangan tersebut terdapat epiglotis yang menjaga agar makanan tidak masuk ke saluaran pencernaan.

c. TRAKEA

Trakea atau batang tenggorok berbentuk tabung. Dinding trakea terdiri atas tiga lapis, yaitu lapisan luar yang terdiri atas jaringan ikat, lapisan tengah yang terdiri atas otot polos dan tulang rawan, serta lapisan dalam yang terdiri atas epitel bersilia yang mengandung lendir.

d. BRONKUS

Bronkus merupakan hasil percabangan trakea. Bronkus kanan akan menuju ke paru kanan dan yang kiri menuju ke paru kiri. Dinding bronkus terdiri atas tiga lapis seperti pada trakea.

e. BRONKIOLUS

Bronkus akan bercabang-cabang menjadi bronkiolus. Pada bronkiolus tidak terdapat tulang rawan. Bronkiolus akan membentuk cabang-cabang lagi yang lebih kecil.

f. ALVEOLUS

Percabangan bronkiolus akan berakhir pada alveolus yang berbentuk bola-bola. Alveolus berdinding sangat tipis dan elastis. Pada alveolus terdapat banyak kapiler darah sehingga di tempat ini terjadi pertukaran O₂ dan CO₂. Jumlah alveolus pada orang dewasa di paru kiri dan paru kanan kurang lebih 300 juta alveoli.

g. PARU

Paru atau pulmo merupakan organ pernapasan utama yang menyelimuti percabangan bronkus paru. Paru mempunyai pembungkus yang disebut pleura. Pleura terdiri atas pleura dalam (pleura viseralis) dan pleura luar (pleura parietalis). Di antara kedua pleura tersebut terdapat cairan limfa yang berfungsi melindungi paru dari gesekan pada waktu kembang kempis. Paru kanan terdiri atas tiga lobus, sedangkan paru kiri terdiri atas dua lobus.

2. MEKANISME PERNAPASAN MANUSIA

Salah satu tahap dalam proses pernapasan adalah pengikatan oksigen oleh darah. Oksigen dibutuhkan utnuk memperoleh energi. Ketiadaan oksigen dapat mematikan sel. Ketiadaan oksigen selama 3-4 detik dapat merusak sel-sel otak. Oleh karena itu, oksigen harus tetap tersedia dalam tubuh.

Bagaimanakah perjalanan oksigen sebelum diikat oleh darah serta perjalanan karbon dioksida sebelum dilepas paru? Perjalanan kedua gas tersebut dapat diketahui melalui du mekanisme pernapasan berupa pernapasan dada dan pernapasan perut.

a. Pernapasan dada dan Pernapasan Perut

Pernapasan dada terjadi sebagai berikut. Otot antartulang rusuk berkerut sehingga dada terangkat. Akibatnya, volume rongga dada bertambah. Membesarnya rongga dada menyebabkan tekanan udara dalam dada lebih kecil daripada tekanan udara luar sehingga udara luar akan masuk ke dalam rongga dada dan akan diteruskan menuju paru. Oksigen yang terdapat di dalam udara tersebut akan diikat oleh pembuluh darah yang banyak terdapat di alveolus paru. Hal inilah yang disebut Inspirasi. Otot antartulang rusuk mengendur. Akibatnya, tulang-tulang rusuk turun sehingga rongga dada mengecil. Mengecilnya rongga dada menyebabkan volume paru mengecil sehingga tekanannya menjadi lebih besar daripada tekanan udara luar. Hal ini disebut ekspirasi.

Bagaimanakah pernapasan perut terjadi? Pernapasan perut terjadi akibat adanya kontraksi dan relaksasi diafragma. Pada saat inspirasi, otot diafragma akan mengerut sehingga diafragma lebih mendatar. Akibatnya, volume rongga dada membesar yang menyebabkan tekanan didalamnya lebih kecil daripada tekanan udara luar. Kondisi ini menyebabkan udara memasuki dada dan bergerak menuju paru sehingga terjadi inspirasi. Setelah itu, akibat mengerutnya otot dinding rongga dada, diafragma akan naik hingga menyebabkan rongga dada dan paru mengecil. Akibatnya, tekanan di dalamnya meningkat sehingga terjadilah ekspirasi karena terjadi pelepasan udara dari paru. Proses pernapasan dada dan pernapasan perut tersebut berlangsung secara bersamaan.

Proses inspirasi dan ekspirasi dalam keadaan normal berlangsung sebanyak 15 – 1 kali setiap menit. Pada inspirasi tekanan udara paru turun 1 -2 mm Hg dibanding tekanan paru normal, sedangkan pada ekspirasi akan naik 2 -2 mm Hg. Ekspirasi dapat terjadi secara tiba-tiba, misalnya pada saat bersin atau tersedak. Peristiwa ini terjadi akibat pengerutan oto antartulang rusuk dan otot dinding perut secara tiba-tiba sebagai usaha untuk mengeluarkan banda asing yang terdapat dalam saluran pernapasan.

b. Volume Udara Pernapasan

Jumlah udara yang keluar masuk paru bergantung pada cara kita bernapas. Dalam keadaan biasa, udara yang dihirup dan dikeluarkan sekitar 500 c. Udara ini disebut udara pernapasan. Dari 500 cc udara tersebut, hanya 350 cc yang sampai ke paru, sisanya hanya sampai di saluran pernapasan. Jika 500 cc udara tersebut dihembuskan dengan normal, anda masih bisa menghembuskan udara 1500 cc yang merupakan udara cadangan ekspirasi dengan cara mengerutkan otot perut kuat-kuat. Selain itu, di dalam paru masih tersisa 1000 cc udara yang merupakan udara cadangan (udara residu) yang tersimpan sampai meninggal dunia.

Bagaimana dengan volume udara ekspirasi? Seteleah penghirupan udara sebanyak 500 cc, kita masih dapat menghirup udara sebanyak 1500 c. dara yang masuk itu disebut udara komplementer. Gerakan pernapasan diatur oleh sistem saraf pusat. Pusat pernapasan terdapat pada sumsum lanjutan (modula oblongata) dan diatur oleh hipotalamus di otak serta dipengaruhi oleh kadar CO₂ dalam darah.

c. Frekuensi Pernapasan

Frekuensi pernapasan pada orang dewasa berkisar antara 15 – 20 per menit. Frekuensi pernapasan pada bayi lebih cepat daripada orang dewasa. Hal ini disebabkan proses metabolisme bayi lebih aktif daripada metabolisme orang dewasa. Faktor lain yang mempengaruhi frekuensi pernapasan antara lain aktivitas tubuh, jenis kelamin, suhu dan posisi tubuh serta konsentrasi O₂ dan CO₂.

Semakin aktif seseorang, frekuensi pernapasan semakin tinggi. Adapun frekuensi pernapasan wanita lebih tinggi daripada frekuensi pernapasan pria. Jika suhu tubuh naik, kecepatan pernapasan juga akan bertambhan. Orang yang sedang berbaring, frekuensi pernapasan lebih rendah daripada orang yang duduk ataupun berdiri. Sementara itu, pertambahan CO₂ dan kekurangan O₂ akan menyebabkan pernapasan bertambah.

d. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida

Kita membutuhkan sekitar 250 cc oksigen setiap menit atau 1,5 liter setiap jam. Oksigen sebanyak itu sebagian besar diikat oleh hemoglobin dalam darah untuk disalurkan ke seluruh sel-sel tubuh. Plasma darah hanya mengikat oksigen 2-3 %.

Mengapa darah dapat mengalir hingga mencapai seluruh sel-sel tubuh? Hal ini disebabkan rendahnya tekanan oksigen sel-sel tubuh akibat sel-sel tubuh menggunakan oksigen dalam pernapasan secara terus menerus. Sebaliknay, tekanan oksigen di paru lebih tinggi akibat masuknya oksigen pada saat inspirasi. Darah akan mengalir dari tekanan oksigen yang tinggi menuju tekanan oksigen rendah. Sesampainya aliran darah pada sel-sel tubuh, oksihemoglobin akan melepaskan sekitar 37 % oksigennya.

Apa yang terjadi setelah sel-sel tubuh menerima oksigen? Sel-sel tersebut dengan cepat menggunakan oksigen untuk pernapasannya. Akibatnya, banyak karbon dioksida yang terbentuk dan akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Kondisi asam ini menyebabkan oksihemoglobin melepaskan oksigennya untuk diteruskan pada sel-sel yang lebih membutuhkannya. Itulah sebabnya, pada saat berolahraga yang proses pernapasan selnya begitu cepat, otot-otot akan melepaskan sejumlah asam laktat dengan tujuan agar oksihemoglobin melepaskan oksigennya.

Bagaimana terjadinya pertukaran CO₂ dan O₂? Pertukaran gas ini erjadi karena adanya perbedaan tekanan udara. Gas dari tempat yang bertekanan tinggi akan berdifusi ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Udara di dalam ruang paru mengandung lebih sedikit CO₂ dibandingkan dengan udara pada kapiler darah. Dengan demikian, tekanan gas CO₂ pada kapiler darah lebih tinggi daripada tekanan gas CO₂ pada paru. Akibatnya, CO₂ dari darah akan berdifusi ke ruang udara paru. Keadaan tersebut berlawanan dengan O₂. Aliran darah yang menuju paru mempunyai tekanan O₂ yang lebih rendah dibandingkan dengan tekanan O₂ di dalam ruang paru. Karena itu, O₂ akan berdifusi dari paru ke darah.