Sistem Pernapasan (Sistem Respirasi)

Sistem pernapasan atau sistem respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas. Sistem pernapasan pada manusia mencakup dua hal, yakni saluran pernapasan dan mekanisme pernapasan.

Pengertian pernafasan atau respirasi adalah suatu proses yang diawali dari pengambilan oksigen, pengeluaran karbohidrat hingga penggunaan energi di dalam tubuh. Menusia dalam bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan.

Sistem Pernafasan Manusia

Sistem pernafasan secara garis besarnya terdiri dari paru-paru dan saluran-saluran yang menghubungkan paru-paru dengan yang lainnya, yaitu hidung, tekak, pangkal tenggorok, tenggorok, cabang tenggorok, yang berperan dalan pertukaran gas.

Pada awalnya udara yang kita hirup akan melalui rongga hidung yang kemudian melewati tekak (faring) dan pangkal tenggorok (laring) kemudian terus ke tenggorokan (trakhea). Tenggorok bentuknya seperti pipa yang kuat, terletak di depan kerongkongan, melalui leher sampai mencapai rongga dada sebelah atas. Dinding tenggorok diperkuat oleh beberapa cincin rawan yang pada bagian belakangnya terbuka. Dalam rongga dada, tenggorok bercabang dua yaitu tenggorok (bronchus) kanan dan kiri yang masing-masing cabang memasuki paru-paru kanan dan paru-paru kiri.

Kedua cabang tenggorok tersebut mempunyai ranting-ranting seperti pada pohon yang disebut bronkhiolus. Pada ranting-rantingnya yang terakhir terdapat gelembung-gelembung paru-paru yang amat kecil dan amat tipis dindingnya disebut alveolus.

Gelembung-gelembung itu hanya dapat dilihat dengan mikroskop. Dalam dindingnya mengalir darah melalui pembuluh-pembuluh kapiler, sehingga mudah terjadi pertukaran gas dari darah ke udara yang terdapat dalam gelembung paru-paru dan sebaliknya. Darah tersebut mengambil zat pembakar (oksigen) dan mengeluarkan karbondioksida. 

Pola Pernapasan 

Pola pernapasan pada manusia dibedakan menjadi pernapasan dada dan pernapasan perut 

Pernapasan dada  

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot-otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar, sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
   
2. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk, sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

Pernapasan perut  

Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot diafragma sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar, sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
   
2. Fase ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot diaframa ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar. Pernapasan perut umumnya terjadi saat tidur.

Fase inspirasi terjadi secara aktif, karena melibatkan otot-otot pernapasan, sedangkan fase ekspirasi terjadi secara pasif, karena otot-otot pernapasan tidak terlibat dalam fase ekspirasi ini.

 

Respirasi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu :

1. Respirasi Luar yang merupakan pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara.
2. Respirasi Dalam yang merupakan pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh.

Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Pada saat tubuh bekerja berat, maka oksigen yang diperlukan pun akan meningkat dan bisa mencapai 10 hingga 15 kali lipat. Ketika oksigen melewati selaput alveolus di paru, hemoglobin yang berada dalam sirkulasi darah, akan mengikat oksigen, yang banyaknya akan disesuaikan dengan besar kecil tekanan udara.

Pada pembuluh darah arteri, tekanan oksigen dapat mencapai 100 mmHg (millimeter air raksa) dengan 19 cc oksigen. Sedangkan pada pembuluh darah vena, tekanannya hanya 40 milimeter air raksa, dengan 12 cc oksigen. Oksigen yang kita hasilkan dalam tubuh kurang lebih sebanyak 200 cc di mana setiap liter darah mampu melarutkan 4,3 cc karbondioksida (CO2). CO2 yang dihasilkan akan keluar dari jaringan menuju paru-paru dengan bantuan darah.

Proses Kimiawi Respirasi Pada Tubuh Manusia :

1. Pembuangan CO2 dari paru-paru : H + HCO3 ---> H2CO3 ---> H2 + CO2
2. Pengikatan oksigen oleh hemoglobin : Hb + O2 ---> HbO2
3. Pemisahan oksigen dari hemoglobin ke cairan sel : HbO2 ---> Hb + O2
4. Pengangkutan karbondioksida di dalam tubuh : CO2 + H2O ---> H2 + CO2

Saluran Pernapasan pada Manusia

Saluran pernapasan pada manusia di mulai dari rongga hidung, faring, trakea, bronkus, paru-paru (bronkiol dan alveolus).

Struktur Alat-alat pernapasan

Alat-alat pernapasan pada manusia meliputi : Hidung, Saluran pernapasan (faring, laring, trakea, bronkhus, bronkeolus, alveolus) dan Paru-paru 

1. Hidung

Hidung dan Rongga Hidung

Hidung merupakan organ pertama yang dilalui oleh udara. Di dalam rongga hidung terdapat rambut-rambut dan selaput lendir. Rongga hidung berfungsi sebagai berikut:

• Bekerja  sebagai saluran udara pernafasan.
• Sebagai penyaring udara pernafasan yang dilakukan oleh bulu-bulu hidung, selain itu bulu hidung juga berfungsi untuk menyaring partikel-partikel debu yang kasar yang terdapat dalam lubang hidung sedangkan partikel yang halus akan terjerat dalam lapisan mukus.
• Dapat menghangatkan udara pernafasan oleh mukosa.
• Membunuh kuman-kuman yang masuk, bersama-sama udara pernafasan oleh leukosit yang terdapat dalam selaput lendir atau hidung.
• Berperan dalam resonansi suara

2. Saluran Pernapasan :

a. Faring

 

Faring (tekak) merupakan persimpangan antara kerongkongan dan tenggorokan. Terdapat katup yang disebut epiglotis (anak tekak), berfungsi sebagai pengatur jalan masuk ke kerongkongan dan tenggorokan, agar tidak tersedak. 

Faring adalah pipa berotot yang berjalan dari dasar tengkorak sampai persambungannya dengan oesofagus pada ketinggian tulang rawan krikoid.  

Faring terdiri dari tiga bagian:

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

a) Dua tuba eustachius (auditorik), yang menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah.

b) 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.

a) Uvula (anggur kecil) adalah prosesus kerucut (conical) kecil yang menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak.

b) Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior.

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

b. Laring

 

Laring adalah pangkal tenggorokan, terdiri atas kepingan tulang rawan membentuk jakun dan terdapat celah menuju batang tenggorok (trakea) disebut glotis, di dalamnya terdapat pita suara (plika vokalis) dan beberapa otot yang mengatur ketegangan pita suara, sehingga timbul bunyi. Pita ini akan bergetar saat kita berbicara. 

Laring berperan untuk pembentukan suara dan untuk melindungi jalannya nafas terhadap masuknya makanan dan cairan. Di dalam laring juga terdapat Epiglotis, merupakan katup tulang rawan untuk menutup laring sewaktu orang menelan.

c. Trakea (Batang Tenggorok) 

Trakea merupakan lanjutan dari laring yang dibentuk oleh 16-20 cincin kartilago yang terdiri dari tulang-tulang rawan berbentuk seperti C. Berupa pipa yang dindingnya terdiri atas 3 lapisan, yaitu lapisan luar terdiri atas jaringan ikat, lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan, dan lapisan dalam terdiri atas jaringan epitelium besilia. Terletak di leher bagian depan kerongkongan. Fungsi silia ini untuk membantu mengeluarkan benda asing yang terbawa masuk saat bernapas.

d. Bronkhus

 

Merupakan percabangan trakea yang menuju paru-paru kanan dan kiri. Struktur bronkhus sama dengan trakea, hanya dindingnya lebih halus. Kedudukan bronkhus kiri lebih mendatar dibandingkan bronkhus kanan, sehingga bronkhus kanan lebih mudah terserang penyakit

e. Bronkheolus

 

Bronkheolus adalah percabangan dari bronkhus, saluran ini lebih halus dan dindingnya lebih tipis. Bronkheolus kiri berjumlah 2, sedangkan kanan berjumlah 3, percabangan ini akan membentuk cabang yang lebih halus seperti pembuluh.

f. Alveolus

 

Berupa saluran udara buntu membentuk gelembung-gelembung atau kantong-kantong udara, dindingnya tipis setebal selapis sel, lembab dan berlekatan dengan kapiler darah. Alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas totalnya mencapai sekitar 100 m2 (50 x luas permukaan tubuh), cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.

3. Paru-paru

Paru-paru adalah organ pada sistem pernapasan (respirasi) dan berhubungan dengan sistem peredaran darah (sirkulasi). Fungsinya adalah menukar oksigen dari udara dengan karbon dioksida dari darah. Prosesnya disebut "pernapasan eksternal" atau bernapas.

Paru, berjumlah sepasang terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan. Paru-paru kanan memiliki 3 lobus (gelambir), sedangkan paru-paru kiri memiliki 2 lobus (gelambir). Di dalam paru-paru ini terdapat alveolus yang berjumlah ± 300 juta buah. Bagian luar paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernapas, berlapis 2 dan berisi cairan

Mekanisme Pertukaran Gas

Pengangkutan O2

Pertukaran gas antara O2 dengan CO2 terjadi di dalam alveolus dan jaringan tubuh, melalui proses difusi. Oksigen yang sampai di alveolus akan berdifusi menembus selaput alveolus dan berikatan dengan haemoglobin (Hb) dalam darah yang disebut deoksigenasi dan menghasilkan senyawa oksihemoglobin (HbO) seperti reaksi berikut :

Didalam darah, sekitar 97% oksigen berada dalam bentuk senyawa oksihemoglobin, dan hanya 2 – 3% yang terlarut dalam plasma darah, yang akan dibawa oleh darah ke seluruh jaringan tubuh, dan selanjutnya akan terjadi pelepasan oksigen secara difusi dari darah ke jaringan tubuh.

Pengangkutan CO2

Karbondioksida (CO2) yang dihasilkan dari proses respirasi sel akan berdifusi ke dalam darah yang selanjutnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernapasan.

Ada 3 (tiga) cara pengangkutan CO2 :

• Sebagai ion karbonat (HCO3), sekitar 60 – 70%. 
• Sebagai karbominohemoglobin (HbCO2), sekitar 25%. 
• Sebagai asam karbonat (H2CO3) sekitar 6 – 10%.

Mekanisme Pernapasan diatur dan dikendalikan oleh dua faktor utama:

1. Kendali Kimiawi 

Kendali kimiawi adalah faktor utama dalam pengendalian dan pengaturan frekuensi, kecepatan dan dalamnya gerakan pernafasan.

Pusat pengendalian ada di kemoreseptor yang mendeteksi perubahan kadar oksigen, karbondioksida, dan ion hydrogen dalam darah arteri dan cairan serebrospinalis dan menyebabkan penyesuaian yang tepat antara frekuensi dan kedalaman respirasi.

a) Kemoreseptor sentral, yaitu neuron yang terletak di permukaan ventral lateral medulla.

b) Kemoreseptor perifer, terletak di badan aorta dan karotid pada sistem arteri.

2. Kendali Syaraf

Pernafasan dikendalikan oleh sel-sel saraf dalam susunan retikularis di batang, terutama pada medulla. Sel-sel ini mengirim impuls menuruni medulla spinals, kemudian melalui saraf frenkus ke diafragma, dan melalui saraf-saraf interkostalis ke otot-otot interkostalis. Jadi pusat pernafasan ialah suatu pusat otomatik di dalam medulla oblongata yang mengeluarkan impuls eferen ke otot pernafasan impuls aferen yang dirangsang oleh pemekaran gelembung udara, yang diantarkan oleh saraf vagus ke pusat pernafasan di dalam medulla.

Dari penjabaran di atas dapat ditarik kesimpulan-kesimpulan yaitu pertama, fungsi utama dari adanya sistem pernafasan kita adalah untuk memberikan gas oksigen ke darah, yang nantinya disalurkan ke seluruh tubuh. Kedua, ketika kita bernafas, maka yang kita hirup adalah gas oksigen (lambang kimianya O₂ ) sedangkan gas yang dilepaskan disebut gas karbondioksida dengan lambang kimianya CO₂.