[ILMIAH] Respirasi Manusia

Manusia membutuhkan suplai oksigen secara terus-menerus untuk proses respirasi sel dan membuang kelebihan karbondioksida sebagai limbah beracun produk dari proses tersebut. Pertukaran gas antara oksigen dengan karbondioksida dilakukan agar proses respirasi sel terus berlangsung. Oksigen yang dibutuhkan untuk proses respirasi sel ini berasal dari atmosfer yang menyediakan kandungan gas oksigen sebanyak 21% dari seluruh gas yang ada. Oksigen masuk ke dalam tubuh melalui perantaraan alat pernapasan yang berada di luar.

Pada manusia, alveolus yang terdapat di paru-paru berfungsi sebagai permukaan untuk tempat pertukaran gas. Manusia dapat bertahan hidup berminggu-minggu tanpa makan, beberapa hari tanpa minum. Namun tanpa bernapas, manusia hanya akan dapat bertahan beberapa menit saja. Bernapas adalah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida dengan kembang kempisnya paru-paru, sehingga proses metabolisme di dalam tubuh kita dapat berjalan dengan baik.

Istilah pernapasan sering disama artikan dengan istilah respirasi walaupun istilah tersebut secara harfiah berbeda. Pernapasan (breathing) berarti menghirup udara dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan mengeluarkan udara sisa dari dalam tubuh ke lingkungan luar. Sedangkan respirasi (respiration) berarti suatu proses pembakaran (oksidasi) senyawa organik (bahan makanan) di dalam sel guna memperoleh energi. Pernapasan adalah proses pengambilan O2 untuk oksidasi biologi, pengeluaran H2O dan CO2, dan pembentukan energi yang terjadi di dalam sel. Pada vertebrata, termasuk manusia pernapasan terjadi melalui alat pernapasan.

Respirasi merupakan salah satu ciri makhluk hidup yang bertujuan untuk mendapatkan energi yang dibutuhkan dalam metabolisme tubuh melalui pembakaran glukosa yang ada di dalam tubuh. Pernapasan (respirasi) ialah proses ganda, yaitu terjadinya pertukaran gas di dalam jaringan atau atau pernapasan dalam (inspirasi) dan yang terjadi di dalam paru-paru bernama pernapasan luar (ekspirasi).

Respirasi, atau bernapas, memiliki tiga fungsi utama yaitu untuk mengambil oksigen, untuk mengeluarkan karbon dioksida, dan untuk meregulasi komposisi relatif dari darah. Tubuh membutuhkan oksigen untuk metabolisme makanan. Selama proses metabolisme, oksigen digabungkan dengan atom karbon dalam makanan, memproduksi karbon dioksida (CO2). Sistem pernapasan membawa udara, termasuk oksigen, melalui inspirasi, menghilangkan karbon dioksida melalui ekspirasi.

Berikut Cara Menghitung Volume Tidal, Kapasitas Vital dan Volume Total Paru-Paru Kita

1. Volume Tidal (VT)

• Praktikan menarik napas secara normal, kemudian cepat-cepat dihembuskan ke dalam gelas kimia yang direndam dalam akuarium berair melalui ujung selang.
• Ujung selang segera dilepaskan dari mulut. Ujung selang yang lepas harus lebih tinggi dari gelas kimia.
• Skala pada gelas kimia dilihat dan diamati volume udara yang timbul setelah praktikan menghembuskan napas. Volume tersebut menunjukkan volume tidal udara respirasi.
• Percobaan tersebut dilakukan juga oleh praktikan dengan jenis kelamin yang berbeda dan melakukan aktivitas berlari, kemudian hasilnya dibandingkan.

2. Kapasitas Vital Paru-paru (KV)

• Praktikan menarik napas sedalam-dalamnya, kemudian dihembuskan secara cepat ke dalam gelas kimia melalui ujung selang dengan sekuat-kuatnya.
• Ujung selang dilepaskan dari mulut.
• Skala pada gelas kimia dilihat dan diamati volume udara yang timbul setelah praktikan menghembuskan napas. Volume tersebut menunjukkan kapasitas vital dari paru-paru.
• Percobaan tersebut dilakukan juga oleh praktikan dengan jenis kelamin yang berbeda, kemudian hasilnya dibandingkan.

3. Volume Total (VT)

• Praktikan menarik dan mengeluarkan napas secara normal dan dihitung berapa kali jumlah napasnya selama 1 menit.
• Untuk menghitung volume total udara paru-paru tinggal mengalikan volume tidal dengan jumlah napas per menit.
• Percobaan tersebut dilakukan juga oleh praktikan dengan jenis kelamin yang berbeda dan melakukan aktivitas berlari, kemudian hasilnya dibandingkan.

Sistem pernapasan melibatkan beberapa organ, termasuk hidung, mulut, faring, trakea, diafragma, otot perut, dan mulut kemudian melewati faring dan laring untuk trakea. Trakea, tabung berotot membentang ke bawah dari laring, membagi di ujung bawah menjadi dua cabang yang disebut bronkus primer. Setiap bronkus memasuki paru-paru, di mana ia kemudian membagi ke saluran pernapasan sekunder, bronkiolus dan akhirnya duktus alveolar mikroskopis, yang berisi banyak kantung-kantung kecil yang disebut alveoli. Alveoli dan kapiler bertanggung jawab untuk pertukaran oksigen dan karbon dioksida.

Proses pengambilan udara masuk ke dalam tubuh disebut inspirasi atau menarik napas. Pengeluaran udara dari dalam tubuh disebut ekspirasi atau menghembuskan napas. Inspirasi udara proses aktif, disebabkan oleh kontraksi otot. Inspirasi menyebabkan paru-paru untuk mengembang di dalam thorax (dinding dada). Ekspirasi kontras adalah fungsi pasif, dibawa oleh relaksasi paru-paru yang mengurangi volume paru-paru dalam dada. Paru-paru mengisi sebagian besar ruang di dalam torax, yang disebut rongga dada, dan sangat elastis, tergantung di dinding toraks.

Inspirasi udara proses aktif, disebabkan oleh kontraksi otot. Inspirasi menyebabkan paru-paru untuk mengembang di dalam thorax (dinding dada). Ekspirasi, kontras adalah fungsi pasif, dibawa oleh relaksasi paru-paru, yang mengurangi volume paru-paru dalam dada. Paru-paru mengisi sebagian besar ruang di dalam torax, yang disebut rongga dada, dan sangat elastis, tergantung di dinding toraks. Oleh karena itu, jika udara yang masuk ke ruang antara dada dan paru-paru, salah satu atau kedua paru-paru akan runtuh.

POIN

Pernapasan adalah proses pengambilan O2 untuk oksidasi biologi, pengeluaran H2O dan CO2, dan pembentukan energi yang terjadi di dalam sel. Pada vertebrata, termasuk manusia pernapasan terjadi melalui alat pernapasan. Sistem pernapasan adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas.

Mekanisme bernafas dibagi menjadi dua yaitu inspirasi dan ekspirasi. Inpirasi terjadi bila diafragma dan otot interkostal berkontraksi yang meningkatkan ukuran dada. Ketika tekanan intrapulmonary turun udara masuk ke paru-paru sampai tekanan intrapulmonary dan tekanan atmosfer sama. Ekspirasi lebih bersifat pasif, terjadi begitu otot-otot inspitasi relaksasi dan paru-paru kembali ke semula. Bila tekanan intrapulmonary mlebihi tekanan atmosfir, udara keluar dari paru-paru.

Oksigen (O2) sangat diperlukan dalam semua kegiatan tubuh. Oleh karena itu, pemasukan oksigen dari luar ke dalam tubuh tidak boleh terhenti. Difusi oksigen dari paru-paru ke sel-sel jaringan tubuh terjadi akibat perbedaan tekanan O2. Dalam keadaan biasa, kita memerlukan oksigen ± 300 liter sehari semalam. Sebagian besar oksigen diangkut oleh Hb (hemoglobin) dalam bentuk oksimioglobin (tersimpan dalam otot) dan oksihemoglobin (tersimpan dalam sel darah merah), hanya 2-3% saja oksigen yang larut dalam plasma.

Hemoglobin dapat mengikat dan melepaskan oksigen dalam reaksi bolak-balik Hb4 + 4 O2 4 HbO2. Difusi CO2 dari jaringan ke aliran darah dan paru-paru juga disebabkan oleh perbedaan tekanan CO2. Tekanan karbondioksida (CO2) dalam jaringan ± 60 mmHg, dalam vena 47 mmHg, dalam arteri 41 mmHg, sedangkan tekanan CO2 dalam alveolus 35 mmHg. Oleh karena itu, CO2 dalam jaringan akan diangkut ke alveolus dalam paru-paru. Dalam keadaan biasa, tubuh kita menghasilkan 200 ml karbondioksida perhari.

Sistem pernapasan adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas. Sistem pernapasan pada manusia mencakup dua hal, yakni saluran pernapasan dan mekanisme pernapasan. Urutan saluran pernapasan adalah sebagai berikut: rongga hidung – faring – trakea – bronkus – paru-paru (bronkiol dan alveolus).

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 eksternal (pernapasan luar) adalah difusi gas dari luar masuk ke dalam aliran darah (pertukaran O2 dari darah), sedangkan pernapasan internal (pernapasan dalam) adalah difusi gas atau pertukaran gas dari darah ke sel-sel tubuh.

Pernapasan mempunyai tujuan menghantarkan O2 dari udara ke sel-sel di dalam tubuh seta mengangkut CO2 yang dihasilkan dalam pertukaran zat di dalam sel-sel ke udara luar. Hawa masuk ke dalam paru melewati berturut-turut: rongga hidung, faring, laring, trakea, bronkus besar, bonkrus kecil, bronkiolus sampai ke alveolus.

Fungsi dari sistem pernapasan manusia adalah untuk menyediakan oksigen (O2) ke jaringan dan untuk menghilangkan atau membuang karbondioksida (CO2) yang diproduksi. Sebagian besar O2 yang diangkut oleh darah bereaksi dengan molekul hemoglobin. Pengangkutan CO terjadi dengan cara yang sama, namun afinitas dengan hemoglobin sekitar 250 kali lebih tinggi dari O2 Kehadiran CO dalam darah mengurangi kapasitas paru-paru untuk membawa O2. Oleh karena itu, besarnya konsentrasi CO menyebabkan berkurangnya O2 di jaringan. Hemoglobin akan bereaksi dengan CO. Ikatan antara CO dan hemoglobin disebut carboxyhemoglobin (COHb). Ikatan ini dapat digunakan untuk menghubungkan efek CO dalam tubuh manusia.

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). Sekitar 97% oksigen dalam bentuk senyawa oksihemoglobin, hanya 2-3% yang larut dalam plasma darah akan dibawa oleh darah ke seluruh jaringan tubuh, dan selanjutnya akan terjadi pelepasan oksigen secara difusi dari darah ke jaringan tubuh. 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, antara lain :

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

1. Volume Tidal (VT), adalah volume udara yang diinspirasi atau diekspirasi pada setiap kali pernapasan normal. Besarnya 500 ml pada rata-rata orang dewasa.
2. Volume Cadangan Inspirasi (VCI), adalah volume udara ekstra yang diinspirasi setelah volume tidal, dan biasanya mencapai 3000 ml.
3. Volume Cadangan Ekspirasi (VCE), adalah jumlah udara yang masih dapat dikeluarkan dengan ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi normal. Pada keadaan normal besarnya 1100 ml.
4. Volume Residu/sisa (VR), adalah volume udara yang masih tetap berada dalam paru-paru setelah ekspirasi kuat. Besarnya 1200 ml.

1. Kapasitas Inspirasi (KI), merupakan volume tidal ditambah dengan volume cadangan inspirasi. Besarnya 3500 ml, dan merupakan jumlah udara yang dapat dihirup seseorang mulai pada tingkat ekspirasi normal dan mengembangkan paru-paru sampai jumlah maksimum.
2. Kapasitas Vital (KV), merupakan volume cadangan inspirasi ditambah dengan volume tidal, dan ditambah volume cadangan ekspirasi. Besarnya 4600 ml, dan merupakan jumlah udara maksimal yang dapat dikeluarkan dari paru-paru, setelah terlebih dahulu mengisi paru-paru secara maksimal dan kemudian mengeluarkannya sebanyak-banyaknya.
3. Kapasitas Residu Fungsional (KRF), merupakan volume cadangan inspirasi ditambah dengan volume residu. Besarnya 2300 ml, dan merupakan besarnya udara yang tersisa dalam paru-paru pada akhir eskpirasi normal.
4. Kapasitas Total (KT), merupakan kapasitas vital ditambah dengan volume residu. Besarnya 5800 ml, dan merupakan volume maksimal dimana paru-paru dikembangkan sebesar mungkin dengan inspirasi paksa.

Posisi tubuh juga mempengaruhi volume dan kapasitas paru-paru, biasanya menurun bila berbaring, dan meningkat bila berdiri. Perubahan pada posisi ini disebabkan oleh dua faktor, yaitu kecenderungan isi abdomen menekan ke atas melawan diafragma pada posisi berbaring dan peningkatan volume darah paru-paru pada posisi berbaring, yang berhubungan dengan pengecilan ruang yang tersedia untuk udara dalam paru-paru.

Jalur udara pernapasan untuk menuju sel-sel tubuh adalah rongga hidung faring (rongga tekak) laring trakea (batang tenggorok) bronkus paru-paru alveoli sel-sel tubuh. Mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

1. Pernapasan Dada

2. Pernapasan Perut

Perbedaan tekanan tersebut di sebabkan oleh perubahan volume rongga dada dan rongga perut dengan adanya gerakan kontraksi dan relaksasi otot interkostalis, otot diafragma, dan otot perut. Perbedaan tekanan udara paru-paru dibandingkan tekanan udara luar pada akhir ekspirasi adalah lebih tinggi ± 2 sampai 3 mmHg, sedangkan pada saat inspirasi dimulai, perbedaannya lebih rendah ± 1 sampai 2 mmHg.

Simpan