Sistem Pernapasan Manusia

Sistem Pernapasan Manusia 

Respirasi atau yang biasa disebut dengan pernapasan adalah proses menghirup udara bebas yang mengandung O2 (oksigen) dan mengeluarkan udara yang mengandung CO2 (karbondioksida) sebagai sisa oksidasi keluar dari tubuh. Proses menghirup oksigen ini disebut inspirasi sedangkan proses mengeluarkan karbondioksida disebut ekspirasi. Dalam proses pernapasan, oksigen merupakan zat kebutuhan utama. Oksigen untuk pernapasan diperoleh dari udara di lingkungan sekitar.

Organ yang berperan penting dalam proses respirasi adalah paru - paru/pulmo. Sistem respirasi terdiri dari hidung/nasal, faring, laring, trakea, brokus, bronkiolus dan alveolus. Respirasi adalah pertukaran antara O2 dan CO2 dalam paru-paru, tepatnya dalam alveolus. Pernapasan sangat penting bagi kelanjutan hidup manusia. Apabila seseorang tidak bernafas dalam beberapa saat, maka orang tersebut akan kekurangan oksigen (O2), hal ini dapat mengkibatkan orang tersebut kehilangan nyawanya.  (Utama, 2018:2)

Fungsi sistem pernafasan ialah

1.   Tempat terjadinya pertukaran gas dari atmosfer ke sirkulasi darah

2.   Memindahkan udara dari dan permukaan paru-paru.

3.  Melindungi dan menjaga mukosa dari dehidarasi, perubahan suhu atau variasi lingkungan sekitar, serta mempertahankan permukaan mukosa lainnya dari invasi bakteri pathogen

4. Memproduksi bunyi atau suara untuk berbicara, bernyanyi, dan kegiatan komunikasi verbal lainnya

5. Menyediakan sensasi penciuman untuk dikirim ke system saraf pusat dari epitalium saraf olfaktorius di bagian superior rongga hidung.

Saluran pernapasan berfungsi untuk menghantarkan udara dari  dan kepermukaan paru. Saluran pernapasan bagian atas dan berlanjut pada system konduksi udara. Udara yang telah mencapai alveoli telah bersih dari partikel-partikel asing dan bakteri pathogen. Selain itu kelembaban dan suhu udara telah sesuai dengan batas yang mampu diterima oleh alveoli. Semua proses tersebut terlaksana karena adanya mukosa respirasi yang mengatur agar aktivitas tersebut berjalan secara optimal (Muttaqin, 2008:2).

Ketika kebanyakan orang berpikir tentang sistem pernapasan, mereka secara alami fokus pada organ paru-paru dan kegiatan bernafas. Sesungguhnya, bernafas adalah fungsi yang diperlukan dari tubuh yang sehat. Tanpa adanya paru-paru, sel-sel tubuh tidak bisa beroperasi dengan baik. Paru-paru hanyalah salah satu bagian dari organ pernafasan. Organ pernafasan yang lainnya juga ikut berperan antara lain seperti hidung, faring, laring (penghasil suara), trakea (batang tenggorok), bronkus, bronkeolus, dan alveoli.

Untuk bernafas, tubuh harus mengambil udara melalui hidung. Udara terdiri dari banyak gas yang berbeda. Sekitar 78 persennya adalah nitrogen, 21 persen adalah oksigen, dan argon, karbon dioksida, metana, dan gas-gas langka lainnya membentuk 1 persen terakhir. Dari semua gas yang membentuk udara yang kita hirup, oksigen merupakan unsur gas yang dapat digunakan oleh tubuh. Lew (2010:5)

Organ-organ Pernapasan Manusia

a. Hidung

Hidung atau nasal berfungsi sebagai saluran untuk mengalirkan udara ke dalam paru-paru, sebagai penyaring kotoran dan melembabkan serta menghangatkan udara yang dihirup ke dalam paru-paru . Nasal terdiri atas bagian eksternal dan internal. Bagian eksternal menonjol dari wajah dan disangga oleh tulang hidung dan kartilago, dilindungi otot - otot dan kulit , serta dilapisi oleh membran mukosa. Lapisan dalam terdiri dari selaput lendir yang berlipat-lipat yang dinamakan karang hidung (konka nasalis) yang berjumlah 3 buah :

a.Konka nasalis inferior (karang hidung bagian bawah)

b.Konka nasalis media (karang hidung bagian tengah)

c.Konka nasalis superior (karang hidung bagian atas)

Gambar 1.1 Membran yang melapisi hidung 
memungkinkan udara untuk dihangatkan, dibasahi, dan 
disaring ketika dihirup.

Sumber : Lew (2018:6)

Dasar dari rongga hidung dibentuk oleh tulang rahang atas, ke atas rongga hidung berhubungan dengan beberapa rongga yang disebut sinus para nasalis yang terdiri dari :

a. Sinus maksilaris pada rongga rahang atas

b. Sinus frontalis pada rongga tulang dahi

c. Sinus sfenoidalis pada rongga tulang baji

d. Sinus etmoidalis pada rongga tulang tapis

Fungsi dari organ hidung antara lain :

a.Bekerja sebagai saluran udara pernapasan

b.Sebagai penyaring udara pernapasan yang di lakukan oleh bulu-bulu hidung

c.Dapat nenghangatkan udara pernapasan oleh mukosa

d.Membunuh kuman yang masuk bersama udara pernapasan oleh leukosit yang terdapat dalam selaput lendir (mukosa) atau hidung. (Utama, 2018 :2-5)

b. Faring 

Faring berasal dari kata Pharynx dari bahasa yunani yang berarti tenggorokan. Panjang faring pada umumnya sekitar 12-15 cm. Faring merupakan saluran yang menghubungkan antara hidung ke trakea dan mulut ke esophagus. Faring berbentuk seperti tabung kerucut karena pada bagian awal nya besar dan akan menyempit saat menuju akhir sehingga menyerupai corong. (Utama, 2018: 5-6). Faring terdiri atas tiga bagian yang dinamai berdasarkan letaknya, yakni nasofaring (dibelakang hidung), orofaring (dibelakang mulut), dan laringofaring (dibelakang laring).(Muttaqin, 2008:5).

Bagian –Bagian Faring

Ada 3 bagian utama yang terdapat pada faring- bagian-bagian tersebut meliputi:

1. Nasofaring

Nasofaring merupakan faring yang letak di belakang rongga hidung dan bagian ini hanya dapat di lalui oleh udara saja.  Nasofaring biasanya dikenal dengan sebutan saluran hidung-tenggorokan. Lebar dan panjang nasofaring sekitar 2 cm dan 4 cm. di nasofaring terdapat 2 bagain penting lainnya yaitu: 

1. Tuba eustachius, adalah merupakan bagian penghubung antara nasofaring dan telinga bagian tengah dan berfungsi untuk mengatur dan menyeimbangkan tekanan udara telinga dengan bagian luar tubuh manusia. Tabung Eustachius akan terbuka saat kita bersin, menelan, menguap dan menggerakan rahang dengan posisi tertentu. 1/3 Bagian tabung Eustachius adalah struktur tulang pada bagain arah telinga dan 2/3 bagian tabung Eustachius adalah tulang rawan yang dekat dengan arah nasofaring.

2. Tonsil adenoid (faringeal) adalah massa berlobus yang terletak di langit-langit mulut dan tersusun atas jarinagn limfoid. Fungsinya adalah untuk mencegah dan melawan bakteri atau organism berbahaya masuk kedalam melalui mulut dan hidup. Tonsil adenoid (faringeal) dapat menghasilkan antibody untuk melawan infeksi.

2. Orofaring

Merupakan bagian faring yang letaknya dibelakang rongga mulut. Berperan dalam sistem pernapasan dan pencernaan dan dapat dilewati oleh udara dan juga makanan.  Dalam orofaring terdapat klep yang disebut epiglotis yang berfungsi sebagai pengatur agar makanan tidak masuk ke saluran pernapasan. 

Saat proses bernapas berlangsung, klep tersebut akan membuka saluran pernapasan dan menutup saluran pencernaan, sedangkan saat kita akan menelan makanan klep akan membuka saluran pencernaan dan menutup saluran pernapasan.

Dibagian dinding lateral terdapat tonsil palatina yang tersusun dari jaringan limfotik dan berguna untuk melindunginya dari infeksi. 

3. Laringofaring

Merupakan bagian akhir dari faring dan dilewati oleh udara dan makanan. Laringofaring adalah tempat atau titik temu saluran pencernaan dan pernapasan. Saat proses menelan, maka saluran pernapasan akan tertutup oleh sebab itu kita tidak bisa bernapas saat menelan.  Laringofaring dilapisi sel epitel skuamosa yang berlapis. Laringofaring biasanya disebut juga dengan sebutan hipofaring.

   

Gambar 1.2 Bagian-bagian Faring

sumber:https://www.klik-sma.com

c. Laring

Laring merupakan saluran pernapasan berupa tabung iregular (tak beraturan) yang terletak antara faring dengan trakea. Laring, merupakan organ pembuka dalam saluran pernapasan. Laring sangat penting bagi manusia, mengingat trakea dan esophagus terletak pada posisi yang sama, dengan demikian harus ada pengaturan agar makanan yang masuk tetap memasuki esophagus. Dengan adanya laring, pengaturan tersebut dapat berjalan sempurna. Di dalam laring terdapat:

1. Epiglotis

Merupakan bagian laring yang menjulur keluar ke bagian faring. Epiglotis tersusun atas tulang rawan elastis. Keberadaan epiglotis sangat penting dalam pengaturan pernapasan dan pencernaan. Epilotis tersusun atas sel – sel epitel gepeng (pipih) yang beralih ke epitel silindrin secara berangsur – angsur pada daerah yang mendekati trakea.

2. Pita suara

Pita suara merupakan tulang rawan hialin yang melebar pada bagian lumen laring tepat di bawah epiglotis. Pasangan tulang bagian atas membentuk pita suara palsu yang dilapisi oleh lapisan epitel bersilia serta kelenjar mukosa. Sementara itu, pada tulang bagian bawah membentuk pita suara sejati. Jalinan serat – serat elastin membentuk ligamen vokal yang diselingi oleh otot lurik. Keberadaan otot lurik dalam laring berperan dalam mengatur tegangan dalam ligamen tersebut. Suara yang muncul merupakan hasil dari tegangan ligamen ketika dilewati udara.

a. Anatomi Laring

Laring tersusun atas:

1. Jaringan epitel

Jenis epitel yang menyusun laring bervariasi. Namun sebagian besar tersusun atas epitel silindris bersilia (pada lumen laring). Sementara jenis epitel lain yang menyusun laring ialah epitel pipih yang terdapat pada bagian ujung epiglotis. sel – sel epitel silindris pada lumen laring menghasilkan mukus atau lendir.

2. Jaringan ikat

Jenis jaringan ikat yang menyusun laring ialah:

a. Lamina propia

Merupakan bagian membran basal pada lapisan epitel. Berfungsi menghubungkan lapisan epidermis dengan jaringan lainnya. Di dalam lamina propia terdapat tulang rawan laringeal yang pada orang tua mengalami perkapuran.

b. Ligamen

Ligamen merupakan kelompok jaringan ikat padat yang menghubungkan otot dengan tulang. Berkas – berkas ligamen menbentuk pita suara yang menghasilkan nada atau bunyi. Suara atau bunyi ditimbukan oleh getaran yang ditimbulkan oleh ligamen.

c. Tulang rawan

Jenis tulang rawan yang menyusun laring umumnya ialah tulang rawan hialin. Naun pada epiglotis tersusun atas tulang rawan elastis. Tulang rawan berfungsi sebagai penyokong struktural dan fungsional laring.

3. Jaringan otot

Jenis otot yang menyusun laring ialah otot lurik yang menyusun pita suara bersama ligamen (muskulus fokalis). Getaran yang dihasilkan oleh gerakan otot ini menyebabkan munculnya suara.

b. Fungsi Laring

Adapun fungsi laring adalah sebagai berikut:

1. Melindungi tabung trakea dari masuknya makanan

Epiglotis yang terletak di bagian pangkal laring berfungsi untuk melindungi masuknya makanan dan air ketika sedang makan. Epiglotis akan menutup trakea sehingga tabung pernapasan tertutup. Epiglotis hanya akan menutup ketika menelan makanan, oleh karenanya dilarang bicara ketika sedang makan atau minum. Jika hal ini dilakukan maka akan makanan dan minuman dapat masuk ke trakea. Tersedak merupakan gerak refleks yang diatur untuk mengeluarkan makanan dan minuan tersebut.

2. Membuka jalan napas

ketika sedang tidak menelan makanan, epiglotis pada laring akan senantiasa terbuka untuk menyalurkan udara pernapasan dari hidung masuk ke tenggorokan.

3. Menghubungkan faring dengan trakea

Laring merupakan tabung pendek yang menghubungkan trakea dengan faring.

4. Mengarahkan makanan masuk ke esofagus

Ketika menelan makanan maka epiglotis pada laring akan menutup sehingga makanan akan memasuki esofagus. Dengan demikian, salura akan terlindungi dari masuknya zat makanan. Dinding – dinding saluran napas yang bersilia tidak mampu menerima masuknya zat makanan. Hal ini dapat melukai saluran pernapasan. Air yang masuk ke dalam saluran pernapasan akan mengendap di paru – paru dan menganggu proses pernapasan.

5. Menghasilkan nada suara

Tulang laring yang melebar membentuk pita suara yag tersusun atas jalinan ligamen dan otot lurik. Suara yang ditimbulkan terjadi ketika laring terbuka. Getaran yang ditimbulkan oleh jalinan ligamen ini akan menghasilkan suara karena gesekan dengan udara yang masuk.

    

Gambar 1.3 Laring memiliki dua lapisan ligament yang disebut pita suara

sumber : http://kakakpintar.com/fungsi-laring-pengertian-dan-anatomi-laring-pada-manusia/

 

d. Trakea (Tenggorokan)

Trakea atau batang tenggorok merupakan lanjutan dari laring yang dibentuk oleh 16-20 cincin yang terdiri dari tulang-tulang rawan yang berbentuk kuku kuda (huruf C). sebelah dalam diliputi oleh selaput lendir berbulu getar yang disebut sel bersilia, hanya bergerak ke arah luar. Panjang trakea 9-11 cm dan dibelakang terdiri dari jaringan ikat yang dilapisi otot polos.

Gambar 1.4 Trakea disusun oleh struktur tulang rawan berbentuk huruf C

Sumber: Utama (2018:8)

Trakea bersifat fleksibel, sehingga mampu mengalami kontraksi dan kembali mengalami relaksasi keukuran semula. Kontraksi otot polos trakea akan mengurangi ukuran diameter rongga trakea, dan pada keadaaan ini dibutuhkan tenaga yang cukup besar untuk mengeluarkan udara dari paru-paru. Tulang rawan berfungsi mencegah terjadinya penyumbatan dan menjamin keberlangsungan jalannya udara, walaupun terjadinya tekanan selama pernapasan. Trakea burfungsi sebagai perlintasan udara setelah melewati saluran pernapasan bagian atas membawa udara bersih, hangat dan lembab. Pada trakea terdapat sel-sel bersilia yang berguna untuk mengeluarkan benda-benda asing yang masuk bersama-sama denganudara pernafasan. Yang memisahkan trakea menjadi bronkus kiri dan kanan disebut dengan karina (Utama, 2018:7-8).

e. Cabang Batang Tenggorok (Bronkus)

Bronkus memiliki struktur yang serupa dengan trakea. Bronkus kiri dan kanan tidak simestris. Bronkus kanan lebih pendek, lebih lebar dan lebih vertikal seperti trakea. Sebaliknya, bronkus kiri lebih panjang, lebih sempit dan sudutnya pun lebih runcing. Bentuk anatomi yang khusus ini memiliki implikasi klinis terdiri seperti jika ada benda asing yang terinhalasi, maka benda itu lebih memungkinkan berada di bronkus kanan dibandingkan bronkus kiri karena arah dan lebarnya.

Bronkus Pulmonaris

Bronkus Pulmonaris bercabang dan beranting sangat banyak. Cabang bronkus memiliki struktur seperti trakea. Dinding bronkus dan cabang-cabangnya dilapisi epitelium batang, bersilia, dan berlapis semu. Saluran yang semakin kecil menyebabkan jenis epitelium bronkus mengalami penyesuaian sesuai dengan fungsinya

.           Bronkus Pulmonaris disebut saluran penghantar udara karena fungsi utamanya adalah mengantar udara ke tempat pertukaran gas di paru. Selain bronkus terminalis terdapat pula asinus yang merupakan unit fungsional paru sebagai tempat pertukaran gas. Asinus terdiri atas bronkhiolus respiratorius dan duktus alveolaris yang seluruhnya dibatasi alveoli dan sakus alveolus terminalis yang merupakan struktur akhir paru (Mutaqqin, 2008:8).

 Gambar 1.5 Struktur anatomi saluran pernapasan bagian bawah, struktur anatomi trakea dengan cincin dan plat kartilago yang berfungsi menjaga agar respirasi berjalan dengan baik.

(Sumber: Simon dan Schuster, 20032003 dalam Mutaqqin, 2008:8)

 

Video penjelasan Bronkus Sumber : https://www.youtube.com/watch?v=z6tEhoapxrA&list=PLpRFwzGGbpJtkclYs_gcr66_uGxMn-P0K&index=3&loop=0&autoplay=0

f. Anak Cabang Batang Tenggorok (Bronkiolus)

Bronkiolus adalah percabangan selanjutnya dari bronkus yang berfungsi sebagai jalan masuk udar menuju alveolus. Bronkiolus memiliki diameter sekitar 1mm atau bahkan lebih kecil.diameter bronkiolus dapat berubah untuk menyesuaikan tekanan udara yang masuk. Diameter bronkiolus yang membesar disebut bronkodilasi yang dirangsang oleh hormon epineprine dan saraf simpatik. Sementara penyempitan diameter bronkiolus disebut dengan bronkokonstriksi yang dirangsang oleh histamin dan saraf parasimpatis 

Jika bronkus tersusun dari sel epitel squamosa, jaringan pada bronkiolus terdiri dari sel epitel kuboid bersilia dan juga otot polos. Bronkiolus terbagi menjadi bagian yang lebih kecil yang disebut terminal yang diameternya kurang dari 0.5mm. pada terminal bronkiolus inilah terdapat duktus alveolus. Terminal bronkiolus adalah tempat berakhirnya perjalanan udara yang selanjutnya udara akan mengalami pertukaran dalam alveolus.

Gambar 1.6 Anak Cabang Batang Tenggorok (Bronkiolus)

        sumber: https:// www.sridianti.com

g. Alveolus

Ada sekitar 300-400.000.000 alveoli dalam paru-paru orang dewasa. Diameter rata-rata dari alveolus adalah sekitar 200 sampai 300 mikron. Alveoli mengandung kolagen dan serat elastis. yang dilapisi dengan sel epitel dan pori-pori di antara mereka yang disebut Kohn. Selama pernafasan, jaringan ikat elastis yang membentuk ruang antara alveoli paru-paru mulai berfungsi.

Sebuah alveoli terdiri dari tiga sel utama yang berbeda seperti sel alveolar skuamosa, sel-sel epitel skuamosa dan sel alveolar besar. Sel-sel epitel skuamosa juga disebut sel Tipe I dan sel-sel alveolar besar juga dikenal sebagai sel Tipe II. Struktur dinding alveolar dibuat oleh sel-sel alveolar skuamosa. Sel-sel epitel skuamosa membentuk kapiler yang mencakup sekitar 70% dari daerah tersebut.

Fungsi kapiler ini adalah untuk difusi gas. Akhirnya, sel-sel alveolar besar mensekresikan surfaktan yang membantu pada pengurangan tegangan permukaan air. Hal ini juga membantu dalam pemisahan membran dan meningkatkan pertukaran gas. Jika endotelium dari alveolus akan rusak, sel-sel alveolar besar membantu dalam memperbaiki mereka.

Alveolus juga terdiri dari sel-sel makrofag. Sel-sel ini membantu dalam menghancurkan berbagai benda asing seperti bakteri, dll dan memiliki fungsi yang terkait dengan sistem kekebalan tubuh.

Fungsi Alveoli

Fungsi dasar dari alveoli adalah untuk pertukaran gas. Alveoli adalah kantung udara di mana pertukaran gas (oksigen dan karbon dioksida) terjadi dalam paru-paru. Alveoli adalah tempat di mana pertukaran gas selama respirasi berlangsung. Alveoli dikelilingi oleh kapiler yang membawa darah. Pertukaran karbon dioksida dalam darah dari kapiler ini terjadi melalui dinding alveolus. 

Alveoli mulai berfungsi ketika kita menghirup udara melalui lubang hidung kita. Udara melewati rute yang panjang yang terdiri dari berbagai organ pada sistem pernapasan. Organ-organ ini termasuk saluran hidung, faring, laring, trakea, bronkus utama, saluran bronkial kecil, bronkiolus dan akhirnya mencapai alveolus melalui kantung udara kecil. Udara mengandung oksigen yang diserap oleh darah mengalir melalui kapiler. Oksigen ini kemudian diteruskan ke sistem peredaran darah, sehingga menyelesaikan siklus pertukaran gas.

Gambar 1.7 Proses pertukaran oksigen dari alveolus ke dalam darah. 

Dan setelah berada di darah, 

oksigen dibawa ke sel-sel tubuh yang membutuhkan

Sumber : https://www.shutterstock.com/g/alila?searchterm=respiration 

 

h. Paru-paru

Terdapat Sepasang paru-paru yang terletak di dalam rongga dada. Masing-masing paru-paru dibungkus dalam kantong berdinding ganda yang disebut pleura. Bronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus yang lebih kecil. Setiap bronkiolus berakhir pada kantong udara berdinding tipis yang disebut alveolus (jamak alveoli) atau kantong alveolar yang berbentuk seperti seikat anggur.

Dinding alveoli sangat tipis dan ditutupi oleh kapiler darah. Disini terjadi pertukaran gas pernafasan, antara gas dari dalam darah dan gas (udara) dari kantong alveolar. Pertukaran gas tersebut terjadi secara difusi melalui dinding alveolar. Kedua paru-paru memiliki sekitar 300 juta alveoli. Luas total permukaan alveoli kedua paru-paru hamper seluas 400 sampai 800 kaki persegi yang menjadikannya sangat efisien untuk pertukaran gas. 

Gambar 1.8 Paru-paru

sumber: https://www.shutterstock.com/g/alila?searchterm=respiration

 

Mekanisme Pernapasan Pada Manusia

         Ketika kita menarik napas, udara dari luar mengalir masuk ke dalam alveoli paru-paru. Peristiwa ini disebut inhalasi (inspirasi). Selama inhalasi, diafragma dan otot yang menempel pada tulang rusuk berkontraksi. Akibatnya, rongga dada membesar karena dada bergerak ke atas dan ke depan sehingga menambah volume di dalam rongga dada. Dengan adanya penambahan volume, tekanan udara di dalam rongga dada menurun dan udara dari luar segera mengalir ke paru-paru melalui nostril, trakea, dan bronki. Dengan cara ini, alveoli terisi dengan udara yang kaya oksigen. Selanjutnya, oksigen dari dinding tipis alveoli merembes ke kapiler darah (yang mengelilingi alveoli) dan terjadi pertukaran gas. Karbon dioksida dari jaringan merembes ke darah dan diangkut ke alveoli untuk diembuskan.

         Ketika menghembuskan napas, diafragma dan otot pada tulang rusuk berelaksasi karena rongga dada berkontraksi dan menjadi lebih keci. Hal tersebut menyebabkan karbon dioksida terdorong keluar dari paru-paru melalui trakea dan nostril. Dihembuskannya udara atau karbon dioksida disebut ekshalasi (ekspirasi). Dengan demikian, proses bernapas terdiri atas dua peristiwa, yaitu inhalasi dan ekshalasi yang terjadi secara tidak sadar.

Jenis-jenis Pernafasan Pada Manusia

1.Pernapasan Dada

Pernafasan dada terutama diatur oleh kontraksi dan relaksasinya otot-otot tulang rusuk.

>>Fase Inspirasi

Pada waktu otot antar tulang rusuk berkontraksi, rongga dada membesar. Oleh karena rongga dada merupakan ruang tertutup, maka tekanan udara di dalamnya mengecil. Paru-paru yang dilindungi selaput tipis (pleura) akan mengembang, sehingga udara luar masuk kedalam paru-paru melalui saluran pernafasan.

>>Fase Ekspirasi

Apabila otot antar tulang rusuk relaksasi (mengendur), rongga dada mengecil sehingga tekanan udara didalamnya naik dan menekan dinding paru-paru. Volume paru-paru mengecil dan menekan udara di dalam keluar melalui saluran pernapasan.

2. Pernapasan Perut

Proses inspirasi dan ekspirasi pada dasarnya sama dengan pernafasan dada. Perbedaannya terletak pada otot yang mengaturnya. Pernafasan perut terutama diatur oleh kontraksi dan relaksasi otot diafragma.

>>Fase Inspirasi

Fase Inspirasi terjadi pada waktu otot diafragma berkontraksi, yang ditandai dengan permukaan diafragma turun 1 sampai 5 cm, rongga dada membesar, tekanan udara didalamnya turun, di ikuti membesarnya paru-paru dan menurunnya tekanan udara didalam paru-paru, sehingga udara luar masuk melalui saluran pernafasan.

>>Fase Ekspirasi

Apabila diafragma relaksasi, maka akan terjadi peristiwa ekspirasi atau kembalinya otot diafragma ke posisi semula sehingga rongga dada menjadi kecil. Akibat tekanan dalam rongga dada membesar daripada tekanan diluar.

Jenis pernafasan yang umum di lakukan oleh manusia adalah pernapasan dada. Sedangkan untuk dapat melakukan pernapasan perut di perlukan latihan yang rutin.

 

Proses Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida di Alveolus

Di dalam alveolus akan terjadi pertukaran gas. Oksigen yang kita hirup sewaktu bernapas, akan masuk ke dalam alveolus dan kapiler-kapiler darah yang ada di dalamnya dengan cara difusi, untuk dikirimkan ke seluruh bagian tubuh. Demikian pula dengan karbondioksida, gas ini akan diangkut keluar tubuh dengan cara yang sama.

a. Difusi dan Pengangkutan Oksigen

Pada saat kita bernapas, gas yang kita butuhkan adalah oksigen. Oksigen akan berdifusi ke dalam alveolus, kemudian diedarkan ke seluruh sel di dalam tubuh. Difusi oksigen ke dalam sel tubuh terjadi akibat adanya perbedaan tekanan. Pada saat tekanan udara luar satu atmosfer (760 mmHg), tekanan oksigen di dalam paru-paru 150 mmHg, arteri 100 mmHg, dan tekanan oksigen di dalam jaringan 0-40 mmHg. Karena tekanan di luar sel lebih tinggi maka oksigen akan berdifusi masuk ke dalam sel-sel jaringan tubuh.

Pada saat tekanan oksigen di dalam arteri 100 mmHg, setiap 100 ml darah dapat mengangkut 19 ml oksigen. Dari jumlah tersebut, 12 ml oksigen akan terbawa darah di vena, sedangkan yang 7 ml akan masuk ke dalam sel-sel jaringan tubuh. Sehingga, pada seorang wanita dengan 5 lt darah, dapat menyampaikan 350 ml oksigen setiap kali beredar.

Pengangkutan oksigen dalam tubuh dilakukan oleh plasma darah dan haemoglobin. Hemoglobin dapat mengikat dan melepaskan oksigen dalam reaksi bolak-balik. Proses pengikatan dan pelepasan oksigen di pengaruhi oleh kadar O2, CO2, dan tekanan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut.

HbO2                                         Hb + O2 dalam pembuluh darah            dalam paru-paru

 

b.      Difusi dan Pengangkutan Karbondioksida

Difusi CO₂ dan jaringan ke darah dan alveolus juga dipengaruhi oleh perbedaan tekanan. Pada saat tekanan CO₂ di dalam jaringan 60 mmHg, tekanan CO₂ di dalam vena 47 mmHg, dan di dalam jaringan tubuh lebih tinggi daripada vena dan alveolus maka CO₂ pun akan berdifusi keluar dari jaringan ke alveolus.

            Pengangkutan karbondioksida dapat berlangung melalui tiga cara, yaitu sebagai berikut.

1)     

CO2 + H2O           H2CO3                              H+ +HCO3- 5 % dari CO2 darah      asam karbonat

Kira-kira 5 % CO₂ larut dalam plasma dan membentuk asam karbonat sehingga pH darah menjadi asam, tetapi dapat dinetralkan kembali oleh ion-ion Na⁺ dan K⁺ di dalam darah. Reaksinya adalah sebagai berikut.

 

2)      Pengangkutan 30% CO₂ dalam bentuk karbomino, yaitu CO₂ berdifusi ke dalam sel darah merah dan berikatan dengan NH_2..

3)      Sisanya 65 % pengangkutan CO₂ dalam bentuk ion HCO₃^-, disebut pertukaran klorida melalui prose berantai, yaitu CO₂ masuk ke sel darah merah dan terjadi reaksi bolak-balik yang dipercepat oleh enzim karbonat anhydrase, kemudian H⁺ yang bersifat racun akan diikat oleh Hemoglobin. HCO₃^- keluar dari sel darah merah menuju plasma darah, kemudian kedudukannya diganti oleh Cl dari plasma darah. Reaksinya adalah sebagai berikut.

CO2 + H2O           H2CO3                             H+ +HCO3- Karbonat anhidrase

 

Kapasitas Paru-paru

Kapasitas paru-paru adalah suatu kemampuan paru-paru dalam menampung udara pernapasan. Kapasitas peru-paru dibagi menjadi enam bagian yaitu:

Kapasitas Paru-Paru

1. Udara tidal

Udara yang kaluar masuk pada saat kita melakukan pernapasan biasa atau rileks. Jumlah volumenya adalah 500 mL.

2. Udara komplementer

Udara yang masih bisa dihirup setelah inspirasi (pemasukan udara) biasa. Jumlah volumenya adalah 1,5 L.

3. Udara suplementer

Udara yang masih bisa kita keluarkan setelah ekspirasi (biasa). Jumlah volumenya adalah 1,5 L.

4. Kapasitas vital paru-paru

Kemampuan paru-paru yang bisa melakukan respirasi yang kuat (jumlah udara tidal + udara kompementer + udara suplementer). Volumenya adalah 3,5-4 liter.

5. Udara residu

Udara yang masih ada di dalam paru-paru setelah kita melakukan respirasi yang kuat. Volumenya kurang lebih 500 L.

6. Kapasitas total paru-paru

Jumlah volume udara yang dapat ditampung oleh paru-paru. Pada saat keadaan normal, volume udara di dalam paru-paru kita mencapai 4500 cc atau 4,5 L. Pada kondisi demikian disebut kapasitas total urada pernapasan kita. Yang digunakan untuk aktivitas adalh sekitar 3500 cc. Sisanya yang 1000 cc digunakan untuk mengisi paru-paru yang disebut sebagai residu (udara sisa).

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pernafasan

Pada ukurannya, setiap menit manusia melakukan pernapasan antara 15-18 kali (inspirasi-ekspirasi). Cepat lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, baik dari dalam maupun dari luar, yaitu:

1. Usia

Faktor usia dapat memengaruhi frekuensi pernapasan. Hal ini dapat kita buktikan dengan mengamati frekuensi pernapasan seorang bayi dengan orang dewasa. Dari contoh tersebut kita akan menemukan fakta bahwa bayi atau anak – anak akan memiliki frekuensi pernapasan yang lebih cepat dibanding orang dewasa. Bayi dan anak – anak merupakan usia pertumbuhan dan perkembangan dalam masa ini akan dibutuhkan energi yang lebih banyak untuk membangun sistem tubuh serta proses pertumbuhan. Oleh karena itu, bayi akan memerlukan oksigen lebih banyak untuk memenuhi permintaan energi yang dibutuhkan oleh tubuh. Frekuensi pernapasan pada bayi akan lebih cepat untuk membuang karbondioksida dan mendapatkan oksigen yang baru.

2. Jenis kelamin

Pada umumnya, laki – laki memiliki frekuensi pernapasan yang lebih cepat dibanding wanita. Pada umumnya, laki – laki memimiliki aktivitas yang lebih banyak dan berat yang memerlukan lebih banyak energi. Oleh karena itu, laju pernapasan laki – laki akan lebih cepat untuk mendapatkan pasokan oksigen dalam pembentukan energi melalui respirasi sel. Namun, hal ini tidak dapat digunakan sebagai satu – satunya faktor yang menyebabkan laki – laki memiliki ritme pernapasan yang lebih cepat daripada wanita. Terdapat faktor lain yang akan memengaruhi laju kecepatan respirasi pada seseorang.

3. Suhu tubuh

Hubungan suhu dengan laju pernapasan dapat kamu amati ketika kamu kedinginan dan kepanasan. Ingatkah kamu, bagaimana laju pernapasan pada suhu yang berbeda??? Pada saat kedinginan atau kedinginan tubuh akan aktif melakukan pembakaran untuk menghangatkan tubuh. Dengan demikian, tubuh akan memerlukan oksigen lebih banyak pada saat memasuki suhu dingin. Cobalah amati ketika kamu bepergian dan terjadi perubahan suhu yang makin rendah (dingin) maka tubuh akan meningkatkan laju frekuensi pernapasannya.

Gangguan Pada Sistem Pernapasan Manusia

Ada beberapa gangguan pada sistem pernapasan. Beberapa gangguan tersebut adalah sebagai berikut.

1. Influenza

Influenza, juga dikenal hanya sebagai flu (atau grippe), adalah infeksi virus akut pada saluran pernapasan bagian atas atau bawah yang ditandai dengan demam, menggigil, dan perasaan lemah dan nyeri pada otot, bersama dengan berbagai tingkat nyeri di kepala dan perut. Flu dapat mempengaruhi individu dari segala usia, meskipun insiden tertinggi penyakit ini di kalangan anak-anak dan dewasa muda, dan umumnya lebih sering selama bulan-bulan dingin tahun ini.

Transmisi dan Gejala

Virus influenza ditularkan dari orang ke orang melalui saluran pernapasan, dengan cara seperti menghirup tetesan yang terinfeksi akibat batuk dan bersin. Ketika partikel virus masuk ke tubuh, mereka secara selektif menyerang dan menghancurkan sel-sel epitel bersilia yang melapisi saluran pernapasan bagian atas, saluran bronkial, dan trakea. Masa inkubasi penyakit ini adalah satu hingga dua hari, setelah timbulnya gejala tiba-tiba, dengan kedinginan tiba-tiba dan berbeda, kelelahan, dan nyeri otot. Suhu naik dengan cepat menjadi 38–40 ° C (101–104 ° F). Sakit kepala difus dan nyeri otot yang parah di seluruh tubuh dialami, sering disertai dengan iritasi atau rasa sesak di tenggorokan. Dalam tiga hingga empat hari, suhu mulai turun, dan orang itu mulai pulih. Gejala yang berhubungan dengan infeksi saluran pernafasan, seperti batuk dan cairan hidung, menjadi lebih menonjol dan mungkin disertai dengan perasaan lemas yang berlama-lama. Kematian dapat terjadi, biasanya di antara orang lanjut usia yang sudah melemah oleh gangguan melemahkan lainnya, dan disebabkan dalam sebagian besar kasus-kasus oleh komplikasi seperti pneumonia atau bronkitis.

2. Emfisema

Emfisema merupakan penyakit pernapasan yang umum terjadi pada perokok. Pada penyakit ini, permukaan untuk pertukaran gas berkurang karena dinding yang memisahkan alveoli pecah. Dengan demikian, pertukaran darah menjadi berkurang. Pada situasi ini, jantung harus memompa lebih banyak darah. Kondisi ini dapat mengarah ke gagal jantung.

Orang yang memiliki pernapasan perlu di berikan masker oksigen untuk membantu pernapasan. Pada kasus yang serius, pasien di tempatkan pada suatu mesin yang disebut ventilator. Selang pada ventilator dimasukkan ke trakea pasien secara langsung untuk membantunya bernapas.

3. Sinusitis

Sinusitis adalah peradangan akut atau kronis pada lapisan mukosa dari satu atau lebih sinus paranasal (rongga-rongga di tulang yang bersebelahan dengan hidung). Sinusitis biasanya menyertai infeksi virus pernapasan atas dan dalam. Asal usul infeksi sinus akut sangat mirip dengan infeksi telinga. Biasanya telinga tengah dan sinus steril, tetapi mulut dan hidung yang berdekatan memiliki  bakteri yang bervariasi. Dalam kondisi normal, rambut yang sangat kecil yang disebut silia menggerakkan lendir di sepanjang lapisan hidung dan saluran pernapasan, menjaga sinus tetap bersih. Ketika fungsi silia rusak, infeksi dapat terjadi. Saat penderita mengalami flu biasa, penurunan fungsi silia dapat memungkinkan bakteri untuk tetap berada di permukaan membran mukosa dalam sinus dan menghasilkan sinusitis purulen. Organisme yang biasanya terlibat adalah Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, dan banyak anaerob sensitif-penisilin lainnya. Gejala umum pada penderita sinusitis ialah adanya nyeri pada wajah, sakit kepala, dan demam. Pada pemeriksaan fisik, orang dengan sinusitis biasanya ditemukan memiliki peningkatan suhu tubuh, cairan hidung, dan nyeri pada sinus.

4. Tonsilitis Tonsilitis adalah infeksi peradangan pada amandel yang disebabkan oleh invasi selaput lendir oleh mikroorganisme, biasanya Streptokokus hemolitik atau virus. Gejala-gejalanya adalah sakit tenggorokan, kesulitan menelan, demam,  dan pembesaran kelenjar getah bening di kedua sisi leher. Infeksi berlangsung sekitar lima hari.

5. Asma

Asma adalah gangguan kronis pada paru-paru di mana saluran udara yang mudah terbakar cenderung menyempit, menyebabkan  sesak dada, batuk, dan sesak napas yang berkisar dari keparahan ringan hingga mengancam jiwa. Serangan asma dapat terjadi secara tiba-tiba dan dapat terjadi pada usia berapa pun, sekitar setengah dari semua kasus terjadi pada orang yang lebih muda dari usia 10 tahun, anak laki-laki lebih sering terkena daripada anak perempuan. Pada orang dewasa,  wanita lebih sering terkena daripada pria. Ketika asma berkembang di masa kanak-kanak, sering dikaitkan dengan kerentanan yang diwariskan terhadap alergen - zat, seperti serbuk sari, tungau debu, atau bulu binatang, yang dapat menyebabkan reaksi alergi.

6. Pneumonia

Pneumonia adalah peradangan dan pemadatan jaringan paru-paru sebagai akibat dari infeksi, menghirup partikel asing, atau iradiasi. Banyak organisme, termasuk virus dan jamur, dapat menyebabkan pneumonia, tetapi penyebab paling umum adalah bakteri, khususnya spesies Streptococcus dan Mycoplasma.

7. Tuberkulosis (TBC)

Tuberkulosis adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh tubercle bacillus, Mycobacterium tuberculosis. Dalam sebagian besar bentuk penyakit, bacillus menyebar perlahan dan luas di paru-paru, menyebabkan pembentukan nodul keras (tubercles) atau massa cheeselike besar yang memecah jaringan pernapasan dan membentuk rongga di paru-paru. Pembuluh darah juga dapat terkikis oleh penyakit ini, sehingga menyebabkan orang yang terinfeksi batuk dapat mengeluarkan batuk yang bercampur darah.

8. Kanker Paru-paru

Kanker paru-paru adalah penyakit yang ditandai dengan pertumbuhan sel yang tidak terkendali di paru-paru. Kanker paru-paru terjadi terutama pada orang-orang antara usia 45 dan 75 tahun. Perokok berat memiliki kemungkinan lebih besar terkena penyakit ini dibandingkan dengan perokok ringan. Risikonya juga lebih besar bagi mereka yang mulai merokok di usia muda. Faktor risiko lainnya termasuk paparan gas radon dan asbes; perokok yang terpapar zat-zat ini memiliki risiko lebih besar terkena kanker paru-paru dibandingkan bukan perokok. 

Referensi:

Lew, K. 2010. The Amazing Human Body Respiratory System. New York : Marshall Cavendish Benchmark.

Muttaqin, A. 2008. Buku Ajar Asuhan Keperawatan Klien Dengan Gangguan Sistem Pernapasan. Jakarta: Salemba Medika

Rogers, K. 2011. The Human Body The Respiratory System. New York : Britannica Educational Publishing.

Setyaningsih, E. 2011. Biology Bringing Science to Your Life SMA/MA. Jakarta: Bumi Aksara

Utama, S.,Y.,A. 2018. Buku Ajar Keperawatan Medikal Bedah. Yogyakarta: Deepublish Cv Budi Utama

http://www.pendidikanilmu.com/2017/11/faring-pengertian-bagian-struktur-fungsi-faring.html

http://kakakpintar.com/faktor-yang-mempengaruhi-frekuensi-pernapasan-pada-manusia/

http://budisma.net/2015/01/jenis-jenis-pernapasan-pada-manusia.html

http://www.pakmono.com/2015/12/kapasitas-paru-paru-pada-manusia.html

http://pustakamateri.web.id/proses-pertukaran-oksigen-dan-karbondioksida/