Sistem Respirasi Manusia - Materi Biologi Kelas 11 SLTA/SMA/MA

Salah satu ciri-ciri makhluk hidup adalah bernafas atau disebut juga respirasi. Secara sederhana definisi respirasi adalah proses menghirup gas Oksigen dan mengeluarkan gas Karbondioksida. Oksigen akan diedarkan ke seluruh bagian sel dan diproses untuk menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan akan digunakan manusia untuk bergerak dan beraktifitas sehari-hari.

Namun sebenarnya proses respirasi tidaklah sesederhana definisinya. Di dalam tubuh makhluk hidup respirasi merupkan proses yang sangat rumit. Dalam prosesnya respirasi dibagi menjadi 2 mekanisme, yaitu respirasi ekternal dan internal. Respirasi eksternal adalah rangkaian proses pertukaran gas Oksigen dan gas Karbondioksida dari lingkungan ke dalam paru-paru. Sedangkan respirasi internal adalah proses metabolisme penggunaan Oksigen yang terjadi di dalam sel untuk menghasilkan energi. Materi kali ini hanya akan membahas mekanisme respirasi eksternal pada manusia.

{tocify} $title={Daftar isi}

A. Organ-Organ Sistem Respirasi Manusia

Sistem pernafasan manusia terdiri atas saluran dan organ pernafasan serta pompa ventilasi paru-paru. Saluran dan organ pernafasan terdiri dari Hidung, Laring, Trakea, Bronkus dan Pulmo.

1. Hidung

Hidung merupakan saluran udara pertama dan memiliki 2 lubang yang dipisahkan oleh sekat hidung. Di dalam hidung terdapat folikel rambut, kelenjar keringat, dan lapisan sebasea (lemak). Fungsi rambut hidung adalah untuk menyaring partikel debu agar tidak masuk ke paru-paru, fungsi kelenjar keringat adalah untuk mematikan mikroorganisme dan fungsi lapisan lemak adalah menghangatkan udara yang masuk.

2. Laring (Pangkal Tenggorokan)

Laring adalah saluran udara yang terletak dari bagian depan faring hingga bagian bawah trakea. Laring mempunyai bagian berupa Jakun (Adams Apple), Epiglotis dan Pita Suara. Epiglotis berfungsi sebagai katup penutup pada saat menelan makanan agar tidak masuk ke paru-paru. Pita suara berfungsi untuk menghasilkan suara saat berbicara.

3. Trakea (Batang Tenggorokan)

Trakea adalah saluran lanjutan dari Laring yang berfungsi untuk mencegah benda-benda asing masuk ke dalam paru-paru karena dilapisi oleh selaput lendir dan sel-sel epitel bersilia.

4. Bronkus (Cabang Batang Tenggorokan)

Bronkus merupakan percabangan trakea yang membentuk 2 cabang mengarah ke paru-paru kanan dan kiri. Cabang bronkus akan membentuk percabangan lagi yang disebut Bronkiolus.

5. Pulmo (Paru-Paru)

Paru-Paru atau Pulmo adalah organ utama dalam sistem pernafasan. Paru-Paru terdiri atas 300 juta alveolus yang tersusun dari sel epitel pipih. Fungsi alveolus adalah sebagai tempat pertukaran gas Oksigen dan Karbondioksida saat proses respirasi. Paru-Paru dilapisi suatu lapisan tipis bernama Pelura. Pleura mempunyai jenis, yaitu pleura parietal (melapisi sangkar rusuk, diafragma, dan mediastinum) dan pleura visera (melapisi paru-paru dan bersambung dengan pleura parietal).

B. Mekanisme Respirasi Manusia

Mekanisme respirasi manusia terdiri dari proses Inspirasi (menghirup udara) dan Ekspirasi (menghembuskan udara). Proses ini melibatkan otot dan tulang-tulang pernafasan. Respirasi yang menggunakan otot dada disebut pernafasan dada, sedangkan yang menggunakan otot diafragma disebut pernafasan perut.

1. Pernafasan Dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antar tulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

a. Inspirasi Pernafasan Dada

Fase ini berupa berkontraksinya otot antar tulang rusuk (Inter Costae). Kontraksi ini membuat rusuk naik terangkat. Terangkatnya rusuk membuat rongga dada membesar Karena rongga dada membesar tekanan udara di rongga kecil. Akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

Secara skematis mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi ➜ tulang rusuk terangkat (posisi datar) ➜ Paru-paru mengembang ➜ tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar ➜ udara luar masuk ke paru-paru.

b. Ekspirasi Pernafasan Dada

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.

Secara skematis mekanisme ekspirasi pernapasan dada sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk relaksasi ➜ tulang rusuk menurun ➜ paru-paru menyusut ➜ tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar ➜ udara keluar dari paru-paru.

2. Pernapasan Diafragma (Perut)

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut.

a. Inspirasi Pernapasan Perut

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.

Mekanisme inspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:

Sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi ➜ posisi dari melengkung menjadi mendatar ➜ paru-paru mengembang ➜ tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar ➜ udara masuk.

b. Ekspirasi Pernapasan Perut

Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot diafragma 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.

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:

Otot diafragma relaksasi ➜ posisi dari mendatar kembali melengkung ➜ paru-paru mengempis ➜ tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar ➜ udara keluar dari paru-paru.

C. Volume dan Kapasitas Paru-Paru

Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Pada orang dewasa, volume paru-paru berkisar antara 5 – 6 liter. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi:

Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar masuk paru-paru sebagai akibat aktivitas pernapasan biasa (500 ml).
Volume Cadangan Inspirasi (VCI) : Volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal ke dalam paru-paru setelah inspirasi biasa (1500 ml).
Volume Cadangan Ekspirasi (VCE) : Volume udara yang masih dapat dihembuskan secara maksimal dari dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa (1500 ml).
Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu tersisa di dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya (1000 ml).
Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat dihembuskan sekuat-kuatnya setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV = VT + VCI + VCE).
Kapasitasi Total Paru-Paru (KTP) : Volume total udara yang dapat tertampung di dalam paru-paru (KT = KV + VR).

D. Frekuensi Respirasi

Frekuensi respirasi adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit, dari dalam ke luar tubuh atau dari luar ke dalam tubuh. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali. Beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:

Usia : Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun.
Jenis kelamin : Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.
Suhu tubuh : Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
Posisi tubuh : Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.
Aktivitas : Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

F. Kelainan dan Penyakit pada Sistem Respirasi Manusia

Beberapa kelainan dan penyakit pada sistem pernapasan manusia antara lain sebagai berikut:

Asma : adalah gangguan pada rongga saluran pernapasan yang diakibatkan oleh kontraksi otot polos pada trakea dan mengakibatkan penderita sulit bernapas. ditandai dengan kontraksi yang kaku dari bronkiolus . Asma biasanya disebabkan oleh hipersensitivas bronkiolus (disebut asma bronkiale) terhadap benda-benda asing di udara. penyebab penyakit ini juga dapat terjadi dikarenakan faktor psikis dan penyakit menurun.
Tuberkulosis (TBC) : merupakan penyakit spesifik yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosae. Bakteri ini dapat menyerang semua organ tubuh, tetapi yang paling sering adalah paru-paru dan tulang. Penyakit ini menyebabkan proses difusi oksigen yang terganggu karena adanya bintik-bintik kecil pada dinding alveolus. Keadaan ini menyebabkan : · Peningkatan kerja sebagian otot pernapasan yang berfungsi untuk pertukaran udara paru-paru · Mengurangi kapasitas vital dan kapasitas pernapasan · Mengurangi luas permukaan membran pernapasan, yang akan meningkatkan ketebalan membran pernapasan sehingga menimbulkan penurunan kapasitas difusi paru-paru
Faringitis : merupakan peradangan pada faring sehingga timbul rasa nyeri pada waktu menelan makanan ataupun kerongkongan terasa kering. Gangguan ini disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus dan dapat juga disebabkan terlalu banyak merokok. Bakteri yang biasa menyerang penyakit ini adalah Streptococcus pharyngitis.
Bronkitis : Penyakit bronkitis karena peradangan pada bronkus (saluran yang membawa udara menuju paru-paru). Penyebabnya bisa karena infeksi kuman, bakteri atau virus. Penyebab lainnya adalah asap rokok, debu, atau polutan udara.
Pneumonia : adalah peradangan paru-paru dimana alveolus biasanya terinfeksi oleh cairan dan eritrosit berlebihan. Infeksi disebarkan oleh bakteri dari satu alveolus ke alveolus lain hingga dapat meluas ke seluruh lobus bahkan seluruh paru-paru. Umumnya disebabkan oleh bakteri streptokokus (Streptococcus), Diplococcus pneumoniae, dan bakteri Mycoplasma pneumoniae.
Emfisema Paru-paru : disebabkan karena hilangnya elastisitas alveolus. Alveolus sendiri adalah gelembung-gelembung yang terdapat dalam paru-paru. Pada penderita emfisema, volume paru-paru lebih besar dibandingkan dengan orang yang sehat karena karbondioksida yang seharusnya dikeluarkan dari paru-paru terperangkap didalamnya. Asap rokok dan kekurangan enzim alfa-1-antitripsin adalah penyebab kehilangan elastisitas pada paru-paru ini.
Dipteri : merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphterial yang dapat menimbulkan penyumbatan pada rongga faring (faringitis) maupun laring (laringitis) oleh lendir yang dihasilkan oleh bakteri tersebut.
Asfiksi : adalah gangguan dalam pengangkutan oksigen ke jaringan yang disebabkan terganggunya fungsi paru-paru, pembuluh darah, ataupun jaringan tubuh. Misalnya alveolus yang terisi air karena seseorang tenggelam. Gangguan yang lain adalah keracunan karbon monoksida yang disebabkan karena hemoglobin lebih mengikat karbon monoksida sehingga pengangkutan oksigen dalam darah berkurang.
Kanker Paru-paru : Penyakit ini merupakan pertumbuhan sel kanker yang tidak terkendali di dalam jaringan paru-paru. Kanker ini mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru dan menjalar ke seluruh bagian tubuh. Merokok merupakan penyebab utama dari sekitar 90% kasus kanker paru-paru pada pria dan sekitar 70% kasus pada wanita. Semakin banyak rokok yang dihisap, semakin besar resiko untuk menderita kanker paru-paru. Tetapi tidak menutup kemungkinan perokok pasif pun mengalami penyakit ini. Penyebab lain yang memicu penyakit ini adalah penderita menghirup debu asbes, kromium, produk petroleum, dan radiasi ionisasi.

G. Teknologi Sistem Pernafasan

Trakeostomi : adalah pembuatan lubang pada dinding anterior trakea untuk mempertahankan jalan nafas agar udara dapat masuk ke paru-paru melewati jalan nafas bagian atas.
Pulmotor : adalah alat yang digunakan untuk melakukan pernafasan buatan.
Terapi Oksigem : adalah pemberian Oksigen menggunakan peralatan.
CPR (cardiopulmonary resuscitation) atau dikenal juga dengan sebutan RJP (resusitasi jantung paru) : adalah upaya pertolongan medis untuk mengembalikan kemampuan bernapas dan sirkulasi darah dalam tubuh.