3. Volume Paru-paru
Tujuan utama dari proses bernapas adalah memasukkan oksigen segar ke dalam paru-paru (alveoli) secara terus-menerus. Volume udara yang masuk dan keluar paru-paru dapat berbeda-beda. Ketika istirahat, volume udara yang masuk dan keluar dari paru-paru hanya sedikit. Akan tetapi, ketika berolahraga, volume udara yang masuk dan keluar dari paru-paru bertambah besar sesuai dengan kebutuhan. Volume udara di dalam paru- paru dapat dibagi menjadi beberapa macam.
a. Volume tidal (500 mL): volume udara yang dihirup dan dikeluarkan pada keadaan istirahat.
b. Volume suplemen (±1.500 mL): volume udara yang masih dapat dikeluarkan setelah ekspirasi biasa (tidal).
c. Volume komplemen (±3.000 mL): volume udara yang masih dapat dihirup setelah inspirasi biasa (tidal).
d. Volume residu (±1.200 mL): volume udara yang tersisa setelah melakukan ekspirasi maksimal. Volume residu tidak dapat dikeluarkan dengan ekspirasi biasa. Volume residu disebut juga dengan udara cadangan.
e. Kapasitas vital (±5.000 mL): jumlah volume total dari volume tidal, volume suplemen, dan volume komplemen. Dengan kata lain, kapasitas vital adalah volume maksimal udara yang dapat dihembuskan setelah inspirasi maksimal.
f. Kapasitas total paru-paru: jumlah volume residu ditambah kapasitas vital paru-paru.
Gambar 6.7
Grafik volume paru-paru
4. Kontrol Pernapasan
Pernahkah Anda menahan napas begitu lama ketika berenang atau menyelam? Kita dapat menahan napas selama beberapa menit. Selain itu, kecepatan dan kedalaman bernapas dapat kita atur. Akan tetapi, kebanyakan proses bernapas merupakan mekanisme otomatis yang teratur. Kontrol pernapasan merupakan kerja sama antara sistem pernapasan dan sistem saraf.
Pusat pengaturan napas terletak di dua bagian otak, yaitu medula oblongata dan pons varoli. Medula oblongata mengatur irama pernapasan. Ketika kita mengambil napas dalam-dalam, sensor di dalam jaringan paru- paru mengirimkan impuls kembali ke medula untuk menghentikan pusat pengaturan napas.
Sumber: Biology: The Unity and Diversity of Life, 1995
Volume paru-paru (mm 3) Komplementer 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 Udara residu Suplementer Waktu
Volume tidal Kapasitas vital
Kapasitas total paru-paru
Sekilas
Biologi
Mayow banyak melakukan penelitian mengenai pernapasan. Ia membuktikan bahwa otot-otot dada dan diafragma membuat paru-paru meregang dan mengembang seperti pompa angin, saat memasukkan udara.
Sumber: Jendela Iptek: Tubuh Manusia, 1997 John Mayow
Sistem Pernapasan 107
Selain itu, medula oblongata akan mendeteksi kenaikan pH dalam darah akibat kandungan CO2 darah yang meningkat. Medula oblongata akan mengirimkan impuls kepada otot tulang rusuk untuk berkontraksi dan meningkatkan laju serta kedalaman proses bernapas.
Kandungan O2 di dalam darah hanya memiliki sedikit pengaruh terhadap pusat pengaturan pernapasan. Akan tetapi, ketika kandungan O2 di dalam darah sedikit, medula oblongata akan mengirimkan impuls terhadap otot tulang rusuk untuk berkontraksi. Hal ini akan meningkatkan pula laju serta kedalaman proses bernapas. Perhatikan
Gambar 6.8.
Laju pernapasan sangat bergantung kepada aktivitas. Ketika tidur, laju pernapasan akan turun. Adapun ketika berolahraga, laju pernapasan akan meningkat. Selain itu, pernapasan bergantung pula pada usia. Orang dewasa memiliki laju pernapasan lebih lambat dibandingkan dengan bayi. Hal ini disebabkan lebih tingginya proses metabolisme pada bayi. Terdapat beberapa faktor lain yang memengaruhi laju pernapasan, seperti jenis kelamin, suhu tubuh, dan posisi tubuh.
5. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida
Tahap akhir dari proses pernapasan adalah pengangkutan oksigen dan pelepasan karbon dioksida dari sel-sel tubuh. Untuk memahami proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida, Anda harus mengingat kembali materi pada bab 1 mengenai difusi. Pertukaran oksigen dan karbon dioksida tersebut terjadi di paru-paru dan jaringan tubuh secara difusi mengikuti perbedaan tekanan.
Difusi tersebut terjadi karena adanya perbedaan tekanan yang diberikan oleh suatu gas (tekanan parsial). Sebelum membahas lebih lanjut, perhatikanlah tabel tekanan parsial O2 dan CO2 di atmosfer, alveoli, darah, dan jaringan-jaringan tubuh berikut ini.
Gambar 6.8
Otak berperan mengatur pernapasan. Otak Pusat kontrol pernapasan Pons varoli Medula oblongata Diafragma Otot tulang rusuk Sumber: Biology, 1998
Atmosfer Alveoli Darah Miskin O2
Tekanan parsial oksigen (PO2) (mmHg)
Tekanan parsial karbon dioksida ( 2 CO P ) (mmHg) Darah Kaya O2 Jaringan 160 0,2 104 40 40 45 104 40 40 45 Tabel 6.1 Tekanan Parsial O2 dan CO2
Pada dasarnya, gas akan berdifusi dari bagian yang bertekanan parsial tinggi ke bagian yang bertekanan parsial rendah. Darah yang masuk ke dalam paru-paru memiliki yang rendah dan yang lebih tinggi dibandingkan dengan dan di dalam alveoli. Ketika darah berada di kapiler, karbon dioksida akan berdifusi dari darah menuju udara di alveoli. Sebaliknya, oksigen akan berdifusi dari alveoli ke dalam darah, perhatikan Gambar 6.9.
Pada saat meninggalkan paru-paru, darah yang kaya O2 memiliki yang tinggi dan yang rendah dibandingkan sebelum masuk paru- paru. Setelah melewati jantung, darah tersebut akan dipompa melalui peredaran darah sistemik. Masih ingatkah Anda pengertian peredaran darah sistemik?
Di dalam kapiler peredaran darah sistemik, perbedaan tekanan parsial menyebabkan terjadinya difusi oksigen dari darah menuju sel-sel tubuh. Pada saat yang bersamaan, karbon dioksida akan berdifusi dari sel-sel jaringan menuju darah. Setelah membuang O2 dan mengangkut CO2, darah akan kembali ke jantung.
6. Gangguan dan Penyakit pada Sistem Pernapasan Manusia
Sistem pernapasan pada manusia dapat mengalami gangguan dan penyakit. Banyak faktor yang dapat menyebabkan gangguan dan penyakit pada sistem pernapasan tersebut, seperti asap rokok, bakteri, faktor genetis, maupun kelainan fisiologis. Berikut akan dijelaskan beberapa gangguan dan penyakit pada sistem pernapasan manusia.
Gambar 6.9
Mekanisme pertukaran oksigen dan karbon dioksida
Apakah merokok berbahaya bagi sistem pernapasan Anda? Bagaimanakah pengaruh asap rokok terhadap sistem pernapasan?
Logika Biologi
Bronkiolus Rongga udara alveolus
Dinding alveolus
Karbon dioksida berdifusi dari plasma
darah menuju alveolus Oksigen berdifusi
dari alveolus menuju sel darah
merah
Pertukaran gas di paru-paru
Darah miskin O2
Sel darah merah Darah kaya O2 Sel-sel
Kapiler Alveolus
Oksigen berdifusi dengan sel darah merah menuju sel-
sel tubuh Karbon dioksida
berdifusi dari sel-sel tubuh menuju
plasma darah Plasma darah
Kapiler
Sumber: Human Body, 2002 Pertukaran gas di
Sistem Pernapasan 109
1. Kanker paru-paru: suatu kelainan pada sel-sel epitel bronkus. Kelainan tersebut dapat disebabkan oleh asap rokok dan polusi udara. Pada kanker paru-paru, sel-sel kanker menyebar di permukaan bronkus dan bagian tubuh lainnya. Gejala penyakit ini adalah batuk kronis, batuk dahak yang berdarah, dan napas yang berbunyi.
2. Asma: penyakit akibat penyempitan saluran paru-paru. Asma merupakan reaksi saluran pernapasan terhadap suatu rangsang ditambah dengan peradangan dan sekresi lendir yang berlebih. Penyebab penyakit ini, antara lain infeksi, asap rokok, debu, polusi udara, bulu binatang, dan ketidakstabilan emosi.
3. Tuberculosis (TBC): penyakit akibat infeksi oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis, pada saluran pernapasan. Bakteri ini ditularkan melalui udara, kemudian masuk jaringan paru-paru. Gejala penyakit ini, antara lain berat badan turun, lesu, batuk-batuk, sesak napas, dan sakit dada.
4. Bronkitis: peradangan pada bronkus atau bronkiolus. Penyakit ini sering disebabkan oleh infeksi bakteri. Peradangan ini terjadi pada kelenjar mukosa sehingga menimbulkan produksi lendir yang berlebih. Asap rokok dan debu dapat merusak kelenjar mukosa pada bronkus sehingga memudahkan terjadinya bronkitis.
Sekilas
Biologi
Flu burung atau avian influenza disebabkan oleh virus influenza tipe A jenis H5N1. Flu burung bisa menular pada manusia yang bersinggungan langsung dengan unggas yang terinfeksi flu burung. Unggas yang terinfeksi dapat menyebarkan virus ini melalui tinja yang mengering dan hancur menjadi semacam bubuk. Bubuk inilah yang dihirup oleh manusia atau binatang lainnya.
Sumber: www.vision.net.id, 1 juli 2004