Sistem PernapasanBab
B. Pernapasan pada Manusia
1. Struktur Alat Pernapasan dan Mekanisme Pernapasan pada Manusia
Pada pernapasan manusia terjadi dua peristiwa, yaitu pengambilan napas
atau inspirasi (inhalasi) dan pengeluaran napas atau ekspirasi (ekshalasi). Efisiensi
pertukaran udara di paru-paru didukung oleh adanya difragma, yaitu suatu
sekat berotot berbentuk kubah yang membatasi rongga dada dengan rongga perut.
a. Inspirasi (Inhalasi)
Inspirasi atau inhalasi dikenal sehari-hari sebagai proses menarik napas; memasukkan udara ke dalam paru-paru. Dalam proses bernapas, terhirupnya udara bukan karena aktivitas paru-paru sebab paru-paru tidak memiliki otot untuk berkontraksi, melainkan karena kontraksi sekat diafragma dan otot-
otot dada. Pada inspirasi, otot diafragma turun ±1,5 cm dan otot-otot dada
berkontraksi menyebabkan tulang-tulang rusuk terangkat. Hal ini menyebabkan rongga dada membesar, tetapi tekanannya menurun, dapat menyebabkan hampir 500 mililiter udara masuk pada sekali inspirasi, perhatikan Gambar 6.3 dan Gambar 6.4.
Gambar 6.3 Mekanisme dan pengaturan pernapasan. Penaikan/elevasi tulang iga dan penurunan/depresi diafragma pada waktu inspirasi meningkatkan besarnya rongga dada yang ditandai dengan bagian yang dihitamkan
Gambar 6.4 Fase inspirasi. Udara turun memasuki paru-paru akibat melebarnya rongga dada ketika rusuk terangkat
Sumber: Biology for You, Garreth William Sternum Ekspirasi Kedudukan rusuk 3 Selama inspirasi Kedudukan rusuk 4 Selama inspirasi Eskpirasi Diafragma selama ekspirasi Inspirasi Kedudukan otot Abdominal selama inspirasi Ekspirasi inhalasi rongga dada tulang rusuk terangkat diafragma berkontrakksi
Pada saat menarik napas, sebelum memasuki rongga dada, udara masuk ke rongga hidung (Gambar 6.5). Selanjutnya dalam rongga hidung, rambut hidung menyaring partikel kotoran atau debu, atau serangga kecil. Lalu udara dihangatkan, dilembapkan agar oksigen larut dan dibersihkan sekali lagi oleh mukus (lendir) yang terdapat di permukaan dinding rongga hidung. Membran mukosa yang terdapat di sepanjang rongga hidung banyak mengandung serabut saraf dan pembuluh darah. Keadaan ini sekaligus untuk mendeteksi gas kimiawi yang berasal dari bau-bauan.
Selanjutnya udara yang telah hangat dan lembap memasuki faring
(pangkal kerongkongan), sebuah saluran sepanjang kurang lebih 10 cm. Faring merupakan penghubung antara mulut dan kerongkongan, serta antara rongga
hidung dan Laring. Laring disebut juga kotak suara. Faring seperti layaknya
stasiun, dapat mempertemukan saluran dari mulut, hidung, paru-paru,
bahkan telinga. Faring menjadi persilangan antara saluran makanan (esofagus)
dari mulut ke lambung dan saluran udara atau tenggorokan (trakea) dari
hidung ke paru-paru.
Walaupun demikian, tidak ada masalah yang menyebabkan makanan salah masuk ke tenggorokan atau udara masuk ke kerongkongan sebab ada mekanisme refleks yang mengatur penyalurannya. Jika kita menelan sesuatu,
jalan masuk udara ke faring tertutup. Anak tekak atau uvula melipat ke
belakang dan menutup bagian atas faring. Sebaliknya, jika menarik napas, uvula bergerak ke tempat semula.
Gambar 6.5 Rongga hidung dan alat-alat pernapasan
Sumber: Biology, Barrett lubang hidung langit-langit keras anak tekak/uvula rongga mulut lidah epiglotis tulang hyoid concha atas concha tengah concha bawah tonsil pharyngeal nasopharynx
saluran suara yang terbuka tonsil langit-langit oropharynx tonsil lidah laryngopharynx esofagus laring trakea
Saluran pernapasan berikutnya, yaitu laring memiliki penutup yang
disebut epiglotis. Ketika menelan, epiglotis menutup, dan ketika bernapas
epiglotis membuka. Oleh karena itu, sulit sekali seseorang yang sedang menelan sambil berbicara sebab jika hal itu terjadi, makanan akan masuk ke faring.
Laring juga menghasilkan suara pada saat udara diembuskan dari paru- paru. Suara yang merupakan getaran udara muncul dari getaran pita suara yang melintang pada lubang laring, dibantu oleh mulut dan lidah.
Dari laring udara masuk ke trakea (tenggorokan) yang tersusun atas cincin-cincin tulang rawan. Pada ujung, trakea bercabang dua menjadi bronki menuju paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Pada bronki meskipun ukurannya kecil tetap mempunyai cincin tulang rawan. Bronki bercabang disebut bronkioli. Bronkiolus tidak mempunyai cincin tulang rawan. Pada ujung bronkiolus terbentuk gelembung-gelembung alveoli. Dari trakea sampai alveoli terdapat sekitar 23 kali percabangan. Pada alveolus terjadi pertukaran gas. Tiap alveolus diliputi kapiler dan dibungkus oleh lapisan epitel. Paru-
paru manusia berisi kira-kira 3 juta alveolus, yang luasnya mencapai 70 m2
atau 20 x luas permukaan tubuh.
Oksigen dengan mudah berdifusi keluar alveolus dan masuk ke dalam sel-sel darah merah di kapiler. Sebaliknya karbon dioksida berdifusi keluar kapiler dan masuk ke alveolus, yang selanjutnya dikeluarkan dari paru-paru pada waktu ekspirasi.
b. Ekspirasi atau Ekshalasi
Ekspirasi atau ekshalasi sama dengan menghembuskan udara dari paru-paru ke udara luar. Pada saat ekspirasi sekat diafragma dan otot- otot dada melakukan relaksasi (pengenduran). Diafragma kembali naik, mengecilkan rongga dada, tetapi memperbesar rongga perut.
Rongga dada yang mengecil menyebabkan tekanan intrapleura dan tekanan udara paru-paru me- ningkat serta mendorong udara keluar melalui trakea, faring, dan keluar melalui rongga hidung. Demikian pula otot-otot dada yang mengendur menyebabkan tulang- tulang rusuk ke bawah dan me- lengkung dalam (Gambar 6.6).
ekshalasi rongga dada
tulang rusuk ke bawah
diafragma mengendur
Sumber: Advanced Biology, Clegg Gambar 6.6 Fase ekspirasi. Udara terdorong ke luar dari paru-paru ketika otot mengendur
c. Volume Udara Pernapasan
Jumlah udara yang keluar masuk paru-paru bergantung pada cara kita bernapas. Dalam keadaan normal, jumlah udara yang keluar masuk pada
sekali inspirasi dan sekali ekspirasi dinamakan volume tidal. Volume tidal
kira-kira 500 mililiter. Perlu diingat bahwa tidak semua udara yang masuk ke paru-paru digunakan dalam pertukaran gas. Ada sekitar 150 mililiter udara yang menempati bagian-bagian saluran pernapasan di luar alveolus. Oleh karena itu, jika tiap menit kita bernapas 12 kali, udara segar yang mencapai alveolus bukan 500 ml x 12 = 6.000 ml, melainkan (500-150) ml x 12 = 4.200
ml. Jumlah ini dinamakan ventilasi alveolar. Jika melebihi inspirasi normal,
udaranya melebihi volume tidal dinamakan volume cadangan inspirasi.
KEGIATAN 6.2
Pernapasan Dada dan Pernapasan Perut
Jelaskan perbedaan yang terjadi pada tulang rusuk, otot-otot antartulang rusuk dan diafragma saat pernapasan dada dan pernapasan perut.
Cobalah lakukan kedua pernapasan tersebut, lalu tulis hasilnya pada buku tulismu dalam bentuk tabel seperti berikut.
Bagian Tubuh
Keadaan Bagian Tubuh Saat Pernapasan
Pernapasan Dada Pernapasan Perut
Ekspirasi Inspirasi Ekspirasi Inspirasi
1. Tulang rusuk 2. Otot-otot
tulang rusuk 3. diafragma
Jika ekspirasi aktif melebihi volume tidal, volume udara dinamakan
volume cadangan ekspirasi. Udara yang tersisa setelah ekspirasi maksimal disebut volume residu. Kapasitas vital, yaitu jumlah udara paling banyak yang dapat diekspirasi setelah usaha inspirasi maksimal. Volume cadangan inspirasi kurang lebih 3 liter, dan volume cadangan ekspirasi besarnya kurang lebih 1 liter. Volume residu besarnya kurang lebih 1,2 liter.
Kapasitas vital merupakan jumlah volume seluruhnya (kecuali residu), besarnya kira-kira 4,8 liter. Jumlah ini diperoleh pada seorang laki-laki muda, dan dapat bertambah atau berkurang bergantung pada umur, jenis kelamin, kebiasaan hidup, dan kesehatan. Kecepatan bernapas pada manusia berbeda- beda.
KEGIATAN 6.3
Menghitung Frekuensi Bernapas
Alat dan bahan: Stop watch Langkah kerja:
1. Hitunglah berapa kali kamu bernapas (inspirasi dan ekspirasi)
dalam keadaan duduk selama waktu 1 menit. Ulangi sampai 3x, berapa rata-ratanya.
2. Hitunglah berapa kali kamu bernapas (inspirasi dan ekspirasi)
setelah lari di tempat selama 5 menit. Ulangi sampai 3x, berapa rata-ratanya. Lalu tuliskan dalam tabel seperti berikut ini. 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 V olume paru-par u dalam milimeter volume udara cadangan kapasitas vital kapasitas total paru-paru udara cadangan ekspirasi volume udara residu kapasitas udara residu fungsional inspirasi ekspisrasi
Gambar 6.7 Volume udara pernapasan
Pertanyaan
1. Berdasarkan hasil data di atas, samakah frekuensi bernapas
sebelum dan sesudah kegiatan?
2. Mengapa demikian, jelaskan jawabanmu.
3. Selain aktivitas, faktor apa lagi yang memengaruhi frekuensi
bernapas pada kita?