SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA

SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA

apt. Dr. Hadi Sunaryo, M.Si.

apt., Dr. Siska, M.Farm.

apt., Elly Wardani, M.Farm.

Tahyatul Bariroh, M.Biomed Materi 12

PERNAPASAN/RESPIRASI

Definisi :

Proses pengambilan oksigen, pengeluaran

karbondioksida (CO

₂

) untuk menghasilkan energi yang dibutuhkan tubuh).

Pertukaran gas antara sel dengan lingkungannya

Dalam Respirasi melibatkan reaksi enzimatik. Enzim yang memegang peranan penting dalam reaksi

tersebut adalah sitokrom (enzim pernapasan)

Fungsi utama pernapasan:

untuk memperoleh O₂ agar dapat digunakan oleh sel- sel tubuh dan mengeliminasi CO₂ yang dihasilkan sel.

Respirasi eksternal : keseluruhan rangkaian kejadian yang terlibat dalam pertukaran O₂ dan

CO₂ antara lingkungan eksternal dan sel tubuh.

Respirasi internal/seluler : proses metabolisme intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria,

yang menggunakan O₂ dan menghasilkan CO₂ selama penyerapan energi dari molekul nutrien.



Pernapasan Eksternal meliputi 4 langkah :

• 1. Ventilasi atau pertukaran gas antara atmosfer dan alveolus di paru.

• 2. Pertukaran O₂ dan CO₂ antara udara dan darah melalui proses difusi.

• 3. Transportasi O₂ dan CO₂ antara paru dan jaringan.

• 4. Pertukaran O₂ dan CO₂ antara darah dan jaringan.

Organ-Organ Sistem Pernafasan Manusia

• Organ-organ pernafasan manusia terdiri dari :

– Hidung – Faring – Laring – Trakea – Bronkus – Bronkiolus – Alveolus

Paru-paru

1. Udara masuk melalui lubang hidung

2. melewati nasofaring

3. melewati orofaring

4. melewati glotis

5. masuk ke trakea disebut bronchus

6. masuk ke

percabangan bronchus yang

disebut bronchiolus

7. udara berakhir pada ujung bronchus

berupa gelembung yang disebut alveolus (jamak: alveoli)

STRUKTUR SISTEM RESPIRASI

Sistem respirasi terdiri dari :

1.

Saluran nafas bagian atas

Pada bagian ini udara yang masuk ke tubuh

dihangatkan, disaring dan dilembabkan.

2. Saluran nafas bagian bawah

Bagian ini menghantarkan udara yang masuk dari

saluran bagian atas ke alveoli

3.

Paru

Terdiri dari :

a. Saluran nafas bagian bawah b. Alveoli : Terjadi pertukaran

gas antara O2 dan CO2 c. Sirkulasi paru :

Pembuluh darah arteri menuju paru, sedangkan pembuluh darah vena meninggalkan paru.

4. Rongga pleura

Paru-paru dibungkus oleh pleura. Pleura ada yang menempel langsung ke paru, disebut sebagai pleura visceral. Sedangkan pleura parietal menempel pada dinding rongga dada dalam.

Diantara pleura visceral dan pleura parietal terdapat cairan pleura yang berfungsi sebagai pelumas sehingga memungkinkan pergerakan dan pengembangan paru secara bebas tanpa ada gesekan dengan dinding dada

5.

Rongga dan dinding dada

Merupakan pompa

muskuloskeletal

yang mengatur

pertukaran gas

dalam proses

respirasi

Saluran Nafas Bagian Atas

A.

Rongga Hidung

Udara yang dihirup melalui hidung akan mengalami tiga hal :

 Dihangatkan

 Disaring

 Dilembabkan

Fungsi utama dari selaput lendir respirasi :

 Pseudostratified ciliiated columnar epitelium yang berfungsi menggerakkan partikel-partikel halus ke arah faring.

 Partikel yang besar akan disaring oleh bulu hidung.

• Sel goblet dan kelenjar serous yang berfungsi melembabkan udara yang masuk, pembuluh darah yang berfungsi

menghangatkan udara.

 Ketiga hal tersebut dibantu dengan concha.

B.

Nasofaring (terdapat pharyngeal tonsil dan Tuba Eustachius)

C.

Orofaring (merupakan pertemuan rongga mulut dengan faring, terdapat pangkal lidah)

D.

Laringofaring (terjadi persilangan antara

aliran udara dan aliran makanan)

Saluran Nafas Bagian Bawah

A. Laring

Terdiri dari tiga struktur yang penting

 Tulang rawan krikoid

 Selaput/pita suara

 Epiglotis

B. Trakhea

Merupakan pipa silider dengan panjang ± 11 cm, berbentuk ¾ cincin tulang rawan seperti huruf C.

Bagian belakang dihubungkan oleh membran fibroelastic menempel pada dinding depan usofagus.

Terdapat juga suatu sistem pertahanan yang memungkinkan kotoran atau benda asing yang masuk

dapat dikeluarkan

baik melalui batuk

ataupun bersin.

C.

Bronkhi

 Merupakan

percabangan trakhea kanan dan kiri. Tempat percabangan ini disebut carina. Brochus kanan lebih pendek, lebar dan lebih dekat dengan

trachea.

 Bronchus kanan

bercabang menjadi :

lobus superior, medius,

inferior. Brochus kiri

terdiri dari : lobus

superior dan inferior



Percabangan saluran nafas dimulai dari trakea yang bercabang menjadi bronkus kanan dan kiri.

Masing-masing bronkus terus bercabang sampai dengan 20-25 kali sebelum sampai ke alveoli.



Sampai dengan percabangan bronkus terakhir

sebelum bronkiolus, bronkus dilapisi oleh cincin

tulang rawan untuk menjaga agar saluran nafas

tidak kolaps atau kempis sehingga aliran udara

lancar



Bagian terakhir dari

perjalanan udara adalah di alveoli. Di sini terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida dari

pembuluh darah kapiler dengan udara. Terdapat sekitar 300 juta alveoli di kedua paru dengan diameter masing-

masing rata-rata 0,2

milimeter.

Alveoli

Alveoli terdiri dari :



Membran alveolar :

 Small alveolar cell dengan ekstensi ektoplasmik ke arah rongga alveoli.

 Large alveolar cell mengandung inclusion bodies yang menghasilkan surfactant.

 Anastomosing capillary, merupakan system vena

dan arteri yang saling berhubungan langsung,

ini terdiri dari : sel endotel, aliran darah dalam

rongga endotel.

Alveoli

 Aliran Pertukaran Gas

Proses pertukaran gas berlangsung sebagai berikut: alveoli  epitel alveoli

membran dasar  endotel kapiler  plasma  eritrosit.

Membran  sitoplasma eritrosit  molekul hemoglobin

 Surfactant

Mengatur hubungan antara cairan dan gas. Dalam keadaan normal surfactant ini akan menurunkan tekanan permukaan pada waktu ekspirasi, sehingga kolaps alveoli dapat dihindari.

Sirkulasi Paru

Mengatur aliran darah vena – vena dari

ventrikel kanan ke arteri pulmonalis dan mengalirkan darah yang bersifat arterial melalui vena

pulmonalis kembali ke

ventrikel kiri.

Rongga dan Dinding Dada

Rongga ini terbentuk oleh:

 Otot –otot interkostalis

 Otot – otot sternokleidomastoid

 Otot –otot skalenus

 Kosta- kosta dan kolumna vertebralis

 Kedua hemi diafragma

Yang secara aktif mengatur mekanik respirasi.



Terdapat otot-otot yang menempel pada rangka dada yang berfungsi penting sebagai otot pernafasan. Otot- otot yang berfungsi dalam bernafas adalah sebagai berikut :

- interkostalis eksterrnus (antar iga luar) yang mengangkat masing-masing iga.

- sternokleidomastoid yang mengangkat sternum (tulang dada).

- skalenus yang mengangkat 2 iga teratas.

- interkostalis internus (antar iga dalam) yang menurunkan iga-iga.

- otot perut yang menarik iga ke bawah sekaligus

membuat isi perut mendorong diafragma ke atas.

- otot dalam diafragma yang dapat menurunkan

diafragma.

Pertukaran gas O

₂

dan CO

₂

Pertukaran O₂

Sebagian besar diangkut oleh Hb dalam sel darah merah

Hb₄ + 4O₂ DALAM PARU-PARU DALAM JARINGAN

4HbO₂

Proses pengikatan dan pelepasan O₂ dipengaruhi oleh kadar O_2, CO_2, dan tekanan O₂

Pertukaran Gas Oksigen dan Karbondioksida

◦ Alveolus memiliki O₂ lebih tinggi dari pada O₂ di dalam darah.

◦ O₂ masuk ke dalam darah melalui difusi melewati membran alveolus

◦ Di dalam darah, O₂ sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada Eritrosit menjadi Oksihemoglobin (HbO₂).

◦ Selain diikat oleh Hb, sebagian kecil O₂ larut di dalam plasma darah (2%).

◦ Setelah berada di dalam darah, O2 kemudian masuk ke jantung melalui vena pulmonalis untuk diedarkan ke seluruh tubuh yang

membutuhkan.

A. Pengikatan O₂

Di dalam Alveolus, udara yang mengandung oksigen

dipertukarkan ke dalam darah. Sedangkan karbondioksida di dalam darah dikeluarkan ke alveolus.

B. Pertukaran CO

₂

Ada 3 cara pengangkutan CO₂

1. CO₂ larut dalam plasma, membentuk asam karbonat^. CO₂ + H₂O H₂CO₃

Cara ini hanya : 5%

2. Dalam bentuk senyawa karbomino.

CO₂ berdifusi ke dalam sel darah merah, berikatan dengan Amin (-NH₂)

Cara ini : 30%

3. Dalam bentuk ion HCO₃^- melalui proses berantai yang disebut pertukaran klorida. CO₂ masuk ke dalam sel darah merah yang mengandung enzim karbonat anhidrase.

enzim karbonat

CO₂ + H₂O H₂CO₃ anhidrase

H⁺

HCO₃ H₂ CO₃

Keluar dari sel darah merah masuk plasma darah. Kedudukan HCO₃ diganti Ion klorida.

Dengan cara ini : 65% (terbanyak)

Pengeluaran CO

₂

◦ Di jaringan, CO₂ lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah.

◦ Ketika O₂ di dalam darah berdifusi ke jaringan, maka CO₂ di jaringan akan segera masuk ke dalam darah.

◦ Ketika CO₂ berada di dalam darah sebagian besar (70%) CO₂ akan diubah menjadi ion bikarbonat(HCO₃–)

◦ 20% CO₂ akan terikat oleh Hb pada Eritrosit.

◦ Sedangkan 10% CO₂ lainnya larut dalam plasma darah.

◦ Di dalam darah, CO₂ dibawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO₂ dalam darah dipompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.

◦ Di paru-paru CO₂ akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi.

Pertukaran CO

₂

Proses pertukaran karbondioksida dari sel-sel jaringan ke dalam darah. Setelah berada di dalam darah, karbondioksida di bawa ke alveolus untuk dikeluarkan.

MEKANISME PERTUKARAN CO

₂

dan O

₂

Hb + O₂ Hb (O₂)₄

O₂ tinggi CO₂ rendah

CO₂ tinggi O₂ rendah netral

asam

Mekanisme Respirasi



Meliputi proses :

◦ Inspirasi : yaitu pemasukan udara ke paru-paru

◦ Ekspirasi : yaitu pengeluaran udara dari paru-paru



Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan

kontraksi relaksasi otot-otot tulang rusuk

dan otot diafragma.

Tulang rusuk

terangkat karena kontraksi otot antar tulang rusuk

Udara masuk

Diaphragma berkontraksi (turun)

Inspirasi

Inspirasi – Pemasukan udara ke dalam paru-paru

Mekanisme Inspirasi :

• Otot-otot interkostal berkontraksi akibatnya tulang rusuk terangkat.

• Kontraksi otot interkostal diikuti oleh kontraksi otot diafragma.

• Akibat kontraksi kedua otot ini, rongga dada menjadi membesar.

• Rongga dada yang bertambah besar

menyebabkan tekanan udara di paru-paru menjadi kecil.

• Akibatnya udara masuk ke dalam paru-paru.

Tulang rusuk turun karena otot interkostal berelaksasi

Udara keluar

Diaphragma berelaksasi (naik)

Ekspirasi

Ekspirasi – Pengeluaran udara dari dalam paru-paru

Mekanisme Ekspirasi :

• Otot-otot interkostal berelaksasi akibatnya tulang rusuk turun.

• Relaksasi otot interkostal diikuti oleh berelaksasinya otot diafragma.

• Akibat relaksasi kedua otot ini, rongga dada menjadi menjadi mengecil.

• Rongga dada yang mengecil menyebabkan tekanan udara di paru-paru menjadi besar.

• Akibatnya udara keluar dari dalam paru-paru ke lingkungan.

Mekanisme Pernapasan

Mekanisme

pernapasan dada.

Mekanisme

pernapasan perut.

Mekanisme pernapasan dada

1. Fase Inspirasi pernapasan dada

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

2. Fase ekspirasi pernapasan dada

Mekanisme ekspirasi pernapasan dada adalah 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.

Mekanisme pernapasan perut

1. Fase inspirasi pernapasan perut

Mekanisme inspirasi pernapasan perut 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

2. Fase ekspirasi pernapasan perut

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:

otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru mengempis -->

tekanan udara di paru-paru lebih besar dibandingkan tekanan udara luar--> udara keluar dari paru-paru.

Tulang rusuk terangkat karena kontraksi otot antar tulang rusuk

Udara masuk

Pernapasan Dada

Volume Rongga Dada Membesar

INSPIRASI

Udara Keluar

Tulang rusuk turun karena Otot interkosta berelaksasn

Volume Rongga Dada Mengecil

EKSPIRASI

Otot Diafragma Kontraksi, diafragma mendatar

Volume Rongga Dada Membesar

Udara masuk

Pernapasan Perut

INSPIRASI

Udara Keluar

Otot Diafragma Relaksasi, Otot Perut Kontraksi, Diafragma melengkung ke rongga dada.

Volume rongga dada mengecil

EKSPIRASI

Udara pernapasan

 Oksigen yang masuk dan keluar melalui alat-alat

pernapasan disebut udara pernapasan. Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi empat macam, yaitu:

1. Udara pernapasan biasa (volume tidal) --> VT Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml

2. Udara cadangan inspirasi (udara komplementer) --> UK

Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi

normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml

3. Udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) -->

US

Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru- paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa.

Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml 4. Udara residu --> UR

merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam

keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.

Volume udara pernapasan



Volume udara pernapasan berkisar 500 - 3500 ml



Dari 500 ml udara yang dihirup, hanya 350 ml yang sampai di alveolus, sisanya hanya sampai saluran pernapasan.



Jumlah oksigen yang diperlukan sehari

untuk tiap individu sebesar 300 cc.

Kapasitas paru-paru

1. Kapasitas vital --> KV

Merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara

secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal.

Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KV = VT + UK + US

◦ Berdasarkan rumus di atas kapasitas vital paru-paru adalah sebesar 4750 ml

2. Kapasitas total --> KT

◦ Merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan.

◦ Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KT = KV + UR

◦ Berdasarkan rumus di atas dapat dihitung kapasitas total paru- paru adalah sebesar 5800 ml

Frekuensi pernapasan

 Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali.

 Faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:

1. Usia

 Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula.

Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun

2. Jenis kelamin.

 Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan

3. Suhu tubuh

 Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

4. 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.

5. Aktivitas

 Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

Kontrol Pernafasan

1. Respirasi normal antara 12–

15 kali per menit.

2. Pada kondisi tertentu frekuensi respirasi dapat meningkat atau menurun bergantung kondisi.

3. Yang menaikkan atau menurunkan kecepatan respirasi adalah medulla oblongata dan pons.

Pons Medulla

Otak

Pusat pengaturan pernafasan

Neuron motorik

Otot interkostal Diafragma

Jantung berdenyut lebih cepat / berdenyut lebih lambat

Pusat pengaturan pernafasan adalah medulla oblongata dan pons.

Overview Sistem Pernafasan

https://www.youtube.com/watch?v=Aw9OJLTlClQ https://www.youtube.com/watch?v=kacMYexDgHg http://youtube.com/watch?v=f-u4-xSqGBA

https://www.youtube.com/watch?v=kacMYexDgHg

Overview Sistem Pernafasan

Overview Paru-Paru Bekerja

http://youtube.com/watch?v=3oYFCQvC-0Q

Overview Mekanisme Inspirasi dan Ekspirasi Pernafasan

http://youtube.com/watch?v=f-u4-xSqGBA

Kelainan / Penyakit pada Sistem Respirasi

 Penyempitan bronkiolus yang dipicu oleh zat alergen.

 Zat alergen dapat berupa debu, serbuk sari, asap, cuaca dll.

 Biasanya penderita asma akan mengalami kesulitan bernafas, serta disertai suara saat menarik nafas.

1. Asma

2. Kerusakan akibat Rokok

 Kerusakan pada paru-paru yang mengakibatkan kanker atau terbakarnya paru-paru.

 Kerusakan karena asap yang masuk ke paru-paru sangat

panas. Selain itu karena senyawa toksik lain yang terkandung di dalam rokok (ada 4000 senyawa toksik pada rokok).

Paru paru

Jantung

3. Kanker Paru-Paru

 1/3 kematian orang di Amerika karena kanker paru

 Kanker paru berhubungan dengan merokok

 Rokok mengandung radikal bebas (nitrosamine) dan senyawa karsinogen lain yang memicu

mutasi DNA

KELAINAN DAN PENYAKIT PADA SISTEM RESPIRASI MANUSIA



Faringitis (peradangan pada faring)



Pneumonia (peradangan paru-paru)



Emfisema (udara berlebihan di paru-paru)



Asma (kontraksi kaku dari

bronkeolus/hipersensitivitas bronkiolus)



TBC (paru-paru dan tulang siserang oleh bakteri Mycobacterium tuberculosis)



Hipoksia (O2 kurang di dalam jaringan)

KESIMPULAN

2. Tenggorokan 1. Hidung

3. Paru-paru

X