Sistem Respirasi Lengkap Pada Manusia

Pernapasan atau respirasi merupakan serangkaian langkah proses pengambilan oksigen dan pengeluaran sisa berupa karbondioksida dan uap air. Oksigen diperlukan oleh seluruh sel-sel tubuh dalam reaksi biokimia (oksidasi biologi) untuk menghasilkan energi berupa ATP (adenosin tri phosphat). 

Reaksi tersebut menghasilkan zat sisa berupa karbondioksida dan uap air yang kemudian dihembuskan keluar. Jadi tujuan respirasi sebenarnya adalah untuk membentuk ATP yang diperlukan untuk seluruh aktivitas kehidupan.

Berdasarkan tempat terjadinya pertukaran gas O₂ dan CO₂, pernapasan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

• Pernapasan luar/respirasi eksternal, yaitu pertukaran O₂ dalam alveolus dengan CO₂ dalam darah.
• Pernapasan dalam/respirasi internal, yaitu pertukaran gas O₂ dengan CO₂ dari aliran darah dengan sel-sel tubuh

Alat-alat Respirasi pada Manusia

Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas:

1. Hidung, merupakan jalan masuknya udara. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami penyaringan dan penghangatan
2. Farink (tekak), merupakan persimpangan tenggorokan dengan kerongkongan
3. Larink (pangkal tenggorokan), di dalamnya terdapat pita suara (syrink)
4. Trakhea (tenggorokan), dindingnya terdiri atas epitel yang bersilia (bagian dalam), cincin tulang rawan yang berotot polos (tengah), dan jaringan ikat (lapisan luar). Trakhea merupakan jalan nafas dari hidung ke paru-paru
5. Bronkhus, adalah percabangan trakhea ke kiri dan ke kanan
6. Bronkhiolus, percabangan bronkus
7. Alveolus (gelembung paru-paru), banyak mempunyai kapiler darah, di sinilah terjadi pertukaran O₂ dan CO₂. Kumpulan alveolus inilah yang membentuk paru-paru (pulmo). Paru-paru dibungkus oleh selaput pleura rangkap dua, dan di antara keduanya terisi oleh cairan limfe.

Mekanisme Pernafasan

Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla oblongata) yang terdapat di otak. Sedangkan keinginan bernafas adalah karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO₂ dalam darah. Bila kita menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas semakin besar. Ini terjadi karena kadar CO₂ dalam darah semakin meningkat dan akan memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.

Ada dua cara pernafasan yang dilakukan manusia, yaitu pernafasan dada dan pernafasan perut. Organ yang terlibat pada pernafasan dada adalah tulang rusuk, otot antar rusuk (intercostae), dan paru-paru. Sedangkan pada pernafasan perut yang terlibat adalah diafragma, otot perut, dan paru-paru.

1. Pernapasan dada

• Inspirasi : Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat, volume rongga dada akan membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru.
• Ekspirasi : Bila otot antar tulang rusuk relaksasi, maka posisi tulang rusuk akan menurun, akibatnya volume rongga dada akan mengecil sehingga tekanan udara membesar, akibatnya udara terdorong ke luar dari paru-paru.

2. Pernapasan perut

• Inspirasi : Bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar, akibatnya volume rongga dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara masuk ke paru-paru
• Ekspirasi : Bila otot diafragma relaksasi, maka posisi diafragma naik/melengkung, sehingga rongga dada mengecil, tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar.

Ekspirasi bukan saja akibat otot-otot antar tulang rusuk dan diafragma yang berelaksasi, tetapi juga karena kontraksi otot dinding perut.

Volume Udara Pernafasan

Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi:

1. Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar masuk paru-paru sebagai akibat aktivitas pernapasan biasa (500 cc).
2. Volume Komplemen (VK) : Volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal ke dalam paru-paru setelah inspirasi biasa (1500 cc)
3. Volume Suplemen (VS) : Volume udara yang masih dapat dihembuskan secara maksimal dari dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa (1500 cc)
4. Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu tersisa di dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya (1000 cc)
5. Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat dihembuskan sekuat-kuatnya setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV = VT + VK + VS)
6. Kapasitasi Total (KT) : Volume total udara yang dapat tertampung di dalam paru-paru (KT = KV + VR)

Frekuensi Pernafasan

Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 – 18 kali. Cepat atau lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor,  antara lain:

• Umur, umumnya makin bertambah umur seseorang akan makin rendah frekuensi pernapasannya
• Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak memerlukan energi
• Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya
• Posisi tubuh, ini berpengaruh terhadap mekanisme inspirasi dan ekspirasi
• Kegiatan, karena orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dari pada orang yang sedang santai

Proses Pertukaran O₂ dan CO₂

Saat kita menghirup udara, O₂ akan bergerak menembus alveolus paru-paru, lalu diikat dan diangkut oleh darah menuju ke seluruh jaringan tubuh. Sekitar 97% oksigen yang masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit, sedangkan yang 2-3 % lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin (HbO₂). Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah sebagai berikut:

• Hb + O₂ —-> HbO₂ (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru)
• HbO₂ —–> Hb + O₂ (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen diambil oleh sel-sel tubuh)
• Perpindahan oksigen dari atmosfer ke alveolus paru-paru, lalu ke darah, dan selanjutnya ke dalam jaringan tubuh dapat terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen. Tekanan udara adalah satu atmosfer atau 760 mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigennya adalah 150 mmHg. Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah adalah 100 mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 40 mmHg. Keadaan inilah yang memungkinkan oksigen berdifusi dari luar ke darah lalu ke jaringan.
• Hal yang berkebalikan terjadi pada perpindahan CO₂. Tekanan parsial CO₂ yang tertinggi adalah jaringan tubuh. Berturut-turut semakin rendah pada  darah dan di luar tubuh. Dengan cara yang sama CO₂ dapat berpindah secara difusi dari jaringan hingga keluar tubuh.

Proses Pengangkutan CO₂

Proses oksidasi biologi di dalam sel dan jaringan akan menghasilkan zat-zat sisa seperti CO₂ dan H₂O. Zat-zat ini harus segera dikeluarkan dari dalam tubuh. CO₂ yang dihasilkan oleh jaringan akan keluar dari sel dan masuk ke dalam darah untuk beredar bersama darah. Di dalam darah CO₂ akan diangkut ke paru-paru dalam tiga bentuk, yaitu:

• Diangkut dalam bentuk HCO^-₃ (bikarbonat) oleh plasma darah (60%-70%)

1. CO₂ bereaksi dengan H₂O plasma (cairan sel) dari eritrosit dengan bantuan enzim karbonat anhidrase menyebabkan terbentuknya asam karbonat (H₂CO₃).  H₂CO₃ lalu terurai menjadi ion H⁺ dan HCO^-₃ (bikarbonat). Karena ion H⁺ dapat menyebabkan perubahan pH (keasaman), oleh sebab itu segera diikat oleh Hb menjadi HHb (asam hemoglobin). Sedangkan ion HCO^-₃ akan segera meninggalkan eritrosit masuk ke plasma darah. Kedudukan ion HCO^-₃ di dalam eritrosit diganti oleh ion klor (Cl). Inilah yang disebut dengan pertukaran klorida. 
2. Di dalam paru-paru reaksi yang berkebalikan terjadi. HCO^-₃ yang telarut dalam plasma darah akan bergabung kembali dengan H⁺ yang semula diikat Hb membentuk H₂CO₃ kembali, juga dengan bantuan karbonat anhidrase. H₂CO₃ lalu terurai kembali menjadi CO₂ dan H₂O, kemudian akan dikeluarkan dari dalam paru-paru. Sementara itu Hb yang telah melepaskan H⁺ akan mengikat kembali O₂ di alveolus.

• CO₂ akan diikat oleh Hb membentuk karbominohemoglobin (25%)

1. CO2 + Hb —–> HbCO₂

• CO₂ diangkut oleh plasma darah dalam bentuk senyawa asam karbonat / H₂CO₃ (6% – 10%)

Semoga artikel ini bermanfaat buat kita semua, amin.