sistem respirasi pada manusia

Proses Pernafasan

Proses pernapasan meliputi dua proses, yaitu menarik napas atau inspirasi serta mengeluarkan napas atau ekspirasi. Sewaktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi, dari posisi melengkung ke atas menjadi lurus.Bersamaan dengan itu, otot-otot tulang rusuk pun berkontraksi. Akibat dari berkontraksinya kedua jenis otot tersebut adalah mengembangnya rongga dada sehingga tekanan dalam rongga dada berkurang dan udara masuk. Saat mengeluarkan napas, otot diafragma dan otot-otot tulang rusuk melemas. Akibatnya, rongga dada mengecil dan tekanan udara di dalam paru-paru naik sehingga udara keluar. Jadi,  udara mengalir dari tempat yang bertekanan besar ke tempat yang bertekanan lebih kecil.

Jenis Pernapasan berdasarkan organ yang terlibat dalam peristiwa inspirasi dan ekspirasi, orang sering menyebut pernapasan dada dan pernapasan perut. Sebenarnya pernapasan dada dan pernapasan perut terjadi secara bersamaan.(1) Pernapasan dada terjadi karena kontraksi otot antar tulang rusuk, sehingga tulang rusuk terangkat dan volume rongga dada membesar serta  tekanan udara menurun (inhalasi).Relaksasi otot antar tulang rusuk, costa menurun, volume kecil, tekanan membesar (e kshalasi). (2) Pernapasan perut terjadi karena kontraksi /relaksasi otot diafragma ( datar dan melengkung), volume rongga dada membesar , paru-paru mengembang tekanan mengecil (inhalasi).Melengkung volume rongga dada mengecil, paru-paru mengecil, tekanan besar/ekshalasi.

Volume Udara Pernafasan

Dalam keadaan normal, volume udara paru-paru manusia mencapai 4500 cc. Udara ini dikenal sebagai kapasitas total udara pernapasan manusia.

Walaupun demikian, kapasitas vital udara yang digunakan dalam proses bernapas mencapai 3500 cc, yang 1000 cc merupakan sisa udara yang tidak dapat digunakan tetapi senantiasa mengisi bagian paru-paru sebagai residu atau udara sisa. Kapasitas vital adalah jumlah udara maksimun yang dapat dikeluarkan seseorang setelah mengisi paru-parunya secara maksimum.

Dalam keadaaan normal, kegiatan inspirasi dan ekpirasi atau menghirup dan menghembuskan udara dalam bernapas hanya menggunakan sekitar 500 cc volume udara pernapasan (kapasitas tidal = ± 500 cc). Kapasitas tidal adalah jumlah udara yang keluar masuk pare-paru pada pernapasan normal. Dalam keadaan luar biasa, inspirasi maupun ekspirasi dalam menggunakan sekitar 1500 cc udara pernapasan (expiratory reserve volume = inspiratory reserve volume = 1500 cc.

Volume paru-paru dapat meningkat akibat kontraksi otot antar tulang rusuk dan otot diafragma dan dalam keadaan aktivitas fisik berat, dibantu oleh otot-otot lain (leher, punggung, dada) untuk meningkatkan volume paru-paru.

Gas-gas dalam Udara Pernapasan

Persentase gas utama pernapasan dalam udara yang keluar masuk paru-paru :

Gas	Udara luar sebelum masuk paru-paru (%)	Udara di alveoli (%)	Udara yang keluar dari paru-paru (%)
Nitrogen (N2)	79,01	80,7	79,6
Oksigen (O2)	20,95	13,8	16,4
Karbon dioksida (CO2)	0,04	5,5	4,0

Pertukaran udara berlangsung di dalam avelous dan pembuluh darah yang mengelilinginya. Gas oksigen dan karbon dioksida akan berdifusi melalui sel-sel yang menyusun dinding avelous dan kapiler darah. Udara aveolus mengandung zat oksigen yang lebih tinggi dan karbon dioksida lebih rendah dari pada gas di dalam darah pembuluh kapiler. Oleh karena itu molekul cenderung berpindah dari konsentrasi yang lebih tinggi ke rendah, maka oksigen berdifusi dari udara aveolus ke dalam darah, dan karbon dioksida akan berdifusi dari pembuluh darah ke avelous. Pengangkutan CO₂ oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 cara yaitu : (1) Karbondioksida larut dalam plasma dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhydrase. (2) Karbondioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (3) Karbondioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO₂) melalui proses berantai pertukaran klorida.

Energi Dan Pernafasan

Energi yang dihasilkan oleh proses pernapasan akan digunakan untuk membentuk molekul berenergi, yaitu ATP (Adenosin Tri Phospate). Selanjutnya,molekul ATP akan disimpan dalam sel dan merupakan sumber energy utama untuk aktivitas tubuh. ATP berasal dari perombakan senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak. Gula (glukosa) dari pemecahan karbohidrat dalam tubuh diubah terlebih dahulu menjadi senyawa fosfat yang dikatalisis oleh bantuan enzim glukokinase. Selanjutnya senyawa fosfat diubah menjadi asam piruvat dan akhirnya dibebaskan dalam bentuk H₂O dan CO₂ sebagai hasil samping oksidasi tersebut. Proses respirasi sel dari bahan glukosa secara garis besar, meliputi tiga tahapan, yaitu proses glikosis, siklus Krebs, dan transfer elektron.

Pada pekerja berat atau para atlit yang beraktivitas tinggi, pembentukan energy dapat dilakukan secara anaerobic. Hal ini disebabkan bila tubuh kekurangan suplai oksigen maka akan terjadi proses perombakan asam piruvat menjadi asam laktat yang akan membentuk 2 mol ATP.

Frekuensi Pernafasan

Jumlah udara yang keluar masuk ke paru-paru setiap kali bernapas disebut sebagai frekuensi pernapasan. Pada umumnya,frekuensi pernapasan manusia setiap menitnya sebanyak 15-18 kali. Cepat atau lambatnya frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

Usia. Semakin bertambahnya usia seseorang akan semakin rendah frekuensi pernapasannya.Hal ini berhubungan dengan energy yang dibutuhkan.

Jenis kelamin. Pada umumnya pria memiliki frekuensi pernapasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan wanita.Kebutuhan akan oksigen serta produksi karbondioksida pada pria lebih tinggi dibandingkan wanita.

Suhu tubuh. Semakin tinggi suhu tubuh seseorang maka aka semakin cepat frekuensi pernapasannya, hal ini  berhubungan dengan penigkatan proses metabolism yang terjadi dalam tubuh.

Posisi atau kedudukan tubuh. Frekuensi pernapasan ketika sedang duduk akan berbeda dibandingkan dengan ketika sedang berjongkok atatu berdiri.Hal ini berhubungan erat dengan energy yang dibutuhkan oleh organ tubuh sebagai tumpuan berat tubuh.

Aktivitas. Seseorang yang aktivitas fisiknya tingi seperti olahragawan akan membutuhkan lebih banyak energi daripada orang yang diamatau santai, oleh karena itu, frekuensi pernapasan orang tersebut juga lebih tinggi. Gerakan dan frekuensi pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang terdapat di otak. Selain itu, frekuensi pernapasan distimulus oleh konsentrasi karbondioksida (CO₂) dalam darah.

Gangguan Pada Sistem Respirasi

Sistem  pernapasan  manusia  yang  terdiri  atas  beberapa organ  dapat  mengalami  gangguan.  Gangguan  ini  biasanya berupa    kelainan  atau  penyakit.  Penyakit  atau  kelainan  yang menyerang  sistem  pernapasan  ini  dapat  menyebabkannya proses pernapasan. Berikut adalah beberapa contoh gangguan pada system pernapasan manusia.

Emfisema, merupakan penyakit pada paru-paru. Paru-paru  mengalami  pembengkakan  karena  pembuluh darah  nya kemasukan udara.

Asma, merupakan kelainan penyumbatan  saluran pernapasan  yang  disebabkan  oleh  alergi,  seperti  debu,bulu,  ataupun  rambut. Kelainan  ini  dapat  diturunkan.Kelainan  ini  juga  dapat  kambuh  jika  suhu  lingkungan.

Tuberkulosis  (TBC), merupakan penyakit paru-paru yang disebabkan  oleh  Mycobacterium  tuberculosis.  Bakteri tersebut menimbulkan bintil-bintil pada dinding alveolus. Jika penyakit  ini menyerang dan dibiarkan  semakin  luas,dapat  menyebabkan  sel-sel  paru-paru  mati.  Akibatnya paru-paru  akan  kuncup  atau  mengecil.  Hal  tersebut menyebabkan  para  penderita  TBC  napasnya  sering terengah-engah.

Infuenza  (fu), merupakan  penyakit  yang  disebabkan oleh  virus  infuenza. Penyakit  ini  timbul dengan gejala bersin-bersin, demam, dan pilek.

Kanker  paru-paru.  Penyakit  ini merupakan  salah  satu paling  berbahaya.  Sel-sel  kanker  pada  paru-paru terus  tumbuh  tidak  terkendali. Penyakit  ini  lama-kelamaan dapat menyerang  seluruh  tubuh.   Salah  satu pemicu  kanker  paru-paru  adalah  kebiasaan merokok. Merokok  dapat  memicu  terjadinya  kanker  paru-paru dan kerusakan paru-paru.