Sistem Pernapasan pada Manusia

Pernapasan atau respirasi adalah proses yang mencakup pengambilan oksigen ( O_­2) untuk oksidasi biologi dan pengeluaran air ( H₂O )  dan karbondioksida ( CO₂ ) serta pembentukan energi ( ATP ) yang terjadi di dalam sel.

Pada vertebrata termasuk manusia proses bernapas terjadi secara tidak langsung karena berlangsung melalui  perantaraan alat pernapasan ( organ respiratori )..

Respirasi pada manusia secara tidak langsung dibedakan menjadi 2 tahap, yaitu :

Pertama, Respirasi luar ( respirasi eksternal ) , dimana pada tahapan ini  berlangsung difusi gas dari luar ke dalam aliran darah dari paru-paru (alveolus)

Kedua, Respirasi dalam ( respirasi internal ), dimana pada tahapan ini  berlangsung pertukaran gas dari aliran darah ke sel-sel tubuh di  sel/Jaringan.

Untuk melangsungkan kedua tahapan tersebut, maka system respirasi pada manusia didukung oleh adanya alat-alat/organ respirasi.

Beberapa organ respirasi adalah sebagai berikut :

Alat-alat pernapasan

1. Rongga hidung tempat masuknya udara pernapasan 
2.  Faring  (tekak) : bawahnya terdapat pangkal batang tenggorokan (laring) yang di dalamnya terdapat pita suara. Faring merupakan persimpangan antara rongga mulut dengan rongga hidung ke tonggorokan. Jika kita  menelan pada saat katub belum menutup, maka makanan masuk ke tenggorokan dan kita akan tersedak. 
3. Trachea (batang tenggorok) : dinding bagian dalam terdiri dari epitel bersilia, bagian tengah berupa cincin tulang rawan yng berotot polos dan lapisan luar berupa jaringan pengikat. Di daerah dada trakhea bercabang menjadi 2 membentuk bronkus daerah percabangan tersebut dinamakan bifurcatio trachea
4. Bronkus ( cabang batang tenggorok ). Bronkus merupakan cabang dari trachea yang nantinya akan bercabang-cabang membentuk bronkiolus sampai cabang terkecil yang halus dan masuk ke gelembung paru (alveolus )
5. Paru-paru. Paru-paru terbungkus oleh selaput paru-paru (pleura) dan selaput rongga dada (mediastinum). Bagian terkecil dari paru-paru disebut alveoli di tempat inilah terdapat anyaman kapiler dan O₂ menembus dinding alveolus masuk ke kapiler paru ( di antara dinding alveolus ) diikat oleh Hb sehingga membentuk oksi hemoglobin. Proses ini terjadi melalui proses difusi.

Mekanisme Pernapasan

Mekanisme / cara kerja dari system pernapasan pada manusia meliputi Pernapasan Dada dan Pernapasan Perut

Pernapasan mencakup proses pengambilan udara masuk ke dalam paru-paru atau penarikan napas (inspirasi)  dan pengeluaran udara dari paru-paru atau penghembusan napas (ekspirasi). Proses inspirasi dan ekspirasi diatur oleh otot-otot diafragma dan otot  antar tulang rusuk (otot intercostalis).

Pernapasan Dada

Bila otot antar tulang rusuk berkontraksi maka tulang-tulang rusuk terangkat sehingga volume rongga dada membesar. Akibatnya tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara diluar yang mempunyai tekanan lebih besar masuk ke dalam paru-paru. Maka terjadilah inspirasi.

Bila otot antar tulang rusuk relaksasi maka tulang-tulang rusuk tertekan sehingga rongga dada mengecil. Akibatnya, tekanan udara di paru-paru membesar sehingga udara keluar. Maka terjadilah ekspirasi.

Pernapasan Perut

Bila diafragma berkontraksi sehingga mendatar maka rongga dada membesar, maka keadaan ini menyebabkan tekanan udara di paru-paru mengecil sehingga udara masuk dan terjadilah inspirasi.

Bila otot diafragma relaksasi, maka rongga dada mengecil akibatnya tekanan di paru-paru membesar sehingga udara keluar. Maka terjadilah ekspirasi.

           

Macam-macam udara pada pernapasan dan volumenya.

Udara pernapasan (tidal volume) adalah volume udara yang dimasukkan atau dikeluarkan sebanyak 500 cc saat inspirasi atau ekspirasi biasa. Setelah menghembuskan 500 cc tersebut (ekspirasi biasa) masih tersisa 2.500 cc lagi di paru-paru.

Udara komplementer adalah udara sebanyak 1.500 cc yang masih dapat dihirup lagi dengan cara inspirasi yang maksimum setelah inspirasi biasa.

Udara cadangan adalah udara sebanyak 1.500 cc yang dapat dihembuskan lagi pada ekspirasi maksimum dengan mengerutkan otot perut kuat-kuat.

Udara residu (udara sisa) adalah udara sebanyak 1.000 cc yang tidak dapat dihembuskan lagi dan menetap pada paru-paru.

Kapasitas vital ( KV ) paru-paru adalah jumlah udara pernapasan, udara komplementer dan udara cadangan, jadi jumlahnya sekitar 3.500 cc.

Kapasitas total ( KT ) paru-paru adalah jumlah kapasitas vital ditambah udara residu, berjumlah 4.500 cc.

Frekuensi Pernapasan

Cepat lambatnya manusia bernafas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu :  
Usia, dengan berkaitan makin berkurangnya kebutuhan energi, semakin tua frekuensi semakin lambat.
Jenis kelamin, laki-laki yang memiliki aktivitas dan kerja lebih banyak, frekuensi semakin cepat
Temperatur ( suhu ), semakin rendah suhu tubuh semakin cepat pernapasan, demikian juga jika suhu tubuh semakin tinggi, maka laju pernapasan juga semakin cepat.
Posisi tubuh, saat berdiri, organ dan pusat saraf keseimbangan lebih banyak bekerja, maka laju pernapasan lebih cepat.  
 Aktivitas tubuh, semakin banyak aktivitas laju pernapasan semakin cepat.

Pertukaran O_2­ dan CO₂

Kebutuhan O₂ bergantung pada kegiatan/kerja

Sebagian besar diangkut oleh Hb dalam sel darah merah yang mempunyai kemampuan mengikat dan melepaskan O_2­

Proses  pengikatan dan pelepasan O₂  dipengaruhi oleh kadar O₂, CO₂ dan tekanan O_2­

Pengangkutan CO₂  di dalam tubuh :

Dapat dipercepat oleh enzim karbonat anhidrase

CO₂ keluar dari jaringan  darah  paru-paru disebabkan karena terdapat perbedaan tekanan gas

Ada 3 macam cara pengangkutan CO₂ oleh darah, yaitu :
kesatu : CO₂ larut dalam plasma, yang dapat membentuk asam karbonat CO₂ + H₂CO₃ Jumlah CO₂ yang diangkut dengan cara ini hanya 5%

kedua : dalam bentuk senyawa karbomino hemoglobin .CO₂ berdifusi ke dalam sel darah merah, berkaitan dengan gugusan amin (-NH₂) senyawa protein dari hemoglobin

ketiga : dalam bentuk ion HCO₂ melalui proses berantai yang disebut pertukaran klorida. Sebagian besar CO₂, kira-kira 65%, diangkut dengan cara ini.