PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Pernapasan - Bagian 1

PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Pernapasan - Bagian 1

BIOLOGI SMA/MA

Kelas XI Semester I




BAB 7
Sistem Pernapasan


Pendalam Materi


Mengamati Sistem Pernapasan pada Manusia



Perhatikan gambar sistem pernapasan pada manusia berikut (Gambar 7.2). Kemukakan beberapa pertanyaan kepada guru Anda mengenai hal-hal yang ingin Anda ketahui berkaitan dengan sistem pernapasan pada manusia. Misalnya, bagaimana mekanisme pernapasan ketika menghirup dan mengembuskan udara?


Salah satu ciri makhluk hidup adalah melakukan pernapasan. Apakah pernapasan itu? Secara umum, pernapasan (respirasi) merupakan proses menghirup dan mengembuskan udara. Namun, dalam fisiologi, pernapasan meliputi dua proses, yaitu pernapasan eksternal dan pernapasan internal. Pernapasan eksternal adalah rangkaian proses pertukaran oksigen dengan karbon dioksida antara tubuh dengan lingkungan eksternal. Sementara itu, pernapasan internal adalah proses-proses metabolisme penggunaan oksigen serta pembentukan karbon dioksida dan air yang terjadi pada mitokondria di dalam sel (intrasel). Oksigen diperlukan oleh sel-sel tubuh untuk memproduksi energi


Pada bab ini, akan dibahas pernapasan eksternal pada manusia, yang meliputi proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida oleh paru-paru. Selain itu, akan dibahas pula hal-hal yang berkaitan dengan sistem pernapasan, yaitu saluran dan organ pernapasan, bahaya rokok bagi kesehatan, pengaruh pencemaran udara terhadap sistem pernapasan, gangguan sistem pernapasan, dan teknologi sistem pernapasan.


I. Sistem Pernapasan pada Manusia


Sistem pernapasan pada manusia memiliki beberapa fungsi, yaitu sebagai berikut.

a. Mengambil oksigen (O2) dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh.

b. Melepaskan karbon dioksida (CO) yang dihasilkan oleh sel-sel tubuh ke atmosfer.

c. Merupakan jalur untuk pengeluaran air dan panas.

d. Membantu mempertahankan keseimbangan asam-basa dengan mengubah jumlah CO, dan H,CO, sebagai penghasil ion H.

e. Memungkinkan berbicara, menyanyi, atau pembentukan vokal lainnya.

f. Merupakan sistem pertahanan terhadap benda asing yang terhirup.

g. Mengeluarkan, memodifikasi, mengaktifkan, atau menginaktifkan berbagai bahan yang mengalir melewati sirkulasi paru-paru.

h. Meningkatkan aliran balik vena akibat aktivitas pernapasan.

i. Sebagai indra penciuman, yang dilakukan oleh organ per napasan hidung


A. Alat Pernapasan


Sistem pernapasan terdiri atas saluran dan organ pernapasan, serta pompa ventilasi paru-paru. Saluran pernapasan adalah tabung atau pipa yang mengangkut udara dari atmosfer ke kantong udara (alveolus) pada organ paru-paru. Pompa ventilasi paru-paru terdiri atas dinding dada, otot pernapasan yang memperbesar dan memperkecil ukuran rongga dada, pusat saraf pernapasan di otak yang mengendalikan otot pernapasan, serta saraf yang menghubungkan pusat pernapasan dengan otot pernapasan. Saluran dan organ pernapasan meliputi hidung. laring (pangkal tenggorokan), trakea (batang tenggorokan), bronkus (cabang batang tenggorokan), dan pulmo (paru-paru).


1. Hidung


Hidung (nasal atau naso) merupakan saluran udara yang pertama dan memiliki dua lubang yang dipisahkan oleh sekat hidung. Hidung berbentuk piramida yang tersusun dari tulang, tulang rawan hialin, dan jaringan fibroareolar. Kulit eksternal hidung mengandung folikel rambut, kelenjar keringat, dan sebasea (lemak). Kulit bagian dalam rongga hidung memiliki rambut-rambut halus (vibrissac) yang berguna untuk menyaring udara, debu, atau kotoran yang masuk ke dalam rongga hidung. Bagian rongga hidung yang lebih dalam sampai ke bronkus dilapisi oleh epitel bersilia yang memiliki sel goblet.


Fungsi hidung adalah sebagai berikut.

•Menyaring partikel dilakukan oleh rambut-rambut halus dan lapisan mukosa bersilia untuk dihirup, atau dikeluarkan.

•Melembapkan dan menghangatkan udara yang masuk melalui penguapan cairan sekresi serosa dan mukosa serta radiasi panas dari pembuluh darah.

•Mematikan mikroorganisme yang masuk bersama udara oleh leukosit yang terdapat dalam selaput lendir mukosa.

•Sebagai indra penciuman oleh sel-sel olfaktori yang terletak di bagian atas rongga hidung.


Saluran hidung membuka ke dalam faring (tekak) yang merupakan saluran bersama sistem pernapasan dan sistem pencernaan sehingga udara di dalam faring dapat berasal dari hidung atau dari mulut ketika saluran hidung tersumbat. Pada faring, terdapat dua saluran dari faring, yaitu trakea yang dilalui udara menuju ke paru-paru dan esofagus yang dilalui makanan menuju ke lambung. Esofagus selalu tertutup, kecuali ketika menelan makanan, agar udara tidak masuk ke lambung pada waktu bernapas. Pada saat menelan makanan, terjadi mekanisme refleks yang menutup trakea agar makanan masuk ke esofagus, bukan ke trakea.


2. Laring (Pangkal Tenggorokan)


Laring adalah saluran udara yang terletak dari bagian depan faring hingga bagian bawah trakea. Laring terdiri atas kepingan tulang rawan, ligamen, dan membran. Pada laring, terdapat tonjolan jakun (Adam's apple), epiglotis, dan pita suara. Epiglotis berupa katup tulang rawan dan berfungsi membantu laring menutup sewaktu menelan. Pita suara merupakan jaringan elastik yang melintang di pintu masuk laring. Pita suara berjumlah dua buah, yaitu pita suara palsu (tidak menghasilkan suara karena tidak berotot) yang terletak di bagian atas dan pita suara sejati (memiliki dua buah otot dan menghasilkan suara) yang terletak di bagian bawah. Jika udara kencang dilewatkan melalui pita suara, lipatan pita suara akan bergetar dan menghasilkan suara. Bibir, lidah, rongga mulut, dan rongga hidung memodifikasi suara menjadi pola suara yang dapat dikenali. Perbedaan suara escorang bergantung pada tebal dan panjangnya pita suara. Pita suara laki-laki lebih tebal daripada pita suara perempuan.


3. Trakea (Batang Tenggorokan)


Trakea merupakan saluran lanjutan dari laring, memiliki panjang 9-11 cm, dan dibentuk oleh 16-20 cincin tulang rawan berbentuk huruf C. Tulang rawan berfungsi mempertahankan agar trakca tetap terbuka. Bagian dalam saluran trakea dilapisi oleh selaput lendir dari sel-sel epitel bersilia dan sel goblet. Silia hanya bergerak menuju ke arah laring sehingga dapat mengeluarkan debu dan butiran benda asing halus yang masuk bersama udara pernapasan.


4. Bronkus (Cabang Batang Tenggorokan)


Bronkus merupakan cabang kanan dan kiri dari trakea serta memiliki struktur yang sama dengan trakea. Bronkus sebelah kanan lebih pendek dan lebih besar daripada bronkus sebelah kiri Bronkus kanan terdiri atas 6-8 cincin tulang rawan (kartilago). Bronkus kiri lebih panjang dan lebih ramping serta terdiri atas 9-12 cincin kartilago. Bronkus kanan masuk ke paru-paru kanan, dan bronkus kiri masuk ke paru-paru kiri. Di dalam paru-paru, bronkus terus bercabang-cabang menjadi saluran napas yang semakin sempit, pendek, dan banyak seperti percabangan pohon Cabang-cabang bronkus disebut bronkiolus. Pada bronkiolus, tidak terdapat cincin kartilago, tetapi tetap mengandung sel-sel bersilia. Di ujung bronkiolus terminal, terdapat alveolus.


5. Pulmo (Paru-Paru)


Paru-paru adalah organ pernapasan utama berbentuk kerucut, terdiri atas jaringan elastik yang berpori-pori seperti spons dan berisi udara, serta terletak di rongga toraks (dada) sebelah kanan dan kiri yang dipisahkan oleh jantung, di atas diafragma. Paru paru sebelah kanan terdiri atas tiga lobus, sedangkan paru-paru sebelah kiri terdiri atas dua lobus.


Struktur paru-paru tersusun dari 300 juta alveolus. Alveolus berbentuk kantong kecil yang terbuka pada salah satu sisinya. Setiap alveolus mengandung satu lapisan sel epitel skuamosa (pipih) dan dikelilingi oleh pembuluh kapiler tempat pertukaran oksigen dengan karbon dioksida.


Paru-paru terbungkus oleh lapisan-lapisan pleura, yaitu sebagai berikut.

•Pleura parietal melapisi sangkar rusuk, diafragma, dan mediastinum (rongga di antara paru-paru kanan dan kiri).

•Pleura visera melapisi paru-paru dan bersambungan dengan pleura parietal di bagian bawah paru-paru.

•Rongga pleura adalah ruangan berisi cairan pelumas di antara pleura parietal dan pleura viseral.

•Resesus pleura adalah rongga pleura


B. Mekanisme Pernapasan


Proses pernapasan merupakan proses yang kompleks dan bergantung pada perubahan volume rongga dada (toraks) dan perubahan tekanan. Tekanan yang berperan dalam proses pernapasan, yaitu tekanan atmosfer (udara luar), tekanan intrapulmonari (intraalveolus), dan tekanan intrapleura. Hubungan antara tekanan dan volume gas dinyatakan dalam hukum Boyle, yaitu volume gas bervariasi berbanding terbalik dengan tekanan pada suhu konstan


Mekanisme pernapasan dilakukan oleh kerja otot utama (otot interkostalis luar dan otot diafragma) dan otot-otot tambahan/otot aksesori (otot interkostal dalam, otot sternokleidomastoideus, otot skalenus, otot pektoralis major, dan otot serratus anterior). Mekanisme pernapasan yang dilakukan oleh otot interkostal (otot antar tulang rusuk) disebut pernapasan dada, sedangkan mekanisme pernapasan yang dilakukan oleh otot diafragma disebut pernapasan perut. Otot-otot tambahan memegang peranan dalam pernapasan aktif (pernapasan dalam) dan peningkatan kecepatan pernapasan.


Dalam satu siklus pernapasan, terjadi satu kali menghirup udara (inspirasi) dan satu kali proses mengembuskan udara (ekspirasi).


1. Inspirasi merupakan proses aktif yang dilakukan oleh kerja otot (memerlukan kontraksi otot).

a. Otot interkostal luar (eksternal) berkontraksi, tulang rusuk terangkat ke atas dan ke depan, volume rongga dada membesar, paru-paru yang bersifat elastis mengembang, tekanan udara paru-paru mengecil, dan udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Mekanisme ini mampu memasukkan udara pernapasan ke dalam paru-paru sekitar 25% pada pernapasan normal.

b. Otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma yang semula melengkung berubah menjadi datar, volume rongga dada membesar, paru-paru mengembang, tekanan udara paru-paru mengecil, dan udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Mekanisme ini mampu memasukkan udara pernapasan ke dalam paru-paru sekitar 75% pada pernapasan normal.

c. Pada inspirasi kuat, kontraksi otot-otot tambahan yang terletak di leher mampu mengangkat sternum (tulang dada) dan dua tulang rusuk pertama sehingga memperbesar volume rongga dada.


2. Ekspirasi merupakan proses pasif yang tidak memerlukan kontraksi otot.

a. Otot interkostal luar relaksasi, tulang rusuk turun kembali, volume rongga dada menyempit, paru-paru mengecil, tekanan udara paru-paru menjadi besar, dan udara keluar dari paru-paru.

b. Otot diafragma relaksasi sehingga diafragma yang mendatar berubah menjadi melengkung kembali, volume rongga dada menyempit, paru-paru mengecil, tekanan udara paru-paru menjadi besar, dan udara keluar dari paru-paru.

c. Pada ekspirasi kuat, kontraksi otot interkostal dalam membantu menarik tulang rusuk ke bawah dan kontraksi otot dinding abdomen (perut) menyebabkan diafragma terdorong ke atas, ke dalam rongga dada sehingga rongga dada semakin menyempit.


C. Pengendalian dan Kecepatan Pernapasan


Mekanisme pernapasan diatur dan dikendalikan oleh sistem saraf pada medula oblongata, pons Varolii di otak, dan serabut aferen nervus vagus yang berasal dari reseptor saluran pernapasan dan paru-paru. Ketika kandungan O, dalam darah sedikit atau darah banyak mengandung CO,, pH darah akan berubah. Perubahan pH darah tersebut dideteksi oleh medula oblongata. Selanjutnya, medula oblongata mengirimkan impuls ke otot tulang rusuk atau diafragma untuk berkontraksi lebih kuat sehingga volume rongga dada menjadi lebih besar dan napas akan lebih dalam. Akibatnya, lebih banyak O, yang diikat oleh darah dalam kapiler.


Pada saat melakukan aktivitas berat, terjadi peningkatan metabolisme dalam jaringan, terutama pada otot. Tubuh lebih banyak menggunakan oksigen untuk menghasilkan energi dan terjadi peningkatan kadar CO, dalam darah. Hal ini menyebabkan pernapasan berjalan lebih cepat dan lebih pendek sehingga tubuh akan terengah-engah.


Kecepatan (frekuensi) pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut.


•Jenis kelamin

Kecepatan pernapasan pada wanita lebih tinggi daripada laki-laki. Hal ini disebabkan paru-paru pada laki-laki dewasa schat rata-rata mampu menampung udara sekitar 5,7 liter, sedangkan pada wanita hanya sekitar 4,2 liter.


•Umur

Bayi dan balita memiliki frekuensi pernapasan lebih banyak dibandingkan orang dewasa. Hal tersebut karena sel-sel tubuh sedang mengalami pertumbuhan sehingga membutuhkan lebih banyak oksigen, sedangkan volume paru-parunya relatif lebih kecil. Orang yang sudah tua juga memiliki frekuensi pernapasan lebih banyak karena kontraksi otot-otot pernapasan dan diafragma tidak sebaik pada saat masih muda sehingga udara pernapasan yang mampu dihirup berjumlah lebih sedikit. Frekuensi normal pernapasan bayi berjumlah 30-40 kali per menit, balita berumur 2-5 tahun berjumlah 24 kali per menit, dan orang dewasa sekitar 10-20 kali per menit.


•Suhu tubuh

Perubahan suhu tubuh berkaitan dengan produksi panas dan pengeluaran panas yang berlebihan. Selama demam, metabolisme meningkat dan konsumsi oksigen bertambah. Metabolisme karbohidrat akan meningkat sekitar 10-15% untuk setiap kenaikan suhu 1°C sehingga frekuensi jantung dan pernapasan akan meningkat untuk memenuhi kebutuhan metabolisme tubuh terhadap nutrisi dan oksigen.


•Posisi dan aktivitas tubuh

Frekuensi pernapasan pada posisi tubuh berdiri lebih banyak daripada posisi duduk. Posisi tubuh berdiri menyebabkan otot-otot kaki berkontraksi untuk menjaga tubuh agar tetap tegak schingga diperlukan energi dan oksigen yang akan berpengaruh pada peningkatan frekuensi pernapasan. Frekuensi pernapasan pada saat berlari lebih banyak dibandingkan pada saat diam (beristirahat).


•Emosi, rasa sakit, dan ketakutan

Hal ini menyebabkan terjadinya impuls yang merangsang Pusat pernapasan sehingga penghirupan udara semakin kuat.


•Status kesehatan

Sistem kardiovaskuler dan pernapasan pada orang yang sehat mampu menyediakan oksigen yang cukup untuk memenuhi kebutuhan. Namun, adanya penyakit pada sistem tersebut berakibat terganggunya pengiriman oksigen ke sel-sel tubuh sehingga berpengaruh pula pada frekuensi pernapasan.


•Ketinggian tempat

Tempat yang tinggi memiliki kadar oksigen yang rendah sehingga jumlah oksigen yang dihirup lebih sedikit. Hal ini menyebabkan sesak napas dan peningkatan frekuensi pernapasan.








Post a Comment

0 Comments