PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Pernapasan - Bagian 2

PK Biologi XI - Semester 1 - Sistem Pernapasan - Bagian 2

BIOLOGI SMA/MA

Kelas XI Semester I




BAB 7
Sistem Pernapasan


Pendalam Materi


Mengamati Sistem Pernapasan pada Manusia


D. Transpor dan Pertukaran Gas


1. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida


Komposisi udara di atmosfer pada tekanan 760 mmHg di hari yang hangat terdiri atas nitrogen 78%, oksigen 21%, argon 0,93%, karbon dioksida 0,038%, serta uap air dan gas Lainnya. Hukum Dalton tentang tekanan parsial (P) menyatakan Bahwa setiap gas menggunakan tekanannya sendiri sesuai dengan dalam persentasenya campuran dan tidak dipengaruhi oleh L-heradaan gas lainnya. Jadi, P O2 dalam atmosfer 21/100 760 mmHg = 160 mmHg, sedangkan P CO2 dalam atmosfer 0,038/100 x 760 mmHg = 0,3 mmHg.


Pertukaran O, dan CO, dalam kapiler terjadi secara difusi di alveolus dan sel-sel jaringan tubuh. Pada alveolus, molekul gas bergerak melalui membran respirasi dari tekanan parsial tinggi ke area yang bertekanan parsial lebih rendah. O, dari lingkungan luar masuk ke dalam tubuh melalui hidung hingga ke alveolus. PO, di alveolus paru-paru 100 mmHg sedangkan PO, dalam kapiler paru-paru 40 mmHg sehingga O, berdifusi dari alveolus menembus membran respirasi menuju ke kapiler paru-paru. PCO, di alveolus 40 mmHg, sedangkan P CO, dalam kapiler 46 mmHg sehingga CO, berdifusi dari kapiler ke alveolus.


Pertukaran O2, dan CO2 yang terjadi pada sel-sel jaringan tubuh sangat dipengaruhi oleh tekanan parsial. PO, darah yang kaya oksigen di arteri adalah 100 mmHg. sedangkan P CO, sebesar 40 mmHg. Sel jaringan tubuh mempunyai PO, sebesar 40 mmHg dan P CO, sebesar 46 mmHg. Perbedaan tekanan parsial ini membuat terjadinya pertukaran O, dari darah arteri (PO, 100 mmHg) ke sel-sel jaringan tubuh (PO, 40 mmHg). Sebaliknya, CO, bertukar dari sel-sel jaringan tubuh (P CO, 46 mmHg) ke darah (P CO, 40 mmHg). Darah pada pembuluh vena yang berasal dari jaringan juga mengandung P CO, 46 mmHg dan PO, 40 mmHg yang sama dengan jaringan.


2. Transpor Oksigen


Sekitar 97% oksigen dalam darah terikat oleh hemoglobin THb) eritrosit, sedangkan sisanya sebanyak 3% larut dalam plasma darah. Hemoglobin terdiri atas empat gugus heme (suatu molekul organik dengan satu atom besi) yang dapat berikatan dengan O, mbentuk oksihemoglobin (HBO). Setiap molekul hemoglobin mengandung empar gugus heme sehingga molekul ini dapat dinyatakan sebagai Hb. Jika berikatan dengan empat molekul hemoglobin akan membentuk Hb O. Reaksi pengikatan i berlangsung sangat cepat, hanya membutuhkan waktu kurang dari 0.01 detik. Reaksi deoksigenasi (reduksi) Hb O, juga berlangsung angat cepat. Reaksi yang terjadi, yaitu sebagai berikut.


Hb4 + O2 = Hb4 O2

Hb4 O2 = Hb4 O4

Hb4 O2 + O2 = Hb4 O6

Hb4 O6 + O2 = Hb4 O8


3. Transpor Karbon Dioksida


Ketika darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO, berdifusi dari sel-sel jaringan ke dalam darah. Karbon dioksida diangkut oleh darah dengan tiga cara, yaitu sebagai berikut.


•CO2 larut dalam plasma darah. Kelarutan CO, dalam plasma darah sekitar 20 kali lebih besar daripada kelarutan O, Meskipun demikian, hanya 10% dari kandungan CO, total darah yang terangkut dengan cara ini.

•CO, terikat oleh hemoglobin. Sebanyak 30% CO, berikatan dengan Hb membentuk karbamino hemoglobin (HbCO). Karbon dioksida terikat oleh hemoglobin di bagian globin.

•CO, berbentuk bikarbonat. Sebanyak 60% CO, diubah menjadi HCO; di dalam sel darah merah dengan enzim karbonat anhidrase. Reaksinya, yaitu sebagai berikut.


CO2 + H2O Karbonat anhidrase H2CO3 = H+ + HCO–3


Pada reaksi pertama, CO, berikatan dengan H,O untuk membentuk asam karbonat (H.CO). Reaksi ini dapat terjadi sangat lambat di plasma darah, tetapi akan berlangsung sangat cepat di dalam sel darah merah karena adanya enzim eritrosit karbonat anhidrase yang mengkatalisis (mempercepat) reaksi Reaksi dapat terjadi dua arah, bergantung pada konsentrasi senyawa. Jika konsentrasi CO, tĂ­nggi seperti di dalam jaringan reaksi berlangsung ke kanan sehingga lebih banyak terbentuk ion hidrogen dan bikarbonat. Sebaliknya. jika konsentrasi CO, rendah seperti di dalam paru-paru, reaksi berlangsung ke kiri dan melepaskan CO2.


E. Volume dan Kapasitas Paru-paru


Volume dan kapasitas paru-paru pada setiap orang berbeda beda, bergantung pada beberapa faktor, misalnya jenis kelamin, usia, postur tubuh, kebiasaan merokok, kebiasaan berolahraga, ketinggian daerah tempat tinggal, kekuatan bernapas, dan cara bernapas, Peter Reed (atlet olimpiade dayung) tercatat sebagai orang yang memiliki kapasitas paru-paru total terbesar, yaitu 11.68 liter. Volume dan kapasitas paru-paru dapat diukur menggunakan alat spirometer.


•Volume tidal (VT) adalah volume udara yang masuk atau keluar dari paru-paru selama pernapasan (ventilasi) normal. Volume tidal pada laki-laki dewasa yang schat sekitar 500 mL, sedangkan wanita sekitar 380 mL.

•Volume cadangan inspirasi (VCI) adalah volume udara ekstra yang masuk ke paru-paru dengan inspirasi maksimum di atas inspirasi tidal. Volume cadangan inspirasi pada laki-laki dewasa yang sehat sekitar 3.100 mL, sedangkan wanita sekitar 1.900 mL.

•Volume cadangan ekspirasi (VCE) adalah volume udara ekstra yang dapat dikeluarkan dengan kuat pada akhir ekspirasi tidal. Volume cadangan ekspirasi (VCE) pada orang dewasa sehat laki-laki sekitar 1.200 mL, sedangkan wanita sekitar 800 mL.

•Volume residu (VR), yaitu volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi kuat. Volume residu penting untuk kelangsungan aerasi dalam darah pada saat jeda pernapasan. Volume residu pada laki laki dewasa sekitar 1.200 mL, sedangkan pada wanita sekitar 1.000 mL.

•Kapasitas residu fungsional (KRF) adalah jumlah merupakan salah udara sisa dalam sistem respirasi setelah ekspirasi memengaruhi normal atau sama dengan volume residu ditambah paru-paru. volume cadangan ekspirasi (KRF = VR + VCE). Kapasitas residu fungsional pada laki-laki dewasa sekitar 2.400 mL, sedangkan pada wanita sekitar 1.800 mL.

•Kapasitas inspirasi (KI) adalah jumlah udara maksimal yang dapat diinspirasikan setelah melakukan ekspirasi normal atau sama dengan volume tidal ditambah volume cadangan inspirasi (KI = VT + VCI). Kapasitas inspirasi pada laki-laki dewasa sekitar 3.600 mL, sedangkan pada wanita sekitar 2.400 mL.

•Kapasitas vital (KV) adalah jumlah udara maksimal yang dapat dikeluarkan dengan kuat setelah inspirasi maksimum atau sama dengan penambahan volume tidal, volume cadangan inspirasi, dan volume cadangan ekspirasi (KV - VT + VCI + VCE). Kapasitas vital pada laki-laki dewasa sekitar 4.800 mL, sedangkan pada wanita sekitar 3.100 mL.

•Kapasitas total paru-paru (KTP) adalah jumlah total udara yang dapat ditampung dalam paru-paru atau sama dengan kapasitas vital ditambah volume residu (KTP = KV + VR). Kapasitas total paru-paru pada laki-laki dewasa sekitar 6.000 mL, sedangkan pada wanita dewasa 4.200 mL.

•Volume respirasi per menit adalah volume tidal dikalikan dengan jumlah pernapasan per menit.

•Volume ekspirasi kuat dalam satu detik (VEK1) atau ekspirasi paksa dalam satu detik adalah volume udara yang dapat dikeluarkan dari paru-paru yang terinflasi maksimum, pada saat detik pertama ekspirasi maksimum. VEK1 sekitar 80% KV.



II. Bahaya Rokok bagi Kesehatan


Rokok adalah benda beracun yang sangat berbahaya bagi orang yang merokok (perokok aktif) maupun orang di sekitar perokok yang bukan perokok (perokok pasif). Merokok merupakan kebiasaan buruk. Orang yang merokok memiliki napas yang pendek, mudah lelah, kemampuan indra penciuman dan pengecap rasa berkurang, iritasi mata, sakit kepala, dan pusing. Merokok membuat nafsu makan berkurang sehingga merokok dapat menyebabkan kekurangan gizi, pertumbuhan terhambat, dan kecerdasan sulit untuk berkembang.


Dalam waktu lama, orang yang merokok dapat terkena penyakit TBC; hipertensi; jantung osteoporosis; kerusakan rambut, mata, dan gigi; penuaan dini pada kulit; serta kanker paru-paru dan tenggorokan.


Wanita hamil yang merokok atau menjadi perokok pasif dapat menyalurkan zat-zat beracun dari asap rokok kepada janin yang dikandungnya melalui peredaran darah. Nikotin pada rokok menyebabkan denyut jantung janin bertambah cepat, sedangkan karbon monoksida pada rokok menyebabkan berkurangnya oksigen yang diterima janin. Anak-anak yang orangtuanya merokok, rentan menderita sesak napas, serta infeksi telinga, hidung, dan tenggorokan. Selain itu, anak anak tersebut mempunyai kemungkinan dua kali lipat untuk dirawat di rumah sakit pada tahun pertama kehidupannya.


Asap dari rokok yang baru mati di asbak mengandung tiga kali lipat bahan pemicu kanker di udara dan 50 kali bahan pengiritasi mata dan pernapasan. Suatu tempat yang dipenuhi polusi asap rokok adalah tempat yang lebih berbahaya daripada polusi di jalan raya yang macet.


Asap rokok mengandung kurang lebih 4.000 bahan kimia yang 200 jenis di antaranya beracun dan 43 jenis lainnya dapat menyebabkan kanker bagi tubuh. Beberapa zat di dalam rokok yang sangat berbahaya, yaitu sebagai berikut.


1. Nikotin merupakan zat kimia yang bersifat sangat toksik (beracun), dapat merusak jantung dan sirkulasi darah, dan bersifat karsinogen karena mampu memicu kanker paru-paru. Dosis 60 mg nikotin pada orang dewasa dapat menyebabkan kegagalan pernapasan yang berdampak kematian. Nikotin termasuk obat perangsang dan bersifat adiktif (membuat pemakainya kecanduan).


2. Tar adalah substansi hidrokarbon yang bersifat lengket dan menempel pada paru-paru. Tar dapat merusak sel paru-paru dan menyebabkan kanker.


3. Karbon monoksida (CO) adalah gas beracun yang dapat mengakibatkan berkurangnya kemampuan darah mengikat oksigen.


Seseorang yang mencoba merokok biasanya akan ketagihan, karena rokok bersifat candu yang sulit dilepaskan dalam kondisi apapun. Seorang perokok berat akan memilih merokok daripada makan jika uang yang dimilikinya terbatas. Rokok sama halnya dengan narkoba terselubung. Oleh karena itu, sekarang tergantung kepada diri sendiri. Apakah akan memilih ikut terjerumus ke dalamnya atau mampu keluar dari lingkaran maut rokok. Fakta fakta yang telah dipaparkan seharusnya dapat dijadikan sebagai alasan yang kuat untuk segera berhenti merokok bagi yang telah terperangkap di dalamnya dan menghindari terkena pengaruh negatif rokok bagi yang belum terjerumus.



III. Pengaruh Pencemaran Udara terhadap Sistem Pernapasan


Pencemaran udara dapat disebabkan oleh faktor alamiah maupun nonalamiah. Zat pencemar alamiah, misalnya debu gunung berapi, asap kebakaran hutan, pancaran garam dari laut, dan debu meteroid. Zat pencemar nonalamiah adalah produk samping dari kegiatan manusia, berupa gas-gas beracun dari pabrik dan kendaraan bermotor (seperti, sulfur oksida, nitrogen oksida, dan karbon monoksida), asap pembakaran, materi dari pertambangan, debu konstruksi bangunan, debu buangan sampah, buangan nuklir, serbuk kapas, serbuk batu bara, serat asbes, dan senyawa kimia lainnya


Pada umumnya, udara yang telah tercemar oleh partikel (debu) dari pabrik atau pertambangan dapat menimbulkan berbagai macam penyakit saluran pernapasan (pneumokoniosis) dengan tingkat gangguan yang berbeda-beda, mulai dari batuk, sesak napas, peradangan, sampai terbentuknya tumor paru-paru. Jenis penyakit pneumokoniosis, antara lain silikosis (disebabkan oleh debu SiO2), asbestosis (disebabkan oleh serat asbes/magnesium silikat), bisinosis (disebabkan oleh serat kapas), antrakosis (disebabkan oleh debu batu bara), dan beriliosis (disebabkan oleh debu berillium dari industri lampu pijar, clektronik, dan pesawat ruang angkasa).


Partikel yang berukuran kurang dari lima mikron akan tertahan di saluran pernapasan bagian atas, partikel berukuran 3-5 mikron akan tertahan pada saluran pernapasan bagian tengah, sedangkan partikel yang berukuran 1-3 mikron akan masuk ke dalam kantong udara paru-paru, kemudian menempel pada alveolus. Partikel yang berukuran kurang dari satu mikron akan ikut keluar pada saat napas diembuskan.


Substansi pencemaran udara yang masuk sampai ke paru paru akan diserap oleh sistem peredaran darah hingga akhirnya menyebar ke seluruh tubuh. Zat tersebut dapat mengganggu Pengikatan oksigen oleh hemoglobin, menghambat pembentukan hemoglobin, merusak fungsi hati dan ginjal, serta menyebabkan kerusakan saraf.



IV. Gangguan Sistem Pernapasan


Gangguan, kelainan, dan penyakit yang berkaitan dengan sistem pernapasan pada manusia adalah sebagai berikut. Tuberkulosis (TBC) adalah penyakit infeksi oleh bakteri


a. Mycobacterium tuberculosis yang penularannya terjadi melalui udara. Bakteri ini masuk dan terkumpul di dalam paru paru, kemudian menyebar melalui pembuluh darah, serta menginfeksi hampir seluruh organ tubuh, seperti paru-paru, otak, ginjal, saluran pencernaan, tulang, dan kelenjar getah bening. Pada paru-paru, akan terbentuk tuberkel (koloni bakteri yang dorman/istirahat). Jika kekebalan tubuh kurang baik, tuberkel akan bertambah banyak dan membentuk ruangan di dalam paru-paru yang memproduksi dahak (sputum).


b. Faringitis adalah peradangan pada faring dan tenggorokan yang menyebabkan rasa sakit ketika menelan makanan. Faringitis dapat disebabkan oleh infeksi virus (seperti, influenza), bakteri (misalnya, Streptococcus sp. dan Corynebacterium sp.), merokok, menelan racun, reaksi alergi, dan refluks asam lambung (pengaliran kembali isi lambung ke dalam kerongkongan).


c. Difteri adalah penyakit yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphtheriae, dengan gejala sakit tenggorokan, sulit bernapas dan menelan, mengeluarkan lendir dari mulut dan hidung, demam, serta pembengkakan kelenjar getah bening.


d. Pneumonia (radang paru-paru) adalah peradangan paru paru yang dapat mengakibatkan alveolus terisi cairan vane berlebihan. Pneumonia dapat disebabkan oleh infeksi bakteri (misalnya, Mycoplasma pneumoniae dan Streptococcus pneumoniae), virus, atau jamur (Aspergillus fumigatus dan Actinomyces israeli). Peminum alkohol dan perokok lebih rentan terhadap penyakit ini.


e. Kanker paru-paru (karsinoma pulmonar) adalah abnormalitas sel-sel yang mengalami proliferasi (pertumbuhan yang cepat) dalam paru-paru. Faktor pemicunya, antara lain merokok, terpapar karbonil nikel (pelebur nikel) dan arsenik (senyawa dalam pestisida), polusi udara, serta genetik.


f. Hiperkapnia adalah peningkatan kadar CO, dalam cairan tubuh melebihi batas normal sehingga meningkatkan respirasi, konsentrasi ion hidrogen, dan asidosis (kadar asam dalam darah berlebihan).


g. Hipoksemia adalah penurunan konsentrasi oksigen dalam darah arteri hingga di bawah batas normal. Hipoksemia dapat disebabkan oleh zat toksik, seperti karbon monoksida (CO) dan sianida (CN). Gas CO dapat mematikan karena daya ikat hemoglobin terhadap CO lebih besar (320 kali) dibandingkan daya ikatnya terhadap O


h. Sianosis adalah keadaan ketika kulit dan membran mukosa berwarna kebiruan atau pucat karena kandungan oksigen dalam darah rendah. Sianosis dapat terjadi akibat penyakit paru-paru, kelainan jantung, dan berada di daerah geografis yang tinggi.


i. Asfiksia merupakan kondisi kekurangan oksigen pada pernapasan yang dapat menyebabkan kematian sebagai akibat dari kegagalan fungsi paru-paru. Tenggelam di dalam air dan gangguan sistem saraf pusat dapat menyebabkan asfiksia. Asfiksia neonatorum adalah keadaan ketika bayi gagal bernapas secara spontan dan teratur setelah beberapa saat kelahiran.


j. Penyakit pulmonar obstruktif menahun (PPOM) merupakan kelompok penyakit yang meliputi asma, bronkitis, emfisema, dan penyakit industrial (asbestosis, silikosis, dan black lung).


•Asma adalah penyempitan saluran napas yang bersifat sementara, akibat hipersensitivitas terhadap rangsangan tertentu (misalnya, debu, rambut binatang, asap, udara dingin, dan olahraga). Asma ditandai dengan napas yang berbunyi (bengek).

•Bronkitis adalah peradangan pada selaput lendir bronkus. Penyakit ini disebabkan oleh infeksi bakteri dan virus, merokok, polusi udara, debu, asap zat kimia. dan penyakit paru-paru.

•Emfisema adalah kerusakan pada kantong udara (alveolus) secara bertahap, berupa lubang-lubang menganga pada dindingnya, schingga mengurangi luas permukaan paru-paru. Emfisema dapat disebabkan oleh kebiasaan merokok, infeksi bakteri, dan polusi udara.


k. Dispnea (sesak napas) adalah perasaan sulit bernapas yang ditandai dengan napas yang pendek karena suplai oksigen ke dalam jaringan tubuh lebih sedikit daripada yang dibutuhkan. Dispnea dapat terjadi pada orang yang cemas (emosi tidak stabil), penderita kardiovaskular, asma, dan penyakit paru paru.


l. Apnea tidur adalah kesulitan bernafas pada saat tidur karena kegagalan pelepasan impuls saraf yang menjalankan pernapasan. Apnea tidur dapat terjadi karena saat otot faring melemas sewaktu tidur, otot pernapasan tidak dapat berkontraksi ketika inspirasi dan lidah terjatuh menyumbat jalan pernapasan. Gejalanya adalah mendengkur keras, nyeri kepala di pagi hari, kelelahan, dan mengantuk di siang hari.


m. Sindrom kematian bayi mendadak (SIDS, sudden infant death syndrome) merupakan bentuk apnea tidur ketika bayi yang tampak sehat secara tiba-tiba meninggal (biasanya di tempat tidur). Sering terjadi pada bayi prematur dan bayi yang tidur tertelungkup.


n. Influenza, parainfluenza (sindrom batuk pilek), flu burung, dan SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) merupakan gangguan saluran pernapasan yang disebabkan oleh virus. Influenza disebabkan oleh orthomyxovirus, parainfluenza oleh parainfluenza virus, flu burung oleh HPAIV (highly pathogenic avian influenza virus) strain H5N1, sedangkan SARS oleh SARS coronavirus. Flu burung dan SARS dapat menyebabkan kematian.



V. Teknologi Sistem Pernapasan


Beberapa teknologi yang berkaitan dengan sistem pernapasan pada manusia telah banyak dikembangkan, antara lain sebagai berikut.


a. Trakeostomi adalah pembuatan lubang pada dinding anterior trakea untuk mempertahankan jalan napas agar udara dapat masuk ke paru-paru melewati jalan napas bagian atas. Trakcostomi biasanya dilakukan pada penderita difteri akut.


b. Pulmotor adalah alat yang digunakan untuk melakukan Pernapasan buatan. Pulmotor biasanya digunakan pada Orang-orang yang mengalami gangguan pernapasan karena tenggelam dan shock karena sengatan listrik.


c. Terapi oksigen adalah pemberian oksigen menggunakan peralatan emergency oxygen yang dapat diberikan melalui kanula hidung atau masker wajah yang ketat.


d. Terapi oksigen hiperbarik (HBOT = Hyperbaric Oxygen Therapy) adalah proses pemberian oksigen 100% kepada pasien di dalam ruangan hiperbarik yang bertekanan lebih tinggi dari udara atmosfer normal (1 atm 760 mmHg). Terapi oksigen hiperbarik dilakukan untuk membantu proses penyembuhan luka ataupun proses antipenuaan (peremajaan jaringan tubuh).







Post a Comment

0 Comments