TEKANAN GAS PADA PROSES PERNAPASAN MANUSIA

Tekanan Udara, Volume, dan Kapasitas Paru

Tekanan Udara dan Hubungannya dengan Pernapasan

Zat cair dan gas mempunyai banyak karakteristik yang sama. Namun demikian, zat cair dan gas dapat dibedakan dalam beberapa hal. Misalnya, zat cair hampir tidak dapat dimampatkan, sedangkan gas dapat dimampatkan dengan mudah. Zat cair cenderung mempunyai massa jenis yang lebih besar daripada gas. Fase gas dari suatu zat biasanya mempunyai temperatur lebih tinggi daripada fase cairnya. Oleh karena itu molekul-molekul gas mampu menyeruak bebas dari suatu tempat ke tempat lain. Gas mampu melepaskan diri dari wadah yang terbuka, sedangkan zat cair tidak bisa. Zat cair dan gas secara bersama disebut fluida yang artinya zat alir atau zat yang mempunyai kemampuan untuk mengalir.

Gas tidak memiliki bentuk atau volume yang tetap dan mengisi semua ruang yang ada. Partikel-partikel dalam gas bebas bergerak dalam ruang dan saling bertumbukan saru sama lain. Tumbukan antara partikel gas dengan dinding wadah akan menyebabkan tekanan. Semakin banyak jumlah tumbukan maka semakin tinggi tekanan yang terjadi.

Tekanan merupakan konsep yang paling penting dalam fluida. Tekanan didefinisikan sebagai gaya yang diberikan per satuan luas, yang dapat dituliskan sebagai

dengan:
F = gaya yang diberikan
A = luas tempat gaya itu bekerja
P = tekanan

Definisi tekanan ini berlaku umum, pada zat padat, zat cair, dan gas. Pengukuran tekanan merupakan peristiwa yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Ban harus dipompa sampai tekanan yang sesuai, tekanan darah seharusnya berada dalam jangkauan normal, dan tekanan dalam mata yang terlampau besar (glaucoma) dapat menyebabkan kebutaan. Udara yang mengalir didalam saluran napas merupakan salah satu macam peristiwa terkait tekanan, khususnya tekanan udara dalam tubuh manusia.

Secara umum, udara mengalir karena ada perbedaan tekanan. Udara mengalir dari tekanan yang lebih tinggi ke tempat yang bertekanan lebih rendah. Perbedaan tekanan udara di paru terjadi akibat adanya daya kekuatan yang bekerja pada sistem pernapasan sehingga dapat mengatasi kekuatan-kekuatan yang melawan gerak udara ketika masuk ke paru.

Udara dari lingkungan luar dapat masuk kedalam paru-paru karena terdapat perbedaan tekanan antara lingkungan luar dengan tekanan dalam paru-paru. Secara umum, inspirasi terjadi karena rongga paru-paru yang berkontraksi dan mengembang sehingga terjadi peningkatan ukuran rongga. Peningkatan ukuran rongga dada ini menyebabkan tekanan didalam paru-paru menurun sehingga lebih kecil dari pada tekanan dilingkungan luar. Perbedaan tekanan ini menyebabkan udara terhisap masuk kedalam paru-paru. Ketika otot-otot rongga dada mengalami relaksasi, maka ukuran rongga dada pun mengalami penurunan sehingga menyebabkan tekanan didalam paru-paru meningkat dan menjadi lebih tinggi daripada tekanan dilingkungan luar. Hal ini mendorong udara keluar dari dalam paru-paru sehingga terjadilah apa yang disebut dengan ekspirasi.

Penjelasan diatas merupakan penerapan dari salah satu hukum fisika yang berkaitan dengan pernapasan, yakni hukum Boyle. Sebenarnya ada beberapa hukum fisika yang terkait dengan pernapasan, diantaranya hukum Dalton (tentang tekanan parsial), Hukum Boyle (PV = konstan), serta hukum Laplace. Namun demikian, disini hanya akan dibahas tentang hukum Boyle saja. Hukum Boyle menyatakan bahwa tekanan pada suatu massa gas yang tetap berbanding terbalik dengan volumenya. Jika pada suatu temperatur tertentu volume meningkat, maka tekanan akan berkurang, dan sebaliknya. Hal ini berarti bahwa jika volume diperkecil menjadi setengahnya, maka tekanan akan menjadi dua kali lipat, hal ini disebabkan karena lebih banyak partikel gas yang bertumbukan dengan dinding wadah. Perhatikan gambar!

Hukum Boyle itu sendiri berbunyi:

“Hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup selalu tetap bila suhu gas tidak berubah.”

Hukum Boyle tersebut dapat dinyatakan dengan rumus:

P1V1 = P2V2

dengan
P1 = tekanan awal
P2 = tekanan akhir
V1 = volume awal
V2 = volume akhir

atau dikenal juga dengan rumus:

PV = konstan

dengan
P = tekanan
V = volume

Hukum Boyle inilah yang menjelaskan mengapa tekanan udara diluar bisa menjadi lebih rendah atau lebih tinggi daripada tekanan udara diparu-paru. Gerakan pernapasan menyebabkan perubahan volume toraks (dada) dan perubahan tekanan gas dalam rongga dada yang mengakibatkan udara mengalir ke dalam atau ke luar rongga dada. Seperti saat ketika inspirasi, dimana diafragma berkontraksi dan mendatar serta otot-otot antariga (interkostal) berkontraksi. Volume toraks akan bertambah dan tekanan paru-paru berkurang (hukum Boyle). Karena volume paru meningkat, maka tekanan dalam paru akan lebih rendah daripada tekanan atmosfer sehingga udara akan tertarik masuk ke paru.

Demikian pula halnya ketika ekspirasi, dimana diafragma berelaksasi dan bergerak ke atas dan otot-otot antariga berelaksasi. Volume toraks akan berkurang dan tekanan paru bertambah (hukum Boyle). Karena volume paru berkurang, maka tekanan dalam paru akan lebih tinggi dari tekanan atmosfer sehingga udara keluar dari paru-paru.

Untuk memperdalam pemahaman kamu tentang materi ini, lakukan kegiatan pada LKS yang dapat kamu download disini.

.

Volume dan Kapasitas Paru Manusia

Bagian ini akan menjelaskan tentang volume dan kapasitas paru manusia. Volume udara dalam paru-paru dan kecepatan pertukaran udara saat inspirasi dan ekspirasi dapat diukur melalui spirometer. Apa itu volume dan kapasitas paru? Pelajari bagian ini baik-baik!

1)      Volume

Macam-macam volume udara dalam paru-paru manusia dijelaskan sebagai berikut.

1.1)      Volume tidal (VT) adalah volume udara yang masuk dan keluar paru-paru selama ventilasi normal biasa. VT pada dewasa muda sehat berkisat 500 ml untuk laki-laki dan 380 ml untuk perempuan.

1.2)      Volume cadangan inspirasi (VCI) atau disebut juga volume komplementer adalah volume udara yang diperoleh ketika menarik napas dalam-dalam (inspirasi maksimum). VCI berkisar 3.100 ml pada laki-laki dan 1.900 ml pada perempuan.

1.3)      Volume cadangan ekspirasi (VCE) atau disebut juga volume suplementer adalah volume udara yang diperoleh ketika menghembuskan napas sekuat-kuatnya. VCE biasanya berkisar 1.200 ml pada laki-laki dan 800 ml pada perempuan.

1.4)     Volume residual (VR) adalah volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi kuat. Volume residual penting untuk kelangsungan aerasi dalam darah saat jeda pernapasan. Rata-rata volume ini pada laki-laki sekitar 1.200 ml dan pada perempuan 1.000 ml.

2)      Kapasitas

Macam-macam kapasitas udara dalam paru-paru manusia dijelaskan sebagai berikut.

2.1)      Kapasitas residual fungsional (KRF) adalah penambahan volume residual dan volume cadangan ekspirasi (KRF = VR + VCE). Kapasitas ini merupakan jumlah udara sisa dalam sistem respiratorik setelah ekspirasi normal. Nilai rata-ratanya adalah 2.200 ml.

2.2)      Kapasitas inspirasi (KI) adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan inspirasi (KI = VT + VCI). Nilai rata-ratanya adalah 3.500 ml.

2.3)      Kapasitas vital (KV) adalah jumlah dari volume udara tidal, volume udara komplementer, dan volume udara suplementer.

Nah, kamu dapat mengukur kapasitas paru-mu sendiri dengan cara yang sederhana jika kamu tidak memiliki spirometer. Bagaimana caranya? Perhatikan kegiatan yang dilakukan dua orang anak dalam video berikut ini!

https://prodiipa.wordpress.com/kelas-viii/rahasia-dibalik-pernapasan/konsep-tekanan-dan-hubungannya-dengan-pernapasan/

Pengertian pernapasan

Pernapasan atau respirasi adalah pertukaran gas antara makhluk hidup (organisme) dengan lingkungannya. Secara umum, pernapasan dapat diartikan sebagai proses menghirup oksigen dari udara serta mengeluarkan karbon dioksida dan uap air. Dalam proses pernapasan, oksigen merupakan zat kebutuhan utama. Oksigen untuk pernapasan diperoleh dari udara di lingkungan sekitar.

Pernapasan pada manusia mencakup dua proses, yaitu :

1.  Pernapasan eksternal
Adalah pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida yang terjadi antara udara dalam gelembung paru-paru dengan darah dalam kapiler.

2.  Pernapasan internal
Adalah pernapasan dimana pertukaran oksigen dan karbon dioksida antara darah dalam kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh.

Dalam proses pernapasan, oksigen dibutuhkan untuk oksidasi (pembakaran) zat makanan. Zat makanan yang dioksidasi tersebut yaitu gula (glukosa). Glukosa merupakan zat makanan yang mengandung energi. Proses oksidasi zat makanan, yaitu glukosa, bertujuan untuk menghasilkan energi. Jadi, pernapasan atau respirasi yang dilakukan organisme bertujuan untuk mengambil energi yang terkandung di dalam makanan.

Hasil utama pernapasan adalah energi. Energi yang dihasilkan digunakan untuk aktivitas hidup, misalnya untuk pertumbuhan, mempertahankan suhu tubuh, pembelahan sel-sel tubuh, dan kontraksi otot

B.      Sistem Pernapasan pada Manusia

Manusia bernapas secara tidak langsung. Artinya, udara untuk pernapasan tidak berdifusi secara langsung melalui permukaan kulit. Difusi udara untuk pernapasan pada manusia terjadi di bagian dalam tubuh, yaitu gelembung paru-paru (alveolus). Pada pernapasan secara tidak langsung, udara masuk ke dalam tubuh manusia dengan perantara alat-alat pernapasan.

Alat-alat Pernapasan pada manusia terdiri dari rongga hidung, faring (tekak), laring (pangkal tenggorokan), trakea (batang tenggorokan), bronkus (cabang tenggorokan), dan pulmo (paru-paru).

Alat pernapasan manusia

1.      Rongga Hidung

Rongga hidung merupakan jalan masuk oksigen untuk pernapasan, dan jalan keluar karbon dioksida serta uap air sisa pernapasan. Di dalam rongga hidung terjadi penyaringan udara dari debu-debu yang masuk bersama udara. Udara yang masuk ke dalam rongga hidung juga mengalami proses penghangatan agar sesuai dengan suhu tubuh kita. Demikian juga pula kelembapan udara diatur agar sesuai dengan kelembapan tubuh kita.

2.      Faring (tekak)

Faring berbentuk seperti tabung corong yang terletak di belakang rongga hidung dan mulut. Faring berfungsi sebagai jalan bagi udara dan makanan. Selain itu, faring juga berfungsi sebagai ruang getar untuk menghasilkan suara.

Alat pernapasan manusia bagian atas

3.      Laring (pangkal tenggorokan)

Laring terdapat di antara faring dan trakea. Dinding laring tersusun dari sembilan buah tulang rawan. Salah satu tulang rawan tersusun dari dua lempeng kartilago hialin yang menyatu dan membentuk segitiga. Bagian ini disebut jakun.

Di dalam laring terdapat epiglotis dan pita suara. Epiglotis merupakan kartilago elastis yang berbentuk seperti daun. Epiglotis dapat membuka dan menutup. Pada saat menelan makanan, epiglotis menutup sehingga makanan tidak masuk ke tenggorokan tetapi menuju kerongkongan. Pita suara merupakan selaput lendir yang membentuk dua pasang lipatan dan dapat bergetar menghasilkan suara.

Pita suara manusia

4.      Trakea (batang tenggorokan)

Trakea berbentuk seperti pipa yang terletak memanjang di bagian leher dan rongga dada (toraks). Trakea tersusun dari cincin tulang rawan dan otot polos. Dinding bagian dalam trakea berlapis sel-sel epitel berambut getar (silia) dan selaput lendir. Trakea bercabang dua, yang satu menuju paru-paru kiri dan yang lain menuju paru-paru kanan. Cabang trakea disebut bronkus.

5.      Pulmo (paru-paru)

Paru-paru terletak di dalam rongga dada bagian atas. Rongga dada dan rongga perut dipisahkan oleh sekat, yaitu diafragma. Paru-paru terbagi menjadi dua bagian, yaitu paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Paru-paru kanan terdiri dari tiga gelambir dan paru-paru kiri terdiri dari dua gelambir. Paru-paru dibungkus oleh selaput paru-paru tipis yang disebut pleura.

Di dalam paru-paru, masing-masing bronkus bercabang-cabang membentuk bronkiolus. Selanjutnya, bronkiolus bercabang-cabang menjadi pembuluh halus yang berakhir pada gelembung paru-paru yang disebut alveolus (jamak = alveoli). Alveoli menyerupai busa atau sarang tawon. Jumlah alveoli kurang lebih 300 juta. Dinding alveolus sangat tipis dan elastis. Pada alveolus inilah terjadi difusi atau pertukaran gas pernapasan, yaitu oksigen dan karbon dioksida.

Alveoli yang terdapat di dalam paru-paru manusia

C.      Mekanisme Pernapasan

Pernapasan merupakan suatu proses yang terjadi dengan sendirinya (secara otomatis). Walaupun kita dalam keadaan tidur, proses pernapasan berjalan terus. Pada saat kita bernapas ada dua proses yang terjadi yaitu inspirasi (proses masuknya udara ke dalam paru-paru) dan ekspirasi (proses keluarnya udara dari paru-paru). Inspirasi dan ekspirasi terjadi antara 15 – 18 kali setiap menit. Proses inspirasi dan ekspirasi diatur oleh otot-otot diafragma dan otot antar tulang rusuk.

1.       Pernapasan Dada

Terjadi karena aktivitas otot antartulang rusuk. Bila otot antartulang rusuk berkerut (berkontraksi), maka tulang-tulang rusuk akan terangkat dan volume rongga dada akan membesar. Keadaan ini menyebabkan penurunan tekanan udara di dalam paru-paru. Karena tekanan udara di luar tubuh lebih besar, maka udara dari luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru. Dengan demikian terjadilah inspirasi.

Bila otot-otot antartulang rusuk mengendor (relakasasi), yaitu kembali pada posisi semula, maka tulang-tulang rusuk akan tertekan. Akibatnya, volume rongga dada mengecil. Keadaan ini mengakibatkan naiknya tekanan udara di dalam paru-paru.

Pada saat insipirasi (a) rongga dada membesar dan (b) diafragma mendatar

2.       Pernapasan Perut

Pernapasan perut terjadi karena aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Bila otot diafragma berkontraksi, maka diafragma akan mendatar. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar sehingga tekanan udara di paru-paru mengecil. Akibatnya, udara luar yang kaya oksigen masuk ke dalam paru-paru melalui saluran pernapasan. Dengan demikian, terjadilah inspirasi.

Sebaliknya, bila otot diafragma relaksasi (kembali pada posisi semula), maka kedudukan diafragma melengkung ke atas. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar. Akibatnya, udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida terdorong ke luar. Dengan demikian terjadilah ekspirasi.

SUMBER : https://wandylee.wordpress.com/2012/03/20/sistem-pernapasan-pada-manusia/

http://aviskariska.blogspot.com/2018/01/tekanan-gas-pada-proses-pernapasan.html

A. Pengertian dan Fungsi Sistem Pernapasan Manusia

      1. Pengertian

Sistem pernapasan merupakan sistem yang berfungsi untuk mengabsorbsi oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh yang bertujuan untuk mempertahankan homeostasis. Fungsi ini disebut sebagai respirasi. Sistem pernapasan dimulai dari rongga hidung/mulut hingga ke alveolus, di mana pada alveolus terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida dengan pembuluh darah.

Respirasi adalah suatu proses mulai dari pengambilan oksigen, pengeluaran karbondioksida hingga penggunaan energi di dalam tubuh.

Sistem respirasi atau sistem pernafasan mencakup semua proses pertukaran gas yang terjadi antara atmosfir melalui rongga hidung →faring  →laring  →trakea →bronkus  →paru-paru  →alveolus  →sel-sel melalui dinding kapiler darah.  

Sistem pernapasan biasanya dibagi menjadi 2 daerah utama:

1. Bagian konduksi, meliputi rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus dan bronkiolus terminalis
2. Bagian respirasi, meliputi bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris dan alveolus.

Sebagian besar bagian konduksi dilapisi epitel respirasi, yaitu epitel bertingkat silindris bersilia dengan sel goblet. Dengan menggunakan mikroskop elektron dapat dilihat ada 5 macam sel epitel respirasi yaitu sel silindris bersilia, sel goblet mukosa, sel sikat (brush cells), sel basal, dan sel granul kecil.

1. Fungsi

Setiap sistem yang ada dalam tubuh manusia khususnya, tentunya memiliki peranan dan fungsinya masing-masing. Sistem pernapasan pun demikian, Sistem ini juga mempunyai fungsi tersendiri bagi tubuh yang sudah terkoordinir oleh saluran dan organ tertentu sesuai perintah otak.

Fungsi sistem pernapasan itu sendiri antara lain sebagai berikut:

1. Sebagai sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas
   1. Sistem pernapasan digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi pertukaran gas.
   2. Berfungsi untuk mengabsorbsi oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh yang bertujuan untuk mempertahankan homeostasis (Respirasi).

B. Struktur Sistem Pernapasan Manusia

1. Saluran Sistem Pernapasan atau Respirasi

      Respirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O²) yang dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel dan karbondioksida (CO²) yang dihasilkan dari metabolisme tersebut dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

Sistem respirasi terdiri dari:

1. Saluran nafas bagian atas. Pada bagian ini udara yang masuk ke tubuh dihangatkan, disaring dan dilembabkan.
2. Saluran nafas bagian bawah. Bagian ini menghantarkan udara yang masuk dari saluran bagian atas ke alveoli
3.  Alveoli : terjadi pertukaran gas anatara O2 dan CO2
4. Sirkulasi paru. Pembuluh darah arteri menuju paru, sedangkan pembuluh darah vena meninggalkan paru.
5. Paru: terdiri dari : a. Saluran nafas bagian bawah, b. Alveoli, c. Sirkulasi paru
6. Rongga Pleura. Terbentuk dari dua selaput serosa, yang meluputi dinding dalam rongga dada yang disebut pleura parietalis, dan yang meliputi paru atau pleura veseralis
7. Rongga dan dinding dada. Merupakan pompa muskuloskeletal yang mengatur pertukaran gas dalam proses respirasi.

1. Organ-organ sistem pernafasan               

Organ-organ sistem pernapasan pada manusia meliputi hidung, faring, laring, trakea, paru-paru (bronkus,brokiolus dan alveolus). Berikut penjelasannya :

        Gambar 1. Organ-Organ Sistem Pernapasan Manusia

1    Hidung

Struktur berongga yang disebut dengan rongga hidung (cavum nasalis). Memiliki rambut pendek dan tebal untuk menyaring udara dan menangkap kotoran yang masuk bersama udara.

Rongga hidung terdiri atas vestibulum dan fosa nasalis. Pada vestibulum di sekitar nares terdapat kelenjar sebasea dan vibrisa (bulu hidung). Epitel di dalam vestibulum merupakan epitel respirasi sebelum memasuki fosa nasalis. Pada fosa nasalis (cavum nasi) yang dibagi dua oleh septum nasi pada garis medial, terdapat konka (superior, media, inferior) pada masing-masing dinding lateralnya. Konka media dan inferior ditutupi oleh epitel respirasi, sedangkan konka superior ditutupi oleh epitel olfaktorius yang khusus untuk fungsi menghidu/membaui. Epitel olfaktorius tersebut terdiri atas sel penyokong/sel sustentakuler, sel olfaktorius (neuron bipolar dengan dendrit yang melebar di permukaan epitel olfaktorius dan bersilia, berfungsi sebagai reseptor dan memiliki akson yang bersinaps dengan neuron olfaktorius otak),  sel basal (berbentuk piramid) dan kelenjar Bowman pada lamina propria. Kelenjar Bowman menghasilkan sekret yang membersihkan silia sel olfaktorius sehingga memudahkan akses neuron untuk membaui zat-zat. Adanya vibrisa, konka dan vaskularisasi yang khas pada rongga hidung membuat setiap udara yang masuk mengalami pembersihan, pelembapan dan penghangatan sebelum masuk lebih jauh.

2    Faring

Tempat persimpangan antara saluran pernapasan pada bagian depan (anterior) dan saluran pencernaan pada bagian belakang (posterior). Nasofaring dilapisi oleh epitel respirasi pada bagian yang berkontak dengan palatum mole, sedangkan orofaring dilapisi epitel tipe skuamosa/gepeng.

3   Laring

Laring atau tekak (jakun) terdapat di bagian belakang (posterior) faring. Organ ini terdiri atas 9 susunan tulang rawan (kartilago) yang berbentuk kotak. Laring merupakan bagian yang menghubungkan faring dengan trakea. Pada lamina propria laring terdapat tulang rawan hialin dan elastin yang berfungsi sebagai katup yang mencegah masuknya makanan dan sebagai alat penghasil suara pada fungsi fonasi. Epiglotis merupakan juluran dari tepian laring, meluas ke faring dan memiliki permukaan lingual dan laringeal. Bagian lingual dan apikal epiglotis ditutupi oleh epitel gepeng berlapis, sedangkan permukaan laringeal ditutupi oleh epitel respirasi bertingkat bersilindris bersilia. Di bawah epitel terdapat kelenjar campuran mukosa dan serosa.

         Di bawah epiglotis, mukosanya membentuk dua lipatan yang meluas ke dalam lumen laring: pasangan lipatan atas membentuk pita suara palsu (plika vestibularis) yang terdiri dari epitel respirasi dan kelenjar serosa, serta di lipatan bawah membentuk pita suara sejati yang terdiri dari epitel berlapis gepeng, ligamentum vokalis (serat elastin) dan muskulus vokalis (otot rangka). Otot muskulus vokalis akan membantu terbentuknya suara dengan frekuensi yang berbeda-beda.

4    Trakea

Mendorong keluar debu-debu dan bakeri dengan gerakan silia-silia di trakea. Permukaan trakea dilapisi oleh epitel respirasi. Terdapat kelenjar serosa pada lamina propria dan tulang rawan hialin berbentuk C (tapal kuda), yang mana ujung bebasnya berada di bagian posterior trakea. Cairan mukosa yang dihasilkan oleh sel goblet dan sel kelenjar membentuk lapisan yang memungkinkan pergerakan silia untuk mendorong partikel asing. Sedangkan tulang rawan hialin berfungsi untuk menjaga lumen trakea tetap terbuka. Pada ujung terbuka (ujung bebas) tulang rawan hialin yang berbentuk tapal kuda tersebut terdapat ligamentum fibroelastis dan berkas otot polos yang memungkinkan pengaturan lumen dan mencegah distensi berlebihan.

5    Paru-Paru (Pulmo)

Paru-paru pada manusia terdapat sepasang yang menempati sebagian besar dalam cavum thoracis. Kedua paru-paru dibungkus oleh pleura yang terdiri atas 2 lapisan yang saling berhubungan sebagai pleura visceralis dan pleura parietalis.

→Stuktur Paru-Paru (Pulmo)

Unit fungsional dalam paru-paru disebut lobulus primerius yang meliputi semua struktur mulai bronchiolus terminalis, bronchiolus respiratorius, ductus alveolaris, atrium, saccus alveolaris, dan alveoli bersama-sama dengan pembuluh darah, limfe, serabut syaraf, dan jarinmgan pengikat.

Lobulus di daerah perifer paru-paruberbentuk pyramidal atau kerucut didasar perifer, sedangkan untuk mengisi celah-celah diantaranya terdapat lobuli berbentuk tidak teratur dengan dasar menuju ke sentral.

Cabang terakhir bronchiolus dalamlobulus biasanya disebut bronchiolus terminalis. Kesatuan paru-paru yang diurus oleh bronchiolus terminalis disebut acinus. Bronchiolus Respiratorius memiliki diameter sekitar 0.5mm. saluran ini mula-mula dibatasi oleh epitel silindris selapis bercilia tanpa sel piala, kemudian epitelnya berganti dengan epitel kuboid selapis tanpa cilia. Di bawah sel epitel terdapat jaringan ikat kolagen yang berisi anyaman sel-sel otot polos dan serbut elastis. Dalam dindingnya sudah tidak terdapat lagi cartilago.

Pada dinding bronchiolus respiratorius tidak ditemukan kelenjar. Disana-sini terdapat penonjolan dinding sebagai alveolus dengan sebagian epitelnya melanjutkan diri. Karena adanya alveoli pada dinding bronchiolus inilah maka saluran tersebut dinamakan bronchiolus respiratorius.

5.1 Bronkus

Bronkus terdiri dari dua bagian yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Mukosa bronkus secara struktural mirip dengan mukosa trakea, dengan lamina propria yang mengandung kelenjar serosa , serat elastin, limfosit dan sel otot polos. Tulang rawan pada bronkus lebih tidak teratur dibandingkan pada trakea; pada bagian bronkus yang lebih besar, cincin tulang rawan mengelilingi seluruh lumen, dan sejalan dengan mengecilnya garis tengah bronkus, cincin tulang rawan digantikan oleh pulau-pulau tulang rawan hialin.

5.2 Bronkiolus 

Percabangan bronkus yang banyak mengandung otot polos. Bronkiolus tidak memiliki tulang rawan dan kelenjar pada mukosanya. Lamina propria mengandung otot polos dan serat elastin. Pada segmen awal hanya terdapat sebaran sel goblet dalam epitel. Pada bronkiolus yang lebih besar, epitelnya adalah epitel bertingkat silindris bersilia, yang makin memendek dan makin sederhana sampai menjadi epitel selapis silindris bersilia atau selapis kuboid pada bronkiolus terminalis yang lebih kecil. Terdapat sel Clara pada epitel bronkiolus terminalis, yaitu sel tidak bersilia yang  memiliki granul sekretori dan mensekresikan protein yang bersifat protektif. Terdapat juga badan neuroepitel yang kemungkinan berfungsi sebagai kemoreseptor.

5.3 Alveolus

dikelilingi kapiler-kapiler darah yang dibatasi oleh membran alveoli-kapiler tempat terjadinya pertukaran O2 dan CO2 atau pernapasan eksternal. Alveolus merupakan struktur berongga tempat pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara udara dan darah. Septum interalveolar memisahkan dua alveolus yang berdekatan, septum tersebut terdiri atas 2 lapis epitel gepeng tipis dengan kapiler, fibroblas, serat elastin, retikulin, matriks dan sel jaringan ikat. 

Terdapat sel alveolus tipe 1 yang melapisi 97% permukaan alveolus, fungsinya untuk membentuk sawar dengan ketebalan yang dapat dilalui gas dengan mudah. Sitoplasmanya mengandung banyak vesikel pinositotik yang berperan dalam penggantian surfaktan (yang dihasilkan oleh sel alveolus tipe 2) dan pembuangan partikel kontaminan kecil. Antara sel alveolus tipe 1 dihubungkan oleh desmosom dan taut kedap yang mencegah perembesan cairan dari jaringan ke ruang udara.

Sel alveolus tipe 2 tersebar di antara sel alveolus tipe 1, keduanya saling melekat melalui taut kedap dan desmosom. Sel tipe 2 tersebut berada di atas membran basal, berbentuk kuboid dan dapat bermitosis untuk mengganti dirinya sendiri dan sel tipe 1. Sel tipe 2 ini memiliki ciri mengandung badan lamela yang berfungsi menghasilkan surfaktan paru yang menurunkan tegangan alveolus paru.

C. Mekanisme Pernapasan

Mekanisme sistem pernapasan dalam mengambil nafas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua cara pernapasan yakni pernapasan dada dan perut.

1. a.      Pernapasan Dada (Costal Breathing).

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk. Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi atau mengerut, Tulang rusuk terangkat ke atas, Rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga udara masuk ke dalam badan.

Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. Fase Inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot antartulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

2. Fase Ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

b.   Pernapasan Perut (Diaphragmatic Breathing)

Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma. Otot difragma pada perut mengalami kontraksi, Diafragma datar, Volume rongga dada menjadi besar yang mengakibatkan tekanan udara pada dada mengecil sehingga udara pasuk ke paru-paru.

 Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

1. 1.      Fase Inspirasi. Fase ini berupa berkontraksinya otot diafragma sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.
2. 2.      Fase Ekspirasi. Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot diaframa ke posisi semula yang dikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.

Manusia dalam bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan. Respirasi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu :

1.   Respirasi Luar (Ekternal) yaitu pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara yang terjadi di sekitar alveoli.

2.   Respirasi Dalam (Internal) yaitu pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh.

D. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pernapasan pada Manusia

            Pernahkah kita memperhatikan atau menyadari perut seseorang yang kembang kempis dengan cepat? Pada orang yang bagaimanakah Anda melihatnya? Kembang kempisnya perut seseorang berhubungan erat dengan proses pernapasan. Perut yang terlihat kembang kempis dengan cepat cepat biasanya dijumpai pada anak-anak yang sedang sakit atau mengalami gangguan pernapasan, orang-orang yang mengalami kelelahan fisik setelah berolahraga, atau seseorang yang memiliki kelebihan berat badan. Itu semua adalah faktor pengaruh dari cepatnya kembang kempis perut seseorang. Itu sangat lumrah terjadi karena suatu sistem pernapasan dalam tubuhnya berjalan dengan lancar.

1. Faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan manusia

Frekuensi pernapasan pada manusia merupakan intensitas inspirasi dan ekspirasi udara pernapasan pada manusia yang dilakukan setiap menit. Dalm keadaan normal proses inspirasi dan ekspirasi berlangsusng sebanyak 15 sampai dengan 18 kali per menitnya. Akan tetapi, keadaan ini bisa berubah dan berbeda pada setiap orang dikarenakan ada faktor-faktor yang mempengaruhinya. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi proses inspirasi dan ekspirasi pada seseorang meliputi:

1. Faktor fisik seperti umur, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan aktivitas tubuh
2. Faktor Psikologi seperti emosi, kejiwaan, perasaan, energi dan aura, dan kestabilan rohani.
   1. Faktor Fisik
      1. umur

frekuensi pernapasan yang dilakukan pada anak-anak berbeda denagn frekuensi pernapasan yang dilakukan orang dewasa. Umumnya, frekuensi pernapasan yang terjadi pada anak-anak lebih banyak. Pada orang dewasa, frekuensi pernapasan menjadi lebih lambat dikarenakan aktivitas sel-sel di dalam tubuh mengalami penurunan.

Untuk lebih jelasnya, berikut frekuensi normal berdasarkan umur adalah sebagai berikut:

1. Usia baru lahir, frekuensi pernapasannya berkisar antara 35-50 kali per menit.
2. Usia 2-12 tahun, frekuensi pernapasannya berkisar antara 18-26 kali per menit.
3. Usia dewasa, frkuensi pernapasannya berkisar antara 16-20 kali per menit.
4. Jenis Kelamin

Pada umumnya dalam keadaan normal, frekuensi pernapasan pada laki-laki lebih banyak daripada perempuan. Hal ini terjadi karena laki-laki cenderung membutuhkan energi yang lebih banyak daripada perempuan sehingga oksigen yang diperlukan pun menjadi semakin banayk.

1. Suhu Tubuh

Suhu tuuh mempunyai hubungan yang erat dengan pernapasan. Semakin tinggi suhu tubuh seseorang maka dia akan membutuhkan energi yang lebih banyak sehingga kebutuhan akan oksigen pun akan meningkat. Oleh karene itu, frekuensi pernapasan pun akan lebih sering dilakukan.

1. Posisi Tubuh

Posisi tubuh ternyata mempunyai pengaruh yang cukup besar terhadap frekuensi pernapasan. Seseorang yang sedang berdiri, frekuensi pernapasannya akan lebih sering terjadi daripada seseorang yang posisi tubuhnya sedang berbaring. Pada saat kita berdiri aktivitas otot di dalam tubuh akan lebih sering mengalami kontraksi sehingga oksigen yang dibutuhkan untuk proses oksidasi di dalm tubuh menjadi lebih banyak, hal ini mengakibatkan frekuensi inspirasi dan ekspirasi menjadi lebih sering dilakukan. Sementara itu pada saat berbaring, otot-otot dalam tubuh cenderung erelaksasi sehingga kebutuhan akan oksigen pun tak sebanyak pada saat kita berdiri.

1. Aktivitas Tubuh

Seseorang yang memiliki aktivitas tubuh cukup tinggi seperti seorang petani atau atlet, frekuensi pernapasannya akan lebih tinggi daripada seorang sekretaris yang cenderung melakukan aktivitas pekerjaanya dengan duduk. Hal ini disebabkan energi yang diperlukan oleh seorang petani atau atlet lebih banyak jika dibandingkan oleh seseorang yang beraktivitas denagn cara duduk.

Dari uraian tersebut dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

–          Frekuensi pernapasandapat berkurang karena bertambahnya usia seseorang

–          Energi yang dibutuhkan oleh orang yang telah lanjut usia lebih sedikit dibandingkan dengan orang yang masih muda sehingga oksigen yang dibutuhkannya pun menjadi berkurang

–          Frekuensi pernapasan pada laki-laki lebih tinggi daripada frekuensi pernapasan pada seorang perempuan

–          Frekuensi pernapasan pada anak-anak cenderung lebih banyak jika dibandingkan dengan frekuensi pernapasan pada orang tua

–          Frekuensi pernapasan pada orang yang aktivitas fisiknya lebih tinggi cenderung lebih sering dibandingkan dengan orang yang aktivitas fisiknya rendah.

1. Faktor Psikologi
   1. Emosi

Emosi seseorang berpengaruh pada tinggi rendahnya pernapasan seseorang. seseorang yang sedang emosi seperti marah, frekuensi pernapasannya akan cenderung tinggi dibandingkan seseorang yang kondisi emosinya stabil atau normal.

1. Perasaan

Perasaan takut pada seseorang akan mempercepat frekuensi pernapasannya, hal ini disebabkan aktivitas denyut jantung yang meningkat sehingga tubuh memerlukan asupan energi yang lebih banyak

1. Kejiwaan

Kejiwaan berkaitan erat dengan sifat atau karakter seseorang. Seseorang yang mempunyai jiwa periang cenderung mempunyai aktivitas yang lebih aktif dibandingkan dengan seseorang yang pemalu. Dengan demikian frekuensi pernapasan pada orang yang periang cenderung akan lebih tinggi dibanding dengan orang yang pemalu.

1. Kestabilan Rohani

Seseorang yang mempunyaipemahaman yang baik terhadap ilmu agam, kondisi rohaninya cenderung akan lebih baik, hati mereka akan diliputi rasa tenang dan tenteram sehingga jauh dari rasa cemas dan khawatir yang berlebihan.

1. Volume udara pernapasan pada manusia

Sebelumnya telah diuraikan bahwa frekuensi pernapasan pada setiap orang bisa saja berbeda. Begitu pula dengan volume udara pernapasan. Volume udara pernapasan pada manusia dipengaruhi oleh:

1. Ukuran paru-paru

Seseorang yang mempunyai ukuran paru-paru besar akan mempunyai volume udara pernapasan yang besar pula, begitu juga sebaliknya. Hal ini disebabkan pada orang yang paru-parunya besarakan mempengaruhi jumlah dan luasnya alveolus dalam melakukan pertukaran oksigen dan karbondioksida.

1. Kekuatan bernapas

Seorang penyelam cenderung mempunyai kekuatan bernapas yang lebih, hal ini ditunjang dengan kapasitas volume udara yang bisa ditampungnya di dalam paru-paru.

1. Cara bernapas

Cara bernapas yang baik adalah bernapas dengan menggunakan hidung. Sebab selain dapat menyaring debu agar tak masuk juga dapat memperbaiki ritme pernapasan. Orang yang bernapas menggunakan hidung cenderung membutuhkan volume udara yang relatif sedikit daripada orang yang bernapas menggunakan mulut.

Kita dapat mengetahui seberapa banyak volume pernapasan yang dibutuhkan atau yang biasa digunakan pada pernapasan kita dengan menggunakan alat spirometer. Volume udara pernapasan dibedakan menjadi:

1. Volume udara tidal

Normalnya setiap orang menghirup dan menghembuskan udara pernapasan sebanyak 500 cc dalam setiap kali melakukan proses inspirasi dan ekspirasi. Namun dari jumlah tersebut tak seluruhnya digunakan dalam proses oksidasi. Udara digunakan untuk proses oksidasi hanya sekitar 350 cc, sedangkan sisanya sebanyak 150 cc hanya sampai pada saluran pernapasan saja.

1. Volume udara komplementer

Merupakan volume udara yang masih dapat kita hirup sedalam-dalamnya sebanyak 1500 cc. Setelah kita menghirup udara normal sebanyak 500 cc.

1. Volume udara suplementer (cadangan)

Volume udara yang masih dapat kita hembuskan sedalam-dalamnya sebanyak 1500 cc setelah kita melakukan ekspirasi normal sebanyak 500 cc.

1. Volume udara residu (sisa)

Volume udara yang tersisa di dalam paru-paru sebanyak 1000 cc setelah kita melakukan ekspirasi sedalam-dalamnya. Adanya volume udara inilah yang menyebabkan kita masih bisa bernapasdalam keadaan kritis.

1. Kapasitas vital paru-paru

Merupakan jumlah udara inspirasi dan ekspirasi yang dihembuskan sekuat-kuatnya sebanyak 3500 cc.

1. Kapasitas total paru-paru

Merupakan keseluruhan jumlah udara yang masuk ke dalam paru-paru yaitu sebesar 4500 cc.

Ada beberapa istilah yang berhubungan dengan volume pernapasan, berikut ini istilah yang berhubungan dengan volume pernapasan.

1. Ventilasi pulmonal

Yaitu volume udara tidl dikalikan dengan jumlah pernapasan per menit.

500 cc x 12 = 6000 mil per menit

1. Ventilasi alveoli

Yaitu volume udara yang masuk ke alveoli dikalikan dengan jumlah pernapasan per menit.

E. Fisiologi dan Gangguan pada Sistem Pernapasan Manusia

1. Fisiologi Pernapasan

Secara fisiologi pernafasn terdiri dari dua macam, yaitu pernapasan eksternal yaitu pernapsan yang terjadi di dalam sistem pernapasan. Udara pernapasan masuk melalui lubang hidung sampai ke alveoli,kemudian terjadi pertukaran antara O2 dan CO2.

            Pernapasan Internal yaitu pernapasan yang terjadi di dalam sel yang aktif melakukan pernapasan. Darah yang Oksigennya mencapai sel yang aktif melakukukan pernapasan,kemudian terjadi pertukaran CO2 yang meninggalkan sel dan O2 masuk kedalam sel. Terjadinya pertukaran gas antara CO2 dan O2 pada alveoli maupun pada sel yang aktif disebabkan karena adanya perbedaan tekanan parsial dari kedua gas tersebut.

            Proses pernapasan yang terjadi dikendalikan oleh dua sistem namun yang ada pada pusat pernapasan dalam otak bagian medula,oblongata,yaitu neuroninspiratori yang mengendalikan proses inspirasi dan neuron ekspiratori yang mengendalikan proses ekspirasi. Selain itu,pusat pernapasan dipengaruhi pula oleh senyawa kimia antara lain CO2 dan O2.

1. Gangguan pada sistem pernapasan manusia

Gangguan pada sistem pernapasan dapat disebabkan oleh beberapa hal:

1. karena terganggunya pengangkutan O2 ke sel-sel atau jaringan tubuh (asfiksi). Atau keracunan gas-gas berbahaya.
2. Pneumonia. terisinya alveolus dengan cairan limfa karena infeksi Diplokokus pneumonia atau Pneumokokus
3. Polip, Amandel, dan Adenoid. disebabkan karena penyumbatan saluran pernapasan oleh kelenjar limfa
4. Radang; peradangan pada rongga hidung bagian atas (Sinusitis), peradangan pada bronkus (Bronkitis), serta radang pada pleura (Pleuritis)
5. TBC kerusakan pada paru-paru akibat terinfeksi Mycobacterium tuber culosis.

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Pengertian Sistem Pernapasan Manusia

Sistem pernapasan merupakan sistem yang berfungsi untuk mengabsorbsi oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh yang bertujuan untuk mempertahankan homeostasis.

1. Fungsi Sistem Pernapasan
   1. Sebagai sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas
   2. Sistem pernapasan digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi pertukaran gas.
   3. Berfungsi untuk mengabsorbsi oksigen dan mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh yang bertujuan untuk mempertahankan homeostasis (Respirasi).

1. Struktur Sistem Pernapasan Manusia

Respirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O²) yang dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel dan karbondioksida (CO²) yang dihasilkan dari metabolisme tersebut dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

Organ-organ sistem pernapasan pada manusia meliputi hidung, faring, laring, trakea, paru-paru (bronkus,brokiolus dan alveolus).

1. Mekanisme Pernapasan Manusia
   1. Pernapasan Dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk.

b.Pernapasan Perut

Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma.

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi Pernapasan
   1. Faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan manusia

a)    Faktor fisik seperti umur, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan aktivitas tubuh.

b)   Faktor Psikologi seperti emosi, kejiwaan, perasaan, energi dan aura, dan kestabilan rohani.

1. Faktor Psikologi

Dalam faktor ini, yang mempengaruhi yaitu: Emosi, Perasaan, Kejiwaan, dan kestabilan Rohani.

1. Fisiologi dan Gangguan pada Sistem Pernapasan Manusia
   1. Fisiologi Pernapasan

Secara fisiologi pernafasn terdiri dari dua macam, yaitu pernapasan eksternal yaitu pernapsan yang terjadi di dalam sistem pernapasan. Udara pernapasan masuk melalui lubang hidung sampai ke alveoli,kemudian terjadi pertukaran antara O2 dan CO2.

1. Gangguan pada sistem pernapasan manusia

Gangguan pada sistem pernapasan dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti :

–          karena terganggunya pengangkutan O2 ke sel-sel atau jaringan tubuh (asfiksi). Atau keracunan gas-gas berbahaya, dan lain sebagainya.

B. Saran

      Supaya proses pernapasan berjalan dengan baik dan benar alangkah baiknya kita bernapas menggunakan hidung, karena apabila bernapas menggunakan ataupun melalui hidung itu sama saja kita berhati-hati dalam menjaga kesehatan kita, sebab lain hebatnya fungsi dari organ-organ pernapasan yang ada pada tubuh manusia sudah disertai fungsi dan kelengkapan yang luar biasa, oleh karena itu bersyukurlah. Berolahraga yang teratur serta memilih dan menjaga pola makan pun sangat berpengaruh pada kesehatan manusia. Berpikir positif, bertindak kreatif, melakukan inovasi dan kerja keras untuk meraih mimpi. Semangat.

https://meylahazizah.wordpress.com/2013/12/27/sistem-pernafasan-manusia/