A. SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA
Pengertian pernapasan mangalami perkembangan, yaitu dari bernapas, pertukaran gas, dan reaksi enzimatik.
1. Bernapas adalah kegiatan mengambil dan mengeluarkan udara pernapasan melalui paru-paru.
2. Pertukaran gas antara sel dengan lingkungannya. Bagi makhluk hidup yang pernapasannya langsung,misalnya cacing tanah, pertukaran gasnya antara udara luar dengan sel. Sedangkan bagi makhluk hidup yang pernapaasannya tidak langsung pertukaran gasnya berlangsung antara udara pad saluran pernapaasan dengan sel.
3. Reaksi enzimatik, artinya bahwa pemanfaatan gas pernapasan dalam hal ini oksigen oleh sel, reaksinya dengan zat dalam tubuh memerlukan bantuan enzim pernapasan yang dikenal dengan enzim sitrokom.
Pernapasan manusia dan sebagian vertebrata lainnya, termasuk pernapasan tidak langsung, artinya pernapasan yang diperlukan tubuh tidak dapat langsung masuk ke dalam sel melalui permukaan tubuh, yaitu didalam gelembung paru-paru. Dengan demikian, pertukaran gas pada manussia dan vertebrata lainnya dilakukan melalui dua tahap, yakni:
a. pertukaran gas dari udara luar/ udara bebas ke dalam sel-sel darah pad jaringan epitel selaput alveolus. Pertukaran gas ini dikenal dengan pernapasan luar atau respirasi eksternal;
b.pertukaran gas dari sel-sel darah dalam kapiler dengan sel-sel jaringan tubuh. Pertukaran gas ini dikenal dengan pernapasan dalam atau respirasi internal. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 1.1.
Di antara dua pernapsan tersebut, gas-gas yang terlibat dalam pernapasan diangkut oleh system transportasi tubuh.
Pada pernapasnan eksternal, oksigen dari udara bebas/ luar berdifusi ke dalam darah kapiler paru-paru. Pad saat darah kapiler ini baru masuk ke paru-paru mengangkut banyak karbon dioksida dalam mentuk ion bikarbonat (HCO3-). Bila CO2 dalam lkapiler darah paru-paru keluar ke udara bebas maka didalam darah kapiler tertinggak sedikit CO2 saja. Hal ini menyebabkan reaksinya akan terdorong ke kanan, sebagai berikut ini:
 |
Reaksi ini akan dipercepat oleh enzim karbonat anhidrase yang terdapat didalam sel-sel darah. Pada saat reaksi ini berlangsung, hemoglobin (Hb) melepaskan ion H yang diangkutnya.
 |
Hb yang telah melepaskan ion H akan mengikat oksigen yang berdifusi dari udara bebas dalan alveolus ke dalam darah kapiler menjadi HbO2 atau oksihemoglobin.
Pertukaran gas pada alveolus paru-paru inilah yang dimaksud dengan pernapasan luar.
Selanjutnya oksigen diangkut oleh darah dalam bentuk HbO2 atau oksihemoglobin. Sesampainya di jaringan, oksigen pada oksihemoglobin akan dilepaskan ke dalam cairan sel jaringan dalam tubuh.
Oksigen dapat dengan mudah berdifusi ke cairan sel jaringan tubuh, karena oksigen yang dikandung jaringan tubuh secara terus menerus digunakan untuk oksidasi biologis di dalam sel. Sehingga kadar O2 di dalam cairan jaringan tubuh rendah. Oksidasi biologis di dalam jaringan menyebabkan kadar CO2 di dalam jaringan tubuh tinggi. Hal inilah yang mempermudah Hb yang telah mambebaskan oksigen untuk mengikat dan mengangkut sebagian CO2 dalam bentuk karbominohemoglobin. Sebagian besar CO2 yang dihasilkan oksidasi biologi di dalam jaringan tubuh diangkut oleh darah dalam bentuk ion karbonat atau HCO3-. CO2 yang dihasilkan akan segera bereaksi dengan air membentuk H2CO3 atau asam karbonat. Dengan bantuan enzim karbonat anhidrase, asam lkarbonat akan diuraikan menjadi H+ dan HCO3-.
Selanjutnya ion H akan diikat oleh globin dari Hb, sedangkan HCO3- akan keluar dari sel darah ke dalam plasma, dan disinilah zat itu diangkut ke paru-paru.jadi di dalam sel-sel jaringan tubuh terjadi pertukaran gas. Oksigen dari sl-sel darah keluar dan berdifusi menuju ke jaringan tubuh, sebaliknya CO2 dari jaringan tubuh berdifusi ke sel-sel darah. Pertularan gas inilah tang disebut pernapasan dalam (respirasi internal).
Selama pernapasan luar didalam paru-paru, CO2 meninggalkan darah kepiler menuju udara bebas, dan oksigen dari udara bebas berdifusi ke sel darah kapiler alveolus paru-paru.
Selama pernapasan di dalam ingan, oksigen meninggalkan darah menuju ke jaringan, sebaliknya CO2 meninggalkan jarngan menuju ke darah.
Oksigen yang telah masuk ke dalam sel jaringan tubuh akan digunakan untuk pernapasan sel atau oksidasi biologis. Proses ini berlangsung di dalam organel sel yang dikenal dengan mitrokondria.
Semua organisme memerlukan zat makanan. Zat makanan tersebut sebenarnya senyawa yang mengandung simpanan energi. Energi tersebut bila akan diperlukan oleh tubuh, zat makananya harus dipecah terlebih dahulu. Untuk memecah zat tersebut diperlukan oksigen. Pemecahan zat makanan di dalam sel ddengan menggunakan oksigen inilah yang sebenarnya diikenal dengan pernapasan seluler. Pernapasan seluler akan menghasilkan energi dan membebaskan zat sisa nerupa air dan CO2. energi yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk mengubah ADP atau Adenosin Difosfat menjadi ATP atau Adenosin Trifosfat denagn mengikat sebuah gugus fosfat atau P. energi yang terikat di dalam ATP inilah yang dapat digunakan untuk proses bokimia dalam tubuh.
Seluruh proses oksidasi biologis atau pernapasan seluler untuk membebaskan energi yang terkandung dalam zat makanan sangat tergantung pada oksigen. Namun demikian, jumlah oksigen yang masuk ke dalam tubuh manusia hanya sebagian kecil yang dapat di simpan dalam tubuh, yaitu sebagai oksihemoglobin dalam sel-sel darah, dan sebagai oksihemoglobin dalam sel otot. Oleh sebab itu, sepanjang hidupnya semua makhluk hidup senantiasa memasukkan oksigen ke dalam tubuhnya secara terus menerus dan tidak boleh berhenti.
Sel-sel tubuh akan rusak atau mati bila todak mendapatkan oksigen untuk jangka waktu tertentu. Sel otak akan mati atau rusak bila tidak mendapatkan oksigen selama tiga sampai empat menit.
1. Mekanisme Pernapasan Manusia
Pada hakekatnya pernapasan adalah pengambilan udara pernapasan dari udara bebas untuk masuk ke dalam tubuh atau paru-paru, serta pengeluaran gas sisa ke udara bebas. Pengambilan udara pernapasan ini dikenal denganm inspirasi, sedangkan pengeluarannya dikenal dengan ekspirasi. Setiap satu menit kita mampu melakukan inspirasi dan ekspirasi 15 sampai 18 kali.
Aliran udara dari udara bebas ke paru-paru dan sebaliknya ditentukan oleh perubahan tekanan udara dalam rongga paru-paru, rongga dada, dan rongga perut. Perubahan tekanan ini disebabkan oleh karena terjadinya perubahan volume setiap ruangan tersebut. Perubahan volume ruangan tersebut diatur oleh otot pernapasan, yang meliputi otot antartulang rusuk, otot diafragma, dan otot dinding perut. Berdasarkan otot yang berperan aktif, pernapasan manusia dan mamalia dapat dibedakan dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.
a. Perpasan Dada
Otot yang berperan aktif pada pernapasam dada adalah otot antartulang rusuk. Otot antartulang rusuk dapat dibedakan menjadi dua, yakni otot antartulang rusuk luaryangberperan mengangkat tulang-tulang rusuk dan otot antar tulang rusukdan otot antartulang rusuk dalam yang berperan menurunkan tulang rusuk ke posisi semula.
Bila otot antartulang rusuk luar berkontraksi maka tulang rusuk terangkat sehingga volume rongga dada bertambah besar. Karena rongga dada merupakan ruangan tertutup maka maka bertambahnya volume rongga dada akan menurunkan tekanan rongga dada, sehingga menjadi lebih kecil dari tekanan udara rongga paru-paru. Hal ini akan mendorong paru-paru mengembang, sehingga volumenya menjadi lebih besar, tekanan menjadi lebih kecil dari tekanan udara bebas. Akibat dari semua itu maka terjadilah aliran udara dari udara luar ke dalam rongga paru-paru melalui rongga hidung, batang tenggorok, bronkus dan alveolus atau gelembung paru-paru. Proses inilah yang disebut inspirasi.
Sebaliknya, bila otot antartulang rusuk dalam berkontraksi, maka tulang rusuk akan tertarik ke posisi semula, sehingga volume rongga dada akan mengecil,dan tekanannya akan membesar. Tekanan iniakan mendesak dinding paru-paru, sehingga rongga paru-paru ikut mengecil, sehingga tekanan udara dalam rongga paru-paru mengikat. Keadaan ini akan menyebabkan udara dalam rongga paru-paru akan terdorong keluar. Peristiwanya dikenal dengan ekspirasi.Perubahan volume rongga dada yang diakibatkan oleh perubahan kedudukan tulang rusuk, tampak seperti pada gembar 1.3.
b. Pernapasan perut
Otot yangf berperan penting dalam pernapasan perut adalah otot diafragma dan otot dinding rongga perut. Bila otot diaf ragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar. Posisi ini menyebabkan bertmbah besarnya volume rongga dada, sehingga tekanan udara dalam rongga dada mengecil. Penurunan tekanan udara dalam rongga dada akan diikuti mengembangnya paru-paru dan penurunan tekanan udara dalam paru-paru, sehingga tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dari tekanan udara luar. Hal inilah yang menyebabkan terjadinya aliran udara luar ke dalam saluran pernapasan, disebut inspirasi.
Bila otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi, maka isi rongga perut akan terdesak kea rah diafragma, sehingga posisi diafragma akan cekung kea rah rongga dada. Keadaan ini menyebabkan volume rongga dada mengecil, dan tekanannya meningkat. Naiknya tekanan dalam rongga paru-paru akan menyebabkan isi rongga paru-paru terdorong keluar, sehingga terjadi ekspirasi. Perhatikan gambar 1.4!
Paru-paru dapat mengikuti perkembangan ruang dada, hal ini disebabkan antara selaput pembungkus paru-paru dengan paru-paru berisi cairan. Jikia ruangan terebut terisi udara maka paru-paru tidak akan dapat mengikuti perkembangan rongga dada. Kondisiini biasa dilakukan pada proses pengobatan penyakit paru-paru, di mana kerja salah satu paru-paru harus dihentikan.
Kadang kala kerja alatm pernapasan sulit terkontrol oleh kesadaran kita, misalnya saat tersedak dan bersin.
Tersedak dapat terjadi, karena adanya benda selain udara yang ikut masuk ke dalam saluran pernapasan. Karena benda tersebut dapat membahayakan kerja paru-paru, maka terjadi kontraksi otot pada saluran pernapasan secara mendadak dan sekuat-kuatnya, sehingga benda asing tersebut terdorong cepat kembali ke hidung atau ke mulut.
Barbeda dengan tersedak, bersin hakikatnya adalah ekspirasi secara mendadak. Hal ini dapat terjadi karena adanya pengerutan otot-otot pernapasan secara mendadak. Misalnya otot perut berkontraksi secara tiba-tiba, sehingga isi rongga perut terdorong kuat-kuat kea rah rongga dada. Akibatnya rongga dada mengecil secara tiba-tiba, tekanan udara paru-paru menjadi tinggi, sehingga udara dalam paru-paru terdorong kuat-kuat. Bersin juga dapat terjadi bila ada zat atau benda halus atau bau yang sangat merangsang, atau pada saat terjadi infeksi pada saluran pernapasan.
Secara sederhana mekanisme inspirasi dan ekspirasi dapat dibuat bagan seperti tampak pada gambar 1.5!
Dengan demikian, jelaslah bahwa sebenarnya tersedak dan bersin adalah usaha tubuh, khususnya alat pernapasan untuk mengeluarkan benda asing yang masuk ke dalam saluran pernapasan.
Bila saluran pernapasan tertutup, misalnya pada anak yang menderita difteri dan tetanus maka saluran pernapasan yang merupakan jalan lalu lalangnya udara harus dibuka. Hal ini disebabkan oleh karena otot-otot yang menyusun saluran pernapasan tersusun atas otot polos yang tidak dapat dikendalikan oleh kemauan kita. Untuk itu, biasanya dilakukan pengeboran atau pembuatan lubang tenggorok. Peristiwa ini disebut dengan trakeotomi.
2. Udara yang Dipernapaskan
Tekanan udara dalam paru-paru selalu berubah pada setiap gerakan pernapasan. Saat inspirasi dimulai, tekanan udara dalam paru-paru turun satu sampai dua mmHg lebih rendah dari tekanan luar. Sebaliknya pada saat ekspirasi baru dimulai, paru-paru memeras udara ddi dalamnya sehingga tekanan udara dalam paru-paru tiga mmHg lebih tinggi dari udara luar. Seperti halnya tekanan udara dalam paru-paru, volume udara yang dipernapaskan oleh paru-paru juga bervariasi. Hal ini dapat terjadi karena penngaruh cara, kekuatan, dan posisi badan seseorang yang melakukan pernapasan. Secara garis besarnya udara yang di pernapaskan dapat dibedakan menjadi 6, yaitu sebagai berikut.
a. Udara Pernapasan (UP), yakni udara yangn masuk atau keluar paru-paru sebagai akibat pernapasan biasa. Udara pernapasan ini sering disebut sebagai tidal volume, volumenya sebesar 500 cc,
b.Udara Komplementer (UK), yakni udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal setelah inspirasi normal. Volume udara ini lebih kurang 1.500 cc,
c. Udara Cadangan (UC), yakni udara yangn masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah melakukan ekspirasi normal. Volume udara cadangan adalah lebih kurang 1.500 cc,
d.Udara Residu (UR), yakni udara yang masih tersisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi maksimal. Volume udara ini sekitar 1.000 cc.
e.Kapasitas Vital Paru-paru (KV), yakni udara yang dapat dihembuskan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi secara maksimal. Dengan demikian kapasitas vital paru-paru adalah jumlah udara pernapasan (UP)+ udara kmplementer (UK)+ udara cadangan (UC).
f. Volume Total paru-paru, yakni volume udara yang dapat tertampung secara maksimal di dalam paru-paru. Jadi volume total paru-paru sama ddengan kapasitas vital paru-paru ditambah volume udara residu atau KV+ UR.
Dalam keadaan biasa, sekali menghirup udara adalah sebanyak 500 cc. dari sejumlah udara tersebut hanya 350 cc yang dapat sampai ke alveolus paru-paru, sedangkan 150 cc lainnya mengisi ruangan sepanjang saluran pernapasan.
3. Frekuensi Pernapasan
Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15-18 kali. Cepat atau lamnatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu sebagai berikut.
a. Umur, umumnya makin bertambah umur seseorang akan makin rendah frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan makin berkurangnya proporsi kebutuhan energinya.
b.Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak memerlukan energi. Kebutuhan oksigen dan produksi karbon dioksida pad apria juga lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa proses metabolisme pada pria jauh lebih tinggi dari pada wanita.
c. Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh, semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan peningkatan pemasukan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida.
d.Posisi tubuh, posisi tubuh sangat berpengaruh terhadap frekuensi pernapasan. Hal ini erat kaitanya dengan beban yang harus ditanggung oleh organ tubuh. Pada tubuh yang berdiri, otot-otot akn berkontraksi untuk menghasilkan tenaga untuk menjaga tubuh tetap tegak berdiri. Untuk itu diproduksi banyak CO2. untuk kepentingan ini maka frekuensi pernapasan meninngkat. Lain halnya pada posisi duduk atau tiduran, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar bagian tubuh, sehingga terjadi penyebaran beban. Akibatnya, keperluan energi untuk menyangga juga tidak terlalu besar. Dengan demikian, frekuensi pernapasan juga rendah.
e.Kegiatan tubuh, orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan banyak energi dari pada orang yang santai atau tiduran. Untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut tubuh perlu lebih banyak memerlukan oksigen untuk oksidasi biologi, dan lebih banyak memproduksi zat sisa. Untuk itu semua maka perlu meningkatkan frekuensi pernapasan.
Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang terdapat di otak, sedangkan aktivitas saraf pernapasan karena adanya aktivitas rangsangan atau stimulus dari kadar CO2 dalam darah. Bila kita menahan napas dalam tempo tertentu maka dorongan untuk bernapas semakin besar. Hal ini dapat terjadi karena kadar CO2 dalam darah semakin meningkat dan akan memacu saraf pernapsan untuk menyuruh pusat saraf pernapasan agar alat pernapasan melakukan gerakan bernapas.
Bayi yang masih berada dalam rahim ibunya belum melakukan gerakan napas, karena kebutuhan oksigennya dipenuhi oleh ibunya melalui plasenta atau ari-ari. Paru-paru mulai berfungsi manakala aliran darah melalui plasenta terhenti. Sehingga pada saat bayi baru lahir paru-paru harus dirangsang agar mulai berfungsi.
4. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida
Dalam keadaan biasa, sehari semalam kita memerlukan 300 liter oksigen, atau lebih kurang 0,25 liter per menit. Jumlah tersebut akan semakin meningkat bila aktivitas tubuh meningkat.
Setelah menembus selaput alveolus paru-paru, oksigen tersebut akan diangkut oleh darah menuju jaringan tubuh. Sebagian besar,yaitu sekitar 97 % oksigen yang masuk kedalam darah akan diangkut oleh hemoglobin atau zat pigmen darah, sedangkan yang 2-3 % lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Bagian hemoglobin yang active mengikat oksigen adalah atom besinya. Bila atom besi dari Hb mengikat oksigen, peristiwanya disebut deoksigenasi bukan oksidasi. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin (HbO). Hemoglolbin tersebut terdapat paada semua sel darah merah vertebrata dan beberapa jenis invertebrate, misalnya cacing tanah dan beberapa serangga. Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah sebagai berikut.
|
Reaksi tersebut dapat berlangsung bolak-balik. Reaksi ke kananberlangsung di dalam kapiler darah alveolus peru-paru, sedangkan reaksi ke kiri berlangsung di dalam jaringan tubuh.
Hemoglobin janin dan hemoglobin orang dewasa (ibunya) berbeda. Selama dalam kandungan tubuh janin nenbentuk bermacam-macam Hb yang mempunyai daya ikat (afinitas) terhadap oksigenn lebih dibandingkan Hb ibunya atau orang dewasa lainnya. Hal inilah yang memungkinkan Hb janin dapat menangkap oksigen yang dilepaskan Hb darah ibu yang mengandungnya. Seandaimya Hb janin dan Hb ibunya mempunyai daya afinitas terhadap oksigen sama maka oksigen yang dilepaskan Hb ibunya tidak dapat ditangkapnya. Setelah lahir, Hb bayi secara berangsur-angsur diganti oleh Hb seperti Hb orang dewaasa.
Proses pengikatan dan pelepasan iksigen oleh Hb dipengaruhi oleh:
a. Kadar oksigen darah;
b. Kadar karbondioksida ; dan
c. Tekanan oksigen.
Tekanan oksigen di dalam jaringan lebih rendah daripada tekanan oksigen di dalam kapiler paru-paru. Hal ini dapat tterjadi karenasecara terus-menerus oksigen didalam jaringan digunakan untuk oksidasi biologis (pernapasan). Dengan demikian, darah dari paru-paru yang mengalir melalui kapiler dalam jaringan akan melewati daerah yang kadar oksigennya lebih rendah, sehingga Hb darahtersebut akan melepaskan kandungan oksigennya, yang secara normal lebih kurang 37%.
Pada orang yang banyak gerak atau aktivitas, seperti pekerja kasar, olahragawan yang sedang latihan, penggunaan oksigen oleh tubuh jauh lebih besar dari keadaan normal. Hal ini menyebabkan tekanan oksigen dalam jaringan akan turun. Darah yang melewati jaringan yang demikianakan melepaskan oksigennya 20% lebih tinggi dari biasanya.
Bila oksigen lebih banyak dipergunakan oleh jaringan maka (CO2) akan lebih banyak dihasilkan dan diambil oleh darah. CO2 akanbereaksi dengan air membentuk asam karbonat, sehingga darah menjadi bersifat asam. Keadaan asam ini akan mempermudah Hb melepaskan oksigen yang diikatnya ke dalam jaringan-jaringan yang paling memerlukan.
Pada olahragawan yang giat berlatih otot-ototnya disamping melepaskan CO2 juga melepaskan asam laktat yang mengakibatkan darah lebih bersifat asam. Keadaan ini menyebabkan Hb mudah melepaskan oksigen 10% lebih banyak.
Aliran Oksigen
Aliran oksigen dari atmosfer ke alveolus paru-paru, terus ke darah kapiler dan selanjutnya ke alam jaringan tubuh dapat dijelaskan seperti tampak pada gambar 1.6.
Aliran tersebut dapat terjadi karena aadanya perbedaan tekanan parsial oksigen. Tekanan udara adalah satu atmosfer atau 760 mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigennya adalah 150 mmHg. Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah nadi adalah 100 mmHg, sedangkan tekanan parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 50 mmHg. Keadaan inilah yang memungkinkan oksigen berdifusi dari alveolus ke darah nadi terus ke jaringan.Unyuk lebih jelasnya perhatikan gambar 1.7!
Kebutuhan Oksigen
Pada saat darah di dalam arteri dengan tekanan parsial 100 mmHg, setiap 100 cc darah dapat mengangkut 19 cc oksigen. Pada saat darah di dalam vena setiap 100 cc darah vena pada tekanan 40 mmHgmampu mengandung 12 cc oksigen. Dengan demikianm, terjadi pengurangan sebesar 7 cc. oksigen yang kurang tersebut menunjukkan jumlah oksigen yang dipergunakan oleh jaringan pada setiap 100 cc darah.
Pada manusia dewasa normal sekitar 5 liter. Karena sekali beredar 100 cc darah mampu mengangkut 7 cc O2 yang dimanfaatkan oleh jaringan maka setiap kali beredar seluruh darah dalam tubuh manusia mampu menyampaikan oksigen ke jaringan sebanyak 350 cc.
Aliran Karbon Dioksida
Proses oksidasi biologis di dalam sel/ jaringan akan menghasilkan zat-zat sisa seperti Co2 dan air. Makin meningkat penggunaan oksigen untuk pernapasan di dalam sel ini, makin besar CO2 yang dihasilkan. Zat ini merupakan sampah. Bila jumlahnya berlebihan dalam tubuh maka akan menimbulkan gangguan. Untuk itu zat tersebut harus dikeluarkan.
Produksi CO2 di dalam jaringan secara terus-menerus akan meningkatkan tekanan parsial CO2 dalam jaringan, sehingga tekanannya lebih tinggi daripada tekanan parsial CO2 dalam vena dan di udara bebas. Hal inilah yang memungkinkan terjadinya aliran CO2 dari jaringan ke vena terus ke atmosfer. Tekanan CO2 dalam jaringan 60 mmHg, sedangkan tekanan parsiak CO2 dalam darah nadi 41 mmHg, dalam vena 47 mmHg, dan dalam alveolus 35 mmHg.
Dalam aktivitas biasa, tubuh manusia mampu menghasilkan 200 cc (CO2), sedangkan setiap 1 liter darah hanya mampu melarutkan 4,5 cc karbon dioksida. Di dalam darah CO2 akan bereaksi dengan air membentuk senyawa H2CO3 yang bersifat asam, sehingga darah bersifat asam, dengan pH 4,5. hal ini sangat membahayakan jaringan, namun karena pengaruh ion Na dan K, darah dinetralkan kembali.
Pembentukan asam karbonat dari karbon dioksida dan air berlangsung bolak-balik. Reksi tersebut dipercepat oleh suatu enzim khusus yang dikenal sebagai enzim karbonat anhidrase. Di dalam jaringan peningkatan produksi CO2 akan mendorong pemingkatan pembentukan asam karbonat. Setelah darah melewati paru-paru, CO2 darah akan dilepaskan ke udara, sehingga keseimbangan CO2 dan asam karbonat darah berubah. Untuk mengembalikan keseimbangannya, asam karbonat terurai menjadi air dan CO2.
Berdasarkan data tekanan parsial CO2 pada jaringan, darah vena dan darah arteri menunjukkan bahwa tidak senua CO2 yang diangkut oleh darah yang melalui paru-paru dibebaskan ke atmosfer. Darah yang melewati paru-paru hanya membebaskan 10% CO2 yang diangkutnya. Sisany, yaitu 90% tetap tertahan didalam darah terutama bikarbonat didalam darah mempunyai peran penting dalam menjaga stabilitas pH darah. Jadi ion bikarbonat bertindak sebagai senyawa buffer atau senyawa penyangga.
Pengangkutan Karbon Dioksida
Karbon dioksida yang dihasilkan oleh jaringan akan keluar dari sel dan masuk ke dalam darah. Di dalam darah CO2 akan diangkut ke paru-paru dalam tiga bentuk, yaitu sebagai berikut.
a. Sebagian besar, yaitu sekitar 60-70% CO2 akan diangkut dalam bentuk HCO3-oleh plasma darah. Asam karbonat yang terbentuk dalam darah akan terurai menjadi ion H+ dan HCO3-. Ion H+ merupakan racun, oleh sebab itu segera diikat oleh Hb, sedangkan ion HCO3- akan segera meninggalkan eritrosit masuk ke plasma darah. Kedudukan ion HCO3- diganti oleh ion klorit.
Persamaan reaksi kimia pengangkutan CO2 dalam bentuk HCO3- selengkapnya adalah sebagai berikut.
Di dalam eritrosit hemoglobin merupakan ion negative yang mudah mengikat ion K yang positif. Bila darah bersifat asam, misalnya karena terjadinya peningkatan ion H, maka Hb melepaskan ion K dan megikat ion H, sehimhha hemog;obin menjadi asam. Dengan demikian pH darah menjadi normal kembali.
Bila darah menjadi terlalu basa, hemoglobin asam akan melepaskan ion H-nya, sehingga Hb menjadi bersifat negative. Hb yang bersifat negative akan mengikat ion kalsium (K+), sehingga pH darah menjadi normal kembali.
b. Lebih kurang 25% CO2 akan diikat oleh gugus asam amino dari Hb membentuk karbominohemoglobin, yaitu sebagai berikut.
 |
Karena senyawa asam amino ini terikat ssebagai bagian dari Hb, maka secara sederhana reaksi CO2 dengan Hb ditulis sebagai berikut.
 |
c. Sebagian kecil, yaitu sekitar 6-10% CO2diangkut plasma darah dalam bentuk senyawa asam karbonat.
Bila terjadi gangguan pengangkutan CO2 dalam darah, maka kadar asam karbonat (H2CO3) akan mengikat, menyebabkan kadar alkali darah yang berperan sebagai senyawa buffer menurun. Hal ini akan menimbulkan gangguan fisiologis yang disebut asedosis.
Secara sederhana pertukaran O2 dan CO2 antara atmosfer, paru-paru, darah, dan jaringan selama 1 menit tampak seperti pada gambar 1.9.
3. Alat Pernapasan Manusia
Pernapasan manusia termasuk pernapasan tidak langsung. Udara dari atmosfer masuk ke dalam tubuh dengan perantara alat-alat pernapasan. Selanjutnya oksigen yang diperlukan untuk proses pernapasan masuk ke dalam sel-sel darah kapiler menuju ke sel-sel jaringan tubuh dengan bantuan system transport.
Alat pernapasan manusia dan mamalia lainnya terdiri atas rongga hidung, tekak (faring), batang tenggorok (trakea), cabang batang tenggorok (bronkus), bronkeolus, dan berakhir pada kantung hawa buntu atau alveolus yang terdapat di alam paru-paru. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 1.10!
a. Rongga Hidung
Rongga hidung merupakan tempat masuknya udara pernapasan. Permukaan dalam dinding rongga ini dilapisi selaput lendir, banyak ditumbuhi rambut serta banyak ujung saraf indera pembau. Di dalam rongga hidung udara akan mengalami penyaringan dan penghangatan.
1) Penyaringan, ditujukan kepada benda-benda asing yang tidak berbentuk gas, misalnya debu. Benda-benda tersebut di halangi olehrambut-rambut yang tumbuh kea rah luar lubang hidung. Adanya indra pembau memungkinkan gas-gas yang berbau tidak enak dan membahayakan tubuh dapat dihindari masuk ke dalam saluran pernapasan.
2) Penghangatan, yaitu mengubah suhu udara agar sesuai dengan suhu tubuh. Penghangatan ini dimungkinkan karena di dalam dinding rongga hidung terdapat konka yang banyak mengandung kapiler darah. Bila udara yang masuk suhunya lebih rerndah dari suhu tubuh, maka darah kapiler akan melepaskan energinya ke rongga hidung, sehingga suhu udara yang masuk menjadu hangat. Di samping menghangatkan udara, adanya lendir menyebabkan udara kering yang masuk ke ronga hidung menjadi lembab.
b. Faring atau Tekak
Faring bmerupakan tempat terjadinya persimpangan antara saluran pernapasan dengan ssaluran pencernaan. Dengan saluran pencernaan.pada bagian ini terdapat klep atau epiglotis yang bertugas mengatur perjalanan udara pernapasan dan makanan pada persimpangan tersebut. Di bawah faring terdapat pangkal batang tenggorok yang disebut laring. Pada bagian ini terdapat celah yang disebut glotis yang menuju ke batang tenggorok. Di dalam laring terdapat pita suara. Ada beberapa otot yang mengatur ketegangan pita-pita suara sehingga bergetar dan timbul suara.
c. Batang Tenggorok
Batang tenggorok atau trakea merupakan pipa yang dindingnya terdiri atas tiga lapis. Lapis luar terdiri atas jaringan ikat, lapis tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan,k sedangkan lapis terdalam terdiri atas jaringan epithelium bersilia. Jaringan epital ini juga menghasilkan banyak lendir. Fungsi utamanya adalah untuk menangkap dan mengembalikan ke hulu saluran pernapasan benda-benda asing yang akan masuk ke paru-paru bersama udara pernapasan.
Pada penderita penyakit asma, otot polos pada trakea ini berkontraksi, sehingga pelonggaran rongga saluran pernapasan terganggu. Akibatnya sin penderita sukar untuk bernapas.
b. Bronkus
Bronkus adalah cabang batang tenggorok. Cabang ini terdapat kira-kira setinggi tulang rusuk yang pertama. Jumlahnya sepasang, yang satu menuju ke paru-paru kanan dan yang satu lagi menuju ke paru-paru kiri. Seperti halnya dinding trakea, dinding bronkus ini juga terdiri atas lapisan jaringan ikat, lapisan otot polos, dan cincin tulang rawan serta lapisan jaringan epitel. Perbedaannya adalah, bahwa dinding trakea jauh lebih tebal dan cincin tulang rawan pada bronkus tidak berbentuk lingkar smpurna.
Kedudukan bronkus yang ke kiri dank e kanan berbeda. Yag kiri kedudukannya lebih mendatar daripada yang ke kanan. Hal ini merupakan salah satu sebab mengapa paru-paru kanan mudah terserang penyakit. Namun demikian kalau paru-paru kiri terserang penyakit keluarnya kuman penyakit lebih sukar.
e. Bronkiolus
merupakan cabang dari bronkus. Saluran lebih kecil dan dindingnyab lebih tipis. Cincin tulang rawannya juga semakin tipisdan lingkaerannya juga tidak sempurna.bronkiolus ini juga bercabang-cabang menjadi saluran yang semakin halus. Sel-sel epitel bersilianya berubah menjadi sisik epitel.
f. Alveolus
alveolus atau saluran udara buntu, merupakan akhir dari alat pernapasan. Alveolus berupa gelembung-gelembung udara. Dinding alveolus tipis, lembaba, setebal selapis sel dan berlekatan erat dengan kapiler darah. Di beberapa bagian alveolus dindingnya membuka sehingga mempermudah hubungannya dengan kapiler darah. Dinding alveolus yang tipis dan lembab ini mempermudah udara pernapasan melaluinya.
Adanya alveolus memungkinkan daerah permukaan yang berpoeran penting untuk pertukaran gas menjadi luas, yaitu sekitar 50 kali luas permukaan tubuh. Pada bagian alveolus inilah terjadi pertukaran oksigen dengan udara bebas ke sel-sel darah, dan CO2 dari sel-sel darah ke udara bebas.
b. Paru-paru
Paru-paru pada manusia berjumlah sepasang kanan dan kiri. Masing-masing dibungkus oleh selaput pembungkus paru-paru yaitu dikenal dengan pleura. Pleura ini merupakan selaput tipis rangkap dua. Di antara selaput tersebut dengan paru-paru terdapat cairan kimfa, yang berfungsi untuk melindungi paru-paru dari gesekan padasaat mengembang dan mengempis. Mengembang dan mengempisnya paru-paru disebabkan perubahan tekanan dalam rongga dada.
6. Ganggguan dan Kelainan pada Sistem Respirasi
cyanosis, gangguan yang disebabkan oleh kadar oksigen dalam udara respirasi kurang dari 10%. Kadara normal udara respirasi lebih atau sama dengan 21%. Apabila kadar udara respirasi kurang dari 4%, maka proses respirasi akan berhenti.
Asfiksi, merupakan gangguan dalam proses pengangkutan oksigen ke sel atau jaringan. Penyebabnya bermacam-macam, antara lain sianida ( racun dalam singkong ), dan CO ( karbon monoksida dari asap kendaraan ).
