Devinisi
Sistem pernafasan atau sistem respirasi adalah sistem organ yang digunakan untuk pertukaran gas. Pada haiwan berkaki empat, sistem pernafasan umumnya termasuk saluran yang digunakan untuk membawa udara ke dalam paru-paru di mana terjadi pertukaran gas. Diafragma menarik udara masuk dan juga mengeluarkannya. Pelbagai variasi sistem pernafasan ditemui pada pelbagai jenis makhluk hidup. Bahkan pokok pun mempunyai sistem pernafasan.
Pernafasan adalah kegiatan makhluk hidup yang sangat penting.
Pernahkah kamu berfikir apa yang terjadi seandainya kita sukar bernafas?
Kita tahu bahawa manusia telah dilengkapi oleh alat yang mampu menghirup udara, sehingga keperluan akan oksigen dipenuhi, kerana tanpa oksigen aktiviti dalam tubuh makhluk hidup tidak dapat berlangsung .
Organ-organ apa saja yang berperanan dalam pernafasan? Bagaimana kita bernafas dan mendapatkan oksigen?Gangguan apa saja yang berlaku dalam sistem pernafasan? Semua akan terjawab dengan mempelajari modul ini.
Pernafasan adalah:
- Kegiatan mengambil udara (inspirasi) dan mengeluarkan udara (ekspirasi) melalui alat pernafasan.
- Pertukaran gas antara sel dengan persekitaran (respirasi luaran).
- Reaksi enzim, penggunaan oksigen memerlukan enzim pernafasan (sitokrom).
Meliputi proses:
- Inspirasi iaitu kemasukan udara ke paru-paru
- Ekspirasi iaitu pengeluaran udara dari paru-paru
Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan penguncupan kelonggaran otot-otot tulang rusuk dan otot diafragma.
Adapun macam - macam pernafasan antara lain:
1. Pernapasan Dada
Pernafasan dada berlangsung dalam 2 tahap, iaitu:
- Inspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berkontraksi , tulang rusuk terangkat, volume rongga dada membesar, paru-paru mengembang, sehingga tekanan udaranya menjadi lebih kecil dari udara atmosfera, sehingga udara masuk.
- Ekspirasi, terjadi bila otot antar tulang rusuk luar berelaksasi , tulang rusuk akan tertarik ke kedudukan semula, volume rongga dada mengecil, tekanan udara rongga dada meningkat, tekanan udara dalam paru-paru lebih tinggi dari udara atmosfera, akibatnya udara keluar.
2. Pernapasan perut
Pernafasan perut berlangsung dalam dua tahap, iaitu:
- Inspirasi, terjadi bila otot diafragma mengecut, diafragma mendatar mengakibatkan volume rongga dada membesar sehingga tekanan udaranya mengecil dan diikuti paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara atmosfera dan udara masuk.
Ekspirasi, bermula dengan otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut mengecut menyebabkan diafragma terangkat dan melengkung menekan rongga dada, sehingga volume rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat sehingga udara dalam paru-paru keluar.
Pernapasan perut umumnya berlaku semasa tidur.
Inspirasi
Tahap inspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma mengecut. Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma bergerak turun ke bawah dan sangkar tulang rusuk membesar. Tekanan udara dalam paru-paru akan turun di bawah tekanan udara atmosfera, dan udara akan mengalir ke dalam paru-paru.
Ekspirasi
Tahap ekspirasi terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berelaksasi. Volume rongga dada dan paru-paru mengecil ketika diafragma bergerak naik dan sangkar tulang rusuk mengecil. Tekanan udara dalam paru-paru akan naik melebihi tekanan udara atmosfera, dan udara akan mengalir keluar dari paru-paru.
Organ-organ Sistem Pernafasan Manusia
Organ-organ pernafasan manusia terdiri dari:
Hidung
Hidung adalah bahagian yang paling menonjol di wajah, yang berfungsi menghirup udara pernafasan, menapis udara, menghangatkan udara pernafasan, juga berperanan dalam resonansi suara.
Hidung merupakan alat deria manusia yang bertindak balas terhadap rangsangan berupa bau atau bahan kimia yang berupa gas. Di dalam rongga hidung terdapat serabut saraf pembau yang dilengkapi dengan sel-sel pembau. setiap sel pembau mempunyai rambut - rambut halus (silia olfaktori) di hujungnya dan diliputi oleh membran mukus yang berfungsi sebagai pelembab dan untuk menapis udara yang masuk ke dalam rongga hidung.
Faring
Faring (tekak) merupakan persimpangan antara kerongkongan dan tekak. Terdapat injap yang disebut epiglotis (anak tekak) berfungsi sebagai pengatur jalan masuk ke kerongkong dan tekak. Pernahkah kalian tersedak makanan? Cuba fikirkan apa penyebabnya?
Laring
Laring adalah pangkal tekak, terdiri atas kepingan tulang rawan membentuk jakun dan terdapat celah menuju batang tenggorok (trakea) disebut glotis , di dalamnya terdapat pita suara dan beberapa otot yang mengatur ketegangan pita suara sehingga timbul bunyi.Berfungsi untuk menyalurkan udara dari kerongkong ke trakea.
Trakea
Berupa paip yang dindingnya terdiri atas 3 lapisan, iaitu lapisan luar terdiri atas jaringan ikat, lapisan tengah terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan, dan lapisan dalam terdiri atas rangkaian epitelium besilia. Terletak di leher bahagian depan kerongkong.
Bronkus
Merupakan percabangan trakea yang menuju paru-paru kanan dan kiri. Struktur bronkus sama dengan trakea, hanya dindingnya lebih halus. Kedudukan bronkhus kiri lebih mendatar berbanding bronkus kanan, sehingga bronkhus kanan lebih mudah diserang penyakit.
Bronkheolus adalah percabangan dari bronkhus, saluran ini lebih halus dan dindingnya lebih tipis. Bronkheolus kiri berjumlah 2, sedangkan kanan berjumlah 3, percabangan ini akan membentuk cabang yang lebih halus seperti pembuluh.
Alveolus
Berupa saluran udara buntu membentuk gelembung-gelembung udara, dindingnya tipis setebal selapis sel, lembab dan berlekatan dengan kapiler darah.
alveolus berfungsi sebagai permukaan respirasi, luas total mencapai 100 m2 (50 x luas permukaan tubuh) cukup untuk melakukan pertukaran gas ke seluruh tubuh.
Paru-paru terletak di dalam rongga dada.paru-paru ada dua buah yaitu paru-paru kanan dan kiri. Paru-paru diselimuti oleh selaput paru-paru (pleura) .Perjumlah sepasang terletak di dalam rongga dada kiri dan kanan. Paru-paru kanan mempunyai 3 lobus (gelambir), sedangkan paru-paru kiri mempunyai 2 lobus (gelambir). Di dalam paru-paru ini terdapat alveolus yang berjumlah ± 300 juta buah. Bahagian luar paru-paru dibungkus oleh selaput pleura untuk melindungi paru-paru dari gesekan ketika bernafas, berlapis 2 dan berisi cecair.
Adapun macam - macam Kapasiti volum paru - paru semasa respirasi antara lain:
- Jilid tidal: banyaknya udara yang masuk dan keluar paru-paru semasa pernafasan normal (500 ml)
- Jilid tidal dipengaruhi:
- Berat badan seseorang
- Jenis kelamin
- Usia
- Keadaan fizikal
Mekanisme Pertukaran Gas
Di dalam alveolus, udara yang mengandungi oksigen ditukar ke dalam darah. Sedangkan karbon dioksida di dalam darah dikeluarkan ke alveolus.
Pengangkutan O 2
Pertukaran gas antara O 2 dengan CO 2 terjadi di dalam alveolus dan rangkaian tubuh, melalui proses difusi. Oksigen yang sampai di alveolus akan meresap menembusi selaput alveolus dan berikatan dengan haemoglobin (Hb) dalam darah yang disebut deoksigenasi dan menghasilkan kompaun oksihemoglobin (HbO) seperti reaksi berikut:
Sekitar 97% oksigen dalam bentuk kompaun oksihemoglobin, hanya 2 - 3% yang larut dalam plasma darah akan dibawa oleh darah ke seluruh jaringan tubuh, dan selanjutnya akan terjadi pelepasan oksigen secara difusi dari darah ke jaringan tubuh,:
Adapun tahapan proses mengikat oksigen sebagai berikut:
- Alveolus mempunyai O 2 lebih tinggi dari pada O 2 di dalam darah.
- O 2 masuk ke dalam darah melalui penyebaran melewati membran alveolus
- Di dalam darah, O 2 sebahagian besar (98%) diikat oleh Hb yang terdapat pada Eritrosit menjadi Oksihemoglobin (HbO 2 ).
- Selain diikat oleh Hb, sebahagian kecil O 2 larut di dalam plasma darah (2%).
- Setelah berada di dalam darah, O 2 kemudian masuk ke jantung melalui vena pulmonari untuk diedarkan ke seluruh tubuh yang memerlukan.
Pengangkutan CO 2
Karbondioksida (CO 2 ) yang dihasilkan daripada proses respirasi sel akan meresap ke dalam darah yang seterusnya akan diangkut ke paru-paru untuk dikeluarkan sebagai udara pernafasan.
Ada 3 (tiga) cara pengangkutan CO 2 :
- Sebagai ion karbonat (HCO 3 ), kira-kira 60 - 70%.
- Sebagai karbominohemoglobin (HbCO 2 ), kira-kira 25%.
- Sebagai asam karbonat (H2CO 3 ) sekitar 6 - 10%.
Adapun tahapan proses pengeluaran karbon dioksida sebagai berikut:
- Di rangkaian, CO 2 lebih tinggi berbanding yang ada di dalam darah.
- Ketika O 2 di dalam darah meresap ke rangkaian, maka CO 2 di rangkaian akan terus masuk ke dalam darah.
- Ketika CO 2 berada di dalam darah sebahagian besar (70%) CO 2 akan diubah menjadi ion bikarbonat (HCO 3 -)
- 20% CO 2 akan terikat oleh Hb pada Eritrosit.
- Sedangkan 10% CO 2 lain larut dalam plasma darah.
- Di dalam darah, CO 2 di bawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO 2 dalam darah dipam ke paru-paru melalui arteri pulmonari.
- Di paru-paru CO 2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi
Kawalan Pernafasan
Pusat pengaturan pernafasan adalah medulla oblongata dan pons. Dimana ketentuannya antara lain:
- 1.Respirasi normal antara 12-15 kali per minit.
- 2.Pada keadaan tertentu kekerapan respirasi boleh meningkat atau menurun bergantung keadaan.
- 3.yang menaikkan atau menurunkan kelajuan respirasi adalah medulla oblongata dan pons.
Kelainan / Penyakit pada Sistem Respirasi
Sistem pernafasan boleh mengalami pelbagai gangguan, baik kerana kelainan sistem pernafasan atau akibat jangkitan kuman. Beberapa jenis gangguan antara lain:
- Asma / sesak nafas, penyempitan saluran nafas akibat otot polos pembentuk dinding saluran terus mengecut, disebabkan alergi atau kekurangan hormon adrenalin.
- Asfiksi, gangguan pengangkutan dan penggunaan oksigen oleh tisu akibat tenggelam, pneumonia, keracunan CO.
- Asidosis , akibat peningkatan kadar asid karbonat dan asid bikarbonat dalam darah
- Wajah adenoid (wajah bodoh), penyempitan saluran nafas kerana pembengkakan kelenjar limfa (polip), bengkak di tekak (tonsil).
- Pneumonia , radang paru-paru akibat jangkitan bakteria diplococcus pneumonia .
- Difteria , tersumbat kerongkong / laring oleh lendir akibat jangkitan bakteria Corynebacterium diphteriae
- Emfisema , menggelembungnya paru-paru akibat perluasan alveolus berlebihan.
- Tuberculosis (batuk kering), penyakit paru-paru akibat jangkitan bakteria Mycobacterium tuberculosa .
- Keradangan pada sistem pernafasan:
- bronchitis , radang bronkhus.
- laringitis , keradangan larinks
- sakit tekak , radang kerongkong
- pleuritis , radang selaput paru-paru
- renitis , radang rongga hidung
- sinusitis , radang pada bahagian atas rongga hidung (sinus)
Kelainan pada sistem pernafasan menurut hampir gangguannya terdiri atas:
- Gangguan / penyakit dinding alveolus
- Gangguan / penyakit saluran pernafasan
- Gangguan / penyakit sistem pengangkutan udara
Gangguan / penyakit dinding alveolus
Antara lain:
- Pneumonia / pnemonia, adalah suatu jangkitan bakteria diplococcus pneumonia yang menyebabkan keradangan pada dinding alveolus.
- Tuberkolosis / batuk kering, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
- Kemasukan air ke alveolus.
Gangguan / penyakit dinding alveolus
Antara lain:
- Pneumonia / pnemonia, adalah suatu jangkitan bakteria diplococcus pneumonia yang menyebabkan keradangan pada dinding alveolus.
- Tuberkolosis / batuk kering, merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.
- Kemasukan air ke alveolus.
Gangguan / penyakit sistem pengangkutan udara
Antara Lain:
- Pencemaran gas CO / karbon monoksida atau CN / sianida.
- Kadar haemoglobin / hemoglobin yang kurang pada darah sehingga menyebabkan tubuh kekurangan oksigen atau kurang darah alias anemia.