BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
belakang
Istilah
pernapasan (respirasi ) berarti pertukaran gas antara sel tubuh dan lingkungan.
Sel tubuh memerlukan energi untuk semua aktivitas
metaboliknya. Sebagian besar energi ini didapat dari reaksi yang
hanya dapat terjadi jika ada oksigen. Produk sisa reaksi ini adalah karbon
dioksida. Sistem pernapasan memungkinkan oksigen yang ada di atmosfer masuk ke
dalam tubuh dan memungkinkan ekskresi karbondioksida dari tubuh.
Pertukaran
gas antara darah dan paru disebut respirasi eksternal. Sedangkan pertukaran gas
antara darah dan sel disebut respirasi internal. Masuk keluarnya udara
dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada
dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih
besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada
lebih besar maka udara akan keluar.
Organ
pernapasan meliputi : hidung, faring, laring, trakea, dua bronkus (satu bronkus
pada tiap paru- paru, bronkiolus dan jalan napas kecil, dua paru- paru dan
selaputnya, pleura, serta otot pernapasan (otot interkosta dan diafragma).
B.
Rumusan
masalah
1.
Bagaimana proses kelarutan gas CO2
dan O2 dalam plasma darah?
2.
Bagaimana mekanisme pengangkutan CO2
dan O2?
3. Bagaimana pengaruh
suhu, pH, dan tekanan terhadap proses respirasi?
C.
Tujuan
pembahasan
1. Untuk
mengetahui proses kelarutan gas CO2 dan O2 dalam plasma
darah.
2. Untuk
mengetahui mekanisme pengangkutan CO2 dan O2
3. Untuk
mengetahui pengaruh suhu, pH dan tekanan terhadap proses respirasi.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
Bernafas
Bernafas
merupakan pengambilan oksigen yang cukup dari udara kamar atau udara sekitar untuk
proses respirasi tubuh, dan juga untuk pembuangan karbon dioksida untuk
mempertahankan kadar ion hidrogen yang tetap dalam darah.
Darah
yang mengalir melalui kapiler-kapiler paru tidak berhubungan dengan udara kamar
tetapi dengan udara yang ada di dalam paru-paru, yaitu di dalam kantung-kantung
udara atau alveoli. Udara yang ada di dalam alveoli dinamakan udara alveola,
yang mengandung oksigen lebih sedikit dari udara kamar dan mengandung lebih
banyak karbon dioksida. Darah yang mengalir melalui paru-paru mengambil oksigen
dari udara alveola dan melepaskan karbon dioksida. Susunan udara alveola
dipertahankan oleh pertukaran gas yang berselang teratur antara sebagian kecil
udara alveola dengan udara alveola kamar. Mekanisme keberlangsungan pertukaran
gas tersebut dinamakan bernafas.[1]
B.
Fungsi
Pernapasan
Fungsi
sistem pernafsan adalah untuk mengambil (O2) dari atmosfer kedalam
sel-sel tubuh dan untuk mentransfor karbon dioksida (CO2) yang
dihasilkan oleh sel- sel tubuh kembali ke atmotfer. Organ-organ respiratorik
berfungsi dalam:[2]
1) Produksi
bicara, membantu proses dalam berbicara
2)
Keseimbangan asam basa dalam darah dan
jaringan tubuh manusia
3)
Pertahanan tubuh melawan benda asing,
organisme asing yang masuk melalui proses pernafasan kedalam tubuh
4)
Mengatur hormonal tekanan darah dan
keseimbangan hormon dalam darah.
Respirasi
melibatkan proses-proses berikut ini.
1. Ventilasi
pulmonar (pernapasan) adalah jalan masuk dan keluarnya udara dari saluran
pernapasan dan paru-paru.
2. Respirasi
eksternal adalah difusi oksigen dan karbon dioksida antara udara dalam paru dan
kapiler pulmonar.
3. Respirasi
internal difusi oksigen dan karbon dioksiada antara sel darah dan sel-sel
jaringan.
4. Respirasi
seluler adalah penggunaan oksigen oleh sel-sel tubuh untuk produksi energi dan
pelepasan produk oksidasi CO2 dan air oleh sel-sel tubuh.
C.
MEKANISME
PERNAFASAN
Paru-paru
dan dinding dada dalam keadaan normal memiliki struktur yang elastis dan
terdapat lapisan cairan tipis yang memisah paru-paru dan dinding dada. Posisi
paru-paru dengan mudah bergeser pada dinding dada. Tekanan pada ruangan antara
paru-paru dan dinding dada berada dibawah tekanan atmosfer. Paru-paru akan
teregang dan berkembang pada waktu bayi baru lahir. Pada waktu akhir ekspirasi
tenang kecendrungan recoil
(pergeseran) dinding dada diimbangi oleh kecendrungan dinding dada untuk
bergeser ke arah yang berlawanan.
Otot
diafragma yang terletak di bagian dalam dan luar interkostalis, kontraksinya
bertambah dalam. Rongga toraks menutup dan mengeras ketika udara masuk kedalam
paru-paru, di luar muskulus interkostalis akan menekan tulang iga dan
mengendalikan luas rongga toraks yang menyongkong pada saat ekspirasi sehingga
bagian luar interkostalis dari espirasi menekan bagian perut. Kekuatan
diafragma ke arah atas membantu mengembalikan volume dari rongga pleura.
Pada
waktu menarik napas dalam, maka otot akan berkonstraksi, tetapi pengeluaran
pernapasan berada dalam proses yang pasif. Ketika diafragma menutup, penarikan
napas melalui isi rongga dada kembali memperbesar paru-paru dan dinding badan
bergerak, kemudian diafragma dan tulang dada menutup keposisi semula. Aktivitas
bernapas merupakan dasar yang meliputi gerak tulang rusuk sewaktu bernapas
dalam dan volume udara bertambah.
a.
Pernafasan Eksternal
Ketika
menghirup udara dari lingkungan luar, udara tersebut akan masuk ke paru-paru.
Udara masuk mengandung oksigen tersebut akan diikat darah lewat difusi. Pada
saat yang sama, darah yang mengandung karbondioksida akan dilepaskan. Proses
pertukaran oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2) antara
udara dan darah dalam paru-paru dinamakan pernafasan eksternal.
Saat
sel darah merah (eritrosit) masuk kedalam kapiler paru-paru, sebagian besar CO2
yang diangkut berbentuk ion bikarbonat(HCO-3). Dengan bantuan enzim karbonat
anhidrase, karbondioksida (CO2) air (H2O) yang tinggal
sedikit dalam darah akan segera berdifusi keluar.
Seketika
itu juga, hemoglobin tereduksi (yang disimbulkan hb) melepaskan ion-ion
hidrogen (H+) sehingga hemoglbin (HB) nya juga ikut terlepas. Kemudian, hemoglobin
akan berikatan dengan oksigen (O2) menjadi oksihemoglobin.
Sementara
itu, tekanan parsial karbondioksida dalam darah lebih besar dibandingkan
tekanan persial karbondioksida pada udara. Sehingga, konsentrasi karbondioksida
pada darah akan lebih kecil dibandingkan konsentrasi karbondioksida pada udara.
Akibatnya, karbondioksida pada darah berdifusi menuju udara dan akan dibawa
keluar tubuh lewat hidung.
Reaksi
antara metana dan oksigen untuk membentuk karbon dioksida dan air, elektron
kovalen dalam metana digukan bersama dengan setara diantara atom-atom terikat
karena karbon dan hidrogen kira-kira memiliki afinitas yang sama untuk elektron
valensi, keduanya kira-kira setara elektronegatifnya. Tetepi apabila metana
beraksi dengan oksigen akan berbentuk karbondioksida.[3]
b.
Pernafasan Internal
Proses
terjadinya pertukaran gas pada pernafasan internal berlangsung didalam jaringan
tubuh. Proses pertukaran oksigen dalam darah dan karbondioksida tersebut
berlangsung dalam respirasi seluler. Setelah oksihemoglobin (HbO2) dalam
paru-paru terbentuk, oksigen akan lepas, dan selanjutnya menuju cairan jaringan
tubuh. Oksigen tersebut akan digunakan dalam metabolisme sel.
Proses
masuknya oksigen kedalam cairan jaringan tubuh juga melalui proses difusi.
Proses difusi ini terjadi karena adanya perbadaan tekanan persial oksigen dan
karbondioksida antara darah dan cairan jaringan. Teknan persial oksigen dalam
cairan jaringan, lebih rendah dibndingkan oksigen yang berd dalam darah.
Tekanan
karbondoksida pada darah lebih rendah dari pada cairan jaringan. Akibatnya,
karbondioksida yang terkandung dalam sel-sel tubuh berdifusi kedalam darah.
Karbondioksida diangkut oleh darah, sebagian kecilnya akan berikatan bersama
hemoglobin membentuk karboksi hemoglobin. Ion-ion bikarbanat didalam darah
berfungsi sebagai bufer atau larutan penyangga lebih tepatnya, ion tersebut
berperan penting dalam menjaga stabiitas pH (derajat keasaman ) darah.
D.
GERAKAN
UDARA MASUK PARU-PARU
Paru-paru
merupakan struktur elastis yang dapat mengempis seperti balon bila tidak ada
kekuatan untuk membertahankann pengembangannya sewaktu mengeluarkan semua
udaranya melalui trakea. Tidak terdapat perlengketan antara paru-paru dan
dinding rongga dada. Paru-paru mengapung dalam rongga dada dikelilinngi oleh
lapisan tipis berisi cairan pleura yang menjadi pelumas bagi gerakan paru-paru
dalam rongga dada. Ketika melakukan pengembangan dan berkontraksi, maka
paru-paru dapat bergeser secara bebas karena terlumas rata.[4]
1)
Inspirasi
Inspirasi
adalah proses aktif kontraksi otot-otot inspirasi menaikkan volume intratoraks.
Selama bernapas tenang tekanan intrapleura ±2,5 mmHg (relatif terhadap
atmosfer). Pada saat permulaan inspirasi menurun sampai -6 mmHg dan paru-paru
ditarik kearah posisi yang lebih mengembang, tertanam dalam jalan udara menjadi
sedikit negatif dan udara mengalir ke dalam paru-paru. Pada akhir inspirasi,
recoil menarik dada kembali ke posisi ekspirasi dimana tekanan recoil (gerakan) paru-paru dan dinding
dada seimbang. Tahanan dalam jalan pernapasan seimbang menjadi sedikit positif
udara mengalir keluar dari paru-paru.
Pada
saat inspirasi, pengaliran udara ke pleura kavitis dan paru-paru berhenti
sebentar ketika tekanan dalam paru-paru bersamaan bergerak mengelilingi atmosfer.
Pada waktu penguapan, volume pernapasan sebuah paru-paru bersamaan bergerak
mengelilingi atmosfer. Naiknya tekanan udara untuk memperoleh dorongan keluar
pada sistem pernapasan.
2)
Ekspirasi
Selama
pernapasan tenang, otot berada dalam keadaan pasif yang berarti bahwa tidak ada
otot-otot yang menurunkan volume untuk toraks saat berkontraksi. Pada permulaan
ekspirasi, kontraksi ini menimbulkan kerja yang menahan kekuatan recoil (bergerak) dan melambatkan
ekspirasi. Inspirasi yang kuat berusaha mengurangi tekanan intrapleura sampai
serendah 30 mmHg dan menimbulkan pengembangan paru-paru dengan derajat yang
lebih besar. Bila ventilasi meningkat, maka luasnya deflasi paru-paru meningkat
dengan kontraksi otot-otot pernapasan yang menurunkan volume intratoraks.
Tekanan
intra pleura adalah besarnya tekanan dalam antara lapisan pleura luar (pleura
pariental) dan lapisan pleura dalam (pleura viseral), dipisahkan oleh selaput
tipis pleura yang berisi zat air dan gas. Tekanan intar pleura adalah besarnya
tekanan antara lapisan pleura dengan lapisan pleura dalam, dipisahkan oleh
selaput tipis pleura yang berisi zat air dan gas.
Jalan
udara pada waktu inspirasi, setelah udara melewti hidung dan faring, melalui
trakea, bronkus, bronkiolus, respiratorius, dan duktus alveolaris ke alveoli.
Alveoli dikelilingi oleh kapiler kapiler paru-paru. Pada sebagian besar struktrur antara udara dan kapilet, darah O2
dan CO2 berdifusi sangat tipis. Pada paru-paru manusia terdapat ±300
juta alveoli dan total luasnya dinding paru-paru yang bersentuhan dengann
kapiler-kapiler pada kedua paru-paru ±70 m2.
Aktivitas
bernapas merupakan dasar yang meliputi gerak tulang rusuk sewaktu baernapas
dalam volume udara bertambah inspirasi gerakan datang menjadi luas dan berakhir
akibat kombinasi dari pernapasan dangkal. Pada waktu istirahat, pernapasan
dangkal akibat tekanan perut dan yang terkumpul membatasi gerakan diafragma.
3)
Volume
Paru
Ada
empat volume paru yang bila semua dijumlahkan sama dengan volume maksimal paru
yang mengembang.[5]
1. Volume tidal: merupakan volume udara yang
diinspirasikan dan diekspresikan disetiap pernapasan normal, jumlahnya ±500 ml
2. Volume
cadangan inspirasi: merupakan volume tambahan udara yang dapat diinspirasikan
diatas volume tidal normal, jumlahnya ±300 ml
3. Volume
cadangan ekspirasi: merupakan jumlah udara yang masih dapat dikeluarkan dengan
ekspirasi tidal yang jumlah normalnya ±1100 ml
4. Volume
sisa: volume udara yang masih tersisa didalam paru-paru setelah ekspirasi kuat,
volume ini ±1200 ml
E.
Prinsip
Fisika Pertukaran Gas
Setelah
udara alveolus ditukar dengan udara segar, langkah selanjutnya dalam proses
respirasi adalah difusi O2 dari alveolus ke dalam darah alveolus.
Semua gas yang terlibat dalam fisiologis pernapasan merupakan molekul sederhana
yang bebas bergerak di antara satu dengan ang lain dinamakan proses difusi dari
gas-gas yang larut dalam cairan dan jaringan tubuh. Untuk terjadinya difusi
harus ada sumber energi yang dihasilkan oleh gerakan kinetik (reaksi kimia)
molekul itu sendiri. Sehingga semua molekul pada keadaan apapun secara
terus-menerus mengalami beberapa jenis gerakan. Untuk molekul bebas secara
fisik tidak melekat satu sama lain berarti gerakan linera molekul pada
kecepatan tinggi sampai beradu dengan molekul lain, dengan cara ini molekul bergerak
cepat diantara satu dengan yang lainnya.
Tekanan
uap air. Semua gas dalam tubuh berhubungan langsung dengan air dan semua
campuran gas jenuh dengan uap air. Tekanan uap air sama sekali tergantung pada
suhu. Semakin tinggi suhu semakin besar aktivitas molekul dalam air dan semakin
besar molekul ini keluar dari permukaan air masuk kedalam fase gas. Pada saat
udara kering tiba-tiba dicampur dengan air dengan tekanan uap air mula-mula
nol, molekul air segera mulai keluar dari permukaan air ke dalam udara
tersebut. Udara menjadi lebih lembab secara progresif hingga tercapai suatu
keseimbangan tekanan uap. Saat ini kecepatan kondensasi (perubahan uap) air
menjadi sama dengan penguapan air.
F.
Mekanisme
Pertukaran Gas
a)
Difusi
Gas Melalui Membran Pernapasan
Hal
penting dalam gas-gas pernapasan/respirasi adalah daya larut yang sangat tinggi
dalam lemak sehingga dapat larut dalam membran sel. Gas ini berdifusi melalui
membran sel dengan rintangan yang banyak. Pembatas utama untuk gerakan gas
didalam jaringan adalah kecepatan difusi melalui cairan jaringan bukan melalui
membran sel.
Oleh
karena itu, difusi gas melaui jaringan termasuk melalui membran paru-paru
hampir sama dengan difusi gas melalui uap air terutama yang harus diperhatikan
bahwa CO2 berdifusi 20 kali secepat O2.[6]
Unit
pernapasan terdiri atas bronkus respiratorius, duktus alveolus, atria dan 300
juta alveolus dikedua paru-paru. Masing-masing alveolus mempunyai diameter 0,2
mm. Dinding alveolus sangat tipis dan didalamnya terdapat jaringan kapiler yang
saling berhubungan sehingga aliran darah dalam dinding alveolus sangat dekat
dengan darah kapiler. Akibatnya, pertukaran gas udara alveolus dan darah
terjadi melalui membran diseluruh bagian terminal paru, tidak hanya dalam
alveoli itu sendiri. Membran ini secara bersama-sama dikenal sebagai membran
pernapasan atau membran paru.
Membran
pernapasan melukiskan potongan melintang ultra struktur membran pernapasan
sebelah kanannya adalah sel darah merah diperlihatkan difusi O2 dari
alveolus ke dalam sel darah merah dan difusi CO2 pada bagian sebelah
kiri. Lapisan membran pernapasan dibagi menjadi sebagai berikut:
1.
Lapisan
cair, yang melapisi alveolus berisii surfaktan (zat aktif
permukaan) yang mengurangi tekanan permukaan cairan alveolus.
2.
Epitel
alveolus, terdiri dari sel epitel yang tipis
3.
Membran
basalis epitel, lapisan tipis bagian basal jaringan
epitel paru.
4.
Ruang
interstisial tipis, diantara alveolus dan membran kapiler
5.
Membran
basalis kapiler, pada beberapa tempat bersatu dengan
membran basalis epitel membran endotel kapiler.
Faktor-faktor
yang mempengaruhi kecepatan difusi gas adalah sebagai berikut:
a. Ketebalan
membran pernapasan: akibat cairan edema dalam ruang intertisial membran dan di
dalam alveolimembuat gas pernapasan tidak hanya berdifusi melalui, tetapi juga
melalui cairan ini. Beberapa penyakit paru yang menyebabkan fibrosis
(pembentukan jaringan fibrosa) paru dapat menambah ketebalan pada beberapa
bagian membran pernapasan. Kecepatan difusi melalui membran berbanding terbalik
dengan ketebalan membran. Oleh karena itu, membran yang tebal akan menghalangi
pertukaran gas.
b. Luas
permukaan membran pernapasan: pengangkatan paru akan mengurangi luas permukaan
membran pernapasan. Emfisema beberapa alveoli bersatu dengan penghancuran
sebagai dinding alveolus, ruangan yang terbentuk jauh lebih besar dari alveoli
dan jumlah total membran pernapasan bertukar sampai 5 kali lipat akibat
hilangnya dinding alveolus sehingga pertukaran gas melalui membran tersebut
sangat terganggu. Selama olahraga berat, penurunan luas permukaan paru yang
paling sedikitpun dapat mengganggu pertukaran gas pernapasan.
c. Koefisien
difusi gas dalam substansi membran: memindahkan masing-masing gas melalui
membran pernapasan bergantung pada kelarutannya, kecepatan difusi CO2 melalui
membran 20 kali kecepatan O2.
d. Perbedaan
tekanan antara dua sisi membran: tekanan parsial gas dalam alveoli lebih besar
daripada tekanan gas dalam darah maka terjadi difusi neto dari alveoli kedalam
darah begitu juga sebaliknya.
b)
Transpor
Gas Antara Paru-Paru dan Jaringan
Selisih
tekanan parsial antara O2 dan CO2 merupakan kunci dari
pergerakan gas O2 yang mengalir masuk dari alveoli ke dalam jaringan
melalui darah, sedangkan CO2 mengalir dari jaringan ke alveoli
melalui pembuluh darah. Akan tetapi, jumlah kedua gas yang ditranspor ke
jaringan dan dari jaringan secara keseluruhan tidak cukup bila seandainya O2
tidak larut dalam darah dan bergabung dengan protein pembawa O2
hemoglobin. Demikian juga CO2 yang larut masuk kedalam serangkaian
reaksi kimia reversible (kembali seperti semula) yang mengubah menjadi senyawa
lain. Adanya hemoglobin menaikkan kapasitas pengangkutan O2 dalam
darah sampai 70 kali dan reaksi CO2 menaikkan kadar CO2
dalam darah menjadi 17 kali.[7]
Alveolus
paru di dekat suatu kapiler paru memperlihatkan difusi molekul O2 diantara
udara alveolus dan daerah paru. Meskipun demikian, PO2 darah vena
yang sedang memasuki kapiler hanya 40 mmHg. Sejumlah O2 telah dikeluarkan
dari darah ketika mengalir melalui kapiler jaringan. PO2 dalam
alveolus adalah 104 mmHg - 40mmHg = 64 mmHg, jauh leih banyak O2
yang berdifusi kedalam kapiler baru dari pada dalam darah. Peningkatan
progresive PO2 terjadi dalam darah ketika sedang mengalir melalui
kapiler.udara alveolus sebelum mencapai titik tengah kapiler menjadi 104 mmHg,
tetapi sejumlah kecil vena paru yang melintasi alveoli, gula darah yang
terkandung tercampur dengan darah yang teroksigenasi dalam jantung kiri
sehingga PO2 dalam aorta menjadi sekitar 95 mmHg.
c)
Difusi
O2 Dari Kapiler Ke Cairan Interstisial
Pada
kapiler jaringan O2 berdifusi di dalam jaringan dengan suatu proses
yang pada dasarnya sama dengan yang terjadi dalam paru-paru. PO2
dalam cairan interstisial tepat diluar suatu kapiler berubah sekitar 40 mmHg,
sedangkan dalam arteri 95 mmHg dan pada ujung kapiler 55 mmHg. Hal ini
menyebabkan difusi O2 saat darah mengalir telah berdifusi dalam
jaringan dan PO2 kapiler tekah mendekati tekanan O2 di
dalam cairan jaringan yaitu 40 mmHg. Akibatnya, darah vena yang meninggalkan
kapiler jaringan mengandung O2 dengan tekanan yang sama dengan tekan
di luar kapiler jaringan yaitu 40 mmHg.
d)
Difusi
O2 Dari Cairan Interstisial Ke Dalam Sel
Oleh karena O2 selalu
digunakan oleh sel, maka PO2 intrasel tetap lebih rendah daripada PO2
cairan interstisial. O2 berdifusi melalui membran sel dengan sangat
cepat. Jaak yang cukup besar antara kapiler dan sel PO2 intersel
normalnya 5-60 mmHg, diperlukan tekanan oksigen 1-33 mmHg untuk menyokong
proses metabolik sel.
1.
Pengangkutan
O2 ke jaringan
Sistem pengangkutan O2 dalam tubuh
terdiri atas paru-paru dan sistem kardiovaskular. O2 yang masuk ke
jaringan tergantung pada jumlah O2 yang masuk ke dalam paru-paru,
pertukaran gas yang cukup pada paru-paru, aliran darah ke jaringan , dan
kaasitas pengangkutan O2 oleh darah. Aliran darah tergantung pada
derajat konsentrasi (vascular bed).
Dalam jaringan dan curah jantung (cardiac
output). Jumlah O2 dalam darah ditentukan oleh jumlah O2
yang larut, hemoglobin, dan affinitas (ikatan kimia) hemoglobin.
Transpor
oksigen melalui beberapa tahap berikut ini:
a) Tahap I.
O2 atmofer dapat masuk kedalam paru-paru dan pada waktu kita menarik
nafas. Tekanan parsial oksigen dalam atmosfer 159 mmHg. Dalam alveoli komposisi
udara berbeda dengan komposisi udara atmosfer. Tekanan parsial O2
dalam alveoli sebesar 105 mmHg.
b) Tahap II. Darah mengalir dari paru-paru menuju ke
jantung untuk mengambil O2 yang berada dalam alveoli. Dalam darah
ini terdapat O2 yang mempunyai tekanan parsial 40 mmHg. Karena
adanya perbedaan tekanan parsial itu, apabila tiba pada pembuluh kapiler yang
berhubungan dengan membran alveoli, maka O2 yang berada dalam
alveoli dapat berdifusi masuk ke dalam pembuluh kapiler. Setelah terjadi proses
difusi, tekanan parsial O2 dalam pembuluh darah menjadi 100mmHg.
c) Tahap III. O2
yang telah berada dalam pembuluh darah diedarkan keseluruh tubuh. Ada dua
mekanisme peredaran O2 dalam darah yaitu O2 yang larut
dalam plasma darah yang merupakan bagian terbesar dan sebagian kecil O2
terikat pada hemoglobin dalam darah. Derajat kejenuhan hemoglobin dengan O2
tergantung pada tekanan parsial CO2 atau pH dan jumla O2
yang diangkut ke jaringan serta tergantung pada jumlah hemoglobin dalam darah.
d) Tahap IV. Sebelum
sampai pada sel yang membutuhkan O2, darah dibawa melalui cairan
interstisial terlebih dahulu. Tekanan parsial O2 dalam cairan
interstisial adalah 20 mmHg. Perbedaan tekanan parsial O2 dalam
pembuluh darah arteri (100mmHg) dengan tekanan parsial O2 dalam
cairan interstisial (20 mmHg) menyebabkan terjadinya difusi oksigen yang cepat
dari pembuluh kapiler ke dalam cairan interstisial.
e) Tahap V.
Tekanan parsial O2 dalam sel berkisaran antara 0-20 mmHg. Dari
cairan interstisial berdifusi masuk ke dalam sel. Saat berada dalam sel, O2
digunakan untuk reaksi metabolisme yaitu reaksi oksidasi senyawa yang berasal dari
makanan (karbohidrat, lemak, dan protein) menghasilkan H2O, CO2
dan energi. Penggunaan oksigen oleh sel dan transpor CO2 keluar dari
sel lalu masuk ke dalam pembuluh vena.
2.
Reaksi
Hemoglobin dan Oksigen
Dinamika
reaksi hemoglobin sangat cocok untuk mengangkut O2. Hemoglobin
adalah protein yang terikat pada rantai polipeptida yang dibentuk oleh profirin
dan satu atom besi ferro. Masing-masing atom besi dapat mengikat secara
reversible (kembali pada keadaan semula) dengan satu molekul O2.
Besi berada dalam bentuk ferro (mengandung zat besi) sehingga reaksinya adalah
oksigenasi (proses penambahan O2) bukan oksidasi (reaksiO2).
3.
Transpor
CO2
Transpor
CO2 dalam darah + 20 kali kelarutan O2 sehingga
terdapat lebih banyak CO2 berdifusi dalam sel darah merah dengan
cepat mengalami hidrasi menjadi H2CO3 sebab adanya
anhidrase (berkurangnya sekresi keringat) karbonat yang berdifusi kedalam
plasma. Penurunan kejenuhan hemoglobin terhadap O2 pada darah
melalui kapiler-kapiler jaringan memperbaiki kapasitas dapar sebab deoxigeneted
hemoglobin mengikat lebih banyak H+ lebih daripada oxyhemoglobin.
Sebagian dari CO2 dalam sel darah merah bereaksi dengan gugus amino
dari protein, hemoglobin membentuk senyawa karbamino hemoglobin (kombinasi CO2
dengan hemoglobin).
Besarnya
kenaikan kapasitas darah mengangkut CO2 ditunjukkan oleh selisih
antara garis kelarutan CO2 dan garis kadar total CO2.
Diantar 49 ml CO2 dalam darah arterial, 2,6 ml adalah senyawa
karbamino dan 43,8 ml dalam HCO3. Dalam jaringan 3,7 ml CO2
+0,4 ml berada dalam larutan 0,8 ml membentuk senyawa karbamino dan 2,5
ml membentuk HCO3, pH darah turun dari 7,4 menjadi 7,36. Dalam
paru-paru proses dibalik 3,7 ml CO2 dilepaskan ke dalam alveoli.
Dalam bentuk ini, 200 ml CO2, per menit dihasilkan pada waktu
istirahat dan jumlah ini lebih banyak daripada waktu bekerja, kemudian di
transpor dari jaringan ke paru-paru dan dieksresikan.
4.
Transpor
CO2 Ke Dalam Paru-Paru
CO2
terus dibentuk dalam jumlah besar di dalam sel, PO2 intersel cenderung
meningkat. Akan tetapi, difusi CO2 20 kali lebih mudh daripada
difusi O2 sehingga CO2 berdifusi dari sel dengan sangat
cepat ke dalam cairan interstisial dan masuk ke dalam darah kapiler.
 |
Darah
arteri yang sedang memasuki kapiler jaringan mengandung CO2 dengan
tekanan 40 mmHg. Ketika darah mengalir melalui kapiler PCO2, darah
tersebut meningkat mendekati PCO2. Tekanan cairan interstisial
sebesar 45 mmHg terjadi karena koefisien (konstan) difusi CO2 sangat
besar. PCO2 darah yang meninggalkan kapiler dan masuk ke vena +45
mmHg untuk mencapai keseimbangan sempurna dengan PCO2 cairan
interstisial.
Pengeluaran
karbon dioksida dari darah paru: ketika tiba di paru-paru PCO2 darah
vena kira-kira 45 mmHg, sedangkan PCO2 alveolus 40 mmHg. Perbedaan
tekanan awal untuk difusi hanya 5 mmHg jauh lebih kecil daripada difusi O2
yang melintasi membran tersebut. Namun demikian, koefisien difusi CO2
di dalam darah cepat dipindahkan ke dalam alveolus sehingga PCO2
darah kapiler paru hampir sama dengan PCO2 alveolus dari perjalanan
darah melalui kapiler paru.
Pengaturan
Pernapasan
1) Kontrol
saraf pada waktu bernapas
Pernapasan
spontan ditimbulkan oleh rangsangan ritmis neuron motoris yang mempersarafi
otot pernapasan otak. Rangsangan ini secara keseluruhan tergantung pada
implus-implus saraf. Pernapasan berhenti bila medula spinalis dipotong
melintang diatas nervus prenikus. Terdapat dua mekanisme saraf yang terpisah
dalam mengatur pernapasan yaitu bertanggung jawab untuk volunter yang terdapat
pada korteks serebri melalui implus neuron motoris melalui traktus
kortikospionalis dan yang lain untuk kontrol otomatis terletak pada pons
varolii dan medula oblongata, neuron motoris pernapasan dan ini terletak pada
bagian lateral dan ventral medula spinalis.
2) Pusat-pusat
medula oblongata
Rangsangan
ritmis pada medula oblongata menimbilkan pernapasan otomatis. Daerah medula
oblongata berhubungan dengan pernapasan secara klasik, di mana pusat pernapasan
yang dekat dengan nukleus traktus solitarius adalah sumber irama yang
mengendalikan neuron motoris prenikus kontralateral. Neuron ini memproyeksikan
diri dan mengendalikan diri golongan ventral.
3) Pengaruh
pons dan vagus
Rangsangan
ritmis neuron pusat pernapasan adalah spontan, tetapi diubah oleh pusat-pusat
pons dan aferens nervus dari reseptor-reseptor dalam paru-paru. Bila batang
otak ditranseksi (dipotong) pada bagian inferior pons dan nervus vagus
dibiarkan utuh, pernafasan reguler akan terus berlangsung. Peranan fisiologis
daerah pernapasan dan pons tidak pasti, tetapi yang jelas membuat rangsang
ritmis dari neuron medula oblongata.
4) Pengaturan
irama
Mekanisme
yang pasti bertanggung jawab untuk rangsangan spontan dari neuron-neuron medula
oblongata dan tidak pasti neuron-neuron pernapasan golongan ventral
dikendalikan oleh neuron-neuron pernapasan golongan dorsal, jadi irama
pernapasan tidak berasal dari golongan ventral. Peningkatan dalamnya pernapasan
disebabkan oleh paru-paru yang direnggangkan lebih besar sebelum aktivitas
penghambatan dari vagus sehingga cukup untuk melawan rangsangan neuro inspirasi
yang lebih hebat. Kecepatan pernapasan meningkat sebab setelah rangsangan pada
vagus dan aferent, pneunomotoksik dengan cepat di lawan.[8]
G.
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:
· Faktor
fisik seperti umur, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan aktivitas
tubuh
· Faktor
Psikologi seperti emosi, kejiwaan, perasaan, energi dan aura, dan kestabilan
rohani.
Faktor
Fisik
ü 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:
§ Usia
baru lahir, frekuensi pernapasannya berkisar antara 35-50 kali per menit.
§ Usia
2-12 tahun, frekuensi pernapasannya berkisar antara 18-26 kali per menit.
§ Usia
dewasa, frkuensi pernapasannya berkisar antara 16-20 kali per menit.
ü 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.
ü 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.
ü 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.
ü 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.
Faktor
Psikologi
ü 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.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
1. Proses
masuknya oksigen kedalam cairan jaringan tubuh melalui proses difusi. Proses
difusi ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan persial oksigen dan
karbondioksida antara darah dan cairan jaringan.
2. Pernapasan
memiliki mekanisme ganda yaitu terjadinya pertukaran gas di dalam jaringan atau
“pernapasan dalam” dan yang terjadi didalam paru-paru “pernapasan luar”.
Pernapasan Luar yang merupakan pertukaran antara O2 dan CO2 antara
darah dan udara. Pernapasan Dalam yang merupakan pertukaran O2 dan
CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh.
3. Faktor-faktor
yang mempengaruhi penapasan yaitu faktor fisik dan faktor psikologis.
B.
Saran
Jagalah
kesehatan organ pernafasan terutama pada paru-paru dan organ sistem
pernafasan lainnya. Agar tidak terjadi gangguan pada sistem pernapasan kita,
hindarilah polusi udara dan gas-gas beracun, dan terutama hindarilah sikap
merokok. Serta rawatlah paru-paru (pulmo) agar tetap bersih, karena Paru-paru
mudah sekali terserang penyakit infeksi sehingga menimbulkan kerusakan
jaringannya.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, dkk., Biologi Edisi Kelima Jilid I, Jakarta:
Erlangga, 2007.
JH. Green, Pengantar fisiologi Tubuh Manusia,
Tanggerang: Binarupa Aksara, 2002.
Syaifuddin, Fisiologii Tubuh Manusia Edisi Kedua, Jakarta:
Salemba Medika, 2009.
[1] JH. Green, Pengantar fisiologi Tubuh Manusia, Tanggerang: Binarupa Aksara,
2002). Hal. 133
[2]
Syaifuddin, Fisiologii Tubuh Manusia Edisi Kedua,
(Jakarta: Salemba Medika, 2009), Hal. 75
[3]
Campbell, dkk., Biologi Edisi Kelima Jilid I, (Jakarta:
Erlangga), 2007, hal. 161
[4]
Syaifuddin, Fisiologii Tubuh Manusia Edisi Kedua,
(Jakarta: Salemba Medika, 2009), Hal. 76
[5]
Ibid. 79
[6]
Ibid.
83
[7] Ibid.84
[8]
Ibid. 89
