208

MODUL. 11SISTEM PERNAPASAN DAN

RESPIRASI

MATERI POKOK : Pendahuluan, pernapasan avertebrata, pernapasan vertebrata, system pernapasan pada manusia, gangguan pada respirasi, dan rokok dan kesehatan

TUJUAN : Mengetahui dan memahami sistem pernafasan Avertebrata dan vertebrata.Mengetahui dan memahami sistem pernafasan pada manusiaMengetahui kelainan dan penyakit pada sistem pernafasan manusia

PENDAHULUAN

Bernapas merupakan salah satu cirri mahluk hidup, untuk memenuhi kebutuhan akan oksigen ke dalam tubuh (sel) dan mengeluarkan karbondiok-sida (gas ampas metabolisme). Di dalam tubuh, oksigen akan digunakan daam metabolisme (oksidasi biologis) zat makanan untuk menghasilkan energy. Per-napasan merupakan proses gas antara mahluk hidup dengan lingkungannya, sedangkan respirasi merupakan penggunaan oksigen dalam metabolism ma-kanan yang menghasikan energy.

Alat pernapasan adalah alat atau bagian tubuh tempat 02 dapat ber-difusi masuk dan sebaliknya C02 dapat berdifusi keluar.

PERNAPASAN AVERTEBRATA

Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paruparu buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh.

Gambar 1. Berbagai macam alat respirasi pada hewan

1. Pernapasan pada serangga

208

Corong hawa (trakea) adalah alat pernapasan yang dimiliki oleh serangga dan arthropoda lainnya. Pembuluh trakea bermuara pada lubang kecil yang ada di kerangka luar (eksoskeleton) yang disebut spirakel. Spirakel berbentuk pembuluh silindris yang berlapis zat kitin, dan terletak ber-pasangan pada setiap segmen tubuh. Spirakel mempunyai katup yang dikontrol oleh otot sehingga membuka dan menutupnya spirakel terjadi secara teratur. Pada umumnya spirakel terbuka selama serangga terbang, dan tertutup saat serangga beristirahat.

Gambar 2 . Trakea pada belalang (serangga)

Oksigen dari luar masuk lewat spirakel. Kemudian udara dari spirakel me-nuju pembuluh-pembuluh trakea dan selanjutnya pembuluh trakea ber-cabang lagi menjadi cabang halus yang disebut trakeolus sehingga dapat mencapai seluruh jaringan dan alat tubuh bagian dalam. Trakeolus tidak berlapis kitin, berisi cairan, dan dibentuk oleh sel yang disebut trakeoblas. Pertukaran gas terjadi antara trakeolus dengan sel-sel tubuh. Trakeolus ini mempunyai fungsi yang sama dengan kapiler pada sistem pengangkutan (transportasi) pada vertebrata.

Pernapasan belalang (system trachea) : jika otot perut belalang berkon-traksi maka trakea membuka sehingga udara kaya CO2 keluar, dan jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan te-

kanan di luar sehingga udara di luar yang kaya 02 masuk ke trakea. Di bagian ujung trakeolus terdapat cairan sehingga udara mudah berdifusi ke jaringan. Sistem trakea berfungsi mengangkut O2 dan mengedarkan-nya ke seluruh tubuh, dan sebaliknya mengangkut C02 hasil respirasi untuk dikeluarkan dari tubuh. Dengan demikian, darah pada belalan /

serangga hanya berfungsi mengangkut sari makanan. Pada serangga air seperti jentik nyamuk udara diperoleh dengan men-

julurkan tabung pernapasan ke permukaan air untuk mengambil udara. Serangga air tertentu mempunyai gelembung udara sehingga dapat me-

nyelam di air dalam waktu lama. Misalnya, kepik Notonecta sp. Mempu-nyai gelembung udara di organ yang menyerupai rambut pada permu-kaan ventral. Selama menyelam, O2 dalam gelembung dipindahkan melalui sistem trakea ke sel-sel pernapasan.

Ada pula serangga yang mempunyai insang trakea yang berfungsi me-nyerap udara dari air, atau pengambilan udara melalui cabang-cabang

208

halus serupa insang. Selanjutnya dari cabang halus ini oksigen diedar-kan melalui pembuluh trakea.

2. Pernapasan kalajengking dan Laba-labaKalajengking dan laba-laba besar (Arachnida) yang hidup di darat memiliki alat pernapasan berupa paru-paru buku, sedangkan jika hidup di air bernapas dengan insang buku. Masing-masing paru-paru buku ini memi-liki lembaran-lembaran tipis (lamela) yang tersusun berjajar, juga memiliki spirakel tempat masuknya oksigen dari luar. Keluar masuknya udara dise-babkan oleh gerakan otot yang terjadi secara teratur. Baik insang bukan paru-paru buku mempunyai fungsi yang sama seperti fungsi paru-paru

pada vertebrata.

PERNAPASAN PADA VERTEBRATA

1. Pernapasan pada IkanAlat pernapasan pada ikan adalah insang, yang berbentuk lembaran-

lembaran tipis berwarna merah muda dan selalu lembap. Bagian terluar insang berhubungan dengan air, sedangkan bagian dalam berhubungan dengan kapiler-kapiler darah. Tiap lembaran insang terdiri dari sepasang filamen, dan tiap filamen mengandung banyak lapisan tipis (lamela). Pada filamen terdapat pembuluh darah yang memiliki banyak kapiler sehingga memungkinkan O2 berdifusi masuk dan CO2 berdifusi keluar. Insang pada ikan bertulang sejati ditutupi oleh tutup insang yang disebut operkulum, sedangkan pada ikan bertulang rawan tidak ditutupi oleh operkulum. In-sang juga berfungsi sebagai alat ekskresi garam-garam, penyaring makan-an, alat pertukaran ion, dan osmoregulator. Beberapa jenis ikan mempu-nyai labirin yang merupakan perluasan insang dan membentuk lipatan-lipatan berongga-rongga tidak teratur. Labirin berfungsi menyimpan ca-dangan 02, sehingga ikan tahan pada kondisi yang kekurangan 02. Contoh ikan yang mempunyai labirin adalah: ikan gabus, ikan lele, dan ikan betok. Untuk menyimpan cadangan 02, selain dengan labirin, ikan mempunyai ge-lembung renang yang terletak di dekat punggung.

Mekanisme pernapasan pada ikan melalui 2 tahap, yakni pada fase inspirasi : 02 dari air masuk ke dalam insang, kemudian 02 diikat oleh kapiler darah untuk dibawa ke jaringan-jaringan yang membutuhkan. Se-baliknya pada fase ekspirasi : C02 yang dibawa oleh darah dari jaringan akan bermuara ke insang dan dari insang diekskresikan keluar tubuh.

Selain dimiliki oleh ikan, insang juga dimiliki oleh katak pada fase berudu, yaitu insang luar. Hewan yang memiliki insang luar sepanjang hidupnya adalah Salamander.

2. Pernapasan pada KatakPada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan

paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang luar karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat per-napasan karena tipis dan banyak terdapat pembuluh kapiler. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Katak bernapas pula dengan kulit, dimungkinkan karena kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengan-

208

dung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit paru-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak ber-napas juga dengan paru-paru walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia. Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk ge-lembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diper-besar oleh adanya bentuk-bentuk seperti kantung sehingga gas perna-pasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek.

Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang ke-duanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi terjadi ketika otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, aki-batnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, kar-bon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah seba-gai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga uda-ra dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontrak-sinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar.

3. Pernapasan pada ReptiliaParu-paru reptilia berada dalam rongga dada dan dilindungi oleh tu-

lang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spons. Paru-paru pada beberapa jenis kadal, misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.

4. Pernapasan pada BurungParu-paru burung berjumlah sepasang dan terletak dalam rongga

dada yang dilindungi oleh tulang rusuk. Jalur pernapasan pada burung ber-awal di lubang hidung. Pada tempat ini, udara masuk kemudian diteruskan pada celah tekak yang terdapat pada dasar faring yang menghubungkan trakea (panjang berupa pipa bertulang rawan yang berbentuk cincin), dan bagian akhir trakea bercabang menjadi bronkus kanan dan bronkus kiri. Dalam bronkus di pangkal trakea terdapat sirink (bagian dalamnya terda-pat lipatan selaput yang dapat bergetar). Bergetarnya selaput itu menim-

208

bulkan suara. Bronkus bercabang menjadi mesobronkus (bronkus sekun-der) dan dibedakan menjadi ventrobronkus (bagian ventral) dan dorso-bronkus (bagian dorsal). Ventrobronkus dihubungkan dengan dorsobron-kus oleh banyak parabronkus (100 atau lebih).

Parabronkus berupa tabung tabung kecil yang memiliki banyak ka-piler sehingga memungkinkan udara berdifusi. Burung juga memiliki 8-9 perluasan paru-paru (pundi hawa = sakus pneumatikus) yang menyebar sampai ke rongga perut (kantong udara abdominal), pangkal leher (ser-vikal), dan sayap di pangkal leher dan ruang dada bagian depan (toraks anterior), antara tulang selangka (korakoid), ruang dada bagian belakang (toraks posterior). Pundi hawa berselaput tipis berhubungan dengan paru-paru. Di pundi hawa tidak terjadi difusi gas pernapasan, jadi hanya ber-fungsi sebagai penyimpan cadangan oksigen dan meringankan tubuh, sehingga pernapasan pada burung menjadi efisien. Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru (inspirasi) disebabkan adanya kontraksi otot antar tulang rusuk (interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan tulang dada bergerak ke bawah. Burung mengisap udara dengan cara memperbesar rongga dada sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang masuk sebagian kecil tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan dite-uskan ke pundi hawa sebagai cadangan udara. Udara pada pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (O2) di paru-paru berkurang, saat burung mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak (diangkat ke atas) maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit dan oksigen di tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari te-kanan di udara luar akibatnya udara paru-paru yang kaya karbon dioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di paru-paru. Pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada ekspirasi maupun inspirasi.

SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA

Sistem pernapasan pada manusia mencakup dua hal, yakni saluran pernapasan dan mekanisme pernapasan. Urutan saluran pernapasan adalah

sebagai berikut : Rongga hidung faring trakea bronkus paru-paru (bronkiol dan alveolus).

208

Gambar 3. Skema Sistem Respirasi Pada Manusia

Alat pernafasan manusiaa. Rongga Hidung (Cavum Nasalis) : udara dari luar akan masuk lewat

rongga hidung (cavum nasalis), yang berlapis selaput lendir, di dalamnya terdapat kelenjar minyak (kelenjar sebasea) dan kelenjar keringat (kelen-jar sudorifera). Selaput lendir berfungsi menangkap benda asing yang masuk lewat saluran pernapasan. Selain itu, terdapat juga rambut pendek dan tebal yang berfungsi menyaring partikel kotoran yang masuk bersama udara. Juga terdapat konka yang mempunyai banyak kapiler darah yang berfungsi menghangatkan udara yang masuk.

b. Faring (Tenggorokan): udara dari rongga hidung masuk ke faring yang bercabang 2 saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofarings) pada bagian

depan dan saluran pencernaan (orofarings) pada bagian belakang. Pada bagian belakang faring (posterior) terdapat laring (tekak) tempat terletak-nya pita suara (pita vocalis). Masuknya udara melalui faring menyebabkan

pita suara bergetar dan terdengar sebagai suara. Makan sambil berbicara dapat mengakibatkan makanan masuk ke saluran pernapasan karena sa-luran pernapasan pada saat tersebut sedang terbuka. Walaupun demikian, saraf kita akan mengatur agar peristiwa menelan, bernapas, dan berbicara tidak terjadi bersamaan sehingga mengakibatkan gangguan pernapasan

c. Tenggorokan (Trakea) : tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm, terletak sebagian di leher dan sebagian di rongga dada (torak). Dinding tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.

d. Cabang-cabang Tenggorokan (Bronki) : tenggorokan (trakea) berca-bang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Struktur lapisan mukosa bronkus sama dengan trakea, hanya tulang rawan bronkus bentuknya tidak teratur dan pada bagian bronkus yang lebih besar cincin tulang rawannya melingkari lumen dengan sempurna. Bronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus.

208

e. Paru-paru (Pulmo) : paru-paru terletak di dalam rongga dada bagian atas, di bagian samping dibatasi oleh otot dan rusuk dan di bagian bawah dibatasi oleh diafragma yang berotot kuat. Paru-paru ada dua bagian yaitu paru-paru kanan (pulmo dekster) yang terdiri atas 3 lobus dan paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus. Paru-paru dibungkus oleh dua

selaput yang tipis, disebut pleura. Selaput bagian dalam yang lang-sung menyelaputi paru-paru disebut pleura dalam (pleura visceralis) dan selaput yang menyelaputi rongga dada yang bersebelahan dengan tulang rusuk disebut pleura luar (pleura parietalis).

Gambar 4. Struktur paru-paru Gambar 5. Alveoli yang diperbesar

Antara selaput luar dan selaput dalam terdapat rongga berisi cairan pleura yang berfungsi sebagai pelumas paru-paru. Cairan pleura berasal dari plasma darah yang masuk secara eksudasi. Dinding rongga pleura bersifat permeabel terhadap air dan zat-zat lain.

Paru-paru tersusun oleh bronkiolus, alveolus, jaringan elastik, dan pem-buluh darah. Paru-paru berstruktur seperti spon yang elastis dengan daerah permukaan dalam yang sangat lebar untuk pertukaran gas.

Di dalam paru-paru, bronkiolus bercabang-cabang halus dengan dia-meter ± 1 mm, dindingnya makin menipis jika dibanding dengan bronkus. Bronkiolus tidak mempunyi tulang rawan, tetapi rongganya masih mempunyai silia dan di bagian ujung mempunyai epitelium berbentuk kubus bersilia. Pada bagian distal kemungkinan tidak bersilia. Bronkiolus berakhir pada gugus kan-tung udara (alveolus). Alveolus terdapat pada ujung akhir bronkiolus berupa kantong kecil yang salah satu sisinya terbuka sehingga menyerupai busa atau mirip sarang tawon. Oleh karena alveolus berselaput tipis dan di situ banyak bermuara kapiler darah maka memungkinkan terjadinya difusi gas pernapasan.

Mekanisme PernafasanPernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau

dalam keadaan tertidur sekalipun karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh

208

susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka per-napasan dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam.

Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara da-lam alveolus dengan darah dalam kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah pernapasan yang terjadi antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.

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.

Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (ins-pirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibe-dakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Perna-pasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.a. Pernapasan Dada : Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibat-

kan otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sbb :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.

Gambar 6 . Mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada manusia

b. Pernapasan Perut : pernapasan perut merupakan pernapasan yang me-kanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi

rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibe-dakan menjadi dua tahap yakni :1. Fase Inspirasi : pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga di-

afragma mendatar, akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk.

208

2. Fase Ekspirasi : fase ekspirasi merupakan fase berelaksasinya otot di-afragma (kembali ke posisi semula, mengembang) sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar, akibatnya udara keluar dari paru-paru.

Volume Udara PernafasanDalam keadaan normal, volume udara paru-paru manusia mencapai

4500 cc, yang dikenal sebagai kapasitas total udara pernapasan manusia. Walaupun demikian, kapasitas vital udara yang digunakan dalam proses ber-napas mencapai 3500 cc, yang 1000 cc merupakan sisa udara yang tidak da-pat digunakan tetapi senantiasa mengisi bagian paru-paru

Dalam keadaaan normal, kegiatan inspirasi (menghirup) dan ekpirasi (menghembuskan) dalam bernapas hanya menggunakan sekitar 500 cc volu-me udara pernapasan (kapasitas tidal = ± 500 cc). Kapasitas tidal adalah jumlah udara maksimum yang keluar masuk paru-paru pada pernapasan nor-mal. Dalam keadaan luar biasa, inspirasi maupun ekspirasi dalam mengguna-kan sekitar 1500 cc udara pernapasan. Lihat skema udara pernapasan sbb :

Skema udara pernapasan

Dengan demikian, udara yang digunakan dalam proses pernapasan me-miliki volume antara 500 cc hingga sekitar 3500 cc. Dari 500 cc udara in-spirasi/ ekspirasi biasa, hanya sekitar 350 cc udara yang mencapai alveolus, sedangkan sisanya mengisi saluran pernapasan. Volume udara pernapasan dapat diukur dengan suatu alat yang disebut spirometer. Besarnya volume udara pernapasan tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain ukuran alat pernapasan, kemampuan dan kebiasaan bernapas, serta kondisi kesehatan.

Pertukaran O2 Dan CO2 Dalam PernafasanJumlah oksigen yang diambil melalui udara pernapasan tergantung pada

kebutuhan dan dipengaruhi oleh jenis aktivitas, ukuran tubuh, dan jumlah maupun jenis bahan makanan yang dimakan.

Pekerja-pekerja berat lebih banyak membutuhkan oksigen dibanding pekerja ringan. Demikian juga seseorang yang memiliki ukuran tubuh lebih besar dengan sendirinya membutuhkan oksigen lebih banyak. Demikian pula memiliki kebiasaan memakan lebih banyak daging akan membutuhkan lebih banyak oksigen daripada seorang vegetarian.

Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 300 cc oksigen sehari (24 jam) atau sekitar 0,5 cc tiap menit. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan volume udara inspirasi dan ekspirasi biasa, kecuali dalam keadaan tertentu saat konsentrasi oksigen udara inspirasi berkurang atau karena sebab lain, misalnya konsentrasi hemoglobin darah berkurang.

KAPASITAS TOTAL

- Udara Cadangan inspirasi 1500- Udara pernapasan biasa 500- Udara cadangan ekspirasi 1500- Udara sisa (residu) 1000

KAPASITAS VITAL

208

Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh zat pigmen darah (hemoglobin) untuk diangkut ke sel-sel jaringan tubuh.

Gambar 7. Pertukaran O2 dan CO2 antara alveolus dan Pembuluh darah yang menyelubungi

Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperli-

hatkan menurut persamaan reaksi bolak-balik berikut ini :

Hb4 + O2 4 HbO2

(oksihemoglobin) berwarna merah jernih

Reaksi di atas dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan kadar O2 dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi O2 ke dalam arteri demikian juga difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2

dalam udara inspirasi. Tekanan seluruh udara lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mm Hg, sedangkan tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mm Hg. Tekanan oksigen di lingkungan lebih tinggi dari pada tekanan oksigen dalam alveolus paru-paru dan arteri yang hanya 104 mm Hg. Oleh karena itu oksigen dapat masuk ke paru-paru secara difusi.

Dari paru-paru, O2 akan mengalir lewat vena pulmonalis yang tekanan O2 nya 104 mm; menuju ke jantung. Dari jantung O2 mengalir lewat arteri sistemik yang tekanan O2 nya 104 mm hg menuju ke jaringan tubuh yang te-kanan O2 nya 0 - 40 mm Hg. Di jaringan, O2 ini akan dipergunakan. Dari jari-ngan CO2 akan mengalir lewat vena sistemik ke jantung. Tekanan CO2 di jari-ngan di atas 45 mm Hg, lebih tinggi dibandingkan vena sistemik yang hanya 45 mm Hg. Dari jantung, CO2 mengalir lewat arteri pulmonalis yang tekanan O2

nya sama yaitu 45 mm Hg. Dari arteri pulmonalis CO2 masuk ke paru-paru lalu dilepaskan ke udara bebas.

Berapa minimal darah yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada jaringan?. Setiap 100 mm3 darah dengan tekanan oksigen 100 mm Hg dapat mengangkut 19 cc oksigen. Bila tekanan oksigen hanya 40 mm Hg maka hanya ada sekitar 12 cc oksigen yang bertahan dalam darah vena. Dengan demikian kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah. Pengangkutan sekitar 200 mm3 C02 keluar tubuh umum-nya berlangsung menurut reaksi kimia berikut:

karbonat anhidrase

208

C02 + H20 -------------------> () H2CO3

Tiap liter darah hanya dapat melarutkan 4,3 cc CO2 sehingga mempe-ngaruhi pH darah menjadi 4,5 karena terbentuknya asam karbonat. Pengang-kutan CO2 oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 cara yakni sebagai berikut.1. Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat de-

ngan enzim anhidrase (7% dari seluruh CO2). 2. Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemo-

globin (23% dari seluruh CO2). 3. Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO3) melalui proses

berantai pertukaran klorida (70% dari seluruh CO2).

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

Gangguan terhadap pengangkutan CO2 dapat mengakibatkan muncul-nya gejala asidosis karena turunnya kadar basa dalam darah. Hal tersebut dapat disebabkan karena keadaan Pneumoni. Sebaliknya apabila terjadi akumulasi garam basa dalam darah maka muncul gejala alkalosis.

Sumber energi dalam pernafasanEnergi yang digunakan dalam kegiatan respirasi bersumber dari ATP

(Adenosin Tri Fosfat) yang terdapat dalam sel. ATP berasal dari bahan-bahan karbohidrat yang diubah menjadi fosfat melalui tiga tahapan, yaitu proses glikolisis (tahap I), siklus krebs (TCA = Tri Caboxylic Acid Cycle) tahap II kemudian tahap transfer elektron (tahap III).

GANGGUAN PADA RESPIRASI

1. Asfiksi : gangguan pada sistem pernapasan adalah terganggunya peng-

angkutan O2 ke sel-sel atau jaringan tubuh disebut asfiksi. - Asfiksi adalah terisinya alveolus dengan cairan limfa karena infeksi

Diplokokus pneumonia atau Pneumokokus yang menyebabkan penyakit pneumonia.

- Asfiksi dapat pula disebabkan karena penyumbatan saluran pernapasan oleh kelenjar limfa, misalnya polip, amandel, dan adenoid.

2. Asma / sesak napas : suatu penyakit penyumbatan saluran napas yang disebabkan oleh alergi berbagai macam allergen dan tekanan psikologis. Asma bersifat menurun.

3. Influenza : penyakit yang disebabkan oleh virus influenza, dengan gejala pilek hidung tersumbat, bersin-bersin dan tenggorokan gatal.

4. Tuberklosis (TBC) : paru-paru juga dapat mengalami kerusakan karena terinfeksi Mycobacterium tuberculosis penyebab penyakit TBC.

5. Macam-macam radang pada sistem pernapasan manusiaa. Rinitis : radang rongga hidung akibat infeksi oleh virus, misalnya in-

fluenza, juga terjadi karena reaksi alergi terhadap cuaca, serbuk sari, dan debu; ditandai dengan produksi lendir (ingus) yang meningkat.

b. Faringitis : radang yang terjadi pada faring akibat infeksi oleh bakteri Streptococcus. Gejala yang muncul adalah tenggorokan sakit dan tam-pak kemerahan.

208

c. Laringitis : radang pada laring akibat infeksi terlalu banyak meroko, minum alkohol, atau terlalu banyak bicara. Penderita serak atau kehi-langan suara sementara.

d. Bronkitis : peradangan pada cabang-cabang batang tenggorokan (bronkus) akibat infeksi. Gejala demam, menghasilkan banyak lendir sehingga sesak napas. Sedangkan radang pada selaput paru-paru (pleura) disebut pleuritis.

e. Sinusitis : peradangan pada sinus yang terdapat disekitar rongga hi-dung bagian atas di pipi kanan dan kiri, biasanya bernanah dan mem-butuhkan operasi.

6. Asidosis : disebabkan karena kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu.

7. Difteri : penyumbatan pada rongga laring maupun faring oleh lendir yang dihasilkan kuman difteri.

8. Emfisema : penyakit pembengkakan paru-paru karena pembuluh darah di masuki oleh udara.

9. Kanker paru-paru : disebabkan oleh bahan / zat karsinogenik, virus dll. 10. Pengangkutan O2 dapat pula terhambat karena tingginya kadar karbon

monoksida dalam alveolus sedangkan daya ikat (afinitas) hemoglobin jauh lebih besar terhadap CO daripada O2 dan CO2.

11. Keracunan asam sianida, debu, batu bara dan racun lain dapat pula me-nyebabkan terganggunya pengikatan O2 oleh hemoglobin dalam pembuluh darah, karena daya afinitas hemoglobin juga lebih besar terhadap racun dibanding terhadap O2.

Pada orang yang tenggelam, alveolusnya terisi air sehingga difusi (O2) oksigen sangat sedikit bahkan tidak ada sama sekali sehingga mengakibatkan orang tersebut shock dan pernapasannya dapat terhenti. Orang seperti itu da-pat ditolong dengan mengeluarkan air dari saluran pernapasannya dan mela-kukan pernapasan buatan dengan cara dari mulut ke mulut dengan irama ter-tentu dan menggunakan metode Silvester dan Hilger Neelsen.

ROKOK DAN KESEHATAN

Kandungan asap rokok berupa asap dan partikel yang dilepaskan selama seseorang merokok sebanyak 5 x 109 ppm. Komponen gas rokok umumnya terdiri dari CO, CO2, Hidrogen sianida, amonia, oksida dari nitrogen, dan senyawa hidrokarbon. Komponen par-tikel berupa tar, nikotin, benzopiren, dibenzopiren, uretan, fenol, dan kad-mium. Berkisar 4.000 jenis bahan kimia terkandung dalam rokok, dan 40 diantaranya bersifat karsinogenik (lebih banyak pada asap yang dikeluar-kan ke udara). Penyakit Akibat Rokok antara lain jantung koroner, stroke, memudahkan terjangkit AIDS dan gangguan fisiologis

SOAL – SOAL LATIHAN

Lingkarilah jawaban dari soal-soal yang menurut anda paling benar!

1. Organ yang berperan dalam sistem respirasi adalah….A. Nefron C. OesophagusB. Intestinum D. Operculum

208

2. Struktur jaringan alveolus adalah….A. Jaringan epitel berlapis semu C. Jaringan epitel selapisB. Jaringan epitel bersilia D. Jaringan epitel berlapis

3. Struktur organ respirasi yang mendukung difusi gas antara lain….A. Tipis, permukaan dipersempit, lembab, banyak kapilerB. Tipis, permukaan diperluas, kering, banyak sel lemakC. Tipis, permukaan diperluas, lembab, banyak kapilerD. Tipis, permukaan diperluas, mengandung serabut elastin

4. Respirasi sel adalah….A. Pengeluaran CO2 dan pemasukan oksigen dari dan keluar dari selB. Reaksi pemecahan CO2 menjadi karbon dan oksigen oleh selC. Reaksi pembentukan energi oleh selD. Reaksi pemecahan oksigen menjadi ATP

5. Pernyataan yang benar mengenai sistem respirasi pada planaria adalah ….A. Planaria bernapas secara difusi di permukaan tubuhnyaB. Planaria bernapas menggunakan lendirC. Planaria bernapas secara osmosis di permukaan tubuhnyaD. Planaria bernapas menggunakan sel api (flame cells)

6. Pertukaran oksigen dan co2 antara pembuluh darah dengan cairan ekstra seluler disebut…

A. Respirasi eksternal C. Respirasi internalB. Respirasi ekstraseluler D. Respirasi sel

7. Setelah oksigen masuk ke dalam sel akan digunakan untuk….A. Glikolisis C. ReduksiB. Pembentukan energi D. Pernapasan mitokondria

8. Setelah olahraga yang berat, kandungan …. yang rendah akan diperintah oleh ……, kemudian otot-otot dada diperintahkan untuk …. Diafragma…. Sehingga terjadi inspirasi.

A. CO2, otak, kontraksi, kontraksi C. CO2, otak, relaksasi, relaksasiB. O2, otak, kontraksi, kontraksi D. O2, otak, relaksasi, relaksasi

9. Jika kita melakukan inspirasi maksimum 4,8 liter, sementara volume total paru-paru adalah 6 liter, maka udara residu sebesar ….

A. 10,8 liter C. 6 literB. 1,2 liter D. 4,8 liter

10. Berdasarkan soal nomor 9, udara maksimum yang bisa dikeluarkan sebesar….

A. 10,8 liter C. 6 literB. 1,2 liter D. 4,8 liter

11. CO2 di dalam darah terdapat dalam bentuk ….A. Asam bikarbonat C. Karbon anhidratB. Asam arang D. Karbon

12. Berikut adalah penyakit-penyakit dalam sistem respirasi, kecuali.…A. TBC C. EmfisemaB. Pneumonia D. Gastrosetritis

13. Asap rokok dapat menyebabkan …A. Kerusakan silia pada epitel di saluran pernapasan

208

B. Kerusakan silia pada epitel di alveolusC. Kerusakan silia pada tonsilD. Kerusakan silia pada epiglotis

14. Fungsi epitel bersilia pada sistem pernapasan….A. Memindahkan mucus ke arah tertentuB. Mengabsorbsi mucusC. Menetralisir mucusD. Pergerakan epitel

15. Orang yang kekurangan oksigen dalam jangka waktu yang pendek dapat melakukan….

A. Respirasi eksternal sajaB. Respirasi internal sajaC. Respirasi anaerobD. Respirasi anaerob menggunakan O2 hasil pemecahan CO2 menjadi

karbon dan oksigen

16. Respirasi anaerob pada manusia menghasilkan….A. Asam urat dan atp C. Asam laktat dan CO2

B. Asam laktat dan air D. Asam laktat dan atp

17. Respirasi aerob menghasilkan….A. Asam laktat dan ATP C. CO2, air, dan ATPB. Asam laktat dan CO2 D. CO2 dan air

18. Pada saat burung terbang tinggi, meskipun kadar o2 di ketinggian rendah, burung tidak kekurangan oksigen karena….

A. Memiliki bulu-bulu untuk menyimpan udaraB. Memiliki kantong-kantong udara di sayapnyaC. Memiliki kantong-kantong udara di dekat paru-parunyaD. Memiliki paruh yang menyimpan udara

19. Bagian ventral leher katak dapat menggelembung untuk….A. Menyimpan panas C. Menampung energiB. Menampung air D. Menampung udara

20. Jika rasio permukaan tubuh lebih besar dari volume tubuh memungkinkan hewan untuk melakukan pernapasan secara…

A. Osmosis C. Transpor aktifB. Difusi D. Menggunakan silia

21. Pernafasan pada hewan yang berukuran besar, yaitu hewan yang memiliki rasio volume tubuh lebih besar daripada permukaan tubuhnya membu-tuhkan….

A. Syarat pernapasan lebih banyak C. Paru-paruB. Saluran-saluran pernafasan D. Difusi gas lebih sedikit

22. Permeabilitas membran sel memungkinkan oksigen dan karbondioksida untuk berdifusi melalui membran sel karena faktor….

A. Ukuran dan gradient konsentrasiB. Gradient konsentrasi sajaC. Ukuran sajaD. Oksigen dan co2 mudah berikatan dengan protein transpor

208

23. Counter current pada ikan berfungsi untuk …A. Supaya insang selalu basahB. Supaya insang mendapat aliran air yang bersih C. Mempertahankan gradient konsentrasi antara aliran air dan

pembuluh darahD. Mempertahankan posisi operculum yang menutup insang

24. JIKA DIBANDINGKAN ANTARA RESPIRASI ANAEROB DENGAN AEROB, MAKA RESPIRASI ANAEROB….

Energi yang dihasilkan Kecepatan reaksiA. B.C.D.

Lebih banyakLebih sedikitLebih sedikitLebih banyak

Lebih lamaLebih cepatLebih lamaLebih cepat

25. Frekuensi pernapasan dapat ditingkatkan jika….A. Jumlah O2 dalam darah menurunB. Jumlah CO2 dalam darah menurunC. Jumlah o2 dalam darah meningkatD. Jumlah O2 & CO2 meningkat

26. Perluasan permukaan organ respirasi dibutuhkan agar….A. Meningkatkan luas area osmosisB. Memudahkan bernapasC. Meningkatkan luas area difusiD. Memperlambat hilangnya oksigen

27. Perluasan permukaan organ respirasi insang berupa struktur ….A. Filament atau lamella atau lembaran-lembaranB. Lobuli-lobuli atau kantung-kantung kecilC. Kantong hawaD. Mikrovili

28. Organ yang bekerja sama langsung dalam mensuplai oksigen ke seluruh tubuh adalah….

A. Organ ekskresi C. Organ sirkulasiB. Organ otot D. Organ saraf

29. Orang yang melakukan olah raga terlalu berat terkadang mengalami kram. Hal ini disebabkan….

A. Keracunan karbon monoksida yang merupakan hasil dari oksidasiB. Karena terlalu lama melakukan respirasi aerobC. Karena terlalu lama melakukan respirasi anaerobD. Kekurangan asam laktat

30. Rokok dapat menyebabkan anemia karena…..A. Unsur karbondioksida pada rokok akan mengambil alih posisi

hemoglobinB. Karbon monoksida dalam rokok akan mengambil alih posisi oksigen

di plasma darahC. Karbon monoksida dalam rokok akan berikatan dengan haemoglobinD. Oksigen akan bereaksi dengan karbon monoksida

208

31. Rute respirasi pada manusia adalah sebagai berikut:A. Inhalasi – ekhalasi – repirasi internal – respirasi internal –respirasi

eksternalB. Respirasi eksternal – inhalasi – respirasi internal – ekhalasi C. Inhalalasi – respirasi internal – ekhalasi – respirasi eksternalD. Inhalasi – respirasi eksternal - respirasi internal – ekhalasi

32. Pada sistem respirasi paru-paru, pertukaran udara melalui difusi terjadi di:A. Rongga hidung dengan alveolusB. Alveolus dengan bronchiolusC. Pembuluh darah dengan bronchiolusD. Alveolus dan pembuluh darah

33. Rumus yang benar berkaitan dengan volume respirasi adalah sbb :

A. Volume tidal = kapasitas vital + udara residuB. Volume total = kapasitas vital – volume tidalC. Volume total = kapasitas vital + udara residuD. Kapasitas vital = volume tidal + udara residu

34. Pilihan di bawah ini berkaitan dengan respirasi sel, kecuali:A. Merupakan pembentukan energiB. secara singkat dapat dituliskan sebabai berikut: glukosa + oksigen

----> karbondioksida + air + atpC. secara singkat dapat dituliskan sebagai berikut: karbondioksida + air

---> glukosa + oksigen energiD. Terjadi di mitokondria

35. Manakah yang benar organ respirasi pada beberapa hewan dibawa ini:A. Kantung-kantung hawa pada reptilia C. Trachea arthropoda daratB. Permukaan tubuh pada insekta D. Spirakel pada burung

36. Selain sebagai organ respirasi paru-paru juga berperan sebagai:C. Organ sensori c. Organ ekskresiD. Organ sirkulasi d. Kelenjar endokrin

37. Gambar di atas mengilustrasikan bahwa:A. Respirasi internal adalah: pertukaran O2 dan CO2 antara alveoli paru-

paru menuju atau meninggalkan pembuluh darah. B. Respirasi eksternal merupakan pertukaran udara dari kapiler dengan

sel-sel jaringan

208

C. Konsentrasi CO2 yang terdapat di cairan interstisial (ekstra sel) lebih kecil daripada di dalam pembuluh darah sehingga memungkinkan difusi CO2

D. K onsentrasi O2 yang terdapat di cairan interstisial (ekstra sel) lebih

kecil daripada di dalam pembuluh darah sehingga memungkinkan difusi O2

38. Proses difusi dalam tubuh dapat terjadi ketika:A. Proses masuknya karbondioksida ke dalam tubuhB. Proses keluarnya karbondioksida di duktus pengumpul ginjalC. Proses keluarnya oksigen dari dalam tubuhD. Proses keluarnya karbondioksida dari dalam tubuh

39. Hewan yang tidak memiliki saluran respirasi pada umumnya:A. Rasio luas permukaan tubuh lebih kecil daripada volume tubuhnyaB. Bernafas secara anaerobC. Merupakan hewan aquatikD. Bernafas secara difusi

40. Fungsi mucus pada saluran pernapasan:A. Mendorong kotoran ke arah tertentuB. Menjebak kotoranC. Menetralisir keasaman karbondioksida (zat asam arang)D. Menghangatkan udara

41. Saluran pernapasan berpotensi untuk terserang penyakit yang berasal dari luar tubuh. Untuk menghadapinya saluran pernapasan terdapat immune organ yaitu:

A. Tonsil C. TracheaB. Laring D. Laring

42. Orang yang kemasukan benda asing dalam saluran pernapasannya akan melakukan reflek:

A. Lari C. MenangisB. Batuk D. Mengantuk

43. Emfisema adalah penyakit yang berbahaya bagi jantung penderita karena: A. Karena dinding alveolus kurang elastis sehingga frekuensi bernapas

meningkatB. Batuk kronis menyebabkan peningkatan denyut jantungC. Dinding alveoli yang pecah, serpihan jaringan dapat menyumbat

saluran pernapasan. Aliran oksigen menjadi sedikit karena tidak lancar sehingga denyut jantung dipercepat

D. Kerusakan alveolus menggangu difusi oksigen.

44. Penyebab warna coklat pada paru-paru adalah:A. Tar pada rokok C. Kelebihan oksigenB. Kekurangan oksigen D. Paru-paru terlalu lelah

45. Paru-paru yang sehat akan tampak berwana....A. Coklat C. Merah jambuB. Krem D. Putih

208

46. Untuk efisiensi penyampaian oksigen ke seluruh tubuh, maka di sekitar alveolus terdapat:

A. Ruang antar sel yang luas C. Banyak pembuluh darahB. Banyak epitel bersilia D. Banyak mukus

47. Urutan yang benar organ respirasi pada manusia adalah:A. Rongga hidung – faring – laring – trachea – bronkhiolus – bronkus –

alveolus B. Rongga hidung – laring – faring – trachea – bronkhiolus – bronkus –

alveolus C. Rongga hidung – faring – esophagus – trachea – bronkhiolus –

bronkus – alveolus D. Rongga hidung – faring – laring – trachea - bronkus – bronkhiolus –

alveolus

48. Pada saat terjadi inhalasi/ penghirupan/ inspirasi: A. Otot dada dan diafragma kontraksi, posisi diafragma mendatar,

udara masuk, paru-paru membesar B. Otot dada dan diafragma relaksasi, posisi diafragma mendatar,

udara masuk, paru-paru membesar C. Otot dada dan diafragma kontraksi, posisi diafragma

melengkung ke atas, udara masuk, paru-paru membesar D. Otot dada dan diafragma relaksasi, posisi diafragma melengkung

ke atas, udara masuk, paru-paru membesar

49. Pada saat terjadi ekshalasi/ pengehembusan/ ekspirasi :A. Otot dada dan diafragma kontraksi, posisi diafragma mendatar,

udara keluar, paru-paru mengempis B. Otot dada dan diafragma relaksasi, posisi diafragma mendatar,

udara keluar, paru-paru mengempis C. Otot dada dan diafragma kontraksi, posisi diafragma

melengkung ke atas, udara keluar , paru-paru mengempis D. Otot dada dan diafragma relaksasi, posisi diafragma melengkung

ke atas, udara keluar , paru-paru mengempis