sistem respirasi

SISTEM RESPIRASI

Pernapasan atau respirasi adalah peristiwa menghirup udara dari luar yang mengandung oksigen serta menghembuskan udara yang banyak mengandung karbondioksida sebagai sisa dari oksidasi keluar dari tubuh. Pengispan udra ini di sebut inspirasi dan menghembuskan di sebut ekspirasi.

1.      Organ pernapasan

a.       Hidung

Hidung atau naso atau nasal merupakan saluran udara yang pertama, mempunyai dua lubang (kavum nasi), di pisahkan oleh sekat hidung (septum nasi). Di dalamnya terdapat bulu-bulu yang berguna untuk menyaring udara debu dan kotoran yang masuk ke dalam lubang hidung.

1.      Bagian luar terdiri dari kulit

2.      Lapisan tengah terdiri dari otot-otot dan tulang rawan

3.      Lapisan dalam terdiri dari selaput lending yang berlipat-lipat yang di namakan karang hidung (konka nasals) yang berjumlah 3 buah:

a.       Konka nasalis inferior(karang hidung bagian bawah)

b.      Konka nasalis media(karang hidung bagian tengah)

c.       Konka nasalis superior(karang hidung bagian atas)

Dianta konka ini terdapat 3 buah lekukan meatus yaitu meatus superior (lekukan bagian atas), meatus medialis (lekukan bagian tengah), dan meatus inperior ( lekuakan bagian bawah). Dasar dari rongga hidung di bentuk oleh tulang rahang atas, ka atas rongga hidung berhubungan dengan beberapa rongga di sebut siniparanasalis, yaitu sinus maksilaris pada rongga rahang atas, siniprontalis pada rongga tulang dahi, sinus sfeonidalis pada rongga tulang baji dan sinus etmoidalis pada rongga tulang tapis.

Pada sinus etmoidalis, keluar ujung-ujung saraf penciuman yang menuju ke konka nasalis. Pada konka nasalis terdapat sel-sel penciuman, sel tersebut terutama terdapat di bagian atas. Pada hidung di bagian mukosa terdapat serabut saraf atau reseptor dari sraf penciuman (nervus olfaktorius).

b.      Faring

Tekak atau faring merupakan tempat persimpangan pernafasan dan jalan makanan, terdapat di bawah dasar tengkorak, di belakang rongga hidung dan mulut sebelah depan ruas tulang leher. Hubungan faring dengan organ-organ lain keatas berhubungan dengan rongga hidung, dengan perantaraan lubang yang bernama koana, ke depan berhubungan dengan rongga mulut, tempat berhubungan ini bernama istmutfausium, ke bawah terdapat dua lubang, kedepan lubang laring, ke belakang lubang esophagus. Dibawah selaput lendir terdapat jaringan ikat juga di beberapa tempat terdapat folikel getah bening. Perkumpulan getah bening ini di namakan adenoid.

Rongga tekak di bagi dalam 3 bagian:

1.      Bagian sebelah atas yang sama tingginya dengan koana disebut nasofaring.

2.      Bagian tengah yang sama tingginya dengan istmusfausium di sebut asofaring.

3.      Bagian bawah sekali di namakan laringofaring.

c.       Laring

Laring atau pangakal tenggorok saluran udara dan bertindak sebagai pembentukan suara, terletak di depan bagian faring sampai ketinggian vertebra servikalis dan masuk ke dalam trakea di bawahnya. Pangkal tenggorok itu dengan di tutup oleh sebuah empang tenggorok yang disebut epiglottis, yang terdiri dari tulang-tulang rawan yang berfungsi pada waktu kita menelan makanan menutupi laring.

Laring terdiri dari 4 tulang rawan antara lain:

1.      Kartilago tiroid ( 1 buah )

2.      Kartilago ariteanoid (2 buah)

3.      Kartilago krikoid (1 buah)

4.      Kartilago epiglottis (1 buah )

Proses pembentukan suara

Terbentuknya suara merupakan hasil dari kerja sama antara rongga mulut, rongga hidung, laring, lidah, dan bibir. Pada pita suara palsu tidak terdapat otot, oleh karena itu pita suara ini tidak dapat bergetar, hanya antara kedua pita suara tadi di masuki oleh aliran udara maka tulang rawan gondok dan tulang rawan bentuk beker tadi di putar. Akibatnya pita suara dapat mengencang dan mengendor dengan demikian selak udara menjadi sempit atau luas.

Pergerakan ini di bantu oleh otot-otot laring, udara yang dari paru-paru di hembuskan dan menggetarkan pita suara. Getaran itu di teruskan melalui udara yang keluar masuk. Perbedaan suara seseorang bergantung pada tebal dan panjangnya pita suara. Pita suara pria lebih jauh tebal dari pada pita suara wanita.

d.      Trakea

Trakea atau batang tengkorak merupakan lanjutan dari laring yang di bentuk oleh 16-20 cincin yang terdiri dari tulang-tulang rawan yang berbentuk seperti kuku kuda ( huruf C). Sebelah dalam di liputi oleh selaput lendir yang berbulu getar ang di sebut sel bersila, hanya bergerak kea rah luar. Panjang trakea 9-11 cm dan di belakang terdiri dari jaringan yang di lapisi oleh otot polos.

Sel-sel bersila gunanya untuk mengeluarkan benda-benda asing yang masuk bersama-sama dengan udara pernapasan. Yang memisahkan trakea menjadi bronkus kiri dan kanan di sebut karina.

e.       Bronkus

Bronkus atau cabang tengkorak merupakan lanjutan dari trakea, ada dua buah yang terdapat pada ketinggian vertebra torakalis iv dan v, mempunyai struktur serupa dengan trakea dan di lapisi oleh jenis set yang sama. Bronkus itu berjalan ke bawah dan ke samping ke arah tampuk paru-paru. Bronkus kanan lebih pendek dan lebih besar dari pada bronkus kiri, terdir dari 6-8 cincin, mempunyai 3 cabang. Bronkus kiri lebih panjang dan ramping dari yang kanan, terdiri dari 9-12 cincin yang mempunyai dua cabang. Bronkus bercabang-cabang, cabang yang lebih kecil di sebut bronkiolus (bronkioli). Pada bronkioli terdapat cincin lagi, dan pada ujung bronkioli terdapat gelembung paru/gelembung hawa atau alveoli.

f.        Paru –paru

Paru-paru merupakan alat tubuh yang sebagian besar terdiri dari gelembung (gelembung hawa, alveoli). Gelembung alveoli ini terdiri dari sel-sel epital dan endetol. Jika di bentangkan luas permukaannya lebih kurang 90 m^2. Pada lapisan ini terjadi pertukaran udara, o₂ masuk ke dalam darah dan co₂ di keluarkan dari darah. Banyaknya gelembung apru-paru ini kurang lebih 700.000.000 buah (paru-paru kiri dan kanan).

Paru-paru di bagi 2: paru-paru kanan, terdiri drai 3 lobus (belah paru), lobus pulmo dekstra superior, lobus media dan lobus inferior. Tiap lobus tersusun oleh lobulus. Paru-paru kiri, terdiri dari pulmo sinistra lobus superior dan lobus inferior. Tiap-tiap lobus dari belahan yang terdiri dari belahan yang lebih kecil bernama segmen. Paru-paru kiri mempunyai 10 segmen yaitu 5 buah segmen pada lobus superior, dan 5 buah segmen pada inferior. Paru –paru kanan mempunyai 10 segmen yaitu 5 buah segmen pada lobus inferior, 2 buah segmen pada lobus medialis, dan 3 buah segmen pada lobus inferior. Tiap-tiap lobus ini masih terbagi lagi menjadi belahan-belahan yang bernama lobulus.

Pembuluh darah paru

      Kapasitas paru-paru merupakan kesanggupan paru-paru dalam menampung udara di dalamnya. Kapasitas paru-paru dapat di bedakan sebagai berikut.

1.      Kapasitas total, yaitu jumlah udara yang dapat mengisi paru-paru pada inspirasi sedalam-dalamna. Dalam hal ini angka ang kita dapat bergantung pada beberapa hal: kondisi paru-paru, umur, sikap, dan bentuk seseorang.

2.      Kapasitas vital, yaitu jumlah udara yang dapat dikeluarkan setelah ekspirasi maksimal.

Dalam keadaan normal kedua paru-paru dapat menampung udara sebanyak kurang lebih 5 liter. Waktu ekspirasi, di dalam paru-paru masih tertinggal 3 liter udara. Pada waktu bernapas biasa, udara ang masuk kedalam paru-paru 2.600 cm³ (2,5 liter). Jumlah pernapasan dalam keadaan normal orang dewasa 16-18 kali/menit, anak-anak kira-kira 24 kali/menit.

Proses terjadinya pernapsan

Terbagi dalam 2 bagian yaitu inspirasi (menarik napas) dan ekspirasi (menghembuskan napas). Bernapas berarti melakukan inspirasi dan ekspirasi secara bergantian, teratur, berirama dan terus-menerus. Bernapas merupakan gerak refleks yang terjadi pada otot-otot pernapasan. Refleks bernapas ini diatur oleh pusat pernapasan yang terletak di dalam sumsum penambung (medula oblongata). Oleh karena seseorang dapat menahan, memperlambat, atau mempercepat napasnya, ini berarti bahwa refleks bernapas juga berpengaruh di bawah pengrauh korteks napasnya, ini berarti bahwa serebri. Pusat pernapasan sangat peka terhadap kelebihan kadar co₂ dalam darah dan kekurangan dalam darah. Inspirasi terjadi bila muskulus diafragma telah mendapatkan rangsangan dari nervus frenikus lalu mengerut datar.

FISIOLOGI PERNAPASAN

1.      Pernapasan paru

Merupakan pertukaran oksigen dan karbon dioksida yang terjadi pada paru-paru. Pernapasan melalui paru-paru atau pernapasan eksterna, iksigen di ambil melalui mulut dan hidung pada waktu bernapas yang oksigen masuk melalui trakea sampai alveoli berhubungan dengan darah dalam kapiler pulmanor.

Empat proses yang berhubungan dengan pernapasan pulmoner:

a.       Ventilasi pulmoner, gerakan pernapsan menukar udara dalam alveoli dengan udara luar.

b.      Arus darah melalui paru-paru, darah mengandung oksigen masuk keseluruh tubuh, karbondioksida dari seluruh tubuh masuk ke paru-paru.

c.       Distribusi arus udara dan arus darah sedemikian rupa dengan jumlah yang tepat yang bisa dicapai untuk semua bagian.

d.      Difusi gas yang menembus membrane alveoli dan kapiler karbondioksida lebih mudah berdifusi dari pada oksigen.

·         Tekanan dalam sistem paru.

a.       Kurva tekanan nadi diventrikel kanan.

b.      Tekanan di arteri paru

c.       Tekanan kapiler paru

d.      Tekanan atrium kiri dan vena paru.

·         Volume di paru-paru.

Volume darah diparu-paru kira-kira 450ml, sekitar 9% dari volume darah total sistem sirkulasi(70ml) berada pada kapiler sedangkan sisanya dibagi sama rata antara arteri dan vena.

·         Aliran darah melalui paru-paru.

Aliran darah melalui paru-paru pada dasarnya sama dengan curah jantung karena itu faktor yang mengendalikan curah jantung terutama faktor perifer. Pembuluh paru berfungsi sebagai tabung yang pasif dan mudah meregang membesar pada peningkatan tekanan dan mengecil pada penurunan tekanan. Oksigen darah secara optimal perlu di distribusikan ke segmen-segmen paru yang alveolinya teroksigenasi atau berproses dengan baik.

·         Pengaruh kenaikan curah jantung terhadap sirkulasi paru.

Selama berkerja berat, ailiran darah melalui paru meningkat sampai 4 kali lipat.

Aliran ekstra ini ditampung dalam 2 cara:

1.      Dengan meningkatnya jumlah kapiler yang terbuka sampai 3 kali.

2.      Dengan meregangkan semua kapiler dan meningkatkan kecepatan aliran disetiap kapiler lebih dari 2 kali lipat.

·         Dinamika kapiler paru

Dinamika pertukaran yang melalui kapiler paru secara kualitatif sama dengan dinamika cairan pada jaringan parifer namun secara kuantitaftif terdapat perbedaan :

1.      Tekanan kapiler paru cukup rendah

2.      Tekanan cairan intertisial  dalam paru sedikit lebih negative.

3.      Kapiler paru lebih mudah dilalui oleh molekul protein.

4.      Dinding alveolus sangat tipis dan epitel alveolus yang menutupi permukaan alveolus sangat lemah sehingga sel-sel setiap tekanan positif dalam ruang intertisial lebih besar.

·         Cairan dalam rongga pleura

Bila paru-paru mengembang dan berkontraksi selama bernapas normal maka paru-paru bergerak ke arah belakang rongga pleura. Untuk memudahkan pergerakan ini terdapat lapisan tipis cairan mukoid ang terletak di antara pleura parientalis dan pleura viseralis.

Dinamika pertukaran cairan dalam ruang pleura masing-masing dari kedua pleura merupakan membrane serosa mesenkim ang berpori-pori. Sejumlah transudat cairan interstisial dapat terus menerus masuk kedalam ruang pleura. Cairan ini membawa protein jaringan yang memberi sifat mukoid pada pada cairan pleura sehingga memungkinkan pergerakan paru berlangsung dengan sangat mudah. Jumlah total cairan dalam setiap rongga pleura sangat hana beberapa milliliter.

·         Pengendalian pernapasan

Mekanisme pernapasan di atur dan dikendalikan oleh 2 faktor utama yaitu kimiawi dan pengendalian saraf. Adanya faktor tertentu, merangsang pusat pernapasan yang terletak di dalam medulla oblongata, yang bila di rangsang mengeluarkan implus yang di salurkan melalaui saraf ke otot pernapasan (otot diafragma atau interkostalis)

·         Pengendalian oleh saraf

Pusat otomotik dalam medulla oblongata mengalirkan impuls eferen ke otot pernapasan, melalui radiks saraf servikasi di antarana diafragma oleh saraf  frenikus. Implus ini menimbulkan kontraksi ritmik pada otot diafragma dan interkostalis yang kecepatannya kira-kira 15 kali setiap menit.

·         Pengendalian secara kimia

Pengendalian dan pengaturan secara kimia meliputi: frekuensi kecepatan dan dalamnya gerakan pernapasan. Karbon dioksida adalah produksi asam dari metabolisme dan bahan kimia yang asam ini merangsang pusat pernapasan untuk mengirim impuls saraf yang bekerja atas otot pernapasan.

·         Dinamika pernapasan

Tekanan udara melalui saluran pernapasan menekan paru-paru kea rah dinding toraks. Tekanan dalam ruang pleura mencegah paru-paru menyusut dari dinding toraks dan memaksa paru-paru untuk mengikuti pergerakan pernapasan dinding torak dan diafragma. Tekanan ini meningkat pada waktu inspirasi dan gerakan pernapasan ini dihasilakan oleh otot pernapasan (gelang bahu)

PRINSIP FISIS PERTUKARAN GAS

    Setelah udara alveolus ditukar dengan udara segar, langkah selanjutnya dalam proses respirasi adalah difusi oksigen dari alveolus ke dalam paru-paru dan difusi dioksida dalam arah berlainan dari darah paru-paru kedalam alveolus. Semua gas yang di pertimbangkan dalam fisiologi pernapasan merupakan molekul sederhana yang bebas bergerak di antara satu dengan yang lain dinamakan proses difusi gas-gas terlarut dalam cairan dan jaringan tubuh.

·         Tekanan uap air

Semua gas dalam tubuh berhubungan langsung dengan air dan semua campuran gas jenuh dengan uap air. Tekanan uap air sama seklai bergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu semakin besar aktivitas molekul dalam air dan makin besar molekul ini keluar dari permukaan air masuk kedalam fase gas.

·         Difusi gas melalui jaringan

Yang penting dalam gas pernapasan/respirasi adalah daya larut yang sangat tinggi dalam lemak, akibatnya juga sangat larut dalam membrane sel. Gas ini berdifusi melalui membrane sel dengan rintangan ang berat. Pembatas utama untuk gerakan gas di dalam membrane sel adalah kecepatan difusi melalui cairan jaringan bukan melalui membrane sel. Oleh karena itu difusi gas melalui jaringan, termasuk melalui membrane paru-paru, hamper sama dengan difusi gas melalui air.

TRANSPOR GAS PARU-PARU DAN JARINGAN

       Selisih pertukaran parsial antar O₂ dan CO₂ menekankan bahwa kunci dari pergerakan gas O₂ mengalir drai alveolus masuk kedalam jaringan melalui darah, sedangkan CO₂ mengalir dari jaringan alveoli melalui pembuluh darah.

·         Pengangkutan oksigen ke jaringan

Transpor oksigen melalui beberapa tahap:

a.       Tahap I, oksigen atmosfer masuk kedalam paru-paru.

b.      Tahap II, darah mengalir dari jantung menuju ke paru-paru untuk mengambil oksigen yang berada dalam alveoli.

c.       Tahap III, oksigen yang telah berada dalam pembuluh darah diedarkan ke seleruh tubuh.

d.      Tahap IV, sebelum samapi pada sel yang membutuhkan, oksigen dibawa melalui cairan interstisial lebih dahulu.

e.       Tahap V, tekanan parsial oksigen dalam sel kira-kira antar 0-20 mmHg.

·         Reaksi hemoglobin dan oksigen

Dinamika reaksi hemoglobin sangat cocok untuk mengangkut O₂. Hemoglobin adalah protein ang terikat pada rantai polipeptida, dibentuk oleh profirin dan satu atom besi ferro. Masing-masing atom besi dapat mengikat secara reversibel (perubahan arah) dengan satu molekul O_2. Besi berada dalam ferro sehingga reaksinya adalah oksigenasi bukan oksidasi.

TRANSPOR KARBON DIOKSIDA

       Kelarutan CO₂ dalam darh kira-kira 20 kali kelarutan O₂ sehingga terdapat lebih banyak CO₂ dari pada O₂ dalam larutan sederhana. CO₂ berdifusi dalam sel darah merah dengan cepat mengalami hidrasi menjadi H₂CO₃ karena adanya anhidrase (berkurangnya sekresi keringat) karbonat berdifusi ke dalam plasma.

PENGATURAN PERNAPASAN

       Pernapasan spontan di timbulkan oleh rangsangan ritmis neuron motoris yang mempersarafi otot pernapasan otak. Rangsangan ini secara keseluruhan bergantung pada implus-implus saraf. Pernapsan berhenti bila medulla spinalis di potong melintas di atas nervus frenikulus. Di sini terdapat dua mekanisme saraf yang terpisah mengatur pernapasan.

1.      Cara kimia dan fisika pengatur oksigen

Biasanya kira-kira 97% oksigen ditranspor dari paru-paru ke jaringan, diangkut dalam kombinasi kimia dengan hemoglobin di dalam sel darah merah. Sisanya 3% diangkut dalam keadaan terlarut di dalam air dan plasma dan sel.

Jumlah oksigen yang di lepas dari hemoglobin di dalam jaringan dengan kejenuhan normal 97%  kira-kira 19,4 ml, ketika mengalir melalui kapiler jaringan jumlah ini berkurang menjadi 14,4 ml. Dalam keadaan normal kira-kira 5 ml oksigen ditranspor tiap 100 ml selama setiap siklus melalui jaringan. Koefisien dan efek gerak badan biasanya kira-kira 0,25 atau 25 darah. Selama gerak badan berat sebanyak 75%-85% darah dapat memberikan okigennya.

2.      Cara kimia dan fisika transpor karbon dioksida

Transport karbon dioksida tidak merupakan masalah sedemikian besar seperti transport oksigen karena dalam keadaan abnormal pun karbon dioksida biasanya dapat ditranspor oleh darah dalam jumlah jumlah yang jauh lebih besar daripada oksigen. Tapi jumlah karbon dioksida dalam darah berhubungan erat dengan keseimbangan asam-basa cairan tubuh. Dalam keadaan istirahat rata-rata 4 ml karbon dioksida ditrasnpor dari jaringan ke paru-paru dalam setiap 1200 ml darah.

3.      Pengaturan pernapasan secara kimia

Tujuan akhir pernapsan adalah mempertahankan konsentrasi oksigen, karbon dioksida, dan ion-ion hydrogen yang pantas di dalam cairan tubuh. Kelebihan karbon dioksida dan ion hydrogen mempengaruhi pernapasan terutama melalui efek perangsangan langsung atas pusat pernapasan itu sendiri.

VENTILASI MEKANIS

     Udara mengalir dari tekanan tinggi ke bagian tekanan rendah. Namun demikian bila tidak ada aliran udara masuk atau keluar dari paru-paru, tekanan alveolar dan atmosfer dalam keadaan seimbang.

1.      Elastisitas

Kembalinya bentuk asli setelah perubahan karena kekuatan dari luar. Paru-paru dan dada bersifat elastis yang memerlukan energy untuk bergerak dengan cepat kembali ke bentuk awalnya bila energy tidak efektif lagi.

2.      Komplain

Kemampuan mengembang paru-paru merupakan udara elastisitas yang ditunjukkan sebagia peningkatan volume dalam paru-paru sebagai pengikat volume dalam paru-paru untuk tiap peningkatan tekanan intraalveolar.

3.      Tekanan

Udara yang ditangkap jalan napas adalah campuran nitrogen dan oksigen (99,55%) dan sejumlah kecil karbon dioksida dan uap air (0,5%). Molekul berbagai gas menunjukkan gerakan karena pelepasan molekul ini konstan.

4.      Gravitasi

Gravitasi adalah akibat banyaknya pertukaran udara ang terjadi pada bagian atas paru-paru daripada dasar paru-paru. Kekuatan gravitasi meningkatkan jumlah upaya yang di butuhkan untuk ventilasi bagian paru-paru yang bergantung.

5.      Pernapasan luar

Kecenderungan kekuatan tekanan molekul gas meningkat sampai pada ketidakseimbangan dan menjadi tidak stabil. Ketidakseimbnagan molekul gas dalam ruang difusi ini tidak sampai ke seluruh molekul gas.

6.      Pernapasan dalam

Normal cairan intertisial memiliki PO₂ adalah 40mmHg dan POC₂ 45 mmHg. Sebagai hasil, oksigen disebarkan keluar pembuluh kapiler dan karbon dioksida (CO₂) diterima oleh pembuluh kapiler sampai tekanan bagian kapiler sama dengan bagian membran.

PENCAMPURAN GAS DALAM HUKUM DALTON 

      Udara pernapasan bukan gas tunggal tetapi gas campuran. Molekul nitrogen (N₂) paling banyak 78,5% dari total atmosfer molekul gas, molekul oksigen 21%, molekul air 0,5% dan molekul CO₂ 0,04%. Tekanan atmosfer 760 mmHg merupakan efek perpaduan yang melibatkan setiap tipe dari molekul.