Sistem Pernapasan pada Manusia

Pernapasan adalah proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida pada makhluk hidup yang melibatkan proses inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi adalah proses masuknya udara ke dalam tubuh, sedangkan ekspirasi adalah proses keluarnya udara dari dalam tubuh. Selama proses pernapasan, oksigen sangat dibutuhkan untuk oksidasi (pembakaran) zat makanan guna menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan digunakan untuk berbagai aktivitas sel. Pernapasan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:

  1. Pernapasan eksternal, merupakan pernapasan yang terjadi di dalam paru-paru. Terjadi pengikatan O2 oleh hemoglobin yang terdapat pada kapiler paru-paru dan pelepasan CO2 dari kapiler paru – paru ke luar tubuh.
  2. Pernapasan internal, merupakan pertukaran udara antara kapiler darah dengan sel dalam tubuh. Terjadi proses difusi O2 dari kapiler darah ke dalam sel atau jaringan, serta difusi CO2 keluar dari sel atau jaringan.
  3. Pernapasan seluler, merupakan proses oksidasi (pembakaran) glukosa untuk mendapatkan energi bagi sel yang disimpan dalam bentuk ATP.
Lihat juga materi StudioBelajar.com lainnya:
Bioteknologi
Sistem Saraf Manusia

Organ-organ Pernapasan pada Manusia

Diperlukan alat-alat pernapasan sebagai tempat O2 dapat berdifusi masuk dan CO2 dapat berdifusi keluar pada respirasi aerob. Alat pernapasan pada manusia terdiri dari :

  1. Hidung

Hidung terletak di luar tubuh dan tersusun atas tulang rawan. Di dalam rongga hidung terdapat rambut hidung dan selaput lendir yang berfungsi untuk menyaring udara yang masuk dari kotoran, melekatnya kotoran hidung, dan mengatur suhu udara pernapasan. Selain itu hidung juga berfungsi sebagai indra pembau.

  1. Faring

Udara dari rongga hidung masuk ke dalam faring. Faring merupakan percabangan antara saluran pencernaan (esofagus) dan saluran pernapasan (laring dan trakea).

  1. Laring

Udara dari faring masuk ke dalam laring. Laring terletak antara faring dan trakea. Laring disebut juga dengan pangkal tenggorok atau kotak suara. Laring memiliki katup yang disebut epiglotis. Pada saat menelan makanan, epiglotis tertutup sehingga makanan tidak masuk ke tenggorokan.

  1. Trakea/tenggorokan

Udara dari laring masuk ke dalam trakea. Trakea memiliki tiga lapisan penyusun, yaitu :

  1. Lapisan luar yang terdiri atas jaringan ikat.
  2. Lapisan tengah yang terdiri atas otot polos dan cincin tulang rawan.
  3. Lapisan dalam yang terdiri atas jaringan epitel bersilia yang menghasilkan banyak lendir, berfungsi untuk menyaring kotoran agar tidak akan masuk ke dalam paru-paru.
  4. Bronkus

Udara dari tenggorokan akan masuk ke dalam bronkus. Bronkus merupakan cabang dari batang tenggorok. Jumlahnya sepasang, satu bagian menuju ke paru-paru kanan, bagian lainnya menuju ke paru-paru kiri. Bronkus memiliki percabangan disebut bronkiolus. Udara dari bronkus akan masuk ke dalam bronkiolus.

  1. Pulmo (paru-paru)

Bronkiolus bermuara pada alveoli (tunggal: alveolus), struktur alveolus berbentuk gelembung-gelembung kecil yang diselimuti banyak pembuluh darah. Alveolus terdapat didalam paru-paru. Pada bagian alveolus terjadi pertukaran O2 dan CO2.  O2 berdifusi ke dalam kapiler sel darah sedangkan CO2 dari sel-sel darah dilepaskan.

organ sistem pernapasan pada manusia

Organ-organ yang berperan dalam sistem pernapasan pada manusia
Sumber gambar: Campbell, N.A., et al. (2006)

Mekanisme Pernapasan pada Manusia

Terdapat dua mekanisme pernapasan pada manusia, yaitu inspirasi dan ekspirasi.

1. Inspirasi

Berikut merupakan proses pada inspirasi:

  1. Otot-otot antar tulang rusuk berkontraksi menggerakkan rongga dada sehingga naik dan mengembang.
  2. Diafragma berkontraksi dan mendatar.
  3. Volume paru-paru membesar dan menyebabkan tekanan paru-paru mengecil.
  4. Udara luar masuk ke dalam paru-paru.
proses inspirasi

Proses Inspirasi
Sumber gambar: Bakhtiar S. (2011)

2. Ekspirasi

Berikut merupakan proses pada inspirasi:

  1. Otot-otot antar tulang rusuk berelaksasi, rongga dada turun dan mengempis.
  2. Diafragma berelaksasi dan melengkung.
  3. Volume paru-paru menurun dan menyebabkan tekanan paru-paru membesar.
  4. Udara keluar dari paru-paru.
proses ekspirasi

Proses Ekspirasi
Sumber gambar: Bakhtiar S. (2011)

Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

Proses pertukaran oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) terjadi di dalam alveolus dan dapat berdifusi ke jaringan tubuh. Oksigen yang masuk ke paru-paru saat inspirasi menyebabkan tekanan O2 di alveolus (PO2) meningkat dan lebih tinggi dari tekanan kapiler darah alveolus. Kondisi tersebut menyebabkan O2 dapat berdifusi masuk ke dalam kapiler darah, kemudian diikat oleh hemoglobin dan di distribusikan ke jaringan-jaringan tubuh untuk proses oksidasi sel. Gas sisa yang dihasilkan dari proses oksidasi sel adalah CO2.

Semakin banyak O2 yang digunakan, maka semakin banyak pula CO2 yang dihasilkan. Hal ini menyebabkan tekanan CO2 dalam sel (PCO2) meningkat dan lebih tinggi dari tekanan kapiler darah. Sehingga, CO2 dapat berdifusi ke kapiler vena darah dan paru-paru. CO2 di dalam paru-paru kemudian dikeluarkan saat ekspirasi.

Volume dan Kapasitas Paru-Paru Manusia

Jumlah udara (volume) yang masuk maupun keluar dari paru-paru berbeda-beda pada setiap individu. Volume udara di dalam paru-paru dapat dibedakan menjadi:

  1. Volume tidal (VT), merupakan volume normal udara yang dapat masuk atau keluar dari paru-paru. Volume tidal pernapasan yaitu + 500 ml.
  2. Volume cadangan inspirasi (VCI) / volume komplementer, merupakan volume udara yang masih dapat dihirup atau masuk ke dalam paru-paru setelah inspirasi normal. Volume cadangan inspirasi yaitu + 3000 ml.
  3. Volume cadangan ekspirasi (VCE) / volume suplementer, merupakan volume udara yang dapat dihembuskan atau keluar dari paru-paru setelah ekspirasi normal. Volume cadangan ekspirasi yaitu + 1100 ml.
  4. Volume sisa (Volume residu), merupakan volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru. Volume udara sisa yaitu + 1200 ml.
  5. Kapasitas Vital, merupakan volume udara yang masuk ke paru-paru setelah menghirup napas panjang kemudian menghembuskan sekuat-kuatnya. Kapasitas vital berkisar antara 3.400 ml pada wanita dan 4.80 ml pada pria. Penjumlahan antara kapasitas vital dengan volume residual merupakan kapasitas total paru-paru.

Gangguan pada Sistem Pernapasan Manusia

  1. Faringitis, merupakan radang pada faring karena infeksi atau terlalu banyak merokok, ditandai dengan rasa sakit saat menelan dan rasa kering di kerongkongan.
  2. Emfisema, merupakan peradangan pada permukaan dalam alveolus. Akibatnya, paru-paru menggembung sehingga mengganggu efektivitas pengikatan oksigen dan penderita menjadi sulit bernapas.
  3. Brokitis, merupakan peradangan pada selaput lendir dari saluran bronkial.
  4. Dipteri, merupakan infeksi pada saluran pernapasan bagian atas. Pada umumnya, disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diphterial.
  5. Sinusitis, merupakan pembengkakan pada sinus atau rongga hidung.
  6. SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome), merupakan sebuah penyakit pernapasan yang disebabkan oleh virus Coronavirus dari ordo Coronaviridae. Virus ini menginfeksi saluran pernapasan. Gejalanya berbeda-beda pada tiap penderita, seperti pusing, muntah-muntah, demam tinggi, dan batuk.
  7. Kanker paru-paru, merupakan kelainan sel yang disebabkan karena epitel bronkial terlalu sering menerima bahan-bahan karsinogenik (penyebab kanker yang banyak terkandung di dalam rokok).
  8. Pleuritis, merupakan peradangan pada pleura, yaitu lapisan pelindung yang membungkus paru-paru.
  9. Asma, merupakan gangguan pada sistem pernapasan dengan gejala sukar bernapas. Gangguan asma disebabkan bagian otot polos pada trakea berkontraksi sehingga saluran trakea menyempit.

Kontributor: Dinda Muthi Selina, S.Si.
Alumni Biologi FMIPA UI

Lihat juga materi Biologi lainnya di StudioBelajar.com: