Struktur dan Mekanisme Pernafasan
Kelompok E3Luthan Davin Cesario 10 2011 033Nurain Balqis 10 2011
436Kelly 10 2012 078Felix Rico Suwandi 10 2012 239Andrian Maulana10
2012 125Aurelia Claudia Iben 10 2012 416Devi Caroline Tandungan10
2012 332Nike Pebrica 10 2012 518Brenda Tjoanda 10 2012 470 Syella
Trianuary 10 2012 421 Adriansyah 10 2012 268
Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaArjuna Utara
No.6 Jakarta 11510
Daftar Isi
Daftar Isi 2Pendahuluan 3Makroskopik Sistem Pernapasan Manusia
4Mikroskopik Sistem Pernapasan Manusia 10Jenis
Pernapasan15Inspirasi 15Ekspirasi 16Ventilasi Gas17Difusi
Gas18Transportasi Gas19Penutup22Daftar Pustaka23
PendahuluanSistem pernapasan merupakan sebuah sistem yang
memungkinkan terjadinya pertukaran gas oksigen dan karbondioksida
pada waktu inspirasi dan ekspirasi. Sesak napas merupakan perasaan
sulit untuk bernapas. Sesak napas berhubungan dengan adanya
gangguan pada sistem pernapasan pada waktu inspirasi ataupun
ekspirasi. Respirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O2) yang
dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel dan karbondioksida (CO2)
yang merupakan hasil dari metabolisme tersebut yang kemudian
dikeluarkan dari tubuh melalui paru. Dalam proses respirasi ini
berperan berbagai macam organ yang berfungsi untuk mengangkut udara
dan sebagai alat pertukaran udara.Di organ-organ tersebut pun
tentunya akan berhubungan dengan bagian-bagian lain yang kemudian
akan membentuk suara, berperan dalam proses menelan, dan proses
batuk. Maka dari itu dalam makalah ini, penulis akan menjelaskan
struktur makro dan mikro dari organ pernafasan, serta mekanisme
pernafasan.
Makroskopik Sistem Pernapasan ManusiaStruktur yang membentuk
sistem pernafasan dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu
struktur utama dan struktur pelengkap. Seluruh struktur tersebut
terlibat dalam proses respirasi eksternal yaitu proses pertukaran
oksigen (02) antara atmosfer dan darah serta pertukaran
karbondioksida (CO2) antara darah dan atmosfer. Yang termasuk
struktur utama system pernapasan adalah saluran udara pernapasan,
terdiri dari jalan napas dan saluran napas, serta paru. Yang
disebut sebagai jalan napas adalah hidung bagian luar (nares),
hidung bagian dalam (internal nose), sinus paranasal, faring, dan
laring. Saluran napas adalah trakea, bronki dan bronkioliHidung di
bagian eksternalnya berbentuk piramid disertai dengan suatu akar
dan dasar. Bagian ini tersusun dari kerangka kerja tulang,
kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar.1 Rongga hidung di
bagian dalam terbagi atas beberapa bagian, septum nasal yang
merupakan pembagi hidung menjadi sisi kiri dan sisi kanan rongga
nasal. Bagian anterior dari septum adalah kartilago, sehingga
lubang hidung (nostril) dibatasi oleh kartilago. Kartilago nasal
lateral terletak di bawah jembatan hidung dan dikelilingi oleh ala
major dan ala minor kartilago. Membran mukosa nasal merupakan kulit
pada bagian eksternal permukaan hidung yang mengandung folikel
rambut, keringat, dan kelenjar sebasea, merentang sampai vestibula
yang terletak di dalam nostril. Kulit di bagian dalam ini
mengandung rambut (vibrissae) yang berfungsi untuk menyaring
partikel udara yang terhisap. Fungsi membran mukosa nasal secara
umum adalah untuk menyaring partikel kecil, penghangatan, dan
pelembaban udara yang masuk.Tulang hidung membentuk jembatan dan
bagian superior kedua sisi hidung. Vomer dan lempeng perpendicular
tulang etmoid membentuk bagian posterior septum nasal. Lantai
rongga nasal adalah palatum durum yang terbentuk dari tulang
maksila dan palatinum. Langit-langit rongga nasal pada sisi medial
terbentuk dari lempeng kribriform tulang ethmoid, pada sisi
anterior dari tulang frontal dan nasal, dan pada sisi posterior
dari tulang sphenoid. Terdapat juga konka superior, medial, dan
inferior yang menonjol pada sisi medial dinding lateral rongga
nasal. Dibawahnya ada meatus superior, medial, dan inferior yang
merupakan jalan udara rongga nasal.Sinus paranasalis terdiri dari
empat pasang, yaitu sinus frontal, sinus ethmoid, sinus
maksillaris, dan sinus sphenoid. Sinus ini berupa kantong tertutup
yang dilapisi membran mukosa. Sinus ini berfungsi untuk meringankan
tulang kranial, memberi area permukaan tambahan pada saluran nasal
untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk serta
memproduksi mukus.2Sinus maksillaris letaknya sebagian berada pada
tulang maxilla, berbentuk piramid yang meluas di bawah orbita dan
dasarnya dipisahkan dari akar gigi-gigi molar dan premolar oleh
sebuah lempeng tulang yang tebalnya hanya beberapa mm, pendarahan
oleh a. facialis, a. palatina major, a. infraorbitalis yang
merupakan lanjutan a. maxillaris interna dan Aa. alveolaris
superior anterior dan posterior cabang a. maksilaris interna,
dipersyarafi oleh n infraorbitalis dan nn. alveolaris superior,
anterior dan posterior. 2Sinus frontalis terletak disebelah
posterior terhadap arcus superciliaris antara tabula externa dan
tabula interna os. frontale, derajat meluasnya sinus ke dalam
tulang dahi, sangat bervariasi dan biasanya sinus ini tidak
simetris didekatnya terletak lekuk tengkorang depan dan atap
orbita. Pendarahannya disuplai oleh cabang-cabang a. ophthalmica,
yakni a supraorbitalis dan a. ethmoidalis anterior, darah baliknya
bermuara ke dalam vena anastomotik pada incisura supra orbitalis
yang menghubungkan vena-vena supraorbitalis dan ophthalmica
superior, dipersarafi oleh n supraorbitalis.2Sinus ethmoidalis
tersusun atas rongga-rongga kecil tidak beraturan yang disebut
cellulae ethmoidales, rongga-rongga kecil ini berdinding tipis di
dalam labyrinth ossis ethmoidalis, disempurnakan oleh tutang-tulang
frontale, maxilla, lacrimale, sphenoidale dan palatinum. Pendarahan
oleh aa. ethmoidales anterior dan posterior serta a.
sphenopalatina, pembuluhnya melewati vena-vena yang namanya sama
dengan arteri dan dipersarafi oleh nn. ethmoidales anterior dan
posterior serta cabang orbital ganglion pterygopalatinum.2Sinus
Sphenoidalis dipisahkan oleh sebuah sekat sagital, terkadang sekat
ini tidak lengkap, atapnya dibentuk oleh sela tursika pada dasar
tengkorak, terletak disebelah posterior terhadap bagian atas rongga
hidung di dalam corpuss ossis sphenoidalis bermuara ke dalam
recessus spheno-ethmoidalis. Pendarahannya oleh a. ethmoidalis
posterior dan cabang pharyngeal a. maxilla interna, persarafannya
oleh n. ethmoidalis posterior dan cabang orbital ganglion
pterygopalatinum.2
Gambar 1. Struktur anatomi nasalFaring berbentuk tabung muskular
yang merentang dari bagian dasar tulang tengkorak sampai esofagus.
Faring terdiri dari tiga (lihat Gambar 2) yaitu Nasofaring yang
merupakan bagian posterior rongga nasal yang membuka ke arah rongga
nasal melalui dua naris internal (choana). Terdapat dua tuba
eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga
tengah. Tuba ini berfungsi untuk menyetarakan tekanan udara pada
kedua sisi gendang telinga, Orofaring dipisahkan dari nasofaring
oleh palatum molle, suatu perpanjangan palatum keras tulang dan
Laringofaring yang mengelilingi mulut esofagus dan laring, yang
merupakan gerbang untuk sistem respiratorik selanjutnya.
Gambar 2. Anatomi faring
Laring atau kotak suara merupakan penghubung faring dengan
trakea. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak
triangular dan ditopang oleh tiga kartilago berpasangan dan tiga
kartilago tidak berpasangan.Kartilago berpasangan terdiri dari
kartilago tiroid (jakun) yang terletak di bagian proksimal kelenjar
tiroid. Pada laki-laki ukurannya lebih besar dan lebih menonjol
akibat hormon yang disekresi saat pubertas, kartilago chricoid yang
merupakan cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal
kartilago ini terletak di bawah kartilago tiroid dan epiglottis,
katup kartilago elastis yang melekat pada tepian anterior kartilago
tiroid. Saat menelan, epiglottis secara otomatis menutupi mulut
laring untuk mencegah masuknya makanan dan cairan ke saluran
pernapasan.Kartilago tidak berpasangan terdiri dari kartilago
aritenoid, terletak di atas dan di kedua sisi kartilago krikoid dan
melekat pada pita suara sejati. Kartilago kornikulata, melekat pada
bagian ujung kartilago aritenoid, dan kartilago kuneiform, berupa
batang-batang kecil yang membantu menopang jaringan lunak.
Gambar 3. Anatomi laringTrakea atau pipa udara adalah tuba yang
terletak di atas permukaan anterior esofagus. Tuba ini merentang
dari laring pada area vertebra serviks keenam sampai area vertebra
toraks kelima tempatnya membelah menjadi dua bronkus, yaitu bronkus
dekstra dan bronkus sinistra. Bronkus akan bercabang menjadi
bronkiolus. Bronkiolus dibedakan menjadi dua, yaitu bronkiolus
terminalis dan brinkiolus respiratorik. Bronkiolus yang nantinya
bercabang lagi menjadi alveolus.
Gambar 4. Trakea
Paru-paru terdiri dari dua lobus, yaitu lobus kanan dan lobus
kiri. Masing-masing dari lobus tersebut terbagi lagi, yaitu pada
lobus kanan terbagi menjadi tiga lobus, sedangkan pada lobus kiri
terbagi menjadi dua lobus. Di dalam lobus tersebut terdapat
kantong-kantong kecil yang merupakan kantong-kantong udara
paru-paru (alveolus). Percabangan bronkus merupakan lanjutan larynx
membentang setinggi cervical 6 sampai tepi atas vertebra thoracal,
ujung caudalnya menjadi bronchus principalis dexter dan sinister
Bronkus akan bercabang menjadi bronkiolus. Bronkiolus dibedakan
menjadi dua, yaitu bronkiolus terminalis dan bronkiolus
respiratorik. Bronkiolus bercabang lagi menjadi alveolus.4 Bronkus
primer (utama) kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih
lurus dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta
membelokkan trakea bawah ke kanan. Objek asing yang masuk ke dalam
trakea kemungkinan ditempatkan dalam bronkus kanan. Setiap bronkus
primer bercabang 9 sampai 12 kali untuk membentuk bronki sekunder
dan tertier dengan diameter yang semakin kecil. Saat tuba semakin
menyempit, batang atau lempeng kartilago mengganti cincin
kartilago. Bronki disebut ekstrapulmonar sampai memasuki paru-paru,
setelah itu disebut intrapulmonary.2
Gambar 5. Percabangan Bronchus.2
Masing-masing bronchus segmentorum atau tertier bercabang-cabang
di dalam sebuah unit jaringan paru yang disebut segmen
bronchopulmonalis. Masing-masing segmen bronchopulmonalis berbentuk
sebuah kerucut atau piramid tak beraturan dengan puncak pada
pangkat segmentorum menghadap radix pulmonis dan basisnya
terproyeksi ke arah perifer pada permukaan paru. Unit paru pada
segmen bronchopulmonal ini merupakan subdivisi terbesar sebuah
lobus paru.2
Struktur tambahan merupakan struktur penunjang yang diperlukan
untuk bekerjanya sistem pernafasan itu sendiri. Struktur tambahan
terdiri iga dan otot, otot abdomen dan otot- otot lain, diafragma,
serta pleura 3Dinding toraks atau dinding dada dibentuk oleh
tulang, otot, serta kulit. Tulang pembentuk rongga dada, terdiri
dari tulang iga (12 buah), vertebra torakalis (12 buah), sternum (1
buah), klavikula (2 buah), dan skapula (2 buah).Otot pernafasan,
menurut kegunaannya terbagi menjadi tiga, otot inspirasi utama dan
tambahan. Otot inspirasi utama yaitu m. interkostalis ekternus, m.
interkartilaginus parasternal, dan otot diafragma. Otot inspirasi
tambahan yatu m. Sternokleidomastoideus, m. scalenus anterior, m.
scalenus medius dan m. skalenus posterior.Otot ekspirasi tambahan
diperlukan ketika ada serangan asma yang membutuhkan pernafasan
aktif, terdiri dari m. interkostalis internus, m. interkartilaginus
parasternal, m. rektus abdominis, m. oblikus abdominis
ekternus.Diafragma adalah suatu septum berupa jaringan
muskulotendineus yang memisahkan rongga toraks dengan rongga
abdomen sehingga diafragma menjadi dasar dari rongga toraks. Pleura
dibentuk oleh jaringan yang berasal dari mesodermal. Pembungkus ini
dapat dibedakan menjadi dua, yaitu pleura viseralis yang melapisi
paru dan pleura parietalis yang melapisi dinding dalam hemitoraks.
Di antara kedua pleura ini terdapat ruang potensial yang berisi
cairan yang dapat memisahkan lapisan pleura viseralis dan pleura
parietalis agar tidak saling bersinggungan atau berlengketan.2
Mikroskopik Sistem Pernapasan ManusiaSaluran napas terdiri atas
bagian konduksi dan bagian respirasi. Bagian konduksi adalah
saluran napas solid baik di luar maupun di dalam paru yang
menghantar udara ke dalam paru untuk respirasi. Sedangkan bagian
respirasi adalah saluran napas di dalam paru tempat berlangsungnya
respirasi atau pertukaran gas.3
Gambar 6. Epitel Olfaktorius.4Bagian superior atau atap rongga
hidung, pada kedua sisi septum, dan di dalam concha nasal superior,
mengandung epitel olfaktorius yang yang sangat khusus untuk
mendeteksi dan meneruskan bebauan. Di bawah lamina propia terdapat
kelenjar Bowman yang menghasilkan sekret serosa, berbeda dengan
sekret campur mukosa dan serosa yang dihasilkan kelenjar di bagian
lain rongga hidung.4Epitel ini adalah epitel olfaktoris yang
terdiri atas tiga jenis sel, yaitu sel penyokong (sustentakular),
sel basal, dan sel olfaktoris. Sel olfaktoris adalah neuron bipolar
sensoris yang berakhir pada permukaan epitel olfaktori sebagai
bulbus olfaktoris kecil. Di dalam jaringan ikat di bawah epitel
olfaktoris terdapat N. olfaktoris dan kelenjar olfaktoris.4Bagian
konduksi sistem pernapasan terdiri atas rongga hidung, faring,
laring, trakea, bronki ekstrapulmonal dan sederetan bronki dan
bronkioli intrapulmonal dengan diameter yang semakin kecil dan
berakhir pada bronkioli terminalis. Saluran ini ditunjang oleh
tulang rawan hialin. Trakea dilingkari oleh cincin-cincin tulang
rawan hialin berbentuk C. Setelah bercabang menjadi bronki yang
kemudian memasuki paru, cincin hialin diganti oleh lempeng-lempeng
tulang rawan hialin. Saat diameter bronkiolus mengecil, semua
lempeng hialin menghilang dari saluran pernapasan bagian
konduksi.4Bagian konduksi saluran napas yang terkecil adalah
bronkiolus terminalis. Bronkiolus yang lebih besar dilapisi epitel
bertingkat semu bersilia, seperti pada trakea dan bronki. Epitel
ini berangsur memendek sampai menjadi epitel selapis bersilia.
Bronkiolus yang lebih besar masih mengandung sel goblet yang
berangsur berkurang sampai tidak dijumpai lagi pada bronkiolus
terminalis. Bronkioli yang lebih kecil dilapisi oleh epitel selapis
kuboid. Pada bronkioli terminalis juga terdapat sel kuboid tanpa
silia yang disebut sel clara.4Bagian respirasi adalah lanjutan
distal bagian konduksi dan terdiri atas saluran-saluran napas
tempat berlangsungnya pertukaran gas atau respirasi yang
sebenarnya. Bronkiolus terminalis bercabang menjadi bronkiolus
respiratorius yang ditandai dengan mulai adanya kantong-kantong
udara (alveoli) berdinding tipis.4Respirasi hanya dapat berlangsung
di dalam alveoli karena sawar antara udara yang masuk ke dalam
alveoli dan darah vena dalam kapiler sangat tipis. Struktur
intrapulmonal lain tempat berlangsungnya respirasi adalah duktus
alveolaris, sakus alveolaris, dan alveoli. Pada alveoli paru
terdapat dua jenis sel, yaitu sel alveolar gepeng pneumosit tipe 1
yang melapisi seluruh permukaan alveoli dan sel alveolar besar
yaitu pneumosit tipe 2 yang terselip di antara sel alveolar
gepeng.4Mukosa olfaktoris terdapat pada permukaan concha superior,
yaitu salah satu sekat bertulang dalam rongga hidung. Epitel
respirasi di dalam rongga hidung adalah epitel bertingkat semu
silindris bersilia dan bersel goblet.4 Faring adalah ruangan di
belakang kavum nasi, yang menghubungkan traktus digestivus dan
traktus respiratorius. Yang termasuk bagian dari faring adalah
nasopharynx, oropharynx, dan laringofpharynx. Nasopharynx tersusun
dari epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Oropharynx
terdiri dari epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk, sedangkan
pada laringopharynx epitelnya bervariasi, sebagian besar epitel
berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk.4Laring terdiri dari epitel
bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis
berlapis gepeng. Dindingnya tersusun dari tulang rawan hialin,
tulang rawan elastis, jaringan ikat, otot bercorak, dan kelenjar
campur.4Epiglotis adalah bagian superior laring, terjulur ke atas
dari dinding anterior laring berupa lembaran pipih. Tulang yang
membentuk kerangka epiglotis adalah sepotong tulang rawan (elastis)
epiglotis sentral. Permukaan anterior dilapisi epitel berlapis
gepeng tanpa lapisan tanduk. Lamina propia dibawahnya menyatu
dengan perikondrium tulang rawan epiglotis. Sedangkan pada
permukaan posterior yang menghadap ke arah laring terdiri dari
epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.4Trakea berbentuk
huruf C yang terdiri dari tulang rawan hialin. Cincin-cincin tulang
rawan satu dengan yang lain dihubungkan oleh jaringan penyambung
padat fibroelastis dan retikulin disebut ligamentum anulare untuk
mencegah agar lumen trakea tidak meregang berlebihan. Trakea
terdiri dari tiga lapisan, yaitu:41. Tunika mukosa, tersusun dari
epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet. Lamina basalis agak
tebal dan jelas. Lamina propria mempunyai serat-serat elastin yang
berjalan longitudinal membentuk membran elastika interna. Pada
tunika ini terdapat kelenjar-kelenjar campur.2. Tunika submukosa,
terdiri dari jaringan ikat jarang, lemak, kelenjar campur (glandula
trakealis) yang banyak di bagian posterior.3. Tunika adventisia,
terdapat kelenjar campur.Terdapat lima jenis sel-sel epitel
trakea/respiratorius, yaitu:a. Sel goblet, merupakan sel mukus yang
menggelembung dan berisi granula sekretorik. b. Sel silindris
bersilia, sel ini memiliki sekitar 300 silia di apikalnya. Pada sel
ini terdapat banyak mitokondria kecil yang menyediakan ATP untuk
pergerakan sel.c. Sel sikat, sel ini memiliki mikrovili di apex
yang berbentuk seperti sikat.d. Sel basal, merupakan sel induk yang
akan bermitosis dan berubah menjadi sel lain.e. Sel
sekretorik/bergranula, sel yang memiliki granula dengan diameter
100-300 milimikron yang berfungsi mengatur sekresi mukosa dan
serosa.
Gambar 7. Trachea Potongan Melintang.4Bronkus intrapulmonal
biasanya dikenali dari adanya beberapa lempeng tulang rawan yang
letaknya berdekatan. Epitelnya adalah epitel bertingkat semu
silindris bersilia dengan sel goblet. Sisa dindingnya terdiri atas
lamina propria tipis, selapis tipis otot polos, submukosa dengan
kelenjar bronkial, lempeng tulang rawan hialin, dan
adventisia.Bronkiolus mempunyai epitel yang rendah, yaitu epitel
semu silindris bersilia dengan sel goblet. Mukosanya berlipat dan
otot polos yang mengelilingi lumennya relatif banyak. Tidak ada
tulang rawan dan kelenjar lagi, adventisia mengelilingi struktur
ini.Bronkiolus terminalis menampakkan mukosa yang berombak dengan
epitel silindris bersilia. Tidak ada sel goblet pada bronkiolus
terminalis. Lamina propria tipis, selapis otot polos, dan masih ada
adventisia pada bronkiolus terminalis. Bronkiolus respiratorius
langsung berhubungan dengan duktus alveolaris dan alveoli.4
Gambar 8. Bronkiolus Terminalis4
Gambar 9. Bronkiolus Respiratorius4
Epitel pada bronkiolus ini adalah selapis silindris rendah atau
kuboid dan dapat bersilia di bagian proksimal saluran ini. Bagian
terminal setiap bronkiolus respiratorius bercabang menjadi beberapa
duktus alveolaris. Sekelompok alveoli bermuara ke dalam sebuah
duktus alveolaris disebut sakus alveolaris. Alveoli lonjong
dilapisi selapis epitel gepeng yang tidak jelas pada pembesaran
ini. Alveoli yang berdekatan memiliki septum interalveolar
bersama.4
Jenis PernapasanSecara garis besar pernapasan dibagi menjadi 2,
yaitu5:Pernapasan dalam (internal) yaitu pertukaran gas antara
organel sel (mitokondria) dan medium cairnya. Hal tersebut
menggambarkan proses metabolisme intraseluler yang meliputi
konsumsi O2 dan pengeluaran CO2 sampai menghasilkan
energi.Pernapasan luar (eksternal) yaitu absorbsi O2 dan pembuangan
CO2 dari tubuh secara keseluruhan ke lingkungan luar. Urutan proses
pernapasan eksternal adalah: pertukaran udara luar kedalam alveolus
melalui aksi mekanik pernapasan yaitu melalui proses ventilasi,
pertukaran O2 dan CO2 yang terjadi diantara alveolus dan darah pada
pembuluh kapiler paru paru melalui proses difusi, pengangkutan O2
dan CO2 oleh sistem peredaran darah dari paru paru ke jaringan dan
sebaliknya disebut dengan proses transportasi, pertukaran O2 dan
CO2 darah dalam pembuluh kapiler jaringan dengan sel sel jaringan
melalui proses difusi.5InspirasiSebelum inspirasi dimulai,
otot-otot pernapasan berada dalam keadaan lemas dan tekanan
intra-alveolus setara dengan tekanan atmosfer. Otot-otot insprirasi
utama adalah diafragma dan otot interkostalis eksternus. Pada awal
inspirasi, otot-otot ini dirangsang untuk berkontraksi sehingga
rongga thoraks membersar. Diafragma dalam keadaan melemas berbentuk
kubah yang menonjol ke atas ke dalam rongga thoraks. Ketika
berkontraksi (pada stimulus saraf phrenicus), diafragma turun dan
memperbesar volume rongga thoraks dengan meningkatkan ukuran
vertikal.6Otot interkostal eksternal yang serat-seratnya berjalan
ke bawah dan depan antara dua iga yang berdekatan, memperbesar
rongga thoraks dalam dimensi lateral dan antero-posterior. Ketika
berkontraksi, otot intercostal eksternal mengangkat iga dan
selanjutnya sternum ke atas dan ke depan.6Sewaktu rongga thoraks
membesar, paru juga dipaksa mengembang untuk mengisi rongga thoraks
yang lebih besar. Sewaktu paru membesar, tekanan intra-alveolus
turun karena jumlah molekul udara yang sama kini menempati volume
paru yang lebih besar. Pada gerakkan inspirasi biasa, tekanan
intra-alveolus turun 1mmHg menjadi 759mmHg. Karena tekanan
intra-alveolus sekarang lebih rendah daripada tekanan atmosfer maka
udara mengalir ke dalam paru mengikuti penurunan gradien tekanan
dari tekanan tinggi ke rendah. Udara terus masuk ke paru sampai
tidak ada lagi gradien, yaitu sampai tekanan intra-alveolus setara
dengan tekanan atmosfer. Sewaktu inspirasi, tekanan intrapleura
turun menjadi 754mmHg akibat ekspansi thoraks.6Inspirasi dalam
(lebih banyak udara dihirup) dapat dilakukan dengan mengontraksikan
diafragma dan otot intercostal eksternal secara lebih kuat dan
dengan mengaktifkan otot inspirasi tambahan (aksesorius) untuk
semakin memperbesar rongga thoraks. Kontraksi otot-otot ini yang
terletak di leher, mengangkat sternum dan dua iga pertama,
memperbesar bagian atas rongga thoraks. Dengan demikian membesarnya
volume rongga thoraks dibandingkan dengan keadaan istirahat maka
paru juga semakin mengembang, menyebabkan tekanan intra-alveolus
semakin turun. Akibatnya, terjadi peningkatan aliran masuk udara
sebelum tercapai keseimbangan dengan tekanan atmosfer; yaitu
tercapainya pernapasan yang lebih dalam.6
EkspirasiPada akhir inspirasi, otot inspirasi melemas. Diafagma
mengambil posisi aslinya yang seperti kubah. Ketika otot
intercostal eksternal melemas, tulang iga yang sebelumnya terangkat
turun karena gravitasi. Tanpa gaya-gaya yang menyebabkan ekspirasi
dinding dada maka dinding dada dan paru yang semula teregang
mengalami recoil ke ukuran prainspirasinya karena sifat-sifat
elastiknya, seperti balon teregang yang dikempiskan. Sewaktu paru
kembali mengecil, tekanan intra-alveolus meningkat, karena jumlah
molekul udara lebih banyak yang semula terkandung di dalam volume
paru yang besar pada akhir inspirasi kini temampatkan ke dalam
volume yang lebih kecil.6Pada ekspirasi biasa, tekanan
intra-alveolus meningkat sekitar 1 mmHg di atas tekanan atmosfer
menjadi 761 mmHg. Udara kini meninggalkan paru menuruni gradien
tekanannya dari tekanan intra-alveolus yang lebih tinggi ke tekanan
atmosfer yang lebih rendah. Aliran keluar udara berhenti ketika
tekanan intra-alveolus menjadi sama dengan tekanan atmosfer dan
gradien tekanan tidak ada lagi.6Selama pernapasan tenang, ekspirasi
normalnya merupakan suatu proses pasif, karena dicapai oleh recoil
elastis paru ketika otot-otot inspirasi melemas, tanpa memerlukan
kontraksi otot atau pengeluaran energi. Sebaliknya, inspirasi
selalu aktif karena ditimbulkan hanya oleh kontraksi otot inspirasi
dengan menggunakan energi. Ekspirasi dapat menjadi aktif untuk
mengosongkan paru secara lebih tuntas dan lebih cepat daripada yang
dicapai selama pernapasan tenang, misalnya sewaktu pernapasan dalam
ketika olahraga. Tekanan intra-alveolus lebih ditingkatkan di atas
tekanan atmosfer daripada yang dicapai oleh relaksasi biasa otot
inspirasi dan recoil elastis paru. Untuk menghasilkan ekspirasi
paksa atau aktif tersebut, otot-otot ekspirasi harus lebih
berkontraksi untuk mengurangi volume rongga thoraks dan paru.6Otot
ekspirasi yang paling penting adalah otot dinding abdomen. Sewaktu
otot abdomen berkontraksi terhadi peningkatan terkanan intraabdomen
yang menimbulkan gaya ke atas pada diafragma, mendorongnya semakin
ke atas ke dalam rongga thoraks daripada posisi lemasnya sehingga
ukuran vertical rongga thoraks menjadi semakin kecil. Otot
ekspirasi lain adalah otot intercostal internal, yang kontraksinya
menarik iga turun dan masuk, mendatarkan dinding dada dan semakin
mengurangi ukuran rongga thoraks; tindakan ini berlawanan dengan
otot intercostal eksternal.6Sewaktu kontraksi aktif otot ekspirasi
semakin mengurangi volume rongga thoraks, volume paru juga menjadi
semakin berkurang karena paru tidak harus teregang lebih banyak
untuk mengisis rongga thoraks yang lebih kecil, yaitu paru
dibolehkan mengempis ke volume yang lebih kecil. Perbedaan antara
tekanan intra-alveolus lebih meningkat sewaktu udara di paru
tertampung di dalam volume yang lebih kecil. Perbedaan antara
tekanan intra-alveolus dan atmosfer kini menjadi lebih besar
daripada ketika ekspirasi pasif sehingga lebih banyak udara keluar
menuruni gradien tekanan sebelum tercapai keseimbangan. Dengan cara
ini, selama ekspirasi aktif pengosongan paru menjadi lebih tuntas
dibandingkan ketika ekspirasi tenang pasif.6Selama ekspirasi paksa,
tekanan intrapleura melebihi tekanan atmosfer tetapi paru tidak
kolaps. Karena tekanan intra-alveolus juga meningkat setara maka
tetap terdapat gradien tekanan transmural menembus dinding paru
sehingga paru tetap teregang dan mengisi rongga thoraks. Sebagai
contoh, jika tekanan di dalam toraks meningkat 10mmHg, maka tekanan
intrapleura menjadi 766mmHg dan tekanan inraalveolus menjadi
770mmHg tetap terdapat perbedaan tekanan 4mmHg.6
Ventilasi GasTerdapat tiga tekanan berbeda yang penting pada
ventilasi :Tekanan atmosfer (barometrik) adalah tekanan yang
ditimbulkan oleh berat udara di atmosfer terhadap benda benda di
permukaan bumi. Di ketinggian permukaan laut, ketinggian ini sama
dengan 760 mmHg. Tekanan atmosfer berkurang seiring dengan
penambahan ketinggian diatas permuakaan laut karena kolom udara
diatas permukaan bumi menurun. Dapat terjadi fluktuasi minor
tekanan atmosfer akibat perubahan kondisi cuaca. 7Tekanan
intra-alveolus, yang juga dikenal sebagai tekanan intrapulmonalis,
adalah tekanan dalam alveolus. Karena alveolus berhubungan dengan
atmosfer melalui saluran pernapasan, udara dengan cepat mengalir
mengikuti penurunan gradien tekanan setiap kali terjadi perbedaan
antara tekanana intra-alveolus dengan tekanan atmosfer, udara terus
mengalir sampai kedua seimbang. 7Tekanan intrapleura adalah tekanan
di dalam kantung pleura. Tekanan ini dikenal sebagai tekanan
intratoraks, yaitu tekanan yang terjadi diluar paru didalam rongga
toraks. Tekanan intrapleura biasanya lebih kecil dibandingkan
tekanan atmosfer, rata rata 756 saat istirahat. Tekanan intrapleura
tidak diseimbangkan dengan tekanan atmosfer atau tekanan
intra-alveolus, karena tidak terdapat hubungan langsung antara
rongga pleura dan atmosfer atau paru.7Alasan mengapa paru mengikuti
gerakan dinding dada adalah adanya tekanan transmural yang
melintasi dinding paru. Tekanan intraalveolus yang setara dengan
tekanan atmosfer sebesar 760mmHg lebih besar dibandingkan tekanan
intrapleura sebesar 756 mmHg, sehingga di dinding paru yang menekan
keluar lebih besar dibandingkan gaya yang menekan kearah dalam.
Gradien tekanan transmural mendorong paru kearah luar, meregangkan
atau mengembangkan paru. Apabila tekanan atmosfer yang menekan
dinding toraks lebih besar dibandingkan tekanan intrapleura yang
mendorong dinding tersebut kearah luar, sehingga dinding dada
cenderung menciut.7
Difusi GasUntuk memenuhi kebutuhan oksigen di jaringan, proses
difusi gas pada saat respirasi optimal. Difusi gas adalah bergerak
gas O2 dan CO2 atau partikel lain dari area yang bertekanan tinggi
kearah yang bertekanan rendah. Di dalam alveoli, O2 melintasi
membran alveoli-kapiler dari alveoli ke darah karena adanya
perbedaan tekanan PO2 yang tinggi di alveoli (100mmHg) dan tekanan
darah kapiler sistemik yang rendah (PO2 40mmHg), CO2 berdifusi
dengan arah berlawan akibat perbedaan tekanan PCO2 darah kapiler
sistemik 45mmHg dan di alveoli 40mmHg. 7Seperti di kapiler paru, O2
dan CO2 berpindah antara darah kapiler sistemik dan sel jaringan
melalui proses difusi pasif mengikuti penurunan gradien tekanan
parsial. Darah arteri yang mencapai kapiler sistemik pada dasarnya
adalah darah yang sama dengan yang meninggalkan paru melalui vena
pulmonalis, karena dari keseluruhan sistem sirkulasi hanya terdapat
dua tempat pertukaran gas, yaitu kapiler paru dan kapiler sistemik.
PO2 arteri adalah 100 mmHg dan PCO2 arteri adalah 40 mmHg. Sel
secara terus menerus mengkonsumsi O2 dan menghasilkan CO2 melalui
metabolisme oksidatif. PO2 sel besarnya rata rata 40 mmHg dan PCO2
sekitar 46 mmHg. Oksigen berpindah melalui perpindahan gradien
tekanan parsial yaitu dari memasuki darah kapiler sistemik (PO2 =
100 mmHg) ke dalam sel yang berdekatan (PO2 = 40 mmHg) sampai
tercipta keseimbangan. Dengan demikian, darah vena yang
meninggalkan kapiler sistemik setara dengan PO2 jaringan dengan
rata rata 40 mmHg. Situasi yang berlawan berlaku untuk CO2. CO2
dengan cepat berdifusi ke luar sel (PCO2 = 46 mmHg) untuk masuk ke
kapiler (PCO2 = 40 mmHg) mengikuti penurunan gradien tekanan
parsial yang tercipta akibat produksi terus menerus CO2.
Perpindahan CO2 berlangsung terus sampai PCO2 darah dan jaringan
seimbang. Dengan demikian darah yang meninggalkan kapiler sistemik
memiliki PCO2 rata - rata 46 mmHg. Darah vena yang sistemik ini
akan kembali ke jantung dan kemudian dipompa ke paru paru untuk
mengulangi siklus peredaran darah. 7Proses difusi dipengaruhi oleh
faktor ketebalan, luas permukaan, dan komposisi membran, koefisien
difusi O2 dan CO2, serta perbedaan tekanan gas O2 dan CO2. Dalam
difusi gas ini, organ pernapasan yang berperan penting adalah
alveoli dan darah. Adanya perbedaan tekanan parsial dan difusi pada
sistem kapiler dan cairan interstitial akan menyebabkan pergerakan
O2 dan CO2 yang kemudian masuk pada zona respirasi untuk melakukan
difusi respirasi.7
Tranportasi GasTransportasi gas adalah perpindahan dari paru ke
jarungan dan dari jaringan ke paru dengan bantuan aliran darah.
Oksigen yang diserap darah di paru paru harus diangkut ke jaringan
untuk dapat digunakan oleh sel sel. Sebaliknya CO2 yang diproduksi
oleh sel sel harus diangkut kedalam paru untuk dieliminasi. 7
Hemoglobin merupakan suatu molekul protein yang mengandung besi,
memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan longgar reversible dengan
O2, Hb yang berikatan dengan O2 disebut oksihemoglobin (HbO2).
Apabila tidak berikatan dengan O2 maka Hb disebut sebagai
hemoglobin tereduksi. Reaksi ini adalah reaksi pembentukan
oksihemoglobin yang bersifat reversibel.Hb + O2 HbO2Masing masing
dari keempat atom besi di bagian heme molekul hemoglobin mampu
berikatan dengan sebuah molekul O2, sehingga setiap molekul Hb
dapat mengangkut sampai empat molekul O2. Hemoglobin dianggap jenuh
apabila semua Hb yang ada mengangkut O2 secara maksimum. Persen
saturasi hemoglobin adalah suatu ukuran seberapa banyak Hb yang
berikatan dengan O2 yang secara fisik larut dalam darah. Pada saat
darah vena yang sistemik masuk ke kapiler paru, PO2nya lebih rendah
dibandingkan PO2 alveolus, sehingga O2 berdifusi kedalam darah dan
meningkatkan PO2 darah. Setelah PO2 darah meningkat maka presentasi
Hb yang mengikat O2 juga meningkat. Akibatnya, sebagian besar O2
yang berdifusi kedalam darah berikatan dengan Hb, PO2 darah turun
ke tingkat yang kira kira sama dengan tekanan pada saat memasuki
paru, walaupun jumlah total O2 sebenarnya sudah meningkat. Karena
PO2 darah kembali rendah daripada PO2 alveolus, maka lebih banyak
O2 yang berdifusi dari alveolus untuk kembali diserap oleh Hb. Baru
setelah Hb tidak dapat lagi menyimpan O2 yaitu ketika Hb mengalami
saturasi maksimum, semua O2 yang terlarut kedalam darah menentukan
PO2. Pada saat inilah PO2 darah seimbang dengan PO2 alveolus dan
perpindahan O2 lebih lanjut terhenti. Situasi sebaliknya berlaku di
kapiler jaringan. PO2 darah yang masuk ke kapiler sistemik memiliki
tekanan yang lebih besar, sehingga O2 segera berdifusi ke jaringan
sekitarnya, sehingga PO2 darah turun. Pada saat PO2 darah turun,
maka Hb dipaksa untuk melepaskan O2 simpanannya. Setelah Hb tidak
dapat lagi nuntuk melepaskan O2 kedalam larutan, PO2 darah baru
dapat menjadi serendah PO2 jaringan sekitarnya. 7Sewaktu darah
arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO2 berdifusi mengikuti
penurunan gradien tekanan parsialnya dari sel jaringan kedalam
darah. Karbondioksida diangkut kedalam darah dengan tiga cara
yaitu, terlarut secara fisik; terikat ke Hb; dan sebagai
bikarbonat. Seperti O2 yang larut, jumlah CO2 yang larut secara
fisik bergantung pada PCO2. Namun hanya 10% dari kandungan CO2
total yang diangkut dengan cara ini pada kadar PCO2 vena sistemik
normal. Tiga puluh persen CO2 lainnyaberikatan dengan Hb untuk
membentuk karbaminohemoglobin. Karbon dioksida berikatan dengan
bagian globin dari Hb, berbeda dengan O2 yang berikatan pada bagian
heme. Cara terpenting dalam pengangkutan CO2 adalah ion bikarbonat
yaitu sekitar 60% CO2, dengan reaksi sebagai berikut.CO2 + H2O
H2CO3 H+ + HCO3-Pada langkah pertama CO2 akan berikatan dengan H2O
untuk membentuk asam karbonat. Reaksi ini dapat berlangsung dengan
sangat lama di plasma, tetapi sangat cepat di sel darah merah
karena adanya enzim eritrosit karbonat anhidrase yang menkatalisasi
reaksi. Seperti asam lainnya, molekul molekul asam karbonat secara
spontan terurai menjadi ion hidrogen (H+). Ketika reaksi ini
berlanjut, HCO3- dan H+ mulai terakumulasi di dalam sel darah merah
di kapiler sistemik. Membransel darah merah memiliki pembawa
HCO3-_Cl- yang secara pasif mempermudah difusi ion ion ini ke dalam
arah yang berlawanan menembus membran. Membran relatif impermeable
terhadap H+. Akibatnya HCO3- beridifusi mengikuti penurunan gradien
konsentrasinya keluar eritrosit untuk masuk kedalam plasma tanpa
diikuti oleh H+ . Ion Cl- menggantikan HCO3-, dengan pergeseran
yang disebut pergeseran klorida (chloride shift). Kemudian ion H+
akan diikat oleh Hb untuk dibawa kedalam paru.7
Penutup
Secara keseluruhan system pernapasan manusia terdiri dari
hidung, nasofaring, laring, trakea, bronkus, dan bronkiolus. Setiap
alat pernapasan manusia memiliki fungsi spesifik sesuai dengan
komponen yang di miliki. Hemoglobin adalah molekul utama yang
bertanggung jawab bagi transport oksigen dan karbondioksida dalam
darah. Sistem pernapasan memiliki fungsi yang tidak hanya
berhubungan untuk respirasi, tetapi juga sebagai alat pembau, untuk
mengatur tekanan kapiler darah, dan lainnya.
Daftar Pustaka
1. Djojodibroto D. Respirologi. Jakarta: EGC, 2009: 5-20.2.
Gunardi S. Anatomi sistem pernapasan. Jakarta: FKUI; 2007.3. Bloom,
Fawcett. Buku Ajar Histologi. Ed.12. Jakarta: Penerbit Buku
Kedokteran EGC;2003.h.629-49.4. Eroschenko VP. Atlas histologi di
fiore dengan korelasi fungsional. Edisi ke-9. Jakarta: EGC;
2003.h.333-344.5. Mutaqqin A.Buku ajar asuhan keperawatan dengan
gangguan sistem pernapasan.Jakarta : Salemba Medika.2008.h.27-8.6.
Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. Ed ke-6. Jakarta:
EGC; 2011.h.497-538.7. Sherwood L.Fisiologi manusia. Edisi
ke-2.Jakarta : EGC;2001.h.434-46.
2