1. Pada transfer materi genetik dan metabolisme sendiri.

Respirasi merupakan fungsi kumulatif dari tiga tahapan metabolik yaitu glikolisis, siklus krebs, rantai transport electron dan fosforilasi oksidatif (gambar 4). Dua tahapan yang pertama, glikolisis dan siklus krebs merupakan jalur katabolic yang menguraikan glukosa dan bahan bakar organik lainnya.  p

Gambar 4. Gambaran umum dalam bentuk ATP. Dalam sel, ATP digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh hakikatnya, respirasi adalah pemanfaatan energi bebas dalam makanan menjadi energi bebas yang ditimbun aktivitas hidup yang memerlukan energi. Menurut Campbell et al. (2002), aktivitas hidup yang memerlukan energi antara lain,

kerja mekanis (kontraktil dan motilitas), transpor aktif (mengangkut molekul zat atau ion yang melawan gradien konsentrasi zat), produksi panas (bagi tubuh burung dan hewan menyusui). Namun, selain ketiga tujuan tersebut, energi dibutuhkan oleh tubuh untuk

respirasi seluler pada eukarioti. Sumber: Pearson education

inc. 

Gambar 4 menunjukkan bahwa glikolisis terjadi dalam sitosol dan mengawali perombakan dengan pemecahan glukosa menjadi dua molekul senyawa piruvat. Siklus krebs terjadi dalam mitokondria dengan menguraikan turunan piruvat menjadi karbodioksida. Dengan demikian, karbondioksida yang dihasilkan respirasi dan biasanya dikeluarkan oleh organisme ke udara merupakan fragmen dari molekul organik yang teroksidasi. Sebagian tahap glikolisis dan daur krebs merupakan reaksi redoks di mana enzim dehidrogenase mentransfer electron dari substrat ke NAD+ dan membentuk NADH.

Pada langkah ketiga respirasi, rantai transport elektron menerima elektron dari produk hasil perombakan kedua langkah yang pertama tersebut dan melewatkan electron ini dari satu molekul ke molekul yang lain. pada akhir rantai ini, elektron digabungkan dengan ion hydrogen dan oksigen melekuler untuk membentuk air. Energi yang dilepas dari rantai tersebut disimpan dalam suatu bentuk dan digunakan oleh mitokondria untuk

membuat ATP. Modus sintesis ATP ini disebut fosforilasi oksidatif karena digerakkan oleh reaksi redoks yang mentransfer elektron dari makanan oksigen.

Selama respirasi seluler, pemanenan energi makanan untuk sintesis ATP jika satu molekul glukosa terurai secara sempurna maka fosforilasi tingkat substrat menghasilkan 4 ATP dan fosforilasi oksidatif menghasilkan 34 ATP. Proses oksidasi satu molekul glukosa dapat memanen energi sebanyak 38 ATP. Sementara itu, dalam oksidasi sempurna satu molekul glukosa melepaskan 686 kkal (DG = -686 kkal/mol), dan fosforilasi ADP menjadi ATP menyimpan sedikitnya 7,3 kkal per mol ATP. Oleh karena itu, efisiensi respirasi adalah 7,3 kali 38 dibagi 686, atau kira-kira 40%. Sedangkan sisa energi simpanan hilang sebagai panas untuk mempertahankan suhu tubuh, dan menghamburkan sisanya melalui keringat dan mekanisme pendinginan lainnya (Campbell et al., 2002)

2. Sistem pernafasan adalah sistem biologi semua organisma yang membabitkan pertukaran gas. Malah tumbuhan juga mempunyai sistem pernafasan, mengambil gas karbon dioksida dan mengeluarkan oksigen ketika siang.

Sistem pernafasan manusia mengandungi :

Saluran pernafasan (nasal passage), di mana udara dilembabkan dan tempat deria bau berfungsi.

Farinks , kawasan umum di belakang mulut di mana udara, makanan dan air lalu Larinks , atau peti suara Trakea , saluran udara yang bersambung kepada bronchi Tiub bronkus, yang membawa udara dari dan kepada paru-paru Bronkiol , cabang bronkus yang menyebarkan udara ke alveoli Alveolus , kantung akhir di mana berlaku pertukaran gas.

Alveolus dan bronkiol membentuk paru-paru. Udara bergerak keluar masuk dari paru-paru oleh pergerakan sangkar kerangka (rib cage) dan diafragma, yang mengembangkan paru-paru untuk menarik udara masuk dan mengempiskan paru-paru untuk menolak udara keluar. Model bagaimana paru-paru berfungsi boleh dibina dengan menggunakan jar loceng.

Terdapat empat asas mengukur isipadu paru-paru:

Isipadu pasang surut (tidal volume) (TV): isipadu udara pernafasan biasa seseorang itu.

Isipadu pernafasan simpanan (inspiratory reserve volume) (IRV): isipadu maksima udara yang boleh disedut, tambahan kepada isipadu sedutan biasa.

Isipadu simpanan hembusan (expiratory reserve volume) (ERV): isipadu maksima udara yang boleh dihembus, tambahan kepada isipadu hembusan biasa.

Isipadu baki (residual volume) (RV): jumlah udara yang tinggal di dalam paru-paru dan tidak dapat disingkirkan (Isipadu udara yang kekal dalam paru-paru selepas hembusan maksima).

Dari isipadu ini, beberapa kapasiti penting juga boleh dikira:

Kapasiti paru-paru sepenuhnya (total lung capacity) (TLC): isipadu paru-paru sepenuhnya (isipadu udara dalam paru-paru selepas sedutan maksima).

3. Pernapasan Paru-paru (Pernapasan Pulmoner) Merupakan pertukaran oksigen dan karbondioksida yang terjadi pada paru-paru.Pernapasan melalui paru-paru atau pernapasan eksterna, oksigen diambil melalui mulut dan hidung pada waktu bernapas dimana oksigen masuk melalui trakea sampai ke alveoli berhubungan dengan darah dalam kapiler pulmonary, alveoli memisahkan aksigen dari darah, O2 menembus membrane, diambil oleh sel darah merah di bawa ke jantung dipompakan keseluruh tubuh.Gerakan bernapas bergantung pada gerakan diafragma dan otot dinding dada diantara rusuk-rusuk itu. Bila mengerut otot dinding itu membesarkan rongga dada dan menyebabkan tekanan udara berkurang. Ini membuat paru-paru mengembang dan mengisap udara; ketika otot itu kendur, dada mengempis dan udara mengembus keluar.Fungsi utama pernapasan adalah untuk memperoleh O2 agar dapat digunakan oleh sel-sel tubuh dan mengeliminasi CO2 yang dihasilkan oleh sel.Respirasi ada dua, yaitu :Respirasi internal atau seluler, mengac O2 masuk ke dalam sel melalui 3 tahap :1. Ventilasi paruO2 atm → alveoliCO2 alveoli → atmu kepada proses metabolisme intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan mengahsilkan CO2 selama penyerapan energi dari molekul nutrient.Respirasi eksternal, mangacu kepada keseluruhan rangkaian kejadian yang terlihat dalam pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan sel tubuh.Faktor-faktor yang mempengaruhi:- Tekanan O2 atm- Jalan naps- Complience dan recoil- Pusat napas2. Difusi gasO2 alveoli → kapiler paru

CO2 kapiler paru → alveoliFaktor-faktor yang mempengaruhi:- Luas permukaan paru- Tebal membran respirasi- Jumlah eritrosit/kadar Hb- Jumlah kapiler paru yang aktif- Perbedaan tekanan dan konsentrasi gas- Waktu difusi- Afinitas gas3. Transportasi gasO2 kapiler paru → selCO2 sel → kapiler paruTransport O2:- Berikatan dengan Hb (97%) membentuk Oxyhemoglobin- Larut dalam plasma (3%)

Transport CO2:- Berikatan dengan Hb (30%) membentuk Carbaminohemoglobin- Larut dalam plasma- Berikatan dengan H2O sebagai HCO3 (65%)

Faktor-faktor yang mempengaruhi- Cardiac Output- Kondisi pembuluh darah- Exercise- Eritrosit

Empat proses yang berhubungan dengan pernapasan pulmoner :1. Ventilasi vulmoner, gerakan pernapasan yang menukar udara dalam alveoli dengan udara luar.2. Arus darah melalui paru-paru, darah mengandung O2 masuk ke seluruh tubuh, CO2 dari seluruh tubuh masuk ke paru-paru.3. Distribusi arus udara dan arus darah sedemikian rupa dengan jumlah yang tepat yang bisa dicapai untuk semua bagia.4. Difusi gas yang menembus membrane alveoli berdifusi daripada O2.Proses pertukaran O2 dan CO2, konsentrasi dalam darah mempengaruhi dan merangsang pusat pernapasan terdapat dalam otak untuk memperbesar kecepatan dalam pernapasan sehingga terjadi pengambilan O2 dan pengeluaran CO2 lebih banyak.

Pernapasan Jaringan (Pernapasan Interna)Darah merah (hemoglobin) yang banyak mengandung oksigen dari seluruh tubuh masuk ke dalam jaringan akhirnya mencapai kapiler, darah mengeluarkan O2 ke dalam jaringan, mengambil

CO2 untuk dibawa ke paru-paru dan di paru-paru terjadi pernapasan eksterna.

Daya Muat Paru-paruBesarnya daya muat udara dalam paru-paru 4500 ml–5000 ml (4,5-5 liter). Udara yang diproses dalam paru-paru (ekspirasi dan inspirasi) hanya 10%, + 500 ml disebut juga udara pasang surut (tidal air) yaitu yang dihirup pernapasan biasa.

Pengendalian Pernapasan (Kontrol Neurokimia)1. Pengendalian oleh sarafPusat otomatik dalam medulla oblongata mengeluarkan impuls eferen ke blok pernapasan, melalui radik saraf servikalis diantarkan kediafragma oleh saraf premikus.

2. Pengendalian secara kimiaPengendalian dan pengaturan secara kimia meliputi frekuensi kecepatan dan dalamnya gerakan pernapasan, pusat pernapasan dalam sumsum sangat peka, sehingga kadar alkali harus tetap dipertahankan, karbondioksida adalah produksi asam dari metabolisme dan bahan kimia yang asam ini merangsang pusat pernapasan untuk mengirim keluar impuls saraf yang bekerja atas otot pernapasan.Kecepatan pernapasan pada wanita lebih tinggi dari pada pria.Kebutuhan tubuh terhadap O24 menit saja tidak terdapat O2, maka akan mengakibatkan kerusakan pada otak yang tidak dapat diperbaiki dan bisa menimbulkan kematian.Bila O2 tidak mencukupi maka darah merahnya hilang berganti kebiru-biruan misaknya yang terjadi pada bibir, telinga, lengan dan kaki disebut sianosis.

Mekanika PernapasanUdara cenderung bergerak dari daerah bertekanan tinggi kedaerah bertekanan rendah yaitu menuruni gerakan tekanan.Terdapat 3 tekanan berbeda yang penting pada ventilasi :Tekanan atmosfer (barometric) ® tekanan yang ditimbulkan oleh berat udara diatmosfer terhadap benda-benda dipermukaan bumi.Tekanan intra-alveolus (tekanan intrapulmonalis ® tekanan di dalam alveolus.Tekanan intrpleura (tekanan intratoniks) ® tekanan ini di dalam kantong pleura dan tekanan yang terjadi di luar paru di dalam rongga toraks.

Reflex Batuk

Bronkus dan trakea sedemikian sensitifnya terhadap sentuhan halus, sehingga benda asing dalam jumlah berapapun atau penyebab iritasi lainnya akan menimbulkan refleks batuk.Disana suatu rangkaian peristiwa otomatis digerakkan oleh lintasan neuronal medulla, menyebabkan efek sebagai berikut :Kira-kira 2,5 liter udara diinspirasiEpiglotis menutup dan pita suara menutup erat-erat untuk menjerat udara dalam paru.Otot-otot perut berkontraksi dengan kuat mendorong diafragma, sedangkan otot ekspirasi lainnya, seperti interkonstalis internus, juga berkontraksi dengan kuat mendorong diafragma.Pita suara dengan epiglottis sekonyong-konyong terbuka lebar, sehingga udara bertekanan tinggi dalam paru meledak keluar. Kadang-kadang dikeluarkan dengan kecepatan 75-100 m.Udara yang mengalir cepat tersebut biasanya membawa pula benda asing apapun yang terdapat dalam bronkus dan trakea.

Refleks BersinRangsangan yang menimbulkan refleks bersin adalah iritasi dalam saluran hidung, impuls aferen berjalan dalam nervus kelima menuju medulla, dimana refleks dicetuskan.

Fungsi Pernapasan HidungBila udara mengalir melalui hidung, ada 3 yang tertentu dikerjakan oleh rongga hidung. (F) pelembab udara :Udara dihangatkan oleh permukaan kontan dengan septum yang lurus, dengan total area kira-kira 160 Cm2.Udra dilembabkan sampai hamper lembab sempurna sebelum udara meninggalkan hidung.Udara disaring.Ukuran partikel yang terjerat dalam saluran pernapasan berukuran kira-kira antara 1-5 mikrometer, mungkin dikeluarkan dalam bronkiolur kecil sebagai akibat presipitasi gaya berat.

Sistem pernapasan melakukan fungsi nonrespirasi lain berikut ini :Menyediakan jalan untuk mengeluarkan air dan panas.Meningkatkan aliran balik vena.Berperan dalam memelihara keseimbangan asam basa normal dengan mengubah jumlah CO2 penghasil asam (H+) untuk dikeluarkan.Memungkinkan ketika berbicara, menyaingi dan vikalisasi lain.Mempertahankan tubuh dari infasi bahan asing.Mengeluarkan, memodifikasi, mengaktifkan, atau menginaktifkan berbagai bahan yang melewati sirkulasi paru.Hidung bagian pernapasan, berfungsi sebagai organ pembau.

Peredaran darah paru-paruParu-paru mempunyai 2 sumber suplai darah, dari arteri bronkialis dan arteri pulmonalis. Sirkulasi bronkial menyediakan darah teroksigenasi dari sirkulasi sistemik dan berfungsi memenuhi kebutuhan metabolisme jaringan paru-paru. Arteri bronkialis berasal dari aorta torakalis dan berjalan sepanjang dinding posterior bronkus. Vena bronkialis yang besar mengalirkan darahnya ke dalam sistem azigos, yang kemudian bermuara pada vena kava superior dan mengembalikan darah ke atrium kanan. Vena bronkialis yang lebih kecil akan mengalirkan darah vena pulmonalis.Karena sirkulasi bronkial tidak berperanan pada pertukaran gas, darah yang tidak teroksigenasi mengalami pirau sekitar 2% sampai 3% curah jantung.Arteri pulmonalis yang berasal dari ventriel kanan mengalrkan darah vena campuran ke paru-paru dimana darah tersebut mengambil bagian dalam pertukaran gas. Jalinan kapiler paru-paru yang halus mengitari dan menutupi alveolus, merupakan kontak erat yang diperlukan untuk proses pertukaran gas antara alveolus dan darah. Darah yang teroksigenasi kemudian dikembalikan melalui vena pulmonalis ke ventrikel kiri yang selanjutnya membagikannya kepada sel-sel melalui sirkulasi sistemik.

4. gangguan pada sistem pernapasan adalah terganggunya pengangkutan O2 ke sel-sel atau jaringan tubuh; disebut asfiksi.

Asfiksi ada bermacam-macam misalnya terisinya alveolus dengan cairan limfa karena infeksi Diplokokus pneumonia atau Pneumokokus yang menyebabkan penyakit pneumonia.

Pada orang yang tenggelam, alveolusnya terisi air sehingga difusi oksigen sangat sedikit bahkan tidak ada sama sekali sehingga mengakibatkan orang tersebut shock dan pernapasannya dapat terhenti. Orang seperti itu dapat ditolong dengan mengeluarkan air dari saluran pernapasannya dan melakukan pernapasan buatan tanpa alat dengan cara dari mulut ke mulut dengan irama tertentu dan menggunakan metode Silvester dan Hilger Neelsen.

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

Peradangan dapat terjadi pada rongga hidung bagian atas dan disebut sinusitis, peradangan pada bronkus disebut bronkitis, serta radang pada pleura disebut pleuritis.

Paru-paru juga dapat mengalami kerusakan karena terinfeksi Mycobacterium tuber culosis penyebab penyakit TBC.

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.

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

Gejala alergi terutama asma dapat pula menghinggapi sistem pernapasan begitu juga kanker dapat menyerang paru-paru terutama para perokok berat.

Penyakit pernapasan yang sering terjadi adalah emfisema berupa penyakit yang terjadi karena susunan dan fungsi alveolus yang abnormal.

5. Jalannya Udara Pernapasan

1. Udara masuk melalui lubang hidung2. melewati nasofaring3. melewati oralfarink4. melewati glotis5. masuk ke trakea5. masuk ke percabangan trakea yang disebut bronchus6. masuk ke percabangan bronchus yang disebut bronchiolus7. udara berakhir pada ujung bronchus berupa gelembung yang disebut alveolus (jamak: alveoli)

pertukaran udara yang sebenarnya hanya terjadi di alveoli. Dalam paru-paru orang dewasa terdapat sekitar 300 juta alveoli, dengan luas permukaan sekitar 160 m2 atau sekitar 1 kali luas lapangan tenis, atau luas 100 kali dari kulit kita.

Nasal (Hidung)

Hidung merupakan organ pernapasan yang pertama dilalui udara luar. Didalam rongga hidung terdapat rambut dan selaput lendir berguna untuk menyaring udara yang masuk, lendir berguna untuk melembabkan udara, dan konka untuk mengangatkan udara pernapas

Faring

Faring merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran tenggorokan (nasofaring) yang merupakan saluran pernapasan, dan saluran kerongkongan (oralfaring) yang merupakan saluran pencernaan.

Laring (pangkal tenggorokkan)

merupakan bagian pangkal dari saluran pernapasan (trakea). Laring tersusu atas tulang rawan yang berupa lempengan dan membentuk struktur jakun. Diatas laring terdapat katup (epiglotis) yang akan menutup saat menelan. Katup berfungsi mencegah makanan dan minuman masuk ke saluran pernapasan. Pada pangkal larink terdapat selaput suara. Selaput suara akan bergetar jika terhembus udara dari paru-paru

Trakea (tenggorokan)

Batang tenggorokan terletak di daerah leher didepan kerongkongan. Batang tenggorokkan berbentuk pipa dengan panjang 10 cm. dinding trakea terdiri atas 3 lapisan, lapisan dalam berupa epithel bersilia dan berlendir. Lapisan tengah tersusun atas cincin tulang rawan dan berotot polos. lapisan luar tersusun atas jaringan ikat. Cincin tulang rawan berfungsi untuk mempertahankan bentuk pipa dari batang tenggorokkan, sedangkan selaput lendir yang sel-selnya berambut getar berfungsi menolak debu dan benda asing yang masuk bersama udara pernapasan. Akibat tolakan secara paksa tersebut kita akan batuk atau bersin.

Bronchus (cabang tenggorokkan)

Ujung tenggorokkan bercabang dua disebut bronchus, yaitu bronchus kiri dan bronchus kanan. Struktur bronchus kanan lebih pendek dibandingkan bronchus sebelah kiri. kedua bronchus masing-masing masuk kedalam paru-paru. Didalam paru-paru bonchus bercabang menjadi bronchiolus yang menuju setiap lobus (belahan) paru-paru. bronchus sebelah kanan bercabang menjadi 3 bronchiolus, sedangkan sebelah kiri bercabang menjadi 2 bronchiolus. Cabang bronchiolus yang paling kecil masuk ke dalam gelembung paru-paru yang disebut alveolus. Dinding alveolus mengandung banyak kapiler darah. melalui kapiler darah oksigen yang berada dalam alveolus berdifusi masuk ke dalam darah.

Pulmo (alveolus)

Paru-paru terletak dalam rongga dada diatas diafraghma. Diafraghma adalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dengan rongga perut.

Paru-paru terdiri dari dua bagian yaitu paru-paru sebelah kiri dan paru-paru sebelah kanan. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir sedangkan paru-paru kiri terdiri atas 2 gelambir.

Paru-paru dibungkus oleh 2 buah selaput yang disebut selaput pleura. Selaput pleura sebelah luar yang berbatasan dengan dinding bagian dalam rongga dada disebut pleura parietal, sedangkan yang membungkus paru-paru disebut pleura visceral. Diantara kedua selaput terdapat rongga pleura yang berisi cairan pleura yang berfungsi untuk mengatasi gesekan pada saat paru-paru mengembang dan mengempis.

Bernafas

Bernafas berkaitan dengan keluar masuknya udara melalui alat-alat pernapasan. Bernapas meliputi proses inspirasi (memasukkan udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara).Untuk dapat terlaksananya proses inspirasi dan ekspirasi, kita perlu mengenal beberapa organ tubuh diluar alat pernapasan yang berkaitan dengan proses pernapasan, diantaranya:

1. DiafraghmaMerupakan sekat rongga dada yang membatasi antara rongga dada dengan rongga perut. Rongga dada berisi paru-paru dan jantung, sedangkan rongga perut berisi lambung dan alat-alat pencernaan lainnya).

2. Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis)Merupakan otot tempat melekatnya tulang rusuk. otot ini akan berkontraksi atau relasasi saat terjadi proses pernapasan.permukaan bagian dalan rongga dada dan permukaan luar dari paru-paru dilapisi oleh membran pleura. membran pleura yang melapisi bagian dalam rongga dada disebut pleura parietal, sedangkan yang melapisi paru-paru disebut pleura visceral. Diantara kedua membran terdapat rongga pleura yang berisi cairan getah bening.

Mekanisme bernapasPernapasan manusia dibedakan atas pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi, demikian juga untuk pernapasan perut.

Mekanisme pernapasan dada1. Fase Inspirasi pernapasan dadaMekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru2. Fase ekspirasi pernapasan dadaMekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

mekanisme pernapasan perut1. Fase inspirasi pernapasan perutMekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut:sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk2. Fase ekspirasi pernapasan perutMekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru mengempis --> tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

Udara pernapasanOksigen yang masuk dan keluar melalui alat-alat pernapasan disebut udara pernapasan. Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi enam macam, yaitu:

1. Udara pernapasan biasa (volume tidal) --> VTMerupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml2. Udara cadangan inspirasi (udara komplementer) --> UKMerupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml3. Udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) --> USMerupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml4. Udara residu --> URmerupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.

Volume udara pernapasan

* Volume udara pernapasan berkisar 500 - 3500 ml

* Dari 500 ml udara yang dihirup, hanya 350 ml yang sampai di alveolus, sisanya hanya sampai saluran pernapasan.

* Jumlah oksigen yang diperlukan sehari untuk tiap individu sebesar 300 cc.

Kapasitas paru-paru1. Kapasitas vital --> KVMerupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal.Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KV = VT + UK + US

Berdasarkan rumus di atas kapasitas vital paru-paru adalah sebesar 4750 ml2. Kapasitas total --> KTMerupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan.Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KT = KV + UR

Berdasarkan rumus di atas dapat dihitung kapasitas total paru-paru adalah sebesar 5800 mlFrekuensi pernapasanFrekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali.Faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:1. UsiaBalita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun2. Jenis kelamin.Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan3. Suhu tubuhSemakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat4. Posisi tubuhFrekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap5. AktivitasSemakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat

Pertukaran Oksigen dan Carbondioksida1. pertukaran oksigenKebutuhan oksigen setiap individu berbeda-beda tergantung pada umur, aktivitas, berat badan, jenis kelamin dan jumlah makanan yang dikonsumsi makanan yang dikonsumsi.Dalam keadaan biasa jumlah oksigen yang dibutuhkan sebanyak 300 ml perhari per individu. Sebagian besar oksigen diangkut oleh hemoglobin dengan reaksi sebagai berikut:

Hb4 + 4 O2 -----> 4 HbO2

Proses pengikatan dan pelepasan oksigen dipengaruhi oleh tekanan oksigen, kadar oksigen, kadar carbondioksida dan kadar oksigen dan karbondioksida di jaringan tubuh.Penjelasan dari segi tekanan dapat dijelaskan sebagai berikut:Tekanan oksigen di udara sama dengan tekanan oksigen dalam alveolus. Tekanan oksigen di arteri 100 mmHg, tekanan oksigen di jaringan 0 - 40 mmHg, tekanan oksigen di vena 40 mmHg. Jadi tekanan oksigen di udara luar = tekanan oksigen di alveolus. Tekanan udara di alveolus lebih besar dibandingkan tekanan oksigen di arteri. Tekanan oksigen di arteri lebih besar dari tekanan oksigen di jaringan.•Berapa cc O2 yang dapat diangkut oleh 5 liter darah, sekali beredar ke seluruh tubuh?Setiap 100 cc darah di arteri mampu mengangkut 19 ccO2.Setelah sampai di vena setiap 100 cc darah masih mengandung O2 sebanyak 12 cc Jadi volume O2 yang tertinggal di jaringan adalah 7 cc•Jika volume darah ada 5 liter, atau 5000 liter, maka volume O2 yang sampai ke jaringan sekali beredar adalah:•5000 / 100 x 7 cc = 50 x 7 = 350 cc2. pertukaran Karbondioksida

P.CO2 di jaringan tubuh = 60 mmHg à P. CO2 di vena = 47 mmHg à P. CO2 di alveolus atau luar tubuh = 35 mmHg•Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu: a. Oleh plasma darahCO2 + H2O H2CO3Pengangkutan ini dibantu enzim karbonat anhidrase jumlah CO2 yang dapat diangkut sebanyak 5 %b. Oleh HemoglobinCO2 + Hb -----> HbCO2 (Karbominohemoglobin)c. Pertukaran klorida- CO2 + H2O -------> HCO3- H2CO3 -------> H+ dan HCO3- H+ di ikat Hb, krn bersifat racun dalam sel- HCO3 --------> ke plasma darah- HCO3 ---------> diganti oleh Cl-

Gangguan pada alat pernapasanKelainan Dan Penyakit Pada Sistem Pernapasan Alat-alat pernapasan merupakan organ tubuh yang sangat penting. Jika alat ini terganggu karena penyakit atau kelainan maka proses pernapasan akan terganggu, bahkan dapat menyebabkan kematian.Berikut akan diuraikan beberapa macam gangguan yang umum terjadi pada saluran pernapasan manusia.1. Influenza (flu), penyakit yang disebabkan oleh virus influenza. Gejala yang ditimbulkan antara lain pilek, hidung tersumbat, bersin-bersin, dan tenggorokan terasa gatal.

2. Asma atau sesak napas, merupakan suatu penyakit penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan alergi terhadap rambut, bulu, debu, atau tekanan psikologis. Asma bersifat menurun.3. Tuberkulosis (TBC), penyakit paru-paru yang diakibatkan serangan bakteri mycobacterium tuberculosis. Difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintil-bintil atau peradangan pada dinding alveolus. Jika bagian paru-paru yang diserang meluas, sel-selnya mati dan paru-paru mengecil. Akibatnya napas penderita terengah-engah.4. Macam-macam peradangan pada sistem pernapasan manusia:a. Rinitis, radang pada rongga hidung akibat infeksi oleh virus, missal virus influenza. a. Rinitis juga dapat terjadi karena reaksi alergi terhadap perubahan cuaca, serbuk sari, dan debu. Produksi lendir meningkat.b. Faringitis, radang pada faring akibat infeksi oleh bakteri Streptococcus. Tenggorokan sakit dan tampak berwarna merah. Penderita hendaknya istirahat dan diberi antibiotik.c. Laringitis, radng pada laring. Penderita serak atau kehilangan suara. Penyebabnya antara lain karena infeksi, terlalu banyak merokok, minum alkohol, dan terlalu banyak serak.d. Bronkitis, radang pada cabang tenggorokan akibat infeksi. Penderita mengalami demam dan banyak menghasilkan lendir yang menyumbat batang tenggorokan.e. Sinusitis, radang pada sinus. Sinus letaknya di daerah pipi kanan dan kiri batang hidung. Biasanya di dalam sinus terkumpul nanah yang harus dibuang melalui operasi.5. Asfikasi, adalah gangguan pernapasan pada waktu pengangkutan dan penggunaan oksigen yang disebabkan oleh: tenggelam (akibat alveolus terisi air), pneumonia (akibatnya alveolus terisi cairan lendir dan cairan limfa), keracunan CO dan HCN, atau gangguan sitem sitokrom (enzim pernapasan).6. Asidosis, adalah kenaikan adalah kenaikan kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah, sehingga pernapasan terganggu.7. Difteri, adalah penyumbatanpada rongga faring atau laring oloeh lendir yang dihasilkan kuman difteri.8. Emfisema, adalah penyakit pembengkakan karena pembuluh darahnya kemasukan udara.9. Pneumonia, adalah penyakit infeksi yang disebabkan oleh virus atau bakteri pada alveolus yang menyebabkan terjadinya radang paru-paru.10. Wajah adenoid (kesan wajah bodoh), disebabkan adanya penyempitan saluran napas karena pembengkakan kelenjar limfa atau polip, pembengkakan di tekak atau amandel.11. Kanker paru-paru, mempengaruhi pertukaran gas di paru-paru. Kanker paru-paru dapat menjalar ke seluruh tubuh. Kanker paru-paru sangat berhubungan dengan aktivitas yang sering merokok. Perokok pasif juga dapat menderita kanker paru-paru. Penyebab lainnya yang dapat menimbulkan kanker paru-paru adalah penderita menghirup debu asbes, radiasi ionasi, produk petroleum, dan kromium.

Pengaruh Rokok Terhadap Kesehatan

Kandungan Asap RokokAsap rokok yang dihirup seorang perokok mengandung komponen gas dan partikel.komponen gas terdiri dari karbon monoksida, karbon

dioksida, hydrogen sianida, amoniak, oksida dari nitrogen, dan senyawa hidrokarbon. Adapun komponen partikel terdiri dari tar, nikotin, benzopiren, fenol, dan kadmium.Asap yang dihembuskan para perokok dapat di bagi atas asap utama dan asap samping. Asap utama merupakan asap tembakau yang dihirup langsung oleh perokok, sedangkan asap samping merupakan asap tembakau yang disebarkan ke udara bebas, yang akan dihirup oleh orang lain atau perokok pasif. Terdapat 4000 jenis bahan kimia dalam rokok, dan 40 jenis di antaranya bersifat karsinogenik (dapat menyebabkan kanker), dimana bahan racun ini lebih banyak didapatkan pada asap samping. Misalnya karbon monoksida, 5 kali lipat lebih banyak ditemukan pada asap samping daripada asap utama , benzopiren 3 kali, dan ammonia 50 kali. Bahan bahan ini dapat bertahan di ruangan berjam jam lamanya.

Penyakit Akibat Merokok. Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran pernapasan dan jaringan paru-paru. Akibat perubahan anatomi saluran pernapasan tersebut, pada perokok akan timbul perubahan fungsi paru-paru. Merokok juga merupakan penyebab timbulnya penyakit obstruksi paru menahun, termasuk emfisema (pembengkakan paru-paru), bronkitis kronis, dan asma. Merokok menjadi pemicu utama penyebab penyakit kanker paru-paru. Hubungan tersebut telah diteliti dan akhirnya secara tegas memang bahwa rokok sebagai penyebab utama kanker paru-paru.Dibandingkan dengan bukan seorang perokok, kemungkinan timbulnya kenker paru-paru pada perokok mencapai 10-30 kali lipat.Gangguan yang ditimbulkan akibat merokok antara lain sebagai berikut.

1. Jantung KoronerMerokok menjadi faktor utama penyebab penyakit pembuluh darah jantung koroner. Merokok juga berakibat buruk bagi pembuluh darah otak dan pembuluh darah perifer.

2. StrokePenyumbatan pembuluh darah otak yang bersifat mendadak sehingga pecah banyak dikaitkan dengan kegiatan merokok. Risiko stroke dan risiko kematian lebih tinggi pada perokok dibandingkan bukan perokok

3. Memudahkan Terjangkit AIDSDalam penelitian yang banyak dilakukan di amerika serikat dan inggris, didapatkan kebiasaan merokok memperbesar kemungkinan timbulnya AIDS pada pengidap HIV. Pada kelompok perokok, AIDS timbul rata-rata dalam 8,17 bulan, sedangkan pada kelompok bukan perokok timbul setelah 14,5 bulan. Ternyata merokok menurunkan kekebalan tubuh sehingga lebih mudah terkena AIDS.4. Gangguan Fisiologis Nikotin menyebabkan ketagihan. Selain itu, nikotin juga merangsang pelepasan andrenalin, meningkatan frekuensi jantung, tekanan darah, dan kebutuhan oksigen jantung. Nikotin juga mengganggu kerja saraf, otak, dan banyak bagian tubuh lainnya. Nikotin juga dapat mengaktifkan trombosit sehingga terjadi adhesi (penempelan) trombosit ke dalam pembuluh darah. Karbon monoksida melarutkan hemoglobin, sehingga persediaan opksigen untuk jaringan tubuh menurun. CO menggantikan tempat oksigen di hemoglobin, mengganggu pelepasan oksigen, dan

mempercepat aterosklerosis (pengapuran/penebalan dinding pembuluh darah). CO membuat darah mengental dan mudah menggumpal.

Pernapasan luar adalah pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam 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 (inspirasi) dan pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.

a. Pernapasan Dada

Pernapasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut.

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 1Mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada manusia

b. Pernapasan Perut

Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktifitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada.

Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut.

1. Fase Inspirasi. Pada fase ini otot diafragma berkontraksi sehingga diafragma mendatar, akibatnya rongga dada membesar dan tekanan menjadi kecil sehingga udara luar masuk.

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