DAFTAR ISI

Daftar Isi...................................................................................................................1

I. Pendahuluan............................................................................................................

1.1. Latar belakang..............................................................................................2

1.2. Tujuan..........................................................................................................2

II. Pembahasan

2.1. Sistem Respirasi...........................................................................................3

2.1.1. Mekanisme Respirasi..........................................................................3

2.1.1.1. Pertukaran dan Transport Gas...............................................4

2.1.2. Spinometri...........................................................................................5

2.2. Struktur Alat Respirasi.................................................................................7

2.2.1. Struktur Makroskopis..........................................................................7

2.2.2. Struktur Mikroskopis..........................................................................8

2.3. Batuk............................................................................................................9

III. Penutup

3.1. Kesimpulan.................................................................................................13

Daftar Pustaka..........................................................................................................14

1

I. PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Respirasi (pernafasan) melibatkan keseluruhan proses yang menyebabkan pergerakan

pasif O2 dari atmosfer ke jaringan untuk menunjang metabolisme sel serta pergerakan

pasif CO2 selanjutnya yang merupakan produk sisa metabolisme dari jaringan ke

atmosfer. Sistem pernafasan ikut berperan dalam homeostatis dengan mempertukarkan O2

dan CO2 antara atmosfer dan darah. Darah mengangkut O2 dan CO2 antara sistem

pernafasan dan jaringan.

Pertukaran O2 dan CO2 antara udara dalam paru dan darah dalam kapiler paru berlangsung

melalui dinding kantung udara, atau alveolus, yang sangat tipis. Paru berada dalam

rongga thorax dan kontraksinya dibantu juga oleh otot-otot pernafasan.1

I.2. Tujuan

Penulisan makalah ini bertujuan untuk memperdalam pengetahuan tentang sistem

respirasi normal, struktur makroskopis dan mikroskopis, fungsi respirasi, serta reaksi-

reaksi kimia yang terjadi selama proses bernafas pada manusia.

2

II. PEMBAHASAN

II.1. Sistem Respirasi

Pernafasan memiliki dua komponen fungsional yaitu sitem konduksi dan sistem respirasi.

Bagian konduksi memiliki fungsi sebagai sarana mengalirkan udara ke dan dari paru serta

menyiapkan udara yang masuk. Bagian konduksi terdiri dari rongga hidung, nasofaring,

laring, trakea, bronkus, dan bronkiolus termionalis. Pada bagian konduksi tidak terjadi proses

pertukaran gas, hanya sebagai sarana. Untuk menjadi sarana yang baik, bagian konduksi

memiliki kombinasi tulang rawan, serat elastin dan kolagen, dan otot polos yang

mengakibatkan bagian konduksi bersifat kaku (tulang rawan), fleksibel (serat), dan meregang

sesuai keperluan (otot polos).2

Bagian respirasi merupakan tempat berlangsungnya pertukaran gas. Terdiri dari bronkiolus

respiratorius, duktus alveolus, dan alveolus. Alveolus merupakan struktur khusus seperti

kantong yang merupakan sebagian dari paru. Alveolus merupakan tempat utama penjalanan

fungsi paru, tempat terjadinya pertukaran gas oksigen dan karbondioksida antara udara yang

masuk dan darah.2

Sebelum memasuki paru, udara inspirasi dibersihkan, dilembabkan, dan dihangatkan. Untuk

dapat menjalankan fungsinya, mukosa bagian konduksi dilapisi epitel respirasi khusus dan

terdapat kelenjar serosa dan mukosa serta jalinan vaskular luas di lamina propria. Sewaktu

udara masuk melalui hidung, vibrisa (rambut khusus) akan menahan partikel-partikel besar

seperti debu. Lalu udara masuk ke fosa nasal, dan dilakukan penyaringan terhadap partikel

halus oleh lapisan mukus. Mukus ini bersama sekret serosa juga berfungsi melembabkan

udara yang masuk dan melindungi pelapis alveolar yang halus dan lembut agar tidak terjadi

kekeringan. Udara yang masuk juga diperhangat oleh jalinan vaskular superfisial yang luas.2

II.1.1. Mekanisme Respirasi

Pertukaran gas secara mekanis dilakukan dengan mengubah-ubah secara berselang seling

arah gradien tekanan untuk aliran darah antara alveolus dengan atmosfer melalui inspirasi dan

ekspirasi. Kontraksi dan relaksasi otot-otot inspirasi terutama diafragma yang bergantian

3

akan mengembangkan rongga thorax dan paru secara pasif mengikuti gerakannya. Karena

kontraksi otot inspirasi memerlukan energi, inspirasi adalah proses aktif dan ekspirasi adalah

proses pasif. Pada keadaan normal, ekspirasi terjadi secara pasif melalui penciutan elastik

paru sewaktu otot inspirasi melemas. Namun pada beberapa kasus, ekspirasi dibantu

kontraksi otot-otot ekspirasi, terutama otot abdomen untuk memperkecil ukuran rongga

thorax. 2

Secara singkat, mekanisme pernafasan terbagi dua fase, inspirasi dan ekspirasi. Inspirasi

terjadi dengan bantuan kontraksi otot-otot thorax dan diafragma sehingga volume paru

bertambah besar dan terjadi penurunan tekanan pada alveolus sehingga udara dapat masuk ke

paru. Pada proses ini diafragma ikut berkontraksi sehingga berubah bentuk dari semula

berbentuk kuba menjadi datar. Sedangkan pada proses ekspirasi, diafragma kembali rileks

dan mengembang. Volume paru menciut, sehingga tekanan alveolus meningkat

mengakibatkan udara keluar dari paru.2-4

II.1.1.1. Pertukaran dan Transportasi Gas

Gas yang kita hirup sehari-hari terdiri dari O2, CO2, dan N2. Gas ini masuk ke dalam darah

secara difusi melalui alveolus. Kecepatan proses difusi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain:5-6

Perbedaan tekanan antara alveolus dan darah

Luas penampang lintang antara alveolus dan darah

Panjang jarak yang harus ditembus molekul-molekul gas

Daya larut gas

Alveolus memiliki dinding yang amat tipis, luas, dan mengandung lipid sehingga ideal untuk

melakukan pertukaran gas dalam paru. Perbedaan tekanan antara paru dan darahpun amat

tinggi. Sama seperti air, gas akan berdifusi dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.5

Alveolus memiliki tekanan O2 tinggi dan CO2 rendah. Sehingga dalam paru, O2 mengalir

kedalam darah dan CO2 mengalir dari darah ke dalam alveolus. Sedangkan pada jaringan,

tekanan CO2 tinggi dan O2 rendah. Sebenarnya beda tekanan gas CO2 dalam tubuh kita lebih

rendah dibanding beda tekanan gas O2. Namun CO2 mampu berdifusi lebih cepat akibat dari

beda koefisien kelarutan. (20x koefisien kelarutan O2).

4

Transportasi gas dalam tubuh dilakukan oleh darah karena darah mengandung Hb. Hb

mampu mengikat 4 molekul O2. Hb yang telah mengikat O2 disebut OxyHb sedangkan Hb

yang telah melepas O2 disebut reduceHb.6 Pengikatan Hb terhadap O2 dipengaruhi oleh

beberapa faktor, antara lain:

pH

tekanan O2 dan CO2

konsentrasi 2,3 BPG dalam sel darah merah

elektrolit

suhu

Sedangkan CO2 diangkut dalam plasma maupun sel darah merah diangkut berupa:

CO2 yang larut dalam darah (6%)

Asam Karbonat H2CO3 (4%)

Ikatan karbomino (20%)

Ion bikarbonat dalam plasma (70%)

II.1.2. Spinometer

Spinometer merupakan alat untuk mengukur volume udara yang dihirup dan dihembuskan

seseorang. Alat ini terdiri dari sebuah tong berisi udara yang terapung pada sebuah wadah

berisi air. Sewaktu seseorang menghirup dan menghembuskan udara keluar dan masuk tong,

akan ada pergerakan tong yang akan dicatat dan menghasilkan sebuah grafik. Grafik yang

dihasilkan disebut spirograf.

1. Tidal volume (TV)

Volume udara yang keluar dan masuk paru dalam satu kali pernafasan. Nilai rata-rata

dalam keadaan istirahat adalah 500ml.

2. Volume cadangan inspirasi (VCI)

Volume tambahan yang dapat secara maksimal dihirup melebihi TV. Nilai rata-rata

3000ml.

3. Kapasitas inspirasi (KI)

Volume maksimum yang dapat dihirup. (KI=TV+VCI). ±3500ml.

4. Volume cadangan ekspirasi (VCE)

Volume tambahan udara yang dapat secara aktif dikeluarkan dari paru melebihi

kontraksi maksimal yang dapat dikeluarkan secara pasif. ± 1000ml.

5

5. Volume residual (VR)

Volume minimun yang harus ada dalam paru setelah dilakukan ekspirasi secara

maksimum. ±1200ml.

6. Kapasitas residual fungsional (KRF)

Volume udara diparu pada akhir ekspirasi pasif normal. (KRF=VCE+VR). ±2200ml.

7. Kapasitas Vital (KV)

Volume udara yang dapat dikeluarkan secara maksimum dalam satu kalio pernafasan.

(KV=VCI+TV+VCE). KV mencerminkan perubahan volume maksimum yang dapat

terjadi dalam paru. ±4500ml.

8. Kapasitas paru total (KPT)

Volume udara maksimum yang dapat ditampung oleh paru. (KPT=KV+VR).

±5700ml.

9. Volume ekspirasi paksa dalam satu detik (FEV1)

Merupakan volume udara yang dapat diekspirasi selama detik pertama ekspirasi kuat.

Biasanya sekitar 80% udara yang dapat dipaksa keluar dari paru.

Manfaat pengukuran berbagai volume dan kapasitas paru lebih dari sekedar untuk

pengetahuan akademis namun juga membantu dokter dalam diagnosa penyakit-penyakit

berhubungan dengan sistem respirasi.

6

Gambar 1.1. Spinograf Normal1

II.2. Struktur Alat Respirasi

Alat repirasi bermula dari nares nasal (lubah hidung) sampai kepada alveolus, bagian paru

yang berdinding tipis, tempat terjadinya respirasi.

II.2.1. Struktur Makroskopis

Hidung merupakan bagian luar alat pernafasan yang berlubang (nares nasi) dan dibatasi oleh

septum nasi. Didalamnya terdapat rongga dan sinus paranasalis. Setelah itu, udara akan

melalui pharynx, sebuah pipa muskulomembranosa yang panjangnya 12-14cm, membentang

dari basis cranii sampai setinggi cervical 6. Pharinx ini menghubungkan rongga mulut,

hidung, dan larinx. Udara akan masuk ke larynx. Larynx terdiri dari tulang rawan dan otot.7

Udara akan terus masuk ke dalam trakea yang merupakan lanjutan dari larynx. Trakea akan

bercabang lagi menjadi bronkus, bronkiolus, dan akan berlanjut sampai alveolus.

Pembahasan makroskopik ini akan lebih memperdalam otot, saraf, dan tulang pada bagian

dada (thorax). Otot-otot dinding thorax murni yang membantu dalam proses respirasi antara

lain:7-8

Mm. Intercostalis internus dan eksternus

M. Subcostalis

M. Transversus Thoracis

M. Serratus Posterior Superior

M. Serratus posterior inferior

Mm. Levator Costarum

Diafragma

Persarafan alat-alat respirasi banyak diperankan oleh nervus vagus. Dan bila terjadi gangguan

pada nervus vagus, biasanya akan berdampak juga pada nervus glosopharingeus akibat dari

jalur keluar yang sama antar kedua saraf. Nervus vagus akan bercabang menjadi nervus

rekurens yang mempersarafi bagian larinx.9

Tulang-tulang yang ada pada saluran nafas sebagian besar berupa tulang rawan. Sedangkan

pada rongga dada/ thorax, bagian anterior paru ditutup oleh sternum, bagian lateral ditutupi

oleh costae dan bagian posterior dibatasi oleh columna vertebrae thoracis.8

7

Sebagai tambahan, paru mempunyai suplai darah ganda, sitem pulmonar dan sistem bronkial.

Suplai pulmonar menyalurkan darah deoksigenasi dari sisi kakan jantung melalui arteri

pulmonal yang besar ke masing-masing paru. Arteri pulmonalis memasuki radix dari paru

bersama bronki besar dan kemudian membagi dan berjalan paralel dengan percabangan jalan

napas untuk mensuplai kapiler pulmonar yang mengelilingi alveoli. Arteri pulmonal memiliki

ciri khas, yaitu dindingnya yang relatif tipis dan berdiameter besar, serta karakteristik

histologis arteri lebih elastik dibanding arteri pada otot. Sedangkan sistem arteri bronkial

membentuk sirkulasi sistematik dari saluran pernafasan bawah. Arteri ini timbul sebagai

percabangan kecil dari aorta dan mensuplai darah oksigenasi ke jaringan dari dinding jalan

napas dan ke pleura (lapisan yang membungkus permukaan terluar masing-masing paru).10

II.2.2. Struktur Mikroskopis

Secara mikroskopis, bagian sistem respirasi yang akan dibahas antara lain:

1. Epiglotis

Permukaannya terbagi dua, permukaan lingual dan permukaan laringeal. Permukaan

laringela dilapisi epitel bertingkat silindris bersilia dan bersel goblet. Permukaan lingual

dilapisi oleh epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. Dalam lamina propria kedua

permukaan itu terdapat kelenjar campur. Kerangka epiglotis berupa tulang rawan elastin

yang berada ditengah.11

2. Trakea

Mukosa trakea dilapisi epitel bertingkat silindris, bersilia, dan bersel goblet. Dalam

lamina propria terdapat kelenjar campur. Tulang yang menjdi rangkanya dadalah tulang

rawan hialin yang berbentuk huruf c bila dipotong secara melintang. Bagian trakea yang

bertulang rawan disebut pars kartilaginea trakea sedangkan bagian celah dari tulang

rawan yang bersebelahan dengan oesophagus terdiri dari jaringan otot polos disebut pars

membranasea trakea. Trakea pada bagian luarnya diselubungi jaringan ikat jarang ynag

disebut tunika adventisia. 11

3. Pulmo

Dengan pulasan HE dapat dilihat bagian paru. Dimulai dari bronkus hingga alveolus. 11

8

Bronkus intrapulmonal

Mukosa saluran tidak rata, berkelok-kelok, dan dilapisi epitel bertingkat

silindris bersilia dan bersel goblet. Dalam lamina propria terdapat berkas otot

polos yang melingkar. Disisi luarnya terdapat potongan tulang rawan hialin. 11

Bronkiolus

Mukosanya tampak bergelombang. Masih dilapisi epitel bertingkat silindris

bersilia dan bersel goblet. Secara mikroskopik dibedakan dengan bronkus

melalui ada atau tidaknya tulang rawan hialin.

Selanjutnya, bronkiolus akan menjadi semakin kecil, bagian yang

menyalurkan udara kedalam lobulus disebut bronkiolus terminalis. Dan

kelanjutannya lagi yang berhubungan dengan alveolus disebut bronkiolus

respiratorius. 11

Ductus alveolaris

Dicabangkan dari bronkiolus respiratorius berupa saluran yang dindingnya

terdiri dari alveolus. Pada setiap pintu masuk ke alveolus terdapat epitel

selapis gepeng. Dapat pula dilihat sakus alveolus, merupakan ujung dari

ductus alveolaris terbuka pintu lebar menuju beberapa sakus. Saluran ini

terdiri dari beberapa alveolus yang bermuara bersama. 11

Alveolus

Dari sakus akan terbuka langsung ke alveolus. Dibatasi oleh sel selapis gepeng

yang sangat tipis. Didalam lumen biasanya terdapat sel debu. Sel debuadalah

makrofag yang agak besar dan biasanya didalam terdapat partikel debu. Bila

diberi pulasan perak, sel debu ini dapat diamati lebih jelas. Selain itu juga

dapat ditemukan stigma alveoli yang merupakan lubang penghubung antar

alveolus. 11

II.3. Batuk

Batuk merupakan upaya pertahanan paru terhadap berbagai rangsangan yang ada. Batuk

adalah refleks normal yang melindungi tubuh kita. Tentu saja bila batuk itu berlebihan, ia

akan terasa amat mengganggu. Penelitian menunjukkan bahwa pada penderita batuk kronik

9

didapat 628 sampai 761 kali batuk/ hari. Sedangkan penderita TB paru jumlah batuknya

sekitar 327 kali/hari dan penderita influenza bahkan sampai 154.4 kali/hari.12

Penelitian epidemiologi telah menunjukkan bahwa batuk kronik banyak berhubungan dengan

kebiasaan merokok. Duapuluhlima persen dari mereka yang merokok 1/2 bungkus/hari akan

mengalami batuk-batuk, sementara dari penderita yang merokok 1 bungkus per hari akan

ditemukan kira-kira 50% yang batuk kronik. Sebagian besar dari perokok berat yang

merokok 2 bungkus/hari akan mengeluh batuk-batuk kronik. Penelitian berskala besar di AS

juga menemukan bahwa 22% non perokok juga menderita batuk yang antara lain disebabkan

oleh penyakit kronik, polusi udara dan lain-lain.12

Batuk bermula dari suatu rangsang pada reseptor batuk. Reseptor ini berupa serabut saraf non

mielin halus yang terletak baik di dalam maupun di luar rongga toraks. Yang terletak di

dalam rongga toraks antara lain terdapat di laring, trakea, bronkus, dan di pleura. Jumlah

reseptor akan semakin berkurang pada cabang-cabang bronkus yang kecil, dan sejumlah

besar reseptor didapat di laring, trakea, karina dan daerah percabangan bronkus. Reseptor

bahkan juga ditemui di saluran telinga, lambung, hilus, sinus paranasalis, perikardial dan

diafragma. Serabut aferen terpenting ada pada cabang nervus Vagus, yang mengalirkan

rangsang dari laring, trakea, bronkus, pleura, lambung dan juga rangsang dari telinga melalui

cabang Arnold dari n. Vagus. Nervus trigeminus menyalurkan rangsang dari sinus

paranasalis, nervus glosofaringeus menyalurkan rangsang dari faring dan nervus frenikus

menyalurkan rangsang dari perikardium dan diafragma.12

Pada dasarnya mekanisme batuk dapat dibagi menjadi tiga fase, yaitu inspirasi, fase kompresi

dan fase ekspirasi. Batuk biasanya bermula dari inhalasi sejumlah udara, kemudian glotis

akan menutup dan tekanan di dalam paru akan meningkat yang akhirnya diikuti dengan

pembukaan glotis secara tiba-tiba dan ekspirasi sejumlah udara dalam kecepatan tertentu.

Fase inspirasi dimulai dengan inspirasi singkat dan cepat dari sejumlah besar udara, pada saat

ini glotis secara refleks sudah terbuka. Volume udara yang diinspirasi sangat bervariasi

jumlahnya, berkisar antara 200 sampai 3500 ml di atas kapasitas residu fungsional. Penelitian

lain menyebutkan jumlah udara yang dihisap berkisar antara 50% dari tidal volume sampai

50% dari kapasitas vital. Ada dua manfaat utama dihisapnya sejumlah besar volume ini.

Pertama, volume yang besar akan memperkuat fase ekspirasi nantinya dan dapat

10

menghasilkan ekspirasi yang lebih cepat dan lebih kuat. Manfaat kedua, volume yang besar

akan memperkecil rongga udara yang tertutup sehingga pengeluaran sekret akan lebih mudah.

Setelah udara di inspirasi, maka mulailah fase kompresidimana glotis akan tertutup selama

0,2 detik. Pada masa ini, tekanan di paru dan abdomen akan meningkat sampai 50 100

mmHg. Tertutupnya glotis merupakan ciri khas batuk, yang membedakannya dengan

manuver ekspirasi paksa lain karena akan menghasilkan tenaga yang berbeda. Tekanan yang

didapatkan bila glotis tertutup adalah 10 sampai 100% lebih besar daripada cara ekspirasi

paksa yang lain. Di pihak lain, batuk juga dapat terjadi tanpa penutupan glotis.

Kemudian, secara aktif glotis akan terbuka dan berlangsunglah fase ekspirasi. Udara akan

keluar dan menggetarkan jaringan saluran napas serta udara yang ada sehingga menimbulkan

suara batuk yang kita kenal. Arus udara ekspirasi yang maksimal akan tercapai dalam waktu

3050 detik setelah glotis terbuka, yang kemudian diikuti dengan arus yang menetap.

Kecepatan udara yang dihasilkan dapat mencapai 16.000 sampai 24.000 cm per menit, dan

pada fase ini dapat dijumpai pengurangan diameter trakea sampai 80%. 12

11

Gambar 1.2. Intisari Batuk (Cermin Dunia Kedokteran No.83-84, 1993).

12

III. PENUTUP

III.1. Kesimpulan

Sistem respirasi merupakan salah satu sistem homeostatis yang berfungsi untuk

melakukan pertukaran gas O2 dan CO2 antara tubuh dan udara luar.

Respirasi terdiri dari inspirasi dan ekspirasi.

Secara mikroskopik, pernafasan memiliki dua sistem fungsional, yaitu sitem konduksi

dan sistem respireasi.

Pada paru, selalu ada sisa udara walaupun sudah dilakukan ekspirasi sekuat-kuatnya.

Kebiasaan merokok seseorang akan berdampak negatif bagi sistem respirasi.

DAFTAR PUSTAKA

13

1. Lauralee Sherwood. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Ed.2. Jakarta: EGC, 2001.

2. L. Carlos Junquiera, Jose Carneiro, Robert O. Kelley; alih bahasa, Jan Tambayong;

editor Sugiarto Komala, Alex Santoso. Histologi dasar Ed.8. Jakarta: EGC, 1997.

3. Elly Husin. Bahan Kuliah fisiologi medik blok 7: Pernafasan. Jakarta: Bag.Faal FK

Ukrida, 2010.

4. Hartati Tirtarahardja. Bahan Kuliah Fisiologi Dasar blok 7: Fisika respirasi 1

ed.07/08. Jakarta: Fakultas Kedokteran Ukrida, 2010.

5. Anna Maria. Bahan Kuliah Biokimia Medic blok 7: Pernapasan. Jakarta: Fakultas

Kedokteran Ukrida, 2010.

6. Robbert K Murray. Biokimia harper. Ed.27. Jakarta: EGC, 2009.

7. Santoso Gunardi. Anatomi sistem pernafasan. Jakarta: Balai penerbit FKUI, 2007.

8. R. Putz dan R. Pabst. Sobotta: atlas anatomi manusia Ed.21. Jakarta: EGC, 2003.

9. Mahar M, Priguna S. Neurologi klinis dasar. Jakarta: Dian Rakyat, 2008.

10. H. George Burkitt, Barbara Young, John W. Heath. Histologi fungsional (buku ajar

dan atlas wheater) Ed.3. Jakarta: EGC, 1995.

11. Fajar A G dan Elna K. Penuntun praktikum: kumpulan foto mikroskopik

HISTOLOGI. Jakarta: Universitas Trisakti, April 2009.

12. Tjandra Yoga Aditama. Artikel: Patafisiologi batuk. Diunduh dari

http://www.kalbe.co.id/files/cdk/files/05PatofisiologiBatuk084.pdf/

05PatofisiologiBatuk084.html; 2006.

14