Pengertian. Respirasi atau Pernapasan dapat diartikan sebagai suatu proses pengambilan oksigen O2 dari lingkungan luar ke dalam tubuh dan pelepasan karbon dioksida CO2 dari dalam tubuh ke lingkungan yang bertujuan untuk mendapatkan energi.
Organ Pernapasan Manusia
Sistem pernapasan manusia memiliki organ-organ pernapasan yang menunjang proses pernapasan.
Organ-organ pernapasan tersebut memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda. Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas hidung, faring, laring, trakea, bronkus, dan alveous.
Organ Pernapsan Hidung
Hidung berfungsi sebagai alat pernapasan dan indra pembau. Hidung terdiri atas lubang hidung, rongga hidung, dan ujung rongga hidung.
Rongga hidung memiliki rambut, memiliki banyak kapiler darah, dan selalu lembap dengan adanya lendir yang dihasilkan oleh selaput mukosa.
Di dalam rongga hidung, udara akan disaring oleh rambut rambut kecil (silia) dan selaput lendir yang berperan untuk menyaring kotoran debu, melekatkan kotoran pada rambut hidung, mengatur suhu udara pernapasan, maupun merespon adanya bau.
Pada pangkal rongga mulut yang berhubungan dengan rongga hidung terdapat katup yang disebut anak tekak.
Fungsi anak tekak adalah menutup rongga hidung saat menelan makanan sehingga makanan tidak dapat masuk ke dalam rongga hidung.
Fungsi Hidung
Hidung (atau rongga hidung) memiliki beberp fungsi diantaranya adalah menyaring udara yang masuk hidung, menghangatkan udara sehingga udara dari luar akan sama suhunya dengan tubuh dan melembapkan udara yang masuk saluran pernapasan.
Organ Pernapasan Faring atau Tekak
Setelah melewati rongga hidung, udara selanjutnya masuk ke faring. Faring merupakan saluran penghubung antara rongga hidung dan tenggorokan.
Faring memiliki panjang antara 12,5–13 cm. Faring terdiri atas tiga bagian, yaitu nasofaring, orofaring, dan laringofaring.
Faring merupakan pertemuan antara saluran pernapasan dan saluran pencernaan. Oleh karena itu, ketika menelan makanan, suatu katup (epiglotis) akan menutup saluran pernapasan (glotis) sehingga makanan akan masuk ke saluran pencernaan.
Fungsi Faring Tekak
Epiglotis yang terdapat dalam farings berfungsi untuk mengatur pergantian perjalanan udara pernapasan dan makanan pada persimpangan tersebut.
Organ Pernapasan Laring
Setelah melewati faring, udara akan menuju laring. Laring sering disebut sebagai kotak suara karena di dalamnya terdapat pita suara.
Laring merupakan suatu saluran yang dikelilingi oleh sembilan tulang rawan.
Salah satu dari sembilan tulang rawan tersebut adalah tulang rawan tiroid yang berbentuk menyerupai perisai.
Pada laki-laki dewasa, tulang rawan tiroid lebih besar daripada wanita sehingga membentuk apa yang disebut dengan jakun.
Organ Pernapasan Trakea (Batang Tenggorokan)
Trakea merupakan tabung berbentuk pipa, seperti huruf C yang dibentuk oleh tulang tulang rawan yang berbentuk cincin yang terdiri atas 15 – 20 cincin.
Trakea tersusun atas empat lapisan, yaitu lapisan mukosa, lapisan submukosa, lapisan tulang rawan, dan lapisan adventitia. Lapisan submukosa terdiri atas jaringan ikat.
Lapisan tulang rawan terdiri atas kurang lebih 18 tulang rawan berbentuk huruf C. Lapisan adventitia terdiri atas jaringan ikat.
Fungsi Trakea
Lapisan mukosa terdiri atas sel-sel epitel berlapis semu bersilia yang mengandung sel goblet penghasil lendir (mucus).
Silia dan lendir berfungsi menyaring debu atau kotoran yang masuk.
Organ Pernapasan Bronkus (Cabang Batang Tenggorokan)
Tenggorokan ( trakea) bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus kiri. Kedua cabang tersebut dinamakan bronkus.
Setiap bronkus terhubung dengan paru-paru sebelah kanan dan kiri. Bronkus bercabang-cabang lagi, cabang yang lebih kecil disebut bronkiolus.
Dinding bronkus juga dilapisi lapisan sel epitel selapis silindris bersilia.
Fungsi Bronkus
Bronkus adalah saluran yang berfungsi menghubungkan trakea dengan paru paru. Bronkus kanan menghubungkan trakea dengan paruparu kanan dan bronkus kiri menghubungkan trakea dengan paru-paru kiri.
Bronkus di dalam paru-paru bercabang-cabang yang semakin kecil disebut bronkiolus.
Organ pernapasan Alveolus
Bronkiolus bermuara pada alveoli (tunggal: alveolus), struktur berbentuk bola-bola ukuran kecil yang dikelilingi oleh pembuluh- pembuluh darah.
Fungsi Alveolus
Epitel pipih yang melapisi alveoli yang berfungsi memudahkan darah di dalam kapiler-kapiler darah mengikat oksigen dari udara dalam rongga alveolus.
Organ Pernapasan Paru Paru ( Pulmo)
Paru- paru terletak di dalam rongga dada (thoraks). Rongga dada dan rongga perut dipisahkan oleh suatu selaput yang disebut diafragma.
Paru- paru terdiri atas paru- paru kiri ( pulmo sinister) dan paru- paru kanan (pulmo dekster). Paru- paru kiri terdiri atas dua lobus, sedangkan paru- paru kanan terdiri atas tiga lobus.
Paru- paru dilapisi oleh selaput atau membran serosa rangkap dua disebut pleura yaitu pleura parietalis dan pleura viseralis.
Di antara kedua lapisan pleura itu terdapat eksudat untuk meminyaki permukaannya sehingga mencegah terjadinya gesekan antara paru-paru dan dinding dada yang bergerak saat bernapas.
Dalam keadaan sehat kedua lapisan itu saling erat bersentuhan. Namun dalam keadaan tidak normal, udara atau cairan memisahkan kedua pleura itu dan ruang di antaranya menjadi jelas.
Tekanan pada rongga pleura atau intratoraks lebih kecil daripada tekanan udara luar (3 – 4 mmHg).
Di bagian dalam paru-paru terdapat gelembung halus yang merupakan perluasan permukaan paru- paru yang disebut alveolus dan jumlahnya lebih kurang 300 juta buah.
Dengan adanya alveolus, luas permukaan paru-paru diperkirakan mencapai 160 m2 atau 100 kali lebih luas daripada luas permukaan tubuh.
Fase Inspirasi dan Ekspirasi
Inspirasi merupakan proses ketika udara masuk ke dalam saluran pernapasan, sedangkan ekspirasi merupakan proses ketika udara keluar dari saluran pernapasan.
Inspirasi terjadi ketika menghirup napas dan ekspirasi terjadi ketika mengembuskan napas atau mengeluarkan udara dari paru-paru.
Terdapat dua macam pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.
Pernapasan Dada
Otot yang berperan aktif dalam pernapasan dada adalah otot antartulang rusuk (interkostal).
Otot ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu otot antartulang rusuk luar (intercostal eksternal) yang berperan mengangkat tulang-tulang rusuk, dan otot antartulang rusuk dalam (interkostal internal) yang berperan menurunkan tulang rusuk ke posisi semula.
1). Fase Inspirasi atau Inhalasi Pernapasan Dada
Fase inspirasi adalah fase terjadinya kontraksi otot antartulang rusuk sehingga volume rongga dada mengembang.
Pengembangan volume rongga dada menyebabkan volume paru- paru juga mengembang.
Akibat Perubahan volume ini, maka tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk ke dalam salaura pernapasan.
2) Fase Ekspirasi atau Ekshalasi Pernapassan Dada
Fase ini merupakan fase relaksasi atau kembalinya otot antartulang rusuk ke posisi semula yang dikuti dengan turunnya tulang rusuk sehingga volume rongga dada menjadi lebih kecil.
Rongga dada yang mengecil menyebabkan volume paru-paru juga mengecil.
Akibat perubahan volume ini, maka tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan luar, sehinggal udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioksida keluar.
Pernapasan Perut
Pada pernapasan perut, otot yang berperan aktif adalah otot diafragma dan otot dinding rongga perut. Otot -otot diafragma adalah otot yang membatasi rongga perut dan rongga dada.
Adapun mekanisme pernapasan perut terdiri dari dua fase yaitu fase inspirasi dan fase ekspirasi
1) Fase Inspirasi Pernapasan Perut
Selama fase inspirasi otot diafragma berkontraksi sehingga posisi permukaan diafragma menjadi mendatar.
Akibatnya, volume rongga dada dan paru-paru membesar. Membesarnya volume paru- paru menyebabkan tekanan udara di dalamnya menjadi lebih rendah daripada tekanan udara di luar paru-paru sehingga udara dari luar dapat masuk ke dalam paru-paru.
2) Fase Ekspirasi Pernapasan Perut
Fase ekspirasi merupakan fase relaksasi otot diafragma (kembali ke posisi semula) sehingga menyebabkan posisi permukaan diafragma menjadi melengkung ke atas.
Akibat volume rongga dada dan paru paru mengecil dan tekanan udara di dalam paru paru lebih besar daripada tekanan udara luar, sehingga udara dapat keluar dari paru-paru.
Volume Udara dalam Paru-paru
Volume udara pernapasan dapat diukur menggunakan alat yang disebut dengan respirometer.
Sedangkan besarnya volume udara di dalam paru- paru dapat dibagi menjadi volume tidal, volume komplementer, volume suplementer, kapasitas vital, dan volume residual.
Volume Tidal (VT) (tidal volume),
Volume tidal merupakan volume udara yang dapat diinspirasikan maupun diekspirasikan. Setiap pernapasan normal volume tidal adalah lebih kurang 500 cc (cm3) atau 500 mL.
Volume cadangan inspirasi (VCI)
Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume) atau udara komplementer, yaitu volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah bernapas (inspirasi) biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc (cm3) atau 1.500 mL.
Volume cadangan ekspirasi (VCE)
Volume cadangan ekspirasi (expiratory reserve volume) atau udara suplementer, yaitu volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah mengeluarkan napas (ekspirasi) biasa, yang besarnya lebih kurang 1.500 cc (cm3) atau 1.500 mL.
Volume sisa (Volume Residu)
Volume sisa/residu (residual volume), yaitu volume udara yang masih tersisa di dalam paru- paru setelah mengeluarkan napas (ekspirasi) maksimal, yang besarnya lebih kurang 1.000 cc (cm3) atau 1.000 mL.
Pada peristiwa pernapasan diperlukan penyatuan dua volume paru-paru atau lebih. Hal ini disebut kapasitas paruparu. Kapasitas paru-paru meliputi:
Kapasitas vital (KV)
Kapasitas vital (vital capacity), yaitu volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mungkin juga, yang besarnya lebih kurang 3.500 cc (cm3) atau 3.500 mL.
Jadi, kapasitas vital adalah jumlah dari volume tidal + volume cadangan inspirasi + volume cadangan ekspirasi.
Jumlah KV + 4600 ml.
KV = VCI + VCE + VT.
Kapasitas total paru-paru (KTP)
- Volume total paru -paru (total lung volume), yaitu volume udara yang dapat ditampung paru- paru semaksimal mungkin, yang besarnya lebih kurang 4.500 cc (cm3) atau 4.500 mL. Jadi, volume total paru-paru adalah jumlah dari volume sisa + kapasitas vital.
Jumlah KTP + 5800 ml. KTP = KV + VR.
Mekanisme Pertukaran Gas Oksigen Karbon Dioksida
Bernapas merupakan kegiatan mengambil dan mengeluarkan udara pernapasan melalui paru-paru.
Arti yang lebih khusus yaitu pertukaran gas yang terjadi di dalam sel dengan lingkungannya.
Jenis Pernapasan
Pernapasan atau pertukaran gas pada manusia berlangsung melalui dua tahap yaitu pernapasan luar (eksternal) dan pernapasan dalam (internal).
Pernapasan Eksternal (External Respiration),
Pernapasan eksternal merupakan pertukaran O2 dari udara dengan CO2 dari kapiler darah dalam alveolus.
Pernapasan eksternal terjadi di dalam paru- paru. Dalam proses ini, oksigen masuk ke dalam darah dan karbon dioksida keluar menuju atmosfer.
Pada system pernapasan ekternal, O2 di dalam elveolus paru paru masuk ke kapiler arteri darah dengan cara berdifusi.
Proses difusi dapat berlangsung karena adaya perbedaan tekanan parsial antara O2 dalam alveolus dengan oksigen O2 dalam kapiler darah.
Tekanan parsial oksigen O2 dalam alveolus lebih tinggi dibanding oksigen O2 dalam kapiler darah.
Proses difusi akan terjadi dari daerah yang bertekanan parsial tinggi ke daerah yang bertekanan parsial rendah.
Di dalam kapiler arteri darah O2 kemudian diikat oleh hemoglobin. Proses reaksi pengikatan oksigen O2 oleh hemoglobin melalui reaksi berikut.
Hb + O2 → HbO2
Oksigen atau O2 yang diikat hemoglobin akan dibawa ke seluruh tubuh untuk diberikan ke sel (mitokondria) untuk proses oksidasi.
Oksidasi dalam sel akan menghasilkan CO2 yang kemudian akan diangkut lewat kapiler vena darah menuju alveolus.
Karbon dioksida CO2 dalam alvelous ini akan dikeluarkan lewat paru-paru. Karbon dioksida CO2 diangkut sebagai ion bikarbonat (HCO3–). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
H+ + HCO3– → H2CO3 → H2O + CO2
Proses Reaksi ini dibantu oleh enzim karbonat anhidrase, yang terdapat dalam sel-sel darah merah.
Pernapasan Internal (Internal Respiration)
Pernapasan internal, yaitu proses pertukaran O2 dan CO2 dari kapiler darah ke sel-sel tubuh (pertukaran gas di dalam jaringan tubuh).
Oksigen dan karbon dioksida bergerak berlawanan. Oksigen berdifusi dari darah ke dalam sel. Sedangkan karbon dioksida berdifusi dari dalam sel menuju darah.
Hemoglobin dalam darah berfungsi untuk mengikat dan melepaskan oksigen. Pada pernapasan internal O2 yang sudah terikat pada hemoglobin dalam bentuk oksihemoglobin diangkut menuju sel.
Selanjutnya, oksi hemoglobin akan melepaskan O2 ke dalam jaringan tubuh atau sel. Sesuai reaksi berikut
HbO2 → Hb+O2
Kemudian O2 diterima oleh mitokondria untuk digunakan pada proses oksidasi. Proses oksidasi mengahasilkan karbon dioksida.
Kemudian Karbon dioksida CO2 akan berdifusi masuk ke kapiler vena darah. Karbon dioksida CO2 ini akan diangkut oleh kapiler vena darah menuju alveolus dalam paru paru.
Proses pengangkutan gas karbon dioksida CO2 melalui tiga cara berikut.
1). Karbon dioksida CO2 larut dalam plasma dan membentuk asam karbonat. Mekanisme terjadinya reaksi ini hanya menggunakan 5 persen dari total karbon dioksida yang ada dalam plasma. Reaksinya seperti berikut.
CO2 + H2O → H2CO3
2). Karbon dioksida diangkut dengan membentuk karbominohemoglobin. Karbon dioksida ini berdifusi ke dalam sel darah merah dan berikatan dengan Amin (-NH2). Amin merupakan protein dari hemoglobin.
Proses ini hanya memanfaatkan 30 persen dari total karbon dioksida yang ada. Secara sederhana,
reaksi CO2 dengan Hb dapat ditulis sebagai berikut.
CO2+ Hb → HbCO2
3). Karbon dioksida diangkut dalam bentuk ion bikarbonat (HCO3–). Proses ini berantai dan disebut pertukaran klorida.
Karbon dioksida bersenyawa dengan air membentuk asam karbonat, yang mengurai menjadi H+ + HCO3–. Reaksinya seperti berikut
CO2 + H2O →H2CO3 + H+ + HCO3–
Reaksi ini dibantu oleh enzim karbonat anhydrase. Ion bikarbonat HCO3– akan keluar dari sel darah merah dan masuk plasma darah.
Kedudukan HCO3– diganti dengan ion klorida. Proses reaksi memanfaatkan sekitar 65 persen dari total karbon dioksida.
Pernapasan Selular (Cellular Respiration)
Pernapasan selular adalah proses kimia yang terjadi di dalam mitokondria sel-sel tubuh. Dalam proses ini, oksigen bereaksi dengan molekul makanan (glukosa) sehingga energi dihasilkan.
Energi ini tersimpan dalam bentuk adenosin triphosphate, ATP. Pernapasan selular menghasilkan Karbon dioksida dan air.
Contoh Soal Ujian Sistem Pernapasan Dada dan Perut, Pertugaran Gas Okigen Karbon Dioksida,
Soal 1. Udara yang masuk atau keluar waktu kita bernapas normal disebut udara . . . .
- residu
- komplementer
- cadangan
- cadangan pernapasan
- tidal
Soal 2. Di dalam hidung udara pernapasan akan mengalami hal-hal berikut . . . .
- pembebasan kuman
- penghangatan sesuai suhu tubuh
- penetralan zat racun
- pemisahan oksigen dan CO2
- pembebasan O2 dari uap air
Soal 3. Pertukaran O2 darah dengan CO2 dalam sel-sel tubuh disebut pernapasan . . . .
- internal
- dada
- perut
- aerob
- anaerob
Soal 4. Urutan saluran pernapasan manusia dari luar ke dalam adalah ….
- hidung–faring–laring–trakea–bronkus–alveolus
- hidung–laring–faring–trakea–bronkus–alveolus
- hidung–faring–laring–trakea–alveolus–bronkus
- hidung–laring–faring–alveolus–trakea–bronkus
- hidung–alveolus–bronkus–trakea–laring–faring
- 30+ Contoh Soal Ujian Dan Jawaban Bioteknologi
- Bunga sangat menarik dan indah dipandang mata karena memiliki . . . .
- Fermentasi Alkohol dan Asam Laktat
- Jaringan Tumbuhan
- Mamalia air yang bernapas dengan paru-paru adalah ….
- Fungsi Pembentukan Keluarnya Keringat,
- 50+ Comtoh Soal Ujian Dan Jawaban: Sistem Peredaran Darah Besar Kecil Jantung Paru Paru
- Manfaat Keanekaragaman Hayati, Pengertian Penjelasan Contoh Soal
- Pencemaran udara disebabkan oleh berbagai polutan. Bahan yang menyebabkan rusaknya lapisan ozon di atmosfer yaitu ….
- Saraf Somatik Otonom Simpatetik dan Parasimpatetik
Fungsi Organ Pernapasan: Dada Perut Paru Paru Eksternal Internal Selular
Daftar Pustaka:
- Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
- Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
- Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
- Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
- Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
- Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
- Ardra.Biz, 2019, “===============