Sistem Pernapasan Pada Manusia (Mekanisme Pernapasan, Volume Udara Pernapasan dan Frekuensi Pernapasan)

Hidung merupakan salah satu alat pernapasan. Melalui hidung, udara dapat keluar atau masuk ke dalam tubuh. Selain hidung, apalagi yang termasuk alat-alat pernapasan pada manusia? Apa fungsi dari alat-alat tersebut? Kelainan atau penyakit apa saja yang dapat mengganggu sistem pernapasan manusia? Ayo temukan jawabannya dengan mempelajari pembahasan ini.

Setelah mempelajari pembahasan ini, diharapkan kamu dapat mendeskripsikan alat-alat pernapasan manusia dan fungsinya, mendeskripsikan mekanisme pernapasan manusia, serta mendeskripsikan kelainan atau penyakit pada sistem pernapasan manusia.

Pernapasan merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Pernapasan berfungsi untuk pembakaran makanan dalam tubuh. Pembakaran ini akan menghasilkan energi yang digunakan untuk melakukan berbagai aktivitas. Ayo cermati uraian berikut ini.

Sistem Pernapasan Pada Manusia

Pernapasan adalah proses pengambilan oksigen dari udara dan mengeluarkan karbon dioksida ke udara. Proses bernapas terdiri atas dua kegiatan, yaitu menghirup udara dan menghembuskan udara. Proses menghirup udara disebut inspirasi dan proses menghembuskan udara disebut ekspirasi.

1. Mekanisme Pernapasan pada Manusia

Berdasarkan tempatnya, mekanisme pernapasan dibedakan menjadi pernapasan dada (pernapasan tulang rusuk) dan pernapasan perut (pernapasan diafragma).

a. Pernapasan Dada

Berikut ini adalah mekanisme pernapasan dada.

1) Fase inspirasi

Otot antartulang rusuk berkontraksi (berkerut) → tulang rusuk terangkat → volume rongga dada membesar → tekanan rongga dada mengecil → paru-paru mengembang → tekanan paru-paru mengecil → udara masuk ke paruparu (alveolus).

2) Fase ekspirasi

Otot antartulang rusuk relaksasi (mengendor) → tulang rusuk kembali ke posisi semula → rongga dada menyempit → tekanan rongga dada membesar → paru-paru mengempis → tekanan paru-paru membesar → udara keluar dari paruparu (alveolus).

b. Pernapasan Perut

Berikut ini adalah mekanisme pernapasan perut.

1) Fase inspirasi

Otot diafragma berkontraksi → diafragma menjadi datar → rongga dada membesar → tekanan dalam rongga dada mengecil → paru-paru mengembang → tekanan dalam paru-paru mengecil → udara masuk ke dalam paru-paru.

2) Fase ekspirasi

Otot diafragma relaksasi → diafragma melengkung ke atas → rongga dada mengecil → tekanan dalam rongga dada membesar → paru-paru mengempis → tekanan dalam paruparu membesar → udara keluar dari paru-paru.

Gambar: Proses Pernapasan Dada dan Perut

2. Volume Udara Pernapasan

a. Volume paru-paru: kira-kira 5 liter.

b. Udara tidal: udara yang keluar masuk ± 0,5 liter pada waktu istirahat.

c. Udara suplementer: udara yang dikeluarkan paruparu dengan menghembuskan napas sekuat-kuatnya, ± 1500 ml.

d. Udara komplementer: udara yang masuk ke paru-paru dengan menarik napas sekuat-kuatnya, ± 1500 ml.

e. Udara residu: udara yang masih tersisa dalam paruparu setelah menghembuskan napas sekuat-kuatnya, ± 1000 ml.

f. Kapasitas total paru-paru: volume udara yang bisa ditampung paru-paru secara maksimal, ± 5000 ml (jumlah kapasitas vital paru-paru dan udara residu).

g. Kapasitas vital paru-paru: udara yang keluar masuk paru-paru secara maksimal, ± 4000 ml.

3. Frekuensi Pernapasan

Pada ukurannya, setiap menit manusia melakukan pernapasan antara 15-18 kali (inspirasi-ekspirasi). Cepat lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, baik dari dalam maupun dari luar, yaitu:

a. Umur

Umumnya, makin bertambah umur seseorang, irama pernapasannya makin lambat. Hal ini berkaitan dengan makin berkurangnya kebutuhan energi. Usia balita atau anak-anak, dan remaja merupakan masa pertumbuhan fisik yang sangat membutuhkan banyak energi. Hal ini berarti laju metabolisme dalam tubuh juga akan lebih cepat sehingga membutuhkan banyak oksigen.

b. Jenis Kelamin

Laki-laki umumnya beraktivitas lebih banyak dan bekerja lebih keras daripada perempuan. Hal ini akan mengakibatkan makin tingginya kebutuhan energi sehingga membutuhkan banyak oksigen untuk meningkatkan laju metabolisme tubuh.

c. Suhu Tubuh

Manusia termasuk jenis makhluk hidup yang memiliki suhu tubuh relatif konstan sekitar 36,4° C - 37,2° C. Suhu tubuh konstan karena manusia mampu mengatur produksi panas tubuhnya dengan cara meningkatkan laju metabolisme tubuh. Makin rendah suhu tubuh, makin cepat pernapasan. Sebaliknya, makin tinggi suhu makin lambat pernapasan.

d. Posisi Tubuh

Posisi tubuh menentukan sedikit banyaknya otot dan organ tubuh yang bekerja. Hal ini berarti menentukan kebutuhan energi yang diperlukannya dan mempengaruhi kepada irama pernapasan. Sebagai contoh, irama pernapasan pada posisi berdiri lebih cepat daripada orang yang duduk atau orang yang berbaring.

e. Kegiatan Tubuh

Makin banyak organ tubuh yang bekerja dan makin berat kerja organ tersebut, makin tinggi kebutuhan energi yang diperlukan sehingga laju metabolisme dan irama pernapasan makin cepat.

4. Proses Pertukaran O² dan CO2

Udara masuk hidung kemudian ke trakea dan masuk paru-paru. Di dalam paru-paru udara masuk ke alveolus, di alveolus O² masuk ke kapiler-kapiler darah secara difusi. Di dalam darah O² diikat oleh Hb (oksihemoglobin) dan diedarkan ke seluruh jaringan tubuh menuju sel-sel tubuh.

Di dalam sel-sel tubuh, Hb melepas O² di mana O² digunakan untuk oksidasi zat makanan di mitokondria. Oksidasi ini disebut juga respirasi sel. Oksidasi sel menghasilkan energi dan zat sisa CO². CO² larut dalam darah, kemudian diangkut menuju paru-paru.

Di dalam paru-paru, CO² masuk ke alveolus secara difusi. Selanjutnya CO² dikeluarkan dari paru-paru, kemudian dihembuskan lewat hidung. Penguapan air dari membran alveolus menghasilkan uap air.