Jumat, 04 Mei 2012

Sistem Pernafasan


KATA PENGANTAR

            Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya.
            Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Sistem Pernapasan yang di berikan oleh Dosen pengajar. dalam makalah ini penulis membahas tentang Sistem Pernafasan dengan pertimbangan materi di atas dapat membantu untuk lebih memahami materi Anatomi fisiologi.
            Dalam pembuatan makalah ini, penulis menyadari adanya berbagai kekurangan, baik dalam isi materi maupun penyusunan kalimat. Namun demikian, perbaikan merupakan hal yang berlanjut sehingga kritik dan saran untuk penyempurnaan makalah ini sangat penulis harapkan.
            Akhirnya penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak Sugiharto, MAN dan teman-teman sekalian yang telah membaca dan mempelajari makalah ini

 

 

 

 

BAB I

PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Pengertian pernafasan atau respirasi adalah suatu proses mulai dari pengambilan oksigen, pengeluaran karbohidrat hingga penggunaan energi di dalam tubuh. Menusia dalam bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan.
1.       Sistem pernafasan terdiri daripada hidung , trakea , peparu , tulang rusuk , otot interkosta , bronkus , bronkiol , alveolus dan diafragma .
2.       Udara disedot ke dalam paru-paru melalui hidung dan  trakea .
3.       Dinding trakea disokong oleh gelang rawan supaya menjadi kuat dan sentiasa terbuka
4.       Trakea bercabang kepada bronkus kanan dan bronkus kiri yang disambungkan kepada peparu .
5.       Kedua-dua bronkus bercabang lagi kepada bronkiol dan alveolus pada hujung bronkiol .
6.       Alveolus mempunyai penyesuaian berikut untuk memudahkan pertukaran gas :
( a ) diliputi kapilari darah yang banyak
( b ) dinding sel yang setebal satu sel ( dinding sel yang nipis ) .
      ( c ) permukaan yang luas dan lembap .
Mekanisma pernafasan
1.Mekanisma ini terbahagi kepada tarikan nafas dan hembusan nafas .
2. Ia melibatkan perubahan kepada :
Ø  Otot interkosta
Ø  Tulang rusuk
Ø  Diafragma
Ø  Isipadu rongga toraks
Ø  Tekanan udara di peparu
a.       Semasa tarik nafas ,

Otot interkosta luar mengecut( =Tulang rusuk dinaikkan ke atas ) ; otot diafragma mengecut ( =diafragma menjadikannya leper ), isipadu rongga toraks bertambah dan tekanan udara peparu menjadi rendah , tekanan udara di luar yang lebih tinggi menolak udara kedalam peparu .

b.      Semasa hembus nafas ,

Otot interkosta luar mengendur ( =Tulang rusuk dmenurun ke bawah ) ; otot diafragma mengendur ( =diafragma melengkung ke atas ), isipadu rongga toraks berkurang dan tekanan udara peparu menjadi tinggi , tekanan udara dalam   peparu yang lebih tinggi menolak udara keluar  .

 

B. TUJUAN

-          Untuk memahami struktur organ pernafasan
-          Untuk memahami fungsi organ pernafasan dan dapat menjelaskan fungsi organ pernafasan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

Anatomi Dasar Sistem Pernafasan


            Sistem pernafasan pada dasarnya dibentuk oleh jalan atau saluran nafas dan paru-paru beserta pembungkusnya (pleura) dan rongga dada yang melindunginya. Di dalam rongga dada terdapat juga jantung di dalamnya. Rongga dada dipisahkan dengan rongga perut oleh diafragma.
            Saluran nafas yang dilalui udara adalah hidung, faring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus dan alveoli. Di dalamnya terdapat suatu sistem yang sedemikian rupa dapat menghangatkan udara sebelum sampai ke alveoli. Terdapat juga suatu sistem pertahanan yang memungkinkan kotoran atau benda asing yang masuk dapat dikeluarkan baik melalui batuk ataupun bersin.
            Paru-paru dibungkus oleh pleura. Pleura ada yang menempel langsung ke paru, disebut sebagai pleura visceral. Sedangkan pleura parietal menempel pada dinding rongga dada dalam. Diantara pleura visceral dan pleura parietal terdapat cairan pleura yang berfungsi sebagai pelumas sehingga memungkinkan pergerakan dan pengembangan paru secara bebas tanpa ada gesekan dengan dinding dada.
            Rongga dada diperkuat oleh tulang-tulang yang membentuk rangka dada. Rangka dada ini terdiri dari costae (iga-iga), sternum (tulang dada) tempat sebagian iga-iga menempel di depan, dan vertebra torakal (tulang belakang) tempat menempelnya iga-iga di bagian belakang.
            Terdapat otot-otot yang menempel pada rangka dada yang berfungsi penting sebagai otot pernafasan. Otot-otot yang berfungsi dalam bernafas adalah sebagai berikut :
1.      interkostalis eksterrnus (antar iga luar) yang mengangkat masing-masing iga.
2.      sternokleidomastoid yang mengangkat sternum (tulang dada).
3.      skalenus yang mengangkat 2 iga teratas.
4.      interkostalis internus (antar iga dalam) yang menurunkan iga-iga.
5.      otot perut yang menarik iga ke bawah sekaligus membuat isi perut mendorong diafragma ke atas.
6.      otot dalam diafragma yang dapat menurunkan diafragma.
Percabangan saluran nafas dimulai dari trakea yang bercabang menjadi bronkus kanan dan kiri. Masing-masing bronkus terus bercabang sampai dengan 20-25 kali sebelum sampai ke alveoli. Sampai dengan percabangan bronkus terakhir sebelum bronkiolus, bronkus dilapisi oleh cincin tulang rawan untuk menjaga agar saluran nafas tidak kolaps atau kempis sehingga aliran udara lancar.
Bagian terakhir dari perjalanan udara adalah di alveoli. Di sini terjadi pertukaran oksigen dan karbondioksida dari pembuluh darah kapiler dengan udara. Terdapat sekitar 300 juta alveoli di kedua paru dengan diameter masing-masing rata-rata 0,2 milimeter.

 

 

 

 

 

 

 

BAB III


Proses Sistem Pernapasan/Respirasi Pada Manusia


Pengertian pernafasan atau respirasi adalah suatu proses mulai dari pengambilan oksigen, pengeluaran karbohidrat hingga penggunaan energi di dalam tubuh. Menusia dalam bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan.
Respirasi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu :
1. Respirasi Luar yang merupakan pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara.
2. Respirasi Dalam yang merupakan pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel tubuh.
Dalam mengambil nafas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua cara pernapasan, yaitu :

1. Respirasi / Pernapasan Dada

- Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi atau mengerut
- Tulang rusuk terangkat ke atas
- Rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga udara masuk ke dalam badan.


2. Respirasi / Pernapasan Perut

- Otot difragma pada perut mengalami kontraksi
- Diafragma datar
- Volume rongga dada menjadi besar yang mengakibatkan tekanan udara pada dada mengecil sehingga udara pasuk ke paru-paru.

            Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Dalam keadaan tubuh bekerja berat maka oksigen atau O2 yang diperlukan pun menjadi berlipat-lipat kali dan bisa sampai 10 hingga 15 kalilipat. Ketika oksigen tembus selaput alveolus, hemoglobin akan mengikat oksigen yang banyaknya akan disesuaikan dengan besar kecil tekanan udara.
            Pada pembuluh darah arteri, tekanan oksigen dapat mencapat 100 mmHg dengan 19 cc oksigen. Sedangkan pada pembuluh darah vena tekanannya hanya 40 milimeter air raksa dengan 12 cc oksigen. Oksigen yang kita hasilkan dalam tubuh kurang lebih sebanyak 200 cc di mana setiap liter darah mampu melarutkan 4,3 cc karbondioksida / CO2. CO2 yang dihasilkan akan keluar dari jaringan menuju paruparu dengan bantuan darah.
Proses Kimiawi Respirasi Pada Tubuh Manusia :

1. Pembuangan CO2 dari paru-paru : H + HCO3 ---> H2CO3 ---> H2 + CO2
2. Pengikatan oksigen oleh hemoglobin : Hb + O2 ---> HbO2
3. Pemisahan oksigen dari hemoglobin ke cairan sel : HbO2 ---> Hb + O2
4. Pengangkutan karbondioksida di dalam tubuh : CO2 + H2O ---> H2 + CO2


BAB IV

Kelainan/Gangguan Sistem Pernapasan/Respirasi

pada Manusia

Sistem peredaran oksigen yang diperlukan oleh tubuh manusia bisa mengalami gangguan atau kelainan disertai penjelasan pengertian atau definisi singkat yaitu seperti:
1. Kelainan/Gangguan/Penyakit Saluran Pernapasan
a. Penyempitan saluran pernafasan akibat asma atau bronkitis. Bronkis disebabkan oleh bronkus yang dikelilingi lendir cairan peradangan sedangkan asma adalah penyempitan saluran pernapasan akibat otot polos pada saluran pernapasan mengalami kontraksi yang mengganggu jalan napas.
b. Sinusitis, adalah radang pada rongga hidung bagian atas.
c. Renitis, adalah gangguan radang pada hidung.
d. Pembengkakan kelenjar limfe pada sekitar tekak dan hidung yang mempersempit jalan nafas. Penderita umumnya lebih suka menggunakan mulut untuk bernapas.
e. Pleuritis, yaitu merupakan radang pada selaput pembungkus paru-paru atau disebut pleura.
f. Bronkitis, adalah radang pada bronkus.
2. Kelainan/Gangguan/Penyakit Dinding Alveolus
A. PNEMONIA BAKTERI

Pnemonia yaitu infeksi akut yang terjadi pada paru / saluran napas bagian bawah Klasifikasi :
a.       Berdasarkan luas lesi dapat dibedakan
·         Bronkopnemonia .
·         Pnemonia segmental.
·         Pnemonia lobar.
·         Pleropnemonia.
b.      Berdasarkan mekanisme terjadinya, dibedakan atas :
·         Pnemonia yang didapat diluar Rumah sakit / didalam masyarakat ("Community Acquired Pneumonia") Pada umumnya disebabkan oleh kuman gram positip.
·         Pnemonia yang didapat di Rumah sakit (" Hospital Acquired Pneumonia" / Nosocomial Pneumonia )  pada umumnya disebabkan oleh kuman gram negatip.
·         Pnemonia pada penderita daya tahan tubuh menurun (Immunocompromized Pneumonia) Pada- umumnya disebabkan oleh mikroorganisme yang biasanya tidak patogen pada tubuh normal
B. Tuberkolosis / TBC,
merupakan penyakit yang disebabkan oleh baksil yangmengakibatkan bintil-bintil pada dinding alveolus.

C. Masuknya air ke alveolus.
3. Kelainan/Gangguan/Penyakit Sistem Transportasi Udara
a. Kontaminasi gas CO / karbon monoksida atau CN / sianida.
b. Kadar haemoglobin / hemoglobin yang kurang pada darah sehingga menyebabkan tubuh kekurangan oksigen atau kurang darah alias anemia.

4.  Pencegahan Penyakit Pada Sistem Pernafasan

1. Asma
Semua serangan penyakit asma harus dicegah. Serangan penyakit asma dapat dicegah jika faktor pemicunya diketahui dan bisa dihindari. Serangan yang dipicu oleh olah raga bisa dihindari dengan meminum obat sebelum melakukan olah raga. Ada usaha-usaha pencegahan yang dapat dilakukan untuk mencegah datangnya serangan penyakit asma, antara lain :
1.      Menjaga kesehatan
2.      Menjaga kebersihan lingkungan
3.      Menghindarkan faktor pencetus serangan penyakit asma
4.      Menggunakan obat-obat antipenyakit asma
2. Kanker Paru-paru
Pengobatan :
      1. Pembedahan
      2. Radiasi
      3. Kemoterapi

BAB V

Mekanisme ventilasi

Faktor fisik yang mengatur aliran udara masuk dan keluar paru-paru secara bersamaan disebut sebagai mekanika ventilasi dan mencangkup varians tekanan udara, resistensi terhadap aliran udara, dan kompliens paru.
1)      Varians tekanan udara
Udara mengalir dari region dengan tekanannya lebih tinggi ke region yang lebih rendah.
2)      Resistensi jalan udara
Resistensi ditentukan terutama oleh diameter atau ukuran saluran udara temoat udara mengalir.
3)      Kompliens
Gradien tekanan antara rongga toraks dan atmosfir mwnyebabkan udara untuk mengalir masuk dan keluar paru-paru. Faktor yang menentukan kompliens paru adalah tehanan permukaan alveoli (normalnya rendah dengan adanya surfaktan) dan jaringan ikat, (missal kolagen dan elastin) paru-paru.
Kompliens ditentukan dengan memeriksa hubungan volume tekanan dalam paru-paru dan toraks. Dalam kompliens normal, (1,0 L/cm H2O), paru-paru dan toraks dapat meregang dan membesar dengan mudah ketika diberi tekanan.
Fungsi paru yang mencermikan mekanisme ventilasi disebut dengan istilah volume paru dan kapasitas paru. Volume paru dibagi menjadi volume tidal, volume cadangan,inspirasi,volume cadangan ekspirasi, dan volume residual. Kapasitas paru dievaluasi dalam hal yang disebut kapasitas vital,kapasitas inspirasi, kapasitas residual fungsional, dan kapasitas paru total.

a.      Difusi dan perfusi     

Difusi adalah proses dimana terjadi pertukaran oksigen dan karbon dioksida pada tempat pertemuan antara udara dan darah.
Perfusi pulmonal adalah aliran darah actual melalui sirkulasi pulmonal. Darah dipompakan ke dalam paru-paru oleh ventrikel kanan melalui arteri pulmonal. Arteri pulmonal terbagi menjadi cabang kkanan dan kiri untuk mensuplai kedua paru.

b.      Keseimbangan dan ketidakseimbangan ventilasi dan perfusi
                                        
Pertukaran darah yang adekuat tergantung pada rasio ventilasi-perfusi yang adekuat.  Perubahan dalam perfusi dapat terjadi dengan perubahan tekanan arteri,tekanan alveolar, dan gaya gravitasi. Perubahan dalam ventilasi dapat terjadi dengan sumbatan jalan udara, perubahan setempat kompliens paru, dan gravitasi.
Ketidak seimbangan ventilasi-perfusi (V-Q) terjadi jika terdapat ketidakcukupan ventilasi atau perfusi, atau keduanya.
c.       Pertukaran Gas

Udara yang kita hirup untuk bernapas adalah campuran gas-gas yang terutama terdiri dari  nitrogen(78,62%) dan oksigen (20,84%), dengan renik karbon dioksida (0,04%), uap air (0,05%), helium argon.
Pada saat udara memasuki trakea udara mengalami saturasi sempurna dengan uap air, yang menggantikan tempat sebagian gas-gas sehingga tekanan udara di dalam paru dapat tetap sama dengan tekanan udara diluar(760 mm Hg). Uap air mengeluarkan tekanan 47 mm Hg ketika uap air mensaturasi sepenuhnya campuran gas pada suhu tubuh 370 C (98,60F) . karenanya nitrogen dan oksigen kini bertanggung jawab terhadap sisa tekanan lainya sebesar 713 mm Hg(760-47). Sekali campuran udara ini memasuki alveoli lebi lanjut akan didilusikan oleh karbon dioksida. Dalam alveoli, uap udara terus mengeluarkan tekanan 47 mm Hg. 713 mm Hg sisanya kini dikeluarkan : nitrogen 569 mm Hg(74,9%); oksigen 104 mmHg (13,6%) dan karbon dioksida 40 mm Hg (5,3%).

d.      Tekanan parsial dalam pertukaran gas

Ketika gas terpajan pada cairan, gas terlarut ke dalam cairan sampai dicapai suatu ekuilibrium. Gas yang terlarut juga mengeluarkan tekanan.  Pada ekuilibrium tekanan parsiual gas dalam cairan adalah sama dengan tekanan parsial gas dalam campuran gas- gas. Oksigenasi darah vena dalam paru menggambarkan hal ini. Dalam paru darah vena dan oksigen alveolar dipisahkan oleh membran alveolar yang sangat tipis. Oksigen berdifusi menembus membrane ini jutuk dilarutkandalam darah sampai tekanan parsial dalam darah sama seperti tekanan alveoli(104 mm Hg). Bagaimana pun,  karena karbon dioksida merupakan produk samping dari oksidasi dalam sel-sel, darah vena mengandung karbon dioksidadalam tekanan parsial yang tertinggi dibandingkan dengan gas alveolar. Dalam pary-paru, karbon dioksida berdifusi keluar dari darah alveolar dan masuk ke dalam gas alveolar.  Pada ekuilibrium tekanan parsial karbon dioksida dalam darah dan dalam gas alveolar adalah sama yaitu 40 mm Hg.

e.      Transpor Oksigen

Oksigen  dan karbon dioksida secara simultan dibawah oleh sifat kemampuan mereka untuk terlarut dalam darah atau untuk bergabung dengan beberapa elemen darah. Oksigen dibawah oleh darah dengan bentuk:
1.      Sebagai oksigen terlarut secara fisik dalam dalam plasma
2.      Dalam kombinasi dengan hemoglobin dari sel-sel darah merah.
Setiap 100 ml darah arteri normal membawa 0,3 ml oksigen yang terlarutsecara fisik dalam plasma dan 20 ml oksigen dalam kombinasi dengan hemoglobin. Sejumlah besar oksigen dapat ditranspor dalam darah karena oksigen dengan mudah dapat bergabung dengan hemoglobin untuk membentuk oksihemoglobin:
                        O2 + Hb ↔ HbO2
Volume oksigen yang secara fisik terlarut dalam plasma beragam secara langsung dengan tekanan parsial oksigen dalam arteri( PaO2). Makin tinggi  PaO2  makin besar jumlah oksigen yang terlarut. Sebagai contoh, pada PaO2 10 mm Hg, 0,03 ml oksigen dilarutkan dalam 100 ml plasma. Pada 20 mm Hg, dua kali dari jumlah ini dilarutkan dalam plasma, dan pda 100 mm Hg, sepuluh kali lipat dari jumlah ini dilarutkan. Oleh, karenanya, jumlah jumlah oksigen yang dilarutkan secara langsung proporsional terhadap tekanan parsial, mengabaikan berapa tinggi tekanan oksigen meningkat.

 
f.        Transport Karbon dioksida

Bersamaan dengan difusi oksigen dari darah kedalam jaringan, karbon dioksida berdifusi dengan arah yang berlawanan. Jumlah karbon dioksida yang ada dalam paru-paru merupakan salah satu penentu utama keseimbangan asam basapada tubuh. Normalnya hanya 6% karbon dioksida vena yang dibuang dan jumlah yang cukup tetap ada pada di arteri untuk memberikan tekanan 40 mmHgg. Kebanyakan karbon dioksida (90%) memasuki sel-sel darah merah, dan sejumlah kecil (5%) yang tersisa dilarutkan dalam plasma(PCO2) adsalah faktor penting yang menentukan gerakan karbon dioksida masuk dan keluar dari darah.  
Dalam ringkasan transpor gas-gas darah, penting artinya untuk menekankan bahwa banyak proses yang diuraikan tidak teerjadi dalam tahap intermiten tetapi terjadi dengan cepat,secara simultan, dan secara kontinu.





BAB VI

Fisika Paru-Paru dan Pernafasan

A.      Jalur Udara

            Alveoli,yang berbentuk seperti gelembung-gelembung tersambung yang kecil,memiliki 0,2 mm (selembar kertas memiliki ketebalan 0,1 mm) dan memiliki dinding dengan ketebalan hanya 0,4 mm.mereka meluas dan berkontraksi selama pernafasan; mereka “dimana kegiatan berlangsung”
Melakukan pertukaran O2 dan berdifusi dari alveolus ke sel-sel darah merah dan CO2 dapat berdifusi dari darah merah menuju udara dalam alveolus. Saat lahir paru-paru memiliki sekitar 30 juta. Di atas usia ini jumlah tersebut relative tetap,tetapi diameter alveoli meningkat.alveoli memainkan peranan penting dalam pernafasan yang akan kita diskusikan lebih detil pada bagian 7.5

B.      Bagaimana Darah dan Paru-Paru Berinteraksi
           
            Dua proses utama terlibat dalam pertukaran gas dalam paru-paru adalah
membawa darah menuju bantalan pulmonary kapiler (perfusion) dan
membawa udara menuju permukaan alveolar(ventilasi).bila proses tersebut gagal,maka darah tidak teroksigenisasi secara menyeluruh.
Ada tiga tipe ventilasi-darah perfusi dalam paru-paru :
Ø  Daerah dengan ventilasi yang baik dan perfusi yang baik,
Ø  Daerah dengan ventilasi yang baik dan perfusi yg buruk ,dan
Ø  Daerah dengan ventilasi yang buruk dan perfusi yang baik
Pada paru-paru yang normal tipe pertama memiliki daya tamping 90% volume. Bila aliran darah menuju paru-paru tertutup oleh gumpalan (embolisme pulmonary) volume tersebut akan mengalami perfusi buruk.bila saluran udara dalam paru-paru terhalang seperti pada pneumonia ,darah yang terlibat akan mengalami ventilasi yang buruk,kebanyakan penyakit paru-paru mengakibatkan pengurangan dalam perfusi atau ventilasi
Difusi tergantung pada kecepatan molekul ; difusi akan lebih cepat bila molekul ringan dan akan mengingkat seiring dengan suhu. Karena N proprosional dengan waktu difusi,
Δt (contoh : N α Δt),kita dapat menuliskan bahwa D α Δt atau Δt α D² .sebagai contoh,bila kita menemukan D = 100 mm setelah 1 detik ,kemudian pada rata-rata molekul akan berdifusi 100 mm dalam 100 detik.
            Percampuran gas dalam alveoli tidak sama dengan percampuran gas di udara biasa .paru-paru tidak di kosongkan ketika menghembuskan nafas .selama pernafasan normal paru-paru menerima sekitar 30% volumenya pada akhir setiap penghembusan nafas. Hal ini disebut sebagai kapasitas residu fungsional (FRC) . pada tiap pernafasan sekitar 500 cm dari udara segar (pO2 dari 20 kPa) tercampur dengan 2 litar dari udara sisa yang  terdapat dalam paru-paru untuk berakhir dalam alveolar  udara  dengan  pO2 dari sekitar 13 kPa.pCO2 dalam alveoli adalah sekitar 5 kPa (40 mmHg).udara yang di hembuskan termasuk di dalam sekitar  0.15 liter relative  udara segar dari trakea yang tidak berhubungan dengan permukaan alveolar, sehingga udara yang di hembuskan memiliki keringanan pO2 lebih tinggi dan pCO2 lebih  rendah dari udara  alveolar (table 7.1) tingkat pengeluaran cO2 terhadap O2 yang  masuk  di sebut  tingkat  pertukaran respirasi atau hasil bagi respirasi (lihat bab 2 Energi,panas ,kerja dan daya tubuh).
R biasanya memiliki keringanan kurang dari 1 dn tergantung dari jenis makanan yang kita makan sebelumnya.
            Jumlah gas yang memisah dalam darah bervariasi dari gas satu ke gas lainnya.
Oksigen tidak begitu mudah dilarutkan dalam darah atau air. Pada suhu tubuh, 1 liter plasma darah pada pO2 darah 13 kPa (~100 mmHg) akan menahan sekitar 2,5 cm 3 dari O2 pada suhu dan tekanan normal (NTP). Pada pCO2 dari 5kPa (~40 mmHg) palma darah akan menahan sekitar 25 cm3 dari CO2 dalam pengencaran. Bila tubuh harus tergantung pada pemisahan O2 dalam plasma darah untuk mensuplai O2 menuju sel-sel, jantung harus memompa 140 liter darah per menit pada saat istirahat dari pada 6 liter darah yang sesungguhnya dipompa. Seperti pada yang sudah kita diskusikan, terdapat metode yang lebih efesien untuk mengirim O2 dan CO2 yang melibatkan sel-sel darah merah.
            Nitrogen dari udara tidak memainkan peran penting dalam fungsi tubuh. Nitrogen dipisahkan dalam darah pada tekanan persialnya. Penyelam laut dalam bernafas pada tekanan yang lebih tinggi dibawah air dari pada dipermukaan laut. Akibatnya, tekanan persial yang meningkat dari N2 mengakibatkan lebih banyak N2 pemisah dalam darah dan jaringan. Bila penyelam naik dalam permukaan terlalu cepat sebagian N2 membentuk gelembung-gelembung pada sandi-sandi yang menyebabkan maalah serius “pembengkokan” (lihat bab 5).
            Selama pernafasan normal, suplai udara segar tidak memasuki aveoli yang tetap dipenuhi oleh udara sisa dari pernafasan sebelumnya. Karena konsentrasinya yang tinggi, O2 segar secara cepat bedifusi melalui udara sisa untuk mencapai permukaan aveoli. O2 dipisahkan dalam dinding alveolar yang lembab dan berfungsi melewati pembuluh kipeler darah sampai pO2 dalam darah setara dengan yang berada dalam aveoli. Prases ini memakan waktu kurang dari 0,5 detik. (grb 7.5). sementara itu CO2 dalam darah berdifusi bahkan lebih cepat menuju gas yang berbeda dalam aveoli hingga pCO2 dalam pembulu darah sama dengan gas dalam alveolar.
           
C.      Pengukuran Volume Paru-Paru
Peralatan yang relative sederhana, spirometer (gbr 7.7), digunakan untuk mengukur aliran udara yang masuk maupun keluar dari paru-paru dan merekam aliran udara dalam grafik volume terhadap waktu.  Gambar 7.8 menunjukan perekaman yang biasa dilakukan pada orang tua dengan kondisi pernafasan yang beragam. Selama pernafasan normal pada keadaan istirahat (tidal volume at rest). Pada permulaan dan akhir pernafasan normal terdapat penerimaan yang dapat dipertimbangkan. Pada akhir penghirupan nafas secara normal mungkin diikuti oleh usaha untuk kemudian memenuhi paru-paru dengan udara. Udara tambahan yang dihirup disebut sebagai volume penerimaan penghirupan (inspiratory reserve volume).

Gambar 7.7. Spirometer digunakan mengukur variasi kuantitas fungsi paru. Aliran udara kedalam dan keluar paru-paru direkam pada kertas berputar.  a) Penampang melintang spirometer memperlihatkan bagaimana air digunakan sebagai penjaga ketat udara didalam drum seimbang.  b) Satu dari penulis (JRC) menghasilkan grafik yang diperlihatkan pada gambar 7.8. Klem hidung menekan semua udara melalui mulut.

D.     Hubungan Tekanan-Aliran Udara-Volume Pada Paru-Paru
Hubungan tekanan, aliran udara dan volume pada paru-paru selama pasang surut pernafasan untuk subjek yang normal dan untuk pasien dengan saluran udara yang sempit diperlihatkan pada gbr 7.9. Perbedaan tekanan dibutuhkan untuk menyebabkan udara mengalir kedalam atau keluar paru-paru bagi kesehatan individual cukup kecil. Catatlah bahwa perbedaan tekanan (gbr 7.9a) hanya terdiri dari beberapa sentimeter air (~200Pa) untuk individu normal. Gbr 7.9b menunjukan tingkat aliran udara masuk dan keluar dari paru-paru dalam ukuran liter per menit, dan gbr 7.9c menunjukan volume paru-paru selama perputaran pernafasan.
            Paru-paru dan dinding dada normalnya berpasangan dimana paru-paru mencoba untuk mengempis dan dada mencoba meluas. Tingkah laku dari system adalah hasil dari kombinasi dua karaktersistik fisik. Gambar 7.12 menunjukan kurva volume terhadap tekanan untuk dinding dada dan paru-paru yang terpisah berada pada satu kesamaan.
Volume diberikan sebagai prosentase dari kapasitas vital. Bila dinding dada terbebas dari interaksi dengan paru-paru dinding dada akan memiliki volume sebesar dua per tiga dari keseluruhan kapasitas vital. Paru-paru sendiri akan kolaps dan tidak sedikitpun memiliki volume udara. Paru-paru dan dinding dada bersama-sama berada pada volume relaksasi (FRC) sekitar 30% dari keseluruhan kapasitas vital.

E.      Fisika Alveoli
Alveoli secara fisika terdiri dari jutaan gelembung kecil yang berhubungan,mereka memiliki kecenderungan alami untuk menjadi lebih kecil terhadap tekanan permukaan pada penggarisan unik cairan. Penggarisan ini,disebut surfactant,sangat penting untuk paru-paru agar berfungsi dengan semestinya.ketidak hadiran surfactant dalam paru-paru pada bayi yang baru lahir,khususnya untuk yang lahir prematur,adalah penyebab sindrom ketegangan pernafasan idiopatik (RDS),yang kadang-kadang di sebut penyakit selaput hyaline.idiopathik artinya penyebab tidak diketahui.penyakit ini menyebabkan kematian ribuan bayi tiap tahun di amerika serikat.
Tegangan permukaan air dapat di temukan dengan mengukur beberapa banyak usaha yang dibutuhkan untuk menarik lingkaran kawat dari permukaan cairan bersih. Tegangan permukaan dari permukaan air-udara adalah 72 x 10 N/M; penghancuran permukaan detergan di udara adalah dari 25 sampai 45 x 10 N/M.pengukuran kualitatif tegangan permukaan ialah untuk mencatat seberapa lama gelembung kecil pada cairan dapat bertahan.senakin rendah tegangan permukaan,semakin lama gelembung bertahan. Pada tahun 1955 tercatat bahwa gelembung yang ditunjukkan dari paru-paru sangat stabil dan bertahan berjam-jam.dapat disimpulkan bahwa gelembung harus berpada pada tegangan permukaan yang sangat rendah,dengan demikian tekanan rendah dalam gelembung.

Tegangan permukaan sebagai fungsi dari luas film.(A) penampakan skema alat yang di gunakan mengukur tegangan permukaan film. Bejana penuh berisi cairan ,film dari material yang di pelajari di tebar pada permukaan ,pembatas yang bergerak digunakan untuk menekan film dan plat keseimbangan kontinu mencatat tegangan permukaan Y.(B) grafik dari tegangan permukanan dari paru berisi ekstraksi surfactant.catat berkurangnya luas dalam tegangan permukaan seperti berkurangnya luas danperbedaan kurva diperoleh seperti bertambahnya luas.garis tegak lurus sekitar 70 dynes/cm memperlihatkan bahwa tegangan permukaan air adalah konstan dengan berubahnya luas.(Dari Hildebrandt,J and Young A.C. In T.C Ruch and h>D.patton(Eds) ,Physiology and Biophysica 19Th ed,. W.B. Saundres company,Phyladelphia.1965

F.       Mekanisme pernafasan
Pernafasan secara normal berada di bawah kontrol tidak sadar walaupun tingkat pernafasan dapat diubah ,seseorang tidak menyadari pernafasan pada sebagian besar waktu kecuali ia menderita asma atau emphysema.kontrol psikologis pada pernafasan tergantung pada bnayak faktor tetapi pH pada pusat aspirasi dalam otak mengusahakan kontrol mendasar.
Fisika paru-paru dapat didemokan secara kasar oleh balon yang terikat kedalam bejana plastik transparan (dimisalkan dada) dan selembar karet benar-benar menutup ujung terbuka yang luas ( dimisalkan diafragma).leher balon suatu penutup kedap udara dipuncuk atas”dada” supaya balon menggelembung.suatu lubang keluar diperlukan sumbat gabus dipindahkan dari lubang kecil kepuncak.(a) setelah balon menggelembung sumbat berpindah saat udara mulai keluar dari balon,tekanan negatif dihasilkan dalam rongga dada menyebabkan “diafrgama”mendekati cocok ,balon (paru-paru akan berisi sedikit udara.bila satu tarikan kebawah pada “diafragma”,anda dapat lihat udara masuk ke “paru-paru” agak sukar mendapatkan pegangan diafragma menarik kebawah).(b) pneumothorax- udara dalam rongga dada-dapat distimulasi dengan menggerakan sumbat memasukan udara ke”dada”,”paru-paru” mengempis .dalam model sederhana ini”diafragma” juga rata.setiap paru ada dalam kompartemenya,dan normalnya kedua paru tidak mengempis bersamaan.


G.     Perlawanan atau tahanan aliran udara
Aliran udara dalam paru-paru dapat dianalogikan sebagai aliaran sirkuit listrik.”hukum Ohm” untuk aliran udara tampak seperti hukum Ohm untuk sirkuit listrik,dengan voltase di gantikan oleh perbedaan tekanan udara Rg adalah perbandingan ΔP terhadap ΔV/Δt.perlawanan udara di berikan pada satuan tekanan per satuan tingkat aliran.dalam kedokteran biasanya ditetapkan Pa/Liter/detik atau cmH2O(liter/detik).pada orang tua Rg=330 pa/liter (3,3 cm H2O/liter/detik).Rg tergantung pada dimensi tabung dan viskositas gas ,situasi ini di persulit dengan kerumitan saluran udara. Sebagian besar tahanan berada pada saluran udaraatas. Daerah hidung menyebabkan sekitar ½ Rg dan sekitar 20 % untuk saluran atas lainnya. Untuk subjek normal kurang dari 10% Rg berada pada saluran akhir. Oleh karena itu penyakit yang mempengaruhi saluran udara akhir ( bronchioles dan alveoli ) tidak diperkenankan memepengaruhi tahanan saluran udara sampai mereka mengalamu kemajuan.

H.     Kerja Pernafasan.
Beberapa pekerjaan yang dilakukan pada pernafasan normal menyebabkan sejumlah fraksi kecil dari keseluruhan energi dikonsumsi oleh tubuh (-2% pada saat beristirahat). Pekerjaan utama pernafasan dapat diumpamakan sebagai pekerjaan yang dilakukan pada peregangan per yang mewakili paru-paru,dinding dada dan sistem diafragma.yang proporsional dengan daerah bayangan pada gbr.7.2 bagaimanpun juga hal ini adalah penederhanaan yang berlebihan dari cara pernafasan.model yang lebih baik di tunjukan pada gbr 7.25 tahanan jaringan dan perlawanan aliran gas menghasilkan panas:ini dapat di wakili oleh noda yang mengotori (R) . kelembaman per dariparu-paru dan dinding dada juga harus diterima ;pada tingkat pernafasan normal,kelembaban dapat di tiadakan,tetapi pada tingkat pernafasan maksimum(lebih dari100 pernafasan/menit).hal ini dapat menjadi faktor yang signifikan,usaha pernafasan di tunjukan oleh total daerah berbahaya pada gbr 7.25b; daerah berbahaya yang lebih gelap mewakili usaha terhadap per C dan daerah yang lebih terang mewakili usaha terhadap perlawanan.selama pernafasan normal tidak ada usaha yang dilakukan selama pengeluaran ;otot-otot beristirahat dan per memadat untuk mengeluarkan udara.usaha pernafasan selama latihan berat dapat menghabiskan 25% total konsumsi energi tubuh

I.        Fisika beberapa penyakit paru-paru yang umum
Penyakit paru-paru menyebabkan prosentase yang tinggi pada permasalahan kedokteran .diperkirakan sekitar 15% penduduk amerika serikat diatas usia 40 terdeteksi memiliki penyakit paru-paru.banyak dari penyakit ini dapat dipahami oleh karena perubahan fisik pada paru-paru .tentu saja hal ini tidak berarti bahwa ahli kedokteran dapat menyembuhakn mereka.aspek fisika dari penyakit paru-paru yang umum di diskusikan pada bagian ini.fisika RSD pada bayi telah di diskusiakn pada bagian 7.5
Pada keadaan istirahat hanya sedikit fraksi kapasitas paru-paru yang di gunakan.oleh karena itu penyakit paru-paru dapat mengurangi kapasitas sering tidak menunjukan gejala pada tingkat permulaan ketika gejala timbul,penyakit sudah berkembang.banyak tes fungsi paru-paru mengusahakan mekanisme paru-paru pada batasannya dan oleh karena itu mempermudah deteksi perubahan yang tidak biasanya.terdapat beberapa tes sederhana yang harus dilakukan pada tiap pemeriksaan kesehatan.
Pada radang jaringan paru-paru selaput diantara alveoli menebal.hal ini memiliki dua pengaruh : (1) compliance paru-paru menurun dan,(2) difusi O2 menunju pulmonary kapiler menurun.penolakan pengeluaran biasanya normal.sesorang yang menderita penyakit ini akan menderita kesakitan bernafas (dyspnea) atau pemendekkan nafas selama latihan.radang jaringan (fibrosis)paru-paru dapat timbul bila paru-paru teriritasi (misalnya: penyembuhan kangker),walaupun ini bukanlah satu-satunya penyebab.




BAB VII
BIOKIMIA SISTEM PERNAPASAN
A.     Volume Udara Pernafasan
Dalam keadaan normal, volume udara paru-paru manusia mencapai 4500 cc. Udara ini dikenal sebagai kapasitas total udara pernapasan manusia.
Walaupun demikian, kapasitas vital udara yang digunakan dalam proses bernapas mencapai 3500 cc, yang 1000 cc merupakan sisa udara yang tidak dapat digunakan tetapi senantiasa mengisi bagian paru-paru sebagai residu atau udara sisa. Kapasitas vital adalah jumlah udara maksimun yang dapat dikeluarkan seseorang setelah mengisi paru-parunya secara maksimum.
Dalam keadaaan normal, kegiatan inspirasi dan ekpirasi atau menghirup dan menghembuskan udara dalam bernapas hanya menggunakan sekitar 500 cc volume udara pernapasan (kapasitas tidal = ± 500 cc). Kapasitas tidal adalah jumlah udara yang keluar masuk pare-paru pada pernapasan normal. Dalam keadaan luar biasa, inspirasi maupun ekspirasi dalam menggunakan sekitar 1500 cc udara pernapasan (expiratory reserve volume = inspiratory reserve volume = 1500 cc.
Volume paru-paru dapat meningkat akibat kontraksi otot antar tulang rusuk dan otot diafragma dan dalam keadaan aktivitas fisik berat, dibantu oleh otot-otot lain (leher, punggung, dada) untuk meningkatkan volume paru-paru.
B.      Gas-gas dalam Udara Pernapasan
Persentase gas utama pernapasan dalam udara yang keluar masuk paru-paru :
Gas
Udara luar sebelum masuk paru-paru(%)
Udara di alveoli (%)
Udara yang keluar dari paru-paru (%)
Nitrogen (N2)
79,01
80,7
79,6
Oksigen (O2)
20,95
13,8
16,4
Karbon dioksida (CO2)
0,04
5,5
4,0



Pertukaran udara berlangsung di dalam avelous dan pembuluh darah yang mengelilinginya. Gas oksigen dan karbon dioksida akan berdifusi melalui sel-sel yang menyusun dinding avelous dan kapiler darah. Udara aveolus mengandung zat oksigen yang lebih tinggi dan karbon dioksida lebih rendah dari pada gas di dalam darah pembuluh kapiler. Oleh karena itu molekul cenderung berpindah dari konsentrasi yang lebih tinggi ke rendah, maka oksigen berdifusi dari udara aveolus ke dalam darah, dan karbon dioksida akan berdifusi dari pembuluh darah ke avelous. Pengangkutan CO₂ oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 cara yaitu : (1) Karbondioksida larut dalam plasma dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhydrase. (2) Karbondioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (3) Karbondioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO₂) melalui proses berantai pertukaran klorida.
C.      Energi Dan Pernafasan
Energi yang dihasilkan oleh proses pernapasan akan digunakan untuk membentuk molekul berenergi, yaitu ATP (Adenosin Tri Phospate). Selanjutnya,molekul ATP akan disimpan dalam sel dan merupakan sumber energy utama untuk aktivitas tubuh. ATP berasal dari perombakan senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak. Gula (glukosa) dari pemecahan karbohidrat dalam tubuh diubah terlebih dahulu menjadi senyawa fosfat yang dikatalisis oleh bantuan enzim glukokinase. Selanjutnya senyawa fosfat diubah menjadi asam piruvat dan akhirnya dibebaskan dalam bentuk H₂O dan CO₂ sebagai hasil samping oksidasi tersebut. Proses respirasi sel dari bahan glukosa secara garis besar, meliputi tiga tahapan, yaitu proses glikosis, siklus Krebs, dan transfer elektron.
Pada pekerja berat atau para atlit yang beraktivitas tinggi, pembentukan energy dapat dilakukan secara anaerobic. Hal ini disebabkan bila tubuh kekurangan suplai oksigen maka akan terjadi proses perombakan asam piruvat menjadi asam laktat yang akan membentuk 2 mol ATP.
D.     Frekuensi Pernafasan
Jumlah udara yang keluar masuk ke paru-paru setiap kali bernapas disebut sebagai frekuensi pernapasan. Pada umumnya,frekuensi pernapasan manusia setiap menitnya sebanyak 15-18 kali. Cepat atau lambatnya frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :
Usia. Semakin bertambahnya usia seseorang akan semakin rendah frekuensi pernapasannya.Hal ini berhubungan dengan energy yang dibutuhkan.
Jenis kelamin. Pada umumnya pria memiliki frekuensi pernapasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan wanita.Kebutuhan akan oksigen serta produksi karbondioksida pada pria lebih tinggi dibandingkan wanita.
Suhu tubuh. Semakin tinggi suhu tubuh seseorang maka aka semakin cepat frekuensi pernapasannya, hal ini  berhubungan dengan penigkatan proses metabolism yang terjadi dalam tubuh.
Posisi atau kedudukan tubuh. Frekuensi pernapasan ketika sedang duduk akan berbeda dibandingkan dengan ketika sedang berjongkok atatu berdiri.Hal ini berhubungan erat dengan energy yang dibutuhkan oleh organ tubuh sebagai tumpuan berat tubuh.
Aktivitas. Seseorang yang aktivitas fisiknya tingi seperti olahragawan akan membutuhkan lebih banyak energi daripada orang yang diamatau santai, oleh karena itu, frekuensi pernapasan orang tersebut juga lebih tinggi. Gerakan dan frekuensi pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang terdapat di otak. Selain itu, frekuensi pernapasan distimulus oleh konsentrasi karbondioksida (CO₂) dalam darah.
E.      Pengangkutan O2 & CO2 dalam Darah
O2 yang telah berdifusi dari alveoli ke dalam darah paru akan ditranspor dalam bentuk gabungan dengan hemoglobin ke kapiler jaringan, dimana O2 dilepaskan untuk digunakan sel. Dalam jaringan, O2 bereaksi dengan berbagai bahan makanan, membentuk sejumlah besar CO2, yang masuk ke dalam kapiler jaringan dan ditranspor kembali ke paru.
F.        Tekanan o2 dan co2 dalam paru, darah dan jaringan
Gas dapat bergerak dengan cara difusi, yang disebabkan oleh perbedaan tekanan. O2 berdifusi dari alveoli ke dalam darah kapiler paru karena PO2 alveoli > PO2 darah paru. Lalu di jaringan, PO2 yang tinggi dalam darah kapiler menyebabkan O2 berdifusi ke dalam sel. Selanjutnya, O2 dimetabolisme membentuk CO2. PCO2 meningkat, sehingga CO2 berdifusi ke dalam kapiler jaringan. Demikian pula, CO2 berdifusi keluar dari darah, masuk ke alveoli karena PCO2 darah kapiler paru lebih besar.
G.     Pengangkutan o2
O2 yang diangkut darah terdapat dalam 2 bentuk, yang terlarut dan terikat secara kimia dengan Hb. Jumlah O2 terlarut plasma darah berbanding lurus dengan tekanan parsialnya dalam darah. Pada keadaan normal, jumlah O2 terlarut sangat sedikit, karena kelarutannya dalam cairan tubuh sangat rendah. Pada PO2 darah 100mmHg, hanya + 3 mL O2 yang terlarut dalam 1 L darah. Dengan demikian, pada keadaan istirahat, jumlah O2 terlarut yang diangkut hanya + 15 mL/menit. Karena itu, transpor O2 yang lebih berperan adalah dalam bentuk ikatan dengan Hb.
H.     Pengangkutan CO2

CO2 yang dihasilkan metabolisme jaringan akan berdifusi ke dalam darah dan diangkut dalam 3 bentuk, yaitu:

1.  Daya larut CO2 dalam darah  CO2 terlarut  > O2, namun pada PCO2 normal, hanya +10% yang ditranspor berbentuk terlarut.

2. Ikatan dengan Hb dan protein plasma +30% CO2 berikatan dengan bagian globin dari Hb, membentuk HbCO2 (karbaminohemoglobin).
Deoksihemoglobin memiliki afinitas lebih besar terhadap CO2 dibandingkan O2. Pelepasan O2 di kapiler jaringan meningkatkan kemampuan pengikatan Hb dengan CO2. Sejumlah kecil CO2 juga berikatan dengan protein plasma (ikatan karbamino), namun jumlahnya dapat diabaikan. Kedua ikatan ini merupakan reaksi longgar dan reversibel.
 60-70% total CO2. Ion HCO3 terbentuk dalam eritrosit melalui reaksi: CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

3.      Ion HCO3

Setelah melepas O2, Hb dapat langsung mengikat CO2 dan mengangkutnya dari paru untuk dihembuskan keluar. CO2 bereaksi dengan gugus α-amino terminal hemoglobin, membentuk karbamat dan melepas proton yang turut menimbulkan efek Bohr. Konversi ini mendorong pembentukan jembatan garam antara rantai α dan β, sebagai ciri khas status deoksi. Pada paru, oksigenasi Hb disertai ekspulsi, kemudian ekspirasi CO2.

BAB VIII

PENUTUP

Kesimpulan
            Sistem pernafasan terdiri daripada hidung , trakea , paru-paru , tulang rusuk , otot interkosta , bronkus , bronkiol , alveolus dan diafragma .
Dalam mekanismenya, Udara disedot ke dalam paru-paru melalui hidung dan  trakea,
dinding trakea disokong oleh gelang rawan supaya menjadi kuat dan sentiasa terbuka
trakea bercabang kepada bronkus kanan dan bronkus kiri yang disambungkan kepada paru-paru .kedua-dua bronkus bercabang lagi kepada bronkiol dan alveolus pada hujung bronkiol .Alveolus mempunyai penyesuaian berikut untuk memudahkan pertukaran gas.

            Penulis menyimpulkan system pernafasan adalah system dalam tubuh yang harus dijaga dan dipelihara, karena jika salah satu organ pernafasan rusak akan mengganggu organ system pernafasan yang lain. Dengan nafas kita bisa Hidup.

Saran
       Jagalah kesehatan organ pernafasan terutama pada paru-paru dan organ sistem pernafasan lainny











Tidak ada komentar:

Posting Komentar