Sistem pernapasan manusia tersusun atas organ pernapasan yang meliputi hidung, faring (tenggorokan), laring (ruang suara), trakea (batang tenggorokan), bronkus, bronkiolus, dan paru-paru. Selain itu, terjadi dua fungsi utama dalam proses bernapas, meliputi penghubung (penghirupan dan pelepasan udara), dan proses respirasi (pertukaran gas).

Mengapa manusia harus bernapas? Tentunya, secara langsung atau tidak langsung kita sudah mengetahui bahwa makhluk hidup membutuhkan udara agar dapat bertahan hidup. Alasannya, karena tubuh membutuhkan oksigen agar dapat bekerja dan bertahan hidup.

Namun apakah apakah semua jenis gas yang ada di udara diperlukan oleh manusia? Bagaimanakah mekanisme pertukaran udara di dalam tubuh manusia?

Respirasi

Inti dari struktur dan fungsi sistem pernapasan manusia sebetulnya adalah respirasi. Respirasi adalah proses pertukaran gas yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Pertukaran tersebut maksudnya adalah memilah dan memilih gas yang dibutuhkan di udara. Caranya dengan mengambil yang dibutuhkan lalu mengabaikan atau membuang gas yang tidak dibutuhkan oleh tubuh.

Menurut Tim Kemdikbud (2017, hlm. 48) Terdapat tiga proses dasar dalam respirasi manusia, yakni bernapas, respirasi eksternal, dan respirasi internal.

  1. Bernapas,
    atau diisebut juga ventilasi paru-paru, merupakan proses menghirup udara (inhalasi) dan mengembuskan udara (ekhalasi) yang melibatkan pertukaran udara antara atmosfer dengan alveolus paru-paru.
  2. Respirasi eksternal,
    merupakan pertukaran gas-gas antara alveolus paru-paru dengan darah di dalam pembuluh kapiler paru-paru. Pada proses tersebut darah dalam pembuluh kapiler mengikat O2 dari alveolus dan melepaskan CO2 menuju alveolus.
  3. Respirasi internal,
    merupakan pertukaran gas-gas antara darah di dalam pembuluh kapiler jaringan tubuh dengan sel-sel atau jaringan tubuh. Pada proses tersebut darah melepaskan O2 dan mengikat CO2 . Di dalam sel tubuh, O2 digunakan untuk reaksi metabolisme tubuh, selama proses ini dihasilkan energi berupa ATP dan sisa metabolisme berupa CO2, proses dalam sel ini disebut dengan respirasi seluler.

Organ Pernapasan Manusia

Respirasi tentunya tidak dapat terjadi tanpa organ yang melakukan segala kebutuhan sistem respirasi. Berbagai organ pernapasan manusia dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar organ penyusun sistem pernapasan manusia

Dalam buku yang disusun oleh Tim Kemdikbud (2017, hlm. Dijelaskan organ penyusun sistem pernapasan manusia beserta fungsinya adalah sebagai berikut.

Hidung

Hidung adalah organ pernapasan yang langsung berhubungan dengan udara luar. Organ ini berfungsi untuk memproses udara sebelum masuk ke tubuh melalui susunan-susunannya meliputi: rambut-rambut hidung, selaput lendir, konka, dan reseptor olfaktori.

  1. Rambut-rambut hidung berfungsi untuk menyaring partikel debu atau kotoran yang masuk bersama udara.
  2. Selaput lendir sebagai perangkap benda asing yang masuk terhirup saat bernapas, misalnya debu, virus, dan bakteri.
  3. Konka mempunyai banyak kapiler darah yang berfungsi menyamakan suhu udara yang terhirup dari luar dengan suhu tubuh atau menghangatkan udara yang masuk ke paru-paru.

Faring

Faring adalah organ pernapasan yang terletak di belakang (posterior) rongga hidung hingga rongga mulut dan di atas laring (superior). Dinding faring, tersusun dari otot rangka yang dilapisi oleh membran mukosa. Kontraksi dari otot rangka tersebut membantu dalam proses menelan makanan.

Organ faring berfungsi sebagai jalur masuk udara dan makanan, ruang resonansi suara, serta tempat tonsil yang berpartisipasi pada reaksi kekebalan tubuh dalam melawan benda asing.

Laring

Laring atau ruang suara merupakan organ pernapasan yang menghubungkan faring dengan trakea. Di dalam laring terdapat:

  1. Epiglotis,
    yakni berupa katup tulang rawan yang berbentuk seperti daun dilapisi oleh sel-sel epitel, berfungsi untuk menutup laring sewaktu menelan makanan atau minuman. Apabila ada partikel kecil seperti debu, asap, makanan, atau minuman yang masuk ke dalam laring akan terjadi refleks batuk, yang berfungsi untuk mengeluarkan partikel tersebut dari laring.
  2. Pita suara,
    yang merupakan organ yang dapat digetarkan oleh suara yang masuk sehingga menghasilkan gelombang suara. Gelombang suara ini dapat diatur untuk menghasilkan berbagai bunyi dengan cara mengatur kolom udara pada faring, rongga hidung, dan mulut. Tinggi rendahnya suara dikontrol oleh tegangan pita suara. Semakin tegang pita suara, maka semakin tinggi nada suara yang dihasilkan.

Trakea (Batang Tenggorokan)

Trakea adalah saluran yang menghubungkan laring dengan bronkus, dan memiliki panjang sekitar 10-12 cm dengan lebar 2 cm. Dindingnya tersusun dari cincin-cincin tulang rawan dan selaput lendir yang terdiri atas jaringan epitelium bersilia. Silia pada dinding trakea berfungsi untuk menyaring benda-benda asing yang masuk ke dalam saluran pernapasan.

Bronkus

Bagian paling dasar dari trakea bercabang menjadi dua, dan percabangan tersebut disebut dengan bronkus yang masing-masing memasuki paru-paru kanan dan paru-paru kiri. Struktur bronkus hampir sama dengan trakea, tetapi lebih sempit. Bentuk tulang rawan bronkus tidak teratur, tetapi berselang-seling dengan otot polos.

Bronkiolus

Di dalam paru-paru bronkus bercabang-cabang lagi. Bronkiolus merupakan cabang-cabang kecil dari bronkus. Pada ujung-ujung bronkiolus terdapat gelembung-gelembung yang sangat kecil dan berdinding tipis yang disebut alveolus (jamak = alveoli).

Paru-Paru

Paru-paru merupakan alat pernapasan utama yang mampu menarik dan menghebuskan udara. Organ paru-paru terbagi menjadi dua bagian, yakni:

  1. paru-paru kanan (pulmo dekster) yang terdiri atas 3 lobus, dan
  2. paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus.

Organ paru-paru dibungkus oleh selaput rangkap dua yang disebut pleura. Pleura adalah kantung tertutup yang berisi cairan limfa yang berfungsi melindungi paru-paru dari gesekan saat mengembang dan mengempis.

Alveolus

Di dalam paru-paru terdapat bagian yang berperan dalam pertukaran gas oksigen dan gas karbon dioksida yang disebut dengan alveolus. Dinding alveolus tersusun atas satu lapis jaringan epitel pipih yang memudahkan molekul-molekul gas melaluinya.

Dinding alveolus berbatasan dengan pembuluh kapiler darah, sehingga gas-gas dalam alveolus dapat dengan mudah mengalami pertukaran dengan gas-gas yang ada di dalam darah. Adanya gelembung-gelembung alveolus memungkinkan pertambahan luas permukaan untuk proses pertukaran gas.

Menariknya, luas permukaan alveolus 100 kali luas permukaan tubuh manusia. Besarnya luas permukaan seluruh alveolus dalam paru-paru menyebabkan penyerapan oksigen menjadi lebih efisien.

Mekanisme Pernapasan Manusia

Mekanisme pernapasan manusia terdiri dari dua mekanisme, yaitu menghirup udara (inhalasi/inspirasi) dan mengembuskan udara (ekshalasi/ekspirasi). Keduanya melibatkan pertukaran udara antara atmosfer (lapisan udara bumi; luar tubuh) dengan alveolus paru-paru.

Pada saat melakukan mekanisme pernapasan terjadi kerja sama antara otot dada, tulang rusuk, otot perut, dan diafragma. Diafragma adalah otot yang terdapat di antara rongga dada dan rongga perut.

Penjelasan mekanisme inspirasi dan ekspirasi pada sistem pernapasan manusia adalah sebagai berikut:

  1. Pada saat inspirasi, diafragma dan otot dada berkontraksi, volume rongga dada membesar, paru-paru mengembang, dan udara masuk ke paru-paru.
  2. Sedangkan pada saat ekspirasi, diafragma dan otot dada berelaksasi, volume rongga dada kembali normal, paru-paru kembali normal, dan udara keluar dari paru-paru (Tim Kemdikbud, 2017, hlm. 55).

Satu kali pernapasan terdiri atas satu inspirasi dan satu ekspirasi. Berdasarkan aktivitas otot-otot pernapasan, pernafasan dibagi menjadi dua jenis, yakni:

  1. Pernapasan dada, yang berarti bernapas dengan membesarkan dan mengecilkan volume rongga dada.
  2. Pernapasan perut, yakni membesarkan dan mengecilkan volume rongga perut.

Frekuensi Pernapasan

Frekuensi pernapasan maksudnya adalah berapa banyak seseorang bernapas dalam satuan waktu tertentu. Terdapat beberapa faktor yang memengaruhi frekuensi pernapasan di antaranya adalah jenis kelamin, posisi tubuh, dan kegiatan tubuh, umur dan suhu tubuh. Berikut adalah penjelasannya.

  1. Umur,
    semakin bertambah umur seseorang maka semakin rendah frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan makin berkurangnya proporsi kebutuhan energinya.
  2. Jenis kelamin,
    pada umumnya laki-laki lebih banyak bergerak sehingga lebih banyak memerlukan energy, akibatnya kebutuhan oksigen dan produksi CO2 pada laki-laki juga lebih tinggi.
  3. Suhu tubuh,
    semakin tinggi suhu tubuh maka semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal tersebut terjadi karena peningkatan proses metabolisme di dalam tubuh yang bersamaan dengan tinggi suhu, sehingga diperlukan peningkatan pemasukan oksigen dan pengeluaran CO2.
  4. Posisi tubuh,
    pada saat posisi tubuh berdiri, otot-otot kaki akan berkontraksi untuk menghasilkan tenaga yang dibutuhkan tubuh untuk tetap tegak berdiri. Sedangkan pada saat posisi tubuh duduk atau berbaring, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar tubuh sehingga tubuh tidak membutuhkan banyak energi, dan frekuensi pernapasannya lebih rendah.
  5. Kegiatan atau aktivitas tubuh,
    seseorang yang melakukan aktivitas tinggi memerlukan lebih banyak energi dibandingkan dengan orang yang tidak melakukan aktivitas seperti duduk santai atau tiduran. Ketika tubuh memerlukan banyak energi maka tubuh perlu lebih banyak oksigen sehingga frekuensi pernapasan meningkat.

Volume Pernapasan

Volume pernapasan maksudnya adalah seberapa banyak volume udara yang digunakan ketika bernapas. Terdapat beberapa volume udara yang digunakan dalam proses pernapasan , yakni sebagai berikut.

  1. Volume tidal,
    yaitu volume udara yang keluar masuk paru-paru saat tubuh melakukan inspirasi atau ekspirasi biasa (normal), volumenya sekitar 500 mL.
  2. Volume cadangan ekspirasi,
    merupakan volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal dari paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa, volume cadangan ekspirasi sekitar 1.500 mL.
  3. Volume cadangan inspirasi,
    yakni volume udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru setelah melakukan inspirasi secara biasa, volume cadangan inspirasi sekitar 1.500 mL.
  4. Volume residu,
    yaitu volume udara yang masih tersisa di dalam paru-paru meskipun telah melakukan ekspirasi secara maksimal, volumenya sekitar 1.000 mL.
  5. Kapasitas vital paru-paru,
    merupakan total dari volume tidal + volume cadangan ekspirasi + volume cadangan inspirasi. Kapasitas vital paru-paru sekitar 3.500 mL.
  6. Kapasitas total paru-paru,
    yakni volume udara yang dapat ditampung secara maksimal dalam paru-paru. Volume kapasitas total paru-paru yaitu volume kapasitas vital paru-paru + volume residu, volumenya sekitar 4.500 mL.

Gangguan atau Penyakit pada Sistem Pernapasan

Beberapa contoh gangguan atau penyakit pada sistem pernapasan manusia beserta penyebabnya adalah sebagai berikut.

Influenza

Influenza adalah penyakit yang disebabkan oleh infeksi virus influenza dengan gejala demam, pilek, bersin-bersin, batuk, sakit kepala, sakit otot.

Penyakit ini dapat dicegah dengan menjaga jarak dengan pembawa virus (yang telah sakit influenza) mengenakan masker, mejaga imunitas tubuh yakni makan makanan bernutrisi, dan rajin mencuci tangan.

Pneumonia

Pneumonia merupakan infeksi pada bronkiolus dan alveolus yang disebabkan oleh infeksi dari virus, bakteri, jamur, dan parasit laiinnya. Namun kebanyakan pneumonia disebabkan oleh bakteri Streptococcus pneumoniae.

Paru-paru penderita pneumonia terdapat cairan yang kental yang mengganggu proses pertukaran gas pada paru-paru.

Penanganan pneumonia dapat dilakukan dengan memberikan antibiotik, obat pembuat saluran napas menjadi lebar (bronkodilator), terapi oksigen, dan penyedotan cairan dalam paru-paru.

Tonsilis

Tonsilis disebabkan oleh daya tahan tubuh dalam kondisi lemah, sehingga virus dan bakteri menginfeksi tonsil dan menyebabkan penyakit tonsilitis. Gejala tonsilitis yaitu sakit tenggorokan, tonsil mengalami peradangan, batuk, sakit kepala, sakit pada bagian leher atau telinga, dan demam. Pencegahannya alah menjaga imunitas tubuh, dan menjaga kesehatan.

Faringitis

Faringitis adalah penyakit yang disebabkan oleh infeksi pada faring oleh kuman penyakit, seperti virus, bakteri, maupun jamur. Orang yang menderita faringitis biasanya disertai dengan radang tonsil (amandel), yang menyebabkan rasa nyeri saat menelan makanan. Penanganan faringitis yaitu dengan memberi antibiotik dan anti-fungi untuk membunuh bakteri serta jamur yang menginfeksi faring.

Tuberculosis (TBC)

Penyakit TBC disebabkan oleh infeksi bakteri Mycobacterium tuberculosis. Selain menginfeksi paru-paru, bakteri ini juga dapat menginfeksi bagian lain dari tubuh. Gejala dari penyakit TBC yaitu mudah lelah, berat badan turun drastis, lesu, hilang nafsu makan, demam, berkeringat di malam hari, sulit bernapas, sakit pada bagian dada, dan batuk berdarah.

Pengobatannya meliputi berbagai obat khusus untuk mengurangi aktivitas bakteri dan harus diminum secara teratur selama berbulan-bulan bahkan satu tahun penuh tanpa melewatkannya satu kali pun.

Asma

Asma merupakan salah satu kelainan yang menyerang saluran pernapasan. Asma dapat disebabkan oleh faktor lingkungan. Faktor lingkungan yang dapat menyebabkan asma diantaranya masuknya zat pemicu alergi (alergen) dalam tubuh, misalnya asap rokok, debu, bulu hewan peliharaan, dan lain-lain.

Masuknya alergen, akan memicu tubuh untuk menghasilkan senyawa kimia seperti prostaglandin dan histamin. Senyawa kimia tersebutlah yang dapat memicu penyempitan saluran pernapasan.

Penanganan penyakit ini adalah bahwa penderita asma harus berhati-hati, dan menghindari keadaan atau benda-benda yang dapat memicu asma.

Kanker Paru-Paru

Kanker paru-paru terjadi karena pertumbuhan selsel yang tidak terkendali pada jaringan dalam paru-paru. Jika sel-sel tersebut tidak segera ditangani, dapat menyebar ke seluruh paru-paru bahkan jaringan di sekitar paru-paru.

Sekitar 85% kasus kanker paru-paru disebabkan oleh merokok dalam jangka waktu yang lama, sedangkan 10-15% kasus terjadi pada orang yang tidak pernah merokok. Kanker paru-paru pada orang yang tidak merokok dapat diakibatkan karena kombinasi faktor keturunan dan faktor lingkungan, misalnya menghirup debu asbes dan udara yang terpolusi, termasuk akibat menjadi perokok pasif.

Gejala orang yang menderita kanker paru-paru yaitu batuk disertai darah, berat badan berkurang drastis, napas menjadi pendek, dan sakit pada bagian dada.

Referensi

  1. Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan. (2017). Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VIII. Jakarta: Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *