ANFIS Respirasi

TUGAS FISIOLOGI

SISTEM RESPIRASI

Sabtu, 20 Oktober 2012

Nur Azizah

NIM 4002120107

1.      Jelaskan definisi sistem pernapasan?

Jawaban:

Peristiwa menghirup udara dari luar yang mengandung (oksigen) serta menghembuskan udara yang banyak mengandung karbondioksida sebagai sisa dari oksidasi keluar dari tubuh. Pengisapan udara ini disebut inspirasi dan menghembuskan disebut ekspirasi (Syaifuddin, 2006).

Proses pengambilan gas oksigen dari lingkungan dan pengeluaran karbondioksida dari dalam tubuh makhluk hidup.

2.      Jelaskan mekanisme kerja paru?

Paru-paru berfungsi sebagai penyuplai oksigen bagi tubuh kita dan ia bekerja secara otomatis. Ketika tubuh bekerja keras, paru-paru akan bekerja lebih cepat. Sebaliknya, ketika tubuh dalam keadaan santai, paru-paru juga bekerja dengan lebih pelan.

Manusia menghirup udara untuk mendapatkan oksigen, namun tidak semua udara yang dihirup dapat digunakan oleh tubuh, karena udara tercampur dengan berbagai jenis gas. Pada waktu kita bernapas, paru-paru menarik udara dari ruang tenggorokan. Saat dihembuskan, rangka tulang rusuk tertarik ke arah dalam, dan diafragma di bawah tulang rusuk bergerak ke atas. Ketika paru-paru mengecil, udara yang ada di dalam kantung udara sedikit demi sedikit terdorong ke luar melalui batang tenggorokan. Jika oksigen sudah sampai pada bronkus, maka oksigen siap untuk masuk ke dalam saluran paru-paru. Oksigen akan berdifusi lewat pembuluh darah berupa kapiler-kapiler arteri dengan cara difusi. Kapiler-kapiler ini terdapat pada alveolus yang merupakan cabang dari bronkiolus. Pada alveolus ini akan terjadi pertukaran gas oksigen dan karbondioksida. Oksigen diikat oleh hemoglobin dalam sel-sel darah merah (eritrosit), lalu diedarkan ke seluruh sel-sel tubuh yang nantinya akan digunakan oleh mitokondria alam respirasi tingkat seluler untuk menghasilkan energi berupa ATP (Adenosin Tripospat). Karbondioksida akan dibawa oleh kapiler vena untuk dibawa ke alveolus dan akan dikeluarkan di alveolus melalui proses respirasi.

3.      Jelaskan transport dan hukum gas?

Transport Gas

Transportasi gas yaitu perpindahan O₂ dan CO₂ (dalam bentuk gabungan dengan hemoglobin) dari ke kapiler jaringan. Faktor-faktor yang mempengaruhinya:

a.       Difusi O₂, CO_2, dan aliran darah

b.      Daya pompa darah

c.       Jumlah oksigen yang dilepaskan dari hemoglobin di dalam jaringan

d.      Eritrosit dan hemoglobin

Selisih tekanan parsial antara oksigen dan karbondioksida menekankan bahwa kunci dari pergerakan gas oksigen mengalir dari alveoli masuk ke dalam jaringan melalui darah, sedangkan karbondioksida mengalir dari jaringan ke alveoli melalui pembuluh darah. Akan tetapi, jumlah kedua gas yang ditransfor ke jaringan dan dari jaringan secara keseluruhan tidak cukup bila oksigen tidak larut dalam darah dan bergabung dengan protein pembawa oksigen (hemoglobin). Demikian juga karbondioksida yang larut masuk ke dalam serangkaian reaksi kimia reversibel (rangkaian perubahan udara) yang mengubah menjadi senyawa lain. Adanya hemoglobin menaikkan kapasitas pengangkutan oksigen dalam darah sampai 70 kali dan reaksi karbondioksida menaikkan kadar karbondioksida dalam darah menjadi 17 kali.

Transport gas pernapasan:

1)      Ventilasi

Ventilasi merupakan proses pertukaran udara antara atmosfer dengan alveoli. Proses ini terdiri dari inspirasi (masuknya udara ke paru-paru) dan ekspirasi (keluarnya udara dari paru-paru). Ventilasi terjadi karena adanya perubahan tekanan intra pulmonal, pada saat inspirasi tekanan intra pulmonal lebih rendah dari tekanan atmosfer sehingga udara dari atmosfer akan terhisap ke dalam paru-paru. Sebaliknya pada saat ekspirasi tekanan intrapulmonal menjadi lebih tinggi dari atmosfer sehingga udara akan tertiup keluar dari paru-paru.

Perubahan tekanan intrapulmonal tersebut disebabkan karena perubahan volume thorax akibat kerja dari otot-otot pernafasan dan diafragma. Pada saat inspirasi terjadi kontraksi dari otot-otot insiprasi (muskulus interkostalis eksternus dan diafragma) sehingga terjadi elevasi dari tulang-tulang kostae dan menyebabkan peningkatan volume cavum thorax (rongga dada), secara bersamaan paru-paru juga akan ikut mengembang sehingga tekanan intra pulmonal menurun dan udara terhirup ke dalam paru-paru.

Setelah inspirasi normal biasanya kita masih bisa menghirup udara dalam-dalam (menarik nafas dalam), hal ini dimungkinkan karena kerja dari otot-otot tambahan isnpirasi yaitu muskulus sternokleidomastoideus dan muskulus skalenus. Ekspirasi merupakan proses yang pasif dimana setelah terjadi pengembangan cavum thorax akibat kerja otot-otot inspirasi maka setelah otot-otot tersebut relaksasi maka terjadilah ekspirasi. Tetapi setelah ekspirasi normal, kitapun masih bisa menghembuskan nafas dalam-dalam karena adanya kerja dari otot-otot ekspirasi yaitu muskulus interkostalis internus dan muskulus abdominis.

Kerja dari otot-otot pernafasan disebabkan karena adanya perintah dari pusat pernafasan (medula oblongata) pada otak. Medula oblongata terdiri dari sekelompok neuron inspirasi dan ekspirasi. Eksitasi neuron-neuron inspirasi akan dilanjutkan dengan eksitasi pada neuron-neuron ekspirasi serta inhibisi terhadap neuron-neuron inspirasi sehingga terjadilah peristiwa inspirasi yang diikuti dengan peristiwa ekspirasi. Area inspirasi dan area ekspirasi ini terdapat pada daerah berirama medula (medulla rithmicity) yang menyebabkan irama pernafasan berjalan teratur dengan perbandingan 2 : 3 (inspirasi : ekspirasi). Ventilasi dipengaruhi oleh :

a)      Kadar oksigen pada atmosfer

b)      Kebersihan jalan nafas

c)      Daya recoil & complience (kembang kempis) dari paru-paru

d)     Pusat pernafasan

Fleksibilitas paru sangat penting dalam proses ventilasi. Fleksibilitas paru dijaga oleh surfaktan. Surfaktan merupakan campuran lipoprotein yang dikeluarkan sel sekretori alveoli pada bagian epitel alveolus dan berfungsi menurunkan tegangan permukaan alveolus yang disebabkan karena daya tarik menarik molekul air & mencegah kolaps alveoli dengan cara membentuk lapisan monomolekuler antara lapisan cairan dan udara.

Energi yang diperlukan untuk ventilasi adalah 2 – 3% energi total yang dibentuk oleh tubuh. Kebutuhan energi ini akan meningkat saat olah raga berat, bisa mencapai 25 kali lipat. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi dan diekspirasi dalam pernafasan normal. IRV (volume cadangan inspirasi) adalah volume udara yang masih bisa dihirup paru-paru setelah inspirasi normal. ERV (volume cadangan ekspirasi) adalah volume udara yang masih bisa diekshalasi setelah ekspirasi normal. Sedangkan RV (volume sisa) adalah volume udara yang masih tersisa dalam paru-paru setelah ekspirasi kuat.

2)      Difusi

Difusi dalam respirasi merupakan proses pertukaran gas antara alveoli dengan darah pada kapiler paru. Proses difusi terjadi karena perbedaan tekanan, gas berdifusi dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Salah satu ukuran difusi adalah tekanan parsial.

Difusi terjadi melalui membran respirasi yang merupakan dinding alveolus yang sangat tipis dengan ketebalan rata-rata 0,5 mikron. Di dalamnya terdapat jalinan kapiler yang sangat banyak dengan diameter 8 angstrom. Dalam paru-paru terdapat sekitar 300 juta alveoli dan bila dibentangkan dindingnya maka luasnya mencapai 70 m² pada orang dewasa normal.

Saat difusi terjadi pertukaran gas antara oksigen dan karbondioksida secara simultan. Saat inspirasi maka oksigen akan masuk ke dalam kapiler paru dan saat ekspirasi karbondioksida akan dilepaskan kapiler paru ke alveoli untuk dibuang ke atmosfer. Proses pertukaran gas tersebut terjadi karena perbedaan tekanan parsial oksigen dan karbondioksida antara alveoli dan kapiler paru.

Volume gas yang berdifusi melalui membran respirasi per menit untuk setiap perbedaan tekanan sebesar 1 mmHg disebut dengan kapasitas difusi. Kapasitas difusi oksigen dalam keadaan istirahat sekitar 230 ml/menit. Saat aktivitas meningkat maka kapasitas difusi ini juga meningkat karena jumlah kapiler aktif meningkat disertai dDilatasi kapiler yang menyebabkan luas permukaan membran difusi meningkat. Kapasitas difusi karbondioksida saat istirahat adalah 400-450 ml/menit. Saat bekerja meningkat menjadi 1200-1500 ml/menit.

Difusi dipengaruhi oleh :

a)      Ketebalan membran respirasi

b)      Koefisien difusi

c)      Luas permukaan membran respirasi*

d)     Perbedaan tekanan parsial

3)      Transportasi

Setelah difusi maka selanjutnya terjadi proses transportasi oksigen ke sel-sel yang membutuhkan melalui darah dan pengangkutan karbondioksida sebagai sisa metabolisme ke kapiler paru. Sekitar 97 - 98,5% Oksigen ditransportasikan dengan cara berikatan dengan Hb (HbO₂/oksihaemoglobin,) sisanya larut dalam plasma. Sekitar 5- 7 % karbondioksida larut dalam plasma, 23 – 30% berikatan dengan Hb(HbCO2/karbaminahaemoglobin) dan 65 – 70% dalam bentuk HCO₃ (ion bikarbonat). 

Saat istirahat, 5 ml oksigen ditransportasikan oleh 100 ml darah setiap menit. Jika curah jantung 5000 ml/menit maka jumlah oksigen yang diberikan ke jaringan sekitar 250 ml/menit. Saat olah raga berat dapat meningkat 15 – 20 kali lipat. Transportasi gas dipengaruhi oleh :

a)      Cardiac Output

b)      Jumlah eritrosit

c)      Aktivitas

d)     Hematokrit darah

Setelah transportasi maka terjadilah difusi gas pada sel/jaringan. Difusi gas pada sel/jaringan terjadi karena tekanan parsial oksigen (PO₂) intrasel selalu lebih rendah dari PO₂ kapiler karena O₂ dalam sel selalu digunakan oleh sel. Sebaliknya tekanan parsial karbondioksida (PCO₂) intrasel selalu lebih tinggi karena CO₂ selalu diproduksi oleh sel sebagai sisa metabolisme.

4)      Regulasi

Kebutuhan oksigen tubuh bersifat dinamis, berubah-ubah dipengaruhi oleh berbagai faktor diantaranya adalah aktivitas. Saat aktivitas meningkat maka kebutuhan oksigen akan meningkat sehingga kerja sistem respirasi juga meningkat. Mekanisme adaptasi sistem respirasi terhadap perubahan kebutuhan oksigen tubuh sangat penting untuk menjaga homeostastis dengan mekanisme sebagai berikut :

Sistem respirasi diatur oleh pusat pernafasan pada otak yaitu medula oblongata. Pusat nafas terdiri dari daerah berirama medulla (medulla rithmicity) dan pons. Daerah berirama medula terdiri dari area inspirasi dan ekspirasi. Sedangkan pons terdiri dari pneumotaxic area dan apneustic area. Pneumotaxic area menginhibisi sirkuit inspirasi dan meningkatkan irama respirasi. Sedangkan apneustic area mengeksitasi sirkuit inspirasi.

Daerah berirama medula mempertahankan irama nafas I : E = 2” : 3”. Stimulasi neuron inspirasi menyebabkan osilasi pada sirkuit inspirasi selama 2” dan inhibisi pada neuron ekspirasi kemudian terjadi kelelahan sehingga berhenti. Setelah inhibisi hilang kemudian sirkuit ekspirasi berosilasi selama 3” dan terjadi inhibisi pada sirkuit inspirasi. Setelah itu terjadi kelelahan dan berhenti dan terus menerus terjadi sehingga tercipta pernafasan yang ritmis. Pengaturan respirasi dipengaruhi oleh :

a)      Korteks serebri yang dapat mempengaruhi pola respirasi.

b)      Zat-zat kimiawi : dalam tubuh terdapat kemoresptor yang sensitif terhadap perubahan konsentrasi O₂, CO₂ dan H⁺ di aorta, arkus aorta dan arteri karotis.

c)      Gerakan : perubahan gerakan diterima oleh proprioseptor.

d)     Refleks Heuring Breur : menjaga pengembangan dan pengempisan paru agar optimal.

e)      Faktor lain : tekanan darah, emosi, suhu, nyeri, aktivitas spinkter ani dan iritasi saluran nafas.

Hukum Gas                                                                                                        

Menurut hukum Dalton, setiap gas dalam campuran gas memiliki tekanannya sendiri yang disebut tekanan parsial. Tekanan parsial dilambangkan dengan Px, dengan x adalah rumus molekul gas bersangkutan. Tekanan total campuran gas merupakan penjumlahan tekanan parsial komponen-komponen gasnya. Udara atmosfer mengandung nitrogen, oksigen, uap air, karbondioksida, dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Dengan demikian, tekanan atmosfer adalah:

Tekanan parsial gas-gas tersebut menentukan pergerakan oksigen dan karbondioksida antara atmosfer dan paru-paru, antara paru-paru dan darah, dan antara darah dengan sel-sel tubuh. Setiap gas berdifusi melalui membran permeabel dari daerah dengan tekanan parsial lebih tinggi ke daerah dengan tekanan parsial lebih rendah, semakin besar perbedaan tekanan parsial, maka laju difusi gas akan semakin cepat. Dibandingkan dengan udara yang masuk ke paru-paru, udara alveolar memiliki lebih sedikit O₂ dan lebih banyak CO₂. Hal ini disebabkan oleh dua hal. Pertama, pertukaran gas di alveoli meningkatkan komposisi CO₂ dan menurunkan konsentrasi O₂ udara alveolar. Kedua, ketika udara masuk melalui saluran pernapasan, udara tersebut dilembabkan. Peningkatan konsentrasi uap air menyebabkan penurunan konsentrasi O₂. Sebaliknya, udara yang dikeluarkan dari paru-paru mengandung lebih banyak O₂ dan lebih sedikit CO₂ daripada udara alveolar karena udara yang dikeluarkan sebagian bercampur dengan udara pada dead space yang tidak ikut berpartisipasi dalam pertukaran gas.

Hukum Henry menyatakan bahwa kuantitas gas yang terlarut pada cairan adalah proporsional terhadap tekanan parsial dan kelarutan gas tersebut. Pada cairan tubuh, kemampuan gas untuk tetap berada di dalam larutan lebih besar ketika tekanan parsial dan kelarutannya di dalam cairan tubuh besar. CO₂ terlarut lebih banyak di dalam plasma darah karena kelarutan CO₂ 24 kali lebih besar daripada kelarutan O₂, dan walaupun kuantitas N₂ paling banyak pada udara atmosfer, gas ini tidak memberikan pengaruh yang begitu signifikan terhadap tubuh karena kelarutannya di dalam plasma darah sangat rendah.

Laju pertukaran gas sistemik dan pulmoner dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:

·         Perbedaan tekanan parsial gas-gas; semakin besar perbedaan tekanan parsial gas-gas, maka laju difusi semakin cepat

·         Luas permukaan pertukaran gas; jika luas permukaan pertukaran gas semakin besar, maka laju difusi akan bertambah dan sebaliknya

·         Jarak difusi; laju difusi akan semakin besar jika jarak difusinya semakin kecil

·         Berat molekul dan kelarutan gas; kelarutan gas yang besar akan mempercepat laju difusi, sedangkan besar molekul yang besar memperlambat laju difusi.

4.      Jelaskan mekanisme pengangkutan O₂ dan CO₂ oleh darah?

Dalam paru-paru terjadi pertukaran zat antara oksigen yang ditarik dari udara masuk ke dalam darah dan CO₂ dikeluarkan dari darah secara osmosis. Seterusnya CO₂ akan dikeluarkan melalui traktus respiratorius (jalan pernapasan) dan masuk ke dalam tubuh melalui kapiler-kapiler vena pulmonalis kemudian masuk ke serambi kiri jantung (atrium sinistra) ® ke aorta ® seluruh tubuh (jaringan-jaringan dan sel-sel) disini terjadi oksidasi (pembakaran). Sebagai ampas (sisanya) dari pembakaran adalah CO₂ dan zat ini dikeluarkan melalui peredaran darah vena masuk ke jantung (serambi kanan/ atrium dextra) ® ke bilik kanan (ventrikel dextra) dan dari sini keluar melalui arteri pulmonalis ke jaringan paru-paru. Akhirnya dikeluarkan menembus lapisan epitel dari alveoli. Proses pengeluaran CO₂ ini adalah sebagian dari sisa metabolisme, sedangkan sisa dari metabolisme lainnya akan dikeluarkan melalui traktus urogenitalis dan kulit.

5.      Jelaskan kontrol pernapasan

Mekanisme pernapasan diatur dan dikendalikan oleh 2 faktor utama yaitu kimiawi dan pengendalian saraf. Adanya faktor tertentu, merangsang pusat pernapasan yang terletak di medula oblongata, yang bila dirangsang mengeluarkan impuls yang disalurkan melalui saraf spinalis ke otot pernapasan (otot diafragma atau interkostalis).

a.       Secara kimia

Pengendalian dan pengaturan secara kimia meliputi frekuensi kecepatan dan dalamnya gerakan pernapasan. Pusat pernapasan dalam sumsum sangat peka, sehingga kadar alkali harus tetap dipertahankan.

Karbondioksida merangsang saraf di medula oblongata

¯

Disalurkan lewat saraf frenikus dan saraf interkostalis ke otot-otot pernapasan (otot diafragma atau interkostalis)

¯

Otot-otot ini berkontraksi

¯

Terjadilah pernapasan

b.      Oleh saraf

Pusat otomatik dalam medula oblongata mengeluarkan impuls eferen ke blok pernapasan melalui radiks saraf servikalis diantarkan ke diafragma oleh saraf frenikus.

Tubuh kekurangan O₂

¯

Merangsang pusat pernapasan (MO)

¯

Mengeluarkan impuls efferen

¯

Ke diafragma oleh saraf frenikus

¯

Sedangkan oleh saraf interkosta dibawa ke otot interkosta

¯

Kontraksi pada otot diafragma dan interkosta

¯

Terjadi proses pernapasan

DAFTAR PUSTAKA

Corwin, Elizabeth J. 2009. Buku Saku Patofisiologi. Alih Bahasa Nike Budhi Subekti. Jakarta: EGC.

Husada, Dian. 2011. Transport Gas Pernapasan. Diperoleh http://fisologi.blogspot.com/p/transport-gas-pernafasan.html (diakses 22 Oktober 2012).

Syaifuddin. 2006. Anatomi Fisiologi Untuk Mahasiswa Keperawatan. Jakarta: EGC.