Mekanisme dan Struktur Sistem Pernafasan serta Keseimbangan Asam dan Basa pada TubuhFahala Lamboi SihalohoMahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Krida WacanaFakultas Kedokteran UKRIDA, Jl. Ardjuna Utara No. 6, Jakarta BaratFahalalamboy@gmail.comPendahuluanRespirasi adalah pertukaran gas, yaitu oksigen (O) yang dibutuhkan tubuh untuk metabolisme sel dan karbondioksida (CO) yang merupakan hasil dari metabolisme tersebut yang kemudian dikeluarkan dari tubuh melalui paru. Dalam proses respirasi ini berperan berbagai macam organ yang berfungsi untuk mengangkut udara dan sebagai alat pertukaran udara.Di organ-organ tersebut pun tentunya akan berhubungan dengan bagian-bagian lain yang kemudian akan membentuk suara, berperan dalam proses menelan, dan proses batuk. Yang perlu dikethui juga bahwa sistem saluran pernafasan ini juga berpengaruh terhadap metabolisme tubuh. Hal ini juga bersangkutan pada sistem keseimbangan asam basa pada tubuh kita. Maka dari itu dalam makalah ini, penulis berharap pembaca dapat mengerti struktur makro dan mikro dari organ pernafasan, serta mekanisme pernafasan dan juga keseimbangan asam basa dan juga gangguannya yaitu asidosis dan alkalosis berdasarkan sistem pernasafan.

Struktur Makro Saluran PernapasanSistem pernapasan pada manusia terdiri atas hidung, faring, laring, bronkus primer, bronkus kecil, bronkiolus, bronkiolus terminalis, bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, sakus alveolaris, dan alveolus.

Gambar 1. Saluran pernapasan.1A. Rongga hidung dan nasalKetika bernapas, hidung merupakan organ pertama yang dilalui udara. Udara masuk melalui lubang hidung, kemudian menuju rongga hidung. Rongga hidung dilengkapi dengan rambut-rambut halus dan lendir. Rambut-rambut halus dan lendir berfungsi mengatur suhu udara pernapasan dan mencegah debu yang masuk ke saluran pernapasan. Pada atap rongga hidung terdapat lobus olfaktori yang berperan sebagai reseptor bau. Fungsi hidung adalah sebagai saluran udara, saringan udara (partikel debu kasar dan halus), menghangatkan udara pernapasan, melembabkan udara pernapasan, dan alat pembau.21. Hidung eksternal berbentuk piramid disertai dengan suatu akar dan dasar. Bagian ini tersusun dari kerangka kerja tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar.a. Septum nasal membagi hidung menjadi sisi kiri dan sisi kananrongga nasal. Bagian anterior septum adalah kartilago.b. Naris (nostril) eksternal dibatasi oleh kartilago nasal.1) Kartilago nasal lateral terletak di bawah jembatan hidung.2) Ala besar dan ala kecil kartilago nasal mengelilingi nostril.c. Tulang hidung1) Tulang nasal membentuk jembatan dan bagian superior kedua sisi hidung.2) Vomer dan lempeng perpendikular tulang etmoid membentuk bagian posterior septum nasal.3) Lantai rongga nasal adalah palatum keras yang terbentuk dari tulang maksila dan palatinum.4) Langit-langit rongga nasal pada sisi medial terbentuk dari lempeng kribriform tulang etmoid, pada sisi anterior dari tulang frontal dan nasal, dan pada sisi posterior dari tulang sfenoid.5) Konka (turbinatum) nasalis superior, tengah dan inferior menonjol pada sisi medial dinding lateral rongga nasal. Setiap konka dilapisi membran mukosa (epitel kolumnar bertingkat dan bersilia) yang berisi kelenjar pembuat mukus dan banyak mengandung pembuluh darah.6) Meatus superior, medial dan inferior merupakan jalan udararongga nasal yang terletak di bawah konka.

Gambar 2. Hidung.3

d. Empat pasang sinus paranasal (frontal, etmoid. maksilar. dan sfenoid) adalah kantong tertutup pada bagian frontal etmoid, maksilar, dan sfenold. Sinus ini dilapisi membran mukosa.1) Sinus berfungsi untuk meringankan tulang kranial, memberi area permukaan tambahan pada saluran nasal untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk, memproduksi mukus, dan memberi efek resonansi dalam produksi wicara.2) Sinus paranasal mengalirkan cairannya ke meatus rongga nasal melalul duktus kecil yang terletak di area tubuh yang lebih tinggi dari area lantai sinus. Pada posisi tegak, aliran mukus ke dalam rongga nasal mungkin terhambat, terutama pada kasus infeksl sinus.3) Duktus nasolakrimal dari kelenjar air mata membuka ke arah meatus inferior.Sinus paranasalis terdiri atas :1. Sinus sphenoidalisa. Terletak di dalam corpus os sphenoid.b. Bermuara melalui lubang pada dinding anteriornya.c. Ke dalam melalui rongga hidung.2. Sinus ethmoidalis, terdiri dari :a. Sinus ethmoidalis anterior.b. Sinus ethmoidalis medius.c. Sinus ethmoidalis posterior.d. Sinus ethmoidalis anterior dan medius bermuara ke dalam meatus nasi superior.e. Sedangkan sinus ethmoidalis posterior bermuara ke dalam meatus nasi medius.3. Sinus frontalisa. Terletak di tepi superior orbita.b. Bermuara ke dalam perluasan superior hoatus semilunaris4. Sinus maxillarisa. Terletak dalam os maxilla.b. Bermuara ke dalam meatus nasi inferior.

Gambar 3. Sinus Paranasalis.4

2. Membran mukosa nasala. Struktur1) Kulit pada bagian eksternal permukaan hidung yang mengandung folikel rambut, keringat, dan kelenjar sebasea, merentang sampai vestibula yang terletak di dalam nostril. Kulit di bagian dalam ini mengandung rambut (vibrissae) yang berfungsi untuk menyaring partikel dari udara terhisap.2) Di bagian rongga nasal yang lebih dalam, epitelium respiratorik membentuk mukosa yang melapisi ruang nasal selebihnya. Lapisan ini terdiri dari epitelium bersilia dengan sel goblet yang terletak pada lapisan jaringan ikat tervaskularlsasl dan terus memanjang untuk melapisi saluran pernapasan sampai ke bronkus.b. Fungsi1) Penyaringan partikel kecil. Silia pada epitelium respiratorik melambai ke depan dan belakang dalam suatu lapisan mukus. Gerakan dan mukus membentuk suatu perangkap untuk partikel yang kemudian akan disapu ke atas untuk ditelan, dibatukkan, atau dibersinkan keluar.2) Penghangatan dan pelembaban udara yang masuk. Udara kering akan dilembabkan melalui evaporasi sekresi serosa dan mukus serta dihangatkan oleh radiasi panas dari pembuluh darah yang terletak di bawahnya.3) Resepsi odor. Epitelium olfaktori yang terletak di bagian atas rongga hidung di bawah lempeng kribriform, mengandung sel-sel olfaktori yang mengalami spesialisasi untuk indera penciuman.5B. Faring (rongga tekak) merupakan pertigaan saluran pencernaan (esofagus), saluran pernapasan (tenggorakan), dan saluran yang menuju ke rongga hidung.2 Faring adalah tabung muskular berukuran 12,5 cm yang merentang dari bagian dasar tulang tengkorak sampai esofagus. Faring terbagi menjadi nasofaring, orofaring, dan laringofaring.1. Nasofaring adalah bagian posterior rongga nasal yang membuka kearahrongga nasal melalui dua naris internal (koana).a. Dua tuba Eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengantelinga tengah. Tuba ini berfungsi untuk menyetarakan tekanan udarapada kedua sisi gendang telinga.b. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatikyang terletak di dekat naris internal. Pembesaran adenoid dapatmenghambat aliran udara.2. Orofaring dipisahkan dari nasofaring oleh palatum lunak muscular,suatu perpanjangan palatum keras tulang.a. Uvula ("anggur kecil") adalah prosesus kerucut (conical) kecil yangmenjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak.b. Amandel palatinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior.3. Laringofaring mengelilingi mulut, esophagus, dan laring, yang merupakan gerbang untuk sistem respiratorik selanjutnya.2

Gambar 4. Bagian Faring.6C. Laring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Pada laring, terdapat selaput suara. Selaput ini memiliki serabut-serabut otot sehingga laring merupakan tempat dihasilkannya suara.1 Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh sembilan kartilago; tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan.

1. Kartilago tidak berpasangana. Kartilago tiroid (jakun) terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid.Biasanya berukuran lebih besar dan lebih menonjol pada laki-lakiakibat hormon yang disekresi saat pubertas.b. Kartilago krikoid adalah cincin anterior yang lebih kecil dan lebihtebal, terletak di bawah kartilago tiroid.c. Epiglotis adalah katup kartilago elastis yang melekat pada tepiananterior kartilago tiroid. Saat menelan, epiglotis secara otomatismenutupi mulut laring untuk mencegah masuknya makanan dancairan.

2. Kartilago berpasangana. Kartilago aritenoid terletak di atas dan di kedua sisi kartilagokrikoid. Kartilago ini melekat pada pita suara sejati, yaitu lipatanberpasangan dari epltelium skuamosa bertingkat.b. Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid.c. Kartilago kuneiform berupa batang-batang kecil yang membantumenopang jaringan lunak.3. Dua pasang lipatan lateral membagi rongga laring.a. Pasangan bagian atas adalah lipatan ventrikular (pita suara semu)yang tidak berfungsi saat produksi suara.b. Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat padakartilago tiroid dan pada kartilago aritenoid serta kartilago krikoid.Pembuka di antara kedua pita ini adalah glottis.1) Saat bernapas, pita suara terabduksi (tertarik membuka) oleh otot laring, dan glotis berbentuk triangular.2) Saat menelan, pita suara teraduksi (tertarik menutup), dan glotis membentuk celah sempit.3) Dengan demikian, kontraksi otot rangka mengatur ukuran pembukaan glotis dan derajat ketegangan pita suara yang diperlukan untuk produksi suara.2

Gambar 5. Bagian Laring7

D. Trakea (batang tenggorokan) adalah tuba dengan panjang 10 cm sampai 12 cm dan diameter 2,5 cm serta terletak di daerah leher, di atas permukaan anterior esophagus (kerongkongan). Trakea merupakan pipa udara yang terdiri atas gelang-gelang tulang rawan.1 Tuba ini merentang dari laring pada area vertebra serviks keenam sampai area vertebra toraks kelima, tempatnya membelah menjadi dua bronkus utama.1. Trakea dapat tetap terbuka karena adanya 16 sampai 20 cincin kartilago berbentuk-C. Ujung posterior mulut cincin dihubungkan oleh jaringan ikat dan otot sehingga memungkinkan ekspansi esofagus.2. Trakea dilapisi epitelium respiratorik (kolumnar bertingkat dan bersilia) yang mengandung banyak sel goblet.5

E. Percabangan bronkusBronkus sebelah kanan bercabang tiga, sedangkan bronkus sebelah kiri bercabang dua. Cabang-cabang tadi bercabang-cabang lagi membentuk pembuluh halus, dinamakan bronkiolus. Bronkiolus ini memiliki gelembung-gelembung halus yang disebut alveolus, tempat terjadinya pertukaran antara O2 dan CO2 melalui difusi.21. Bronkus primer (utama) kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, lebih lurus dibandingkan bronkus primer kiri karna arkus aorta membelokan trakea bawah kekanan. Objek asing yang masuk kedalam trakea kemungkinan di tempatkan dalam bronkus kanan. 2. Setiap bronkus primer bercabang 9-12 kali untuk membentuk bronki sekunder dan tertoier dengan diameter semakin kecil. Saat tuba semakin menyempit batang atau lempeng kartilago menganti cincin kartilago.3. Bronki disebut ekstrapulmonar sampai memasuki paru-paru, setelah itu disebut intrapulmonar.4. Struktur mendasar dari kedua paru-paru adalah percabangan brongkial yang selanjutnya bronki, bronkiolus, bronkiolus terminal, bronkiolus respiratori, duktus alveolar, dan alveoli. Tidak ada kartilago dalam bronkiolus; sili tetap ada sampai bronkilus respiratori terkecil.5

Gambar 6. Bronkiolus dan Alveolus8

F. Paru-paru1. Paru-paru adalah organ berbentuk piramid seperti spon dan berisi udara, terletak dalam rongga toraks.a. Paru kanan memiliki 3 lobus; paru kiri memiliki 2 lobus.b. Setiap paru memiliki sebuah apeks yang mencapai bagian atas iga pertama,. Sebuah permukaan diafragmatik( bagian dasar) terletak diatas diafragma, sebuah permukaan media stinal (medial) yang terpisah dari paru lain oleh mediastinum , dan permukaan kostal terletak diatas kerangka iga.c. Permukaan media stinal memiliki hilus (akar), tempat masuk dan keluarnya pembuluh darah bronki, pulmonar dan bronchial dari paru. 2. Pleura adalah pembungkus paru-paru. Pleura terdiri dari dua lapisan , lapisan viseralis yang melekat pada paru dan lapisan parietalis yang membatasi aspek terdalam dinding dada, diafragma, serta sisi perikardium dan mediastinum.5

Struktur Mikro Saluran PernapasanStuktur mikroskopis pada organ respirasi dibagi menjadi 2 bagian yakni:A. Bagian konduksi, bagian yang menyalurkan udara / gas.Bagian ini terdiri dari:1. Rongga hidung (kavum nasi)a. VestibulumMerupakan Epitel berlapis gepeng, terdapat vibrissae (rambut 2 kasar yang berfungsi menyaring udara pernafasan) terdapat kelenjar sebasea dan kelenjar keringat. b. Fossa nasalisDari masing-masing dinding lateral fossa nasalis keluar 3 tonjoilan mirip rak yang biasa disebut konka. Antara lain: konka nasalis superior, konka nasalis media, konka nasalis inferior. Hanya konka nasalis inferior dilapisi oleh epitel respirasi.

2. Faring adalah ruangan dibelakang kavum nasi,yang menghubungkan traktus digestivus dan traktus respiratorius. Yang termasuk bagian dari faring :a. Nasofarings1) Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.2) Pada lamina propria terdapat kelenjar campur.3) Pada bagian posterior terdapat jaringan limfoid yang membentuk tonsila faringea. 4) Terdapat muara dari saluran yang menghubungkan rongga hidung dan telinga tengah disebut osteum faringeum tuba auditiva.5) Sekelilingnya banyak kelompok jaringan limfoid disebut tonsila tuba.b. Orofarings1) Epitel berlapis gepeng. 2) Terletak di belakang rongga mulut dan permukaan belakang lidah.3) Orofaring akan dilanjutkan ke bagian atas menjadi epitel mulut dan ke bawah ke epitel oesophagus.4) Disini terdapat tonsila palatina ,yang sering meradang disebut tonsillitis. c. Laringofarings1) Epitel bervariasi,sebagian besar Epitel Berlapis Gepeng Tanpa Lapisan Tanduk. 2) Terletak di belakang laring. 3. Laringa. Menghubungkan faring dan trakea.b. Bentuk tidak beraturan atau irregular. c. Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet kecuali ujung plika vokalis berlapis gepeng. d. Dinding:1) Tulang rawan hialin dan tulang rawan elastis. 2) Jaringan ikat.3) M.Vokalis (otot skelet).4) Kelenjar campur.4. EpiglotisRangka terdiri dari tulang rawan elastis. Epiglotis mempunyai 2 permukaan:a. Permukaan lingual yang menghadap ke lidah 1) Epitel berlapis gepeng tanpa lapisan tanduk. 2) Ada kelenjar campur dan jaringan limfoid. b. Permukaan laringeal yang menghadap ke laring 1) Epitel berlapis gepeng yang tipis dari permukaan lingual menjadi epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet,yang akan melanjutkan ke trakea dan bronkus.2) Lamina propria dibawahnya mempunyai kelenjar campur (lebih banyak daripada permukaan lingual). 5. TrakeaGambaran khas trakea: a. Rangka berbentuk C terdiri atas tulang rawan hialin.b. Jumlah 16 20 buah.c. Cincin - cincin tulang rawan satu dengan yang lain dihubungkan oleh jaringan penyambung padat fibroelastis dan retikulin disebut lig.anulare untuk mencegah agar lumen trakea jangan meregang berlebihan.d. Otot polos berperan untuk mendekatkan kedua tulang rawan.Bagian trakea yang mengandung tulang rawan disebut pars kartilagenia.Bagian trakea yang mengandung otot disebut pars membranasea. Bagian posterior trakea:a. Terdapat banyak kelenjar sepanjang lapisan muskular.b. Rangsangan N.laringeus rekuren menyebabkan kelenjar kelenjar mengeluarkan sekretnya.

6. Bronkusa. Bronkus ekstrapulmonal (sama dengan trakea ,diameter lebih kecil).b. Bronkus intrapulmonal:1) Mukosa membentuk lipatan longitudinal.2) Epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.3) Membrana basalis jelas.4) Lamina propria:a) jaringan ikat jarang.b) serat elastis dan muskulus polos spiral.c) Noduli limfatisi.d) Kel.Bronkialis merupakan kelenjar campur.e) Bentuk sferis.f) Tulang rawan tidak beraturan.g) Susunan muskulus seperti spiralc. Bronkus kecil memiliki epitel bertingkat torak bersilia bersel goblet.d. Bronkus terkecil memiliki epitel selapis torak bersilia bersel goblet.e. Tulang rawan (kecil).f. Berkelenjar dan tidak berkelenjar.

7. Bronkiolusa. Diameter kira kira 1mmb. Tidak mempunyai tulang rawan c. Epitel selapis torak memiliki silia , ada yang memiliki sel goblet dan ada yang tidak ( bronkiolus besar epitel masih bertingkat torak )d. Lamina propria:1) Tipis.2) Tidak ada kelenjar3) Tidak ada Noduli limfatisi 4) Otot polos relatif banyak daripada jaringan ikat 5) Serat elastin8. Bronkiolus terminalisa. Diameter 0,3 mm.b. Epitel selapis torak bersilia, tidak ada sel goblet. Atau epitel selapis torak rendah. c. Diantara deretan sel ini ada sel clara:1) Ada mikrovili. 2) Granula kasar. Lamina propria :1. Sangat tipis (serat elastin) 2. Ada memiliki otot polos dan ada yang tidak 3. Tidak ada kelenjar 4. Tidak ada Nn.II

Lapisan luarnya1. Serat kolagen.2. Serat elastin.3. Pembuluh darah + limf.4. Saraf.

B. Bagian respirasi, bagian yang berhubungan dengan pertukaran gasBagian ini terdiri dari:1. Bronkiolus repiratoriusa. Bagian antara bagian konduksi dan bagian respirasi. b. Pendek 1 4 mm ,diameter 0,5 mm.c. Epitel torak rendah / Epitel selapis kubis , ada yang memiliki silia dan ada yang tidak, tidak ada goblet. d. Diantara sel kubis terdapat sel clara. e. Lamina propria : terdiri ata serat kolagen + serat elastin,otot.polos terputus-putus. 2. Duktus alveolarisa. Dinding tipis, sebagian besar terdiri dari alveoli.b. Dikelilingi sakus alveolaris. c. Di mulut alveolus epitel selapis gepeng (sel alveolar tipe 1).d. Jaringan ikat serat elastin, serat kolagen, ada yang memiliki otot polos dan ada yang tidak memiliki otot polos, sebagai titik-titik kecil. e. Terbuka ke atrium : ruang yang menghubungkan beberapa sakus alveolaris.

3. Sakus alveolarisa. Kantong yang dibentuk oleh beberapa alveoli.b. Terdapat serat elastin dan serat retikulin yang melingkari muara sakus alveoli.c. Sudah tak punya otot polos.

4. Alveolus/alveolia. Kantong-kantong kecil terdiri dari selapis sel seperti sarang tawon.b. Pertukaran gas ( O2 dan CO2) antara udara dan darah. c. Di sekitar alveoli terdapat:1) Serat elastin:Inspirasi --- melebar Expirasi --- menciut 2) Serat kolagen: mencegah regangan yang berlebihan, sehingga kapiler + septum interalveolaris tidak rusak. d. Jumlah : 300 -500 juta alveoli.e. Epitel selapis gepeng.f. Pada dinding alveolus terdapat lubang-lubang kecil berbentuk bulat atau lonjong disebut poros atau stigma alveolaris.9Fungsi Saluran Pernafasan dan Mekanisme PernafasanSistem pernapasan berfungsi sebagai pendistribusi udara dan penukar gas sehingga oksigen dapat disuplai ke dan karbon dioksida dikeluarkan dari sel-sel tubuh. Karena sebagian besar dari jutaan sel tubuh kita letaknya terlalu jauh dari tempat terjadinya pertukaran gas, maka udara pertama-tama harus bertukaran dengan darah, darah harus bersirkulasi, dan akhirnya darah dan sel-sel harus melakukan pertukaran gas. Peristiwa ini membutuhkan fungsi dari dua sistem, yaitu sistem pernapasan dan sistem sirkulasi. Semua bagian dari sistem pernapasan (kecuali sakus mikroskopis yang disebut alveoli) berfungsi sebagai pendistribusi udara. Hanya alveoli dan saluran kecil yang terbuka ke dalam alveoli berfungsi sebagai penukar gas. Selain sebagai pendistribusi dan pertukaran gas, sistem pernapasan secara efektif menyaring, menghangatkan, dan melembabkan udara yang kita hirup selama bernapas. Organ pernapasan juga mempengaruhi pembentukan suara, termasuk berbicara yang kita gunakan dalam komunikasi verbal. Jaringan epitel khusus dalam saluran pernapasan memungkinkan berfungsinya indera penghidu (olfaktori). Sistem pernapasan juga membantu dalam pengaturan, atau homeostasis pH dalam tubuh.Mekanisme Pernafasan:Pernapasan pada manusia berlangsung dengan cara mengubah tekanan udara di dalam paru-paru. Perubahan tekanan ini menyebabkan udara dapat keluar dan masuk dari dan ke dalam paru-paru yang disebut bernapas. Proses bernapas pada manusia melalui 2 (dua) tahap :a. Inspirasi (penghirupan) terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berkontraksi. Volume rongga dada dan paru-paru meningkat ketika diafragma bergerak turun ke bawah dan sangkar tulang rusuk membesar. Tekanan udara dalam paru-paru akan turun di bawah tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir ke dalam paru-paru.b. Ekspirasi (penghembusan) terjadi akibat otot tulang rusuk dan diafragma berelaksasi. Volume rongga dada dan paru-paru mengecil ketika diafragma bergerak naik dan sangkar tulang rusuk mengecil. Tekanan udara dalam paru-paru akan naik melebihi tekanan udara atmosfer, dan udara akan mengalir keluar dari paru-paru.10Bernapas merupakan proses masuknya udara pernapasan ke paru-paru dan keluarnya udara pernapasan dari paru-paru. Bernapas terdiri dari dua proses yaitu proses inspirasi (menarik napas/memasukan udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Masuk keluarnya udara dalam paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara dalam rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh. Jika tekanan di luar rongga dada lebih besar maka udara akan masuk. Sebaliknya, apabila tekanan dalam rongga dada lebih besar maka udara akan keluar. Proses pernapasan pada manusia dapat terjadi secara sadar maupun secara tidak sadar. Pernapasan secara sadar terjadi jika kita melakukan pengaturan-pengaturan saat bernapas, misalnya pada saat latihan dengan cara menarik napas panjang, kemudian menahannya beberapa saat, lalu mengeluarkannya. Pernapan secara tidak sadar, yaitu pernapasan yang dilakukan secara otomatis dan dikendalikan oleh saraf di otak, misalnya pernapasan yang terjadi pada saat kita tidur nyenyak.Dalam pernapasan selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (menghambuskan udara). Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya, manusia dapat melakukan dua mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.11a.Pernapasan dadaPernapasan dada disebut juga dengan pernapasan tulang rusuk. Proses inspirasi diawali dengan berkonstraksinya muskulus interkostalis (otot di antara tulang rusuk), sehingga menyebabkan terangkatnya tulang rusuk. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar dan paru-paru mengembang. Paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udara tekanan udara rongga paru-paru menjadi lebih rendah dari tekanan udara luar. Dengan demikian udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Sebaliknya, proses ekspirasi berlangsung pada saat muskulus interkostalis berelaksasi sehingga tulang rusuk turun kembali. Keadaan ini menyebabkan rongga dada menyempit dan paru-paru mengecil. Paru-paru mengecil mengakibatkan tekanan udara dalam rongga paru-paru menjadi lebih tinggi dari tekanan udara luar, sehingga udara keluar dari paru-paru.b.Pernapasan perutMekanisme proses inspirasi pernapasan perut diawali dengan berkontraksinya otot diafragma, sehingga diafragma yang semula melengkung berubah menjadi datar. Diafragma merupakan sekat yang tersusun oleh jaringan ikat dan otot yang membagi rongga badan menjadi dua bagian, yaitu rongga perut dan rongga dada. Keadaan diafragma yang datar mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengembang. Tekanan udara yang rendah dalam paru-paru menyebabkan udara dari luar masuk ke dalam paru-paru. Sedangkan proses ekspirasi terjadi pada saat otot diafragma berelaksasi, sehingga diafragma kembali melengkung. Keadaan melengkungnya diafragma mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengecil, tekanan udara dalam paru-paru naik, sehingga udara keluar dari paru-paru.11Berdasarkan tempat terjadinya, pernapasan dibedakan atas dua yaitu : Pernapasan internal, mengacu kepada proses metabolisme intrasel yang berlangsung di dalam mitokondria, yang menggunakan O2 dan menghasilkan CO2 selama proses penyerapan energi dari molekul nutrien. Pernapasan eksternal, mengacu kepada keseluruhan rangkaian kejadian yang terlibat dalam pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dan sel tubuh. Pernapasan eksternal, topik yang dibahas di bab ini meliputi empat langkah :a. Udara secara bergantian bergerak masuk-keluar paru, sehingga dapat terjadi pertukaran antara atmosfer (lingkungan eksternal) dan kantung udara (alveolus) paru. Pertukaran ini dilaksanakan oleh kerja mekanis pernapasan, atau ventilasi. Kecepatan ventilasi diatur sedemikian rupa, sehingga aliran udara antara atmosfer dan alveolus disesuaikan dengan kebutuhan metabolik tubuh untuk menyerap O2 dan mengeluarkan CO2.b. Oksigen dan CO2 dipertukarkan antara udara di alveolus dan darah di dalam kapiler pulmonalis melalui proses difusi.c. Oksigen dan CO2 diangkut oleh darah antara paru dan jaringan.Pertukaran O2 dan CO2 terjadi antara jaringan dan darah melalui proses difusi melintasi kapiler sistemik (jaringan).12

Difusi Gas O2 dan CO2Secara umum difusi diartikan sebagai peristiwa perpindahan molekul dari suatu daerah yang konsentrasi molekulnya tinggi ke daerah yang konsentrasinya lebih rendah. Peristiwa difusi merupakan peristiwa pasif yang tidak memerlukan energi ekstra. Peristiwa difusi yang terjadi di dalam paru adalah perpindahan molekul oksigen dari rongga alveoli melintasi membran kapiler alveolar, kemudian melintasi plasma darah, selanjutnya menembus dinding sel darah merah, dan akhirnya masuk ke interior sel darah merah sampai berikatan dengan hemoglobin. Membran kapiler alveolus sangat tipis yaitu 0,1 mikrometer atau sepertujuh puluh dari tebal butir darah merah sehingga molekul oksigen tidak mengalami kesulitan untuk menembusnya. Peristiwa difusi yang lain di dalam paru adalah perpindahan molekul karbondioksida dari darah ke udara alveolus. Oksigen dan karbondioksida menembus dinding alveolus dan kapiler pembuluh darah dengan cara difusi. Berarti molekul kedua gas tadi bergerak tanpa menggunakan tenaga aktif. Berikut adalah urut-urutan proses difusi, yaitu :

a. Difusi pada fase gasUdara atmosfer masuk ke dalam paru dengan aliran yang cepat. Ketika dekat alveoli kecepatannya berkurang sampai terhenti. Udara atau gas yang baru masuk dengan cepat berdifusi atau bercampur dengan gas yang telah ada di dalam alveoli. Kecepatan gas berdifusi disini berbanding terbalik dengan berat molekulnya. Gas oksigen mempunyai berat molekul 32 sedangkan karbondioksida 44. Gerak molekul gas oksigen lebih cepat dibandingkan dengan gerak molekul gas karbondioksida sehingga kecepatan difusi oksigen juga lebih cepat. Percampuran antara gas yang baru saja masuk ke dalam paru dengan gas yang lebih dahulu masuk akan komplit dalam hitungan perpuluhan detik. Hal semacam ini terjadi pada alveoli yang normal, sedangkan pada alveoli yang tidak normal, seperti pada emfisema, percampuran gas yang baru masuk dengan gas yang telah berada di alveoli lebih lambat.b. Difusi menembus membran pembatasProses difusi yang melewati membran pembatas alveoli dengan kapiler pembuluh darah meliputi proses difusi fase gas dan proses difusi fase cairan. Dalam hal ini, pembatas-pembatasnya adalah dinding alveoli, dinding kapiler pembuluh darah (endotel), lapisan plasma pada kapiler, dan dinding butir darah merah (eritrosit). Kecepatan difusi melewati fase cairan tergantung kepada kelarutan gas dalam cairan. Kelarutan karbondioksida lebih besar dibandingkan dengan kelarutan oksigen sehingga kecepatan difusi karbondioksida di dalam fase cairan 20 kali lipat kecepatan difusi oksigen. Semakin tebal membran pembatas, halangan bagi proses difusi semakin besar.13 Pertukaran Gas Pulmonar1. Membran respirasi, tempat berlangsungnya pertukaran gas, terdiri dari lapisan surfaktan, epitelium skuamosa simpel pada dinding alveolar, membran dasar pada dinding alveolar, ruang interstisial yang mengandung serabut jaringan ikat dan cairan jaringan, membran dasar kapiler, dan endotelium kapiler. Molekul gas harus melewati keenam lapisan ini melalui proses difusi.2. Oksigen dan karbon dioksida menurunkan gradien tekanan parsialnya saat melewati membran respiratorik.a. Molekul gas berdifusi dari area yang bertekanan parsial tinggi ke area bertekanan lebih rendah terlepas dari konsentrasi gas lain dalam larutan; dengan demikian, kecepatan difusi gas menembus membran ditentukan oleh tekanan parsialnya.b. PO2 dalam udara alveolar adalah 100 mmHg, sementara O2 pada darah terdeoksigenasi dalam kapiler pulmoner di sekitar alveoli adalah 40 mmHg. Dengan demikian, O2 berdifusi dari udara alveolar menembus membran respiratorik menuju kapiler paru.c. PCO2 dalam udara alveolar adalah 40 mmHg dan PCO2 dalam kapiler di sekitarnya adalah 45 mmHg. Dengan demikian, CO2 berdifusi dari kapiler ke alveoli.3. Faktor yang mempengaruhi difusi gas selain gradien tekanan parsialnya antara lain : Ketebalan membran respirasi. Penyebab apapun yang dapat meningkatkan ketebalan membran, seperti edema dalam ruang intersetisial atau infiltrasi fibrosa paru-paru akibat penyakit pulmonar dapat mengurangi difusi. Area permukaan membran respirasi. Pada penyakit seperti emfisema, sebagian besar permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas berkurang dan pertukaran gas mengalami gangguan berat.14Transportasi Gas A. Transpor oksigen. Sekitar 97% oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah berikatan dengan hemoglobin (Hb). 3% oksigen sisanya larut dalam plasma.Setiap molekul dalam keempat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul oksigen untuk membentuk oksihemoglobin (HbO2) berwarna merah tua. Ikatan ini tidak kuat dan reversibel. Hemoglobin tereduksi (HHb) berwarna merah kebiruan. Kapasitas oksigen adalah volume maksimum oksigen yang dapat berikatan dengan sejumlah hemoglobin dalam darah. Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin. Setiap gram hemoglobin dapat mengikat 1,34 mL oksigen. 100 mL darah rata-rata mengandung 15 gram hemoglobin untuk maksimum 20 mL O2 per 100 mL darah (15 x 1,34). Konsentrasi hemoglobin ini biasanya dinyatakan sebagai presentase volume dan merupakan jumlah yang sesuai dengan kebutuhan tubuh.Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksigen aktual yang terikat pada hemoglobin dan kapasitas oksigen :Kejenuhan oksigen = kandungan oksigen x 100 : kapasitas oksigenKejenuhan oksigen dibatasi oleh jumlah hemoglobin atau PO2.Kurva disosiasi oksigen-hemoglobin. Grafik memperlihatkan persentase kejenuhan hemoglobin pada garis vertikal dan tekanan parsial oksigen pada garis horisontal. Kurva berbentuk sigmoid karena kapasitas pengisian oksigen pada hemoglobin (afinitas pengikatan oksigen) bertambah jika kejenuhan bertambah. Demikian pula, jika pelepasan oksigennya (pelepasan oksigen terikat) meningkat, kejenuhan oksigen darah pun meningkat. Hemoglobin dikatakan 97% jenuh pada PO2 100 mmHg, seperti yang terjadi pada udara alveolar. Lereng kurva disosiasi ini menjadi tajam di antara tekanan 10 sampai 50 mmHg dan mendatar di antara 70 sampai 100 mmHg. Dengan demikian, pada tingkat PO2 yang tinggi, muatan yang besar hanya sedikit memengaruhi kejenuhan hemoglobin, seperti penurunan PO2 sampai 50 mmHg. Jika PO2 turun sampai di bawah 50 mmHg, seperti yang terjadi dalam jaringan tubuh, perubahan PO2 ini walaupun sangat sedikit dapat mengakibatkan perubahan yang besar pada kejenuhan hemoglobin dan volume oksigen yang dilepas. Darah arteri secara normal membawa 97% oksigen dari kapasitasnya untuk melakukan hal tersebut. Oleh karena itu, pernapasan dalam atau menghirup oksigen murni tidak dapat memberi peningkatan yang berarti pada kejenuhan hemoglobin dengan oksigen. Menghirup oksigen murni dapat meningkatkan penghantaran oksigen ke dalam jaringan karena volume oksigen terlarut dalam plasma darah meningkat. Dalam darah vena, PO2 mencapai 40 mmHg dan hemoglobin masih 75% jenuh, ini menunjukkan bahwa darah hanya melepas sekitar seperempat muatan oksigennya saat melewati jaringan. Hal ini memberikan rentang keamanan yang tinggi jika sewaktu-waktu pernapasan terganggu atau kebutuhan oksigen jaringan meningkat.Afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin dipengaruhi oleh pH, temperatur, dan konsentrasi 2,3 ndifosfogliserat (2,3 DPG).a. Hemoglobin dan pH. Peningkatan PCO2 darah atau peningkatan asiditas darah (penurunan pH darah dan peningkatan konsentrasi ion hidrogen) melemahkan ikatan antara oksigen dan hemoglobin, sehingga kurva bergerak ke kanan. Terhadap tingkat PO2 manapun, peningkatan asiditas darah menyebabkan hemoglobin melepaskan lebih banyak oksigen ke jaringan. Sel-sel yang bermetabolis aktif, seperti saat berolahraga, melepas lebih banyak CO2 dan ion hidrogen. Efek peningkatan CO2 dan oenurunan pH darah disebut efek Bohr. Efek ini semakin besar pada tingkat PO2 yang rendah, seperti yang terjadi di dalam jaringan, dan meningkatkan pelepasan oksigen dari hemoglobin untuk penggunaannya.b. Hemoglobin dan temperatur. Peningkatan temperatur yang terjadi dalam visinitas sel-sel yang bermetabolis aktif juga akan menggerakkan kurva ke kanan dan meningkatkan penghantaran oksigen ke otot yang bergerak.5c. Hemoglobin dan DPG. Peningkatan konsentrasi 2,3 DPG, suatu metabolit glikolisis yang ditemukan dalam sel darah merah akan menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan menggerakkan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin ke kanan. Konsentrasi 2,3 DPG perlahan meningkat saat kadar oksigen secara kronik menurun, seperti pada anemia atau insufisiensi jantung. Metabolit ini bereaksi dengan hemoglobin dan mengurangi afinitasnya terhadap oksigen sehingga semakin banyak oksigen yang tersedia untuk jaringan. Konsentrasi 2,3 DPG juga penting dalam transfer oksigen dari darah maternal ke darah janin. Hemoglobin janin (hemoglobin F) memiliki afinitasn leih besar terhadap oksigen dibandingkan hemoglobin dewasa (hemoglobin A), inilah perubahan akibat kerja 2,3 - DPG terhadap hemoglobin F.P50 adalah indeks yang tepat untuk pemindahan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin. Sebenarnya, PO2-lah yang menunjukkan hemoglobin 50% jenuh dengan oksigen. Semakin tinggi P50, semakin rendah afinitas hemoglobin terhadap oksigen. 5

Gambar 7. Contoh kurva sigmoid oksi-hemoglobin.15

B. Transpor karbon dioksida. Karbon dioksida yang berdifusi ke dalam darah dari jaringan dibawa ke paru-paru melalui cara berikut :a. Sejumlah kecil karbon dioksida (7% sampai 8%) tetap terlarut dalam plasma. Karbon dioksida yang tersisa bergerak ke dalam sel darah merah, dimana 25%-nya bergabung dalam bentuk reversibel yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin. Sebagian besar karbon dioksida dalam sel darah merah berikatan dengan air untuk membentu asam karbonat dalam reaksi bolak-balik yang dikatalis oleh anhidrase karbonik.CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Anhidrase karbonikReaksi di atas berlaku dua arah, bergantung konsentrasi senyawa. Jika konsentrasi CO2 tinggi, seperti dalam jaringan, reaksi berlangsung ke kanan sehingga lebih banyak terbentuk ion hidrogen dan bikarbonat. Dalam paru yang konsentrasi CO2-nya lebih rendah, reaksi berlangsung ke kiri dan melepaskan karbon dioksida. b. Pergeseran klorida. Ion bikarbonat bermuatan negatif yang terbentuk dalam sel darah merah berdifusi ke dalam plasma dan hanya menyisakan ion bermuatan positif berlebihan. Untuk mempertahankan netralitas elektrokimia, ion bermuatan negatif lain yang sebagian besar ion klorida, bergerak kedalam sel darah merah untuk memulihkan ekuilibrium ion. Inilah yang disebut sebagai pergeseran klorida. Kandungan klorida dalam sel darah merah di vena yang memiliki konsentrasi karbon dioksida lebih tinggi akan lebih besar dibandingkan dalam darah arteri. Ion hidrogen bermuatan positif yang terlepas akibat disosiasi asam karbonat, berikatan dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk meminimisasi perubahan pH.16

Pusat Kontrol PernapasanBerbagai mekanisme beroperasi untuk mempertahankan kekonstanan relatif PO2 dan PCO Homeostasis gas-gas darah ini dipertahankan oleh perubahan ventilasi yaitu frekuensi dan kedalaman pernapasan. Pusat pernapasan dalam batang otak mengontrol saraf yang mempersarafi otot-otot inspirasi dan ekspirasi. Irama dasar siklus pernapasan (inspirasi dan ekspirasi) tampaknya dibangkitkan oleh area medullatory rhytmicity. Area ini terdiri atas dua pusat kontrol yang saling berhubungan: pusat inspirasi dan pusat ekspirasi. Ketika pusat inspirasi membangkitkan impuls, sebagian dari impuls tersebut akan menjalar di sepanjang saraf ke otot-otot pernapasan untuk menstimulasi kontraksi, dan sebagian impuls ini akan menekan pusat ekspirasi. Hasilnya adalah inhalasi. Dengan mengembangnya paru-paru, baroreseptor yang terdapat di dalam jaringan paru mendeteksi regangan ini dan mencetuskan impuls sensori ke medulla; impuls ini mulai menekan pusat inhalasi. Proses ini disebut refleks inflasi Hering-Breuer, yang membantu mencegah overinflasi paru-paru.Dengan tertekannya pusat inspirasi, pusat ekspirasi menjadi lebih aktif, impulsnya makin menekan pusat inspirasi. Hasilnya adalah penurunan impuls ke otot-otot pernapasan, yang relaksnya akan menyebabkan ekshalasi. Kemudian pusat inspirasi menjadi lebih aktif kembali untuk memulai siklus pernapasan berikutnya.Kedua pusat pernapasan pada pons bekerja dengan pusat medullar untuk menghasilkan irama pernapasan yang normal. Pusat apneustik memperpanjang inhalasi, dan yang kemudian diselingi oleh impuls dari pusat pneumotaksik, yang menyebabkan ekshalasi. Pada pernapasan normal inhalasi berlangsung sekitar 1 sampai 2 detik, diikuti dengan ekshalasi yang sedikit lebih lama (2 sampai 3 detik), menghasilkan batasan frekuensi pernapasan yang normal sekitar 12 sampai 20 kali per menit. Meski demikian, masih mungkin terdapat variasi. Pernapasan dapat juga dipengaruhi oleh emosi, misal ketika kita takut sehingga kita menahan napas atau berteriak, dan marah biasanya membuat frekuensi pernapasan lebih cepat. Tahukah anda bahwa refleks pernapasan lainnya adalah menguap. Kebanyakan dari kita akan menguap jika lelah atau mengantuk, tetapi stimulus dan tujuan menguap itu sendiri tidak diketahui dengan pasti. Terdapat beberapa kemungkinan, seperti kurangnya oksigen atau penumpukan karbon dioksida. Keunikan dari refleks menguap ini adalah sifatnya yang menular. Melihat seseorang menguap secara tidak disadari kita akan ikut menguap pula.Kontrol pernapasan secara kimiawi dipengaruhi oleh pH darah, kadar O,, dan CO, darah. Penurunan kadar 0, darah (seperti pada hipoksia) akan dideteksi oleh kemoreseptor pada korpus karotis dan aortik. Impuls sensori yang dicetuskan oleh reseptor ini menjalar di sepanjang nervus vagus dan glossofaring sampai ke medulla, yang berespons dengan meningkatkan frekuensi atau kedalaman pernapasan (atau keduanya). Respons ini akan membawa lebih banyak udara ke dalam paru-paru sehingga akan lebih banyak 0, yang dapat berdifusi ke dalam darah untuk memperbaiki keadaan hipoksik.O2 penting untuk pembentukkan energi dalam pernapasan sel. Sistem pernapasan dapat mempertahankan kadar O2 darah meski frekuensi pernapasan turun sampai setengah dari normal atau terhenti beberapa saat. Ingat bahwa udara yang diekshalasi mengandung 16% O2. Oksigen ini tidak masuk ke dalam darah tetapi tersedia kapan saja oksigen ini dibutuhkan. Ingat juga bahwa udara residu dalam paru-paru mensuplai O2 ke dalam darah meski ketika frekuensi pernapasan melambat. Dengan demikian, peranan O2 dalam pengaturan pernapasan tidak terlalu penting.Sebaliknya C02 merupakan pengatur penting dalam pernapasan, alasannya bahwa CO2 mempengaruhi pH darah (jika kadar CO2 darah berlebih, akan menurunkan pH darah yang akan membahayakan tubuh). Itulah sebabnya setiap terjadi peningkatan kadar CO2 dalam darah, tubuh akan segera mengompensasi dengan meningkatkan pernapasan untuk mengeluarkan CO2 yang berlebih dari dalam tubuh kita.Namun demikian ada keadaan dimana O2 menjadi pengatur penting dalam pernapasan, misalnya pada penderita penyakit paru kronis seperti emfisema yang mengalami penurunan pertukaran baik O2 maupun CO2 dalam paru-parunya. Penurunan pH yang disebabkan oleh penumpukan C02 akan dikoreksi oleh ginjal, tetapi kadar O2 darah akan tetap menurun dan pada akhirnya kadar O2 akan turun terlalu jauh sehingga menyebabkan stimulus yang terlalu kuat untuk meningkatkan frekuensi dan kedalaman pernapasan.17Kerja ParuVolume dan kapasitas paru. Volume udara dalam paru-paru dan kecepatan pertukaran saat inspirasi dan ekspirasi dapat diukur melalui spirometer. Pemeriksaan spirometri digunakan untuk mengetahui adanya gangguan di paru-paru dan saluran pernapasan. Alat ini sekaligus digunakan untuk mengukur fungsi paru. Selain itu, spirometri digunakan untuk menghitung dan mengetahui volume tidal (T.V), volume cadangan inspirasi (I.R.V), volume cadangan ekspirasi (E.R.V), kapasitas inspirasi (I.C) dan kapasitas vital (V.C). Pasien yang dianjurkan untuk melalukan pemeriksaan ini antara lain : pasien yang mengeluh sesak napas, pemeriksaan berkala bagi pekerja pabrik, pederita PPOK, penyandang asma, dan perokok. Spirometer dapat digunakan bersama dengan pengatur kecepatan pencatatan. Hal ini dilakukan untuk mengukur volume ekspirasi paksa (forced expiratory volume) yang bersifat sekuat-kuatnya dan secepat-cepatnya. Nilai volume paru memperlihatkan suhu tubuh standar dan tekanan ambien serta diukur dalam milillter udara.

1.Volume1. Volume tidal (TV) adalah volume udara yang masuk dan keluar paru-paru selama ventilasi normal biasa. TV pada dewasa muda sehat berkisar 500 ml untuk laki-laki dan 380 ml untuk perempuan.2. Volume cadangan inspirasi (IRV) adalah volume udara ekstra yang masuk ke paru-paru dengan inspirasi maksimum di atas inspirasi tidal. IRV berkisar 3.100 ml pada laki-laki dan 1.900 ml pada perempuan.3. Volume cadangan ekspirasi (ERV) adalah volume ekstra udara yang dapat dengan kuat dikeluarkan pada akhir ekspirasi tidal normal. ERV biasanya berkisar 1.200 ml pada laki-laki dan 800 ml pada perempuan.4. Volume residual (RV) adalah volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi kuat. Volume residual penting untuk kelangsungan aerasi dalam darah saat jeda pernapasan. Rata-rata volume ini pada laki-laki sekltar 1.200 ml dan pada perempuan 1.000 ml.2. Kapasitas1. Kapasitas residual fungsional (KRF) adalah penambahan volume residual dan volume cadangan ekspirasi (KRF = VR + VCE). Kapasitas ini merupakan jumlah udara sisa dalam sistem respiratorik setelah ekspirasi normal. Nilai rata-ratanya adalah 2.200 ml.2. Kapasitas inspirasi (KI) adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan inspirasi (KI = VT + VCI). Nilai rata-ratanya adalah 3.500 ml.4

Gambar 8. Grafik Volume Paru.18

Faktor-faktor yang Mempengaruhi PernafasanKemampuan memasukan dan mengeluarkan udara pernafasan setiap manusia berbeda-beda. Intensitas memasukan dan mengeluarkan udara pernafasan sering disebut dengan frekuensi pernafasan. Pada umumnya manusia dapat menghirup dan melepaskan udara pernafasan 16-18 kali. Namun, kecepatan frekuensi pernafasan manusia di pengaruhi oleh beberapa faktor.A. UmurMengapa orangtua yang menaiki tangga atau berlari lebih mudah terengah-engah di bandingkan dengan yang masih remaja ? Ternyata, semakin tua usia seseorang frekuensi pernafasannya semakin rendah sehingga mudah terengah-engah. Hal ini terjadi karena adanya penurunan proporsi kebutuhan energinya.B. Jenis KelaminMengapa laki-laki lebih kuat dan tahan bekerja berat atau berolahraga berat dibanding perempuan ? Umumnya, laki-laki banyak melakukan aktifitas sehingga membutuhkan energy yang lebih banyak. Hal itu mengakibatkan frekuensi pernafasannya lebih cepat dengan banyaknya udara pernafasan yang masuk kedalam sel-selnya, maka banyak energi yang dihasilkannya sehingga laki-laki lebih tahan dan kuat dalam bekerja. Namun, apabila seorang laki-laki dan perempuan dengan berat yang sama, usia sama, dan aktifitas sama, energi yang dibutuhkan lebih banyak perempuan sehingga frekuensi pernafasannya lebih cepat perempuan.C. Suhu TubuhMengapa ketika kita ditempat yang panas, kita akan lebih cepat dalam mengambil udara pernafasan ? Di lingkungan yang panas, tubuh mengalami peningkatan metabolism untuk mempertahankan suhu tubuh agar tetap stabil. Untuk itu, tubuh harus lebih banyak mengeluarkan keringat agar menurunkan suhu tubuh. Aktivitas ini, membutuhkan energi yang dihasilkan dari peristiwa oksidasi dengan menggunakan oksigen sehingga akan dibutuhkan oksigen yang lebih banyak untuk meningkatkan frekuensi pernafasan.D. Posisi TubuhMengapa ketika kita tidur tengkurap dan terlentang atau duduk dan berdiri frekuensi pernafasan kita berbeda ? Posisi tubuh berpengaruh terhadap beban otot pada sebagian organ tubuh kita. Otot pada organ tubuh dapat mempertahankan posisi tubuh untuk menyesuaikan kebutuhan energinya. Energy dihasilkan dengan bantuan oksigen dalam peristiwa respirasi. Dengan posisi tubuh tertentu, dibutuhkan energi yang lebih banyak sehingga akan meningkatkan frekuensi pernafasan.E. Kegiatan TubuhMengapa orang yang berlari cepat dan orang yang berjalan santai terjadi perbedaan frekuensi pernafasan ? Orang yang melakukan pekerjaan lebih berat membutuhkan energi yang lebih banyak. Energi dihasilkan dengan bantuan oksigen dalam peristiwa respirasi. Aktivitas atau kegiatan tubuh yang berlebihan akan meningkatkan frekuensi pernafasan.13

Keseimbangan asam basa serta ganguannyaKeseimbangan asam dan basa pada tubuh kita dalam batas yang normal adalah ph pada rentang yaitu 7,37 - 7,43. Untuk menjaga ph dalam tubuh ini normal maka diperlukan menkompensasi pernapasan agar metabolik O2 dan CO2 dapat teratur dengan baik sehinga tidak mengangu ph yang normal pada tubuh.19 Bila ph kita terganggu maka sistem pertahanan tubuh juga akan tergangu dan akan memudahkan seseorang untuk terkena terjangkit penyakit. Hal ini diseabkan karena pH darah mempengaruhi stabilitas dari protein dan enzimm yang ada di dalam tubuh. Sebagai contoh kompensasi yang terjadi di parucyang diatur oleh sistem saraf pusat dan kompensasi oleh ginjal oleh mekanisme pengasaman urin. Kompensasi ini akan membentuk amonia dan asam amino (glutamin, E: glutaminase), dia akan meningkatkan H+ sehingga terbentuk NH4+ hal ini akan berpengaruh terhadap penyimpanan kation dalam tubuh melalui pertukaran dengan H+.19,20Gangguan yangdapat terjadi dari keseimbangan asam dan basa ini adalah asidosis dan alkalosis. AsidosisAsidosis terjadi bila pH dari tubuh dibawah pH normal. Asidosis yang berlebihan dapat menyebabkan disorentasi, koma bahkan kematian. Asidosis menurut sistemnya dibagi menjadi dua yaitu asidosis respiratorik dan asidosis metabolik.19Asiodsis repratorik adalah penurunan ventilasi pulmonar melalui pengeluaran sedikit CO2 oleh paru-paru. Peningkatan selanjutnya dalam pCO2 arteri dan asam karbonat akan meningkatkan kadar ion hidrogen dalam darah. Asidosis repiratorik dapat bersifat akut dan kronis. Penyebab dari asidosis ini dapat menyebabkan retensi CO2 dalam darah meliputi penyakit pneumonia, emfisema, obstruksi kronis saluran pernafasan, stroke atau trauma dan obat-obatan yang dapat menekan sistem pernafsan seperti barburiat, narokotika dan sedative. Asidosis ini terjadi saat CO2 berakumulasi peningkatan frekuensi pernafasan respiratorik ( hiperventilasi ) ketika istirahat terjadi untuk mengeluarkan CO2 dari tubuh. Ginjal mengkompensasi peningkatan kadar asam dengan mengekskresi lebih banyak ion hidrogen untuk mengembalikan pH darah mendekati tingkat yang normal.19

Asidosis metabolik terjadi saat asam metabolik yang diproduksi secara normal tidak dikeluarakan pada kecepatan yang normal atau basa bikarbonat yang hlang dari tubuh.Penyebab paling umum terjadi akibat ketoasidosis karena DM atau kelaparan, akumulasi peningkatan asam laktat akibat aktivitas otot rangka yang berlebihan seperti konvolusi,atau penyakit ginjal. Diare berat dan berkepanjangan disertai hilangnya bikarbonat dapat menyebabakan asidosis.Faktor kompensator. Hiperventilasi sebagai respon terhadap stimulasi saraf adalah tanda klinis asidosis metabolik. Bersamaan dengan kompensasi ginjal,peningkatan frekuensi respiratorik dapat mengembalikan pH darah mendekati tingkat normalnya. Asidosis yang tidak terkompensasi akan menyebabakan depresi sistem saraf pusat dan mengakibatkan disorentasi,koma dan kematian.19,20ALKALOSISAlkalosis meningkatkan terjadi bila pH dalam tubuh lebih dari batas pH normal. Jika berat alkalosis dapat menyebabakan kontraksi otot tetanik, konvulsi dan kematian akibat tetanus otot respiratorik.19

Alkalosis respiratorik. Terjadi jika CO2 dikeluarkan terlalu cepat dari paru-paru dan ada penurunaan kadarnya dalam darah. Penyebab hiperventilasi dapat disebabkan oleh kecemasan,akibat demam,akibat pengaruh overdosis aspirin pada pusat pernafasan, akibat hipoksia karena tekanan udara yang rendah didataran tinggi atau akibat anemia berat. Faktor kompensator, jika hiperventilasi terjadi akibat kecemasan gejalanya dapat diredakan melalui pengisapan kembali CO2 yang sudah di keluarkan. Ginjal mengkompensasi cairan alkalin tubular dengan mengekskresi ion bikarbonat dan menahan ion hidrogen. Penyebab muntah yang berkepanjangan ( pengeluaran asam klorida lambung ), disfungsi ginjal, pengobatan dengan diuretik yang mengakibatkan hipokalemia dan penipisan volume CES atau pemakian antasid yang berlebihan.19,20

Alkalosis metabolik. Adalah suatu kondisi kelebihan bikarbonat, hal ini terjadi jika ada pengeluaran berlebihan ion hidrogen atau peningkatan berlebihan iio bikarbonat dalam cairan tubuh.Kompensasi respiratorik adalah penurunan ventilasi pulmonar dan mengakibatkan peningkatan pCO2 dan asan karbonat. Kompensasi ginjal melibatkan sedikit ekskresi ion amonium, lebih banyak ekskresi ion natrium dan kalium, berkurangnya cadangan ion bikarbonat dan lebih banyak ekskresi bikarbonat.19

Oleh sebab itu, apabila terjadi gangguan keseimbangan asam dan basa dalam tubuh, maka tubuh akan melakukan kompensasi dengan tiga cara yaitu:1.Meningkatkan ventilasi untuk membuang lebih banyak karbondioksida dari tubuh. Karbondioksida yang meningkat akan meningkatkan keasaman darah. Apabila PaO2 menurun dan CO2 meningkat maka badan karotis aorta akan peka perhadap perubahan keduanya sehingga merangsang pengeluaran katekolamin untuk merangsang medulla aorta, dilanjutkan badan aorta dan neuron-neuron respirasi untuk meningkatkan fungsi respirasi.202.Meningkat ekskresi ginjal dalam bentuk amonia.Ginjal dapat mengeliminasi kelebihan asam dan basa dari tubuh. Walaupun ginjal relatif lambat memberi respon,dibandingkan sistem penyangga dan pernafasan, ginjal merupakan sistem pengaturan asam-basa yang paling kuat selama beberapa jam sampai beberapa hari.203.Sistem penyangga tubuhSecara kimiawi, CO2 dalam darah akan berikatan dengan H2O menjadi H2CO3 yang dibantu oleh enzim karbonatanhidrase yang banyak terdapat di sel-sel alveoli dan tubulus ginjal. Karena reaksi CO2 dan H2O yang menghasilkan H2CO3 merupakan ikatan yang reversibel dan mudah lepas menjadi H+ dan HCO3-.20

Saat terjadi perubahan dalam konsentrasi ion hidrogen ,sistem penyangga cairan tubuh bekerja dalam waktu singkat untuk menimbulkan perubahan-perubahan ini. Sistem penyangga tidak mengeliminasi ion-ion hidrogen dari tubuh atau menambahnya kedalam tubuh tetapi hanya menjaga agar mereka tetep terikat sampai keseimbangan tercapai kembali.20

Daftar Pustaka1. Diunduh dari.http://chezchawan.wordpress.com/science-ii/sistem-pernapasan-manusia/organ-organ-sistem-pernapasan/ .pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.002. Karmana O. Cerdas belajar biologi. Bandung: Grafindo Media Pratama, 2008.h.197-2013. Diunduh dari.http://dipendidikan.blogspot.com/2013/05/fungsi-hidung-dan-bagian-bagian-hidung.html .pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.004. Diunduh dari.http://odlarmed.com/?p=466.pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.00 5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC, 2003.h.266-776. Diunduh dari.http://dipendidikan.blogspot.com/2013/05/fungsi-hidung-dan-bagian-bagian-hidung.html.pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.307. Diunduh dari.http://siavent.blogspot.com/2010/02/radioanatomi-sistem-pernapasan.html. pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.30 8. Diunduh dari.http://biokartanesia.blogspot.com/2009/12/sistem-respirasi-pada-manusia.html. pada tanggal 18 mei 2014 pukul 20.459. Bloom, Fawcett. Buku ajar histology. Edisi ke-12. Jakarta: EGC, 2002.h.629-4910. Suryo J. Herbal penyembuh gangguan sistem pernapasan. Jogjakarta : Penerbit PT. Bentang Pustaka ; 2010.h.7-13.11. Aryulina D, Muslim C, dkk. Biologi 2. Jakarta: Penerbit Erlangga; h.188-94.12. Sherwood L. Fisiologi manusia: dari sel ke sistem. Edisi ke-2. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2001.h.411-57.13. Djojodibroto RD. Respirologi. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h.221.14. Aryulina D, Muslim C, dkk. Biologi 2. Jakarta: Penerbit Erlangga; h.188-94.15. Diunduh dari.http://blogs.unpad.ac.id/ronasandro/2012/10/31/efek-bohr-efek-root-dan-kurva-disosiasi/ .pada tanggal 18 mei 2014 pukul 21.0016. Gaytton AC. Buku ajar fisiologi Kedokteran. Jakarta: EGC, 200717. Adair TH, Dzielak DJ, Hall JE, Lohmeier TE. Buku saku fisiologi kedokteran Guyton dan Hall. Jakarta: EGC, 2007.h.455-918.diunduh dari. http://smarandana.wordpress.com/2011/07/29/hikayat-hembusan-nafas-terakhir/ . pada tanggal 18 mei 2014 pukul 21.0019. Horne MM, Swuaringen PL. Keseimbangan cairan elektrolit dan asam basa. Jakarta: Penerbit EGC; 200720. Marks DB, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar. Jakarta: Penerbit EGC; 2005

33