1. RESPIRASI PISCES
Hewan vertebrata air melakukan pernafasan dengan menggunakan insang. Vertebrata air yang melakukan pernafasan dengan insang, misalnya ikan dan larva ampibi. Sedangkan untuk struktur insang yang sederhana, misalnya terdapat pada kerang. Insang pada kerang merupakan perluasan permukaan tubuh yang membentuk lembaran tipis. Insang tersebut berfungsi untuk meningkatkan area permukaan pertukaran gas (Nurhayati, 2004).
Pernafasan dilakukan oleh insang ikan memiliki empat pasang kantung insang. Terletak bersebelahan dengan pharinx dibawah operculum. Tiap bilah insang terdiri atas lembaran ganda filamen. Setiap filamen terdiri atas banyak plat transversal yang dibungkus oleh lapisan epitelium yang banyak mengandung pembuluh kapiler yang terletak diantara afferent branchalis dan efferent branchalis (lengkung insang) dan pada perbatasannya terdapat sisir duri yang berfungsi untuk menahan makanan dan benda-benda keras lain lewat celah pada saat berlangsung (Jasin, 1984).
Waktu bernafas operculum menutup, melekat pada dinding tubuh, archus branchialis mengembang kearah lateral. Air masuk melalui mulut, kemudian menutup dan archus branchialis berkontraksi. Dengan demikian operculum menjadi terangkat terbuka. Selanjutnya air mengalir melalui filamen. Dan pada saat itulah, darah mengambil O2 dan CO2 terlepas (Jasin, 1984).
Gelembung udara atau gelembung renang (vesica pneumatica) berdinding tebal terdapat dalam rongga tubuh sebelah dorsal. Gelembung ini memiliki hubungan dengan pharinx melalui ductus pneumaticus. Vesica pneumatica berisi gas-gas O2, N2, dan CO2 dan berfungsi sebagai alat hidrostatis dengan menyesuaikan diri terhadap air, dengan jalan mengeluarkan dan menyerap zat-zat dari pembuluh darah ikan tertentu (Jasin, 1984).
2. RESPIRASI AMPHIBI
Pernapasan pada amphibia terdiri dari pernapasan kulit dan pernapasan paru-paru. Kecuali pada fase berudu, berudu bernafas dengan insang karena hidupnya di air. Pernapasan Kulit Kulit amphibia yang sangat tipis(setebal 5-8 sel), banyak mengandung kelenjar mukosa sehingga selalu basah dan kaya dengan kapiler darah yang merupakan lanjutan dari arteria kutanae. Pernapasan kulit terjadi baik di darat maupun di dalam air. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit paru-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit. Pernapasan paru-paru Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Dalam udara pernapasan pada amphibia adalah sebagai berikut: Tulang hidung luar rongga hidung lubang hidung dalam rongga mulut laring Trakhea bronkhus paru-paru (pulmo).
Sistem Pernafasan Pada Katak
Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru – paru. Kecuali pada fase berudu bernafas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernafasan karena tipis dan banyak kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, lubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernafas dengan selaput rongga mulut, katak bernafas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karea kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernafasan mudah berifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbondioksida dari jaringan akan dibawa ke jantung, dari jantung di pompa ke kulit dan paru – paru lewat arteri kulit paru – paru (arteri pulmokutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbondioksida dapat terjadi di kulit. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan oto geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru – paru lewat celah – celah. Dalam paru – paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru – apru dan sebaliknya karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot – otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru – paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbondioksida keluar.
Alat Pernapasan pada Katak
Pada katak, oksigen berdifusi lewat selaput rongga mulut, kulit, dan paru-paru. Kecuali pada fase berudu bernapas dengan insang karena hidupnya di air. Selaput rongga mulut dapat berfungsi sebagai alat pernapasan karma tipis dan banyak terdapat kapiler yang bermuara di tempat itu. Pada saat terjadi gerakan rongga mulut dan faring, Iubang hidung terbuka dan glotis tertutup sehingga udara berada di rongga mulut dan berdifusi masuk melalui selaput rongga mulut yang tipis. Selain bernapas dengan selaput rongga mulut, katak bernapas pula dengan kulit, ini dimungkinkan karma kulitnya selalu dalam keadaan basah dan mengandung banyak kapiler sehingga gas pernapasan mudah berdifusi. Oksigen yang masuk lewat kulit akan melewati vena kulit (vena kutanea) kemudian dibawa ke jantung untuk diedarkan ke seluruh tubuh. Sebaliknya karbon dioksida dari jaringan akan di bawa ke jantung, dari jantung dipompa ke kulit dan paru-paru lewat arteri kulit pare-paru (arteri pulmo kutanea). Dengan demikian pertukaran oksigen dan karbon dioksida dapat terjadi di kulit.
Selain bernapas dengan selaput rongga mulut dan kulit, katak bernapas juga dengan paruparu walaupun paru-parunya belum sebaik paru-paru mamalia.
Katak mempunyai sepasang paru-paru yang berbentuk gelembung tempat bermuaranya kapiler darah. Permukaan paru-paru diperbesar oleh adanya bentuk- bentuk seperti kantung sehingga gas pernapasan dapat berdifusi. Paru-paru dengan rongga mulut dihubungkan oleh bronkus yang pendek. Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar.
Katak dalam daur hidupnya mengalami metamorfosis atau perubahan bentuk. Pada waktu muda berupa berudu dan setelah dewasa hidup di darat. Mula-nula berudu bernapas dengan insang luar yang terdapat di bagian belakang kepala. Insang tersebut selalu bergetar yang mengakibatkan air di sekitar insang selalu berganti. Oksigen yang terlarut dalam air berdifusi di dalam pembuluh kapiler darah yang terdapat dalam insang.Setelah beberapa waktu insang luar ini akan berubah menjadi insang dalam dengan cara terbentuknya lipatan kulit dari arah depan ke belakang sehingga menutupi insang luar. Katak dewasa hidup di darat, pernapasannya dengan paru-paru. Selain dengan paru-paru, oksigen dapat berdifusi dalam rongga mulut yaitu melalui selaput rongga mulut dan juga melalui kulit.
3. RESPIRASI REPTILIA
Reptilia mempunyai kulit bersisik yang kering yang kurang dapat ditembus oleh air, sehingga cairan yang hilang dari badan melalui kulit sedikit. Maka, reptilia tak terbatas hidup di tempat-tempat basah, meskipun sebenarnya banyak yang hidup di tempat-tempat yang demikian. Kadal dan ular terdapat berlimpah di gurun pasir yang merupakan salah satu habitat yang terkering. Sementara, kulit yang bersisik adalah suatu adaptasi untuk hidup aman dalam udara kering, dan tidak berguna sebagi alat pertukaran gas. Untuk fungsi pertukaran gas, reptilia tergantung pada paru-parunya. Tidak hanya paru-parunya yang mempunyai permukaan relatif lebih besar dari pada amphibi, tetapi juga pertukaran gas dalam paru-paru benar-benar efisien.
Secara umum reptilia bernapas menggunakan paru-paru. Tetapi pada beberapa reptilia, pengambilan oksigen dibantu oleh lapisan kulit disekitar kloaka. Pada reptilia umumnya udara luar masuk melalui lubang hidung, trakea, bronkus, dan akhirnya ke paru-paru. Lubang hidung terdapat di ujung kepala atau moncong. Umumnya reptilia mempunyai trachea yang panjang dimana dindingnya disokong oleh sejumlah cincin cartilago. Udara keluar dan masuk ke dalam paru-paru karena gerakan tulang rusuk. Sistem pernafasan pada reptilia lebih maju dari Amphibi. Laring terletak di ujung anterior trachea. Dinding laring dibentuk oleh tulang rawan kriterokoidea dan tulang rawan krikodea. Trakhea dan bronkhus berbentuk panjang dan dibentuk oleh cincin-cincin tulang rawan. Tempat percabangan trakhea menjadi bronkhus disebut bifurkatio trakhea. Bronkhus masuk ke dalam paru-paru dan tidak bercabang-cabang lagi. Paru-paru reptilia berukuran relatif besar, berjumlah sepasang. Struktur dalamnya berpetak-petak seperti rumah lebah, biasanya bagian anterior lebih banyak berpetak daripada bagian posterior.
Paru-paru dikelilingi oleh rongga dada yang bertulang rusuk. Tulang-tulang rusuk ini dapat secara bergantian merenggang, dan kemudian merapat oleh karena adanya perangkap otot-otot tulang rusuk yang berlawanan. Bila tulang-tulang rusuk merenggang, volume rongga dada akan meningkat. Perluasan ini menimbulkan sebagian paru-paru hampa dan segera terisi oleh karena masuknya udara segar. Udara yang segar tentu membawa persediaan oksigen yang baru bagi jaringan paru-paru yang basah itu. Kontraksi rongga dada kemudian mendesak udara keluar dari paru-paru. Udara yang dihembuskan miskin akan oksigen, tetapi kaya akan karbondioksida yang diterima ketika di dalam paru-paru (Kimball, 1999).
Pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida terjadi di dalam paru-paru. Keluar masuknya udara dari dan keluar paru-paru karena adanya gerakan-gerakan dari tulang rusuk. Paru-paru reptilia lebih sederhana, hanya dengan beberapa lipatan dinding yang berfungsi memperbesar permukaan pertukaran gas. Pada reptilia pertukaran gas tidak efektif. Pada kadal, kura-kura, dan buaya paru-paru lebih kompleks, dengan beberapa belahan-belahan yang membuat paru-parunya bertekstur seperti spon. Paru-paru pada beberapa jenis kadal misalnya bunglon Afrika mempunyai pundi-pundi hawa cadangan yang memungkinkan hewan tersebut melayang di udara.
Mekanisme Pernafasan pada reptil adalah sebagai berikut :
• Fase Inspirasi
Tulang rusuk merenggang dan volume rongga dada meningkat, sehingga paru-paru yang kosong akan terisi oleh udara yang banyak mengandung oksigen
• Fase ekspirasi
Tulang rusuk merapat, sehingga udara yang mengandung CO2 dan uap air akan terdesak keluar dari paru-paru.
4. Respirasi Aves
Alat pernapasan aves adalah pulmo. Ukurannya bila dibandingkan dengan besarnya tubuh adalah relative kecil, terdiri atas sepasang yang terletak sebelah kanan dan kiri. Wujudnya sebagai spons yang hanya dapat mengembang sedikit. Dataran dorsalnya menekan costae dan pulmo itu tidak dilapisi oleh pleura yang kuat.
Pulmo burung terbentuk oleh bronkus primer, bronkus sekunder , dan pembuluh bronkiolus. Bronkus primer berhubungan dengan mesobronkus. Mesobronkus merupakan bronkiolus terbesar. Mesobronkus bercabang menjadi dua set bronkus sekunder anterior dan posterior, yang disebut ventrobronkus dan dorsobronkus. Ventrobronkus dan dorsobronkus buah 000.1dihubungkan oleh parabronkus. Pulmo burung memiliki parabronkus yang bergaris tengah 0,5 mm.
Pulmo burung memiliki perluasan yang disebut kantong udara yang mengisi daerah selangka dada atas, dada bawah, daerah perut, daerah tulang humerus, dan daerah leher. Berturut-turut dari luar ke dalam, susunan alat pernapasan burung adalah sebagai berikut :
a. Lubang hidung .
b. Celah tekak pada dasar faring, berhubungan dengan trachea.
c. Trakea, berupa pipa dengan penebalan tulang rawan berbentuk cicncin yang tersusun di sepanjang trakea.
d. Siring (alat suara), terletak di bagian bawah trakea. Dalam siring terdapat otot sternotrakealis yang menghubungkan tulang dada dan trakea, serta berfungsi untuk menimbulkan suara.
e. Bifurkasi trakea, yaitu percabangan trakea menjadi dua bronkus kanan dan kiri.
f. Bronkus(cabang trakea), terletak di antara siring dan pulmo.
Burung mempunyai kantong udara sebagai tambahan untuk paru-parunya. Kontraksi dan relaksasi kantong udara akan memfasilitasi paru-paru, yang memaksa udara mengalir dalam satu arah melalui pipa parallel kecil pada paru-paru yang disebut parabronki. Pertukaran gas terjadi melewati dinding parabronki. Selama inhalasi kedua kumpulan kantong udara itu mengembang. Kantong posterior akan terisi dengan udara segar dari bagian luar, sementara kantong anterior akan terisi dengan udara lama dari paru-paru. Selama ekshalasi, kedua kumpulan kantong udara itu mengempis, sehingga memaksa udara dari kantong posterior ke dalam paru-paru, dan udara dari kantong anterior keluar dari system itu melalui trakea. Dua siklus inhalasi dan ekshalasi diperlukan supaya udara melewati keseluruhan system itu dan keluar dari tubuh aves.
Gambar:
Gambar : Susunan Alat pernapasan pada burung
5. RESPIRASI MAMALIA
Pengertian Pernafasan
Pernafasan mempunyai 2 arti yang sangat berbeda :
1) pernafasan oksigen (O2 ) dalam matabolisme karbohidrat dan berbagai molekul organik lainnya,
2) suatu proses yang melibatkan pertukaran O2 dan CO2 di antara berbagai sel suatu organisme dan lingkungan luar (Anonim, 2010).
Sebagian besar sel tubuh memperoleh energi dari reaksi kimia yang melibatkan O2. Sel itu harus mampu melenyapkan CO2 yang merupakan hasil akhir utama dari metabolisme oksidasi. Organisme bersel satu pertukaran O2 dan CO2 terjadi secara langsung dengan lingkungan luar, tetapi hal itu sama sekali tidak mungkin untuk sebagian besar sel organisme yang kompleks seperti manusia maupun hewan/ternak. Oleh karena itu, evaluasi hewan besar memerlukan perkembangan suatu sistem khusus yaitu sistem respirasi (pernafasan) untuk pertukaran O2 dan CO2 bagi hewan tersebut dengan lingkungan sekitarnya meliputi : paru-paru, jalan udara ke paru-paru, dan struktur dada yang bertanggung jawab terhadap gerakan udara keluar dan masuk ke paru-paru (Anonim, 2010).
Alat respirasi adalah alat atau bagian tubuh tempat 02 dapat berdifusi masuk dan sebaliknya C02 dapat berdifusi keluar. Alat respirasi pada hewan bervariasi antara hewan yang satu dengan hewan yang lain, ada yang berupa paru-paru, insang, kulit, trakea, dan paruparu buku, bahkan ada beberapa organisme yang belum mempunyai alat khusus sehingga oksigen berdifusi langsung dari lingkungan ke dalam tubuh, contohnya pada hewan bersel satu, porifera, dan coelenterata. Pada ketiga hewan ini oksigen berdifusi dari lingkungan melalui rongga tubuh. Kecepatan respirasi pada berbagai hewan tersebut berbeda bergantung dari berbagai hal, antara lain, aktifitas, kesehatan, dan bobot tubuh (Eni, 2009).
Struktur Pernafasan dengan paru-paru
Sistem respirasi terbagi menjadi dua bagian yaitu :
Bagian Konduksi
Terdiri dari rongga hidung, nashofaring, laring, trakea, bronki, dan bronkiolus. Rongga hidung, faring, laring, trakea dan bronki serta bronkiolus bertanggungjawab dalam pengaturan masuk keluarnya udara menuju paru-paru.
Bagian Respirasi
Terdiri dari alveoli, yakni suatu struktur seperti kantong khusus yang membentuk sebagian besar paru-paru. Pada bagian ini alveoli berhubungan langsung dengan sistem sirkulatori untuk mengangkut oksigen dan memindahkan karbondiksida atau dengan kata lain ialah pertukaran gas (Nurhayati, 2004).
Bagian-bagian sistem pernafasan :
Hidung
Epitel Respirasi
Kolumner pseudo kompleks bersilia diseling sel piala (sel goblet)
Terdapat disepanjang saluran
Penting untuk proteksi dari debu dan partikel
Kelenjar dalam submukosa saluran trakhea juga men-dukung fungsi protektif
Silia dan Sel Piala
Mukos yang dihasilkan oleh sel piala berfungsi sebagai penangkap debu
Lendir menutupi permukaan
Silia mengalirkan lendir
Sel piala hilang lebih awal dari sel bersilia
Jaringan Erektil
Vasa darah didalam LP mukosa hidung
Banyak dialiri pembuluh darah
Mengatur suhu udara yang masuk
Membantu menga - tur kelambaban pada paru
Daerah Olfaktorius
Daerah khusus
Bagian atas dan tulang turbinata
Kemoreseptor lewat trandusi sel 2 neuron
Sel lebih tinggi dan tebal, sebagian bersilia
Ada tiga macam sel
Pharynx
Membrana mukosa larynx sebagian besar dilapisi oleh epitel respiratorius, terdiri dari sel-sel silinder yang bersilia. Larynx merupakan struktur yang lengkap terdiri atas:
Cartilago yaitu cartilago thyroidea, epiglottis, cartilago cricoidea, dan dua cartilago arytenoidea.
Membrana yang menghubungkan cartilago satu sama lain dan dengan os hyoideum, membrana mukosa, plika vocalis, dan otot yang bekerja pada plica vocalis.
Trachea
Menhubungkan Laring dg saluran prenafasan
Tipis, lentur dengan dinding yang kenyal
Dinding :cincin kartilago, jar elastis dan kolagen
Tahan tekanan dan tarikan
Pada mamalia cicin berbentuk huruf C
Cincin terdiri dari kartilago hialin
Terletak pada lamnina propria
Saluran sampai kepermukaan
Sekresi mukosa menambah sekresi sel piala
Di inervasi nerves vagus
Trachea adalah tabung fleksibel dengan panjang kira-kira 10 cm dengan lebar 2,5 cm. Trachea berjalan dari cartilago cricoidea kebawah pada bagian depan leher dan di belakang manubrium sterni, berakhir setinggi angulus sternalis (taut manubrium dengan corpus sterni) atau sampai kira-kira ketinggian vertebrata thoracicae V dan bercabang menjadi dua bronchus (bronchi). Trachea tersusun atas 16 - 20 cincin terbuka yang terbentuk dari tulang rawan yang diikat bersama oleh jaringan fibrosa dan yang melengkapi lingkarannya di sebelah belakang trachea, selain itu juga membuat beberapa jaringan otot.
Bronchus
Sebagai saluran udara dengan kartilago hialin dada dindingnya
Selalu ditemukan otot polos
Kartilago mengecil dan diganti otot polos karena saluran semakin mengecil
Bronkiolus
Saluran hanya dari otot polos
Diagran dalan irisan melintang
Mirip dengan trakea
Diperkuat dengan kartilago
Terutama pada bronkus besar
Dilengkapi dengan kelenjar
Sekresi berupa serosa dan mukosa
Glikoprotein dan laktoferin
Mungkin ada GALT
Teradapat otot polos dan fibril elastik
Regulasi paralel tampak sederhana
Bronkiolus Respiratorius
cabang terakhir dari bronkiolus terminal.
Dinding = otot polos.
Alveoli tersebar di antara epitelium.
Segmen ini berkembang pada kucing & anjing.
Duktus Alveolaris
cabang dari bronkiolus respiratorius.
Dibatasi epitelium kuboid simpleks.
Dindingnya tipis, seluruhnya dibangun alveoli.
Bibir setiap alveoli dari duktus alveolaris mempunyai otot polos yang melingkar tampak seperti kuncup bila terpotong melintang.
Sakus Alveolaris
Dari satu duktus alveolaris bercabang membentuk tiga atau lebih sakus alveolaris.
Otot polos sudah tidak ada.
Pulmo
Alveolus
Epiteliaum skuamus tipis ( tipe sel I ) atau pneumonosit membranosa
Alveoli dibatasi satu sama lain oleh lapisan tipismengandung seraut kolagen dan elastis halus kaya vaskularisasi
Pulmo dilapisi oleh pleura yaitu parietal pleura dan visceral pleura. Di dalam rongga pleura terdapat cairan surfaktan yang berfungsi untuk lubrikasi dan mencegah uap-uap H2O yang ada di alveolus saling tarik-menarik. Pulmo kanan dibagi atas tiga lobus yaitu lobus superior, medius dan inferior sedangkan pulmo kiri dibagi dua lobus yaitu lobus superior dan inferior dan satu lingula pulmo sebagai bakal lobus media yang tidak sempurna.
Pulmo mendapat suplai darah dari arteri pulmonalis dan arteri bronchialis yang bercabang-cabang sesuai segmennya. Serta diinnervasi oleh saraf parasimpatis melalui nervus vagus dan simpatis melalui truncus simpaticus.
Mekanisme Ventilasi (Pertukaran Udara) Pulmonalis
Paru-paru dapat membesar dan berkontraksi dengan 2 jalan : 1). dengan gerakan turun naik diafragma akan memanjang dan memperpendek rongga dada, dan 2). dengan pengangkatan dan penekanan tulang rusuk akan mengangkat/memperbesar dan menurunkan/memperkecil diameter anteroposterior rongga dada.
Pernafasan normal dilakukan hampir sempurna oleh gerakan inspirasi (menghirup) diafragma. Selama inspirasi diafragma menarik ke bawah permukaan bagian bawah paru-paru. Selama ekspirasi (menghembus) diafragma berelaksasi dan mendorong paru-paru ke belakang, dinding dada dan struktur perut mendorong paru-paru. Selama bernafas berat, dorongan ke belakang tidak cukup kuat untuk menyebabkan respirasi cepat, hal itu dapat dicapai dengan kontraksi urat perut yang mendorong isi perut ke atas melawan diafragma bagian bawah. Cara kedua untuk memperbesar paru-paru adalah dengan meningkatkan/memperbesar ruangan dada melalui rib cage. Hal itu akan memperbesar paru-paru karena dalam posisi istirahat secara alamiah, tulang rusuk miring ke bawah, sehingga memungkinkan tulang dada bergerak ke belakang di depan kolumnis spinalis. Namun, bila rib cage terangkat, tulang rusuk langsung mengarah ke belakang. Dengan demikian, tulang dada pada waktu itu bergerak ke belakang menjauhi spinosus yang menyebabkan anteroposterior dada menjadi lebih besar kira-kira 20% selama respirasi maksimum dibandingkan selama ekspirasi. Oleh karena itu, berbagai otot tersebut yang mengangkat rongga dada dapat diklasifikasikan sebagai urat daging inspirasi, dan urat daging yang menekan rongga dada adalah urat daging ekspirasi.
Kapasitas dan Volume Paru-paru
Suatu metode sederhana untuk mempelajari pertukaran udara paru-paru adalah mancatat volume udara yang bergerak ke dalam dan ke luar paru-paru disebut spirometer. Sebuah alat spirometer terdiri dari sebuah silinder yang berada dalam sebuah ruangan berisi air yang keseimbangannya dapat diatur melalui suatu pemberat. Dalam selinder terdapat campuran udara pernafasan biasanya udara atau O2 ; suatu tabung yang menghubungkan mulut dengan ruang udara. Karena nafas masuk dan ke luar ruang udara maka silinder terangkat/naik dan turun, dan suatu grafik akan terlihat pada kertas yang terdapat pada silinder yang berputar. Untuk memudahkan menjelaskan berbagai kejadian pertukaran udara paru-paru maka udara dalam paru-paru telah dibagi menjadi 4 volume dan 4 kapasitas.
Volume paru-paru bagian kiri terdiri atas 4 volume yang berbeda dan bila dijumlahkan semuanya sama dengan volume maksimum paru-paru yang masih dapat diharapkan. Arti penting dari masing-masing volume tersebut adalah sebagai berikut.
Volume tidal (tidal volume = TV) adalah volume udara pada waktu inspirasi atau ekspirasi normal, dan volumenya kira-kira 500 ml.
Volume cadangan inspirasi (inspiratory reserve volume = IRV) adalah volume ekstra udara yang masih dapat dihirup setelah inspirasi normal sebagai volume udara tambahan terhadap volume volume tidal, dan biasanya volume udara itu kira-kira 3000 ml.
Volume cadangan ekspirasi (expiratory reseve volume = ERV) adalah jumlah udara yang masih dapat dikeluarkan dengan berekspirasi sekuat-kuatnya (maksimum) pada saat akhir ekspirasi normal, biasanya volume ini kira-kira 1100 ml.
Volume residu (residual volume = RV) adalah volume udara yang masih tinggal di dalam paru-paru setelah melakukan respirasi maksimum. Volume residu ini rata-rata 1200 ml.
Kapasitas paru-paru dalam siklus paru-paru kadang-kadang perlu mempertimbangkan 2 atau lebih volume udara tersebut di atas secara bersama-sama. Penggabungan ini disebut kapasitas paru-paru. Kapasitas paru-paru berbeda-beda dapat dijelaskan sebagai berikut ini.
Kapasitas inspirasi (inspiratory capacity/IC) = volume tidal (TV) + volume cadangan inspirasi (IRV). Ini adalah sejumlah udara (kira-kira 3500 ml) yang berarti seseorang bernafas mulai dengan tingkat ekspirasi normal dan memperbesar paru-parunya hingga maksimum.
Kapasitas residu fungsional (functional residual capacity/FRC) = volume cadangan ekspirasi (ERV) + volume residu (RV). Ini adalah sejumlah udara yang tinggal dalam paru-paru pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2300 ml).
Kapasitas vital (vital capacity/VC) = volume cadangan inspirasi (IRV) + volume tidal (TV) + volume cadangan ekspirasi (ERV). Ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari paru-paru setelah ekspirasi dan dilanjutkan dengan ekspirasi maksimum.
Kapasita total paru-paru (total lung capacity/TLC) adalah volume maksimum paru-paru yang masih dapat diperbesar dengan inspirasi sekuat mungkin (kira-kira 5800 ml). TLC = IRV + TV + ERV + RV.
Difusi Gas Melalui Membrana Respirasi
Unit alat pernafasan terdiri dari bronkhiolus, berbagai saluran alveoli, atrium dan alveoli (kira-kira 300 juta pada kedua paru-paru, masing-masing alveolus mempunyai diameter kira-kira 0,25 mm). Dinding alveoli sangat tipis, dan di antara banyak dinding itu terdapat berbagai kapiler yang cukup kuat. Aliran darah pada dinding kapiler merupakan suatu sheet dari peredaran darah. Jadi jelaslah bahwa gas alveoli hampir sama dengan gas darah kapiler. Konsekwensinya pertukaran gas antara udara alveoli dan darah volmonaris terjadi di seluruh membrana terminal paru-paru. Membrana ini disebut membrana respirasi atau membrana vulmonaris.
Transportasi O2 dan CO2
Gas dapat mengaliri suatu tempat ke tempat lain dengan jalan difusi dan hal ini selalu disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan dari satu tempat terhadap tempat lainnya. Jadi, O2 berdifusi dari alveoli ke dalam pembuluh darah kapiler pulmonaris karena perbedaan tekanan yang dalam hal ini tekanan O2 (PO2) di dalam alveoli lebih besar dibandingkan dengan PO2 di dalam darah pulmonaris. Darah pulmonaris diangkut melalui sirkulasi darah menuju berbagai jaringan perifir. Di sana PO2 lebih rendah dalam sel dibandingkan dengan yang di dalam darah arteri yang masuk ke dalam berbagai pembuluh darah kapiler. Di situ lagi PO2 jauh lebih tinggi dalam darah kapiler menyebabkan O2 berdifusi ke luar dari pembuluh kapiler dan seluruh cairan interstisial menuju sel.
Karena O2 dimetabolisasikan dengan makanan dalam sel untuk membentuk CO2 maka tekanan CO2 (PCO2) meningkat mencapai nilai tinggi dalam sel yang menyebabkan CO2 berdifusi dari sel ke dalam jaringan kapiler. CO2 dalam darah diangkut ke kapiler pulmonaris. CO2 itu berdifusi ke luar dari darah dan menuju ke dalam alveoli karena PCO2 di dalam alveoli lebih rendah dibandingkan dengan yang di dalam darah. Hal yang mendasar di sini adalah bahwa angkutan O2 dan CO2 ke dan dari berbagai jaringan tergantung dari difusi dan aliran darah secara berturut-turut.
Faktor yang Mempengaruhi Difusi Gas
Prinsip dan formula terjadinya difusi gas melalui membrana respirasi sama dengan difusi gas melalui air dan berbagai jaringan. Jadi, faktor yang menentukan betapa cepat suatu gas melalui membrana tersebut adalah : 1). ketebalan membrana, 2).luas permukaan membrana, 3).koefisien difusi gas dalam substansi membrana, dan 4). perbedaan tekanan antara kedua sisi membrana.
Sering terjadi kecepatan difusi melalui membrana tidak proporsional terhadap ketebalan membrana sehingga setiap faktor yang meningkatkan ketebalan melebihi 2 – 3 kali dibandingkan dengan yang normal dapat mempengaruhi secara sangat nyata pertukaran gas pernafasan normal. Khusus pada olahragawan, luas permukaan membrana respirasi sangat mempengaruhi prestasi dalam pertandingan maupun latihan. Luas permukaan paru-paru yang berkurang dapat berpengaruh serius terhadap pertukaran gas pernafasan. Dalam hal koefisien difusi masing-masing gas kaitannya dengan perbedaan tekanan ternyata CO2 berdifusi melalui membrana kira-kira 20 kali lebih cepat dari O2, dan O2 dua kali lebih cepat dari N2. Dalam hal perbedaan tekanan gas, tekanan gas parsial menyebabkan gas mengalir melalui membrana respirasi. Dengan demikian, bila tekanan parsial suatu gas dalam alveoli lebih besar dibandingkan dengan tekanan gas dalam darah seperti halnya O2 , difusi terjadi dari alveoli ke arah dalam, tetapi bila tekanan gas dalam darah lebih besar dibandingkan dengan dalam alveoli seperti halnya CO2 maka difusi terjadi dari darah ke dalam alveoli.
Kapasitas Difusi Membrana Respirasi
Kemampuan seluruh membrana respirasi untuk terjadinya pertukaran gas antara alveoli dan darah pulmonaris dapat diekspresikan dengan istilah kapasitas difusinya, yang dapat didefinisikan sebagai volume gas yang berdifusi melalui membrana tadi setiap menit untuk setiap perbedaan tekanan 1 mm Hg. Kapasitas difusi O2 laki-laki muda dewasa pada waktu istirahat rata-rata 21 ml per menit per mm Hg. Rata-rata perbedaan tekanan O2 menembus membrana respirasi selama dalam keadaan normal yaitu dalam keadaan bernafas tenang kira-kira 11 mm Hg. Peningkatan tekanan itu menghasilkan kira-kira 230 ml O2 berdifusi normal melalui membrana respirasi setiap menit; dan itu sama dengan kecepatan tubuh menggunakan O2. Di lain pihak, kapasitas difusi CO2 belum pernah dihitung karena kesukaran teknis. Sebenarnya sangat penting diketahui kapasitas difusi yang tinggi dari CO2 itu. Bila tidak demikian maka membrana respirasi banyak mengalami kerusakan. Akibatnya, kapasitasnya membawa O2 ke dalam darah sering tidak cukup sehingga menyebabkan kematian seseorang jauh lebih cepat daripada ketidakseimbangan yang serius dari difusi CO2.
0 komentar:
Posting Komentar