A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan mampu:
1. Membedakan proses pernapasan dada dan pernapasan perut.
2. Mengaitkan kapasitas udara paru-paru dengan cara dan kekuatan seseorang dalam melakukan respirasi.
B. Uraian Materi
1. Mekanisme Pernapasan
Pernapasan adalah suatu proses proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida. Proses pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf otonom. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis.
1. Pernapasan luar (Eksternal) terjadinya pertukaran udara antara udara dalam alveolus dengan darah dalam kapiler.
2. Pernapasan dalam (Internal) adalah pertukaran udara antara darah dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.
Keluar masuk 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 selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (mengeluarkan udara). Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya pernapasan manusia dapat melakukan 2 mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadinya secara bersamaan
Gambar 10. Mekanisme ekspirasi dan inspirasi saat bernafas
www.pelajaran.co.id
a) Pernapasan Dada
Pernapasan dada merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktivitas otot-otot antartulang rusuk (intercosta). Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi yang mekanismenya sebagai berikut:
Mekanisme pernapasan dada
1. Fase Inspirasi pernapasan dada
Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk (muskulus interkostalis eksternal) berkontraksi --> tulang rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk ke paru-paru.
2. Fase ekspirasi pernapasan dada.
Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut: Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.
b) Pernapasan Perut
Pernapasan perut merupakan pernapasan yang mekanismenya melibatkan aktivitas otot-otot diafragma yang membatasi rongga perut dan rongga dada. Mekanisme pernapasan perut dapat dibedakan menjadi dua tahap yakni sebagai berikut:
1. Fase inspirasi pernapasan perut.
Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut: sekat rongga dada (diafragma) berkontraksi 🡪 posisi dari melengkung menjadi mendatar 🡪 paru-paru mengembang 🡪 tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar 🡪 udara masuk.
2. Fase ekspirasi pernapasan perut.
Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut: otot diafragma relaksasi 🡪 posisi dari mendatar kembali melengkung 🡪 paru-paru mengempis 🡪 tekanan udara di paru-paru lebih besar dibandingkan tekanan udara luar 🡪 udara keluar dari paru-paru.
Gambar 11. Mekanisme pernafasan dada dan perut
www.utakatikotak.com
2. Volume dan Kapasitas Paru-Paru
Volume udara yang dipernafaskan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Pada orang dewasa, volume paru paru berkisar antara 5 – 6 liter. Udara yang dipernafaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi:
a. Udara pernapasan biasa/volume tidal (VT)
Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml.
b. Udara cadangan inspirasi/udara komplementer (UK)
Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml.
c. Udara cadangan ekspirasi/udara suplementer (US)
Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml.
d. Udara residu (UR)
Merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml.
.
Gambar 12. Grafik kapasitas paru-paru
www.materi4belajar.com
3. Frekuensi pernapasan
Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara per menit, dari dalam ke luar tubuh atau dari luar ke dalam tubuh. Pada umumnya intensitas pernapasan pada manusia berkisar antara 16 - 18 kali. Beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan adalah:
1. Usia
Balita memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan manula. Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan akan semakin menurun.
2. Jenis kelamin
Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.
3. Suhu tubuh
Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
4. Posisi tubuh
Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentar lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.
5. Aktivitas
Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.
4. Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida
a. Pertukaran oksigen.
Kebutuhan oksigen setiap individu berbeda-beda tergantung pada umur, aktivitas, berat badan, jenis kelamin dan jumlah makanan yang dikonsumsi. Dalam keadaan biasa jumlah oksigen yang dibutuhkan sebanyak 300 ml per hari per individu.
a) Sekitar 97% oksigen yang masuk ke dalam darah akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin (HbO2). dengan reaksi sebagai berikut:
Hb4 + 4 O2 🡪 4 HbO2
b) 2-3 % lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah.
Proses pengikatan dan pelepasan oksigen dipengaruhi oleh tekanan oksigen, kadar oksigen, dan kadar karbondioksida di jaringan tubuh, dan terjadi secara difusi.
Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul secara bebas, melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah.
Prosesnya difusi dapat dijelaskan sebagai berikut:
a) Tekanan oksigen di udara (PO2=160 mmHg), dalam alveolus (PO2=105 mmHg). di arteri 100 mmHg, di jaringan 40 mmHg, di vena lebih kecil 40 mmHg.
b) Jadi karna tekanan parsial oksigen berbeda, maka hemoglobin akan mengangkut oksigen sampai ke jaringan tubuh.
c) Di dalam sel-sel tubuh, oksigen digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel.
d) Semakin banyak oksigen yang digunakan oleh sel-sel tubuh, semakin banyak karbondioksida yang terbentuk dari proses respirasi.
e) Setiap 100 cc darah di arteri mampu mengangkut 19 ccO2.
f) Setelah sampai di vena setiap 100 cc darah masih mengandung O2 sebanyak 12 cc. Volume O2 yang tertinggal di jaringan adalah 7 cc. g) Jika volume darah ada 5 liter, atau 5000 cc, maka volume O2 yang sampai ke jaringan sekali beredar adalah: 5000 / 100 x 7 cc = 50 x 7 = 350 cc.
b. Pertukaran Karbondioksida.
Proses respirasi sel di jaringan tubuh akan menghasilkan karbondioksida, hal ini menyebabkan tekanan parsial karbondioksida (PCO2) dalam sel tubuh lebih tinggi dibanding di kapiler vena, sehingga CO2 berdifusi ke vena dan dibawa ke paru-paru.
Prosesnya sebagai berikut :
a) P.CO2 di jaringan tubuh = 60 mmHg , P. CO2 di vena = 47 mmHg , P. CO2 di alveolus= 35 mmHg) atau luar tubuh = 0.3 mmHg,
b) karena perbedaan tekanan parsial tersebut, akhirnya CO2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi.
Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu:
a) Oleh plasma darah CO2 + H2O 🡪 H2CO3. Pengangkutan ini dibantu enzim karbonat anhidrase. jumlah CO2 yang dapat diangkut sebanyak 5 %. b) Oleh Hemoglobin CO2 + Hb 🡪 HbCO2
c) Pertukaran klorida : CO2 + H2O 🡪 HCO3
- H2 CO3 🡪 H+ dan HCO3
- H+ di ikat Hb, karena bersifat racun dalam sel.
- HCO3 🡪 ke plasma darah
- HCO3 🡪 diganti oleh Cl-
Gambar 13. Pertukaran gas dalam alveolus paru-paru
www.lilisuryanii.github.io
C. Rangkuman
1. Pernapasan adalah proses pertukaran gas oksigen dan karbondioksida
2. Menurut tempat terjadinya pertukaran gas, maka pernapasan dapat dibedakan atas 2 jenis, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.
3. Pernafasan dada adalah pernapasan yang melibatkan otot antartulang rusuk.
4. Pernapasan perut adalah pernapasan yang melibatkan otot diafragma.
5. Udara yang dipernapaskan oleh tubuh dapat digolongkan menjadi volume tidal, udara komplementer, udara suplementer, dan udara residu.
6. Pengangkutan O2 oleh darah dilakukan oleh hemoglobin dan plasma darah
7. Pengangkutan CO2 oleh darah dilakukan 3 cara yaitu:
a. plasma darah CO2 + H2O -----> H2CO3.
b. Oleh Hemoglobin CO2 + Hb -----> HbCO2
c. Pertukaran klorida : CO2 + H2O -------> HCO3
D. Latihan Soal
1. Pada Mekanisme pernapasan sewaktu mengeluarkan napas, otot tulang rusuk berelaksasi, tulang dada turun sehingga rongga dada mengecil, berarti tekanan udara membesar dan udara keluar dari paru-paru. Pernapasan ini disebut ....
A. Pernapasan perut
B. Pernapasan dada
C. Pernapasan diafragma
D. Pernapasan dalam
E. Pernafasan lambung
2. Sekelompok siswa laki laki melakukan pengamatan pada torso sistem pernapasan manusia. Dia menemukan salah satu organ pernapasan yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut.
1. Berfungsi meneruskan udara pernapasan ke saluran pernafasan berikutnya
2. Memiliki rambut-rambut di dalam rongganya
3. Memiliki konka di bagian pangkalnya
Organ pernapasan yang sedang diamati adalah….
A. rongga hidung
B. bronkus
C. trakea
D. bronkiolus
E. faring
3. Perhatikanlah beberapa pernyataan berikut ini tentang mekanisme pernapasan:
1. Otot antar tulang rusuk berkontraksi, tulang rusuk naik, volume dada membesar, tekanan udara turun, udara masuk.
2. Otot sekat rongga dada mengerut, volume rongga dada mengecil, udara keluar.
3. Otot antar tulang rusuk kendur, tulang rusuk turun, volume rongga dada mengecil, tekanan bertambah, akibatnya udara keluar.
4. Otot sekat rongga dada mendatar, volume rongga dada membesar, udara masuk.
Pernyataan yang benar tentang mekanisme pernapasan dada adalah ….
A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 1 dan 4
D. 2 dan 3
E. 2 dan 4
4. Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan berbagai aktivitas tubuh misalnya: berjalan, berlari, berolahraga, bekerja, tidur dan lain sebagainya. Kegiatan atau aktivitas tubuh dapat mempengaruhi frekuensi pernapasan seseorang. Pernyataan yang tepat tentang hubungan aktivitas dengan frekuensi pernapasan adalah ….
A. frekuensi pernapasan saat duduk lebih cepat dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari
B. frekuensi pernapasan saat duduk lebih lambat dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari
C. frekuensi pernapasan saat duduk sama dengan frekuensi pernapasan saat berlari
D. frekuensi pernapasan saat duduk lebih tinggi dibandingkan frekuensi pernapasan saat berlari
E. frekuensi pernapasan saat duduk lebih lambat dibandingkan frekuensi pernapasan saat tidur
5. Setiap manusia memiliki Organ mulut dan hidung yang memiliki saluran tersendiri dan muaranya akan bertemu pada organ faring. Hal tersebut memungkinkan manusia dapat menghirup udara untuk bernapas melalui mulut maupun hidung. Organ yang paling sesuai untuk menghirup udara dari luar tubuh yang digunakan dalam proses pernapasan adalah….
A. mulut, karena udara akan lebih cepat masuk dalam saluran pernapasan dengan bantuan kemampuan menelan yang dimiliki organ mulut
B. hidung, karena udara yang masuk melalui hidung akan disaring dari kotoran dan benda asing yang terbawa masuk serta suhunya akan disesuaikan dengan suhu tubuh
C. mulut, karena dimulut udara akan cepat digunakan untuk pernapasan tanpa melalui proses penyaringan dan penyesuaian suhu udara dengan suhu tubuh D. hidung, karena hidung merupakan saluran pernapasan yang dapat mempercepat udara masuk ke dalam tubuh untuk segera digunakan dalam kegiatan pernapasan.
E. hidung, karena dimulut udara akan cepat digunakan untuk pernapasan tanpa melalui proses penyaringan dan penyesuaian suhu udara dengan suhu tubuh
6. Jaringan dalam paru-paru yang berfungsi sebagai tempat pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida adalah... .
A. alveolus
B. bronkiolus
C. diafragma
D. bronkus
E. pleura
7. Perhatikan gambar berikut!
Di Dalam kelas siswa siswa sedang melakukan percobaan pernapasan manusia, dengan menggunakan model sistem pernafasan seperti gambar.
Pernyataan yang tepat mengenai model sistem pernapasan tersebut adalah….
A. pipa Y menunjukkan alveolus di dalam paru-paru
B. pipa Y menunjukkan bronkus di dalam paru-paru
C. balon menggambarkan paru-paru yang dimiliki manusia
D. membran karet menggambarkan otot antar tulang rusuk
E. ruang udara menggambarkan udara di dalam paru-paru
8. Pada struktur pada laring yang berfungsi untuk mencegah masuknya partikel makanan atau minuman ke dalam laring dan trakea adalah....
A. silia
B. tonsil
C. epiglottis
D. nasal
E. pita suara
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 1.
Nilai = (Nilai Perolehan/Nilai Maksimal) x 100 %
Konversi tingkat penguasaan:
90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar 2. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang belum dikuasai.
E. Penilaian Diri
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut dengan jujur dan bertanggung jawab!
Bila ada jawaban "Tidak", maka segera lakukan review pembelajaran, terutama pada bagian yang masih "Tidak".