Makalah ini membahas sistem pernapasan manusia, termasuk organ dan saluran yang terlibat dalam proses pernapasan. Sistem pernapasan terdiri atas hidung, tenggorok, trakea, bronkus, paru-paru, dan alveolus. Udara masuk melalui hidung dan tenggorok kemudian menuju paru-paru melalui trakea dan bronkus. Di alveolus terjadi pertukaran gas antara oksigen dan karbon dioksida melalui darah. Oksigen masuk ke dar

1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu organisme atau mahluk hidup memiliki bermacam-macam sistem jaringan atau
organ dalam tubuhnya, dimana sistem tersebut memiliki fungsi dan peranan serta manfaat
tertentu bagi mahluk hidup. Salah satu sistem yang ada pada suatu organisme yakni sistem
pernapasan. Sistem pernapasan ini sendiri memiliki fungsi dan peranan yang sangat
struktural dan terkoordinir.
Dalam ilmu patofisiologi, sistem pernapasan akan dibahas secara detail bahkan sampai
anatominya, sehingga kita bisa mengetahui organ dan saluran apa saja yang ikut berperanan
dalam menyalurkan oksigen (O2) yang kita hirup.
Oleh sebab itu Bp. Tahoma Siregar, M.Si., Apt., selaku dosen pembimbing pada mata
kuliah Patofisiologi dan Antfisman di kampus Institut Sains dan Teknologi Nasional
memberikan tugas pada mahasiswanya khususnya penulis yang mendapat tugas dengan
judul “Sistem Pernapasan”.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan inti dari penyusunan makalah adalah tiada lain dan tiada bukan untuk memenuhi
tugas pada mata kuliah Patofisiologi dan Antfisman yang diberikan oleh Bp. Tahoma Siregar,
M.Si., Apt.. Selain itu, agar kami memahami apa yang dimaksud dengan sistem dan fungsi
pernapasan serta struktur sistem pernapasan.
1.3 Metode Penulisan
Metode penulisan makalah kami menggunakan literatur dari internet dan buku referensi
sebagai sumber makalah.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 1

2. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGERTIAN RESPIRASI
Pengertian pernapasan atau respirasi adalah suatu proses mulai dari pengambilan
oksigen, pengeluaran karbohidrat hingga penggunaan energi di dalam tubuh. Menusia dalam
bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke
lingkungan.
Gambar 1. Gambar Sistem Pernapasan Manusia
Respirasi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu :
Respirasi Luar yang merupakan pertukaran antara O2 dan CO2 antara darah dan udara.
Respirasi Dalam yang merupakan pertukaran O2 dan CO2 dari aliran darah ke sel-sel
tubuh.
Dalam mengambil napas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan
dengan dua cara pernapasan, yaitu :
1. Respirasi / Pernapasan Dada
Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi atau mengerut
Tulang rusuk terangkat ke atas
Rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga
udara masuk ke dalam badan.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 2

3. 2. Respirasi / Pernapasan Perut
Otot difragma pada perut mengalami kontraksi
Diafragma datar
Volume rongga dada menjadi besar yang mengakibatkan tekanan udara pada dada
mengecil sehingga udara pasuk ke paru-paru.
Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Dalam keadaan tubuh
bekerja berat maka oksigen atau O2 yang diperlukan pun menjadi berlipat-lipat kali dan bisa
sampai 10 hingga 15 kali lipat. Ketika oksigen tembus selaput alveolus, hemoglobin akan
mengikat oksigen yang banyaknya akan disesuaikan dengan besar kecil tekanan udara.
Pada pembuluh darah arteri, tekanan oksigen dapat mencapat 100 mmHg dengan 19 cc
oksigen. Sedangkan pada pembuluh darah vena tekanannya hanya 40 milimeter air raksa
dengan 12 cc oksigen. Oksigen yang kita hasilkan dalam tubuh kurang lebih sebanyak 200
cc di mana setiap liter darah mampu melarutkan 4,3 cc karbondioksida / CO2. CO2 yang
dihasilkan akan keluar dari jaringan menuju paruparu dengan bantuan darah.
Proses Kimiawi Respirasi Pada Tubuh Manusia :
 Pembuangan CO2 dari paru-paru : H + HCO3 ---> H2CO3 ---> H2 + CO2
 Pengikatan oksigen oleh hemoglobin : Hb + O2 ---> HbO2
 Pemisahan oksigen dari hemoglobin ke cairan sel : HbO2 ---> Hb + O2
 Pengangkutan karbondioksida di dalam tubuh : CO2 + H2O ---> H2 + CO2
Alat-alat pernapasan berfungsi memasukkan udara yang mengandung oksigen dan
mengeluarkan
udara
yang
mengandung
karbon
dioksida
dan
uap
air.
Tujuan proses pernapasan yaitu untuk memperoleh energi. Pada peristiwa bernapas terjadi
pelepasan energi.
Sistem Pernapasan pada Manusia terdiri atas:
1. Hidung
2. Faring
3. Trakea
4. Bronkus
5. Bronkiouls
6. paru-paru
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 3

4. 2.2 Alat – alat pernapasan pada manusia
2.2.1 Rongga Hidung (Cavum Nasalis)
Udara dari luar akan masuk lewat rongga hidung (cavum nasalis). Rongga hidung
berlapis selaput lendir, di dalamnya terdapat kelenjar minyak (kelenjar sebasea) dan kelenjar
keringat (kelenjar sudorifera). Selaput lendir berfungsi menangkap benda asing yang masuk
lewat saluran pernapasan. Selain itu, terdapat juga rambut pendek dan tebal yang berfungsi
menyaring partikel kotoran yang masuk bersama udara. Juga terdapat konka yang
mempunyai banyak kapiler darah yang berfungsi menghangatkan udara yang masuk.Di
sebelah belakang rongga hidung terhubung dengan nasofaring melalui dua lubang yang
disebut choanae.
Pada permukaan rongga hidung terdapat rambut-rambut halus dan selaput lendir yang
berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke dalam rongga hidung.
2.2.2 Faring (Tenggorokan)
Udara dari rongga hidung masuk ke faring. Faring merupakan percabangan 2 saluran,
yaitu saluran pernapasan (nasofarings) pada bagian depan dan saluran pencernaan
(orofarings) pada bagian belakang.
Pada bagian belakang faring (posterior) terdapat laring (tekak) tempat terletaknya pita
suara (pita vocalis). Masuknya udara melalui faring akan menyebabkan pita suara bergetar
dan terdengar sebagai suara.
Makan sambil berbicara dapat mengakibatkan makanan masuk ke saluran pernapasan
karena saluran pernapasan pada saat tersebut sedang terbuka. Walaupun demikian, saraf kita
akan mengatur agar peristiwa menelan, bernapas, dan berbicara tidak terjadi bersamaan
sehingga mengakibatkan gangguan kesehatan.
Fungsi utama faring adalah menyediakan saluran bagi udara yang keluar masuk dan
juga sebagi jalan makanan dan minuman yang ditelan, faring juga menyediakan ruang
dengung(resonansi) untuk suara percakapan.
2.2.3 Batang Tenggorokan (Trakea)
Tenggorokan berupa pipa yang panjangnya ± 10 cm, terletak sebagian di leher dan
sebagian di rongga dada (torak). Dinding tenggorokan tipis dan kaku, dikelilingi oleh cincin
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 4

5. tulang rawan, dan pada bagian dalam rongga bersilia. Silia-silia ini berfungsi menyaring
benda-benda asing yang masuk ke saluran pernapasan.
Batang tenggorok (trakea) terletak di sebelah depan kerongkongan. Di dalam rongga
dada, batang tenggorok bercabang menjadi dua cabang tenggorok (bronkus). Di dalam paruparu, cabang tenggorok bercabang-cabang lagi menjadi saluran yang sangat kecil disebut
bronkiolus. Ujung bronkiolus berupa gelembung kecil yang disebut gelembung paru-paru
(alveolus).
2.2.4 Pangkal Tenggorokan (laring)
Laring merupakan suatu saluran yang dikelilingi oleh tulang rawan. Laring berada
diantara orofaring dan trakea, didepan lariofaring. Salah satu tulang rawan pada laring
disebut epiglotis. Epiglotis terletak di ujung bagian pangkal laring.
Laring diselaputi oleh membrane mukosa yang terdiri dari epitel berlapis pipih yang
cukup tebal sehingga kuat untuk menahan getaran-getaran suara pada laring. Fungsi utama
laring adalah menghasilkan suara dan juga sebagai tempat keluar masuknya udara.
Pangkal tenggorok disusun oleh beberapa tulang rawan yang membentuk jakun.
Pangkal tenggorok dapat ditutup oleh katup pangkal tenggorok (epiglotis). Pada waktu
menelan makanan, katup tersebut menutup pangkal tenggorok dan pada waktu bernapas katu
membuka. Pada pangkal tenggorok terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada udara
dari paru-paru, misalnya pada waktu kita bicara.
2.2.5 Cabang Batang Tenggorokan (Bronkus)
Tenggorokan (trakea) bercabang menjadi dua bagian, yaitu bronkus kanan dan bronkus
kiri. Struktur lapisan mukosa bronkus sama dengan trakea, hanya tulang rawan bronkus
bentuknya tidak teratur dan pada bagian bronkus yang lebih besar cincin tulang rawannya
melingkari lumen dengan sempurna. Bronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus.
Batang tenggorokan bercabang menjadi dua bronkus, yaitu bronkus sebelah kiri dan
sebelah kanan. Kedua bronkus menuju paru-paru, bronkus bercabang lagi menjadi
bronkiolus. Bronkus sebelah kanan (bronkus primer) bercabang menjadi tiga bronkus lobaris
(bronkus sekunder), sedangkan bronkus sebelah kiri bercabang menjadi dua bronkiolus.
Cabang-cabang yang paling kecil masuk ke dalam gelembung paru-paru atau alveolus.
Dinding alveolus mengandung kapiler darah, melalui kapiler-kapiler darah dalam alveolus
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 5

6. inilah oksigen dan udara berdifusi ke dalam darah. Fungsi utama bronkus adalah
menyediakan jalan bagi udara yang masuk dan keluar paru-paru.
2.2.6 Paru-paru (Pulmo)
Gambar 2. Gambar Paru-Paru Manusia
Paru-paru terletak di dalam rongga dada bagian atas, di bagian samping dibatasi oleh
otot dan rusuk dan di bagian bawah dibatasi oleh diafragma yang berotot kuat. Paru-paru ada
dua bagian yaitu paru-paru kanan (pulmo dekster) yang terdiri atas 3 lobus dan paru-paru
kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus. Paru-paru dibungkus oleh dua selaput yang
tipis, disebut pleura. Selaput bagian dalam yang langsung menyelaputi paru-paru disebut
pleura dalam (pleura visceralis) dan selaput yang menyelaputi rongga dada yang
bersebelahan dengan tulang rusuk disebut pleura luar (pleura parietalis). Paru-paru tersusun
oleh bronkiolus, alveolus, jaringan elastik, dan pembuluh darah. Bronkiolus tidak
mempunyai tulang rawan,tetapi ronga bronkus masih bersilia dan dibagian ujungnya
mempunyai epitelium berbentuk kubus bersilia. Setiap bronkiolus terminalis bercabangcabang lagi menjadi bronkiolus respirasi, kemudian menjadi duktus alveolaris. Pada dinding
duktus alveolaris mangandung gelembung-gelembung yang disebut alveolus.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 6

7. Gambar 3. Gambar Bagian Dalam Paru-Paru Manusia
Kapasitas Paru-Paru
Udara yang keluar masuk paru-paru pada waktu melakukan pernapasan biasa disebut
udara pernapasan (udara tidal). Volume udara pernapasan pada orang dewasa lebih kurang
500 mL. Volume udara tidal orang dewasa pada pernapasan biasa kira-kira 500 mL. ketika
menarik napas dalam-dalam maka volume udara yang dapat kita tarik mencapai 1500 mL.
Udara ini dinamakan udara komplementer. Ketika kita menarik napas sekuat-kuatnya,
volume udara yang dapat diembuskan juga sekitar 1500 mL. Udara ini dinamakan udara
suplementer. Meskipun telah mengeluarkan napas sekuat-kuatnya, tetapi masih ada sisa
udara dalam paru-paru yang volumenya kira-kira 1500 mL. Udara sisa ini dinamakan udara
residu. Jadi, Kapasitas paru-paru total = kapasitas vital + volume residu =4500 mL/wanita
dan 5500 mL/pria.
Pertukaran Gas dalam Alveolus
Oksigen yang diperlukan untuk oksidasi diambil dari udara yang kita hirup pada waktu
kita bernapas. Pada waktu bernapas udara masuk melalu saluran pernapasan dan akhirnya
masuk ke dalam alveolus. Oksigen yang terdapat dalam alveolus berdifusi menembus
dinding sel alveolus. Akhirnya masuk ke dalam pembuluh darah dan diikat oleh hemoglobin
yang terdapat dalam darah menjadi oksihemoglobin. Selanjutnya diedarkan oleh darah ke
seluruh tubuh.
Oksigennya dilepaskan ke dalam sel-sel tubuh sehingga oksihemoglobin kembali
menjadi hemoglobin. Karbondioksida yang dihasilkan dari pernapasan diangkut oleh darah
melalui pembuluh darah yang akhirnya sampai pada alveolus Dari alveolus karbon dioksida
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 7

8. dikeluarkan
melalui
saluran
pernapasan
pada
waktu
kita
mengeluarkan
napas.
Dengan demikian dalam alveolus terjadi pertukaran gas yaitu oksigen masuk dan
karnbondioksida keluar.
2.3 Proses Pernapasan
Proses pernapasan meliputi dua proses, yaitu menarik napas atau inspirasi serta
mengeluarkan napas atau ekspirasi. Sewaktu menarik napas, otot diafragma berkontraksi,
dari posisi melengkung ke atas menjadi lurus. Bersamaan dengan itu, otot-otot tulang rusuk
pun berkontraksi. Akibat dari berkontraksinya kedua jenis otot tersebut adalah
mengembangnya rongga dada sehingga tekanan dalam rongga dada berkurang dan udara
masuk. Saat mengeluarkan napas, otot diafragma dan otot-otot tulang rusuk melemas.
Akibatnya, rongga dada mengecil dan tekanan udara di dalam paru-paru naik sehingga udara
keluar. Jadi, udara mengalir dari tempat yang bertekanan besar ke tempat yang bertekanan
lebih kecil.
Jenis Pernapasan berdasarkan organ yang terlibat dalam peristiwa inspirasi dan
ekspirasi, orang sering menyebut pernapasan dada dan pernapasan perut. Sebenarnya
pernapasan dada dan pernapasan perut terjadi secara bersamaan.
1) Pernapasan dada terjadi karena kontraksi otot antar tulang rusuk, sehingga tulang rusuk
terangkat dan volume rongga dada membesar serta tekanan udara menurun (inhalasi).
Relaksasi otot antar tulang rusuk, costa menurun, volume kecil, tekanan membesar
(ekshalasi).
2) Pernapasan perut terjadi karena kontraksi /relaksasi otot diafragma (datar dan
melengkung), volume rongga dada membesar , paru-paru mengembang tekanan
mengecil (inhalasi). Melengkung volume rongga dada mengecil, paru-paru mengecil,
tekanan besar/ekshalasi.
2.4 Organ-Organ Pernapasan Pada Manusia
1. Hidung
Hidung terdiri dari lubang hidung, rongga hidung, dan ujung rongga hidung.
Rongga hidung banyak memiliki kapiler darah, dan selalu lembap dengan adanya lendir
yang dihasilkan oleh mukosa. Didalam hidung udara disaring dari benda-benda asing
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 8

9. yang tidak berupa gas agar tidak masuk ke paru-paru. Selain itu udara juga disesuaikan
suhunya agar sesuai dengan suhu tubuh.
2. Faring
Faring merupakan ruang dibelakang rongga hidung, yang merupakan jalan
masuknya udara dsri ronggs hidung. Pada ruang tersebut terdapat klep (epiglotis) yang
bertugas mengatur pergantian perjalanan udara pernapasan dan makanan.
3. Laring
Laring/pangkal batang tenggorokan / kotak suara. Laring terdiri atas tulang rawan,
yaitu jakun, epiglotis, (tulang rawan penutup) dan tulang rawan trikoid (cincin stempel)
yang letaknya paling bawah. Pita suara terletak di dinding laring bagian dalam.
4. Trakhea
Trakea atau batang tenggorokan merupakan pita yang tersusun atas otot polos dan
tulang rawan yang berbentuk hurup ’C’ pada jarak yang sangat teratur. Dinding trakea
tersusun atas tiga lapisan jaringan epitel yang dapat menghasilkan lendir yang berguna
untuk menangkap dan mengembalikan benda-benda asing ke hulu saluran pernapasan
sebelum masuk ke paru-paru bersama udara penapasan.
5. Bronkus
Merupakan cabang batang tenggorokan yang jumlahnya sepasang, yang satu
menuju ke paru-paru kiri dan yang satunya menuju paru-paru kanan. Dinding bronkus
terdiri atas lapisan jaringan ikat, lapisan jaringan epitel, otot polos dan cincin tulang
rawan. Kedudukan bronkus yang menuju kekiri lebih mendatar dari pada ke kanan. Hal
ini merupakan salah satu sebab mengapa paru-paru kanan lebih mudah terserang
penyakit
6. Bronkiolus
Bronkeolus merupakan cabang dari bronkus, dindingnya lebih tipis dan
salurannya lebih tipis. Bronkeolus bercabang-cabang menjadi bagian yang lebih halus.
7. Alveolus
Saluran akhir dari saluran pernapasan yang berupa gelembung-gelembung udara.
Dinding aleolus sanat tipis setebal silapis sel, lembap dan berdekatan dengan kapilerkapiler darah. Adanya alveolus memungkinkan terjadinya luasnya daerah permukaan
yang berperan penting dalam pertukaran gas. Pada bagian alveolus inilah terjadi
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 9

10. pertukaran gas-gas O2 dari udara bebas ke sel-sel darah, sedangkan perukaran CO2 dari
sel-sel tubuh ke udara bebas terjadi.
8. Paru-paru
Paru-paru terletak dalam rongga dada dibatasi oleh otot dada dan tulang rusuk,
pada bagian bawah dibatasi oleh otot dafragma yang kuat. Paru-paru merupakan
himpunana dari bronkeulus, saccus alveolaris dan alveolus. Diantara selaput dan paruparu terdapat cairan limfa yang berfungsi untuk melindungi paru-paru pada saat
mengembang dan mengempis. Mengembang dan mengempisnya paru-paru disebabkan
karena adanya perubahan tekana rongga dada.
 Paru-paru kanan
 Paru-paru kiri
- berlobus tiga
- Bronkus
kanan
- berlobus dua
bercabang
tiga
- Bronkuis kiri bercabang dua
- Posisinya
lebih
mendatar
Dibungkus oleh lapisanpleura yang berfungsi menghindari gesekan saat bernapas
2.5 Mekanisme Pernapasan Manusia.
Pernapasan pada manusia dapat digolongkan menjadi 2, yaitu:
2.5.1 Pernapasan dada
Pada pernapasan dada otot yang berperan penting adalah otot antar tulang rusuk.
Otot tulang rusuk dapat dibedakan menjadi dua, yaitu otot tulang rusuk luar yang
berperan dalam mengangkat tulang-tulang rusuk dan tulang rusuk dalam yang
berfungsi menurunkan atau mengembalikan tulang rusuk ke posisi semula. Bila otot
antar tulang rusuk luar berkontraksi, maka tulang rusuk akan terangkat sehingga
volume dada bertanbah besar. Bertambah besarnya akan menyebabkan tekanan
dalam rongga dada lebih kecil dari pada tekanan rongga dada luar. Karena tekanan
udara kecil pada rongga dada menyebabkan aliran udara mengalir dari luar tubuh
dan masuk ke dalam tubuh, proses ini disebut proses ’inspirasi’.
Sedangkan pada proses ekspirasi terjadi apabila kontraksi dari otot dalam,
tulang rusuk kembali ke posisi semula dan menyebabkan tekanan udara didalam
tubuh meningkat. Sehingga udara dalam paru-paru tertekan dalam rongga dada,
dan aliran udara terdorong ke luar tubuh, proses ini disebut ’ekspirasi’.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 10

11. 2.5.2 Pernapasan perut
Pada pernapasan ini otot yang berperan aktif adalah otot diafragma dan otot
dinding rongga perut. Bila otot diafragma berkontraksi, posisi diafragma akan
mendatar. Hal itu menyebabkan volume rongga dada bertambah besar sehingga
tekanan udaranya semakin kecil. Penurunan tekanan udara menyebabkan
mengembangnya paru-paru, sehingga udara mengalir masuk ke paru- paru
(inspirasi).
Pernapasan adalah suatu proses yang terjadi secara otomatis walau dalam keadaan
tertidur sekalipun karena sistem pernapasan dipengaruhi oleh susunan saraf
otonom.
Menurut tempat terjadinya pertukaran gas maka pernapasan dapat dibedakan atas
dua jenis, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam. Pernapasan luar adalah
pertukaran udara yang terjadi antara udara dalam alveolus dengan darah dalam
kapiler, sedangkan pernapasan dalam adalah pernapasan yang terjadi antara darah
dalam kapiler dengan sel-sel tubuh.
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.
Sehubungan dengan organ yang terlibat dalam pemasukkan udara (inspirasi) dan
pengeluaran udara (ekspirasi) maka mekanisme pernapasan dibedakan atas dua
macam, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut
terjadi secara bersamaan.
2.6 Volume Udara Pernapasan
Dalam keadaan normal, volume udara paru-paru manusia mencapai 4500 cc. Udara ini
dikenal sebagai kapasitas total udara pernapasan manusia. Walaupun demikian, kapasitas
vital udara yang digunakan dalam proses bernapas mencapai 3500 cc, yang 1000 cc
merupakan sisa udara yang tidak dapat digunakan tetapi senantiasa mengisi bagian paru-
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 11

12. paru sebagai residu atau udara sisa. Kapasitas vital adalah jumlah udara maksimun yang
dapat dikeluarkan seseorang setelah mengisi paru-parunya secara maksimum.
Dalam keadaaan normal, kegiatan inspirasi dan ekpirasi atau menghirup dan
menghembuskan udara dalam bernapas hanya menggunakan sekitar 500 cc volume udara
pernapasan (kapasitas tidal = ± 500 cc). Kapasitas tidal adalah jumlah udara yang keluar
masuk paru-paru pada pernapasan normal. Dalam keadaan luar biasa, inspirasi maupun
ekspirasi dalam menggunakan sekitar 1500 cc udara pernapasan (expiratory reserve volume
= inspiratory reserve volume = 1500 cc). Lihat skema udara pernapasan berikut ini.
2.7 Gas-gas dalam Udara Pernapasan
Persentase gas utama pernapasan dalam udara yang keluar masuk paru-paru dapat
dilihat pada Tabel 1 :
Udara
Gas
sebelum
luar
masuk
paru-paru (%)
Udara
alveoli (%)
di
Udara
yang
keluar dari paruparu (%)
Nitrogen (N2)
79,01
80,7
79,6
Oksigen (O2)
20,95
13,8
16,4
Karbon dioksida (CO2)
0,04
5,5
4,0
Tabel 1. Tabel Persentase Gas Utama Pernapasan dalam Udara yang Keluar Masuk
Paru-paru.
Pertukaran udara berlangsung di dalam avelous dan pembuluh darah yang
mengelilinginya. Gas oksigen dan karbon dioksida akan berdifusi melalui sel-sel yang
menyusun dinding avelous dan kapiler darah. Udara aveolus mengandung zat oksigen yang
lebih tinggi dan karbon dioksida lebih rendah dari pada gas di dalam darah pembuluh
kapiler. Oleh karena itu molekul cenderung berpindah dari konsentrasi yang lebih tinggi ke
rendah, maka oksigen berdifusi dari udara aveolus ke dalam darah, dan karbon dioksida
akan berdifusi dari pembuluh darah ke avelous. Pengangkutan CO₂ oleh darah dapat
dilaksanakan melalui 3 cara yaitu :
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 12

13. a. Karbondioksida larut dalam plasma dan membentuk asam karbonat dengan enzim
anhydrase.
b. Karbondioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin
c. Karbondioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO₂) melalui proses berantai
pertukaran klorida.
2.8 Pertukaran O2 Dan CO2 Dalam Pernapasan
Jumlah oksigen yang diambil melalui udara pernapasan tergantung pada kebutuhan dan
hal tersebut biasanya dipengaruhi oleh jenis pekerjaan, ukuran tubuh, serta jumlah maupun
jenis bahan makanan yang dimakan.
Pekerja-pekerja berat termasuk atlit lebih banyak membutuhkan oksigen dibanding
pekerja ringan. Demikian juga seseorang yang memiliki ukuran tubuh lebih besar dengan
sendirinya membutuhkan oksigen lebih banyak. Selanjutnya, seseorang yang memiliki
kebiasaan memakan lebih banyak daging akan membutuhkan lebih banyak oksigen daripada
seorang vegetarian.
Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 300 cc oksigen sehari (24 jam)
atau sekitar 0,5 cc tiap menit. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan volume udara
inspirasi dan ekspirasi biasa kecuali dalam keadaan tertentu saat konsentrasi oksigen udara
inspirasi berkurang atau karena sebab lain, misalnya konsentrasi hemoglobin darah
berkurang.
Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang
menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh zat warna darah
atau pigmen darah (hemoglobin) untuk diangkut ke sel-sel jaringan tubuh.
Hemoglobin yang terdapat dalam butir darah merah atau eritrosit ini tersusun oleh
senyawa hemin atau hematin yang mengandung unsur besi dan globin yang berupa protein.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 13

14. Gambar 4. Gambar Pertukaran O2 dan CO2 antara Alveolus dan Pembuluh Darah yang
Menyelubungi
Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperlihatkan menurut
persamaan reaksi bolak-balik berikut ini : Hb4 + O2 ↔ 4 Hb O2 (oksihemoglobin,
berwarna merah jernih).
Reaksi di atas dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan
kadar O2 dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi oksigen ke dalam arteri
demikian juga difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2 dalam udara inspirasi.
Tekanan seluruh udara lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mm Hg, sedangkan
tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mm Hg. Tekanan oksigen di lingkungan lebih tinggi
dari pada tekanan oksigen dalam alveolus paru-paru dan arteri yang hanya 104 mm Hg. Oleh
karena itu oksigen dapat masuk ke paru-paru secara difusi.
Dari paru-paru, O2 akan mengalir lewat vena pulmonalis yang tekanan O2 nya 104 mm;
menuju ke jantung. Dari jantung O2 mengalir lewat arteri sistemik yang tekanan O2 nya 104
mmHg menuju ke jaringan tubuh yang tekanan O2 nya 0 - 40 mmHg. Di jaringan, O2 ini
akan dipergunakan. Dari jaringan CO2 akan mengalir lewat vena sistemik ke jantung.
Tekanan CO2 di jaringan di atas 45 mmHg, lebih tinggi dibandingkan vena sistemik yang
hanya 45 mmHg. Dari jantung, CO2 mengalir lewat arteri pulmonalis yang tekanan O2 nya
sama yaitu 45 mmHg. Dari arteri pulmonalis CO2 masuk ke paru-paru lalu dilepaskan ke
udara bebas.
Berapa minimal darah yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada
jaringan? Setiap 100 mm3 darah dengan tekanan oksigen 100 mmHg dapat mengangkut 19
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 14

15. cc oksigen. Bila tekanan oksigen hanya 40 mmHg maka hanya ada sekitar 12 cc oksigen
yang bertahan dalam darah vena. Dengan demikian kemampuan hemoglobin untuk mengikat
oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah.
Pengangkutan sekitar 200 mm3 C02 keluar tubuh umumnya berlangsung menurut reaksi
kimia berikut: O2 + H2O → (karbonat anhidrase) H2CO3
Tiap liter darah hanya dapat melarutkan 4,3 cc CO2 sehingga mempengaruhi pH darah
menjadi 4,5 karena terbentuknya asam karbonat.
Pengangkutan CO2 oleh darah dapat dilaksanakan melalui tiga cara yakni sebagai
berikut.
1. Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat dengan enzim
anhidrase (7% dari seluruh C).
2. Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (23%
dari seluruh CO2).
3. Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO3) melalui proses berantai
pertukaran klorida (70% dari seluruh CO2). Reaksinya adalah sebagai berikut:
CO2 + H2O → H2CO3 → H+ + HCO-3
Gangguan terhadap pengangkutan CO2 dapat mengakibatkan munculnya gejala asidosis
karena turunnya kadar basa dalam darah. Hal tersebut dapat disebabkan karena keadaan
Pneumoni. Sebaliknya apabila terjadi akumulasi garam basa dalam darah maka muncul
gejala alkalosis.
2.9 Energi dan Pernapasan
Energi yang dihasilkan oleh proses pernapasan akan digunakan untuk membentuk
molekul berenergi, yaitu ATP (Adenosin Tri Phospate). Selanjutnya, molekul ATP akan
disimpan dalam sel dan merupakan sumber energi utama untuk aktivitas tubuh. ATP berasal
dari perombakan senyawa organik seperti karbohidrat, protein dan lemak. Gula (glukosa)
dari pemecahan karbohidrat dalam tubuh diubah terlebih dahulu menjadi senyawa fosfat
yang dikatalisis oleh bantuan enzim glukokinase. Selanjutnya senyawa fosfat diubah
menjadi asam piruvat dan akhirnya dibebaskan dalam bentuk H₂O dan CO₂ sebagai hasil
samping oksidasi tersebut. Proses respirasi sel dari bahan glukosa secara garis besar,
meliputi tiga tahapan, yaitu proses glikosis, siklus Krebs, dan transfer elektron.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 15

16. Pada pekerja berat atau para atlit yang beraktivitas tinggi, pembentukan energi dapat
dilakukan secara anaerobik. Hal ini disebabkan bila tubuh kekurangan suplai oksigen maka
akan terjadi proses perombakan asam piruvat menjadi asam laktat yang akan membentuk 2
mol ATP.
2.10 Frekuensi Pernapasan
Jumlah udara yang keluar masuk ke paru-paru setiap kali bernapas disebut sebagai
frekuensi pernapasan. Pada umumnya, frekuensi pernapasan manusia setiap menitnya
sebanyak 15-18 kali. Cepat atau lambatnya frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa
faktor, diantaranya :
Usia. Semakin bertambahnya usia seseorang akan semakin rendah frekuensi
pernapasannya. Hal ini berhubungan dengan energi yang dibutuhkan.
Jenis kelamin. Pada umumnya pria memiliki frekuensi pernapasan yang lebih tinggi
dibandingkan dengan wanita. Kebutuhan akan oksigen serta produksi karbondioksida
pada pria lebih tinggi dibandingkan wanita.
Suhu tubuh. Semakin tinggi suhu tubuh seseorang maka aka semakin cepat frekuensi
pernapasannya, hal ini berhubungan dengan penigkatan proses metabolisme yang terjadi
dalam tubuh.
Posisi atau kedudukan tubuh. Frekuensi pernapasan ketika sedang duduk akan berbeda
dibandingkan dengan ketika sedang berjongkok atatu berdiri. Hal ini berhubungan erat
dengan energi yang dibutuhkan oleh organ tubuh sebagai tumpuan berat tubuh.
Aktivitas. Seseorang yang aktivitas fisiknya tingi seperti olahragawan akan
membutuhkan lebih banyak energi daripada orang yang diamatau santai, oleh karena itu,
frekuensi pernapasan orang tersebut juga lebih tinggi. Gerakan dan frekuensi pernapasan
diatur oleh pusat pernapasan yang terdapat di otak. Selain itu, frekuensi pernapasan
distimulus oleh konsentrasi karbondioksida (CO₂) dalam darah.
2.11
Gangguan Pada Sistem Respirasi
Sistem pernapasan manusia yang terdiri atas beberapa organ dapat mengalami
gangguan. Gangguan ini biasanya berupa
kelainan
yang menyerang
sistem
kelainan atau penyakit. Penyakit atau
pernapasan
ini
dapat
menyebabkannya proses
pernapasan. Berikut adalah beberapa contoh gangguan pada sistem pernapasan manusia.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 16

17. Emfisema, merupakan penyakit pada paru-paru. Paru-paru mengalami pembengkakan
karena pembuluh darah nya kemasukan udara.
Asma, merupakan kelainan penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan oleh
alergi, seperti debu, bulu, ataupun rambut. Kelainan ini dapat diturunkan. Kelainan
ini juga dapat kambuh jika suhu lingkungan.
Tuberkulosis
(TBC), merupakan penyakit paru-paru yang disebabkan
oleh
Mycobacterium tuberculosis. Bakteri tersebut menimbulkan bintil-bintil pada dinding
alveolus. Jika penyakit
ini menyerang dan dibiarkan
semakin
luas, dapat
menyebabkan sel-sel paru-paru mati. Akibatnya paru-paru akan kuncup atau
mengecil. Hal tersebut menyebabkan para penderita TBC napasnya sering terengahengah.
Infuenza (flu), merupakan penyakit yang disebabkan oleh virus infuenza. Penyakit
ini timbul dengan gejala bersin-bersin, demam, dan pilek.
Kanker paru-paru. Penyakit ini merupakan salah satu paling berbahaya. Sel-sel
kanker pada paru-paru terus tumbuh tidak terkendali. Penyakit ini lama-kelamaan
dapat menyerang seluruh tubuh.
Salah satu pemicu kanker paru-paru adalah
kebiasaan merokok. Merokok dapat memicu terjadinya kanker paru-paru dan
kerusakan paru-paru.
Merokok dapat menyebabkan perubahan struktur dan fungsi saluran pernapasan dan
jaringan paru-paru. Misalnya, sel mukosa membesar (disebut hipertrofi) dan kelenjar
mukus bertambah banyak (disebut hiperplasia). Dapat pula terjadi radang ringan,
penyempitan saluran pernapasan akibat bertambahnya sel sel dan penumpikan lendir,
dan kerusakan alveoli. Perubahan anatomi saluran pernapasan menyebabkan fungsi
paru-paru terganggu.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 17

18. PEMBAHASAN
Peran sistem pernapasan adalah untuk mengelola pertukaran oksigen dan karbon
dioksida antara udara dan darah. Oksigen diperlukan oleh semua sel untuk menghasilkan
sumber energi, adenosin trifosfat (ATP). Karbon dioksida dihasilkan oleh sel-sel yang secara
metabolis aktif dan membentuk suatu asam yang harus dibuang dari tubuh. Untuk
melakukan pertukaran gas, sistem kardiovaskuler dan sistem respirasi harus bekerjasama.
Sistem kardiovaskuler bertanggung jawab untuk perfusi darah melalui paru. Sistem
pernapasan melakukan dua fungsi terpisah: ventilasi dan respirasi.
KONSEP FISIOLOGIS
VENTILASI
Ventilasi mengacu kepada pergerakan udara dari atmosir masuk dan keluar paru.
Ventilasi berlangsung secara bulk flow. Bulk flow adalah perpindahan atau pergerakan gas
atau cairan dari tekanan tinggi ke rendah.
Faktor yang mempengaruhi ventilasi :
Ventilasi ditentukan oleh variable-variabel dalam persamaan:
F=P/R
Dimana :
F: bulk flow udara.
P: Perbedaaan tekanan antara atmosfir dan tempat pertukaran gas (alveolus).
R: Resistensi yang di timbulkan oleh saluran nafas.
TEKANAN
Tekanan alveolus bervariasi pada setiap inspirasi dan mendorong aliran udara. Pada
awitan inspirasi rongga thoraks mengembang. Hal ini menyebabkan tekanan didalam
alveolus lebih rendah daripada tekanan atmosfir sehingga udara masuk ke dalam paru dari
atmosfir. Pada akhir inspirasi rongga thorak melemas, sehingga tekanan didalam alveolus,
yang terisi oleh udara inspirasi, memiliki tekanan lebih tinggi daripada tekanan atmosfir.
Udara kemudian mengalir keluar paru sesuai penurunan gradien tekanan.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 18

19. RESISTENSI BRONKUS
Resistensi jalan napas biasanya sangat rendah. Resistensi dapat meningkat pada
keadaan-keadaan dimana otot polos bronkus berkonstriksi. Hal ini dapat menyebabkan
penurunan aliran udara kedalam paru. Resistensi berbanding terbalik dengan jari-jari
pangkat empat dari pembuluh. Dengan demikian, sewaktu saluran udara mengalami
konstriksi, walaupun ringan, konstiksi terhadap aliran udara meningkat bsecara bermakna.
Resistensi bronkus ditentukan oleh persarafan otot polos bronkus oleh sistem simpatis
dan parasimpatis.
PERSARAFAN BRONKUS
Persarafan para simpatis disalurkan ke otot polos bronkus melalui saraf vagus dan
menyebabkan kontraksi atau penyempitan jalan napas, sehingga terjadi peningkatan
resistensi dan pengurangan aliran udara.
Persarafan simpatis otot polos bronkus terjadi melalui serat-serat saraf dari ganglion
servikalis dan torakalis bagian atas dan menyebabkan relaksasi atau dilatsi bronkus. Hal ini
menurunkan resistensi dan meningkatkn aliran udara.
KONTROL SARAF ATAS RESPIRASI
Ventilasi dikontrol oleh pusat pernapasan dibatang otak bagian bawah didaerah medula
dan pons. Dimedula, terdapat neuron-neuron inspirasi dan ekspirasi yang melepaskan
muatan pada waktu-waktu yang berbeda dalam suatu pola kecepatan dan irama yang telah
ditentukan sebelumnya. Neuron-neuron respirasi menjalankan respirasi dengan merangsang
neuron-neuron motorik yang mempersarafi diafragma dan otot-otot antar iga.
NEURON MOTORIK YANG MENJALANKAN RESPIRASI
Ne uron motorik utama yang mengontrol otot pernapasan adalah saraf frenikus. Apabila
diaktifkan oleh neuron-neuron inspirasi pusat, maka saraf frenikus menyebabkan dada
mengembang dan udara mulai mengalir dari atmosfir ke dalam paru. Hal ini
disebut inspirasi.Seiring dengan berlanjutnya inspirasi, maka pelepasan muatan neuronneuon inspirasi sentral melambat dan pelepasan muatan neuron-neuron ekpirasi melambat,
sehingga aktivitas neuron motorik berhenti dan terjadi relaksasi diafragma dan otot antar iga.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 19

20. Dada kembali mengempis dan udara mengalir keluar paru. Aliran udara keluar dari paru
adalah ekspirasi.
KEMORESEPTOR SENTRAL
Kemoreseptor sentral di otak berespons terhadap perubahan-perubahan konsentrasi ion
hidrogen
didalam
meningkatkan
cairan
kecepatan
cerebrospinalis.
pelepasan
muatan
Peningkatan
konsentrasi
kemoreseptor.
ion
Sebaliknya,
hidrogen
penurunan
konsentrasi ion hidrogen menurunkan kecepatan pelepasan muatan kemoreseptor. Informasi
dari kemoreseptor sentral disalurkan kepusat pernapasan diotak yang, sebagai responnya,
meningkatkan atau menurunkan kecepatan pernapasan. Konsentrasi ion hidrogen biasanya
mencerminkan konsentrasi karbon dioksida. Dengan demikian, sewaktu kadar karbon
dioksida meningkat, kadar ion hidrogen meningkat, dan kecepatan pelepasan muatan
neuron-neuron inspirasi berkurang.
KEMORESEPTOR PERIFER
Kemoreseptor perifer terdapat diarteri karotis dan aorta dan memantau konsentrasi
oksigen didalam darah arteri. Reseptor-reseptor ini, yang disebut badan karotis dan aorta,
mengirim impuls mereka kepusat pernapasan dimedula dan pons terutama untuk
meningkatkan kecepatanventilasi sewaktu kadar oksigen rendah. Kemoreseptor ini kurang
sensitif daripada kemoreseptor sentral.
RESPIRASI
Respirasi mengacu kepada difusi gas-gas antara alveolus dan kapiler yang
memperfusinya. Respirasi berlangsung melalui difusi, yaitu perpindahan suatu gas sesuai
penurunan gradien konsentrasinya.
Faktor yang mempengaruhi respirasi :
Kecepatan difusi gas, misalnya oksigen dan karbon dioksida, ditentukan oleh persamaan
D = ( Xa – Xc ) x SA x T
Dxk
Di mana:
D = kecepatan difusi
Xa = konsntrasi gas dalam alveolus
Xc = konsentrasi gas dalam kapiler
SA = luas daerah yang tersedia untuk difusi
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 20

21. T = suhu larutan
d = jarak yang harus ditempuh difusi
k = konstanta fisika yang memperhitungkan
karakteristik-karakteristik nonvariabel gas, misalnya
berat molekul dan koefesien kelarutan spesifiknya.
KONSENTRASI OKSIGEN DAN KARBON DIOKSIDA DALAM ALVEOLUS DALAM
KAPILER
Dalam keadaan normal konsentrasi oksigen didalam alveolus lebih tinggi daripada
didalam kapiler paru. Konsentrasi oksigen alveolus mencerminkan oksigen atmosfir,
sedangkan konsentrasi oksigen kapiler paru mencerminkan konsentrasi oksigen darah vena
sistemik. Darah vena sistemik memiliki konsentrasi oksigen yang rendah karena merupakan
darah yang kembali dari sirkulasi perifer dimana sebagian besar oksigen telah digunakan
oleh sel-sel. Besar konsentrasi oksigen berbanding lurus dengan tekanan parsial dan
biasanya dinyatakan dalam mmHg.
Dalam keadaan normal, tekanan parsial oksigen adalah sekitar 100mmHg didalam
alveolus dan 40 mmHg di dalam kapiler paru pada ketinggian permukaan laut. Karena
konsentrasi oksigen alveolus lebih besar daripada kapiler. Inilah cara bagaimana darah
deoksigenasi mengalami oksigenasi mengalami oksigenasi melalui respirasi.
Karbon dioksida secara normal berdifusi dengan arah berlawanan. Diudara
konsentrasi karbon dioksida rendah sehingga konsentrasinya di alveolus juga rendah
(40mmHg). Karena karbon dioksida adalah produk sisa metabolisme sel, maka konsentrasi
karbon dioksida dikapiler paru tinggi(46 mmHg). Dengan demikian, di paru karbon dioksida
akan berdifusi sesuai arah penurunan gradien konsentrasi, dari arah ke dalam alveolus
tempat gas tersebut kemudian dikeluarkan.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 21

22. BAB IV
KESIMPULAN
4.1 KESIMPULAN
Dari pembahasan yang uraikan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain :
Sistem pernapasan merupakan sistem yang berfungsi untuk mengabsorbsi oksigen dan
mengeluarkan karbondioksida dalam tubuh yang bertujuan untuk mempertahankan
homeostasis. Fungsi ini disebut sebagai respirasi. Sistem pernapasan dimulai dari rongga
hidung/mulut hingga ke alveolus, di mana pada alveolus terjadi pertukaran oksigen dan
karbondioksida dengan pembuluh darah.
Sistem Pernapasan atau Respirasi adalah suatu proses mulai dari pengambilan oksigen
(O2), pengeluaran karbondioksida (CO2) hingga penggunaan energi di dalam tubuh. Sistem
respirasi itu sendiri mencakup semua proses pertukaran gas yang terjadi antara atmosfir
melalui
rongga
hidung → faring → laring → trakea →
bronkus → paru-
paru → alveolus → sel-sel melalui dinding kapiler darah.
Organ-organ sistem pernapasan meliputi hidung, faring, laring, trakea, paru-paru atau
pulmo yang terdiri dari bronkus, brokiolus dan alveolus.
Mekanisme pernapasan meliputi pernapasan dada atau costal breathing dan pernapasan
perut atau diaphragmatic breathing yang melalui masing-masing dua fase yaitu fase inspirasi
dan ekspirasi yang melibatkan pernapasan eksternal (luar) dan pernapasan internal (dalam).
Gangguan pada sistem pernapasan bisa disebabkan karena terganggunya pengangkutan
O2 ke sel-sel atau jaringan tubuh (asfiksi) atau keracunan gas-gas berbahaya.
4.2 SARAN
Agar tidak terjadi gangguan pada sistem pernapasan kita, hindarilah polusi udara dan
gas-gas beracun, serta rawatlah paru-paru (pulmo) agar tetap bersih, karena paru-paru mudah
sekali terserang penyakit infeksi sehingga menimbulkan kerusakan jaringannya.
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 22

23. DAFTAR PUSTAKA
1. Athen. 2009.
respirasi.html
SISTEM
RESPIRASI.
http://athen89.blogspot.com/2009/05/sistem-
2. D, Wibowo, Daniel. 2005. Anatomi Tubuh Manusia. Jakarta : Grasindo
3. SISTEM RESPIRASI PADA MANUSIA.
http://organisasi.org/proses-sistem-pernapasan-respirasi-pada-manusia-orang-belajarbiologi-online
4. 2008. SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA.
http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/01/sistem-pernapasan-pada-manusia/
5. 2009. SISTEM PERNAPASAN PADA MANUSIA.
http://blog.unila.ac.id/sadina/2009/10/01/sistem-pernapasan-pada-manusia/
6. 2010. SISTEM RESPIRASI.
http://blog.uin-malang.ac.id/bayyinatul/2010/07/09/sistem-respirasi-pada-manusiabagian-1/
7. 2010. SISTEM RESPIRASI PADA MANUSIA.
http://www.duniaedukasi.net/2010/05/sistem-respirasi-pada-manusia.html
Patofisiologi dan Antfisman – Sistem Pernapasan | 23