Respirasi Internal
Respirasi Internal
1. Respirasi Internal
Udara
lingkungan dapat dihirup masuk ke dalam tubuh makhluk hidup melalui dua cara,
yakni pernapasan secara langsung dan pernapasan tak langsung. Pengambilan udara
secara langsung dapat dilakukan oleh permukaan tubuh lewat proses difusi.
Sementara udara yang dimasukan ke dalam tubuh melalui saluran pernapasan
dinamakan pernapasan tidak langsung.
Saat kita
bernapas, udara diambil dan dikeluarkan melalui paru-paru. Dengan kata lain,
kita melakukan pernapasan secara tidak langsung lewat paru-paru. Walaupun
begitu, proses difusi pada pernapasan langsung tetap terjadi pada paru-paru.
Bagian paru-paru yang mengalami proses difusi dengan udara yaitu gelembung
halus kecil atau alveolus. Oleh karena itu, berdasarkan proses terjadinya
pernapasan, manusia mempunyai dua tahap mekanisme pertukaran gas. Pertukaran
gas oksigen dan karbondioksida yang dimaksud yakni mekanisme pernapasan
eksternal dan internal.
·
Pernafasan Internal
Berbeda
dengan pernapasan eksternal, proses terjadinya pertukaran gas pada pernapasan
internal berlangsung di dalam jaringan tubuh. Proses pertukaran oksigen dalam
darah dan karbondioksida tersebut berlangsung dalam respirasi seluler. Setelah
oksihemoglobin (HbO2) dalam paru-paru terbentuk, oksigen akan lepas,
dan selanjutnya menuju cairan jaringan tubuh. Oksigen tersebut akan digunakan
dalam proses metabolisme sel.
Gambar 1 :
Respirasi Internal
Proses
masuknya oksigen ke dalam cairan jaringan tubuh juga melalui proses difusi.
Proses difusi ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen dan
karbondioksida antara darah dan cairan jaringan. Tekanan parsial oksigen dalam
cairan jaringan lebih rendah dibandingkan oksigen yang berada dalam darah.
Artinya konsentrasi oksigen dalam cairan jaringan lebih rendah. Oleh karena
itu, oksigen dalam darah mengalir menuju cairan jaringan.
Ketika
oksigen dari kapiler darah jaringan menuju sel-sel jaringan karbondioksida difusi pada arah
berlawanan.Tekanan CO2 didalam sel 45mmHg, sementara darah
teroksigenasi di dalam kapiler jaringan melalui cairan interestial darah dalam
kapiler jaringan sampai pCO2 dalam darah naik menjadi 45mmHg, yang
merupakan pCO2 darah terseoksigenasi dalam kapiler jaringan.
Darah
terdeoksigenasi sekarang kembali ke jantung, dari sini dipompa ke paru-paru
melalui siklus lain dari respirasi eksternal.Pengangkutan gas-gas pernafasan
paru-paru dan jaringan tubuh adalah tugas darah.
Sementara
itu, tekanan karbondioksida pada darah lebih rendah daripada cairan jaringan.
Akibatnya, karbondioksida yang terkandung dalam sel-sel tubuh berdifusi ke
dalam darah. Karbondioksida yang diangkut oleh darah, sebagian kecilnya akan
berikatan bersama hemoglobin membentuk karboksihemoglobin (HbCO2).
Namun,
sebagian besar karbondioksida tersebut masuk ke dalam plasma darah dan
bergabung dengan air menjadi asam karbonat (H2CO3). Oleh enzim
anhidrase, asam karbonat akan segera terurai menjadi dua ion, yakni ion
hidrogen (H+) dan ion bikarbonat (HCO- ). CO2
yang diangkut darah ini tidak semuanya dibebaskan ke luar tubuh oleh paru-paru,
akan tetapi hanya 10%-nya saja. Sisanya yang berupa ion-ion bikarbonat yang
tetap berada dalam darah. Ion-ion bikarbonatdi dalam darah berfungsi sebagai
bufer atau larutan penyangga. Lebih tepatnya, ion tersebut berperan penting
dalam menjaga stabilitas pH (derajat keasaman) darah.
Faktor yang mempengaruhi
keterikatan oksigen dengan Hemoglobin yaitu :
• pO2 : makin besar pO2 maka makin besar O2 yang bergabung dengan Hb
• DPG
( 2,3- dipjospogliserat) : makin besar derajat DPG maka makin besar oksigen yang dilepas.
• Konsentrasi
H+ : makin besar konsentrasi H+ dalam darah membuat O2 makin besar terlepas
dari Hb
• Suhu
: makin besar suhu maka makin besar O2 yang terlepas dari Hb
Hemoglobin
janin berbeda dengan hemoglobin orang dewasa dalam struktur dan afinitasnya
terhadap oksigen Hb janin terdiri dari sepasang rantai globin alpha dan
sepasang rantai globin gamma.Pada orang dewasa Hb terdiri dari satu pasang
rantai globin alpha dan satu pasang rantai globin beta.Hb janin memiliki
afinitas yang lebih tinggi dalam mengikat Oksigen dibandingkan Hb orang dewasa.
Hipoksia
adalah suatu keadaan di saat tubuh sangat kekurangan oksigen sehingga sel gagal
melakukan metabolisme secara efektif. Berdasarkan penyebabnya hipoksia dibagi
menjadi 4 kelompok, yakni : hipoksia hipoksik, hipoksia anemic, hipoksia
stagnan dan hipoksia histotokik.
· Jenis
Hipoksia hipoksik, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena kurangnya
oksigen yang masuk paru-paru. Sehingga oksigen tidak dapat mencapai darah, dan
gagal untuk masuk dalam sirkulasi darah sehingga pO2 dalam darah
arteri rendah.
Kegagalan
ini bisa disebabkan adanya sumbatan / obstruksi di saluran pernapasan, baik
oleh sebab alamiah atau oleh trauma/ kekerasan yang bersifat mekanik, seperti
tercekik, penggantungan, tenggelam dan sebagainya serta dapat diakibatkan
karena ktinggian tempat (altitude).
· Jenis
kedua adalah hipoksia anemik, yakni keadaan hipoksia yang disebabkan karena
darah (hemoglobin) tidak dapat mengikat atau membawa oksigen yang cukup untuk
metabolisme seluler. Seperti, pada keracunan karbonmonoksida (CO), karena afinitas
CO terhadap hemoglobin jauh lebih tinggi dibandingkan afinitas oksigen dengan
hemoglobin.
· Jenis
hipoksia stagnan, adalah keadaan hipoksia yang disebabkan karena darah
(hemoglobin) tidak mampu membawa oksigen ke jaringan oleh karena kegagalan
sirkulasi, seperti pada heart failure atau embolisme, baik emboli udara vena
maupun emboli lemak.
· Jenis
hipoksia histotoksik, ialah keadaan hipoksia yang disebabkan karena jaringan
yang tidak mampu menyerap oksigen, salah satu contohnya pada keracunan sianida.
Sianida dalam tubuh akan mengaktifkan beberapa enzim oksidatif seluruh jaringan
secara radikal, terutama sitokrom oksidase dengan mengikat bagian ferric heme
group dari oksigen yang dibawa darah.
Ketiga
jenis hipoksia yang terakhir (yakni hipoksia anemik, stagnan dan histotoksik)
disebabkan penyakit atau keracunan, sedangkan hipoksia yang pertama (yakni
hipoksia hipoksik) disebabkan kurangnya oksigen atau obstruksi pada jalan nafas
baik karena penyakit maupun sebab kekerasan(yang bersifat mekanik). Asfiksia mekanik
(mechanical asphixia) adalah jenis yang paling seringdijumpai dalam kasus
tindak pidana yang menyangkut nyawa manusia.
2 Kendali Respirasi
Pengendalian dan
pengaturan pernapasan dilakukan oleh sistem persyarafan, mekanisme kimia, dan mekanisme
non kimia. Pada saat istirahat,
kira-kira 200 oksigen,jumlah yang ada dalam 1 L darah dikonsumsi setiap
menitnya. Selama olahraga berat, penggunaan oksigen dapat meningkat sampai
sebanyak 30 kali lipat. Harus ada mekanisme untuk menyesuaikan usaha respirasi
terhadap tuntutan metabolik. Irama dasar respirasi di kendalikan oleh system
saraf dalam medulla dan spons.
Untuk menjawab
tuntutan tubuh, irama ini dapat diubah. Ukuran rongga dada dapat dipengaruhi
oleh kegiatan otot pernafasan. Otot-otot ini berkontraksi dan relaksasi sebagai
reason impuls saraf, dimana saraf yang ditransmisikan kepadanya dari pusat di
otak. Area penyampaian impuls saraf keotot pernafasan terletak bilateral dalam
bentuk reticular batang otak, inilah yang disebut pusat pernafasan. Pusat
pernafasan terdiri atas gugus neuron yang tersebar luas. Berdasarkan fungsinya
dipisahkan menjadi 3 area, yaitu :
- Medullary rhytmicity area dalam medulla
adalah untuk mengendalikan irama dasar respirasi.
- Pneumothaxic area, dalam pons yang terus
menerus menstransmisi impuls penghambat ke area inspiratori.
- Apneustic area adalah mengkoordinasi
transisi antara inspirasi dan ekspirasi dan juga menyampaikan impuls ke
area inspiratori yang menggiatkannya dan memperpanjang inspirasi, sehingga
menghambat ekspirasi.
Terdapat beberapa mekanisme yang membantu agar
udara dapat masuk ke dalam paru-paru sehingga pertukaran gas dapat berlangsung.
Fungsi mekanik pergerakan udara masuk dan keluar dari
paru dinamai ventilasi. Mekanisme ini dilakukan oleh sejumlah komponen
yang saling mengadakan interaksi. Kendali pernapasan ini di antaranya adalah
sebagai berikut :
a. Faktor lokal : Yaitu paru- paru itu sendiri dan dinding dada yang mengelilingi
paru-paru, di mana keduanya berperan dalam pompa resiprokatif yang disebut juga
dengan hembusan napas.
b. Kontrol Medula Oblogata : Sebagai pusat control pernafasan,
terdapat daerah ritmik medula oblongata(Medullary Rhythmic
Area) yang terdiri dari neuron inspirasi dan ekspirasi.
c. Kontrol Pons : Mengatur transisi dari inspirasi ke ekspirasi.
d. Reflek Hering-Breur : Strectch reseptor di paru merupakan proteksi agar tidak
terjadi over-inflation/ over-distension.
e. Masukkan Korteks : Kendali korteks ini terbatas, yaitu dapat mengubah ritmik agar dapat
memproteksi paru-paru.
f. Kendali Bio Kimiawi : Penurunan tekanan parsial oksigen
dalam darah arteri (PaO2) dapat merangsang ventilasi.
g. Efek Latihan Jasmani : Olahraga berat akan mengakibatkan O2 dan
produksi CO2 yang lebih besar pula. Mekanisme yang pasti belum
jelas betul tetapi diduga karena pengaruh lainnya, missal kadar Hb.
h. Efek ketinggian (altitude) : Tempat yang tinggi, akan menyebabkan
penurunan tekanan oksigen (PO2), akibatnya seseorang yang berada
pada ketinggian akan mengalami peningkatan laju dan kedalaman respirasi serta
denyut jantung, seperti yang biasa terlihat pada orang yang beraktifitas.
Fisiologi Respirasi
Proses respirasi dapat dibagi dalam tiga proses mekanis utama yaitu
sebagai berikut:
a. Ventilasi pulmonal yaitu keluar masuknya udara antara
atmosfer dan alveoli paru-paru.
b. Difusi oksigen dan karbon dioksida antara alveoli dan
darah.
c. Transportasi oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan
cairan tubuh ke dan dari sel-sel.
Proses fisiologis respirasi yang memindahkan oksigen dari udara
kedalam jaringan dan karbon dioksida yang dikeluarkan ke udara dapat dibagi
menjadi tiga stadium,yaitu sebagai berikut:
1. Difusi gas-gas antara alveolus dan kapiler paru-paru(respirasi
eksterna)serta antara darah sistemik dan sel-sel jaringan.
2. Distribusi darah dalam sirkulasi pulmoner dan penyesuaiannya
dengan distribusi udara dalam alveolus-alveolus.
3. Reaksi kimia dan fisik dari oksigen dan karbon dioksida dengan
darah.
Mekanisme Pernapasan diatur dan dikendalikan oleh
dua faktor utama:
1. Kendali Kimiawi
Kendali kimiawi adalah faktor utama
dalam pengendalian dan pengaturan frekuensi, kecepatan dan dalamnya gerakan
pernafasan. Pusat pengendalian ada di kemoreseptor yang mendeteksi perubahan
kadar oksigen, karbondioksida, dan ion hydrogen dalam darah arteri dan cairan
serebrospinalis dan menyebabkan penyesuaian yang tepat antara frekuensi dan
kedalaman respirasi. Latihan menyebabkan peningkatan pada jumlah karbondioksida
yang dihasilkan oleh kerja otot-otot. Peningkatan kadar karbondioksida dalam
darah, atau peningkatan konsentrasi ion hydrogen (H) darah, mempunyai efek kuat
yang langsung pada neuron-neuron susunan reticular yang menyebabkan peningkatan
kecapatan dan kedalaman pernafasan dengan peningkatan ekskresi karbondioksida.
Pusat pengendalian ada di
kemoreseptor yang mendeteksi peubahan kadar oksigen, karbondioksida dan ion
hydrogen dalam darah arteri dan cairan serebrospinalis dan menyebabkan
penyesuaian yang tepat antara frekuensi dan kedalaman respirasi.
a) Kemoreseptor sentral, yaitu neuron yang terletak di
permukaan ventral lateral medulla. Peningkatan kadar karbondioksida dalam darah
arteri dan cairan serebrospinalis merangsang peningkatan frekuensi dan
kedalaman respirasi. Penurunan kadar oksigen hanya sedikit berpengaruh pada
kemoreseptor sentral.
b) Kemoreseptor perifer, terletak di badan aorta dan
karotid pada sistem arteri. Kemoreseptor ini merespon terhadap perubahan
konsentrasi ion oksigen, karbondioksida dan ion hydrogen.
Contoh :
Kalau kita melakukan olahraga maka akan terjadi proses
pembakaran didalam tubuh, hal ini memerlukan oksigen yang sangat besar, maka
efek dari kompensasi tubuh adalah dengan jalan respirasi yang cepat dan dalam
untuk menyediakan bahan bakar tersebut, sewaktu kita mulai istirahat maka tubuh
akan kembali normal karena oksigen yang dibutuhkan standar karena pembakaran
yang terjadi tidak terlalu banyak.
2. Kendali Syaraf
Pernafasan dikendalikan oleh sel-sel
saraf dalam susunan retikularis di batang, terutama pada medulla. Sel-sel ini
mengirim impuls menuruni medulla spinals, kemudian melalui saraf frenkus ke
diafragma, dan melalui saraf-saraf interkostalis ke otot-otot interkostalis.
Jadi pusat pernafasan ialah suatu pusat otomatik di dalam medulla oblongata
yang mengeluarkan impuls eferen ke otot pernafasan impuls aferen yang
dirangsang oleh pemekaran gelembung udara, yang diantarkan oleh saraf vagus ke
pusat pernafasan di dalam medulla.
Susunan
retikularis mempunyai pola aktivitas saraf dengan irama teratur yang mempertahankan
aktivitas berirama dari otot-otot tersebut. Irama ini dilengkapi dengan
Hering-Breuer yaitu reseptor-reseptor yang regang yang terdapat dalam parenkim
paru-paru yang memancarkan rangsangan ke medulla oblongata melalui vagus,
pengembangan paru-paru yang cepat menghambat rangsang respirasi.
Reseptor
regangan di jaringan pru mengirim impuls-impuls melalui nervus vagus ke batang
otak, impuls ini menghambat inspirasi saat paru-paru dikembangkan, dan
merangsang inspirasi bila paru-paru dikempeskan.
Beberapa
faktor tertentu merangsang pusat pernafasan yang terletak didalam medulla
oblongata, dan aklau dirangsang maka pusat itu mengeluarkan impuls yang
disalurkan oleh saraf spinalis ke otot pernafasan yaitu diafragma dan otot
interkostalis. Rangsang ritmis (berirama) pada medulla oblongata menimbulkan
pernafasan otomatis. Darah medulla oblongata yang berhubungan dengan pernafasan
secara klasik dinamakan pusat pernafasan. Ada 2 kelompok neuron pernafasan,
kelompok sosial yang dekat dekat dengan nucleus straktus solitarius adalah
sumber irama yang mengendalikan neuron motoris pereniuskontralateral.
Neuron-neuron ini juga memproyeksikan diri dan mengendalikan golongan ventra,
golongan ini mempunyai 2 bagian, bagian kranil dibentuk oleh neuro-neuron nukleus
ambigus yang mempersarafi otot-otot pembantu pernafasan bilateral, pada
hakikatnya memalui nervus vagus. Bagian caudal dibentuk oleh neuron-neuron
dalam nukleus retroambigualis yang menyelenggarakan pengendalian inspirasi dan
eskpirasi ke neuron-neuron motoris yang mempersarafi interkostalis. Pernafasan
spontan ditimbulkan oleh rangsang yang ritmis neuron motoris yang mempersarafi
otot-otot pernafasan. Rangsang ini secara keseluruhan tergantung pada
impuls-impuls saraf otak.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, et all., (2003), Biologi Jilid 3 Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
Irianto, Kus., (2004), Struktur Dan fungsi Manusia
Untuk Paramedis, Yrama
Widya , Bandung.
Setiadi, (2007), Anatomi Fisiologi Manusia,
Graha Ilmu, Surabaya.
Sinaga,
Erlintan dan Melva Silitonga, (2011), Anatomi Fisiologi Tubuh Manusia.
Universitas
Negeri Medan , Medan.
Sherwood L,
(2004), Human Phisiology From Cells to System, Thomson,
Australia.
makasih kak
ReplyDelete