RESPIRASI

Bab  8

RESPIRASI

8.1.  Fungsi Paru-paru

Fungsi respirasi didefinisikan sebagai transport oksigen dan karbondioksida antara jaringan dan lingkungan luar. Ventilasi sendiri didefinisaikan sebagai gerakan gas keluar dan masuk paru2. Proses ventilasi di otot paru2 sangat memerlukan energi. Otot paru2 sendiri dalam proses pernafasan memerlukan suatu keadaan pengencangan otot dan system dalam mengalirkan udara. Elastisitas paru2 terjadi karena desakan jaringan dan tegangan permukaan paru2. Rongga dada dan organ paru berhubungan secara mekanis dengan perantara atau media cairan pleural. Aliran udara yang masuk diatur oleh suatu tekanan friksional di saluran udara. Adanya kontraksi otot polos mengakibatkan diameter trachea dan bronchi dapat elastis, sehingga distribusi udara tergantung dari kerja organ paru2 tersebut. Pada beberapa spesies hewan, perjalanan udara masuk ke dalam tubuh ada yang melalui jalur kolateral.

Sistem respirasi sangat membutuhkan oksigen yang diperlukan untuk proses metabolisme jaringan dan dilanjutkan dengan proses pembuangan CO2. Ada dua kegiatan penting saat terjadinya respirasi yaitu kegiatan EKSPIRASI  yaitu proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida, sedangkan kegiatan INSPIRASI  yaitu proses pertukaran oksigen dan karbondioksida di pembuluh darah dan alveoli. Konsumsi O2 dan produksi CO2 sangat bervariasi tergantung dari pekerjaan metabolisme dan aktivitas tubuh. Pada saat hewan istirahat, maka terjadi metabolisme basal (yang merupakan fungsi dari bobot badan metabolik = BBM = BB0.75) dengan kegiatan respirasi yang minimum. Makin kecil spesies hewan maka konsumsi oksigen per bobot badan semakin membesar. Konsumsi oksigen dapat meningkat hingga batas maksimum dan di istilahkan dengan VO max. Besarnya VO max pada kuda adalah 3 kali lipat dibandingkan sapi (dengan bobot badan yang sama). Demikian pula anjing mempunyai VO max yang lebih tinggi dibandingkan domba (dengan bobot badan yang sama). Jadi hewan aerobik mempunyai VO max yang lebih tinggi dibandingkan dengan hewan yang anaerobik. Bila hewan mengalami gangguan penyakit pernafasan, maka energi untuk bernafas akan meningkat, akibatnya energi untuk exersice dan pertumbuhan akan berkurang.

Gambar 1. Pembuluh darah pada paru2 dan alveoli

Pada istilah ventilasi ada beberap definisi yang perlu dipahami antara lain:

1. Volume ekspirasi adalah total volume udara pernafasan per menit  (VE)
2. Volume Tidal adalah jumlah volume udara setiap  bernafas (VT)
3. Frekuensi nafas adalah jumlah pernafasan permenit.

Pada saat metabolisme meningkat maka angka VE meningkat yang diikuti dengan VT dan frekuensi respirasi yang meningkat pula. Aliran udara berjalan melalui hidung, ke rongga hidung, ke pharynx, ke larynx, trachea, bronchi,  ke bronchiola, sampai ke alveoli dan berakhir pada kantong alveoli.

Gambar 2.  Cabang saluran pernafasan beserta bagian-bagiannya

Pada saat proses ventilasi diperlukan energi. Energi tersebut dibutuhkan untuk perpindahan udara masuk ke paru2. Saat inhalasi, udara dapat keluar disebabkan oleh  tekanan mengembang dari rongga dada. Inhalasi adalah kegiatan yang aktif mengambil udara dari luar, sedangkan ekshalasi merupakan kegiatan yang pasif, sehingga kurang menggunakan energi.  Pada kuda yang sedang istirahat, ekshalasi merupakan kegiatan yang aktif. Pada proses inhalasi, otot eksternal intercostal yang menghubungkan tulang rusuk bekerja secara aktif, sebaliknya pada proses ekshalasi, terjadi pengempisan otot intracostal.

Pada saat akhir proses ekshalasi (pegnosongan udara paru2) maka tidak semua udara dikeluarkan, ada sejumlah 45 ml/kg BB akan ditinggalkan di paru2. Volume udara ini disebut dengan Fungsional Residual capasity (FRC). Pada saat kondisi FRC ini maka tekanan ruang antar rongga yang berisi cairan pleural berkisar 5 cmH2O. Perubahan tekanan ruang pleural ini besarnya ditentukan oleh :

–          Perubahan volume paru2 (delta V)

–          Kecepatan aliran udara

–          Tahanan jalannya udara (R)

Gambar 3.  Dinding torac, paru2 dan cairan pleural

Otot yang membalut dinding saluran udara mulai dari trachea sampai saluran alveoli berupa otot polos. Aktivitas otot ini dikendalikan oleh besarnya diameter  pembuluh saluran udara dan saraf2 yang merangsang proses pernafasan. Sistem saraf parasimpatis menginervasi otot polos pembuluh saluran udara melalui perintah saraf vagus (nervus vagus). Aktivasi kegiatan ini mengakibatkan asetilkolin dilepas dan mengikat reseptor muskarinik sehingga mengakibatkan kontraksi otot. Jika ada debu terhisap  maka terjadi reflek bronkokonstriksi melalui parasimpatik sistem. Relaksasi otot polos dan dilatasi pembuluh udara terjadi setelah aktivasi reseptor beta adrenergik melalui sekresi kathekolamin dari medula adrenal dan pelepasan nor ephinephrin dari saraf simpatis. Pada kejadian ini akan melibatkan senyawa nitrit oksida (NO).

Dinding pembuluh  saluran udara bersifat lentur. Pada pembuluh hidung, pharynx dan larynx dikelilingi oleh suatu keadaan tekanan atmosfer tertentu. Tekanan yang dinamis ini terjadi pada saat proses inhalasi. Batk merupaka kejadian ekshalasi kuat. Saat bernafas, udara dan darah merupakan komponen penting karena materi O2 dapat disampaikan ke alveoli dan selanjutnya secara difusi masuk ke peredaran darah. Pertukaran  udara tak akan terjadi apabila tak ada fungsi sistem ventilasi.

8.2. Aliran darah di paru-paru

Peredaran darah keluar dan masuk paru2 sangat spesifik karena hanya melibatkan satu organ penting yaitu paru2. Saat exersice maka denyut jantung meningkat, namun tidak diikuti secara langsung sirkulasi darah paru2 yang cepat karena mempunyai mekanisme tertentu.

Gambar 4. Sirkulasi darah paru-paru

Oksigen yang masuk ke paru2 sampai ke tingkat alveolar secara difusi masuk ke peredaran darah yang berasal dari jantung (arteri pulmonalis) yang membawa darah kotor. Pada saat itu terjadi oksigenasi dari aliran darah tersebut dan CO2 dibuang ke paru2 secara difusi juga untuk selanjutnya dikeluarkan lewat hidung. Darah di vena pulmonalis adalah darah yang bersih karena mengandung banyak O2.

Pada saat exersice kenaikan denyut jantung dan kebutuhan oksigen dapat mencapai hingga 6 – 8 kali lebih tinggi. Untuk mengantisipasi tingginya kecepatan konsumsi O2 maka pembuluh darah paru akan melakukan dilatasi secara pasif. Pada kebanyakan hewan, tekanan darah di arteri pulmonari saat exersice sekitar 35 mmHg, namun pada kuda dapat mencapai 90 mmHg. Jika detak jantung meningkat hingga 200 kali/menit maka tekanan arteri pulmonari dapat mencapai 50 mmHg.

8.3. Pertukaran Gas

Sebelum membahas tentang pertukaran gas maka perlu diketahui tentang jenis gas yang ada di alam ini. Udara mengandung 21 % oksigen, CO2 0,04 % dan sisanya nitrogen sebanyak 78 %. Pada ketinggian tempat (gunung) tertentu akan terjadi hipoksia yang disebabkan oleh tekanan oksigen yang rendah akibat rendahnya tekanan udara disekitar. Tekanan oksigen (PO2) dari udara didefinisikan sebagai tekanan barometer (Pb) dan fraksi oksigen (FO2) dalam udara tersebut.

PO2  =  PB x FO2

Pada atmosfer biasa fraksi oksigen adalah 0,21 dan tekanan udara PB = 760 mmHg. Jadi menurut hukum Dalton menyatakan :

PO2  =  760 X 0,21 = 160 mmHg

PCO2 = 760 x 0,0004 = 0,3 mmHg

P N2 = 760 x 0,78 = 600 mmHg

Pada mamalia dengan suhu tubuh 38,2 oC, maka tekanan air (PH2O) adalah 50 mmHg, maka rumus besarnya tekanan O2 adalah :

PO2  =  (760 – 50) X 0,21  =  149 mmHg

Tekanan oksigen (PO2) dan  karbondioksida (PCO2) di arteri merupakan parameter untuk mengevaluasi pertukaran gas.

Gambar 5. Pertukaran O2 dan CO2

Jumlah produksi CO2 terhadap konsumsi O2 dapat didefinisikan sebagai koefisien respirasi (RQ = Respiration Quotion).

RQ  = produksi CO/ konsumsi O2.

Besarnya nilai RQ untuk berbagai makanan yang dioksidasi dalam tubuh bervariasii tergantung jenis makronutren tang dioksidasi. Untuk pembakaran karbohidrat RQ = 1, untuk pembakaran lemak RQ = 0,7 dan untuk pembakaran protein RQ = 0,8.

Tabel 1.  Tekanan parsial dari O2 dan CO2 di atmosfer dan tubuh.

Oksigen                        Kabondioksida

————————————————————————————————————

Atmosfer                                                         160  mmHg                 0,3 mmHg

Udara alveolar                                                 100  mmHg                 40  mmHg

Vena pulmonari                                               100  mmHg                 40  mmHg

Arteri sistemik                                                 100  mmHg                 40  mmHg

Sel                                                                   < 40 mmHg                 > 46  mmHg

Vena sistemik                                                  40  mmHg                   46  mmHg

Arteri pulmonari                                              40  mmHg                   46  mmHg

Kadar CO2 di darah  bervariasi dengan imbangan seperti :

10 % terlarut di plasma

30 % terikat di hemoglobin

60 % dikonversikan  ke bikarbonat

Sedangkan kadar O2 di plasma sangat sedikit yaitu  kurang dari 2%  sedangkan sisanya terikat dengan Hemoglobin.

8.4. Transpor oksigen

Pada keadaan normal maka oksigen akan terikat di darah dan  bergandengan dengan hemoglobin. Besarnya oksigen yang terikat pada hemoglobin dinyatakan dengan PO2 yang besarnya oxyhemoglobin ini  sekitar 70 mmHg. Oksigen saturated didefinisikan sebagai peningkatan PO2 melalui penambahan sedikit O2  terhadap hemoglobin.  Setiap  1 gram hemoglobin  saturated  dapat mengikat 1,36 – 1,39 ml oksigen, sedangkan pada mamalia  10 – 15 g Hb/dl dapat mengikat 13,9 – 21 ml O2/dl .

Ada beberapa penyakit /gangguan yang disebabkan oleh kekurangan oksigen, seperti :

1. Anoxia : def. O2 karena  gangguan pernafasan
2. Anemia : def. O2 karena  Hb turun
3. Hypoxia : def. O2 karena  di dataran tinggi

• Posted in: science
• Tagged: alat-alat respirasi, anoxia, fisiologi respirasi, hypoxia, respirasi, sistem respirasi