Mekanisme Pernapasan

3. Mekanisme Pernapasan

  Anda tentu bernapas setiap saat. Hal ini karena semua sel di dalam tubuh kita membutuhkan oksigen. Sel akan terhambat proses metabolismenya dan mati bila tidak mendapat oksigen, bahkan sel-sel otak akan rusak apabila tidak memperoleh oksigen tiga sampai empat menit saja. Lakukanlah kegiatan praktik berikut ini sebelum kita mempelajari mekanisme pernapasan pada manusia.

  Mengamati Mekanisme Pernapasan pada

  Jika botol plastik diumpamakan sebagai

  Manusia

  rongga dada, balon sebagai paru-paru, dan

  Sediakan botol plastik, balon, pipa kaca,

  membran karet sebagai diafragma, jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini.

  penyumbat, dan lembaran karet. Kemudian

  Pertanyaan:

  buatlah model seperti gambar berikut.

  1. Apakah yang terjadi pada balon karet saat

  membran karet ditarik? Mengapa terjadi

  Penutup karet

  demikian?

  Tabung kaca

  2. Bagaimana pula keadaannya setelah membran karet dikembalikan pada kedudukan

  Balon

  semula? Mengapa terjadi demikian?

  3. Berdasarkan model yang telah didemonstrasi- kan, apakah yang menyebabkan rongga dada menjadi lebih besar?

  4. Bagaimanakah terjadinya pemasukan dan pengeluaran udara ke paru-paru dan dari paru-paru?

  Membran karet

  5. Menurut Anda, bagaimanakah mekanisme

  Tarik membran karet ke bawah kemudian

  inspirasi dan ekspirasi?

  lepaskan lagi. Amati keadaan balon yang ada di

  Tulislah kesimpulan Anda dari kegiatan di atas dan

  dalam botol plastik.

  kumpulkan kepada bapak atau ibu guru Anda.

  Aliran udara dari udara bebas ke paru-paru dan sebaliknya, ditentukan oleh perubahan tekanan udara dalam rongga paru- paru, rongga dada, dan rongga perut. Perubahan tekanan disebabkan oleh terjadinya perubahan volume setiap ruangan. Perubahan volume setiap ruangan ini diatur oleh otot-otot pernapasan yaitu otot antartulang rusuk, otot diafragma, dan otot dinding perut.

  Berdasarkan otot yang berperan aktif pada proses per- napasan, pernapasan pada manusia dapat dibedakan menjadi pernapasan dada dan pernapasan perut.

  a. Pernapasan dada

  Otot yang berperan aktif dalam pernapasan dada adalah otot antartulang rusuk (interkostal). Otot ini dapat dibeda- kan menjadi dua, yaitu otot antartulang rusuk luar (interkostal eksternal) yang berperan mengangkat tulang-tulang rusuk, dan otot antartulang rusuk dalam (interkostal internal) yang berperan menurunkan tulang rusuk ke posisi semula.

  Biologi Kelas XI

  Inspirasi (inhalasi)

  Ekspirasi (ekshalasi)

  Otot pektoralis

  Mekanisme Pernapasan Dada

  dan Pernapasan Perut Otot sternokleidomastoid

  berkontraksi

  berkontraksi

  Agar Anda lebih mengetahui

  Tulang rusuk

  Tulang rusuk

  mekanisme pernapasan, lakukan

  terangkat dan

  turun dan

  volume rongga

  volume

  kegiatan berikut ini.

  dada membesar

  rongga dada

  1. Letakkan tangan di dada dan mengecil

  tarik napas dengan menggem- bungkan dada lalu embuskan.

  2. Ulangi sekali lagi dengan cara Otot interkostal

  internal berkontraksi

  menggembungkan perut lalu

  Otot interkostal

  embuskan.

  eksternal berkontraksi

  3. Letakkan tangan kanan di dada

  dan tangan kiri di perut lalu Otot abdominal

  berkontraksi

  berkontraksi

  bernapas secara normal. Apa yang Anda rasakan dari

  Sumber: Biology, Raven dan Johnson

  kegiatan tersebut?

  Gambar 7.5 Mekanisme pernapasan pada manusia

  Perhatikan Gambar 7.5. Apabila otot antartulang rusuk luar berkontraksi, tulang rusuk terangkat hingga volume rongga dada bertambah besar. Hal ini menyebabkan tekanan udara rongga dada menjadi lebih kecil dari tekanan udara rongga paru-paru, sehingga mendorong paru-paru mengembang dan mengubah tekanannya menjadi lebih kecil daripada tekanan udara bebas. Selanjutnya akan terjadi aliran udara dari luar ke dalam rongga paru-paru melalui

  Apa Sebenarnya Tersedak dan

  rongga hidung, batang tenggorokan, bronkus, dan alveolus.

  Bersin Itu?

  Proses ini disebut inspirasi.

  Tersedak dan bersin merupakan

  Bila otot antartulang rusuk dalam berkontraksi, tulang

  ekspirasi mendadak oleh pengerut-

  rusuk akan tertarik ke posisi semula sehingga mendesak

  an secara tiba-tiba dari otot-otot

  dinding paru-paru. Akibatnya, rongga paru-paru mengecil

  perut, sehingga isi perut men-

  dan menyebabkan tekanan udara di dalamnya meningkat.

  dorong diafragma ke atas. Hal ini mengakibatkan ruang dada

  Hal ini menyebabkan udara dalam rongga paru-paru

  mengecil secara tiba-tiba, sehingga

  terdorong ke luar. Proses ini disebut ekspirasi.

  tekanan dalam paru-paru menjadi

  b. Pernapasan Perut

  tinggi dan udara dikeluarkan dengan keras dari paru-paru. Maka

  Pada pernapasan perut, otot yang berperan aktif yaitu

  tersedak dan bersin merupakan

  otot diafragma dan otot dinding rongga perut. Apabila otot

  usaha tubuh untuk mengeluarkan

  diafragma berkontraksi, posisi diafragma akan mendatar. Hal

  benda asing dalam saluran udara

  ini menyebabkan volume rongga dada bertambah besar,

  pernapasan.

  sehingga tekanan udara di dalamnya mengecil. Penurunan tekanan udara akan diikuti mengembangnya paru-paru. Hal ini menyebabkan terjadinya aliran udara ke dalam paru-paru (inspirasi).

  Apabila otot diafragma berelaksasi dan otot dinding perut berkontraksi, isi rongga perut akan terdesak ke arah diafragma, sehingga posisi diafragma akan cekung ke arah rongga dada. Hal ini menyebabkan volume rongga dada mengecil dan tekanannya meningkat, sehingga menyebab- kan isi rongga paru-paru terdorong ke luar dan terjadilah ekspirasi.

  228 Sistem Pernapasan pada Manusia dan Hewan

  Anda sudah mengenal bahwa mekanisme bernapas dibedakan antara pernapasan dada dan perut. Sekarang, cobalah Anda lakukan kegiatan diskusi di bawah ini.

  Pernapasan Perut Membuat Tubuh Rileks

  Ternyata bernapas selama kira- kira 10 menit dengan pernapasan perut setiap malam sebelum tidur

  Coba diskusikan bersama teman-teman Anda mengenai atau pagi hari setelah bangun tidur,

  akan membuat tubuh rileks.

  permasalahan berikut ini. Mengapa saat perut kita terlalu kenyang

  Berikut beberapa tips, agar

  maka kita menjadi sulit bernapas? Apa hubungannya dengan

  Anda dapat melakukannya dengan

  mekanisme pernapasan? Tulis hasilnya dan bahaslah bersama

  baik.

  teman-teman Anda di kelas.

  1. Lakukan pernapasan secara pasti, pelan-pelan, dan sabar.

  2. Biarkan diri Anda merasakan sensasi apa yang terjadi.

  4. Frekuensi Pernapasan

  3. Jika belum berhasil maka konsentrasilah pada pernapasan

  Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan di otak,

  berikutnya dan nyamankan

  sedangkan aktivitas saraf pernapasan dirangsang oleh stimulus

  dengan mengusap-usap perut

  (rangsangan) dari karbon dioksida (CO 2 ). Pada umumnya,

  menggunakan tangan yang

  manusia mampu bernapas antara 15–18 kali setiap menitnya.

  hangat. Lakukan perlahan-lahan sesuai kebutuhan Anda untuk

  Frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut.

  bisa bernapas dengan diafragma

  a. Umur

  dan perut.

  Bayi dan balita memiliki frekuensi bernapas lebih banyak dibanding orang dewasa. Hal itu disebabkan volume paru- paru yang relatif kecil dan sel-sel tubuh sedang berkembang sehingga membutuhkan banyak oksigen. Orang tua juga memiliki frekuensi napas lebih banyak karena kontraksi otot- otot dada dan diafragma tidak sebaik saat masih muda, sehingga udara pernapasan lebih sedikit.

  b. Jenis Kelamin

  Frekuensi pernapasan wanita pada umumnya lebih banyak daripada laki-laki. Hal ini disebabkan wanita pada umumnya memiliki volume paru-paru lebih kecil dari laki- laki sehingga frekuensi bernapasnya lebih banyak.

  c. Suhu Tubuh

  Semakin tinggi suhu tubuh, semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan peningkatan proses metabolisme tubuh.

  d. Posisi Tubuh

  Posisi tubuh sangat berpengaruh terhadap frekuensi pernapasan. Pada tubuh yang berdiri, otot-otot kaki akan berkontraksi sehingga diperlukan tenaga untuk menjaga tubuh tetap tegak berdiri. Untuk itu diperlukan banyak O 2

  dan diproduksi banyak CO 2 . Pada posisi tubuh berdiri,

  frekuensi pernapasannya meningkat.

  Pada posisi duduk atau tiduran, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar bagian tubuh sehingga terjadi penyebaran beban. Hal ini mengakibatkan jumlah energi yang diperlukan untuk menyangga tubuh tidak terlalu besar sehingga frekuensi pernapasannya juga rendah.

  Biologi Kelas XI

  Orang yang banyak melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dibandingkan dengan orang yang tidak melakukan kegiatan (santaitidur). Oleh karena itu, tubuh memerlukan lebih banyak oksigen untuk oksidasi biologi dan lebih banyak memproduksi zat sisa. Tubuh perlu meningkat- kan frekuensi pernapasan agar dapat menyediakan oksigen yang lebih banyak.

  Frekuensi pernapasan setiap orang dapat berbeda-beda tergantung pada kondisinya. Untuk lebih jelasnya, lakukanlah kegiatan berikut ini.

  Mengatur Kecepatan Pernapasan

  Pertanyaan:

  1. Adakah perbedaan frekuensi napas dan

  Sediakanlah stop-watch dan alat tulis. Selanjut-

  frekuensi denyut nadi pada berbagai kondisi

  nya hitunglah frekuensi napas permenit atau jumlah berapa kali Anda menarik napas permenit dalam

  tubuh? Apa kesimpulan Anda?

  keadaan santai (istirahat) dan setelah berlari-lari

  2. Bagaimana hubungan antara frekuensi napas dengan frekuensi denyut nadi?

  kecil ± 5 menit. Mintalah bantuan teman Anda

  3. Jika denyut nadi merupakan manifestasi

  untuk menghitung frekuensi pernapasan Anda.

  kecepatan sistem transportasi (peredaran

  Dalam waktu bersamaan mintalah teman Anda yang lain untuk menghitung frekuensi denyut nadi

  darah), tariklah kesimpulan tentang hubungan

  Anda. Ulangi perhitungan sebanyak dua kali atau

  antara bernapas dengan peredaran darah.

  lebih dan buatlah rata-ratanya. Isikan hasil kegiatan

  Tulislah kesimpulan Anda mengenai kegiatan di

  Anda dalam tabel pengamatan berikut ini.

  atas dan kumpulkan kepada bapak atau ibu guru Anda.

  Kondisi

  Frekuensi

  Jumlah Denyut

  2. Setelah lari- lari kecil

  Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang ada di otak dan disebut medula oblongata. Sebaliknya, saraf pernapasan ini juga dipacu oleh kadar karbon dioksida yang ada di dalam darah. Kita dapat menahan napas sementara waktu, tetapi bila kadar karbon dioksida dalam darah naik maka akan timbul rangsangan untuk segera menghirup udara pernapasan dalam-dalam. Ketika darah melalui alveolus, kandungan karbon dioksidanya sama dengan di alveolus. Darah kemudian mencapai medula oblongata yang mengandung sel- sel yang sangat peka terhadap konsentrasi karbon dioksida dalam darah. Jika kandungan karbon dioksida ini naik di atas normal, medula oblongata menanggapinya dengan meningkatkan banyaknya impuls saraf dan laju impuls saraf yang mengontrol aksi otot-otot pernapasan (otot diafragma dan otot interkosta). Akibatnya ialah peningkatan pertukar- an udara dalam paru-paru yang mengembalikan konsentrasi karbon dioksida dalam alveolus dengan cepat dan kemudian mengembali- kan konsentrasi karbon dioksida darah ke konsentrasi normal. Seberapa banyak jumlah udara yang dapat masuk ke dalam tubuh kita? Berikut ini akan dijelaskan mengenai volume udara pernapasan.

  230 Sistem Pernapasan pada Manusia dan Hewan