Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI
106
3. Volume Paru-paru
Tujuan utama dari proses bernapas adalah memasukkan oksigen segar ke dalam paru-paru alveoli secara terus-menerus. Volume udara yang
masuk dan keluar paru-paru dapat berbeda-beda. Ketika istirahat, volume udara yang masuk dan keluar dari paru-paru hanya sedikit. Akan tetapi,
ketika berolahraga, volume udara yang masuk dan keluar dari paru-paru bertambah besar sesuai dengan kebutuhan. Volume udara di dalam paru-
paru dapat dibagi menjadi beberapa macam. a.
Volume tidal 500 mL: volume udara yang dihirup dan dikeluarkan pada keadaan istirahat.
b. Volume suplemen ±1.500 mL: volume udara yang masih dapat
dikeluarkan setelah ekspirasi biasa tidal. c.
Volume komplemen ±3.000 mL: volume udara yang masih dapat dihirup setelah inspirasi biasa tidal.
d. Volume residu ±1.200 mL: volume udara yang tersisa setelah
melakukan ekspirasi maksimal. Volume residu tidak dapat dikeluarkan dengan ekspirasi biasa. Volume residu disebut juga
dengan udara cadangan.
e. Kapasitas vital ±5.000 mL: jumlah volume total dari volume tidal,
volume suplemen, dan volume komplemen. Dengan kata lain, kapasitas vital adalah volume maksimal udara yang dapat
dihembuskan setelah inspirasi maksimal.
f. Kapasitas total paru-paru: jumlah volume residu ditambah kapasitas
vital paru-paru.
Gambar 6.7
Grafik volume paru-paru
4. Kontrol Pernapasan
Pernahkah Anda menahan napas begitu lama ketika berenang atau menyelam? Kita dapat menahan napas selama beberapa menit. Selain
itu, kecepatan dan kedalaman bernapas dapat kita atur. Akan tetapi, kebanyakan proses bernapas merupakan mekanisme otomatis yang teratur.
Kontrol pernapasan merupakan kerja sama antara sistem pernapasan dan sistem saraf.
Pusat pengaturan napas terletak di dua bagian otak, yaitu medula oblongata dan pons varoli. Medula oblongata mengatur irama pernapasan.
Ketika kita mengambil napas dalam-dalam, sensor di dalam jaringan paru- paru mengirimkan impuls kembali ke medula untuk menghentikan pusat
pengaturan napas.
Sumber: Biology: The Unity and Diversity of Life, 1995
Volume paru-paru mm
3
Komplementer 6.000
5.000 4.000
3.000 2.000
1.000 Udara residu
Suplementer
Waktu Volume tidal
Kapasitas vital
Kapasitas total paru-paru
Sekilas Biologi
Mayow banyak melakukan penelitian mengenai pernapasan. Ia
membuktikan bahwa otot-otot dada dan diafragma membuat paru-paru
meregang dan mengembang seperti pompa angin, saat
memasukkan udara.
Sumber: Jendela Iptek: Tubuh Manusia, 1997
John Mayow 1640–1679
Sistem Pernapasan
107
Selain itu, medula oblongata akan mendeteksi kenaikan pH dalam darah akibat kandungan CO
2
darah yang meningkat. Medula oblongata akan mengirimkan impuls kepada otot tulang rusuk untuk berkontraksi
dan meningkatkan laju serta kedalaman proses bernapas. Kandungan O
2
di dalam darah hanya memiliki sedikit pengaruh terhadap pusat pengaturan pernapasan. Akan tetapi, ketika kandungan
O
2
di dalam darah sedikit, medula oblongata akan mengirimkan impuls terhadap otot tulang rusuk untuk berkontraksi. Hal ini akan
meningkatkan pula laju serta kedalaman proses bernapas. Perhatikan Gambar 6.8.
Laju pernapasan sangat bergantung kepada aktivitas. Ketika tidur, laju pernapasan akan turun. Adapun ketika berolahraga, laju pernapasan
akan meningkat. Selain itu, pernapasan bergantung pula pada usia. Orang dewasa memiliki laju pernapasan lebih lambat dibandingkan dengan bayi.
Hal ini disebabkan lebih tingginya proses metabolisme pada bayi. Terdapat beberapa faktor lain yang memengaruhi laju pernapasan, seperti jenis
kelamin, suhu tubuh, dan posisi tubuh.
5. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida
Tahap akhir dari proses pernapasan adalah pengangkutan oksigen dan pelepasan karbon dioksida dari sel-sel tubuh. Untuk memahami proses
pertukaran oksigen dan karbon dioksida, Anda harus mengingat kembali materi pada bab 1 mengenai difusi. Pertukaran oksigen dan karbon
dioksida tersebut terjadi di paru-paru dan jaringan tubuh secara difusi mengikuti perbedaan tekanan.
Difusi tersebut terjadi karena adanya perbedaan tekanan yang diberikan oleh suatu gas tekanan parsial. Sebelum membahas lebih
lanjut, perhatikanlah tabel tekanan parsial O
2
dan CO
2
di atmosfer, alveoli, darah, dan jaringan-jaringan tubuh berikut ini.
Gambar 6.8
Otak berperan mengatur pernapasan.
Otak Pusat kontrol
pernapasan Pons varoli
Medula oblongata
Diafragma Otot tulang
rusuk
Sumber: Biology, 1998
Atmosfer Alveoli
Darah Miskin O
2
Tekanan parsial oksigen
2
O
P
mmHg Tekanan parsial karbon
dioksida
2
CO
P
mmHg
Darah Kaya O
2
Jaringan
160 0,2
104 40
40 45
104 40
40 45
Tabel 6.1 Tekanan Parsial O
2
dan CO
2
Tekanan Udara
Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XI
108
Pada dasarnya, gas akan berdifusi dari bagian yang bertekanan parsial tinggi ke bagian yang bertekanan parsial rendah. Darah yang masuk ke
dalam paru-paru memiliki yang rendah dan
yang lebih tinggi dibandingkan dengan
dan di dalam alveoli. Ketika darah berada
di kapiler, karbon dioksida akan berdifusi dari darah menuju udara di alveoli. Sebaliknya, oksigen akan berdifusi dari alveoli ke dalam darah,
perhatikan Gambar 6.9.
Pada saat meninggalkan paru-paru, darah yang kaya O
2
memiliki yang tinggi dan
yang rendah dibandingkan sebelum masuk paru- paru. Setelah melewati jantung, darah tersebut akan dipompa melalui
peredaran darah sistemik. Masih ingatkah Anda pengertian peredaran darah sistemik?
Di dalam kapiler peredaran darah sistemik, perbedaan tekanan parsial menyebabkan terjadinya difusi oksigen dari darah menuju sel-sel tubuh.
Pada saat yang bersamaan, karbon dioksida akan berdifusi dari sel-sel jaringan menuju darah. Setelah membuang O
2
dan mengangkut CO
2
, darah akan kembali ke jantung.
6. Gangguan dan Penyakit pada Sistem Pernapasan Manusia
Sistem pernapasan pada manusia dapat mengalami gangguan dan penyakit. Banyak faktor yang dapat menyebabkan gangguan dan penyakit
pada sistem pernapasan tersebut, seperti asap rokok, bakteri, faktor genetis, maupun kelainan fisiologis. Berikut akan dijelaskan beberapa gangguan
dan penyakit pada sistem pernapasan manusia.
Gambar 6.9
Mekanisme pertukaran oksigen dan karbon dioksida
Apakah merokok berbahaya bagi sistem pernapasan Anda?
Bagaimanakah pengaruh asap rokok terhadap sistem pernapasan?
Logika Biologi
Bronkiolus Rongga udara
alveolus Dinding
alveolus
Karbon dioksida berdifusi dari plasma
darah menuju alveolus
Oksigen berdifusi dari alveolus
menuju sel darah merah
Pertukaran gas di paru-paru
Darah miskin O
2
Sel darah merah Darah kaya O
2
Sel-sel Kapiler
Alveolus
Oksigen berdifusi dengan sel darah
merah menuju sel- sel tubuh
Karbon dioksida berdifusi dari sel-sel
tubuh menuju plasma darah
Plasma darah Kapiler
Sumber: Human Body, 2002
Pertukaran gas di sel-sel tubuh
Kategori