Mekanisme Pernapasan Manusia (Inspirasi & Ekspirasi) & Uraian Detailnya – Pada proses pernapasan manusia, masuknya udara bukan dikarenakan adanya aktivitas paru-paru. Hal ini dikarenakan tidak terdapatnya otot untuk berkontraksi pada organ pernapasan tersebut. Melainkan karena adanya kontraksi sekat pada diafragma serta otor-otot bagian dada. Mekanisme pernapasan pada manusia terbagi atas dua macam diantaranya ialah ekspirasi dan inhalasi. Diafragma yang terdapat pada paru-paru mendukung efisiensi pertukaran udara. Penjelasan mengenai mekanisme pernapasan manusia adalah sebagai berikut :
1. Inspirasi dan Ekspirasi
Inspirasi / inhalasi adalah suatu proses menghirup udara dari luar tubuh menuju ke bagian dalam paru-paru. Sedangkan ekspirasi atau ekshalasi adalah suatu upaya mengeluarkan / memghembuskan udara dari dalam paru-paru ke luar tubuh. Mekanisme pernapasan inspirasi dan ekspirasi adalah sebagai berikut :
a. Inspirasi
– Otot-otot antar tulang rusuk saling melakukan kontraksi untuk menggerakkan rongga dada sehingga dapat naik dan mengembang.
– Diafragma melakukan kontraksi secara mendatar.
– Kedua mekanisme sebelumnya selanjutnya akan menaikkan volume kapasitas pleura, kemudian menurunkan tekanannya.
– Udara bagian luar masuk ke dalam paru-paru.
b. Inspirasi
– Otot-otot antar tulang rusuk melakukan relaksasi yang menjadikan rongga dada turun dan mengempis.
– Diafragma melakukan relaksasi dan melengkung.
– Volume yang terdapat pada rongga pleura menurun, sehingga tekanannya menjadi meningkat
– Udara menuju keluar tubuh dari dalam organ paru-paru.
2. Volume Udara Pernapasan
Organ paru-paru mampu menampung sekitar 5000 ml udara. Daya tampung paru-paru dengan nominal tersebut dinamakan dengan kapasitas total paru-paru. Jika melakukan pernapasan secara biasa, maka volume udara yang masuk dan keluar adalah sekitar 500 ml. Namun apabila pernapasan dilakukan dengan menghirup udara dalam-dalam, maka volume yang masuk ke dalam paru-paru adalah sekitar 1500 ml. Udara ini dinamakan sebagai udara komplementer. Apabila kita menghembsukan napas dengan kuat, kira-kira volume udara yang dihembuskan adalah sekitar 1500 ml. Inilah yang disebut sebagai udara suplementer. Setelah kita menghembuskan udara suplementer, volume udara yang masih tersisa di dalam organ paru-paru adalah sekitar 1500 ml. sisa udara yang masih terdapat di dalam paru-paru ini disebut dengan residu. Kemampuan organ paru-paru dalam menghembuskan udara dengan kuat serta menghirupnya kembali dengan kekuatan yang sama dinamakan dengan kapasitas vital paru-paru yang bervolume-kan sebanyak 3500 ml.
3. Transportasi Gas
Oksigen dan karbondioksida tidak serta merta dapat dengan mudah ditransportasikan oleh darah dan selanjutnya berdifusi menuju jaringan. Mekanismenya adalah larut secara fisik dan kimiawi di dalam darah. Transportasi gas terdiri atas dua macam, diantaranya yakni transportasi gas dan transportasi karbondioksida (CO2) / karbonmonoksida (CO). penjelasannya adalah sebagai berikut :
[sc:ads]a. Transportasi Oksigen
Di dalam proses transportasi oksigen, sedikitnya hanya sebagian kecil saja dari oksigen yang larut secara fisik di dalam darah yakni sebanyak 1,5 %. Selebihnya sebanyak 98,5 % larut di dalam hemoglobin. Oksigen yang larut di dalam plasma darah secara jumlah jauh lebih sedikit jika dibandingkan dengan gas lainnya. Hal ini dikarenakan oksigen kurang dapat larut di dalam cairan tubuh. Jumlah yang larut berbanding lurus dengan tekanan oksigen di dalam daah. Semakin tinggi tekanan oksigen, maka akan semakin mudah terlarut di dalam darah. Pada tekanan arteri normal yakni sebesar 100 mmHG, hanya sebanyak 3 ml oksigen saja yang mampu terlarut di dalam 1 liter darah. Dengan demikian, hanya sejumlah 15 ml oksigen / menit saja yang dapat terlarut di dalam aliran darah pada paru-paru normal yang besarnya mencapai 5 ml / menit.
Dalam kondisi istirahat, sel-sel tubuh mengonsumsi sebanyak 250 ml oksigen tiap menitnya. Jumlah tersbeut dapat meningkat hingga 25 kali lipat ketika sedang berolah raga berat. Ketika penyaluran oksigen berlangsung, diperlukan curah jantung setidaknya mencapai 83,3 liter / menit jika oksigen hanya dapat diangkut dalam bentuk fisik yang terlarut. Dengan hemoglobin, molekul protein yang di dalamnya terkandung zat besi, mempunyai kemampuan untuk membentuk ikatan longgar-reversibel dengan oksigen. Jika tidak berikatan dengan O2, maka hb disebut sebagai hemoglobin tereduksi. Namun apabila berikatan dengan oksigen, maka Hb disebut sebagai oksihemoglobin (HbO2).
b. Transportasi Karbon Dioksida
Transportasi karbonmonoksida (CO) dan O2 bersaing dalam tempat pengiktaan yang sama pad aHb, namun afinitas Hb terhadap CO2 ialah sebanyak 240 kali lebih kuat jika dibandingkan dengan kekuatan ikatan yang ada diantara Hb dan O2. Ikatan CO dan Hb dikenal sebagai HbCO atau karboksohemoglobin. Keberadaan CO lebih sedikit mampu mengikat Hb dala jumlah yang relative besar, dikarenakan Hb memiliki kecenderungan berikatan dengan CO. CO adalah gas beracun yang diproduksi selama proses pembakaran secara tidak sempurna terhadap produk-produk yang mengandung karbon. Misalnya saja pada bahan bakar kendaraan, pembakaran kayu, asap rokok, dan lain sebagainya. Karbondioksida sangat berbahaya karena bekerja secara tersembunyi. Jika dalam suatu lingkungan tertutup diproduksi CO (konsentrasi terus-menerus meningkat), maka hal ini dapat membahayakan manusia. Karbonmonoksida tidak dapat dideteksi secara langsung karena tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak memiliki rasa.
Ketika darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO2 berdifusi mengikuti penurunan gradien tekanan parsialnya dari sel jaringan menuju ke bagian dalam darah. Karbondioksida diambil dari dalam darah melalui tiga macam cara, diantaranya ialah dengan cara terlarut secara fisik, sebagai bikarbonat, dan terikat ke Hb. Sebagaimana halnya O2 yang terlarut, jumlah CO2 yang secara fisik terlalrut di dalam darah sangat tergantung pada tekanan darah. Di dalam darah, CO2 lebih larut daripada O2, proporsi CO2 total pada bagian darah yang secara fisik terlalut jauh lebih besar jika dibandingkan dengan oksigen. Meskipun demikan, hanya 10% saja dari sejumlah kandungan CO2 dari total darah yang diangkut dengan cara demikian pada kadar tekanan CO2 vena secara sitemik normal. Sebanyak 30% gas karbondioksida lainnya berikatan dengan Hb untuk membentuk karbamino hemoglobin (HbCO2). Karbondioksida berikatan dengan bagian globin dari Hb, berebda halnya dengan oksigen yang berikatan pada bagian hem. Hb tereduksi mempunyai afinitas yang jauh lebih besar untuk CO2 jika dibandingkan dengan HbO2. Dengan dmeikian, pembebasan oksigen dari Hb pada kapiler jaringan semakin mempermudah Hb dalan proses penyerapan CO2. Upaya terpenting dalam mengangkut CO2 ialah sebagai bikarbonat (HCO-), yakni sebanyak 60% CO2 dirubah menjadi HCO3- oleh adanya reaksi kimia yang terjadi pada sel darah merah. Rekasi tersebut adalah sebagai berikut :
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- pada langkah yang pertama, CO2 berikatan dnegan H@O untuk membentuk asam ,karbonat (H2CO#). Reaksi ini berlangsung dengan lamban di dalam plasma, namun berlangsung secara cepat pada bagian sel darah merah karena adanya enzim eritrosit karbonat anhydrase yang mempercepat / mengkatalisasi laju reaksi. Sebagian dari molekul-molekul asam karbonat secara langsung terurai hingga menjadi ion hydrogen (H+) dan ion HCO3- (bikarbonat). Karenanya, dua atom oksigen dari molekul CO2 dan satu buah atom karbon pada mulanya berada di dalam darah sebagai bagian integral dari HCO3. HCO3- jauh lebih mudah untuk dapat larut di dalam darah jika dibandingkan dengan CO2.
Sumber :
Bachtiar, Suaha. 2011. Biologi untuk SMA / MA Kelas XI. Jakarta : PT. Sarana Panca Karya Nusa
Baca Juga:
Uraian Sistem Pencernaan Pada Burung & Mamalia
23 Contoh Soal Biologi Kelas 11 SMA Tentang Sistem Peredaran Darah & Jawaban
Definisi Jaringan Ikat, Sel Penyusun, Jenis, Ciri, dan Fungsi
