Proses bernapas sangat penting bagi makhluk hidup. Bernapas merupakan proses memasukkan gas oksigen (O2) ke dalam tubuh dan mengeluarkan gas karbondioksida (gas sisa metabolime) ke luar tubuh. Di dalam tubuh, oksigen tersebut digunakan untuk mengoksidasi zat makanan sehingga menghasilkan energi. Oksigen akan digunakan untuk proses metabolisme tubuh dan menghasilkan energi. Sisa-sisa metabolisme berupa gas karbondioksida selanjutnya akan dialirkan ke paru-paru dan dikeluarkan melalui hidung. Oksigen dialirkan ke seluruh tubuh melalui media darah. Sedangkan karbondioksida dialirkan dari seluruh tubuh menuju paru-paru.
Bukan hanya manusia saja yang memerlukan proses pernapasan. Tumbuhan membutuhkan udara untuk menghasilkan makanan dan hewan juga memerlukan udara seperti halnya manusia. Jadi dapat diambil kesimpulan bahwa salah satu ciri-ciri makhluk hidup adalah bernapas.
Sistem pernapasan pada setiap makhluk hidup tidaklah sama, karena disesuaikan habitat dia hidup dan jenis makhluk hidup tersebut. Sebagai contoh hewan yang hidup di darat seperti kucing bernapas menggunakan paru-paru. Sedangkan hewan yang hidup di laut seperti ikan bernapas menggunakan insang.
Secara garis besar, organ pernapasan pada manusia terdiri atas hidung, pangkal tenggorok (faring), batang tenggorok (trakea), cabang batang tenggorok (bronkus), anak cabang batang tenggorok (bronkiolus), dan paru-paru (pulmo). Organ-organ pernapasan tersebut bekerja dalam suatu sistem yang disebut sistem pernapasan. Perhatikan gambar berikut;
Bukan hanya manusia saja yang memerlukan proses pernapasan. Tumbuhan membutuhkan udara untuk menghasilkan makanan dan hewan juga memerlukan udara seperti halnya manusia. Jadi dapat diambil kesimpulan bahwa salah satu ciri-ciri makhluk hidup adalah bernapas.
Sistem pernapasan pada setiap makhluk hidup tidaklah sama, karena disesuaikan habitat dia hidup dan jenis makhluk hidup tersebut. Sebagai contoh hewan yang hidup di darat seperti kucing bernapas menggunakan paru-paru. Sedangkan hewan yang hidup di laut seperti ikan bernapas menggunakan insang.
Secara garis besar, organ pernapasan pada manusia terdiri atas hidung, pangkal tenggorok (faring), batang tenggorok (trakea), cabang batang tenggorok (bronkus), anak cabang batang tenggorok (bronkiolus), dan paru-paru (pulmo). Organ-organ pernapasan tersebut bekerja dalam suatu sistem yang disebut sistem pernapasan. Perhatikan gambar berikut;
Kita mulai dari hidung. Hidung merupakan organ pernapasan paling awal yang berhubungan langsung dengan udara luar. Hidung dilengkapi dengan bulu-bulu hidung, indra/saraf pembau, selaput lendir, dan konka.
- Rambut-rambut hidung berfungsi untuk menyaring partikel debu atau kotoran yang masuk bersama udara. Rambut di hidung adalah salah satu garis pertama pertahanan tubuh terhadap patogen lingkungan berbahaya seperti kuman, jamur, dan spora. Ketika seseorang menghirup udara tanpa filter melalui hidung nya, ia juga menghirup apapun partikel padat yang terkandung di udara itu.
- Indra/saraf pembau merupakan sel-sel yang peka terhadap bau sehingga zat-zat yang berbahaya dan berbau tidak sedap tidak terhirup. Bagian ini terdiri atas 7 macam sel reseptor yang mampu mengenali lebih dari 400 macam aroma. Pada anjing, saraf pembau memiliki lebih banyak sel reseptor. Inilah yang menyebabkan anjing dapat mencium aroma dalam tingkatan yang lebih spesifik dan banyak. Kemampuan anjing dalam menerjemahkan sebuah bau digunakan dalam dunia kepolisian untuk mengenali jejak-jejak pelaku kejahatan.
- Selaput lendir berfungsi sebagai perangkap benda asing yang masuk terhirup sat bernapas. Selain itu, selaput lendir berfungsi menghangatkan suhu udara yang masuk ke paru-paru, dan mengatur kelembapan udara.
- Konka mempunyai banyak kapiler darah yang berfungsi menyamakan suhu udara yang terhirup dari luar dengan suhu tubuh atau menghangatkan udara yang masuk ke paru-paru.
b. Pangkal Tenggorok (Faring)
Udara yang hangat dan lembap dari rongga hidung selanjutnya masuk ke faring. Faring merupakan hulu kerongkongan yang merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran pernapasan (nasofarings) pada bagian depan dan saluran pencernaan (orofarings) pada bagian belakang. Pangkal tenggorok terdiri atas katup (epiglotis) dan keping tulang rawan yang membentuk jakun. Pada bagian jakun terdapat pita suara (pita vocalis). Masuknya udara melalui faring akan menyebabkan pita suara bergetar dan terdengar sebagai suara.
c. Batang Tenggorok (Trakea)
Udara yang telah masuk ke saluran pernapasan (nasofaring) selanjutnya masuk ke batang tenggorok(trakea). Batang tenggorok berfungsi untuk menyediakan tempat bagi udara yang dibawa masuk dan udara yang akan dikeluarkan. Batang tenggorok bersifat kaku dan terbuka panjangnya sekitar 10 cm. Dindingnya tersusun dari cincin-cincin tulang rawan dan selaput lendir yang terdiri atas jaringan epitelium bersilia. Fungsi silia pada dinding trakea untuk menyaring benda-benda asing yang masuk ke dalam saluran pernapasan. Batang tenggorok bercabang menjadi dua. Percabangan batang tenggorok disebut bronkus, yang masing-masing cabang memasuki paru-paru kanan dan paru-paru kiri.
d. Cabang Batang Tenggorok (Bronkus)
Struktur bronkus hampir sama dengan trakea, tapi lebih sempit. Bentuk tulang rawan bronkus tidak teratur berselang seling dengan otot. Di dalam paru-paru, bronkus bercabang-cabang lagi menjadi bronkiolus.
e. Anak Cabang Batang Tenggorok (Bronkiolus)
Bronkiolus merupakan percabangan dari bronkus. Jumlah dari bronkiolus sesuai dengan jumlah lobus pada paru-paru. Paru-paru bagian kanan memiliki 3 lobus. Jumlah bronkiolus pada paru-paru kanan sebanyak 3 buah. Paru-paru bagian kiri memiliki 2 lobus. Jadi jumlah bronkiolus pada paru-paru kiri sebanyak 2 buah. Pada ujung-ujung bronkiolus terdapat gelembung-gelembung yang sangat kecil dan berdinding tipis yang disebut alveolus (jamak = alveloli). Alveolus tersebut hanya dapat dilihat dengan mikroskop.
f. Paru-Paru (Pulmo)
Paru-paru merupakan alat pernapasan utama. Paru-paru terbagi menjadi dua bagian, yaitu paru-paru kanan (pulmo dekster) yang terdiri atas 3 lobus dan paru-paru kiri (pulmo sinister) yang terdiri atas 2 lobus. Paru-paru dibungkus oleh selaput rangkap dua yang disebut pleura. Pleura berupa kantung tertutup yang berisi cairan limfa. Pleura berfungsi melindungi paru-paru dari gesekan saat mengembang dan mengempis. Di dalam paru-paru terdapat bronkiolus, alveolus, dan pembuluh darah. Jaringan paru-paru berpori seperti
spon dan elastis.
g. Alveolus
Alveolus terdapat di ujung akhir bronkiolus berupa kantung kecil yang salah satu sisinya terbuka. Dinding alveolus tersusun dari satu lapis sel yang lembab dan tipis. Struktur yang demikian memudahkan molekul-molekul gas melaluinya. Dinding alveolus berbatasan dengan pembuluh kapiler darah untuk difusi gas pernapasan. Adanya gelembung-gelembung alveolus memungkinkan pertambahan luas permukaan difusi dari paru-paru. Luas permukaan alveolus 100 kali luas permukaan tubuh manusia. Besarnya luas permukaan seluruh alveolus dalam paru-paru menyebabkan penyerapan oksigen lebih efisien.
Pada paru-paru tepatnya di alveolus terjadi pertukaran antara oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2). Tujuannya untuk mengeluarkan karbondioksida agar tidak meracuni sel-sel tubuh. Proses pertukaran antara O2 dengan CO2 terjadi secara difusi, yaitu perpindahan zat terlarut (O2 atau CO2) dari daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan tinggi ke daerah yang memiliki konsentrasi dan tekanan rendah.
Difusi gas, baik yang ada di udara maupun yang terlarut dalam air bergantung pada tekanan parsial. Tekanan parsial adalah tekanan yang diberikan oleh gas tertentu dalam campuran gas tersebut. Pada materi ini yang dimaksud dengan tekanan parsial adalah tekanan O2 dan CO2 yang terlarut di dalam darah. Tekanan parsial O2 diberi simbol PO2, sedangkan tekanan parsial CO2 diberi simbol PCO2. Pada sistem peredaran darah, tekanan parsial antara O2 dan CO2 bervariasi pada setiap organ. Darah yang masuk ke paru-paru melalui arteri pulmoner (arteri pulmonalis) memiliki PO2 yang lebih rendah dan PCO2 yang lebih tinggi daripada udara di dalam alveoli.
Pada saat darah memasuki kapiler-kapiler alveoli, CO2 berdifusi dari darah ke alveoli dan O2 yang berada di alveoli akan berdifusi ke dalam darah. Pada saat darah meninggalkan paru-paru, di dalam vena pulmoner (vena pulmonalis) PO2 telah naik dan PCO2 telah turun. Setelah darah masuk ke jantung, darah yang membawa banyak oksigen dipompakan ke seluruh bagian tubuh. Pada saat darah tiba di jaringan tubuh, akan terjadi difusi O2 dari pembuluh darah menuju jaringan tubuh dan CO2 dari jaringan tubuh masuk ke dalam darah. Setelah melepaskan O2 dan membawa CO2, darah akan kembali ke jantung dan dipompa lagi ke paru-paru. Setiap menit paru-paru dapat menyerap sekitar 250 mL oksigen dan mengeluarkan sebanyak 200 mL karbondioksida.
Kapasitas Paru-Paru
Volume udara dalam paru-paru orang dewasa lebih kurang 5000 mL atau 5 L. Kemampuan paru-paru menampung udara disebut kapasitas paru-paru. Pada pernapasan orang dewasa, udara yang keluar dan masuk paru-paru sebanyak 500 mL atau 0,5 L. Udara ini disebut udara pernapasan atau udara tidal. Jika kita menarik napas sedalam-dalamnya dan menghembuskan sekuat-kuatnya, volume udara yang masuk dan keluar sekitar 4000 mL atau 4 L. Volume udara ini disebut kapasitas vital paru-paru. Sebanyak 1500 mL atau 1,5 L udara tetap tinggal di dalam paru-paru, walaupun kita telah menghembuskan udara (bernapas) sekuat-kuatnya. Volume udara ini disebut udara residu.
Kapasitas total udara masing-masing orang berbeda-beda. Tergantung ukuran fisik seseorang juga. Alat yang digunakan untuk mengukur volume udara adalah spirometer.