Mekanisme Pernapasan pada Manusia

Bernapas adalah proses memasukkan gas oksigen (O2) ke dalam tubuh dan mengeluarkan gas karbondioksida (gas sisa metabolisme) ke luar tubuh. Oksigen dalam proses pernapasan ini digunakan untuk mengoksidasi zat makanan sehingga menghasilkan energi.

Pertukaran Oksigen dan Karbondioksida

Pertukaran antara oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) terjadi di paru-paru, tepatnya di alveolus. Tujuan pertukaran ini adalah untuk mengeluarkan karbondioksida agar tidak meracuni sel-sel tubuh. Proses pertukaran ini terjadi secara difusi, yaitu perpindahan zat terlarut (dalam hal ini yaitu O2 atau CO2) dari daerah dengan konsentrasi dan tekanan tinggi,menuju ke daerah dengan konsentrasi dan tekanan rendah.

Difusi gas, baik itu gas yang ada di udara maupun gas yang terlarut dalam air bergantung pada tekanan parsial. Tekanan parsial adalah tekanan yang diberikan oleh suatu gas tertentu di dalam campuran gas. Tekanan parsial yang dimaksud pada proses pernapasan adalah tekanan O2 dan CO2 yang terlarut di dalam darah. Tekanan parsial oksigen (O2) diberi simbol PO2, sedangkan tekanan parsial karbondioksida (CO2) diberi simbol PCO2.

Dalam sistem peredaran darah, tekanan parsial antara oksigen dan karbondioksida bervariasi pada setiap organ. Misalnya saja darah yang masuk ke paru-paru melalui arteri pulmoner (arteri pulmonalis) memiliki tekanan parsial oksigen (PO2) yang lebih rendah dan PCO2 yang lebih tinggi daripada udara di dalam alveoli.

Pada saat darah memasuki kapiler-kapiler alveoli, CO2 akan berdifusi dari darah menuju ke alveoli dan O2  yang berada di alveoli akan berdifusi ke dalam darah. Pada saat darah meninggalkan paru-paru, di dalam vena pulmonalis PO2  telah naik dan sebaliknya PCO2  telah turun. Setelah darah masuk ke jantung, darah yang kaya oksigen dipompakan ke seluruh bagian tubuh.

Pada saat darah tiba di jaringan tubuh, akan terjadi difusi O2  dari pembuluh darah menuju jaringan tubuh dan sebaliknya CO2  dari jaringan tubuh masuk ke dalam darah. Setelah melepaskan O2  dan membawa CO2, darah yang kaya karbondioksida akan kembali ke jantung dan dipompa lagi ke paru-paru.

Setiap menitnya, paru-paru mampu menyerap sekitar 250 mL oksigen dan mengeluarkan sebanyak 200 mL karbondioksida.

Keterangan:

Grafik batang berwarna kuning menunjukkan tekanan parsial oksigen (PO2 ) dan tekanan parsial karbondioksida PCO2 dalam mmHg.

Kapasitas Paru-Paru

Yang dimaksud dengan kapasitas paru-paru adalah kemampuan paru-paru menampung udara. Volume udara dalam paru-paru orang dewasa adalah sekitar lima liter.

Pada pernapasan orang dewasa, udara yang keluar dan masuk paru-paru sebanyak setengah liter (500 mL). Udara ini disebut udara pernapasan atau udara tidal.

Jika kita menarik napas sedalam-dalamnya dan menghembuskan napas sekuat-kuatnya, volume udara yang masuk dan keluar adalah sekitar 4 liter. Volume udara sebanyak ini disebut kapasitas vital paru-paru.

Sebanyak sekitar 1,5 liter udara tetap tinggal di dalam paru-paru, walaupun kita telah menghembuskan udara (bernapas) sekuat-kuatnya. Volume udara yang tersisa ini disebut udara residu.

Mekanisme Pernapasan pada Manusia

Ada dua mekanisme yang berlangsung saat bernapas, yaitu menghirup udara (inspirasi) atau inhalasi dan menghembuskan udara (ekspirasi) atau ekshalasi. Pada saat melakukan pernapasan ini terjadi kerja sama tanpa pamrih antara otot dada, tulang rusuk, otot perut, dan diafragma. Diafragma adalah otot yang terletak di antara rongga dada dan rongga perut.

Pada saat menghirup udara (inspirasi), diafragma dan otot dada berkontraksi, volume rongga dada akan membesar, paru-paru menggembung, dan udara pun masuk ke paru-paru. Pada saat menghembuskan udara (ekspirasi), diafragma dan otot dada berelaksasi, volume rongga dada kembali normal, paru-paru kembali normal, dan udara pun keluar dari paru-paru. Dalam satu kali pernapasan terdiri atas satu kali inspirasi dan satu kali ekspirasi.

Pernapasan Dada dan Pernapasan Perut

Berdasarkan aktivitas otot-otot pernapasan, pernapasan dibedakan menjadi dua, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

Pernapasan dada adalah jika kita bernapas dengan membesarkan dan mengecilkan volume rongga dada. Sedangkan pernapasan perut adalah kita bernapas dengan cara membesarkan dan mengecilkan volume rongga perut.