Sistem Pernapasan

1  Sistem Pernapasan

1.1        Anatomi Fungsional Saluran Pernapasan

Dalam tubuh kita, saluran pernapasan dibagi menjadi dua bagian yakni :

Saluran napas atas :

1.      Rongga hidung

2.      Nasofaring

3.      Orofaring

4.      Laringofaring

Saluran napas bawah :

1)      Laring

2)      Trakea

3)      Bronkhi

4)      Paru-paru

A.    Rongga Hidung dan Nasal

Rongga hidung dilapisi selaput lender yang sangat kaya akan pembuluh darah, bersambung dengan lapisan faring dan selaput lender semua sinus yang mempunyai lubang masuk ke dalam rongga hidung. Daerah pernapasan dilapisi epithelium silinder dan sel epitel berambut yang mengandung sel cangkir atau sel lendir. Sekresi sel itu membuat permukaan nares basah dan berlendir. Di atas septum nasalis dan konka, selaput lendir ini paling tebal, yang diuraikan dibawah. Tiga tulang kerang (konka) yang diselaputi epithelium pernapasan, yang menjorok dari dinding lateral hidung ke dalam rongga, sangat memperbesar permukaan selaput lendir tersebut.

1.      Hidung Eksternal

Terbentuk piramid disertai dengan suatu akar dan dasar. Bagian ini tersusun dari kerangka kerja tulang, kartilago hialin, dan jaringan fibroareolar. Fungsinya adalah menghirup udara pernafasan, menyaring udara, menghangatkan udara pernafasan, dan  juga berperan dalam resonansi suara.

a)      Septum nasal membagi hidung menjadi sisi kiri dan sisi kanan rongga nasal. Bagian anterior septum adalah kartilago.

b)      Naris (nostril) eksternal dibatasi oleh kartilago nasal. Kartilago nasal terletak di bawah jembatan hidung. Ala besar dan ala kecil kartilago nasal mengelilingi nostril.

c)      Tulang hidung.

1)      Tulang nasal membentuk jembatan dan bagian superior kedua sisi hidung.

2)      Vomer dan lempeng perpendicular tulang etmoid membentuk bagian posterior septum nasal.

3)      Lantai rongga nasal adalah palatum keras yang terbentuk dari tulang maksila dan platinum.

4)      Langit-langit rongga nasal pada sisi medial terbentuk dari lempeng kribriform tulang etmoid, pada sisi anterior dari tulang frontal dan nasal, dan pada sisi posterior dari sphenoid.

5)      Konka (turbinatum) nasalis superior, tengah, dan inferior menonjol pada sisi medial dinding lateral rongga nasal. Setiap konka dilapisi membrane mukosa (epitel kolumnar bertingkat dan bersilia) yang berisi kelenjar pembuat mucus dan banyak mengandung pembuluh darah.

6)      Meatus superior, medial dan inferior merupakan jalan udara rongga nasal yang terletak di bawah konka.

d)     Empat pasang sinus paranasal (frontal, etmoid, maksilar, dan sfenoid) adalah kantong tertutup pada bagian frontal etmoid, maksilar, dan sfenoid. Sinus ini dilapisi membran mukosa. Sinus berfungsi untuk meringankan tulang cranial, member area permukaan tambahan pada saluran nasal untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk, memproduksi mukus, dan member efek resonansi dalam produksi suara.

2.      Membran mukosa nasal

a)      Struktur

Kulit pada bagian eksternal permukaan hidung yang mendung folikel rambut, keringat, dan kelenjar sebasea, merentang sampai vestibula yang terletak di dalam nostril. Kulit di bagian dalam ini mengandung rambut (vibrissae) yang berfungsi untuk menyaring partikel dari udara terhisap. Di bagian rongga nasal yang lebih dalam, epithelium respiratorik membentuk mukosa yang melapisi ruang nasal selebihnya.  Lapisan ini terdiri dari epithelium bersilia dengan sel goblet yang terletak pada lapisan jaringan ikat tervaskularisasi.

b)      Fungsi

Penyaringan partikel kecil, penghangatan dan pelembaban udara yang masuk, dan resepsi odor.

B.     Faring

Faring adalah tabung muscular berukuran 12,5 cm yang merentang dari bagian dasar tulang tengkorak sampai esophagus. Fungsi utama faring adalah sebagai saluran alat pencernaan yang membawa makanan dari rongga mulut hingga ke esofagus. Hubungan faring dengan rongga hidung dan laring ini membuat faring menjadi cukup penting dalam produksi suara, serta memungkinkan manusia untuk bernapas menggunakan mulut serta jika diperlukan secara medis memasukkan makanan melalui hidung.

Faring terbagi menjadi :

1)      Nasofaring : bagian posterior rongga nasal yang membuka kea rah rongga nasal melalui dua naris internal (koana). Dua tuba eustachius (auditorik) menghubungkan nasofaring dengan telinga tengah. Amandel (adenoid) faring adalah penumpukan jaringan limfatik yang terletak di dekat naris internal.

2)      Orofaring : dipisahkan dari nasofaring oleh palatum lunak muscular, suatu perpanjangan palatum keras tulang. Uvula adalah prosesus kerucut (conical) kecil yang menjulur ke bawah dari bagian tengah tepi bawah palatum lunak. Amandel platinum terletak pada kedua sisi orofaring posterior.

3)      Laringofaring : mengelilingi mulut esofagus dan laring, yang merupakan gerbang untuk sistem respiratorik selanjutnya.

C.     Laring

Laring (kotak suara) menghubungkan faring dengan trakea. Laring adalah tabung pendek berbentuk seperti kotak triangular dan ditopang oleh Sembilan kartilago; tiga berpasangan dan tiga tidak berpasangan. Fungsi utama laring adalah untuk melindungi saluran pernapasan dibawahnya dengan cara menutup secara cepat pada stimulasi mekanik, sehingga mencegah masuknya benda asing ke dalam saluran napas. Laring mengandung pita suara (vocal cord).

1)      Kartilago tidak berpasangan

a)      Kartilago tiroid (jakun) terletak di bagian proksimal kelenjar tiroid.

b)      Kartilago krikoid adalah cincin anterior yang lebih kecil dan lebih tebal, terletak di bawah kartilago tiroid.

c)      Epiglotis adalah katup kartilgo elastis yang melekat pada tepian anterior kartilago tiroid.

2)      Kartilago berpasangan

a)      Kartilago aritenoid terletak di atas dan di kedua sisi kartilago krikoid

b)      Kartilago kornikulata melekat pada bagian ujung kartilago aritenoid.

c)      Kartilago kueniform berupa batang-batang kecil yang membantu menopang jaringan lunak.

3)      Dua pasang lapitan lateral membagi rongga laring.

a)      Pasangan bagian atas adalah lapisan ventricular (pita suara semu) yang tidak berfungsi saat memproduksi suara.

b)      Pasangan bagian bawah adalah pita suara sejati yang melekat pada kartilago tiroid dan pada kartilago aritenoid serta kartilago krikoid. Pembuka di antara kedua pita ini adalah glottis.

D.    Trakea (pipa udara) adalah tuba dengan panjang 10-12 cm dan diameter 2,5 cm serta terletak di atas permukaan anterior esofagus. Tuba ini merentang dari laring pada area vertebrata serviks keenam sampai area vertebra toraks kelima tempatnya membelah menjadi dua bronkus utama. Fungsi utama dari trakea adalah untuk menyediakan saluran napas yang jelas untuk udara masuk dan keluar dari paru-paru.

E.     Percabangan bronkus

1)      Bronkus primer (utama) kanan berukuran lebih pendek, lebih tebal, dan lebih lurus dibandingkan bronkus primer kiri karena arkus aorta membelokkan trakea bawah ke kanan,

2)      Bronki disebut ekstrapulmonar sampai memasuki paru-paru, setelah itu disebut intrapulmonary.

F.      Paru-paru

1)      Paru-paru adalah organ berbentuk piramid seperti spons dan berisi udara, terletak dalam rongga toraks.

a)      Paru kanan memiliki tiga lobus; paru kiri memiliki dua lobus.

b)      Setiap paru memilliki sebuah apeks yang mencapai bagian atas iga pertama, sebuah permukaan diafragmatik (bagian dasar) terletak diatas diafragma, sebuah permukaan mediastinal (medial) yang terpisah dari paru lain oleh mediastium, dan permukaan kostal terletak di atas kerangka iga.

2)      Pleura adalah membrane penutup yang membungkus setiap paru.

a)      Pleura parietal melapisi rongga toraks (kerangka iga, diafragma, mediastinum).

b)      Pleura visceral melapisi paru dan bersambungan dengan pleura parietal di bagian bawah paru.

c)      Rongga pleura (ruang intrapleural) adalah ruang potensial antara pleura pariental dan visceral yang mengandung lapisan tipis cairan pelumas.

d)     Resesus pleura adalah area rongga pleura yang tidak berisi jaringan paru. Resesus pleura kostomediastinal terletak di tepi anterior kedua sisi pleura, tempat pleura berbelok dari kerangka iga ke permukaan lateral mediastinum. Resesus pleura kostodiafragmatik terletak di tepi posterior kedua sisi pleura di antara diafragma dan permukaan kostal internal toraks.

3)      Fungsi utama paru-paru adalah untuk membantu oksigen dari udara yang kita hirup masuk sel darah merah.

1.2        Mekanisme Pernapasan (Ventilasi Pulmonar)

A.    Prinsip dasar

1.   Toraks adalah tongga tertutup kedap udara di sekeliling paru-paru yang terbuka ke atmosfer hanya melalui jalur sistem pernapasan.

2.   Pernapasan adalah proses inhalasi (inhalasi) udara ke dalam paru-paru dan ekshalasi (ekhalasi) udara dari paru-paru ke lingkungan luar tubuh.

3.   Sebelum inhalasi dimulai, tekanan udara atmosfer (sekitar 760 mmHg) sama dengan tekanan udara dalam alveoli yang disebut sebagai tekanan intra-alveolar (intrapulmonar).

4.   Tekanan intrapleura dalam rongga pleura (ruang antar pleura) adalah tekanan sub-atmosfer, atau kurang dari tekanan intra-alveolar.

5.   Peningkatan atau penurunan volume rongga toraks mengubah tekanan intrapleura dan intra-alveolar yang secara mekanik menyebabkan pengembangan atau pengempisan paru-paru.

6.   Otot-otot inhalasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya.

a)    Inhalasi membutuhkan kontraksi otot dan energi.

1)   Diafragma, yaitu otot berbentuk kubah yang jika sedang relaks akan memipih saat berkontraksi dan memperbesar rongga toraks ke arah inferior.

2)   Otot interkostal eksternal mengangkat iga ke atas dan ke depan saat berkontraksi sehingga memperbesar rongga toraks ke arah anterior dan superior.

3)   Dalam pernapasan aktif atau pernapasan dalam, otot-otot sternokleidomastoid, pektoralis mayor, serratus anterior, dan otot skalena juga akan memperbesar rongga toraks.

b)   Ekshalasi pada pernapasan yang tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut proses pasif.

B.     Faktor-faktor dalam inflasi dan deflasi paru-paru.

1.      Tekanan intrapleura negatif dalam rongga pleura menahan paru-paru tetap berkontak dengan dinding toraks karena tekanan ini menghasilkan pengisapan (suction) antara pleura parietal yang melekat pada dinding toraks, dan pleura visceral yang melapisi permukaan paru-paru.

2.      Jaringan elastik dalam paru-paru bertanggung jawab terhadap kecenderungannya untuk menjauh dari dinding toraks dan mengempis.

3.      Selama inhalasi dan ekspansi toraks, tekanan intrapleura negatif semakin berkurang (semakin negatif).

4.      Saat paru-paru berekspansi, tekanan udara di dalam paru-paru (tekanan intra-alveolar) menurun drastis sampai di bawah tekanan atmosfer di luar tubuh.

5.      Saat otot-otot inhalasi relaks, ukuran rongga toraks berkurang, elastisitas paru-paru menariknya ke dalam, tekanan intra-alveolar meningkat sampai di atas tekanan atmosfer, dan udara dikeluarkan dari paru-paru.

6.      Surfaktan adalah sejenis lipoprotein yang disekresi oleh sel-sel epitel dalam alveoli paru matur. Surfaktan mengurangi tegangan permukaan cairan yang menurunkan kecenderungan pengempisan alveoli dan memungkinkan alveoli untuk berinflasi dalam tekanan yang lebih rendah.

7.      Komplians mengacu pada distensibilitas paru-paru atau kemudahan inflasinya. Komplians didefinisikan sebagai suatu ukuran peningkatan volume paru yang dihasilkan setiap unit perubahan dalam tekanan intra-alveolar. Pengukuran ini dinatakan dalam liter (volume udara) per sentimeter air (tekanan).

8.      Pneumotoraks dan atalektasis. Secara normal, tidak ada udara masuk ke rongga pleura. Jika udara dibiarkan masuk dalam ruang intrapleura (karena luka tusuk atau tulang iga patah), kondisi ini disebut pneumotoraks (udara dalam dada). Akibat menghilangnya tekanan negatif dalam rongga intrapleura adalah pengempisan paru-paru, disebut atalektasis.

C.     Volume dan kapasitas paru.

Volume udara dalam paru-paru dan kecepatan pertukaran saat inhalasi dan ekshalasi dapat diukur melalui spirometer.

1.      Volume

a)    Volume tidal (VT) adalah volume udara yang masuk dan keluar paru-paru selama ventilasi normal biasa. VT pada dewasa muda sehat berkisar 500 ml untuk laki-laki dan 380 ml untuk perempuan.

b)   Volume cadangan inhalasi (VCI) adalah volume udara ekstra yang masuk ke paru-paru dengan inhalasi maksimum di atas inhalasi tidal. CDI berkisar 3.100 ml pada laki-laki dan 1.900 ml pada perempuan.

c)    Volume cadangan ekshalasi (VCE) adalah volume ekstra udara yang dapat dengan kuat dikeluarkan pada akhir ekshalasi tidal normal. VCE biasanya berkisar 1.200 ml pada laki-laki dan 800 ml pada perempuan.

d)   Volume residual (VR) adalah volume udara sisa dalam paru-paru setelah melakukan ekshalasi kuat. Rata-rata volume ini pada laki-laki sekitar 1.200 ml dan pada perempuan 1.000 ml.

2.      Kapasitas

a)    Kapasitas residual fungsional (KRF) adalah penambahan volume residual dan volume cadangan ekshalasi (KRF=VR+VCE). Kapasitas ini merupakan jumlah udara sisa dalam sistem respiratorik setelah ekshalasi normal. Nilai rata-ratanya adalah 2.200 ml.

b)   Kapasitas inhalasi (KI) adalah penambahan volume tidal dan volume cadangan inhalasi (KI=VT+VCI). Nilai rata-ratanya adalah 3.500 ml.

c)    Kapasitas vital (KV) adalah penambahan volume tidal, volume cadangan inhalasi, dan volume cadangan ekshalasi (KT=VT+VCI+VCE). Kapasitas vital merupakan jumlah udara maksimal yang dapat dikeluarkan dengan kuat setelah inhalasi maksimum. Kapasitas vital dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti postur, ukuran rongga toraks, dan komplains paru, tetapi nilai rata-ratanya sekitar 4.500 ml.

d)   Kapasitas total paru (KTP) adalah jumlah total udara yang dapat ditampung dalam paru-paru dan sama dengan kapasitas vital ditambah volume residual (KTP=KV+VR). Nilai rata-ratanya adalah 5.700 ml.

3.      Volume ekshalasi kuat dalam satu detik (VEK₁) adalah volume udara yang dapat dikeluarkan dari paru yang terinflasi maksimal saat detik pertama ekhalasi maksimum. Nilai normal VEK₁ sekitar 80% KV.

4.      Volume respirasi menit adalah volume tidal dikalikan jumlah pernapasan per menit.

D.    Angka ventilasi alveolar adalah volume udara baru yang masuk alveolar per menit, dan sama dengan nilai VT dikali kecepatan respirasi.

1.      Udara yang mangisi jalan udara penghantar (hidung, faring, trakea, bronki, dan bronkeolus) tidak berpartisipasi dalam pertukaran gas dan disebut ruang mati.

a)      Ruang mati anatomis mengacu pada jalan penghantar yang berisi udara ruang mati.

b)      Ruang mati fisiologis meliputi semua area alveoli yang tidak atau sebagian berfungsi seperti ruang mati anatomis.

2.      Kapasitas residual fungsional paru-paru sekitar 2.400 ml, dan hanya 350 ml udara bar yang dibawa dalam satu napas; dengan demikian hanya sekitar sepertujuh udara alveoli lama yang ditukar dalam satu kali napas.

E.     Mekanisme Pernapasan dada dan Pernapasan Perut

Bernapas terdiri dua proses  pernapasan yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Bernapas terdiri dua fase yakni fase inhalasi dan ekshalasi dimana inhalasi adalah proses pemasukan oksigen kedalam tubuh. Ekshalasi merupakan proses pengeluaran karbon diokasida dari dalam tubuh, Kedua fase ini sangat berperan penting dalam Mekanisme pernapasan dada dan pernapasan perut, karna pernapasan dada terjadi melalui fase inhalasi dan ekshalasi , itu juga terjadi pada pernapasan perut karna pernapasan perut melalui fase inhalasi dan fase ekshalasi.

1.      Pernapasan Dada 

Inhalasi terjadi jika otot antar tulang rusuk berkontrak sehingga tulang rusuk dan dada terangkat. Akibatnya rongga dada membesar, paru-paru mengembang, dan penurunan tekanan udara di dalam paru-paru. Karena tekanan udara di luar tubuh lebih besar, maka udara yang kaya oksigen masuk ke dalam tubu. Ekshalasi terjadi jika otot antar tulang rusuk berelaksasi sehingga tulang-tulang rusuk dan dada turun kembali pada kedudukan semula. Akibatnya, rongga dada mengecil, volume paru-paru berkurang, dan peningkatan tekanan udara di dalam paru-paru. Kemudian, udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar tubuh melalui hidung. 

Mekanisme pernapasan dada 

a)      Fase inhalasi pernapasan dada 

Mekanisme inhalasi pernapasan dada sebagai berikut. Otot antar tulang rusuk (muskulis intercostalis eksternal) berkontraksi ->  rusuk terangkat (posisi datar) -> paru-paru mengembang -> tekanan udara dalam paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar -> udara luar masuk ke paru-paru.  

b)      Fase Ekshalasi pernapasan dada 

Mekanisme ekshalasi pernapasan dada adalah sebagai berikut. Otot antar tulang rusuk relaksasi -> tulang rusuk menurun -> paru-paru menyusut -> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara luar -> udara keluardari paru-paru. 

2.      Pernapasan Perut

Inhalasi terjadi jika otot diafragma berkontraksi sehingga letaknya sedikit mendatar. Keadaan ini mengkibatkan rongga perut turun kebawah, rongga dada membesar, paru-paru mengambang, dan tekanan udara di dalam paru-paru mengecil. Akibatnya udara yng kaya oksigen masuk kedalam tubuh. 

Ekshalasi terjadi jika otot diafragma berelaksasi sehingga letaknya kembali pada kedudukan semula. Kondisi ini mengakibatkan rongga perut kembali ke posisi semula, rongga dada mengecil, volume paru-paru berkurang, dan tekanan udara di dalam paru-paru membesar. Akibatnya udara yang kaya karbon dioksida terdorong keluar tubuh.

Mekanisme Pernapasan perut

a)       Fase Inhalasi pernapasan Perut 

Mekanisme Inhalasi pernapasan perut sebagai berikut. Sekat rongga dada (diafragma) berkontraksi -> posisi dari melengkung menjadi mendatar -> paru-paru mengambang -> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar -> udara masuk.  

b)      Fase ekshalasi pernapasan perut

Mekanisme ekshalasi pernapasan perut sebagai berikut. Otot diafragma relaksasi  -> posisi dari mendatar kembali melengkung -> paru-paru mengempis -> tekanan udara di paru-paru lebih besar dibandingkan tekanan udara luar -> udara keluar dari paru-paru. 

1.3        Pertukaran Gas

A.    Komposisi udara atmosfer

Udara atmosfer, pada tekanan 760 mmHg di hari yang hanngat, terdiri dari oksigen (21%), nitrogen (79%), karbon dioksida (0,04%), dan berbagai gas mulia.

B.     Sifat dan konsep tekanan parsial gas

1.        Dalam campuran gas, setiap gas memakai tekanannya sendiri sesuai dengan persentasenya dalam campuran terlepas dari keberadaan gas lain (hukum dalton).

2.        Tekanan ini disebut tekanan parsial gas dalam suatu campuran dan dilambangkan dengan simbol P di depan lambang kimia gas serta dinyatakan dalam milimeter mercuri (mmHg).

Tekanan parsial oksigen (PO₂) dalam atmosfer:

21/100 X 760 mmHg = 160 mmHg PO₂

Tekanan parsial karbon dioksida (PCO₂) dalam atmosfer:

0,04/100 X 760 mmHg = 0,3 mmHg PCO₂

3.        Solubilitas gas dalam air bervariasi sesuai tekanan dan temperaturnya. Solubilitas meningkat serta dengan peningkatan tekanan parsial dan menurun sesuai dengan peningkatan temperatur (Hukum Henry)

4.        Volume gas berbanding terbalik dengan tekanan gas (Hukum Boyle). Jika tekanan meningkat, molekul-molekul gas terkompresi dan volume berkurang.

C.     Pertukaran gas pulmonar

1.      Membran respirasi, tempat berlangsungnya pertukaran gas, terdiri dari lapisan sulfaktan, epitelium skuamosa simpel pada dinding alveolar, membran dasar pada dinding alveolar. Ruang interstisial yang mengandung serabut jaringan ikat dan cairan jaringan, membran dasar kapilar, dan endotelium kapilar. Molekul gas harus melewati keenam lapisan ini melalui proses difusi.

2.      O₂ CO₂ menurunkan gradien tekanan parsialnya saat melewati membran respiratorik.

a)    Molekul gas berdifusi dari area bertekanan parsial tinggi ke area bertekanan lebih rendah terlepas dari konsentrasi gas lain dalam larutan; dengan demikian, kecepatan difusi gas menembus membran ditentukan oleh tekanan parsialnya.

b)   PO₂ dalan udara alveolar adalah 100 mmHg, sementara PO₂ pada darah terdeoksigenasi dalam kapiler pulmoner di sekitar alveoli adalah 40 mmHg. Dengan demikian, O₂ berdifusi dari udara alveolar menembus membran respiratorik menuju kapilar paru.

c)    PCO₂ dalam udara alveolar adalah 40 mmHg dan PCO₂  dalam kapilar di sekitarnya adalah 45 mmHg. Dengan demikian CO₂ berdifusi dari kapilar ke alveoli

3.      Faktor yang memengaruhi difusi gas selain gradien tekanan parsialnya, antara lain:

a)      Ketebalan membran respirasi. Penyebab apapun yang dapat meningkatkan ketebalan  membran, seperti edema dalam ruang interstisial atau infiltrasi fibrosa paru-paru akibat penyakit pulmonar dapat mengurangi difusi.

b)      Area permukaan membran respirasi. Pada penyakit seperti emfisema, sebagian besar permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas berkurang dan pertukaran gas mengalami gangguan berat.

c)      Solubilitas gas dalam  membran respirasi. Solubilitas CO₂ 20 kali kebih besar dari O₂. Dengan demikian, CO₂ berdifusi melalui membran 20 kali lebih cepat dai O₂.

1.4        Transpor Gas Melalui Darah

A.    Transpor Oksigen

Sekitar 97% oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah berikatan dengan hemoglobin (Hb). 3% oksigen sisanya larut dalam plasma.

1.      Setiap molekul dalam keempat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul oksigen untuk membentuk oksihemoglobin (HbO₂) berwarna merah tua. Ikatan ini tidak kuat dan reversible. Hemoglobin tereduksi (HHb) berwarna merah kebiruan.

2.      Kapasitas oksigen adalah volume maksimum oksigen yang dapat berikatan dengan sejumlah hemoglobin dalam darah.

a)      Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin dan setiap gram hemoglobin dapat mengikat 1,34 ml oksigen.

b)      100 ml darah rata-rata mengandung 15 gram hemoglobin untuk maksimum 200 ml O₂ per 100 ml darah (15 x 1,34). Konsentrasi hemoglobin ini biasanya dinyatakan sebagai persentase volume dan merupakan jumlah yang sesuai dengan kebutuhan tubuh.

3.      Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksigen actual yang terikat pada hemoglobin dan kapasitas oksigen :

Kejenuhan oksigen dibatasi oleh jumlah hemoglobin atau PO₂.

4.      Kurva disosiasi oksigen-hemoglobin.

  Grafik diatas memperlihatkan persentase kejenuhan hemoglobin pada garis vertikal dan tekanan parsial oksigen pada garis horizontal.

a)      Kurva berbentuk S (sigmoid) karena kapasitas pengisian oksigen pada hemoglobin (afinitas pengikatan oksigen) bertambah jika kejenuhan bertambah. Demikian pula, jika pelepasan oksigennya (pelepasan oksigen terikat) meningkat, kejenuhan oksigen darah pun meningkat.

b)      Lereng kurva disosiasi ini menjadi tajam diantara tekanan 10-50 mmHg dan mendatar di antara 70-100 mmHg.

c)      Jika PO₂ turun sampai di bawah 50 mmHg, seperti yang terjadi dalam jaringan tubuh, perubahan PO₂ ini walaupun sangat sedikit dapat mengakibatkan perubahan yang besar pada kejenuhan hemoglobin dan volume oksigen yang dilepas.

d)     Darah arteri secara normal membawa 97% oksigen dari kapasitasnya untuk melakukan hal tersebut.

e)      Dalam darah vena, PO₂ mencapai 40 mmHg dan hemoglobin masih 75% jenuh, ini menunjukkan bahwa darah hanya melepas sekitar seperempat muatan oksigennya saat melewati jaringan.

5.      Afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin dipengaruhi oleh pH, temperature, dan konsentrasi 2,3-difosfogliserat (2,3-DPG).

a)      Hemoglobin dan pH. Peningkatan PO₂ darah atau peningkatan asiditas darah (penurunan pH darah dan peningkatan konsentrasi ion hidrogen) melemahkan ikatan antara oksigen dan hemoglobin, sehingga kurva bergerak ke kanan.

b)      Hemoglobin dan temperatur. Peningkatan temperatur yang terjadi dalam visinitas sel-sel yang bermetabolis aktif juga akan menggerakkan kurv ke kanan dan meningkatkan penghantaran oksigen ke otot yang bergerak.

c)      Hemoglobin dan DPG. Peningkatan konsentrasi 2,3-DPG, suatu metabolit glikolisis yang ditemukan dalam sel darah merah akan menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan menggerakkan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin ke kanan.

6.      P₅₀ adalah indeks yang tepat untuk pemindahan kurva disosiasi oksigen-hemoglobin. Sebenarnya, PO₂-lah yang menunujukkan hemoglobin 50% jenuh dengan oksigen. Semakin tinggi P₅₀, semakin rendah afinitas hemoglobin terhadap oksigen.

B.     Transpor karbon dioksida.

Karbon dioksida yang berdisfusi ke dalam darah dari jaringan dibawa ke paru-paru melalui cara berikut ini :

1.      Sejumlah kecil karbon dioksida (7%-8%) tetap terlarut dalam plasma.

2.      Karbon dioksida yang tersisa bergerak ke dalam sel darah merah, dimana 25%-nya bergabung dalam bentuk reversible yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin.

3.      Sebagian besar karbon dioksida dibawa dalam bentuk bikarbonat, terutama dalam plasma.

4.      Pergeseran klorida. Ion bikarbonat bermuatan negatif yang terbentuk dalam sel darah merah berdisfusi ke dalam plasma dan hanya menyisakan ion bermuatan positif berlebihan.

5.      Ion hidrogen bermuatan positif yang terlepas akibat disosiasi asam karbonat, berikatan dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk meminimisasi perubahan pH.

1.5        Pengendalian Respirasi

A.    Kendali Saraf

Respirasi dikendalikan oleh dua mekanisme saraf yang terpisah. Sistem volunter yang berasal dari korteks serebal berfungsi sebagai pengendalian pernapasan saat melakukan aktivitas seperti berbicara dan makan. Sistem involunter yang terletak dibagian medula dan batang otak berfungsi sebagai mengatur respirasi sesuai kebutuhan metabolik tubuh.

1.      Pusat Respiratorik Medular. Pusat respiratorik medular mengandung neuron inhalasi dan ekshalasi yang terletak sebagai agregasi longgar dalam formasi retikular pada medula. Agregasi ini dilepas untuk memproduksirespirasi otomatis.

a)      Neuron Inhalasi terletak dalam medula dorsal. Neuron ini mengirim impuls ke neuron motorik yang berujung pada otot inhalasi. Saat neuron inhalasi menghentikan aktivitasnya, otot-otot inhalasi menjadi relaks dan ekshalasi berlangsung.

b)      Neuron Ekshalasi terletak dalam medula ventral. Selama pernapasan aktif atau kuat, neuron mengeluarkan impuls ke neuron motorik yang berujung di otot interkostal internal dan abdominal serta memfasilitasi ekshalasi.

c)      Mekanisme yang pasti untuk menjelaskan irama respiratorik tidak diketahui, tapi pada dasarnya (2 detik untuk inhalasi dan 3 detik untuk ekshalasi) dipercaya dilakukan oleh neuron inhalasi disertai inhibisi impuls reiprokal antara neuron inhalasi dan ekspresi.

2.      Pusat Respirasi Batang Otak (Pons)

a)      Pusat Pneumotaksis dalam batang otak bagian atas membatasi durasi inhalasi, tetapi meningkatkan frekuensi respirasi, mengakibatkan pernapasan dangkal dan cepat.

b)      Pusat Apneustik pada batang otak bagian bawah memfasilitasi efek terhadap inhalasi.

3.      Refleks Respiratorik

a)      Refleks Infiasi

Reseptor peregang dalam otot polos paru-paru terstimulasi saat paru-paru mengembang. Reseptor ini mengirim impuls penghambat di sepanjang serabut vagus aferen menuju neuron inspiraasi medular. Refleks ini mencegah terjadinya overinflasi paru-paru yang dapat muncul saat melakukan olahraga berat. Refleks ini dipercaya tidak penting dalam pernapasan tenang. Refleks inflasi bekerja seperti pusat pneumotaksis dengan mengurangi kedalaman pernapasan dan meningkatkan frekuensinya.

b)      Refleks Spinal

Berkas otot dalam otot respirasi memantau (panjang) serabut otot. Pemendekan serabut akan tersa dan disampaikan ke medula spinalis, yang mengakibatkan impuls motorik untuk memperbesar kontraksi.

B.     Kendali Kimiawi

Kemoreseptor mendeteksiperubahan kadar oksigen, karbon dioksida, dan ion hidrogen dalam darah areteri dan cairan (serebal) spinalis serta menyebabkan penyesuaian yang tepat antara frekuensi dan kedlaman respirai.

1)      Kemoreseptor Sentral

Kemoreseptor sentral adalah neuron yang terletak di permukaan sentral lateral medula. Peningkatan kadar CO₂ dalam darah arteri dan cairan (serebra) spinalis merangsang peningkatan frekuensi dan () rspirasi. CO₂ berdifusi dengan cepat ke dalam neuron dan bereaksi dengan air. Hal ini mengakibatkan terbentuknya asam karbonat. Asam ini kemudian berubah menjadi bikarbonat dan ion hidrogen yang akan menstimulasi kemoreseptor sental. Namun membran sel neuron tidak terlalu permeabel untuk difusi ion hidrogen ke arah dalam. Sedangkan, penurunan kadar oksigen hanya sedikit berpengaruh pada kemoreseptor sentral.

2)      Kemoreseptor Perifer

Kemoreseptor perifer terletak di badan aorta dankarotid pada sistem arteri. Kemoreseptor ini me pada sistem arteri. Kemoreseptor ini me pada sistem arteri. Kemoreseptor ini merespon terhadap perubahan konsentrasi ion oksigen, karbon dioksida, dan ion hidrogen. Reseptor perifer sensitif terhadap penurunan kadar oksigen. Badan aorta merespon terhadap perubahan oksigen yang terikat dengan hemoglobin.badan karotid merespon terhadap perubahan oksigen dalam plasma.

Peningkatan konsentrasi ion hidrogen (penurunan PH) langsung merangsang kemoreseptor perifer. Peningkatan karbon dioksida juga dapat menstimulusnya, tetapi efek utama karbon dioksida adalah pada kemorepetor sentral.

Daftar Psutaka

Ganong, William F.2008.Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 22.Jakarta:EGC

Guyton, Hall.1997.Buku Ajar Fisiologi Kedokteran edisi 9.Jakarta:EGC

Sloane, Ethel.2003.Anatomi dan Fisiologi untuk pemula.Jakarta:EGC