Mekanisme sistem pernapasan dada dan perut manusia – Kita sebagai makhluk hidup pasti sering bernapas bukan?
Coba tutup lubang hidung sebentar!
Ya, sobat akan merasa sesak napas karena oksigen dari udara luar tidak masuk ke dalam tubuh sehingga menyebabkan hipoksia pada paru-paru.
Hipoksia adalah suatu kondisi tubuh yang kekurangan oksigen.
Apa tujuan kita bernafas?
Tentu saja untuk bertahan hidup.
Mekanisme Pernapasan Manusia
Bernapas berarti menghirup dan menghembuskan napas secara bergantian, teratur, berirama dan terus menerus. Pernapasan merupakan tindakan refleks yang terjadi pada otot-otot pernapasan.
Pusat pernapasan kita berada di sumsum tulang penyambung atau bahasa latinnya medulla oblongata yang bertugas untuk mengatur reflek pernafasan manusia.
Terdapat 2 jenis mekanisme pernapasan yaitu:
1. Inspirasi
Sebelum menghirup udara yang ada di luar, posisi diafragma mencekung ke arah rongga dada dan otot-otot menjadi rileks. Namun saat diafragma berkontraksi menjadi rata dan otot-otot di antara tulang rusuk ikut berkontraksi, akan menyebabkan tulang rusuk terangkat. Kondisi ini meningkatkan ukuran rongga dada.
Namun saat diafragma diratakan dan tulang rusuk terangkat untuk memperbesar rongga dada. Selanjutnya paru-paru mengembang, memungkinkan udara dari luar masuk melewati hidung, melalui trakea (bronkus), dan kemudian ke paru-paru.
2. Ekspirasi
Ekspirasi adalah mekanisme pernapasan dengan proses pasif dan tidak memerlukan kontraksi otot untuk menurunkan rongga dada.
Proses pernafasan terjadi ketika otot-otot antara tulang rusuk dan diafragma rileks, diafragma menekuk ke arah rongga dada lagi, dan tulang rusuk kembali ke posisi semula.
Kedua hal tersebut akan menyebabkan rongga dada mengecil, sehingga mengeluarkan udara dari paru-paru. Ini disebut mekanisme pernafasan ekspirasi.
Sistem Pernapasan Manusia
Apakah sobat tahu ada berapa bentuk pernapasan manusia?
Ya, ada dua bentuk pernapasan, yaitu pernapasan luar dan pernapasan dalam.
Pernapasan luar disebut juga respirasi eksternal meliputi proses menghirup oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida dan uap air antara orang dan lingkungan.
Sedangkan pernapasan dalam disebut respirasi internal karena proses pernapasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di sitoplasma dan mitokondria.
Pernapasan dalam adalah proses mennyerap energi dalam bentuk ATP (adenosin tri fosfat) dari glukosa dalam makanan yang telah sobat makan.
Bagaimana proses terjadinya respirasi internal pada tubuh kita?
Ada 3 langkah utama yang terjadi saat respirasi sel, yaitu:
- Glikolisis, yaitu proses penguraian glukosa secara aerobik atau anaerobik menjadi dua molekul piruvat 3-karbon di dalam sitoplasma;
- Siklus Krebs, yaitu proses penggunaan molekul 2-karbon turunan piruvat (asetil-KoA) untuk menghasilkan karbon dioksida dan mengangkut molekul piruvat ke mitokondria secara aerobik;
- Transfer elektron, yaitu proses pembawa energi (NADH) memasuki rantai transfer elektron untuk menghasilkan ATP.
Secara keseluruhan pernapasan adalah proses dari menghirup oksigen (O2) dari udara luar, kemudian menyerap oksigen. Selanjutnya menggunakan oksigen untuk oksidasi biologis, dan kemudian mengeluarkan karbon dioksida (CO2) sebagai limbah pernapasan.
Apa yang kamu tahu tentang oksidasi biologis?
Ya, suatu peristiwa yang terjadi di sel-sel tubuh kita. Yang mana oksigen membakar zat makanan untuk mendapatkan energi, ini adalah oksidasi biologis.
Oleh karena itu, tujuan sebenarnya dari bernafas adalah untuk memperoleh energi.
Apa hubungannya hasil sistem pernapasan manusia dengan hasil pencernaan makanan?
Respirasi atau bernapas adalah proses pembebasan energi kimia yang ada dalam makanan menjadi energi yang manusia butuhkan untuk hidup.
Bernapas adalah proses yang terjadi secara otomatis bahkan saat sobat sedang tidur. Ini karena sebenarnya bernapas dipengaruhi oleh sistem saraf otonom.
Berdasarkan tempat terjadinya pertukaran gas, terdapat 2 jenis pernapasan pada manusia, yaitu:
Pernapasan Dalam
Bernapas adalah suatu mekanisme pengambilan oksigen dari darah ke dalam jaringan (sel) dan mengeluarkan karbon dioksida dari jaringan (sel) ke dalam darah. Oksigen yang masuk ke dalam sel menghasilkan energi.
Proses pernapasan dalam berlangsung di sel-sel organ tubuh manusia yang disebut mitokondria. Sedangkan prosesnya terjadi melalui empat tahap reaksi berikut:
- Tahap glikolisis
- Tahap antara glikolisis dan siklus krebs
- Siklus Krebs atau sebutan lainnya siklus asam sitrat.
- Sistem sitokrom
Dalam empat tahapan peristiwa di atas, pernapasan dalam memiliki persamaan kimia sebagai berikut:
C6H12O6 + 6 O2 ———–> 6 CO2 + 6 H2O + Energi
Pernapasan Luar
Ini adalah mekanisme proses di mana oksigen di udara luar memasuki darah melalui respirator, dan karbon dioksida dan air dalam darah dibuang ke respirator.
Jika kita lihat dari cara menghirup udara, pernapasan manusia terbagi menjadi pernapasan dada dan pernapasan perut adalah dua metode pernapasan yang paling umum.
Seperti halnya dengan bergerak, kita dapat bernapas secara sederhana namun juga terlihat rumit. Semua orang dapat melakukannya karena itu terjadi secara tidak sadar.
Sobat tidak perlu belajar bagaimana cara bernapas dengan benar. Karena itu terjadi secara alamiah.
Namun untuk menambah wawasan sobat, tentu ada baiknya mengetahui proses yang terjadi dalam pernapasan ini.
Sistem Pernapasan Dada
Dalam pernapasan dada, otot yang berperan penting adalah otot di antara tulang rusuk. Otot tulang rusuk dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu,
- Tulang rusuk luar yang berperan mengangkat tulang rusuk
- Tulang rusuk bagian dalam yang berperan menurunkan tulang rusuk atau mengembalikan tulang rusuk ke posisi semula.
Proses Inspirasi dan Ekspirasi
Mula-mula kita menghirup udara melalui hidung. Kemudian otot-otot di antara tulang rusuk luar berkontraksi, tulang rusuk terangkat, yang meningkatkan volume dada.
Bertambahnya ukuran menyebabkan tekanan di rongga dada lebih kecil daripada tekanan di rongga dada bagian luar.
Karena kecilnya tekanan dada di dalam rongga dada akan menyebabkan aliran udara masuk dari luar ke dalam paru-paru kita, proses ini disebut proses “inspirasi”.
Saat kita mengeluarkan udara melalui mulut, maka otot-otot internal berkontraksi, dan tulang rusuk kembali ke posisi semula, sehingga terjadi peningkatan tekanan internal.
Udara di paru-paru dikompresi di rongga dada dan aliran udara terdorong keluar dari tubuh. Proses ini disebut “ekspirasi“. (Baca Juga: Organ Pernapasan Manusia)
Sistem Pernapasan Perut
Pada pernapasan perut ini, otot yang berperan aktif adalah otot diafragma dan otot dinding perut.
Proses Inspirasi dan Ekspirasi
Pertama-tama kita menghirup udara melalui hidung. Sehingga udara masuk ke paru-paru.
Kemudian kita akan mengontraksikan diafragma dari posisi cembung menjadi datar.
Hal ini menyebabkan peningkatan volume rongga dada karena udara telah masuk ke paru-paru, sehingga dapat menurunkan tekanan udara.
Terjadinya penurunan tekanan udara memperluas volume paru-paru, memungkinkan udara mengalir ke paru-paru (tarik napas).
Saat kita menggerakkan diafragma ke atas kembali ke posisi semula (cembung), maka volume dada akan menyusut. Sehingga mengakibatkan tekanan udara akan meningkat sebab paru-paru akan menyusut dan udara akan keluar melalui mulut.
Proses keluar masuknya udara di paru-paru dipengaruhi oleh perbedaan tekanan udara di rongga dada dengan tekanan udara di luar tubuh.
Jika tekanan di luar rongga dada lebih menurun (kecil) maka udara akan masuk (inspirasi).
Sebaliknya, jika tekanan di rongga dada lebih meningkat (besar) maka udara akan keluar (ekspirasi).
Percobaan Sederhana
Coba tarik nafas kemudian hembuskan, ini adalah mekanisme sistem pernapasan yang sering manusia lakukan.
Dalam keadaan normal, manusia bernapas 12-15 kali per menit.
Bagaimana cara sobat bernapas saat bekerja keras?
Ya, nafas sobat menjadi ngos-ngosan.
Ini karena semakin sobat bekerja keras, maka semakin meningkat kebutuhan tubuh akan oksigen. Maka meningkat pula proses oksidasi makanan dalam tubuh. Sehingga dapat terpenuhinya kebutuhan oksigen saat bekerja keras.
Agar sobat lebih memahami mekanisme proses pernapasan, silakan coba diskusikan kegiatan eksperimen berikut :
Coba sobat perhatikan model paru-paru yang ada pada gambar.
Sekarang buatlah model sistem pernapasan manusia yang sama persis dengan gambar tersebut. Kemudian lakukan kegiatan percobaan berikut:
- Tiup/hembuskan napas pada tabung/trakea
- Tarik karet/diafragma
- Kembalikan karet/diafragma ke keadaan semula
Diskusikan masalah berikut
- Apa yang terjadi pada dua balon kecil setelah menghembuskan udara melalui sedotan?
- Jika sobat menarik kebawah balon karet/diafragma. Maka apa yang terjadi?
- Apa yang terjadi ketika balon karet/diafragma bawah kembali ke keadaan semula?
Tuliskan jawabannya pada tabel di bawah ini:
| No | Perlakuan pada balon bagian bawah/ diafragma | Perubahan yang terjadi pada balon dalam botol |
| 1. | Meniup kedua balom | |
| 2. | Menarik diafragma | |
| 3. | Mengembalikannya pada keadaan semula |
- Saat sobat menghembuskan napas dengan sedotan, itu berarti udara masuk (inspirasi) dan sobat melihat balon dalam botol mengembang. Artinya, saat sobat menghembuskan napas, udara akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.
- Saat karet/diafragma ditarik, berarti dalam mekanisme proses pernapasan adalah ……..
- Ketika karet/diafragma kembali ke keadaan semula, itu berarti dalam mekanisme proses pernapasan ……..
- Kesimpulan apa yang dapat kamu ambil ……..
