Sistem pernafasan terdiri dari hidung, tenggorokan, laring, trakea, bronkus, dan paru-paru. Udara masuk melalui inspirasi dan keluar melalui ekspirasi yang melibatkan kontraksi otot pernapasan. Oksigen diserap ke darah dan karbon dioksida dikeluarkan. Pusat pengaturan pernafasan berada di otak. Kelainan sistem pernafasan termasuk asma, kerusakan akibat rokok, dan kanker paru-paru.
2. • Memahami struktur, fungsi dan proses serta
kelainan yang dapat terjadi serta hubungannya
dengan Salingtemas
Mengkaitkan struktur, fungsi dan proses serta kelainan
yang dapat terjadi pada sistem pernafasan manusia
dan hewan tertentu (burung)
3. Organ-Organ Sistem Pernafasan Manusia
•
Organ-organ
pernafasan manusia
Hidung
terdiri dari :
–
Hidung
Faring
–
Faring
Laring
–
Laring
–
Trakea
–
Bronkus
–
Bronkiolus
–
Trakea
Bronkus
Alveolus
Paru-paru
Gambar 1 : Organ-organ pernafasan manusia
4. Mekanisme Respirasi
•
Meliputi proses :
– Inspirasi : yaitu pemasukan udara ke paru-paru
– Ekspirasi : yaitu pengeluaran udara dari paru-paru
•
Proses inspirasi dan ekspirasi melibatkan kontraksi relaksasi otot-otot tulang
rusuk dan otot diafragma.
5. Inspirasi – Pemasukan udara ke dalam paru-paru
Mekanisme Inspirasi :
•
Otot-otot interkostal berkontraksi
akibatnya tulang rusuk
terangkat.
•
Kontraksi otot interkostal diikuti
oleh kontraksi otot diafragma.
•
Akibat kontraksi kedua otot ini,
rongga dada menjadi
membesar.
•
Tulang
rusuk
terangkat karena
kontraksi otot
antar tulang rusuk
Rongga dada yang bertambah
besar menyebabkan tekanan
udara di paru-paru menjadi
kecil.
•
Akibatnya udara masuk ke
dalam paru-paru.
Udara
masuk
Diaphragma berkontraksi
(turun)
Inspirasi
6. Ekspirasi – Pengeluaran udara dari dalam paru-paru
Mekanisme Ekspirasi :
•
Tulang rusuk
turun karena
otot interkostal
berelaksasi
Diaphragma berelaksasi
(naik)
Ekspirasi
•
Relaksasi otot interkostal diikuti
oleh berelaksasinya otot
diafragma.
•
Akibat relaksasi kedua otot ini,
rongga dada menjadi menjadi
mengecil.
•
Udara
keluar
Otot-otot interkostal berelaksasi
akibatnya tulang rusuk turun.
Rongga dada yang mengecil
menyebabkan tekanan udara di
paru-paru menjadi besar.
•
Akibatnya udara keluar dari
dalam paru-paru ke lingkungan.
7. Kapasitas Volume Paru-Paru
• Volume tidal : banyaknya udara yang masuk dan keluar paru-paru selama pernafasan
normal (500 ml)
• Volume tidal dipengaruhi
–
–
–
–
Berat badan seseorang
Jenis kelamin
Usia
Kondisi fisik
• Volume residu : Banyaknya udara yang tertinggal di dalam paru-paru (1200 ml)
8. Lanjutan…
Gambar 4 : Kurva yang menunjukkan ukuran volume dalam kapasitas paru-paru.
9. Pertukaran Gas Oksigen dan Karbondioksida
Di dalam Alveolus, udara yang mengandung oksigen dipertukarkan ke dalam
darah. Sedangkan karbondioksida di dalam darah dikeluarkan ke alveolus.
A. Pengikatan O2
– Alveolus memiliki O2 lebih tinggi dari pada O2 di dalam darah.
– O2 masuk ke dalam darah melalui difusi melewati membran
alveolus
– Di dalam darah, O2 sebagian besar (98%) diikat oleh Hb yang
terdapat pada Eritrosit menjadi Oksihemoglobin (HbO2).
– Selain diikat oleh Hb, sebagian kecil O2 larut di dalam plasma
darah (2%).
– Setelah berada di dalam darah, O2 kemudian masuk ke jantung
melalui vena pulmonalis untuk diedarkan ke seluruh tubuh yang
membutuhkan.
10. Pertukaran O2
Gambar 3 : Proses pertukaran oksigen dari alveolus ke dalam darah. Dan setelah berada di darah, oksigen
dibawa ke sel-sel tubuh yang membutuhkan
11. Pengeluaran CO2
– Di jaringan, CO2 lebih tinggi dibandingkan yang ada di dalam darah.
– Ketika O2 di dalam darah berdifusi ke jaringan, maka CO2 di jaringan akan segera
masuk ke dalam darah.
– Ketika CO2 berada di dalam darah sebagian besar (70%) CO2 akan diubah menjadi
ion bikarbonat(HCO3–)
– 20% CO2 akan terikat oleh Hb pada Eritrosit.
– Sedangkan 10% CO2 lainnya larut dalam plasma darah.
– Di dalam darah, CO2 di bawa ke jantung, kemudian oleh jantung CO2 dalam darah
dipompa ke paru-paru melalui arteri pulmonalis.
– Di paru-paru CO2 akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi.
12. Pertukaran CO2
Gambar 3 : Proses pertukaran karbondioksida dari sel-sel jaringan ke dalam darah. Setelah berada di dalam
darah, karbondioksida di bawa ke alveolus untuk dikeluarkan.
13. Kontrol Pernafasan
Pusat pengaturan pernafasan adalah medulla oblongata dan pons.
Otak
1.
2.
3.
Respirasi normal antara
12–15 kali per menit.
Pada kondisi tertentu
frekuensi respirasi dapat
meningkat atau menurun
bergantung kondisi.
Yang menaikkan atau
menurunkan kecepatan
respirasi adalah medulla
oblongata dan pons.
Pusat pengaturan
pernafasan
Pons
Medulla
Jantung
berdenyut lebih
cepat / berdenyut
lebih lambat
Neuron
motorik
Diafragma
Otot interkostal
14. Kelainan / Penyakit pada Sistem Respirasi
1. Asma
Penyempitan bronkiolus yang dipicu oleh zat alergen.
Zat alergen dapat berupa debu, serbuk sari, asap, cuaca dll.
Biasanya penderita asma akan mengalami kesulitan bernafas, serta disertai
suara saat menarik nafas.
15. 2. Kerusakan akibat Rokok
•
•
Kerusakan pada paru-paru yang mengakibatkan kanker atau terbakarnya
paru-paru.
Kerusakan karena asap yang masuk ke paru-paru sangat panas. Selain itu
karena senyawa toksik lain yang terkandung di dalam rokok (ada 4000
senyawa toksik pada rokok).
Paru
paru
Jantung
16. 3. Kanker Paru-Paru
• 1/3 kematian orang di Amerika karena kanker paru
• Kanker paru berhubungan dengan merokok
• Rokok mengandung radikal bebas (nitrosamine) dan senyawa karsinogen lain
yang memicu mutasi DNA
Editor's Notes
Tidal volume consists of:
Dead space volume
Air that remains in conducting zone and never reaches alveoli
About 150 ml
Functional volume
Air that actually reaches the respiratory zone
Usually about 350 ml
Inspiratory reserve volume (IRV)
Amount of air that can be taken in forcibly over the tidal volume
Usually between 2100 and 3200 ml
Expiratory reserve volume (ERV)
Amount of air that can be forcibly exhaled beyond tidal volume
Approximately 1200 ml
Residual volumeAir remaining in lung after expiration
About 1200 ml important in keeping alveoli inflated, allows continuous gas exchange, even during exhalation
Vital capacityThe total amount of exchangeable air
Vital capacity = TV + IRV + ERV
Respiratory capacities are measured with a spirometer
Body cells have used oxygen, and depleted blood is returned to the lungs. O2 in Air in Alveoli>amt of O2 in blood.
Diffusion down its gradient. Passive process. Oxygen moves across respiratory membrane into blood, into RBC and binds to hemoglobin. Binding affinity dependent on pH.
Partial pressure of O2 is 160 mmHg, 21% in atmosphere at sea level.
BUT, since not all air is exchanged with each breath (only about 1/8 of total capacity),
the actual partial pressures in the alveoli are 104 mmHG O2 and 40 mmHg CO2.
Oxygen movement into the blood
alveoli (104 mmHg) always has more oxygen than blood entering lungs (40 mmHg)
Oxygen moves by diffusion towards the area of lower concentration
Pulmonary capillary blood gains oxygen, mostly bound to hemoglobin (100 mmHg)
Carbon dioxide movement out of the blood
Blood returning from tissues (46 mmHg) has higher concentrations of carbon dioxide than air in the alveoli (40mmHg)
Again, because not all air is exchanged, CO2 in atimosphere is only .04%, but much higher in alveoli.
Pulmonary capillary blood gives up carbon dioxide
Blood leaving the lungs is oxygen-rich and carbon dioxide-poor
Partial pressure of CO2 is almost neglible, as it is only .04% of atmospheric gases at sea level.
BUT, since not all air is exchanged with each breath (only about 1/8 of total capacity), the actual partial pressures in the alveoli are 104 mmHG O2 and 40 mmHg CO2.
Most = 70% of CO2 is bicarbonate. Write equation showing CO2 + H2O -(carbonic anhydrase) - H2CO3 --HCO3 + H+
This reaction is done inside the RBC, which contains an enzyme that helps push the reaction.
20% OF CO2 BINDS TO HEMOGLOBIN, specifically, the globin . O2 binds to the heme (iron containing portion)
So hemoglobin can carry both CO2 and Os at the same time.
10% of CO2 is directly dissolved in blood plasma. This is the first to diffuse out of the blood and into the alveoli in lungs. As this CO2 leaves, pulls equilibrium of HCO3 back to H2CO3 to CO2 and H2O, which diffuse out of blood, into alveoli.
CO2 moves into ca;illary, combines with H2O, forms H2CO3 inside RBCs (carbonic anhydrase enzyme)
HCO3 moves out of the RBCs into plasma. Some H+ remain, binding to hemoglobin and weakening its bond with O2.
Effect of this is to favor O2 binding to hemoglobin in the lungs and favor O2 release in tissues, where respiration has raised the CO2 level.
Allergens trigger immune system to produce lots of IgE, which triggers mast cells in lungs to secrete histamines, which cause inflammation response.
Albuterol adminstered via inhalers, gets droplets of medication directly to lungs, cells lining bronchioles. Dilators, corticosteroids to reduce inflammation.
90% of lung cancer victims are smokers. 10% are not. Can also be due to other chemicals, such as radon or asbestos
Prognosis not good: avg survival after diagnosis is 9 months. 5 yr survival is 7% of patients.
Why do people smoke? Social, emotional reasons. Nicotine is addicting. Extremely.
Damage caused by other chemicals in smoke, esp free radicals that cause mutations. Lung cells most heavily exposed, but these chemicals absorbed into blood, travel throughout body. Smoking also increases frequency of cancers in kidney, pancreas, bladder, and even cervical cancer.
Doom and gloom? YES.