Sistem pernapasan: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Ariandi Lie (bicara | kontrib) Rescuing 11 sources and tagging 0 as dead.) #IABot (v2.0.9.4 |
Wagino Bot (bicara | kontrib) k Bot: Merapikan artikel |
||
Baris 29:
Percabangan saluran udara bagian bawah sering digambarkan sebagai pohon pernapasan atau pohon trakeobronkial (Gambar 2).<ref name=gilroy>{{cite book|last1=Gilroy|first1=Anne M.|last2=MacPherson|first2= Brian R.|last3= Ross|first3=Lawrence M.|title= Atlas of Anatomy|publisher=Thieme|location=Stuttgart|date=2008|pages=108–111|isbn=978-1-60406-062-1}}</ref> Interval antara titik-titik percabangan di sepanjang saluran yang menyerupai pohon tersebut sering disebut sebagai "generasi", yang pada manusia dewasa jumlahnya sekitar 23. Percabangan atau generasi awal (sekitar 0-16) terdiri dari trakea dan bronkus, serta bronkiolus besar yang hanya bertindak sebagai saluran yang membawa udara ke bronkiolus pernapasan, saluran alveolar, dan alveoli (sekitar generasi 17-23), tempat pertukaran gas terjadi.<ref name="Pocock">{{cite book|last1=Pocock|first1=Gillian|last2=Richards|first2=Christopher D.|title=Human physiology : the basis of medicine|url=https://archive.org/details/humanphysiologyb0000poco_h3s4|date=2006|publisher=Oxford University Press|location=Oxford|isbn=978-0-19-856878-0|pages=[https://archive.org/details/humanphysiologyb0000poco_h3s4/page/315 315]–317|edition=3rd}}</ref><ref name=tortora1>{{cite book |last1= Tortora |first1= Gerard J. |last2=Anagnostakos|first2=Nicholas P.| title=Principles of anatomy and physiology |url= https://archive.org/details/principlesofan1987tort |url-access= registration |pages=[https://archive.org/details/principlesofan1987tort/page/556 556–586]|edition= Fifth |location= New York |publisher= Harper & Row, Publishers|date= 1987 |isbn= 0-06-350729-3 }}</ref> Bronkiolus didefinisikan sebagai saluran udara kecil yang tidak didukung oleh tulang rawan.<ref name=gilroy />
Bronkus pertama yang bercabang dari trakea merupakan bronkus utama, baik di kanan maupun kiri. Sebagai saluran dengan diameter terbesar kedua setelah trakea (1,8
Rata-rata manusia dewasa memiliki 23 cabang pohon pernapasan. Sementara itu, [[tikus]] hanya memiliki sekitar 13 cabang.
Baris 87:
[[Berkas:Alveolar air.png|jmpl|ka|400 px|'''Gambar 9''' Perubahan komposisi udara alveolar selama siklus pernapasan normal saat beristirahat. Skala di sebelah kiri dan garis biru menunjukkan tekanan parsial karbon dioksida dalam kPa, sedangkan skala di sisi kanan dan garis merah menunjukkan tekanan parsial oksigen, juga dalam kPa (untuk mengubah kPa menjadi mm Hg, kalikan dengan 7.5).]]
Volume udara yang bergerak masuk atau keluar (di hidung atau mulut) selama satu siklus pernapasan disebut [[volume tidal]]. Pada manusia dewasa yang beristirahat, volume ini sekitar 500 ml per napas. Pada akhir ekshalasi, saluran udara mengandung sekitar 150 ml udara alveolar yang merupakan udara pertama yang dikembalikan ke dalam alveoli selama inhalasi.<ref name=fowler1948>{{cite journal | author = Fowler W.S. | year = 1948 | title = Lung Function studies. II. The respiratory dead space | url = | journal = Am. J. Physiol. | volume = 154 | issue = 3| pages = 405–416 | doi=10.1152/ajplegacy.1948.154.3.405| pmid = 18101134 }}</ref><ref>{{cite journal |last=Burke |first=TV |author2=Küng, M |author3=Burki, NK |title=Pulmonary gas exchange during histamine-induced bronchoconstriction in asthmatic subjects. |journal=Chest |year=1989 |volume=96 |issue=4 |pages=752–6 |pmid=2791669 |doi=10.1378/chest.96.4.752 |url=https://semanticscholar.org/paper/bb22c135c6520cb3dd762bb60e21407575382b4c |access-date=2020-05-02 |archive-date=2020-04-02 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200402025420/https://www.semanticscholar.org/paper/Pulmonary-gas-exchange-during-histamine-induced-in-Burke-K%C3%BCng/bb22c135c6520cb3dd762bb60e21407575382b4c |dead-url=no }}</ref> Volume udara ini, yang dihembuskan keluar dari alveoli dan kembali lagi, dikenal sebagai ventilasi [[ruang mati (fisiologi)|ruang mati]], yang memiliki konsekuensi bahwa dari 500 ml udara yang dihirup ke dalam alveoli setiap kali bernapas, hanya 350 ml (500 ml - 150 ml = 350 ml) yang merupakan udara segar yang hangat dan lembab.<ref name=tortora1 /> Karena 350 ml udara segar ini dicampur secara menyeluruh dan diencerkan oleh udara yang tersisa di alveoli setelah ekshalasi normal (yaitu kapasitas residual fungsional sekitar 2,5-3,0 liter), komposisi udara alveolar hanya sangat sedikit berubah selama siklus pernapasan (lihat Gambar 9). Ketegangan (atau [[tekanan parsial]]) oksigen tetap mendekati 13-14 kPa (sekitar 100
Saat bernapas dengan berat ([[hiperpnea]]), misalnya selama berolahraga, inhalasi terjadi akibat kontraksi diafragma yang bergerak lebih kuat dan lebih besar dibandingkan saat istirahat (Gambar 8). Selain itu, "otot aksesori inhalasi" turut melebih-lebihkan aksi otot interkostal (Gambar 8). Otot aksesori inhalasi ini adalah otot yang membentang dari [[tulang leher]] dan pangkal tengkorak hingga tulang rusuk atas dan [[sternum]], kadang-kadang melalui perlekatan perantara pada [[tulang selangka]] (klavikula).<ref name=tortora1 /> Ketika mereka berkontraksi, volume internal sangkar rusuk meningkat jauh lebih besar dibandingkan yang dapat dicapai dengan kontraksi otot-otot interkostal saja. Dilihat dari luar tubuh, terangkatnya tulang selangka selama inhalasi berat kadangkala disebut pernapasan klavikular atau [[pernapasan dangkal]], yang terlihat terutama selama serangan [[asma]] dan pada orang dengan [[penyakit paru obstruktif kronis]].
Baris 130:
Ventilasi paru-paru pada mamalia terjadi melalui [[pusat pernapasan]] di [[medula oblongata]] dan [[pons]] [[batang otak]].<ref name=tortora1 /> Daerah-daerah ini membentuk serangkaian [[jalur saraf]] yang menerima informasi tentang [[Ketegangan gas darah|tekanan parsial oksigen dan karbon dioksida]] dalam [[darah arterial]]. Informasi ini menentukan tingkat rata-rata ventilasi alveoli paru-paru untuk menjaga tekanan ini konstan. Pusat pernapasan melakukannya melalui [[saraf motorik]] yang mengaktifkan diafragma dan [[otot pernapasan]] lainnya.
Laju pernapasan meningkat ketika [[PCO2|tekanan parsial karbon dioksida]] dalam darah meningkat. Peningkatan ini dideteksi oleh [[kemoreseptor pusat|kemoreseptor gas darah pusat]] pada permukaan anterior medula oblongata.<ref name=tortora1 /> Tubuh aorta dan tubuh karotis adalah kemoreseptor gas darah perifer yang sangat sensitif terhadap tekanan parsial arteri oksigen, meskipun mereka juga merespons, tetapi kurang kuat, terhadap tekanan parsial karbon dioksida.<ref name=tortora1 /> Pada permukaan laut, dalam keadaan normal, kecepatan dan kedalaman pernapasan, lebih ditentukan oleh tekanan parsial arteri karbon dioksida daripada tekanan parsial arteri oksigen, yang dibiarkan bervariasi dalam kisaran yang cukup luas sebelum pusat pernapasan di medula oblongata dan pons menanggapinya untuk mengubah laju dan kedalaman pernapasan.<ref name=tortora1 />
[[Latihan fisik]] meningkatkan laju pernapasan karena tambahan karbon dioksida dihasilkan oleh peningkatan metabolisme otot-otot yang berolahraga.<ref name= ritchisong>{{cite web|title=Respiration|url=http://people.eku.edu/ritchisong/301notes6.htm|publisher=Harvey Project|accessdate=27 July 2012|archive-date=2018-12-28|archive-url=https://web.archive.org/web/20181228213319/http://people.eku.edu/ritchisong/301notes6.htm|dead-url=no}}</ref> Selain itu, gerakan pasif anggota badan juga secara refleks menghasilkan peningkatan kecepatan pernapasan.<ref name=tortora1 /><ref name= ritchisong /> Informasi yang diterima dari reseptor peregangan di paru-paru membatasi volume tidal (kedalaman inhalasi dan ekshalasi).
Baris 137:
Alveoli selalu terhubung ke atmosfer melalui saluran udara sehingga tekanan udara alveolar sama persis dengan tekanan udara di sekitar organisme tersebut, baik pada [[permukaan laut]], pada [[altitudo]] (ketinggian) tertentu, atau dalam atmosfer buatan apa pun (misalnya [[ruang selam]], atau ruang dekompresi). Ketika paru-paru membesar (akibat penurunan diafragma dan pembesaran sangkar rusuk), udara alveolar pun menempati volume yang lebih besar dan [[Hukum Boyle|tekanannya turun secara proporsional]]. Konsekuensinya, udara di luar tubuh mengalir melalui saluran udara hingga tekanan udara di dalam alveoli kembali menjadi sama dengan tekanan udara di luar tubuh. Hal sebaliknya terjadi pada ekshalasi. Proses ini (inhalasi dan ekshalasi) berlangsung sama persis pada berbagai kondisi pada permukaan laut.
[[Berkas:Altitude and air pressure & Everest.jpg|jmpl|ka|400px|'''Gambar 13. ''' Grafik yang menunjukkan hubungan antara jumlah tekanan atmosferik dan ketinggian di atas permukaan laut.]]
Akan tetapi, ketika seseorang berpindah naik untuk menjauh dari permukaan laut, [[Atmosfer Bumi|kerapatan udara akan menurun secara eksponensial]] (lihat Gambar 13), yaitu turun menjadi separuhnya setiap kali ketinggian naik sebesar 5.500 m.<ref name=altitude>{{cite web|url=http://www.altitude.org/calculators/air_pressure.php|title=Online high altitude oxygen calculator|publisher=altitude.org|accessdate=15 August 2007|url-status=dead|archiveurl=https://archive.is/20120729214053/http://www.altitude.org/calculators/air_pressure.php|archivedate=29 July 2012}}</ref> Karena komposisi udara atmosfer di bawah ketinggian 80
[[Berkas:Mount_Everest_as_seen_from_Drukair2_PLW_edit.jpg|jmpl|ki|300 px|'''Gambar 14.''' Foto udara [[Gunung Everest]] dari selatan, di belakang [[Nuptse]] dan [[Lhotse]].]]
Walaupun demikian, ada komplikasi peningkatan volume udara yang perlu dihirup per menit ([[volume menit pernapasan]]) untuk memberi paru-paru sejumlah oksigen yang sama pada altitudo tinggi seperti pada permukaan laut. Selama inhalasi, udara dihangatkan dan dijenuhkan dengan uap air selama berjalan melalui [[rongga hidung]] dan [[faring]]. [[Tekanan uap air]] jenuh hanya tergantung pada suhu. Tekanan pada suhu inti tubuh 37
Komplikasi minor lebih lanjut terjadi pada altitudo tinggi. Jika volume paru-paru secara instan menjadi dua kali lipat pada awal inhalasi, tekanan udara di dalam paru-paru akan berkurang setengahnya. Kondisi ini tidak dipengaruhi ketinggian. Dengan membagi dua tekanan udara pada permukaan laut (100 kPa), tekanan udara intrapulmoner akan menjadi 50 kPa. Dengan melakukan hal yang sama pada 5.500 m, yang tekanan atmosfernya hanya 50 kPa, tekanan udara intrapulmoner akan turun menjadi 25 kPa. Oleh karena itu, peningkatan volume paru-paru dua kali lipat pada permukaan laut akan menghasilkan perbedaan 50 kPa antara tekanan udara lingkungan dan udara intrapulmoner, sementara perbedaannya hanya 25 kPa pada ketinggian 5.500 m. Pada ketinggian ini, tekanan yang memaksa udara masuk ke paru-paru saat inhalasi hanya setengahnya. Oleh karena itu, laju aliran udara ke paru-paru saat inhalasi di permukaan laut besarnya dua kali lipat dibandingkan pada 5.500 m. Namun, pada kenyataannya, inhalasi dan ekshalasi berlangsung jauh lebih lembut dan tidak mendadak dibandingkan dengan contoh ini. Perbedaan antara tekanan atmosfer dan intrapulmoner, yang menggerakkan udara masuk dan keluar dari paru-paru selama siklus pernapasan, hanya berada dalam kisaran 2–3 kPa.<ref name="Chrisvan L 1995"/><ref name="Williams & Wilkins"/> Perbedaan ini bisa menjadi dua kali lipat atau lebih ketika terjadi perubahan yang sangat besar dalam upaya pernapasan pada altitudo yang tinggi.
Baris 233:
[[Berkas:Comparison of con- and counter-current flow exchange.jpg|250px|jmpl|ka|'''Gambar 22.''' Perbandingan antara operasi dan efek dari '''sistem pertukaran arus searah dan berlawanan arah''' yang masing-masing digambarkan pada diagram atas dan bawah. Pada keduanya, diasumsikan bahwa warna merah memiliki nilai yang lebih tinggi (misalnya suhu atau tekanan parsial gas) dibandingkan biru sehingga zat yang diangkut dalam saluran tersebut mengalir dari merah ke biru. Pada ikan, aliran arus darah dan air yang berlawanan pada insang (diagram bawah) digunakan untuk mengekstraksi oksigen dari lingkungan.<ref name=campbell3 /><ref name="Hughes1972" /><ref name=storer />]]
[[Berkas:breathing in fish.jpg|jmpl|ki|250 px|'''Gambar 23.''' Mekanisme pernapasan pada ikan bertulang. Proses inhalasi di sebelah kiri, sedangkan proses ekshalasi di sebelah kanan. Pergerakan air ditunjukkan oleh panah biru.]]
Oksigen tidak mudah larut dalam air. Air tawar dengan aerasi penuh hanya mengandung 8–10 ml oksigen per liter, sebagai perbandingan, konsentrasi oksigen pada udara di permukaan laut sebesar 210 ml per liter.<ref name="Advanced Biology">{{cite book|title=Advanced Biology|url=https://archive.org/details/advancedbiology0000robe|author1=M. b. v. Roberts |author2=Michael Reiss |author3=Grace Monger |pages=[https://archive.org/details/advancedbiology0000robe/page/164 164]–165|publisher=Nelson|year=2000|location=London, UK}}</ref> Selain itu, [[koefisien difusi]] (yaitu laju ketika suatu zat berdifusi dari daerah konsentrasi tinggi menuju salah satu konsentrasi rendah pada kondisi standar) gas pernapasan biasanya 10.000 kali lebih cepat di udara dibandingkan di dalam air.<ref name="Advanced Biology"/> Oksigen, misalnya, memiliki koefisien difusi 17,6
Insang menggunakan sistem pertukaran arus balik yang meningkatkan efisiensi pengambilan oksigen dari air.<ref name=campbell3>{{cite book|last1=Campbell|first1=Neil A.|title= Biology|url=https://archive.org/details/biolog00camp|edition= Second|publisher= Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc|location= Redwood City, California|date= 1990|pages=[https://archive.org/details/biolog00camp/page/836 836]–838|isbn=0-8053-1800-3}}</ref><ref name="Hughes1972">{{Cite journal| author=Hughes GM| title=Morphometrics of fish gills| journal=Respiration Physiology| volume=14| issue=1–2| year=1972| pages=1–25| doi=10.1016/0034-5687(72)90014-x| pmid=5042155}}</ref><ref name=storer>{{cite book|last1=Storer|first1=Tracy I.|last2=Usinger|first2=R. L.|last3=Stebbins|first3=Robert C.|last4=Nybakken|first4=James W.|title=General Zoology|edition=sixth|publisher=McGraw-Hill|location=New York|date=1997|pages=[https://archive.org/details/generalzoolog00stor/page/668 668–670]|isbn=0-07-061780-5|url=https://archive.org/details/generalzoolog00stor/page/668}}</ref> Air beroksigen segar yang masuk melalui mulut tanpa terputus "dipompa" melalui insang dalam satu arah, sementara darah di lamela mengalir ke arah yang berlawanan, sehingga tercipta aliran darah dan air yang berlawanan (Gambar 22), yang merupakan mekanisme yang menjaga kelangsungan hidup ikan.<ref name=storer />
|