Frekuensi Pernapasan pada manusia

Frekuensi Pernapasan

Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan di otak, sedangkan aktivitas saraf pernapasan dirangsang oleh stimulus (rangsangan) dari karbon dioksida (CO2 ). Pada umumnya, manusia mampu bernapas antara 15–18 kali setiap menitnya. Frekuensi pernapasan dipengaruhi oleh beberapa faktor berikut.
a. Umur

Bayi dan balita memiliki frekuensi bernapas lebih banyak dibanding orang dewasa. Hal itu disebabkan volume paru paru yang relatif kecil dan sel-sel tubuh sedang berkembang sehingga membutuhkan banyak oksigen. Orang tua juga memiliki frekuensi napas lebih banyak karena kontraksi otototot dada dan diafragma tidak sebaik saat masih muda, sehingga udara pernapasan lebih sedikit.
b. Jenis Kelamin

Frekuensi pernapasan wanita pada umumnya lebih banyak daripada laki-laki. Hal ini disebabkan wanita pada umumnya memiliki volume paru-paru lebih kecil dari lakilaki sehingga frekuensi bernapasnya lebih banyak.
c. Suhu Tubuh

Semakin tinggi suhu tubuh, semakin cepat frekuensi pernapasannya. Hal ini berhubungan erat dengan peningkatan proses metabolisme tubuh.
d. Posisi Tubuh

Posisi tubuh sangat berpengaruh terhadap frekuensi pernapasan. Pada tubuh yang berdiri, otot-otot kaki akan berkontraksi sehingga diperlukan tenaga untuk menjaga tubuh tetap tegak berdiri. Untuk itu diperlukan banyak O2 dan diproduksi banyak CO2. Pada posisi tubuh berdiri, frekuensi pernapasannya meningkat.

Pada posisi duduk atau tiduran, beban berat tubuh disangga oleh sebagian besar bagian tubuh sehingga terjadi penyebaran beban. Hal ini mengakibatkan jumlah energi yang diperlukan untuk menyangga tubuh tidak terlalu besar sehingga frekuensi pernapasannya juga rendah.
e. Kegiatan Tubuh

Orang yang banyak melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dibandingkan dengan orang yang tidak melakukan kegiatan (santai/tidur). Oleh karena itu, tubuh memerlukan lebih banyak oksigen untuk oksidasi biologi dan lebih banyak memproduksi zat sisa. Tubuh perlu meningkatkan frekuensi pernapasan agar dapat menyediakan oksigen yang lebih banyak.


Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan yang ada di otak dan disebut medula oblongata. Sebaliknya, saraf pernapasan ini juga dipacu oleh kadar karbon dioksida yang ada di dalam darah. Kita dapat menahan napas sementara waktu, tetapi bila kadar karbon dioksida dalam darah naik maka akan timbul rangsangan untuk segera menghirup udara pernapasan dalam-dalam. Ketika darah melalui alveolus, kandungan karbon dioksidanya sama dengan di alveolus.

Darah kemudian mencapai medula oblongata yang mengandung selsel yang sangat peka terhadap konsentrasi karbon dioksida dalam darah. Jika kandungan karbon dioksida ini naik di atas normal, medula oblongata menanggapinya dengan meningkatkan banyaknya impuls saraf dan laju impuls saraf yang mengontrol aksi otot-otot pernapasan (otot diafragma dan otot interkosta). Akibatnya ialah peningkatan pertukaran udara dalam paru-paru yang mengembalikan konsentrasi karbon dioksida dalam alveolus dengan cepat dan kemudian mengembalikan konsentrasi karbon dioksida darah ke konsentrasi normal.

Mekanisme Pernapasan Manusia

Mekanisme Pernapasan

Pernapasan manusia dibedakan atas pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan pernapasan perut terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi.

1. Mekanisme Pernapasan Dada 
1. Fase Inspirasi pernapasan dada
Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:
Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang 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

2. Fase ekspirasi pernapasan dada 
Mekanisme ekspirasi pernapasan perut 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 keluar dari paru-paru.

2. Mekanisme Pernapasan Perut 
1. Fase inspirasi pernapasan perut
Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut:
sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk

2. Fase ekspirasi pernapasan perut 
Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:
otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru mengempis --> tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara luar --> udara keluar dari paru-paru.

Udara Pernapasan

Oksigen yang masuk dan keluar melalui alat-alat pernapasan disebut udara pernapasan. Udara pernapasan pada manusia dibedakan menjadi enam macam, yaitu:

1. Udara pernapasan biasa (volume tidal) --> VT 
Merupakan udara yang masuk dan keluar paru-paru pada saat pernapasan biasa. Volume udara yang masuk dan keluar sebanyak 500 ml

2. Udara cadangan inspirasi (udara komplementer) --> UK 
Merupakan udara yang masih dapat dimasukkan ke dalam paru-paru secara maksimal, setelah melakukan inspirasi normal. Besarnya udara komplementer adalah 2500 - 3000 ml

3. Udara cadangan ekspirasi (udara suplementer) --> US 
Merupakan udara yang masih dapat dikeluarkan dari paru-paru secara maksimal setelah melakukan ekspirasi biasa. Besarnya udara suplementer adalah 1250 - 1300 ml

4. Udara residu --> UR 
merupakan udara yang tersisa di dalam paru-paru, yang berfungsi untuk menjaga agar paru-paru tetap dalam keadaan mengembang. besarnya udara residu adalah 1200 ml. 
 

Volume Udara Pernapasan

Volume udara pernapasan berkisar 500 - 3500 ml. Dari 500 ml udara yang dihirup, hanya 350 ml yang sampai di alveolus, sisanya hanya sampai saluran pernapasan. Jumlah oksigen yang diperlukan sehari untuk tiap individu sebesar 300 cc.

Kapasitas Paru-paru

1. Kapasitas vital --> KV 
Merupakan kemampuan paru-paru mengeluarkan udara secara maksimal setelah melakukan inspirasi secara maksimal.

Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: 

KV = VT + UK + US

Berdasarkan rumus di atas kapasitas vital paru-paru adalah sebesar 4750 ml 

2. Kapasitas total --> KT 
Merupakan udara yang dapat tertampung secara maksimal di paru-paru secara keseluruhan.

Kapasitas total paru-paru dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

KT = KV + UR 

Berdasarkan rumus di atas dapat dihitung kapasitas total paru-paru adalah sebesar 5800 ml

Organ-Organ Pernapasan Pada Manusia Beserta Fungsinya

Bernapas merupakan proses memasukkan gas oksigen (O2) ke dalam tubuh dan mengeluarkan gas karbondioksida (gas sisa metabolisme) ke luar tubuh.

Di dalam tubuh oksigen akan digunakan untuk mengoksidasi zat makanan sehingga menghasilkan energi yang berguna bagi tubuh manusia.

Proses bernapas juga biasa disebut proses respirasi. Manusia bernapas dengan bantuan organ-organ atau alat-alat pernapasan yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses bernapas pada manusia.

Organ-organ pernapasan

Organ-organ pernapasan adalah bagian-bagian tubuh manusia yang berfungsi sebgai alat bernapas.

Saat manusia bernapas akan terjadi proses memasukkan oksigen (O2) dari lingkungan ke dalam tubuh, kemudian proses mengeluarkan karbondioksida (CO2) dari dalam tubuh ke lingkungan.

Agar kita lebih paham, sekarang mari kita pelajari apa saja organ-organ pernapasan yang dimiliki oleh manusia secara berurutan dari bagian yang paling luar.

1. Hidung

Hidung merupakan organ pernapasan yang paling luar. Udara dari luar akan masuk ke dalam tubuh melalui hidung. Udara dari luar tidak hanya mengandung oksigen tetapi juga mengandung gas-gas lain seperti nitrogen, belerang, dan karbondioksida.

Hidung juga dilengkapi dengan rambut-rambut hidung, indra pembau, selaput lendir dan konka. Rambut-rambut hidung berfungsi sebagai alat untuk menyaring debu-debu yang ikut masuk ke dalam hidung bersama dengan udara.

2. Faring

Udara yang masuk melalui hidung selanjutnya masuk ke dalam tenggorokan melalui faring.
Faring adalah hulu kerongkongan yang merupakan percabangan dua saluran.  Yaitu antara saluran yang menghubungkan mulut-kerongkongan dan hidung-tenggorokan.
Saluran penghubung mulut dengan kerongkongan disebut saluran pencernaan atau orofaringsyang berada pada bagian belakang. Sedangkan, saluran penguhubung hidung dengan tenggorokan disebut saluran pernapasan atau nasofarings yang berada pada bagian depan.
Fungsi utama faring adalah sebagai saluran pencernaan yaitu membawa makanan masuk ke dalam kerongkongan. Faring juga berperan dalam proses masuknya udara ke dalam pita suara untuk menghasilkan suara. Faring juga menjadikan manusia mungkin untuk bernapas melalui mulut.

3. Tenggorokan

Tenggorokan adalah saluran yang menghubungkan antara hidung dengan paru-paru. Sehingga udara yang masuk melalui hidung dapat dialirkan ke dalam paru-paru.

Tenggorokan terdiri dari beberapa bagian yang dimulai dari pangkal tenggorokan (laring), batang tengorokan (trakea), cabang tenggorokan (bronkus), dan anak cabang tenggorokan (bronkiolus).

a. Pangkal Tenggorokan (Laring)

Laring merupakan bagian atas tenggorokan yang berisi pita suara.

Pada ujung atas laring terdapat sebuah katup epiglotis. Katup epiglotis merupakan tulang rawan yang sangat tipis yang menutup pangkal tenggorok pada waktu menelan. Katup akan terbuka ketika kita berbicara atau bernapas.

Saat kita makan sambil berbicara biasanya kita akan tersedak. Tersedak ini dikarenakan katup epiglotis tidak bisa bekerja dengan baik karena bingung harus menutup atau membuka saluran pencernaan atau pernapasan.

Di bawah epiglotis terdapat tulang rawan yang membentuk jakun. Di dalam jakun terdapat pita suara (vocal cord) tempat dihasilkannya suara. Saat paru-paru mengeluarkan udara, pita suara akan bergetar dan akan terdengar sebagai suara.

b.  Batang Tenggorokan (Trakea)

Trakea adalah tabung atau pipa tempat keluar masuknya udara. Dindingnya tersusun dari cincin-cincin tulang rawan dan selaput lendir yang terdiri atas jaringan epitelium bersilia. Cincin tulang rawan menjadikan tenggorokan selalu terbuka sebagai tempat keluar dan masuknya udara.

Fungsi silia pada dinding trakea adalah untuk menyaring benda-benda asing yang masuk ke dalam saluran pernapasan. Sehingga kotoran atau debu yang masuk ke dalam tenggorokan akan didorong ke atas oleh silia dan dikeluarkan melalui mulut dengan mekanisme batuk.

Batang tenggrorokan berbentuk panjang seperti pipa dengan panjang kira-kira 10 cm yang bersifat kaku. Trakea memanjang dari leher ke rongga dada atas dengan susunan sebagian berada di leher dan sebagian di rongga dada.

Pada bagian bawah trakea bercabang menjadi dua saluran yang disebut dengan bronkus. Saluran bercabang ke sebelah kiri menuju paru-paru sebelah kiri dan bercabang ke sebelah kanan menuju paru-paru sebelah kanan.

c. Cabang Tenggorokan (Bronkus)

Bronkus adalah cabang tenggorokan yang bersambung ke bagian kiri dan kanan paru-paru.

Sama seperti trakea, bronkus juga tersusun dari tulang-tulang rawan hanya saja bentuk bronkus lebih kecil jika dibandingkan dengan trakea. Susunan tulang rawan pada bronkus juga tidak teratur yaitu berselang-seling antara tulang dan otot.

Bronkus juga berfungsi sebagai penyaring udara tetapi sifatnya hanya sekedar sebagai penyaring sekunder. Jaringan epitel pada dindingnya menghasilkan lendir yang menangkap kotoran yang ikut masuk bersama udara. Dinding bronkus sama seperti trakea hanya saja dinding bronkus lebih tipis jika dibandingkan dengan trakea.

Bronkus berjumlah sepasang yang menuju ke sebelah kiri dan ke sebelah kanan. Saluran yang menuju ke sebelah kiri bentuknya lebih panjang dan sempit. Bronkus memiliki cabang-cabang yang lebih halus yang disebut dengan bronkiolus.

d. Anak Cabang Tenggorokan (Bronkiolus)

Bronkiolus merupakan percabangan dari bronkus. Fungsi utama bronkiolus adalah menghubungkan bronkus dengan alveolus dan untuk mengatur banyaknya udara yang didistribusikan ke paru-paru melalui mekanisme dilatasi (melebar) dan konstriksi (menyempit) .Banyaknnya bronkiolus di dalam paru-paru akan sama dengan jumlah lobus di dalam paru-paru kiri dan kanan. Paru-paru kanan memiliki 3 lobus dan paru sebelah kiri memiliki 2 lobus. Jadi jumlah bronkiolus pada paru-paru sebelah kanan adalah 3 buah dan pada sebelah kiri jumlahnya 2 buah.

Bronkiolus bercabang menjadi saluran yang semakin halus, semakin kecil dan dindingnya semakin tipis. Berbeda dengan bronkus, dinding bronkiolus tidak tersusun dari tulang rawan lagi. Pada ujungnya terdapat banyak sekali gelembung-gelembung kecil yang biasa disebut alveolus.

4. Paru-paru (Pulmo)

Paru-paru merupakan organ paling besar yang ada dalam sistem pernapasan manusia. Kalian tentu telah mengetahui dimana letak paru-paru. Paru-paru terletak di rongga dada manusi. Antara rongga dada dan rongga perut terdapat sebuah pemabatas yang disebut diafragma. Sekat ini nantinya akan berguna bagi proses memasukkan udara ke paru-paru (inspirasi) dan mengeluarkan udara dari paru-paru (ekspirasi).

Didalamnya terdapat organ pernapasan lainnya, seperti bronkiolus, alveolus dan pembuluh darah. Ukuran paru-paru sebelah kana lebih besar jika dibandingkan paru-paru sebelah kiri. Hal ini dikarenakan paru-paru kanan mempunyai 3 lobus dan sebelah kiri mempunyai 2 lobus.

Paru-paru dibungkus oleh sebuah dua selaput tipis yang biasa disebut pleura. Lapisan luar pleura melekat pada rongga dada dan pleura bagian dalam melapisi paru-paru untuk menggabungkan organ-organ didalam paru-paru. Di antara kedua lapisan tersebut terdapat cairan limfa yang akan berfungsi melindungi paru-paru dari gesekan ketika mengambang dan mengempis.

Jaringan penyusun paru-paru bersifat elastis dan memiliki rongga-rongga.

5. Alveolus

Pada ujung bronkus terdapat gelembung-gelembung kecil berisi udara yang disebut alveolus (jamak: alveoli). Pada gelembung-gelembung ini terjadi proses pertukaran gas oksigen dengan gas sisa metebolisme (karbondioksida) melalui dinding alveolus. Dinding alveolus dilapisi oleh sel-sel tipis yang banyak mengandung pembuluh darah kapiler.

Pertukaran gas terjadi dengan mekanisme difusi (perpindahan suatu zat melalui sebuah selaput atau dinding). Oksigen yang berada dalam alveolus akan diserap oleh pembuluh kapiler dan ditukar dengan gas karbondioksida. Gas sisa tersebut akan di keluarkan dari dalam tubuh melalui hidung.

Di dalam darah oksigen akan diikat oleh hemoglobin dan selanjutnya akan dialirkan ke seluruh tubuh. Oksigen akan digunakan dalam proses oksidasi zat makanan yang akan menghasilkan gas sisa berupa karbondioksida. Darah yang banyak mengandung karbondioksida akan dialirkan kembali ke paru-paru untuk ditukar dengan oksigen.