Bab 4 Sistem Pernapasan Sumber: Dokumen Penerbit Gambar 4.1 Orang sedang melakukan pernapasan Hidung merupakan salah satu alat pernapasan. Melalui hidung, udara dapat keluar atau masuk ke dalam tubuh. Selain hidung, apalagi yang termasuk alat-alat pernapasan pada manusia? Apa fungsi dari alat-alat tersebut? Kelainan atau penyakit apa saja yang dapat mengganggu sistem pernapasan manusia? Ayo temukan jawabannya dengan mempelajari bab ini. Setelah mempelajari bab ini, diharapkan kamu dapat mendeskripsikan alat-alat pernapasan manusia dan fungsinya, mendeskripsikan mekanisme pernapasan manusia, serta mendeskripsikan kelainan atau penyakit pada sistem pernapasan manusia. Peta Konsep Pernapasan dada Mekanisme pernapasan terdiri dari - Inspirasi - Ekspirasi Pernapasan perut Sistem Pernapasan disusun oleh Alat-alat pernapasan manusia terdiri dari - Hidung - Pangkal tenggorokan - Batang tenggorok - Cabang batang tenggorok - Paru-paru kelainan Asma, TBC, dan peradangan Bab 4 - Sistem Pernapasan 47
Pernapasan merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Pernapasan berfungsi untuk pembakaran makanan dalam tubuh. Pembakaran ini akan menghasilkan energi yang digunakan untuk melakukan berbagai aktivitas. Ayo cermati uraian berikut ini. A. Sistem Pernapasan Pernapasan adalah proses pengambilan oksigen dari udara dan mengeluarkan karbon dioksida ke udara. Proses bernapas terdiri atas dua kegiatan, yaitu menghirup udara dan menghembuskan udara. Proses menghirup udara disebut inspirasi dan proses menghembuskan udara disebut ekspirasi. 1. Mekanisme Pernapasan Berdasarkan tempatnya, mekanisme pernapasan dibedakan menjadi pernapasan dada (pernapasan tulang rusuk) dan pernapasan perut (pernapasan diafragma). Info Pernapasan adalah proses pengambilan oksigen dari udara dan mengeluarkan karbon dioksida ke udara. a. Pernapasan Dada Berikut ini adalah mekanisme pernapasan dada. 1) Fase inspirasi Otot antartulang rusuk berkontraksi (berkerut) tulang rusuk terangkat volume rongga dada membesar tekanan rongga dada mengecil paru-paru mengembang tekanan paru-paru mengecil udara masuk ke paruparu (alveolus). 2) Fase ekspirasi Otot antartulang rusuk relaksasi (mengendor) tulang rusuk kembali ke posisi semula rongga dada menyempit tekanan rongga dada membesar paru-paru mengempis tekanan paru-paru membesar udara keluar dari paruparu (alveolus). b. Pernapasan Perut Berikut ini adalah mekanisme pernapasan perut. 1) Fase inspirasi Otot diafragma berkontraksi diafragma menjadi datar rongga dada membesar tekanan dalam rongga dada mengecil paru-paru mengembang tekanan dalam paru-paru mengecil udara masuk ke dalam paru-paru. Pikirkanlah! Apa perbedaan antara pernapasan dada dan perut? Diskusikan dengan teman sekelompokmu. 48 Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII
S ahabatku, Ilmuwan Corneille Jean François Heymans (1892-1968) ialah seorang dokter dan peneliti asal Belgia yang lahir di Gent pada 28 Maret 1892. Ia menemukan bagaimana pernapasan, jantung, dan peredaran darah manusia berinteraksi, dan bagaimana pengaruh sinus dan arteri mempengaruhi pernapasan pada kita. Pada 1922, ia menjadi dosen farmakodinamika di Universiteit Gent dan diundang untuk menjadi profesor keliling oleh banyak perguruan tinggi terkenal lainnya. Sebagai direktur Institut J.F. Heymans (didirikan oleh ayahnya), ia menyelesaikan penelitian mendasar atas pernapasan dan paru-paru 2) Fase ekspirasi Otot diafragma relaksasi diafragma melengkung ke atas rongga dada mengecil tekanan dalam rongga dada membesar paru-paru mengempis tekanan dalam paruparu membesar udara keluar dari paru-paru. 2. Volume Udara Pernapasan a. Volume paru-paru: kira-kira 5 liter. b. Udara tidal: udara yang keluar masuk ± 0,5 liter pada waktu istirahat. c. Udara suplementer: udara yang dikeluarkan paruparu dengan menghembuskan napas sekuat-kuatnya, ± 1500 ml. d. Udara komplementer: udara yang masuk ke paru-paru dengan menarik napas sekuat-kuatnya, ± 1500 ml. e. Udara residu: udara yang masih tersisa dalam paruparu setelah menghembuskan napas sekuat-kuatnya, ± 1000 ml. f. Kapasitas total: volume udara yang bisa ditampung paru-paru secara maksimal, ± 5000 ml (jumlah kapasitas vital paru-paru dan udara residu). g. Kapasitas vital paru-paru: udara yang keluar masuk paru-paru secara maksimal, ± 4000 ml. 3. Frekuensi Pernapasan Pada ukurannya, setiap menit manusia melakukan pernapasan antara 15-18 kali (inspirasi-ekspirasi). Cepat lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, baik dari dalam maupun dari luar, yaitu: a. Umur Umumnya, makin bertambah umur seseorang, irama pernapasannya makin lambat. Hal ini berkaitan dengan makin berkurangnya kebutuhan energi. Usia balita atau anak-anak, dan remaja merupakan masa pertumbuhan fisik yang sangat membutuhkan banyak energi. Hal ini berarti laju metabolisme dalam tubuh juga akan lebih cepat sehingga membutuhkan banyak oksigen. b. Jenis Kelamin Laki-laki umumnya beraktivitas lebih banyak dan bekerja lebih keras daripada perempuan. Hal ini akan mengakibatkan makin tingginya kebutuhan energi sehingga membutuhkan banyak oksigen untuk meningkatkan laju metabolisme tubuh. Bab 4 - Sistem Pernapasan 49
c. Suhu Tubuh Manusia termasuk jenis makhluk hidup yang memiliki suhu tubuh relatif konstan sekitar 36,4 C - 37,2 C. Suhu tubuh konstan karena manusia mampu mengatur produksi panas tubuhnya dengan cara meningkatkan laju metabolisme tubuh. Makin rendah suhu tubuh, makin cepat pernapasan. Sebaliknya, makin tinggi suhu makin lambat pernapasan. d. Posisi Tubuh Posisi tubuh menentukan sedikit banyaknya otot dan organ tubuh yang bekerja. Hal ini berarti menentukan kebutuhan energi yang diperlukannya dan mempengaruhi kepada irama pernapasan. Sebagai contoh, irama pernapasan pada posisi berdiri lebih cepat daripada orang yang duduk atau orang yang berbaring. manusia, peredaran darah, metabolisme, otak, dan pengaruh obat-obatan dan stimulan pada organisme manusia. Penemuannya membuatnya memenangkan Hadiah Nobel Kedokteran 1938. e. Kegiatan Tubuh Makin banyak organ tubuh yang bekerja dan makin berat kerja organ tersebut, makin tinggi kebutuhan energi yang diperlukan sehingga laju metabolisme dan irama pernapasan makin cepat. 4. Proses Pertukaran O 2 dan CO 2 Udara masuk hidung kemudian ke trakea dan masuk paru-paru. Di dalam paru-paru udara masuk ke alveolus, di alveolus O 2 masuk ke kapiler-kapiler darah secara difusi. Di dalam darah O 2 diikat oleh Hb (oksihemoglobin) dan diedarkan ke seluruh jaringan tubuh menuju sel-sel tubuh. Di dalam sel-sel tubuh, Hb melepas O 2 di mana O 2 digunakan untuk oksidasi zat makanan di mitokondria. Oksidasi ini disebut juga respirasi sel. Oksidasi sel menghasilkan energi dan zat sisa CO 2. CO 2 larut dalam darah, kemudian diangkut menuju paru-paru. Di dalam paru-paru, CO 2 masuk ke alveolus secara difusi. Selanjutnya CO 2 dikeluarkan dari paru-paru, kemudian dihembuskan lewat hidung. Penguapan air dari membran alveolus menghasilkan uap air. Aktivitas Siswa Gambar 4.2 Frekuensi pernapasan orang yang sedang berolah raga lebih banyak daripada yang sedang bersantai Sumber: google.co.id Lakukan aktivitas ini secara berkelompok. Tujuan: Mengetahui bahwa udara yang keluar dari paru-paru mengandung karbon dioksida dan uap air. 50 Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII
Alat dan bahan: Gelas, air kapur, dan selang plastik. Cara kerja: 1. Ambillah segelas air kapur yang jernih. 2. Hembuskan napasmu perlahan-lahan melalui pipa ke dalam air kapur tersebut. Pertanyaan: 1. Apakah yang terjadi pada air kapur setelah kamu menghembuskan napas ke dalamnya? 2. Apakah yang menyebabkan hal ini terjadi? Jelaskan! 3. Buatlah kesimpulan! Alat: Cermin. Cara kerja: 1. Ambillah cermin bersih. 2. Hembuskan udara yang keluar dari hidung pada permukaan cermin. 3. Bagaimanakah permukaan cermin? 4. Buatlah kesimpulan! Diskusikan dengan teman sekelompokmu. Sumber: google.co.id pangkal tenggorokan cabang tenggorokan hidung mulut laring batang tenggorokan paru-paru diafragma Gambar 4.3 Alat-alat pernapasan manusia B. Alat-Alat Pernapasan Setiap kamu bernapas akan terjadi peristiwa pemasukan oksigen dan pengeluaran karbon dioksida. Udara masuk ke dalam paru-paru melalui alat pernapasan yang terdiri atas rongga hidung, pangkal tenggorokan (faring), batang tenggorokan (trakea), cabang tenggorokan (bronkus), dan paru-paru (pulmo). 1. Hidung Hidung merupakan tempat pertama yang dilalui udara dari luar. Di dalam rongga hidung terdapat rambut-rambut dan selaput lendir yang berguna untuk menyaring udara. Bernapas sebaiknya selalu melalui hidung dan tidak melalui mulut. Mengapa demikian? 2. Pangkal Tenggorokan Setelah melewati hidung, udara masuk ke faring. Faring merupakan persimpangan antara rongga mulut ke kerongkongan dengan rongga hidung ke tenggorokan. Bab 4 - Sistem Pernapasan 51
Ada suatu katup penutup rongga hidung yang disebut anak tekak, yang menutup apabila sedang menelan makanan. Jika kita menelan makanan pada saat katup belum menutup, maka makanan masuk ke tenggorokan dan kita akan tersedak. Pangkal tenggorokan disebut laring. Laring terdiri atas kepingan tulang rawan yang membentuk jakun. Jakun tersusun atas tulang lidah, tulang rawan, dan gelang tulang rawan. Pangkal tenggorokan ditutupi oleh katup pangkal tenggorokan (epigalis). Jika udara menuju ke tenggorokan, anak tekak melipat ke bawah bertemu dengan katup pangkal teggorokan untuk membuka jalan ke tenggorokan. Pada waktu menelan makanan, katup tersebut menutupi pangkal tenggorokan dan waktu bernapas katup akan membuka. Pada pangkal tenggorokan terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada suara yang melaluinya, misalnya pada waktu kita berbicara. 3. Batang Tenggorok (Trakea) Trakea terletak di bagian depan kerongkongan. Batang tenggorok berbentuk pipih yang terdiri dari gelang-gelang tulang rawan dengan panjang sekitar 10 cm. Dinding di dalamnya dilapisi selaput lendir, selnya memiliki rambut getar, rambut getar yang berfungsi untuk menolak debu/benda-benda asing keluar. Debu atau benda asing ini dikeluarkan dengan cara bersin. 4. Cabang Batang Tenggorok (Bronkus) Batang tenggorok bercabang menjadi dua bronkus, yaitu bronkus sebelah kiri dan sebelah kanan. Kedua cabang batang tenggorok menuju ke paru-paru. Di dalam paru-paru, bronkus membentuk cabang-cabang lagi disebut bronkiolus. Bronkiolus bercabang-cabang lagi membentuk pembuluh yang halus yang disebut alveolus. Dinding alveolus mengandung kapiler darah. Pada dinding alveolus oksigen berdifusi ke dalam darah, sedangkan karbon dioksida dan air dilepaskan atau dibuang ke luar tanah. 5. Paru-Paru Paru-paru terletak di rongga dada tepat di atas sekat diafragma. Paru-paru terdiri dari 2 bagian. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir sehingga ukurannya lebih besar Gambar 4.4 Rongga hidung Gambar 4.5 Paru paru manusia Sumber: google.co.id Sumber: image.google.co.id 52 Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII
dibandingkan paru-paru kiri yang hanya terdiri atas dua gelambir. Paru-paru dibungkus oleh dua lapis selaput paru-paru yang disebut pleura. Di bagian dalam paru-paru terdapat alveolus yang berjumlah lebih kurang 300 juta buah. Dengan adanya alveolus, luas permukaan seluruh paru-paru diperkirakan mencapai 100 atau 100 kali lebih luas daripada luas permukaan tubuh. Sumber: image.google.co.id Gambar 4.6 TBC pada paru paru Aktivitas Siswa C. Gangguan pada Sistem Pernapasan Gangguan sistem pernapasan bermacam-macam, antara lain: 1. Asma/sesak, merupakan penyakit penyumbatan saluran pernapasan yang disebabkan alergi terhadap rambut, bulu, kotoran, dan tekanan psikologis. 2. TBC (Tuberculosis), penyakit paru-paru yang diakibatkan oleh serangan bakteri Mycobacteria tuberculosis. Difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintik-bintik atau peradangan pada dinding alveolus. 3. Macam-macam peradangan pada sistem pernapasan manusia: a) Bronkitis, radang cabang batang tenggorokan (bronkus). b) Laringitis, radang pada daerah laring. c) Faringitis, radang pada faring. d) Pleuritis, radang pada selaput pembungkus paruparu. e) Rinitis, radang pada rongga hidung. f) Sinusitis, radang pada sebelah atas rongga hidung. Keluarlah dari kelasmu sebentar. Tariklah napas melalui hidung, kemudian tahan. Sekarang, kamu hembuskan kembali napasmu. Lakukan kegiatan tersebut sebanyak 10 kali. Apa yang kamu rasakan? Ceritakanlah! Menguji Diri 1. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan seseorang! 2. Sebutkan macam-macam alat pernapasan manusia! Jelaskan fungsi dari masing-masing alat tersebut! 3. Jelaskan jenis gangguan yang terjadi pada sistem pernapasan manusia! Bab 4 - Sistem Pernapasan 53
Kilasan Materi Pernapasan adalah proses pengambilan oksigen dari udara dan mengeluarkan karbon dioksida ke udara. Proses menghirup udara disebut inspirasi dan proses menghembuskan udara disebut ekspirasi. Mekanisme pernapasan dibedakan menjadi pernapasan dada (pernapasan tulang rusuk) dan pernapasan perut (pernapasan diagfragma). Faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan adalah umur, jenis kelamin, suhu tubuh, posisi tubuh, dan kegiatan tubuh. Alat pernapasan pada manusia terdiri dari: rongga hidung, pangkal tenggorokan (faring), batang tenggorokan (trakea), cabang tenggorokan (bronkus), dan paru-paru (pulmo). Pada rongga hidung terdapat rambut-rambut dan selaput lendir yang berguna untuk menyaring udara. Pada pangkal tenggorokan terdapat selaput suara yang akan bergetar bila ada suara yang melaluinya, yaitu pada waktu kita berbicara. Sel batang tenggorok memiliki rambut getar yang berfungsi untuk menolak debu/benda-benda asing keluar. TBC (Tuberculosis) adalah penyakit paru-paru yang diakibatkan oleh serangan bakteri Mycobacteria tuberculosis yang menyebabkan difusi oksigen akan terganggu karena adanya bintik-bintik atau peradangan pada dinding alveolus. Setelah kamu mempelajari sistem pernapasan pada manusia, coba kamu jelaskan kembali cara kerja sistem pernapasan pada manusia! Manfaat apa yang kamu peroleh setelah mempelajarinya? 54 Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII
Uji Kemampuan A. Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1. Pada pernapasan perut yang berkontraksi adalah... a. antartulang rusuk b. otot tulang dada c. antartulang rusuk dan diafragma d. diafragma 2. Pada respirasi manusia, yang dimaksud dengan udara residu adalah... a. udara yang keluar masuk paruparu, sebagai akibat respirasi b. udara yang masuk ke dalam paruparu setelah respirasi biasa c. udara yang masuk dapat dikeluarkan setelah melakukan respirasi biasa d. udara yang tersisa dalam paruparu 3. Faktor-faktor di bawah ini yang tidak mempengaruhi frekuensi pernapasan seseorang adalah... a. posisi tubuh b. suhu tubuh c. jenis kelamin d. tinggi badan 4. Radang pada cabang batang tenggorok disebut... a. preukoria, sinusitis, remitis b. kemasukan air, bronkhitis, kemasukan gas c. TBC, kemasukan air, pleuritis d. polip, adenoid, asma 5. Cabang dari trakea adalah... a. alveolus c. bronkiolus b. bronkus d. pulmo 6. Pertukaran udara O 2 dan CO 2 terjadi di... a. bronkiolus c. alveolus b. bronkus d. pleura 7. O 2 masuk ke kapiler darah di paruparu terjadi secara... a. difusi c. osmosis b. absorbsi d. reabsorbsi 8. Diafragma adalah... a. sekat pemisah antara paru-paru dan hati b. sekat pemisah antara jantung dan paru-paru c. sekat pemisah antara paru-paru kanan dan kiri d. sekat pemisah antara rongga dada dan rongga perut 9. Pembungkus paru-paru disebut... a. pleuritis b. pleura c. perikarduim d. silia 10. Gangguan pernapasan karena alergi dan terjadi penyempitan saluran pernapasan adalah... a. asma b. bronkitis c. lemfisema d. amandel Bab 4 - Sistem Pernapasan 55
B. Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini! 1. Apakah perbedaan pernapasan dada dengan pernapasan perut? 2. Mengapa bernapas melalui hidung lebih baik daripada melalui mulut? Jelaskan! 3. Apakah fungsi alveolus dalam proses pernapasan? Jelaskan! 4. Apakah yang dimaksud dengan kapasitas vital paru-paru? 5. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan respirasi seseorang! 1. Pada rongga hidungmu terdapat bulu-bulu hidung yang berfungsi untuk menyaring udara yang masuk. Bagaimana jika hidung kita tidak memiliki bulubulu hidung? Apa yang akan terjadi? 2. Pernahkah kamu mengalami bersin? Coba kamu jelaskan mengapa kamu bersin? 3. Sebutkan hal-hal yang dapat kamu lakukan untuk menjaga kesehatan alat-alat pernapasanmu! Diskusikanlah dengan teman sebangkumu! 56 Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMP/MTs Kelas VIII