KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, dimana atas segala rahmat dan izin-nya, kami dapat menyelesaikan makalah tentang system hematologi.

Shalawat serta salam tak lupa penulis haturkan kepada junjungan kita Nabi semesta alam Muhammad SAW, keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga akhir zaman.

Alhamdulillah, kami dapat menyelesaikan makalah ini, walaupun penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan kesalahan didalam makalah ini. Untuk itu kami berharap adanya kritik dan saran yang membangun guna keberhasilan penulisan yang akan datang.

Akhir kata, kami mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga terselesainya makalah ini semoga segala upaya yang telah dicurahkan mendapat berkah dari Allah SWT. Amin.

Sukabumi, 17 Maret 2014

Kelompok 5

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR......1

DAFTAR ISI.2

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang..4

1.2 Rumusan Masalah.....4

1.3 Tujuan.......5

1.4 Manfaat........5

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Organogenesis sistem pernafasan ..6

2.2 Organ-organ pernafasan ....72.3 Ventilasi paru ...11

2.4 Sirkulasi paru ...142.5 Prinsip-prinsip pertukaran gas .....152.6 Transport oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan tubuh .......172.7 Pengaturan sistem pernafasan .........192.8 Insufisiensi pernafasan ....21BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan.23

3.2 Saran...23

DAFTAR PUSTAKA..24

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pernafasan ( respirasi) adalah peristiwa menghirup udara dari luar yang mengandung (oksigen) ke dalam tubuh serta menghembuskan udara yang banyak mengandung CO2(karbondioksida) sebagai sisab dari oksidasi keluar dari tubuh. Penghisapan udara ini disebut inspirasi dan menhembuskan disebut ekspirasi.

Jadi, dalam paru-paru terjadi pertukaran zat antara dan oksigen ditarik dari udara masuk ke dalam darah dan CO2 akan dikeluarkan dari darah secara osmose. Seterusnya CO2 akan dikeluarkan melalui tractus respiratorius(jalan pernafasan) dan masuk ke dalam tubuh melalui kapiler kapiler vena pulmonalis kemudian masuk ken serambi kiri jantung (atrium sinistra) kemudian ke aorta keseluruh tubuh disini terjadi oksidasi sebagai ampas dari pembakaran adalah CO2 dan zat ini dikeluarkan melalui peredaran darah vena masuk ke jantung, ke bilik kanan,dan dan dari sini keluar melalui arteri pulmonalis ke jaringan-jaringan paru-paru akhirnya dikeluarkan menembus lapisan epitel dari alveoli. Proses pengeluaran CO2 ini adalah sebagian dari sisa metabolisme sedangkan sisa dari metabolisme lainnya akan dikeluarkan melalui traktus urogenitalis, dan kulit.1.2 Rumusan Masalah

1.Bagaimana organogenesis pada sistem pernafasan ?2. Apa sajakah organ-organ pernafasan ? 3. Apa yang dimaksud dengan ventilasi paru ?4. Bagaimana terjadinya sirkulasi paru ?5. Bagaimana prinsip-prinsip pertukaran gas ?6. Bagaimana transport oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan tubuh ?7. Bagaimana pengaturan sistem pernafasan ?8. Apa yang dimaksud dengan insufisiensi pernafasan ?1.3 Tujuan

Makalah ini di buat dengan tujuan agar mahasiswa, tenaga kesehatan atau tenaga medis dapat memahami anatomi dan fisiologi sistem pernafasan.

1.4 Manfaat

Makalah ini di buat oleh kami agar meminimalisir kesalahan dalam tindakan praktik keperawatan yang di sebabkan oleh ketidakpahaman dalam anatomi fisiologi dalam sistem pernafasan sehingga berpengaruh besar terhadap kehidupan klien.

BAB II

PEMBAHASAN 2.1 Organogenesis sistem pernafasan.

Paru-paru terbentuk dari lapisan lembaga endoderm, sama seperti pembentukan saluran pencernaan. bahkan pembentukan trakea dan paru-paru berkaitan dengan pembentukan saluran pencernaan. Berikut tahapan organogenesis paru-paru:

1. Pada usus depan di perbatasan faring dan esofagus terjadi evaginasi endoderm ke arah ventral membentuk lekuk laringotrakea.

2. Lekuk laringotrakea memanjang, kemudian memisahkan diri dari usus depan dan akan tumbuh ke arah posterior sebagai trakea yang terletak di sisi ventral esofagus. Endoderm yang berasal dari usus depan membentuk bagian epitel trakea, sedangkan tulang rawan, jaringan ikat dan ototnya berasal dari mesenkim disekitarnya.

3. Sementara memanjang, kedua ujung trakea menggelembung menjadi tunas paru-paru.

4. Mesoderm akan menginduksi tunas paru-paru untuk terus tumbuh dan membentuk percabangan bronkus dan bronkiolus. Di akhir percabangan, epitel akan menipis dan terbentuklah alveolus.

5. Epitel bronkus sampai dengan alveolus terbentuk dari endoderm, demikian pula dengan kelenjar-kelenjarnya; sedangkan jaringan ikat dan otot pada paru-paru terbentuk dari mesenkim. Pleura yang membungkus paru-paru berasal dari mesoderm splanknik.

Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini:

Perkembangan sistem respirasi manusia. A, tahap tunas paru-paru pada embrio 4 minggu; B, tahap lanjut; C, paru-paru kecil yang terbentuk melalui percabangan yang berulang-ulang dari bumbung endoderm untuk membentuk cabang-cabang bronkial dan alveoli, pada embrio 7 minggu. D, sekelompok alveoli dari paru-paru dewasa. E, dinding alveolus ari paru-paru dewasa (Sumber: Majumdar, 1985 dalamhttp://goth-id.blogspot.com/2012/04/organogenesis.html).

2.2 Organ-organ sistem pernafasan.

Sistem pernapasan manusia memiliki organ-organ pernapasan yang menunjang proses pernapasan. Organ-organ pernapasan tersebut memiliki struktur dan fungsi yang berbeda-beda. Organ-organ pernapasan manusia terdiri atas hidung, faring, laring, trakea, bronkus, dan alveous. Bagaimanakah struktur dan fungsi dari masing-masing organ pernapasan tersebut? Perhatikan penjelasan berikut.

a.Organ Pernapasan Hidung

Hidung merupakan alat pernapasan pertama yang dilalui oleh udara. Ujung hidung ditunjang oleh tulang rawan dan pangkal hidung ditunjang oleh tulang nasalis. Kedua tulang hidung menghubungkan rongga hidung dengan atmosfer untuk mengambil udara. Rongga hidung tersusun atas sel-sel epitel berlapis pipih dengan rambut-rambut kasar. Rambut-rambut kasar tersebut berfungsi menyaring debu-debu kasar. Rongga hidung tersusun atas sel-sel epitel berlapis semu bersilia yang memiliki sel goblet. Sel goblet merupakan sel penghasil lendir yang berfungsi menyaring debu, melekatkan kotoran pada rambut hidung, dan mengatur suhu udara pernapasan. Sebagai indra pembau, pada atap atau rongga hidung terdapat lobus olfaktorius yang mengandung sel-sel pembau. Perjalanan udara memasuki paru-paru dimulai ketika udara melewati lubang hidung. Di lubang hidung, udara disaring oleh rambut-rambut di lubang hidung. Udara juga menjadi lebih hangat ketika melewati rongga hidung bagian dalam. Di rongga hidung bagian dalam, terdapat juga ujung-ujung saraf yang dapat menangkap zat-zat kimia yang terkandung dalam udara sehingga kita mengenal berbagai macam bau. Ujung-ujung saraf penciuman tersebut kemudian akan mengirimkan impuls ke otak.

Struktur organ pernapasan pada manusia

b.Organ PernapasanFaring.

Setelah melalui rongga hidung, udara akan melewati faring. Faring adalah percabangan antara saluran pencernaan (esofagus) dan saluran pernapasan (laring dan trakea) dengan panjang kurang lebih 12,513 cm. Faring terdiri atas tiga bagian, yakni nasofaring, orofaring, dan laringofaring. Faring merupakan pertemuan antara saluran pernapasan dan saluran pencernaan. Oleh karena itu, ketika menelan makanan, suatu katup (epiglotis) akan menutup saluran pernapasan (glotis) sehingga makanan akan masuk ke saluran pencernaan. Pada percabangan ini, terdapat klepepiglotisyang mencegah makanan memasuki trakea.

Pada faring terdapat epiglotis

c. Laring

Setelah melewati faring, udara akan menuju laring. Laring sering disebut sebagai kotak suara karena di dalamnya terdapat pita suara. Laring merupakan suatu saluran yang dikelilingi oleh sembilan tulang rawan. Salah satu dari sembilan tulang rawan tersebut adalah tulang rawan tiroid yang berbentuk menyerupai perisai. Pada laki-laki dewasa, tulang rawan tiroid lebih besar daripada wanita sehingga membentuk apa yang disebut dengan jakun.

Struktur laring

d.Organ PernapasanTrakea.

Dari faring, udara melewati laring, tempat pita suara berada. Dari laring, udara memasukitrakea. Trakea disebut juga pipa angin atau saluran udara. Trakea memiliki panjang kurang lebih 11,5 cm dengan diameter 2,4 cm. Trakea tersusun atas empat lapisan, yaitu lapisan mukosa, lapisan submukosa, lapisan tulang rawan, dan lapisan adventitia. Lapisan mukosa terdiri atas sel-sel epitel berlapis semu bersilia yang mengandung sel goblet penghasil lendir (mucus). Silia dan lendir berfungsi menyaring debu atau kotoran yang masuk. Lapisan submukosa terdiri atas jaringan ikat. Lapisan tulang rawan terdiri atas kurang lebih 18 tulang rawan berbentuk huruf C. Lapisan adventitia terdiri atas jaringan ikat. Dinding trakea dilapisi oleh epitel berlapis banyak palsu bersilia. Epitel ini menyekresikan lendir di dinding trakea. Lendir ini berfungsi menahan benda asing yang pada membran sel epitel.

(a) Bronkus akan bercabang-cabang menjadi bronkiolus. (b) Ujung-ujung bronkiolus membentuk alveolus.

e.Bronkus dan Bronkiolus.

Setelah melalui trakea, saluran bercabang dua. Kedua cabang tersebut dinamakanbronkus. Setiap bronkus terhubung dengan paru-paru sebelah kanan dan kiri. Bronkus bercabang-cabang lagi, cabang yang lebih kecil disebutbronkiolus. Dinding bronkus juga dilapisi lapisan sel epitel selapis silindris bersilia. Di sekitar alveolus terdapat kapiler-kapiler pembuluh darah. Dinding kapiler pembuluh darah tersebut sangat berdekatan dengan alveolus sehingga membentuk membran respirasi yang sangat tipis. Membran yang tipis ini memungkinkan terjadinya difusi antara udara alveolus dan darah pada kapiler-kapiler pembuluh darah. Bronkus, bronkious, dan alveolus membentuk satu struktur yang disebutparu-paru.

Paru-paru manusia terdiri dari sekitar 300 juta alveoli, yang merupakan kantung berbentuk cangkir dikelilingi oleh jaringan kapiler. Sel darah merah melewati kapiler dalam file tunggal, dan oksigen dari setiap alveolus memasuki sel darah merah dan mengikat hemoglobin. Selain itu, karbon dioksida yang terkandung dalam plasma dan sel darah merah meninggalkan kapiler dan memasuki alveoli ketika napas diambil. Kebanyakan karbon dioksida mencapai alveoli sebagai ion bikarbonat, dan sekitar 25 persen saja terikat longgar pada hemoglobin.

e.Alveolus.

Bronkiolus bermuara pada alveoli (tunggal: alveolus), struktur berbentuk bola-bola mungil yang diliputi oleh pembuluh-pembuluh darah. Epitel pipih yang melapisi alveoli memudahkan darah di dalam kapiler-kapiler darah mengikat oksigen dari udara dalam rongga alveolus.

Ketika seseorang menghirup, otot-otot tulang rusuk dan diafragma berkontraksi, sehingga meningkatkan volume rongga dada. Peningkatan ini menyebabkan penurunan tekanan udara di rongga dada, dan udara bergegas ke alveoli, memaksa mereka untuk memperluas dan mengisi. Paru-paru pasif memperoleh udara dari lingkungan dengan proses ini. Selama pernafasan, otot-otot tulang rusuk dan diafragma rileks, daerah rongga dada berkurang, dan meningkatkan tekanan udara internal. Udara yang dikompresi memaksa alveoli untuk menutup, dan udara mengalir keluar.

Aktivitas saraf yang mengontrol pernapasan muncul dari impuls diangkut oleh serabut saraf yang lewat ke dalam rongga dada dan berakhir pada otot tulang rusuk dan diafragma. Dorongan ini diatur oleh jumlah karbon dioksida dalam darah: tinggi konsentrasi karbon dioksida menyebabkan peningkatan jumlah impuls saraf dan tingkat pernapasan yang lebih tinggi.

2.3 Ventilasi paru.

Ventilasi merupakan proses pergerakan udara ke dan dari dalam paru. Proses ini berfungsi untuk menyediakan/menyalurkan oksigen dari udara luar yang dibutuhkan sel untuk metabolisme dan membuang karbondioksida hasil sisa metabolisme sel ke luar tubuh. Proses terdiri atas dua tahap, yaitu inspirasi, pergerakan udara dari luar ke dalam paru dan ekspirasi, pergerakan udara dari dalam ke luar paru. Udara yang masuk dan keluar terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada saat inspirasi tekanan intrapleural lebih negatif (752 mmHg) dari pada tekanan atmosfer (760 mmHg) sehingga udara akan masuk ke alveoli.

Hukum Boyles :

Jika volume meningkat maka tekanan menurun.

Jika volume menurun maka tekanan meningkat.

Inspirasi bersifat aktif

Selama inspirasi terjadi kontraksi otot diafragma dan intercosta eksterna, hal ini akan meningkatkan volume intrathorak menurunkan tekanan intratorak tekanan intrapleural makin negatif paru berkembang tekanan intrapulmonary menjadi makin negatif udara masuk paru.

Ekspirasi bersifat pasif

Selama ekspirasi terjadi relaksasi otot diafragma dan interkosta eksterna, hal ini akan menurunkan volume intratorak meningkatkan tekanan intratorak tekanan intrapleural makin positif paru mengempis tekanan intrapulmonal menjadi makin positif udara keluar paru.

Kepatenan ventilasi tergantung pada faktor :

Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan menghalangi masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru.

Adekuatnya sistem saraf pusat dan pusat pernafasan.

Adekuatnya pengembangan dan pengempisan paru-paru

Kemampuan otot-otot pernafasan seperti diafragma, eksternal interkosta, internal interkosta, otot abdominal.

Dalam sumber yang lain dikatakan bahwa :

Ventilasi adalah proses keluar masuknya udara dari paru-paru. Jumlahnya sekitar 500 ml ventilasi membutuhkan koordinasi otot paru dan thoraks yang elastic serta persyarafan yang utuh. Otot pernafasan insprirasi utama adalah diafpragma. Diafpragma di persyaraf oleh syaraf frenik, yang keluar dari medulla spinalis pada vetebra servikal ke empat.

Udara yang masuk dan keluar terjadi karna adanya perbedaan tekanan udara antara intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada inspirasi tekanan interapleura.Salah satu fase dari ventilasi paru adalah inspirasi yaitu gerakan perpindahan udara masuk ke dalam paru-paru dan fase lainnya adalah ekspirasi yaitu gerakan perpindahan udara meninggalkan paru-paru.

A.Prinsip dasar

1. Toraks adalah rongga tertutup kedap udara disekeliling paru-paru yang terbuka ke atmosper hanya melalui jalur sistem pernapasan :

2. Pernafasan adalah proses inspirasi (inhalasi) udara kedalam paru-paru dan ekspirasi (ekshalasi) udara dari paru-paru ke lingkungan luar tubuh.

3. Sebelum inspirasi dimulai, tekanan udara atmosper (sekitar 760 mmHg) sama dengan tekanan udara dalam alveoli yang disebut sebagai tekanan intra-alveolar (intra pulmonar).

4. Tekanan intra poleura dalam rongga pleura (ruang antar pleura) adalah tekanan sub-atmosper, atau kurang dari intra-alveolar.

5. Peningkatan atau penurunan volume rongga toraks mengubah tekanan intra pleura dan intra-alveolar yang secara mekanik menyebabkan pengembangan atau pengempisan paru-paru.

B.INSPIRASI Tepatnya proses inspirasi adalah sebagai berikut; diafragma berkontraksi, bergerak ke arah bawah, dan mengembangkan rongga dada dari atas ke bawah. Otot-otot interkosta eksternal menarik iga ke atas dan ke luar, yang mengembangkan rongga dada ke arah samping kiri dan kanan serta ke depan dan ke belakang.

Dengan mengembangnya rongga dada, pleura parietal ikut mengembang. Tekanan intrapleura menjadi makin negatif karena terbentuk isapan singkat antara membran pleura. Perlekatan yang diciptakan oleh cairan serosa, memungkinkan pleura viseral untuk mengembang juga, dan hal ini juga mengembangkan paru-paru.

Dengan mengembangnya paru-paru, tekanan intrapulmonal turun di bawah tekanan atmosfir, dan udara memasuki hidung dan terus mengalir melalui saluran pernapasan sampai ke alveoli. Masuknya udara terus berlanjut sampai tekanan intrapulmonal sama dengan tekanan atmosfir; ini merupakan inhalasi normal. Tentu saja inhalasi dapat dilanjutkan lewat dari normal, yang disebut sebagai napas dalam. Pada napas dalam diperlukan kontraksi yang lebih kuat dari otot-otot pernapasan untuk lebih mengembangkan paru-paru, sehingga memungkinkan masuknya udara lebih banyak.

Otot-otot inspirasi memperbesar rongga toraks dan meningkatkan volumenya dimana otot-otot yang berkontraksi adalah :

a. Diafragma, yaitu otot berbentuk kubah yang jika sedang rileks akan memipih saat berkontraksi dan memperbesar rongga toraks kearah inferior.

b. Otot intrerkostal eksternal mengangkat iga keatas dan kedepan saat berkontraksi sehingga memperbesar rongga toraks kearah anterior dan superior.

c. Dalam pernafasan aktif atau pernafasan dalam, otot-otot sternokleidomastoid, pektoralis mayor, serratus-anterior, dan otot skalena juga akan memperbesar rongga toraks.

C.EKSPIRASI Ekspirasi atau yang juga disebut ekshalasi dimulai ketika diafragma dan otot-otot interkosta rileks. Karena rongga dada menjadi lebih sempit, paru-paru terdesak, dan jaringan ikat elastiknya yang meregang selama inhalasi, mengerut dan juga mendesak alveoli. Dengan meningkatnya tekanan intrapulmonal di atas tekanan atmosfir, udara didorong ke luar paru-paru sampai kedua tekanan sama kembali. Perhatikan bahwa inhalasi merupakan proses yang aktif yang memerlukan kontraksi otot, tetapi ekshalasi yang normal adalah proses yang pasif, bergantung pada besarnya regangan pada elastisitas normal paru-paru yang sehat. Dengan kata lain, dalam kondisi yang normal kita harus mengeluarkan energi untuk inhalasi tetapi tidak untuk ekshalasi.

Namun begitu kita juga dapat mengalami ekshalasi diluar batas normal, seperti ketika sedang berbicara, bernyanyi, atau meniup balon. Ekshalasi yang demikian adalah proses aktif yang membutuhkan kontraksi otot-otot lain.

Otot-otot ekspirasi menurunkan volume rongga toraks. Ekspirasi pada pernafasan yang tenang dipengaruhi oleh relaksasi otot dan disebut proses pasif. Pada ekspirasi dalam, otot interkostal internal menarik kerangka iga ke bawah dan otot abdomen berkontraksi sehingga mendorong isi abdomen menekan diafragma.

Kepatenan Ventilasi tergantung pada empat factor :

1. Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan menghalangi masuk dan keluarnya dari dan ke paru-paru

2. Adekuatnya system syaraf pusat dan pusat pernafasan

3. Adekuatnya pengembangan dan pengempesan peru-peru

4. Kemampuan oto-otot pernafasan seperti diafpragma, eksternal interkosa, internal interkosa, otot abdominal.

Ventilasi paru mengacu kepada pergerakan udara dari atmosfir masuk dan keluar paru. Ventilasi berlangsung secara bulk flow.Bulk flow adalah perpindahan atau pergerakan gas atau cairan dari tekanan tinggi ke rendah.Faktor-faktor yang mempengaruhi ventilasi antara lain :1. Tekanan2. Resistensi bronkus3. Persyarafan bronkus2.4 Sirkulasi paru.Sirkulasi paru adalah sistim yang memiliki tekanan dan resistensi rendah, sedangkan sirkulasi sistemik adalah sistim yang memiliki tekanan dan resistensi yang tinggi. Oleh karena itu, walaupun sisi kiri dan kanan jantung memompa darah dalam jumlah yang sama, sisi kiri melakukan kerja yang lebih besar karena ia memompa volume darah yang sama ke dalam sistim dengan resistensi tinggi. Dengan demikian otot jantung di sisi kiri jauh lebih tebal daripada otot di sisi kanan sehingga sisi kiri adalah pompa yang lebih kuat.Sirkulasi paru adalah darah sioksigenesi yang mengalir pada arteri pulmonaris dari sisi kanan jantung. Darah ini memperfusi paru bagian respirasi dan ikut seta dalam proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida di kapiler dan arveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung total. Tekanan dan resistensi terhadap aliran di dalam sirkulasi paru sangat rendah, dengan tekanan paru merata sekitar 12 mmHg dibandingkan dengan tekanan sistemik merata yang besarnya sekitar 90 mmHg. Sirkulasi paru bersifat sangat fleksibel dan dapat mengakomodasi variasi volume darah yang besar. Dengan demikian, sirkulasi paru dapat berfungsi sebagai tempat penyimpanan darah yang dapat dipanggil sewaktu-waktu apabila terjadi penurunan volume atau tekanan darah sistemik.

Sistem sirkulasi paru di mulai ketika darah kotor (darah yang tidak mengandung oksigen( 02) tetapi mengandung banyak CO2, yang berasal dari vena cava inferior dan vena cafa suferior) mengalir meninggalkan jantung kanan ventrikel/bilik kanan melalui arteri pulmonalis menuju paru-paru (paru kanan-kiri) .kecepatan aliran darah,di dalam arteri pulmonalis sebesar 18cm/detik, kecepatan ini lebih lambat, dari pada aliran darah di dalam aorta ,di dalam paru kiri-kanan ,darah mengalir ke kapilaria .paru-paru dmna terjadinya pertukaran zat dan cairan melalui proses filtrasi dan reobsorsbsi serta di fusi ,di kapilaria ,paru-paru terjadi pertukaran gas 02 dan co2 ,sehingga menghasilkan darah bersih (darah yang mengandung banyak oksigen ) darah bersih selanjutnya keluar melalui vena pulmonalis

Kecepatan aliran darah bertambah kembali seperti hal nya aorta ,arteri pulmonalis hingga kapilaria juga mengalami pulsasi (berdenyut).selanjutnya darah mengalir atrium kiri melalui katup mitral (katup berdaun) memasuki ventrikel kiri,lalu keluar jantung melalui aorta ,maka di mulailah sistem sirkulasi sistem matik (umum,)seterusnya secara berkesinambungan.2.5 Prinsip-prinsip pertukaran gas.

1.Pertukaran gas pulmonaryPertukaran gas mencakup dua proses yang independen, pernapasan eksternal pertukaran gas antara alveoli dengan aliran darah dan pernapasan pertukaran gas antara kapiler dalam tubuh. Kedua proses tersebut perpindahan gas dari tempat mencakup perpindahan gas melalui difusi yang berkonsentrasi tinggi ke tempat berkonsentrasi lebih rendah. Kecepatan perpindahan gas ini bergantung pada konsentrasi (kepekatan) atau pada tekanan yang dikeluarkan oleh gas (tekanan parsial). Secara umum udara yang kita hirup (dari atmosfir bumi) sebenarnya merupakan campuran yang mengandung kira-kira 21% oksigen, 0,04% karbon dioksida, dan 78% nitrogen. (Scanlon, 1995).

Tekanan parsial (yang juga dikenal dengan hukum Dalton) adalah tekanan yang dikeluarkan oleh salah satu dari sembarang gas dalam suatu campuran gas-gas yang secara langsung berhubungan dengan konsentrasi gas tersebut dalam campuran dan dengan tekanan total campuran gas. Tekanan parsial, kadang cukup disebut tension mempunyai simbol P dan satuan mm Hg.

Tekanan parsial suatu gas dapat dihitung dengan mengalikan persentase gas dimaksud dengan tekanan total atmosfir dalam kondisi standar (760 mm Hg). Perhatikan contoh berikut konsentrasi gas oksigen dalam atmosfir adalah 21 %, maka tekanan parsial oksigen [PO2] adalah 21 % x 760 mm Hg = 159,6 mm Hg. Jadi dengan demikian tekanan parsial oksigen 21 % adalah 159,6 mm Hg.

Udara di dalam alveoli mempunyai kandungan PO2 tinggi dan PCO2 rendah. Darah di dalam kapiler pulmonal, yang berasal langsung dari tubuh, mempunyai kandungan PO2 rendah dan PCO2 tinggi. Itulah sebabnya, dalam pernapasan eksternal oksigen akan berdifusi dari udara di dalam alveoli ke dalam darah, dan karbon dioksida berdifusi dari darah ke dalam udara di dalam alveoli. Darah yang kembali dari jantung sekarang mempunyai kandungan PO2 yang tinggi dan PCO2 yang rendah dan dipompakan oleh ventrikel kiri ke dalam sirkulasi sistemik.

Darah arteri yang mencapai kapiler sistemik mempunyai kandungan PO2 yang tinggi dan PCO2 yang rendah. Sel tubuh dan cairan jaringan mempunyai PO2 rendah dan PC02 tinggi karena sel-sel secara kontinu menggunakan oksigen dalam pernapasan sel (pembentukan energi) dan menghasilkan karbon dioksida. Itulah sebabnya, dalam pernapasan internal, oksigen berdifusi dari darah ke cairan jaringan (sel-sel), dan karbon dioksida berdifusi dari cairan jaringan ke dalam darah. Darah yang memasuki vena sistemik untuk kembali ke jantung sekarang mempunyai kandungan PO2 rendah dan PCO2 tinggi dan dipompakan oleh ventrikel kanan ke dalam paru-paru untuk turut serta dalam pernapasan eksternal. Kelainan pertukaran gas yang sering melibatkan paru-paru, yaitu dalam pernapasan eksternal seperti pada edema pulmonal dan pneumonia.

Besarnya oksigen yang berdifusi ke dalam darah setiap menit bergantung pada faktor:

a. gradien tekanan oksigen antara udara alveolar dan darah pulmonal yang masuk (PO2 alveolar-PO2 darah).

b. area permukaan fungsional total membran pernapasan.

c. volume pernapasan satu menit, dan.

d. ventilasi alveolar. Keempat faktor tersebut mempunyai hubungan langsung dengan difusi oksigen. Apa saja yang menurunkan PO2 alveoli cederung akan menurunkan gradien tekanan oksigen darah alveolar dan karenanya cenderung menurunkan jumlah oksigen yang memasuki darah.

Membran respirasi, tempat berlangsungnya pertukaran gas, terdiri dari lapisan sulfaktan, epitelium skuamosa simpel pada dinding alveolar, membran dasar pada dinding alveolar ruang interestisial yang mengandung serabut jaringan ikat dan cairan jaringan, membran dasar kapilar dan endotelium kapilar. Molekul gas harus melewati keenam lapisan ini melalui proses difusi.Oksigen, karbondioksida meurunkan gradien tekanan farsialnya saat melewati membran respiratorik.Faktor yang mempengaruhi difusi gas selain gradien tekanan farsialnya, antara lain :a.Ketebalan membran respirasi.penyebab apapun yang meningkatkan ketebalan membran, seperti edema dalam ruang interestisial atau infiltrasi fibrosa paru-paru akibat penyaki pulmonar dapat mengurangi difusi.b.Area permukaan membran respirasipada penyakit seperti emfisema, sebagian besar permukaan yang tersedia untuk pertukaran gas ,berkurang dan pertukaran gas mengalami gangguan berat.c.Solubilitas gas dalam membran respirasi. Solubilitas karbondioksida dua puluh kali lyebih besar dari oksigen. Dengan demikian, karbondioksia dari .oksidenberdifusi melalui membran dua puluh kali lebih cepat dari oksigen.2.6 Transport oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan tubuh.

1.Transpor oksigen.

Sekitar 97 % oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah berikatandengan hemoglobin (HB), 3 % oksigen sisanya larut dalam plasmanya.Sebagian besar oksigen yang diangkut dalam darah berikatan dengan hemoglobin. Hemoglobin adalah protein quarterner yang terbentuk dari empat rantai polipeptida yang berbeda yaitu dua rantai alfa (a) dan dua rantai beta (P) yang masing-masing berikatan dengan kelompok heme yang mengandung zat besi.

Ikatan oksigen-hemoglobin dibentuk dalam paru-paru dimana P02 tinggi. Ikatan relatif takstabil, dan ketika darah melewati jaringan dengan PO2 yang rendah, ikatan tersebut pecah, dan oksigen dilepaskan ke dalam jaringan. Makin rendah konsentrasi oksigen dalam jaringan, makin banyak oksigen hemoglobin yang akan dilepaskan. Hal ini menjamin bahwa jaringan aktif menerima oksigen sebanyak yang diperlukan untuk dapat melanjutkan pernapasan sel. Faktor lain yang meningkatkan pelepasan oksigen dari hemoglobin adalah PCO2 yang tinggi (pH yang rendah) dan suhu yang tinggi.

a)Setiap molekul dalam ke empat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul oksigen untuk membentukoksihemoglobinberwarna merah tua. Ikatan ini tidak kuat dan refersibel. Hemoglobin tereduksi berwarna merah kebiruan.b)Kapasitas oksigenadalah volume maksimum oksigen yang dapat berikatan dengan sejumlah hemoglobin dakam darah.Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul hemoglobin. Setiap garam hemoglobin dapat mengikat 1,34 ml oksigen.100 ml darah rata-rata mengandung 15 gram hemoglobin untuk maksimum 20 ml oksigen per 100 ml darah (15 x 1,34). Konsentrasi hemoglobin ini biasanya dinyatakan sebagai persentase volume ddan merupakan jumlah yang sesuai dengan kebutuhan tubuh.c)Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksige aktual yang terikat pada hemoglobin dan kapasittas oksigen.2.Transpor karbon dioksida. Transpor karbon dioksida (CO2) sedikit lebih rumit. Lebih dari dua pertiga CO2 yang diangkut oleh darah terbawa dalam bentuk ion bikarbonat (HCO3~). Ketika CO2 larut dalam air (seperti dalam plasma darah), sebagian dari molekul CO2 berasosiasi dengan H2O membentuk asam karbonat (H2C03). Ketika terbentuk, sebagian dari molekul H2C03 berdisosiasi membentuk ion-ion H+ dan bikarbonat (HCO3-). Proses ini dikatalis oleh enzim karbonat anhidrase yang terdapat dalam sel-sel darah merah.

Pembentukan bikarbonat. Karbon dioksida bereaksi dengan air membentuk asam karbonat, yang reaksinya dikatalis oleh enzim SDM karbonat anhidrase. Asam karbonat kemudian berdisosiasi membentuk ion bikarbonat dan hidrogen. Panah ganda menunjukkan bahwa setiap reaksi bersifat reversibel, kecepatan aktual pada setiap arah diatur oleh konsentrasi relatif setiap molekul. (Sumber: Wingerd, 1994, him. 459)

Makin banyak CO2 yang ditambahkan ke dalam plasma, makin banyak CO2 yang akan diubah menjadi asam karbonat. Sebagai akibat konsentrasi asam karbonat meningkat, yang membuat sistem bergerak ke arah bikarbonat, sehingga meningkatkan kecepatan pembentukan bikarbonat. Hasil akhirnya adalah molekul-molekul CO2 yang berdiftisi ke dalam plasma akan terus menerus dibuang dari larutan dan diubah menjadi bikarbonat. Hal ini memungkinkan tempat yang lebih banyak untuk CO2 terlarut dalam plasma, dengan demikian meningkatkan kapasitas pengangkutan CO2 darah.

Ketika ion-ion bikarbonat dibentuk, ion-ion tersebut berdifusi searah dengan gradien konsentrasinya ke dalam plasma. Keluarnya ion-ion negatif ini (HCO3~) dari sel-sel darah merah diimbangi oleh masuknya ion negatif lain yaitu ion klorida (Cl~). Transpor ion negatif yang saling berlawanan ini disebut sebagai perpindahan klorida. Sesuai dengan hukum kecepatan kimia di atas, ketika CO2 dikeluarkan dari plasma maka keseluruhan sistem berpindah ke arah yang berlawanan. Dengan demikian, reaksi yang mengubah asam karbonat untuk membebaskan CO2 menjadi dominan. Penurunan konsentrasi asam karbonat kemudian mendorong perpindahan ke arah pengubahan bikarbonat menjadi asam karbonat.

Karbon dioksida yang berdifusi kedalam darah dari jaringan dibawa ke paru-paru melalui cara berikut ini:a)Sejumlah kecil karbon dioksida (7 % - 8 %) tetap terlarut dalam plasma.b)Karbon dioksida yang tersisa bergerak kedalam sel darah merah, diimana 25 % nya bergabung dalam bentuk repersibel yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada hemoglobin untuk membentuk karbaminohemoglobin.c)Sebagian besar karbon dioksida dibawa dalam bentuk bikarbonnat terutama dalam plasma.d)Pergeseran klorida. Ion bikarbonat bermuatan negatif yang terbentuk dalam sel darah merah berdifusi kedalam plasma dan hanya menyissakan ion bermuatan positif berlebihan.e)Ion hidrogen bermuattan positif yang terlepas akibat disosiasi asam karbonat berikatan dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk memkinimalisasikan perubahan ph.2.7 Pengaturan system pernafasan.

1. Pengendalian Pernapasan Oleh Sistem PersarafanPengaturan pernapasan oleh persarafan dilakukan oleh korteks cerebri, medulla oblongata, dan pons.

a. Korteks Cerebri

Berperan dalam pengaturan pernapasan yang bersifat volunter sehingga memungkinkan kita dapat mengatur napas dan menahan napas. Misalnya pada saat bicara atau makan.

b. Medulla oblongata

Terletak pada batang otak, berperan dalam pernapasan automatik atau spontan. Pada kedua oblongata terdapat dua kelompok neuron yaituDorsal Respiratory Group (DRG)yang terletak pada bagian dorsal medulla danVentral Respiratory Group (VRG)yang terletak pada ventral lateral medula. Kedua kelompok neuron ini berperan dalam pengaturan irama pernapasan.DRGterdiri dari neuron yang mengatur serabut lower motor neuron yang mensyarafi otot-otot inspirasi seperti otot intercosta interna dan diafragma untuk gerakan inspirasi dan sebagian kecil neuron akan berjalan ke kelompok ventral. Pada saat pernapasan kuat, terjadi peningkatan aktivitas neuron diDRGyang kemudian menstimulasi untuk mengaktifkan otot-otot asesoris inspirasi, setelah inspirasi selesai secara otomatis terjadi ekspirasi dengan menstimulasi otot-otot asesoris.

Kelompol ventral (VRG) terdiri dari neuron inspirasi dan neuron ekspirasi. Pada saat pernafasan tenang atau normal kelompok ventral tidak aktif, tetapi jika kebutuhan ventilasi meningkat, neuron inspirasi pada kelompok ventral diaktifkan melalui rangsangan kelompok dorsal. Impuls dari neuron inspirasi kelompok ventral akan merangsang motor neuron yang mensyarafi otot inspirasi tambahan melalui N IX dan N X. Impuls dari neuron ekspirasi kelompok ventral akan menyebabkan kontraksi otot-otot ekspirasi untuk ekspirasi aktif.

c. Pons

Pada pons terdapat 2 pusat pernapasan yaitu pusat apneutik dan pusat pnumotaksis. Pusat apneutik terletak di formasio retikularis pons bagian bawah. Fungsi pusat apneutik adalah untuk mengkoordinasi transisi antara inspirasi dan ekspirasi dengan cara mengirimkan rangsangan impuls pada area inspirasi dan menghambat ekspirasi. Sedangkan pusat pneumotaksis terletak di pons bagian atas. Impuls dari pusat pneumotaksis adalah membatasi durasi inspirasi, tetapi meningkatkan frekuensi respirasi sehingga irama respirasi menjadi halus dan teratur, proses inspirasi dan ekspirasi berjalan secara teratur pula.

2. Kendali Kimia

Banyak faktor yang mempengaruhi laju dan kedalaman pernapasan yang sudah diset oleh pusat pernapasan, yaitu adanya perubahan kadar oksigen, karbon dioksida dan ion hidrogen dalam darah arteri. Perubahan tersebut menimbulkan perubahan kimia dan menimbulkan respon dari sensor yang disebut kemoreseptor. Ada 2 jenis kemoreseptor, yaitu kemoreseptor pusat yang berada di medulla dan kemoreseptor perifer yang berada di badan aorta dan karotid pada sistem arteri.

a. Kemoreseptor pusat, dirangsang oleh peningkatan kadar karbon dioksida dalam darah arteri, cairan serebrospinal peningkatan ion hidrogen dengan merespon peningkatan frekuensi dan kedalaman pernapasan.

b. Kemoreseptor perifer, reseptor kimia ini peka terhadap perubahan konsentrasi oksigen, karbon dioksida dan ion hidrogen. Misalnya adanya penurunan oksigen, peningkatan karbon dioksida dan peningkatan ion hidrogen maka pernapasan menjadi meningkat.

3. Pengaturan Oleh Mekanisme Non Kimiawi

Beberapa faktor non kimiawi yang mempengaruhi pengatuan pernapasan di antaranya pengaruh baroreseptor, peningkatan suhu tubuh, hormon epineprin, refleks hering-breuer.

a. Baroreseptor, berada pada sinus kortikus, arkus aorta atrium, ventrikel dan pembuluh darah besar. Baroreseptor berespon terhadap perubahan tekanan darah. Peningkatan tekanan darah arteri akan menghambat respirasi, menurunnya tekanan darah arteri dibawah tekanan arteri rata-rata akan menstimulasi pernapasan.

b. Peningkatan suhu tubuh, misalnya karena demam atau olahraga maka secara otomatis tubuh akan mengeluarkan kelebihan panas tubuh dengan cara meningkatkan ventilasi.

c. Hormon epinephrin, peningkatan hormon epinephrin akan meningkatkan rangsangan simpatis yang juga akan merangsang pusat respirasi untuk meningkatkan ventilasi.2.8 Insufisiensi pernafasan.

Insufisiensi Pernapasan dimana paru-paru tidak dapat menerima cukup oksigenatau mengusir cukup karbondioksidauntuk memenuhi kebutuhan sel-sel tubuh.Juga disebut insufisiensi paru. Insufisiensi pernafassan atau Kegagalan pernapasanpanjang, dikedokteran, digunakan untuk menggambarkan memadai pertukaran gasolehsistem pernapasan, dengan hasil bahwa oksigen arteri dan atau tingkat karbondioksida tidak dapat dipertahankan dalam rentang normal.Penurunan dalam darah oksigenasidikenal sebagaihipoksemia, sebuah kenaikan arterikarbon dioksidatingkat disebut hypercapnia.Nilai referensi normal adalah: oksigenPaO2lebih besar dari 80 mmHg (11 kPa), dan karbondioksida PaCO2kurang dari 45 mmHg (6.0 kPa).Klasifikasi ke dalam aku jenis atau tipe II berkaitan dengan tidak adanya atau kehadiran hypercapnia masing-masing.Jenis-jenis insufisiensi pernafasan

Tipe 1 kegagalan pernafasan didefinisikan sebagaihipoksemiatanpahypercapnia, dan memangPCO2dapat normal atau rendah.Hal ini biasanya disebabkan oleh perfusi / ventilasi (V / Q) mismatch, volume udara mengalir masuk dan keluar dari paru-paru tidak diimbangi dengan aliran darah ke paru-paru.Cacat dasar dalam tipe 1 gagal pernapasan adalah kegagalan oksigenasi ditandai dengan:P 2Orendah (