MODUL IPA TERPADU MATA PELAJARAN BIOLOGI SMP/MTs Kelas IX (Sistem Pernapasan)

TINJAUAN MATA PELAJARAN

Pendahuluan:

Salah satu upaya untuk melengkapi sumber belajar  yang relevan dan bermakna guna meningkatkan mutu pendidikan di SMP/MTs, dibuatlah modul ini yang disusun  berdasarkan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional No. 22 Tahun 2006 Tentang Standar Isi, No. 23 Tahun 2006 tentang Standar Kompetensi Lulusan, dan berdasarkan kriteria buku pelajaran yang dikembangkan oleh Badan Standar Nasional Pendidikan. 

Mata Pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) Terpadu merupakan salah satu mata pelajaran wajib dalam kurikulum SMP/MTs .IPA Terpadu diajarkan pada SMP/MTs kelas VII, VIII, dan IX yang memuat penyatuan materi ajar Biologi, Fisika dan Kimia yang bertujuan untuk memberikan pemahaman kepada siswa-siswi bagaimana proses-proses dan kejadian yang terdapat di alam sekitar. Melalui mata pelajaran ini siswa-siswi akan mendapat kesempatan untuk mengkaji berbagai teori, proses, dan peristiwa yang terjadi di alam termasuk dalam diri manusia sendiri.

Dari modul mata pelajaran IPA Terpadu kelas VIII ini,  bagian Biologi mengacu pada Standar Isi 2006 dan KTSP terdiri dari (1) SK: 1. Memahami berbagai sistem dalam kehidupan manusia dan (2) SK: 2. Memahami sistem dalam kehidupan tumbuhan.

Agar tujuan yang dirancang pada modul ini dapat dikuasai siswa dengan baik, siswa diminta mempelajari modul sesuai dengan petunjuk yang ada pada modul. Selain itu siswa diminta mengerjakan semua latihan dan tugas yang diberikan. Semoga berhasil dan sukses

Sasaran Umum:

SK: 1. Memahami berbagai sistem dalam kehidupan manusia.

KD: 1.5. Mendeskripsikan sistem pernapasan pada manusia dan hubungannya dengan kesehatan

Indikator Pencapaian:

·         Membandingkan macam organ penyusun sistem pernapasan pada manusia

·         Membandingkan proses inspirasi dan ekspirasi pada proses pernapasan

·         Mendata contoh kelainan dan penyakit pada sistem pernapasan  yang biasa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari dan upaya mengatasinya.

MODUL

SISTEM PERNAPASAN

Tujuan pembelajaran:

• Siswa dapat membandingkan macam organ penyusun sistem pernapasan pada manusia
• Siswa dapat membandingkan proses inspirasi dan ekspirasi pada proses pernapasan
• Siswa dapat mendata contoh kelainan dan penyakit pada sistem pernapasan  yang biasa dijumpai dalam kehidupan sehari-hari dan upaya mengatasinya.

 Pendahuluan

Gambar 1.1 Seorang Astronot mengenai Pernapasannya

Barnapas adalah bagian yang sangat penting dari aktivitas makhluk hidup bahkan manusia. Cobalah Anda menahan napas 1 menit saja! Dapatkah anda melakukannya? Ketika menahan napas tersebut Anda akan merasakan sesak napas, bukan? Penyebab rasa sesak napas ini adalah dorongan tubuh akibat tubuh kekurangan oksigen. Bila hal ini terjadi beberapa lama maka akan menyebabkan gangguan dalam tubuh dan akhirnya akan menyebabkan kematian. Bagaimana dengan orang yang berada di luar angkasa, misalnya astronot yang naik ke bulan?. Atau pada kasus lain, pernahkah Anda rasakan apa yang terjadi saat bernapas? Coba rasakan dengan mendekatkan jari atau cermin di depan hidung, atau rabalah dada Anda saat melakukan pernapasan. Apa yang terjadi pada tubuh kita ketika bernapas? Untuk mendapatkan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan tersebut, kita simak uraian selanjutnya.

Kegiatan Belajar

Untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya, tubuh manusia harus melakukan berbagai kegiatan agar dapat memenuhi kebutuhan sel-sel penyusun tubuhnya akan oksigen (O2) dan sari makanan lainnya.

Dengan bantuan O2 inilah pembongkaran energi yang terkandung dilam suatu sari makanan dapat dibebaskan dengan sempurna. Hasil samping dari proses pembongkaran energi tersebut adalah zat karbondioksida (CO2) yang harus dikeluarkan dari dalam sel dan selanjutnya dikeluarkan dari dalam tubuh. Dengan demikian, antara tubuh dan lingkungan sekitarnya berlangsung suatu proses pertukaran gas (O2 dan CO2) yang dikenal sebagai proses pernapasan atau proses respirasi.

A.       Organ Respirasi pada Manusia

1.         Hidung

Hidung merupakan bagian paling atas dari alat pernapasan dan merupakan alat pernapasan paling awal yang dilalui udara. Di hidung terdapat saraf-saraf penciuman. Rongga hidung berhubungan dengan rongga mulut udara masuk ke dalam rongga hidungdan melalui lubang hidung. Rongga hidung memiliki tiga fungsi utama yaitu:

·           Memanaskan udara

Pada rongga hidung terdapat suatu struktur yang disebut concha. Permukaan concha ini diliputi banyak pembuluh darah kapiler, sehingga suhunya selalu hangat. Udara yang menuju paru-paru bila melaluinya akan dihangatkan

·           Menyaring udara

(1) Mencegah pemasukan gas-gas yang membahayakan ke dalam paru-paru. Hal ini dimungkinkan oleh adanya indra pembau pada hidung, sehingga jika tercium bau gas yang tidak enak merupakan petunjuk agar hidung ditutup. Gas CO yang tidak berbau akan lolos dari penyaringan ini, sehingga dapat menimbulkan kematian. (2) Mencegah masuknya debu-debu yang terkandung di dalam udara. Hal ini dimungkinkan oleh adanya rambut-rambut halus disebut silia, yang meliputi selaput mukosa hidung. Ketika dilalui udara silia bergerak menggelombang.

·           Melembabkan udara

Keadaan selaput mukosa hidung selalu lembab dan selalu memberikan sebagian kelembapannya untuk udara yang terisap masuk. Oleh karena itu, udara akan menjadi lembab dan hangat sebelum masuk  paru-paru.

2.         Laring (Pangkal tenggorokan)

Pada bagian ujung belakang rongga hidung terdapat daerah yang disebut faring (tekak). Faring merupakan lanjutan dari saluran hidung yang meneruskan udara ke laring.

Laring terdiri dari lempengan-lempengan tulang rawan. dan tulang-tulang rawan pembentuk jakun. Apabila kita perhatikan bagian leher pada laki-laki dewasa akan tampak adanya tonjolan jakun ini. Sebenarnya jakun tidak hanya milik laki-laki saja, wanita pun memilikinya, hanya saja jakun pada wanita tidak menonjol seperti milik laki-laki. Jakun tersusun dari katup pangkal tenggorok, perisai tulang rawan, serta gelang-gelang tulang rawan. Pada laring juga terdapat selaput suara yang akan bergetar jika ada udara yang melaluinya, misalnya pada saat berbicara. Laring memiliki katup yang disebut epiglotis (anak tekak). Epiglotis selalu dalam keadaan terbuka, dan hanya menutup jika ada makanan yang masuk ke kerongkongan.Bagian dalam dindingnya digerakkan oleh otot untuk menutup serta membuka glotis. Glotis adalah lubang mirip celah yang menghubungkan trakea dengan faring.

3.         Trakea (Batang tenggorokan)

Batang tengorok atau trakea merupakan saluran pernapasan yang memanjang dari pangkal rongga mulut sampai dengan rongga dada. Trakea berbentuk pipa tersusun dari cincin-cincin tulang rawan terletak di depan kerongkongan. Trakea menghubungkan rongga hidung maupun rongga mulut dengan paru-paru. Maka, di samping melalui hidung, udara pernapasan dapat juga diambil melalui mulut.

Batang tenggorokan selalu dalam keadaan terbuka sehingga proses pernapasan dapat dilakukan setiap saat. Bagian dalam trakea licin dilapisi oleh selaput lendir dan mempunyai lapisan yang terdiri dari sel-sel bersilia. Lapisan bersilia ini berfungsi untuk menahan debu atau kotoran dalam udara agar tidak masuk ke dalam paru-paru. Apabila udara yang masuk itu kotor dan tidak dapat disaring seluruhnya serta mengandung bakteri atau virus, akan mengakibatkan infeksi radang tenggorokan dan mengganggu jalannya pernapasan.

4.         Bronkus (Cabang batang tenggorokan)

Bronkus merupakan bagian yang menghubungkan paru-paru dengan trakea. Bronkus terdapat di paru-paru kanan dan kiri. Cabang brokus ke kiri lebih mendatar bila dibandingkan dengan cabang bronkus ke kanan. Hal ini merupakan penyebab mengapa paru-paru kanan lebih mudah diserang penyakit dibanding paru-paru kiri. Setiap bronkus terdiri dari lempengan tulang rawan dan dindingnya terdiri dari otot halus. Bronkus bercabang-cabang lagi disebut bronkiolus. Dinding bronkiolus tipis dan tidak bertulang rawan

5.         Pulmo (Paru-paru)

Paru-paru adalah alat respirasi terletak antara rongga dada dan diafragma. Diafragmaadalah sekat rongga badan yang membatasi rongga dada dan rongga perut. Selain sebagai pembatas, otot diafragma berperan aktif dalam proses pernapasan. Paru-paru diselubungi oleh selaput elastis yang disebut pleura.

Paru-paru terdiri dari dua bagian, yaitu paru-paru kiri dan paru-paru kanan. Paru-paru kiri terdiri dari dua gelambir, sedangkan paru-paru kanan terdiri dari tiga gelambir. Di dalam paru-paru terdapat bronkus dan bronkiolus. Bronkiolus paru-paru bercabang-cabang lagi membentuk pembuluh-pembuluh halus. Pembuluh-pembuluh halus ini berakhir pada gelembung-gelembung halus mirip buah anggur yang berisi udara yang disebut alveolus. (alveoli = jamak). Yang jumlahnya kira-kira mencapai 300.000.000 alveoli dengan luas permukaan seluruhnya apabila direntangkan sekitar 80 meter persegi. Alveolus sangat tipis, namun elastis dan mengandung kapiler-kapiler darah yang membentuk jaring-jaring.

Gambar 1.2 Alat respirasi manusia

B.       Mekanisme Pernapasan

Proses bernapas pada manusia dapat terjadi secara sadar maupun tidak sadar. Bernapas secara sadar terjadi jika kita melakukan pengaturan-pengaturan saat pernapasan, misalnya pada saat latihan dengan cara menarik napas panjang, kemudian menahannya beberapa saat, serta mengeluarkannya. Bernapas secara tidak sadar, yaitu respirasi yang dilakukan tanpa perintah otak, misalnya pada saat kita tidur nyenyak pun kita melakukan pernapasan.

Bernapas adalah pengambilan udara pernapasan masuk kedalam paru-paru (inspirasi) dan pengeluarannya (ekspirasi). Inspirasi dan ekspirasi ini berlangsng lima belas sampai delapan belas kali setiap menit. Proses tersebut diatur oleh otot-otot diafragma dan otot antar tulang rusuk. Kerja otot-otot tersebutlah yang dapat mengatur volume ruang dada, memperbesar ataupun memperkecil menurut kehendak kita. Proses bernapas selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi dan ekspirasi.

Gambar 1.3  Inspirasi dan Ekspirasi

Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya, manusia dapat melakukan dua mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

1.    Pernapasan dada

Pernapasan dada disebut juga pernapasan tulang rusuk. Proses inspirasi diawali dengan berkontraksinya otot antar tulang rusuk, menyebabkan terangkatnya tulang rusuk. Keadaan ini menyebabkan rongga dada membesar sehingga tekanan udara di dalam dada menurun dan paru-paru mengembang. Paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udara rongga paru-paru menjadi lebih rendah dari tekanan udara luar. Dengan demikian udara dari luar masuk ke dalam paru-paru.

Sebaliknya proses ekspirasi berlangsung pada saat otot antar tulang rusuk berelaksasi sehingga tulang rusuk turun kembali. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada menyempit, sehingga tekanan udara dalam rongga dada meningkat dan paru-paru mengecil. Paru-paru yang mengecil menyebabkan tekanan udara dalam rongga paru-paru menjadi lebih tinggi dibanding tekanan udara luar, sehingga udara keluar dari paru-paru.

Gambar 1.4 Pernapasan dada

2.    Pernapasan perut

Mekanisme proses inspirasi pernapasan perut diawali dengan berkontraksinya otot diafragma, sehingga diafragma yang semula melengkung berubah menjadi datar. Keadaan diafragma yang datar mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengembang. Tekanan udara yang rendah dalam paru-paru menyebabkan udara dari luar masuk ke paru-paru.

Proses ekspirasi terjadi pada saat otot diafragma berelaksasi, sehingga diafragma kembali melengkung. Keadaan melengkungnya diafragma mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengempis, tekanan udara dalam paru-paru naik, maka udara keluar dari paru-paru.

Gambar 1.5 Pernapasan perut

C.       Mekanisme Pertukaran Co2 Dan O2

Pertukaran gas antara O2 dan CO2 terjadi melalui proses difusi, berlangsung di alveolus dan di sel jaringan tubuh. Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul-molekul secara bebas melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi menuju ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah. Faktor-faktor yang mempenaruhi difusi gas melintasi membran sel adalah tekanan parsial gas (tekanan gas tertentu, misalnya tekanan oksigen saja terhadap tekanan seluruh udara), permeabilitas membran respirasi, luas permukaan membran respirasi, kecepatan sirkulasi darah di paru-paru dan, reaksi kimia yang terjadi di dalam darah.

Gambar 1.6 Mekanisme pertukaran O2 dan CO2

O2 masuk ke dalam tubuh melalui inspirasi dari rongga hidung sampai alveolus. Di alveolus terjadi difusi O2 ke kapiler paru-paru yang terletak di dinding alveolus. Masuknya O2 dari luar  (lingkungan) menyebabkan tekanan parsial O2 atau PO2 di alveolus lebih tinggi dibandingkan dengan PO2 di kapiler paru-paru. Oleh karena itu, O2 akan bergerak dari alveolus menuju kapiler paru-paru, yang disebabkan proses difusi selalu terjadi dari daerah yang bertekanan parsial tinggi ke daerah yang bertekanan parsial rendah.

Oksigen di kapiler arteri diikat oleh eritrosit yang mengandung hemoglobin sampai menjadi jenuh. Makin tinggi tekanan parsial oksigen di alveolus, semakin banyak oksigen yang terikat oleh hemoglobin dalam darah. Hemoglobin terdiri dari empat sub unit, setiap sub unit terdiri dari bagian yang disebut heme. Di setiap pusat heme terdapat unsur besi yang dapat berikatan dengan oksigen, sehingga setiap molekul hemoglobin dapat membawa empat molekul oksigen berbentukoksihemoglobin. Reaksi antara hemoglobin dan oksigen berlangsung secara reversibel (bolak-balik) yang dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: pH, suhu, konsentrasi O2 dan CO2, serta tekanan parsial.

Reaksi pengikatan O2 oleh Hb adalah sebagai berikut

Arah reaksi tersebut ke kiri bila terjadi di jaringan tubuh, dan ke kanan bila di jaringan paru-paru.

Hemoglobin akan mengangkut O2 ke jaringan tubuh kemudian berdifusi masuk ke sel-sel tubuh. Di dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh, O2 digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel. Semakin banyak O2 yang digunakan oleh sel-sel tubuh, maka semakin banyak CO2 yang terbentuk dari proses respirasi. Hal tersebut menyebabkan tekanan partial CO2 atau PCO2 dalam sel-sel tubuh lebih tinggi dibandingkan PCO2 dalam kapiler vena sel-sel tubuh. Oleh karenanya CO2 dapat berdifusi dari sel-sel tubuh ke dalam kapiler vena sel-sel tubuh, kemudian akan di bawa oleh eritrosit menuju ke paru-paru. Di paru-paru terjadi difusi CO2 dari kapiler vena menuju alveolus. Proses tersebut terjadi karena tekanan parsial CO2 pada kapiler vena lebih tinggi dari pada tekanan parsial CO2 dalam alveolus.

Bila pengangkutan O2 terutama dilaksanakan oleh Hb, maka pengangkutan CO2 dilakukan oleh plasma darah. CO2 dapat larut dengan baik di dalam plasma darah dan membentuk asam karbonat:

Akibat terbentuknya asam karbonat tersebut, pH darah menurun sampai 4,5, karena H2CO3 sebagai suatu senyawa yang labil akan mengurai dan meningkatkan kadar ion H+ darah :

Jadi CO2 diangkut oleh darah dalam bentuk ion HCO3ˉ. Proses pengangkutan dengan pengubahan secara bolak-balik dari CO2 menjadi H2CO3 dan sebaliknya dipercepat oleh enzim karbonat anhidrase.

CO2 dalam eritrosit akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat yang dapat menyebabkan darah bersifat asam. Darah yang bersifat asam dapat melepaskan banyak O2 ke dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh yang memerlukannya. Reaksi pembentukan asam karbonat adalah sebagai berikut:

Akibat tebentuknya asam karbonat, pH darah menjadi asam yaitu sekitar 4.5, keasaman tersebut dinetralkan oleh ion-ion Natrium (Na +) dan Kalium (K+) dalam darah.

D.     Volume dan Kapasitas Paru-Paru

Volume udara respirasi pada setiap orang berbeda-beda, tergantung pada ukuran paru-paru, kekuatan bernapas, dan cara bernapas. Pada orang dewasa, volume paru-paru berkisar antara 5 – 6 liter yang terdiri dari:

1.   Volume Tidal (VT). Volume udara tidal adalah volume udara hasil inspirasi atau ekspirasi pada setiap kali bernapas normal. Volume udara tidal bervariasi tergantung pada tingkat kegiatan seseorang. Pada kondisi tubuh istirahat, volume udara tidal sebanyak kira-kira 500 mililiter pada rata-rata orang dewasa muda, dan besarnya akan meningkat bila kegiatan tubuh meningkat. Dari 500 mililiter udara tidal yang dipernapaskan pada kondisi istirahat tersebut hanya 350 mililiter saja yang dapat sampai di alveolus, sedang yang 150 mililiter mengisi ruang yang terdapat pada saluran respirasi (disebut ruang rugi).

2.   Volume Cadangan Inspirasi (VCI), adalah volume udara yang dapat dihisap dengan kekuatan inspirasi yang lebih kuat setelah volume tidal dilakukan, pada keadaan normal sebanyak kira-kira 3000 mililiter.

3.   Volume Cadangan Ekspirasi (VCE), adalah volume udara ekstra yang dapat dikeluarkan (dihembuskan) dengan ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi normal, pada keadaan normal sebanyak kira-kira 1000 mililiter.

4.   Volume Residu (VR), yaitu volume udara yang masih tetap berada dalam paru-paru setelah ekspirasi kuat, kira-kira sebanyak 1500 mililiter.

Dalam menguraikan proses respirasi terkadang diperlukan penyatuan dua atau lebih jenis-jenis volume di atas. Kombinasi dari jenis-jenis volume itu disebut kapasitas paru-paru. Beberapa jenis kapasitas paru-paru sebagai berikut.

1.    Kapasitas Inspirasi (KI), sama dengan volume tidal ditambah dengan volume cadangan inspirasi. Kapasitas inspirasi merupakan jumlah udara yang dapat dihirup oleh seseorang mulai ekspirasi normal dan mengembangkan paru-parunya sampai jumlahnya maksimum (kira-kira 3500 ml).

2.    Kapasitas Residu Fungsional (KRF), sama dengan volume cadangan ekspirasi ditambah dengan volume residu. Besarnya kapasitas residu fungsional adalah udara yang tersisa dalam paru-paru pada akhir ekspirasi normal (kira-kira 2500 ml).

3.    Kapasitas Vital (KV), sama dengan volume cadangan inspirasi ditambah dengan volume tidal dan volume cadangan ekspirasi. Kapasitas vital ini adalah jumlah udara maksimum yang dapat dikeluarkan dari paru-paru seseorang setelah terlebih dahulu mengisi paru-paru secara maksimum dan kemudian mengeluarkan sebanyak-banyaknya (kira-kira 4500 ml).

4.    Kapasitas total paru-paru, adalah volume maksimum dimana paru-paru dapat dikembangkan sebesar mungkin dengan inspirasi paksa atau sama dengan kapasitas vital ditambah dengan volume residu (kira-kira 6000 ml).

• KI   =  VT + VCI
• KRF =  VCE + VR
• KV  =  VCI + VT + VCE

Dengan:

VT       =  volume tidal

VCI     =  volume cadangan inspirasi

VCE    =  volume cadangan ekspirasi

VR      =  volume residu

KI        =  kapasitas inspirasi

KRF    =  kapasitas residu fungsional

KV      =  kapasitas vital

E.       Faktor yang Mempengaruhi Respirasi

Cepat-lambatnya manusia melakukan respirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya sebagai berikut.

1.    Umur, bertambahnya umur seseorang mengakibatkan frekuensi respirasi menjadi semakin lambat. Pada usia lanjut, energi yang digunakan lebih sedikit dibandingkan pada saat usia pertumbuhan, sehingga oksigen yang diperlukan relatif lebih sedikit.

2.    Jenis Kelamin, pada umumnya, laki-laki lebih banyak membutuhkan energi, sehingga memerlukan oksigen yang lebih banyak dari pada perempuan.

3.    Suhu Tubuh, manusia memiliki suhu tubuh yang konstan (berkisar antara 36- 37 0C) karena manusia mampu mengatur produksi panas tubuhnya dengan cara meningkatkan laju metabolisme. Jika suhu tubuh turun, maka tubuh akan meningkatkan metabolismenya, sehingga kebutukan akan oksigen meningkat.

4.    Aktifitas, posisi tubuh akan mempengaruhi banyaknya otot yang bekerja. Misalnya pada saat berlari, otot akan berkontraksi, sehingga oksigen yang dibutuhkan lebih banyak dan laju respirasi pun akan meningkat dibandingkan pada saat orang berdiri.

F.        Gangguan Pernapasan pada Manusia

Gangguan pada Saluran Respirasi

1.    Disebabkan oleh Infeksi

·           Faringitis, merupakan peradangan pada faring sehingga timbul rasa nyeri pada waktu menelan makanan ataupun kerongkongan terasa kering. Gangguan ini disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus dan dapat juga disebabkan banyak merokok

·           Dipteri, merupakan penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri Corynebacterium diptherial yang dapat menimbulkan penyumbatan pada rongga faring (faringitis) maupun laring (laringitis) oleh lendir yang dihasilkan bakteri tersebut. Bila racun dipteri menyebar melalui aliran darah, maka hal ini akan merusak selaput jantung, demam, kelelahan, dan kadang-kadang lumpuh dan seringkali menimbulkan kematian.

·           Tonsilitis, adalah radang disebabkan infeksi pada tonsil disebabkan oleh bakteri. Gejalanya adalah sakit tenggorokan, sulit menelan, temperatur badan naik, demam, dan otot-otot terasa sakit.

·           Bronkitis, adalah radang selaput lendir pada trakea dan saluran bronkial. Gejalanya adalah batuk-batuk, demam, sakit di bagian dada.

2.   Tidak disebabkan oleh infeksi

·           Rinitis, adalah radang membran mukosa pada rongga hidung menyebabkan bengkak dan mengeluarkan banyak lendir (sekresi). Peradangan ini disebabkan oleh alergi terhadap sesuatu benda atau suasana.

·           Asma,    adalah gangguan pada sistem pernapasan dengan gejala sukar bernapas ditandai dengan kontraksi yang kaku dari bronkiolus menyebabkan kesukaran bernapas. Asma biasanya disebabkan oleh hipersensitivitas bronkiolus (disebut asma bronkiale) terhadap benda-benda asing di udara. Pada penderita di bawah usia 30 tahun, asma kira-kira 70% disebablkan oleh hipersensitivitas alergi, terutama hipersensivitas terhadap tumbuhan. Pada penderita yang lebih tua, kira-kira 70% asma disebabkan karena alergi pada bahan bahan kimia dan kabut/debu.

Gangguan pada alveolus

1.   Disebabkan oleh Infeksi

• Pneumonia adalah peradangan paru-paru dimana alveolus biasanya berisi cairan dan eritrosit yang berlebihan. Jenis pneumonia yang umum adalah pneumonia bakteri. Penyakit ini dimulai dengan infeksi dalam alveolus, yaitu membran paru-paru mengalami peradangan dan berlubang-lubang sehingga cairan dan eritrosit masuk ke dalam paru-paru. Dengan demikian, alveolus terinveksi oleh cairan dan eritrosit. Infeksi disebarkan oleh bakteri dari satu alveolus lain sehingga dapat meluas ke seluruh lobus bahkan seluruh paru-paru.

• Tuberkolosis (TBC). Merupakan penyakit spesifik yang disebabkan oleh bakteri Mycobacterium tuberculosae. Bakteri ini dapat menyerang semua organ tubuh, tetapi yang paling sering adalah paru-paru dan tulang.Pada tuberculosa, serangan bakteri menyebabkan reaksi jaringan yang aneh dalam paru-paru. Daerah yang terinfeksi akan diserang oleh makrofag, sehingga daerah tersebut rusak dan akan dikelilingi oleh jaringan fibrotik untuk membentuk tonjolan yang disebut tuberkel. Proses ini membantu membatasi penyebaran tuberkel yang mengandung bakteri dalam paru-paru. Tetapi hampir 3% dari seluruh penderita tuberkulosis tidak terbentuk proses (pendindingan) ini, sehingga tuberkel yang berisi bakteri menyebar ke seluruh paru-paru. Pada stadium lanjut akan menyebabkan daerah fibrotik di seluruh paru-paru sehingga mengurangi jumlah jaringan paru-paru fungsional. Keadaan ini menyebabkan:

o    peningkatan kerja sebagian otot pernapasan yang berfungsi untuk pertukaran udara paru-paru menyerang,

o    mengurangi kapasitas vital dan kapasitas pernapasan,

o    mengurangi luas permukaan membran respirasi, yang akan meningkatkan ketebalan membran respirasi sehingga menimbulkan penurunan kapasitas difusi paru-paru.

2.    Tidak disebabkan oleh infeksi

• Emfisema paru-paru, adalah suatu kondisi dimana alveoli menjadi luas secara berlebihan, mengakibatkan penggelembungan paru-paru yang berlebihan sehingga terdapat udara yang berlebihan di dalam paru-paru. Dengan demikian pernapasan menjadi sulit, hal ini disebabkan oleh:

o    infeksi kronik karena rokok atau bahan-bahan lain yang mengiritasi bronkus dengan serius sehingga mengacaukan mekanisme pertahanan normal saluran respirasi.

o  infeksi akibat kelebihan mukus akibat peradangan dan edema epitel bronkiolus.

o    gangguan saluran respirasi, menyebabkan kesukaran ekspirasi dan udara yang terperangkap dalam alveolus menyebabkan alveolus menjadi renggang.

                        Gangguan pada Sistem Transportasi

• Asfiksi, adalah gangguan dalam pengangkutan oksigen ke jaringan atau gangguan penggunaan oksigen oleh jaringan disebabkan terganggunya fungsi paru-paru, pembuluh darah maupun jaringan tubuh. Misalnya pada orang tenggelam menyebabkan alveolus terisi air. Gangguan lain adalah keracunan Karbonmonooksida karena hemoglobin (Hb) mengikat karbonmonoksida (CO) sehingga pengangkutan oksigen (O2) dalam darah berkurang.

• Hipoksia, adalah kekurangan oksigen di dalam jaringan. Bila cukup berat, hipoksia dapat menyebabkan kematian sel-sel, tetapi pada tingkat yang kurang berat akan mengakibatkan:

o    penekanan aktivitas mental, kadang-kadang memuncak sampai koma, dan

o    Menurunkan kapasitas kerja otot

• Asidosis, disebabkan meningkatnya kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah menyebabkan terganggunya respirasi.
• Sianosis. Adalah kebiruan pada kulit disebabkan karena jumlah hemoglobin deoksigenisasi yang berlebihan di dalam pembuluh darah kulit, terutama dalam kapiler.

Rangkuman

1.        Pernapasan adalah proses pertukaran gas antara makhluk hidup dengan lingkungannya.

2.        Alat pernapasan manusia terdiri atas hidung, pangkal ternggorok (laring), batang tenggorok (trakea), cabang tenggorok (bronkus), dan paru-paru.

3.        Di dalam hidung udara disaring, disesuaikan suhunya, dan diatur kelembabannya.

4.        Pertukaran oksigen dengan karbondioksida terjadi dalam alveolus.

5.        Proses pernapasan meliputi pengambilan oksigen untuk oksidasi biologi yang menghasilkan energi serta pengeluaran zat sisa berupa karbondioksida dan air.

6.        Pemasukan udara (menarik napas) disebut inspirasi. Pengeluaran udara (mengeluarkan napas) disebut ekspirasi.

7.        Masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru-paru disebabkan oleh kerja otot-otot diafragma dan otot-otot antar tulang rusuk.

8.        Frekuensi respirasi adalah jumlah bernapas (inspirasi-ekspirasi), dipengaruhi oleh umur, jenis kelamin, suhu tubuh, berat badan dan aktifitas (kegiatan).

9.        Pernapasan yang menggunakan otot diafragma disebut pernapasan perut. Pernapasan yang menggunakan otot antar tulang rusuk disebut pernapasan dada.

10.    Beberapa penyakit yang mengganggu sistem pernapasan antara lain selesma, influenza, bronkitis, asma, TBC, pneumonia, dan pleuritis.

Tes Formatif

1.         Fungsi silia pada trakea adalah….

a.    Membuat lendir mengalir ke faring

b.    Memperkuat dinding trakea

c.    enghangatkan udara pernapasan yang masuk

d.   menangkap kotoran yang masuk

2.         Bila otot antartulang rusuk berkontraksi maka ….

a.       Volume rongga dada membesar, terjadi inspirasi

b.      Volume rongga dada mengecil, terjadi ekspirasi

c.       Volume rongga dada mengecil, terjadi inspirasi

d.      Tekanan paru-paru meningkat, terjadi inspirasi

3.         Jalur yang tepat untuk menunjukkan keluarnya karbon dioksida dalam tubuh adalah ….

a.       Alveolus –> bronkiolus –> bronkus –> laring –> trakea

b.      Alveolus –> bronkiolus –> bronkus –> trakea –> laring

c.      Alveolus –> bronkus –> bronkiolus –> trakea –> laring

d.      Laring –> trakea –> bronkus –> bronkiolus –> alveolus

4.         Sewaktu mengeluarkan napas, otot tulang rusuk berelaksasi, tulang dada turun sehingga rongga dada mengecil, berarti tekanan udara membesar dan udara keluar dari paru-paru. Pernapasan ini disebut….

a.       Pernapasan dalam

b.      Pernapasan luar dan dalam

c.       Pernapasan dada

d.      Pernapasan perut

5.         Faktor yang mempengaruhi frekuensi pernapasan pada manusia kecuali….

a.       Umur

b.      Jenis kelamin

c.       Ukuran dada

d.      Suhu tubuh

e.       Posisi tubuh

6.         Pada ujung laring terdapat katup penutup atau anak tekak (epiglotis) yang berfungsi untuk ….

a.       menutup laring sewaktu menelan makanan

b.      menyaring udara sebelum masuk ke dalam paru-paru

c.       menghangatkan udara sebelum masuk ke dalam paru-paru

d.      menjaga agar kotoran tidak masuk ke dalam laring

7.         Fase ekspirasi pada pernapasan perut dapat terjadi karena ….

a.       Otot interkostal relaksasi

b.      Otot interkostal relaksasi

c.       Otot diafragma relaksasi

d.      Otot diafragma kontraksi

8.         Volume udara yang merupakan volume udara hasil inspirasi atau ekspirasi pada setiap kali bernapas normal adalah….

a.       Volume tidal

b.      Volume cadangan inspirasi

c.       Volume cadangan ekspirasi

d.      Volume residu

9.         Gangguan pada saluran respirasi berikut ini yang disebabkan oleh adanya infeksi kecuali….

a.       Faringitis

b.      Rinitis

c.       Ttonsilitis

d.      Dipteri 

10.     Asidosis adalah ganguan dalam sistem pernapasan yang disebabkan oleh ….

a.         jumlah hemoglobin deoksigenisasi yang berlebihan di dalam pembuluh darah kulit, terutama dalam kapiler

b.          kekurangan oksigen di dalam jaringan

c.          bakteri Corynebacterium diptherial

d.         meningkatnya kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah

Cocokkan jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif Modul 1 yang terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar. Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan Anda terhadap materi Kegiatan Belajar.

Arti tingkat penguasaan: 90 % – 100 % = baik sekali

                                        80 % – 89 %  = baik

                                        70 % – 79 %   = cukup

                                            < 70 %        = kurang       

Apabila mencapai tingkat penguasaan 80 % atau lebih, Anda dapat meneruskan dengan Kegiatan Belajar selanjutnya. Bagus! Jika masih di bawah 80 %, Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar ini, terutama bagian yang belum dikuasai.

KUNCI JAWABAN TES FORMATIF

1. d ( pada trakea lapisan bersilia berfungsi untuk menahan debu atau kotoran dalam udara agar tidak masuk ke dalam paru-paru)
2. a (hasil dari berkontraksinya otot antar tulang rusuk ialah volume rongga dada membesar dan terjadi inspirasi
3. b (hasil difusi udara di dalam Alveolus akan dikeluarkan melalui bronkiolus lalu bronkus lalu trakea selanjutnya laring dan ke hidung untuk penghembusan nafas keluar tubuh)
4. c (proses ekspirasi berlangsung pada saat otot antar tulang rusuk berelaksasi sehingga tulang rusuk turun kembali. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada menyempit, sehingga tekanan udara dalam rongga dada meningkat dan paru-paru mengecil, sehingga udara keluar dari paru-paru)
5. c (yang mempengaruhi frekuensi pernapasan pada manusia adalah umur, jenis kelamin, suhu tubuh dan aktifitas (posisi tubuh))
6. a (Epiglotis selalu dalam keadaan terbuka, dan hanya menutup jika ada makanan yang masuk ke kerongkongan atau saat menelan)
7. c (Proses ekspirasi terjadi pada saat otot diafragma berelaksasi, sehingga diafragma kembali melengkung. Keadaan melengkungnya diafragma mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengempis, tekanan udara dalam paru-paru naik, maka udara keluar dari paru-paru)
8. a (Volume udara tidal adalah volume udara hasil inspirasi atau ekspirasi pada setiap kali bernapas normal)
9. d (rinitis dan asma merupakan gangguan pada saluran respirasi yang tidak disebabkan oleh adanya infeksi)
10. d (asidosis disebabkan meningkatnya kadar asam karbonat dan asam bikarbonat dalam darah menyebabkan terganggunya respirasi)

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A., Reece, dan Mitchell. 2004. Biologi Edisi Kelima-Jilid II1. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Kimball John W. Biologi Edisi Kelima-Jilid II. Jakarta: Erlangga.

Pearce Evelyn C. 1985. Anatomi dan Fisiologi untuk Para Medis. Jakarta: PT. Gramedia

Setyaningsih Eko. 2010. Biology Bringing Science To Your Live. Jakarta: Bailmu

Wulangi, Kartolo S. 1993. Prinsip-prinsip Fisiologi Hewan. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.