Sistem Respiratori

1.0 PENGENALAN

Anatomi dan fisiologi merupakan bidang kajian berkaitan dengan struktur tubuh badan dan proses-proses yang berlaku dalam tubuh badan manusia. Ia juga membolehkan kita memahami bahagian-bahagian tubuh badan dan tindak balas yang berlaku dalam tubuh badan berkaitan dengan organ, sistem saraf, sistem otot, dan tenaga dalam tubuh badan semasa bersukan.

Matapelajaran ini membolehkan pengamalnya mengaplikasikan pengetahuan dalam anatomi dan fisiologi bagi meningkatkan kecergasan tubuh badan semasa melakukan aktiviti bersukan dalam kehidupan seharian. Bertepatan dengan tajuk yang akan dikupas dengan lebih mendalam iaitu sistem respiratori manusia.  Definisi respirasi merujuk kepada proses pertukaran gas di dalam badan. Setiap benda hidup yang berada di atas muka bumi ini  akan menjalani proses respirasi untuk terus hidup samada manusia mahupun tumbuhan. Namun tidak semua proses respirasi antara benda hidup beroperasi dengan cara yang sama. Contonya manusia memerlukan oksigen (O²) dan mengeluarkan karbon dioksida (Co²) manakala tumbuhan pula memerlukan Co² dan mengeluarkan O² semasa proses respirasi berlangsung.

Dalam tugasan penulisan akademik ini ada menceritakan secara terperinci mengenai sistem respirasi yang berlaku. Bermula daripada penglibatan organ-organ yang terlibat sehinggalah kepada proses resapan gas-gas di alveolus.

Sistem respiratori merupakan sistem yang penting bagi hidupan seperti manusia dan haiwan untuk terus menerima oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida dari tubuh badan. Manusia dewasa memerlukan 95 % pernafasan oksigen di dalam darah. Pernafasan ini adalah penting untuk membekalkan oksigen dan menyingkirkan karbon dioksida dan mengekalkan kestabilan keadaan dan persekitaran tubuh badan iaitu homeostasis. Fungsi utama sistem respiratori ini juga adalah untuk mengangkut bekalan darah beroksigen agar kandungan oksigen tersebut dapat disalurkan dan digunakan ke seluruh bahagian tubuh badan. Semasa kita menarik nafas, gas oksigen akan masuk ke dalam paru-paru dan karbon dioksida akan dikeluarkan. Proses ini dinamakan sebagai pertukaran gas dalam sistem pernafasan.

            Dalam sistem respiratori terdapat beberapa komponen dan organ yang mempunyai peranan penting untuk pertukaran gas berlaku. Komponennya ialah saluran pernafasan yang terdiri daripada salur nasal, farinks, trakea, bronkus, dan bronkiul. Saluran pernafasan ini juga merupakan tempat dimana udara dilembabkan dan tempat deria bau berfungsi. Udara mengalir ke paru-paru dan dikeluarkan dari tubuh melalui saluran pernafasan ini.

Hidung adalah sebahagian daripada organ yang terlibat dengan sistem pernafasan. Ia berfungsi sebagai saluran untuk keluar masuk gas oksigen dan karbon dioksida. Selain itu, hidung juga mempunyai peranan untuk menghidu bau di sekeliling kita. Hidung manusia terdiri daripada daripada tulang dan rawan.  Lubang hidung terdiri daripada dua saluran yang dipisahkan oleh septum hidung. Antara fungsi hidung yang lain ialah melembabkan udara yang masuk ke paru-paru. Udara yang masuk ke paru-paru ini dapat dilembapkan kerana menghasilkan mukus sebanyak satu liter sehari.

Farinks pula berfungsi sebagai laluan udara dan makanan yang berbentuk seperti saluran corong yang bermula dari bahagian dalam hidung dan memanjang ke arah leher. Panjang farinks ini adalah kira-kira 13 sentimeter. Kemudian, selepas farinks, organ larinks yang dikenali juga sebagai kotak suara berada di bahagian bawah farinks. Larinks mengandungi beberapa tulang rawan termasuklah epiglottis. Apabila larinks dimasuki oleh sesuatu benda, kita akan berasa tersedak. Tersedak itu merupakan satu refleks perlindungan bagi mengelakkan benda asing masuk ke dalam paru-paru.

Udara akan memasuki ruangan trakea pula selepas melalui hidung, farinks, dan larinks. Trakea merupakan saluran udara yang bersambung dengan bronchi. Di dalam dinding trakea, terdapat sel-sel epithelium yang mempunyai peranan untuk memerangkap habuk. Kalenjar perembes mukus juga terdapat di dalam trakea untuk membersihkan udara yang disedut masuk ke dalam paru-paru. Bronkus pula terdiri daripada tisu epitilium yang mengandungi unjuran rambut halus diatas permukaannya. Ia berfungsi untuk menghalang zarah-zarah kecil seperti habuk dan debu memasuki kawasan paru-paru. Bronkiul pula terdiri daripada salur udara yang paling halus yang terkandung dalam paru-paru. Bronkiul  merupakan cabang bronkus yang menyebarkan udara ke aveolus.

Alveolus merupakan kantung udara yang menempatkan kawasan pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida. Setiap alveolus dikelilingi dengan kapilari darah  yang membebaskan karbon dioksida ke dalam alveolus dan dihembus keluar. Darah membebaskan karbon dioksida ke dalam alveolus melalui kapilari darah, kemudian dalam waktu yang sama darah kapilari mengandungi hemoglobin akan mengikat oksigen dari udara untuk dibawa ke sel-sel tubuh badan. Di dalam sel-sel tubuh badan, oksigen dilepaskan dan digunakan oleh sel-sel tersebut bagi menghasilkan tenaga, sementara karbon dioksida dihasilkan. Karbon dioksida ini seterusnya di hantar ke paru-paru untuk dihembuskan. Di dalam tubuh manusia yang sihat, jumlah alveolus mencakupi sehingga 250 juta. Alveolus tersebut mempunyai keluasan separuh daripada gelanggang tenis iaitu kira-kira 80 kali permukaan luas permukaan tubuh badan jika ia direntangkan. Paru-paru terbentuk dengan adanya alveolus dan bronkiul di dalamnya.

1.0  FISIOLOGI PERNAFASAN

Respirasi atau bernafas memiliki tiga fungsi utama iaitu untuk mengambil oksigen, mengeluarkan kabon dioksida dan meregulasikan komposisi relative dari darah. Tubuh manusiakan memerlukan oksigen (O²) untuk metabolism makanan. Sepanjang proses metabolism, oksigen akan digabungkan dengan atom karbon dalam makanan, menghasilkan karbon dioksida (CO²). Syaifuddin, (1996) menyatakan bahawa proses mengambil O² ini dikenali sebagai inspirasi (inhalation) dan proses mengeluarkan CO² dipanggil ekspirasi(exhalation). Sistem pernafasan melibatkan beberapa organ termasuk hidung, trakea, peparu, tulang rusuk, otot interkosta, bronkus, bronkiol, alveolus dan diafragma. Udara akan disedut ke dalam paru-paru melalui hidung dan trakea.

Paru-paru merupakan sepasang organ yang terletak di dada yang berfungsi untuk pernafasan iaitu proses pertukaran karbon dioksida dengan oksigen dari udara. Paru-paru terletak di dalam rongga vakum. Oleh sebab itu, apabila dada mengembang semasa menarik nafas, paru-paru juga turut mengembang. Manakala, sewaktu menghembus nafas, dada akan mengecil maka paru-paru turut menguncup. Paru-paru adalah lembut dan berongga.

Salur darah pula bermula dari trakea. Di dinding dalam trakea, terdapat sel-sel epitilium yang memerangkap habuk. Terdapat juga kalenjar perembes mukus yang berperanan membersihkan udara sedutan yang memasuki paru-paru. Trakea bercabang membentuk bronkus kanan dan kiri dan dilapisi oleh tisu epitilium. Di permukaan eptilium, terdapat unjuran rambut yang halus dan berfungsi menghalang zarah-zarah kecil seperti habuk dan debu daripada memasuki paru-paru.

Daripada bronkus , salur darah terus bercabang sehingga akhirnya membentuk bronkiol iaitu salur udara paling halus. Pertukaran gas hanya berlaku dikantung udara yang dikenali sebagai alveolus. Jumlah alveolus pada manusia yang sihat kira-kira 250 juta yang jika dibentangkan boleh mencakupi keluasan separuh padang tenis atau kira-kira 80 kali luas permukaan tubuh badan.

Setiap alveolus dikelilingi oleh banyak kapilari darah. Melalui kapilari ini, darah membebaskan karbon dioksida ke dalam alveolus dan akhirnya menghembuskan keluar. Pada waktu yang sama, darah kapilari yang mengandungi haemoglobin mengikat oksigen dari udara sedutan untuk dibawa ke sel-sel tubuh. Di sel tubuh, oksigen dilepaskan dan digunakan oleh sel-sel tersebut bagi menghasilkan tenaga, sementara karbon dioksida dihasilkan. Karbon dioksida ini seterusnya di hantar ke paru-paru untuk dihembuskan.

3.1 SISTEM PERNAFASAN MANUSIA

Mekanisme pernafasan manusia ialah proses mekanikal memasukkan udara ke dalam paru-paru (semasa tarikan nafas) dan menghembus semula ke udara ( semasa hembusan nafas).          

Semasa tarikan nafas berlaku, otot difragma mengecut dan menyebabkan diafragma mendatar. Pada masa yang sama, otot interkosta luar mengecut dan mengakibatkan tulang rusuk naik ke atas dan ke depan. Hal ini akan meningkatkan isipadu rongga toraks dan menurunkan tekanan di dalam paru-paru. Udara atmosfera yang mempunyai tekanan yang tinggi akan merempuh masuk ke dalam paru-paru.

Manakala, hembusan nafas akan berlaku apabila otot interkosta luar mengendur. Tulang rusuk pula akan kembali ke kedudukan asal. Pada masa yang sama, otot diafragma akan mengendur untuk membenarkan organ-organ abdomen menolaknya kembali kepada bentuk kubah yang asal. Hal ini akan mengurangkan isipadu rongga toraks dan membenarkan paru-paru yang kenyal mengempis lalu memaksa udara keluar darinya semasa hembusan nafas.

1.0 RESPIRASI DALAMAN

Respirasi dalaman  melibatkan pertukaran gas-gas respiratori antara darah dan sel-sel tisu. Pertukaran ini akan melibatkan pemindahan oksigen daripada darah ke sel-sel tisu dan karbon dioksida daripada sel-sel tisu kepada darah. Oksigen yang diangkut dalam bentuk oksihaemoglobin oleh darah akan dibebaskan daripada sebatian tersebut dan meresap ke dalam sel-sel tisu. Pada masa yang sama karbon dioksida akan meresap ke dalam darah untuk membentuk asid karbonik. Asid ini membebaskan ion-ion bikarbonat ke dalan plasma darah yang diangkut oleh sistem peredaran darah untuk dikumuh. Respirasi dalaman menyebabkan darah pada vena lebih banyak dengan karbon dioksida berbanding dengan darah yang meninggalkan paru-paru untuk ke jantung.

3.1 PROSES PENGANGKUTAN GAS OLEH DARAH

Darah beroksigen diangkut ke sel-sel tubuh badan. Sel-sel akan menggunakan oksigen. Sel-sel tisu badan akan membebaskan karbon dioksida ke dalam darah dan diangkut ke paru-paru. Pengangkutan oksigen boleh diangkut melalui dua cara. Pertama, oksigen tersebut akan larut di dalam plasma. Manakala, cara kedua ialah melalui pelarutan haemoglobin untuk membentuk oksihemoglobin.

Oksihemoglobin adalah satu kompound yang tidak stabil. Oleh itu, ia mudah untuk menghuraikan oksigen tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi penghuraian tersebut adalah tahap oksigen yang rendaH, pH rendah, suhu yang tinggi dan peningkatan pengeluaran karbon dioksida dalam badan.

Pengangkutan karbon dioksida pula ialah diangkut melalui tiga cara. Cara pertama ialah melalui pelarutan dalam plasma. Kedua, melalui ion bikarbonat. Seterusnya ialah melalui gabungan dengan hemoglobin untuk membentuk karbominohemoglobin.

3.1 FUNGSI SISTEM RESPIRASI

Sistem pernafasan berfungsi untuk mengangkut udara ke paru-paru. Oleh itu, oksigen dalam udara akan mengangkut daripada paru-paru dan menghantar ke dalam darah. Manakala, karbon dioksida akan diangkut daripada darah ke paru-paru dari arah yang bertentangan.

3.2 MEKANISME HEMEOTASIS – KAWALAN RESPIRASI

                   Respirasi adalah tindakan yang dikawal oleh bahagian otka yang merangsang pengucupan diafragnma dan otot interkosta dalaman. Pusat memproses mekanisme tarikan nafas ini terletak di dalam medula oblongata iaitu bahagian yang menghasilkan impuls saraf beritma untuk merangsang pengucupan otot difragma dan interkosta luar. Kebiasaannya, mekanisme ini berakhir apabila otot-otot dalam keadaan rehat tetapi apabila pernafasan berlaku dengan laju, pusat penafasan yang memproses mekanisme hembusan nafas dengan mudah di berhentikan melalui rangsangan otot diafragma dan interkosta dalam.

                   Pheomotasiks yang terletak di bahagian otak menghalang pusat tarikan nafas, membataskan pengucupan otot diafragma dan interkosta luar serta mencegah paru-paru daripada menjadi telalu kembang. Malah, apneusis yang juga terletak di bahagian otak merangsang pusat tarikan nafas serta menyumbang pengucupan otot-otot.

            Pusat pernafasan adalah dipengaruhi oleh rangsangan yang diterima daripada tiga kumpulan neuron iaitu pusat kemeresepter, kemoreseptor periferi dan reseptor rengang. Pusat kemeresepter ialah saraf-saraf pusat dan terletak dalam medula oblongata dan berfungsi mengawal cecair kimia serebrospina. Apabila karbon dioksida daripada plasma memasuki cecair serebrospina, ia membentuk HCO3- dan H+ serta nilai pH menjadi lebih berasid. Sebagai tindakbalas untuk pengurangan nilai pH, pusat kemoreseptor merangsang pusat pernafasan untuk meningkatkan kadar mekanisme tarikan nafas.

Kemoreseptor periferi pula ialah saraf-saraf di sistem saraf periferi yang terletak dalam aorta badan-badan dalam dinding lengkung aorta dan dalam karotid badanbadan

dalam dinding-dinding bagi karotid arteri, mengawal kimia darah.Peningkatan dalam nilai pH dan pO2, menyebabkan reseptor ini merangsang pusat pernafasan.

Manakala reseptor regang dalam dinding bronkus dan bronkiol diaktifkan apabila paru-paru mengembang kepada had fizikal mereka. Reseptor ini memberi isyarat kepada

pusat pernafasan untuk memberhentikan rangsangan serta membenarkan penamatan bagi memulakan ke atas otot-otot mekanisme tarikan nafas. Tindak balas ini dikenali sebagai tindakan Hering-Breur.

1.0      RESPIRASI LUARAN

Definisi respirasi luar ialah pertukaran gas (oksigen masuk dan karbon dioksida keluar) antara alveolus dan darah (pertukaran gas pulmonari). Pertukaran gas di dalam badan berlaku mengikut hukum penyerapan.  Respirasi luar berlaku apabila menarik nafas (oksigen diambil) dan membuang (karbon dioksida dibuang).

4.1 MEKANISME MENARIK NAFAS DAN MENGHEMBUS NAFAS

Penyedutan udara berlaku apabila individu menarik nafas melalui hidung atau mulut. Udara masuk ke dalam badan dan pergi ke paru-paru. Udara memenuhi paru-paru menyebabkan paru-paru mengembang. Apabila paru-paru mengembang maka difragma menguncup dan bergerak ke bawah (flattens out) menyebabkan isipadu torarik meningkat. Pada masa yang sama otot interkosta luar menguncup (contract) dan otot  interkosta dalam berada dalam keadaan rehat (relax) menyebabkan tulang rusuk dan sternum bergerak ke atas dan ke luar. Proses tersebut menyebabkan isipadu rongga torarik meningkat dan tekanan  rongga torarik menurun maka udara masuk ke dalam paru-paru. Semasa menghembus udara, difragma berada dalam keadaan rehat (relax) dan difragma kembali pada bentuk asal semula (bentuk loceng). Otot interkosta luar berada dalam keadaan rehat (relax) dan otot intercostal dalam menguncup (contract) menyebabkan tulang rusuk dan sternum bergerak ke bawah dan ke dalam. Proses tersebut menyebabkan isipadu rongga torarik menurun dan tekanan rongga torarik meningkat maka udara dihembus keluar daripada paru-paru.

4.1 PROSES SEMASA RESPIRASI LUARAN

Semasa respirasi luar berlaku, darah yang kurang oksigen melalui sistem pulmonari  dan membentuk scarlet river yang akan kembali semula kepada jantung. Jantung akan mengangkut darah yang banyak oksigen ke seluruh badan menggunakan sistem sistemik. Warna darah yang gelap (darah kurang oksigen) berubah kepada warna terang (banyak oksigen) kerana oksigen diambil oleh haemoglobin semasa darah kurang oksigen  melalui sistem pulmonari dan karbon dioksida diangkut daripada darah pada masa yang sama. Oleh sebab sel pada badan manusia secara berterusan menggunakan oksigen  maka kandungan oksigen dalam darah lebih rendah berbanding kandungan oksigen di alveolus. Maka oksigen  daripada alveolus melalui membran pernafasan ke dalam darah kurang oksigen pada kapilari pulmonari. Pada masa yang sama, sel tisu  mengambil oksigen daripada darah pada sistem sistemik dan membuang karbon dioksida daripada sel tisu ke dalam darah. Oleh sebab kepekatan kandungan karbon dioksida yang tinggi pada kapilari pulmonari berbanding pada alveolus, karbon dioksida di dalam darah keluar ke alveolus dan karbon dioksida dibuang oleh paru-paru-paru semasa menghembus udara. Ketika darah membuang karbon dioksida, darah daripada paru-paru yang masuk ke dalam vena pulmonari mengandungi oksigen yang tinggi dan kandungan karbon dioksida kurang bersedia untuk dipam oleh jantung ke sistem sistemik.

6.1                         ROSES PERTUKARAN GAS RESPIRASI ANTARA DARAH DAN SEL BADAN

Darah yang meninggalkan kapilari darah untuk kembali ke peparu yang mempunyai tekanan separa oksigen (PO2) rendah dan tekanan separa karbon dioksida (PO2) tinggi. Pertukaran gas berlaku semula antara darah dan udara alveolus. Darah yang sampai ke tisu kapilari mempunyai tekanan separa oksigen yang lebih tinggi daripada tekanan separa oksigen sel badan. Oksigen meresap dari darah ke dalam sel di tisu. Pada masa yang sama, PO2 yang lebih tinggi dalam sel di tisu menyebabkan karbon dioksida meresap dari sel ke dalam kapilari darah yang mempunyai PCO2 yang lebih rendah.

O2 dan CO2 bergerak di antara darah kapilari sistemik dan sel tisu melakui resapan mudah sama seperti pergerakan gas di antara darah kapilari dan gas alveolus di dalam paru-paru. Kadar pemindahan gas melalui satu lapisan tisu berkadar terus dengan luas kawasan tisu dan perbezaan tekanan separa gas di antara kedua-dua bahagian dan berkadar  songsang dengan ketebalan tisu. Ketebalan sekatan darah dan gas ialah kurang daripada 0.5 mikron, tetapi jarak di antara kapilari terbuka di dalam otot rehat ialah dalam lingkungan 50 mikron. Semasa melakukan senaman, apabila buka, dan mengurangkan jarak resapan serta meningkatkan luas kawasan untuk resapan. Oleh sebab CO2 meresap melalui tisu dalam anggaran 20 kali lebih cepat daripada O2. Maka penyingkiran CO2 adalah kurang rumit jika dibandingkan dengan penghantaran O2.

1.0 RUJUKAN

A.Rahman, Ruby Husain & M. Afandi Muhamad .(2000). Fisiologi Manusia Edisi Kedua                         Selangor. Penerbit Fajar Bakti

Gan Wan Yeat & Choong Choe Hin .(2003). Sukses Biologi SPM. Selangor: Penerbit    Fajar Bakti

John B.West Diterjemah Oleh Fauziah Md.Desa & Rabindarjeet Singh . (1989). Fisiologi             Pernafasan Asasi . Kuala Lumpur : Percetakan Naz Sdn.Bhd

S. David, B. Jackie & L. Ricki (2006). “Hole’s Essentials of Human Anatomy and

            Physiology. 9th edition. New York: McGraw Hill Companies, Inc.

Tiada nama pengarang.  External Respiration. Dilayari pada 20 Februari 2012 di URL    http://www. ivy- rose.co.uk /HumanBody/ Respiratory/ Respiratory_ External_           Respiration.php

Tiada nama pengarang. The Mechanic of Breathing. Dilayari pada 24 Februari 2012 di             URL    http://www.teachpe.com/anatomy/breathing.php

Tiada nama pengarang. The Process of Breathing. Dilayari pada 26 Februari 2012 di      URL http://www.ehow.com/how-does_5117934_process-breathing.html

Terima kasih kepada ahli group aku yg sama2 menyiapkan assignment ini : Basirah, Shikin, Adilah. (G3.1)2012