PRAKTIKUM RESPIRASI

RESPIRASI

USN, ASM, FF, SN, RG

Laboratorium Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Program Studi Biologi  Universitas Pakuan

Tanggal praktikum 03 juni 2014

ABSTRAK

Mekanisme bernafas dibagi menjadi dua yaitu inspirasi dan ekspirasi. Inpirasi terjadi bila diafragma dan otot interkostal berkontraksi yang meningkatkan ukuran dada. Ketika tekanan intrapulmonary turun udara masuk ke paru-paru sampai tekaakn intrapulmonary dan tekanan atmosfer sama. Ekspirasi lebih bersifat pasif, terjadi begitu otot-otot inspitasi relaksasi dan paru-paru kembali ke semula. Bila tekanan intrapulmonary mlebihi tekanan amosfir, udara keluar dari paru-paruAda empat jenis volume respirasi dan empat jenis kapasitas respirasi. Volume respirasi antara lain :volume tidal, yaitu volume udara pada inhalasi dan ekshalasi normal. Volume Inspirasi cadangan yaitu volume udara yang dapat diinhalasi lagi setelah inhalasi volume tidal normal. Volume ekspirasi cadangan yaitu volume udara yang diekshalasikan lagi setelah ekshalasi volume tidal normal. Sedangkan kapasitas paru-paru antara lain :kapasitas total paru-paru yaitu jumlah maksimal udara yang dikandung paru-paru setelah melakukan inspirasi maksimal. Kapasitas vital yaitu jumlah maksimal udara yang dapat diekspirasikan setelah inspirasi maksimal. Kapasitas inspirasi yaitu kandungan udara maksimal yang dapat di inspirasi setelah ekspirasi normal. Kapasitas residu fungsional yaitu volume udara yang tertinggal dalam paru-paru setelah ekspirasi volume tidal normal. Pada praktikum ini bertujuan untuk mengukur volume inspirasi dan ekspirasi dari pernafasan dan mengukur besar kapasitas paru-paru yang dapat diisi udara serta mengukur volume paru-paru yang dapat menampung udara pernafasan normal selama satu menit. Dari hasil pengamatan menunjukan frekuensi pernapasan pada saat normal berbeda dengan frekuensi pernapasan setelah melalukan olahraga dan aktivitas dimana frekuensi pernapasan saat beraktvitas lebih tinggi nilainya dari frekuensi pernapasan normal. 

PENDAHULUAN

Respirasi adalah suatu proses pertukaran gas oksigen (O₂) dari udara oleh organisme hidup yang digunakan untuk serangkaian metabolisme yang akan menghasilkan karbondioksida (CO₂) yang harus dikeluarkan karena tidak dibutuhkan oleh tubuh. Setiap makhluk hidup melakukan pernapasan untuk memperoleh oksigen O₂ yang digunakan untuk pembakaran zat makanan di dalam sel-sel tubuh. Alat pernapasan setiap makhluk hidup tidaklah sama, pada hewan invertebrata memilki alat pernapasan dan mekanisme pernapasan yang berbeda dengan hewan vertebrata. (Waluyo,2010:219)

Proses pernapasan sangat penting untuk dapat mensuplai oksigen ke semua jaringan tubuh dan untuk mengeluarkan karbondioksida yang dihasilkan oleh darah melalui paru-paru (Brian, 2008). Udara masuk ke paru-paru melalui sistem berupa pipa yang menyempit (bronchi dan bronkiolus) yang bercabang di kedua belah paru-paru utama (trachea). Pipa tersebut berakhir di gelembung-gelembung paru-paru (alveoli) yang merupakan kantong udara terakhir dimana oksigen dan karbondioksida dipindahkan dari tempat dimana darah mengalir. Ada lebih dari 300 juta alveoli di dalam paru-paru manusia bersifat elastis. Ruang udara tersebut dipelihara dalam keadaan terbuka oleh bahan kimia surfaktan yang dapat menetralkan kecenderungan alveoli untuk mengempis (McArdle, et al. 1986). Alveoli paru-paru/ kantong udara merupakan kantong kecil dan tipis yang melekat erat dengan lapisan pembuluh darah halus (kapiler) yang mebawa darah yang bebas oksigen (deoxgenated) dari jantung. Molekul oksigen dapat disaring melalui dinding pembuluh darah tersebut untuk masuk ke aliran darah. Sama halnya dengan karbondioksida yang dilepaskan dari darah ke dalam kantong udara untuk dikeluarkan melalui pernapasan, menentukan jumlah oksigen yang masuk ke dalam darah dan jumlah karbondioksida yang dikeluarkan dari darah (Anonim, 2008)

Permukaan bagian luar paru-paru ditutup oleh selaput pleura yang licin dan selaput serupa membatasi permukaan bagian dari dinding dada. Kedua selaput tersebut terletak dekat sekali dan hanya dipisahkan oleh lapisan cairan yang tipis, karenanya dapat dipisahkan dan terdapat suatu rongga diantara selaput-selaput tersebut yang disebut ruang antar rongga selaput dada (intra pleura space). Sewaktu menarik napas (inspirasi) dinding dada secara aktif tertarik keluar oleh pengerutan dinding dada, dan sekat rongga dada (diafragma) tertarik ke bawah. Berkurangnya tekanan di dalam menyebabkan udara mengalir ke paru-paru. Dengan upaya yang maksimal pengurangan dapat mencapai 60-100 mmHg di bawah tekanan atmosfir. Hembusan napas keluar (ekspirasi) disebabkan mengkerutnya paru-paru dan dinding yang mengikuti pengembangan. Tekanan udara yang meningkat di dalam dada memaksa gas-gas keluar dari paru-paru. Hal tersebut terutama terjadi tanpa upaya otot tetapi dapat dibantu oleh hembusan napas yang kuat (Anonim, 2008a). Respirasi ekstrnal artinya udara dari atmosfer masuk ke dalam aliran darah untuk dibawa ke dalam sel jaringan dan karbondioksida yang terkumpul di dalam paru dikeluarkan dari tubuh. Respirasi internal meliputi aktivitas vital kimia yang memerlukan kombinasi oksigen dan glikogen, kemudian dilepaskan menjadi energi, air dan karbondioksida (Anonim, 2008c). Volume paru menggambarkan fungsi statik paru. Volume dan kapasitas paru dipengaruhi oleh jenis kelamin, umur, ukuran dan komposisi badan (Anonim 2008d). Pengukuran fungsi pernapasan ada banyak dan bermacam-macam. Namun secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut : Selama bernapas, kira-kira kira-kira 500 ml udara bergerak ke saluran napas dalam setiap inspirasi, dan jumlah yang sama bergerak keluar dalam setiap eskpirasi. Hanya kira-kira 350 ml volume tidal/tidal volume (TV) benar-benar mencapai alveoli, sedangkan 150 ml tetap berada di hidung, faring, trachea, dan bronki disebut sebagai volume udara mati (dead space). Udara total yang diambil selama satu menit disebut volume menit respirasi/respiratory minute volume (RMV), yang dihitung dengan perkalian udara tidal dan laju pernapasan normal setiap menit. Volume rata-rata = 500 ml x 12 respirasi setiap menit = 6.000 ml/menit dalam keadaan istirahat. Apabila bernapas kuat, maka jumlah udara yang masuk ke dalam saluran napas dapat melebihi 500 ml udara. Kelebihan udara tersebut disebut volume udara cadangan inspiratori, rata-rata 3.100 ml. Dengan demikian sistem pernapasan normal dapat menarik 3.100 ml (volume udara cadangan respiratori) + 500 ml (volume udara tidal) = 3.600 ml. Namun dalam kenyataan, lebih banyak lagi udara yang dapat ditarik bila inspirasi mengikuti eskpirasi kuat.

Selanjutnya apabila seseorang melakukan inspirasi normal dan kemudian melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya, maka akan dapat mendorong keluar 1.200 ml udara, volume udara tersebut adalah volume udara cadangan eskpiratori. Setelah volume udara cadangan eskpiratori dihembuskan, sejumlah udara masih tetap berada dalam paru-paru, karena tekanan intrapleural lebih rendah sehingga udara yang tinggal tersebut dipakai untuk mempertahankan agar alveoli tetap sedikit menggembung, dan juga sejumlah udara masih tetap ada pada saluran udara pernapasan. Udara yang masih berada pada saluran pernapasan tersebut adalah udara residu yang jumlahnya kira-kira 1.200 ml.

Kapasitas paru-paru dapat dihitung dengan menjumlahkan semua volume udara paru. Kapasitas inspiratori adalah keseluruhan kemampuan inspirasi paru, yaitu jumlah volume udara tidal dan volume cadangan inspiratori = 500 ml + 3.100 ml = 3.600 ml. Kapasitas residu fungsional adalah jumlah volume udara residu dan volume udara cadangan ekspiratori = 2.400 ml. Kapasitas vital adalah volume udara cadangan inspiratori = volume udara tidal + volume udara cadangan eskpiratori = 4.800 ml. Akhirnya kapasitas total paru merupakan jumlah semua volume udara yaitu = 6.000 ml

Respirasi eksternal adalah pertukaran oksigen dan karbondioksida antara paru dan kapiler darah paru. Selama inspirasi, udara atmosfer mengandung oksigen memasuki alveoli. Darah terdeoksigenasi dipompa dari ventrikel kanan melalui arteri pulmonaslis menuju kapiler pulmonalis yang menyelubungi alveoli. PO2 alveolar 105 mmHg, pO2 darah teroksigenasi yang memasuki kapiler pulmonalis hanya 40 mmHg. Sebagai akibat perbedaan tekanan tersebut, oksigen berdifunsi dari alveoli ke dalam darah terdeoksigenasi sampai keseimbangan tercapai, dan pO2 darah terdeoksigenasi sekarang 105 mmHg. Ketika oksigen difusi dari alveoli ke dalam darah terdeoksigenasi, karbondioksida berdifusi dengan arah berlawanan. Sampai di paru, pCO2 darah terdeoksigenasi 46 mmHg, sedang di alveoli 40 mmHg. Oleh karena perbedaan pCO2 tersebut karbondioksida berdifusi dari darah terdeoksigenasi ke dalam alveoli sampai pCO2 turun menjadi 40 mmHg. Dengan demikian pO2 dan pCO2 darah terdeoksigenasi yang meninggalkan paru sama dengan udara dalam alveolar. Karbondioksida yang berdifusi ke alveoli dhembuskan keluar dari paru selama ekspirasi (Soewolo, et al. 1999).

Tujuan praktikum ini yaitu untuk mengukur volume inspirasi dan ekspirasi dari pernafasan dan mengukur besar kapasitas paru-paru yang dapat diisi udara serta mengukur volume paru-paru yang dapat menampung udara pernafasan normal selama satu menit.

ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan yaitu alat respirometer rakitan yang terdiri dari baskom plastik, selang plastik dan gelas ukur besar (1 liter ) serta jam pengukur waktu.

METODE / CARA KERJA

Mengukur volume inspirasi dan ekspirasi

Disiapkan respirometer rakitan, tarik nafas secara normal kemudian cepat-cepat kedalam gelas ukur selang plastik. Segera lepaskan selang dari mulut anda dengan posisi lebih tinggi dari kedudukan gelas ukur. Dilihat skala perubahan pada gelas ukur, volume tersbut merupakan volume tidal pada pernafasan anda. Dilakukan lagi seperti yang tertera diatas dengan terlebih dahulu melakukan olahraga, bandingkan hasilnya.

Mengukur kapasitas vital

Tarik nafas dalam-dalam sekuatnya,kemudian melalui selang plastik hembuskan sekuat-kuatnya. Segera lepaskan ujung selang dari mulut anda dengan posisi kedudukan lebih tinggi dari kedudukan gelas ukur. Lihalah perubahan pada gelas ukur, volume tersebut merupakan kapasitas vital pada pernafasan anda. Kemudian dilakukan lagi serangkaian kegiatan diatas dengan terlebih dahulu melakukan olahraga, bandingkan hasilnya.

Mengukur volume kapasitas total

Dilakukan seperti pada pengukuran kapasitas vital. Hitung frekuensi pernafasan anda. Kapasitas total adalah kapasitas vital dikalikan frekuensi pernafasan dalam satu menit. Dilakukan lagi kegiatan seperti diatas dengan terlebih dahulu melakukan olahraga, bandingkan hasilnya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

DATA PENGAMATAN

perlakuan	Vol. tidal		Kapasitas vital		frekuensi		Kapasitas total
	pria	wanita	pria	wanita	pria	wanita	pria	wanita
normal	240	210	950	750	25	16	23750	12000
	400	560	980	900	18	23	17640	20700
	900	500	900	800	11	30	9900	24000
Setelah olahraga	620	460	1000	870	33	28	33000	24360
	150	650	840	710	29	33	24360	23430
	1000	450	1000	480	19	37	19000	17760

Volume total paru-paru manusia kurang lebih 4500 ml yang merupakan hasil jumlah dari kapasitas vital dan volume residu. Kapasitas vital merupakan volume udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mungkin juga, kurang lebih sebesar 3500 ml. Kapasitas vital merupakan jumlah dari volume tidal yaitu volume udara pernapasan biasa yang kurang lebih 500 ml, volume cadangan inspirasi yang merupakan volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal setelah bernapas biasa yang besarnya kurang lebih 1500 ml dan volume cadangan ekspirasi yang merupakan volume udara yang masih dapat dikeluarkan secara maksimal setelah mengeluarkan napas biasa kurang lebih sebesar 1500 ml. Dan untuk volume residu atau sisa adalah volume udara yang masih tersisa dalam paru-paru setelah mengeluarkan napas maksimal yang besarnya kurang lebih 1000 ml. Sehingga apabila ditambahkan, volume total paru-paru akan diperoleh kurang lebih sebesar 4500 ml. Maka paru-paru manusia mampu menampung kurang lebih 4500 ml udara.

Dari hasil pengamatan diperoleh kapasitas vital paru-paru para anggota kelompok berbeda-beda. Hal ini terjadi karena ada perbedaan dalam hal jenis kelamin, umur, tinggi badan, berat badan dan lingkar dada. Perbedaan tersebut adalah faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas vital paru-paru.

Setelah dilakukan pengukuran kapasitas paru-paru, para anggota kelompok disuruh berlari dan setelah berlari diukur kembali kapasitas vital paru-parunya. Ternyata ada yang terjadi peningkatan kapasitas vitalnya dan ada juga yang menurun. Hal ini terjadi karena orang yang banyak melakukan aktivitas frekuensi pernapasannya akan semakin meningkat karena akan lebih banyak memerlukan energi. Dibandingkan dengan orang yang melakukan sedikit aktivitas, jelas frekuensi pernapasannya akan lebih rendah karena lebih sedikit memerlukan energi. Sehingga aktivitas tubuh juga mempengaruhi kapasitas vital paru-paru. Semakin aktif tubuh seseorang maka kapasitas vitalnya semakin besar pula.

Frekuensi pernapasan adalah intensitas memasukkan atau mengeluarkan udara permenit, dari dalam ke luar tubuh atau dari luar ke dalam tubuh. Pada umumnya intensitas pernapasan pada seseorang berkisar antara 16-18 kali.

Ada beberapa faktor yang memengaruhi kecepatan frekuensi pernapasan yaitu :

1.       Usia

Semakin bertambah usia, intensitas pernapasan semakin menurun.

2.       Jenis kelamin

Laki-laki memiliki frekuensi pernapasan lebih cepat dibandingkan perempuan.

3.      Suhu tubuh

Semakin tinggi suhu tubuh (demam) maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

4.      Posisi tubuh

Frekuensi pernapasan meningkat saat berjalan atau berlari dibandingkan posisi diam. Frekuensi pernapasan posisi berdiri lebih cepat dibandingkan posisi duduk. Frekuensi pernapasan posisi tidur terlentang lebih cepat dibandingkan posisi tengkurap.

5.      Aktivitas

Semakin tinggi aktivitas, maka frekuensi pernapasan akan semakin cepat.

Oleh karena itu dari  data pengamatan dapat kita lihat bahwa frekuensi pernapasan pada saat normal berbeda dengan frekuensi pernapasan setelah melalukan olahraga dan aktivitas dimana frekuensi pernapasan saat beraktvitas lebih tinggi nilainya dari frekuensi pernapasan normal.

KESIMPULAN

Kapasitas vital paru-paru adalah udara yang dapat dikeluarkan semaksimal mungkin setelah melakukan inspirasi semaksimal mukngkin juga, yang besarnya 3500cc atau 3500 ml.Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya kapasitas vital paru-paru adalah faktor umur, jenis kelamin, tinggi badan, berat badan, lingkar dada dan aktivitas tubuh. Serta suhu tubuh juga mempengaruhi kapasitas vital paru-paru orang.Aktifitas yang memerlukan energi besar menghasilkan frekuensi pernapasaan yang lebih besa, dikarenakan pembakaran yang dilakukan membutuhkan oksigen yang besar pula.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008a. Menyelam. www.coremap.or.id/downloads/menyelam_ 1158562081.pdf

Anonim. 2008b. The effect of altitude oh human physiology.

Anonim. 2008c. Respiratory system.

Anonim. 2008d. Pulmonary structure an function. http://www.cristina.prof.ufsc. br/respiratorio/mcardle_pulmonary-struc-function-ch12-connection.pdf

Brian JE, 2007. Breathing, Aerobic Conditioning and Gas Consumption.

 Campbell NA, Reece JB, and Mitchel LG. 2004. Biologi. Alih Bahasa : Wasmen Manalu. Jakarta : Erlangga.