SISTEM PERNAPASAN: FUNGSI, BAGIAN, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

Sistem pernapasan atau sistem pernapasan terdiri dari serangkaian organ khusus yang memediasi pertukaran gas, yang melibatkan pengambilan oksigen dan pembuangan karbon dioksida.

Ada serangkaian langkah yang memungkinkan masuknya oksigen ke sel dan eliminasi karbondioksida, termasuk pertukaran udara antara atmosfer dan paru-paru (ventilasi), dilanjutkan dengan difusi dan pertukaran gas di permukaan paru. , transportasi oksigen dan pertukaran gas di tingkat sel.

Oleh LadyofHats, Jmarchn, melalui Wikimedia Commons

Ini adalah sistem yang bervariasi dalam kerajaan hewan, yang terdiri dari berbagai struktur tergantung pada garis keturunan studi. Misalnya, ikan memiliki struktur fungsional dalam lingkungan perairan seperti insang, mamalia memiliki paru-paru, dan sebagian besar invertebrata memiliki trakea.

Hewan uniseluler, seperti protozoa, tidak memerlukan struktur khusus untuk respirasi dan pertukaran gas terjadi melalui difusi sederhana.

Pada manusia, sistem ini terdiri dari saluran hidung, faring, laring, trakea, dan paru-paru. Yang terakhir secara berturut-turut bercabang menjadi bronkus, bronkiolus, dan alveoli. Pertukaran pasif oksigen dan molekul karbon dioksida terjadi di alveoli.

Definisi respirasi

Istilah "respirasi" dapat didefinisikan dalam dua cara. Dalam bahasa sehari-hari, ketika kita menggunakan kata bernafas, kita menggambarkan tindakan mengambil oksigen dan menghilangkan karbon dioksida ke lingkungan luar.

Namun, konsep pernapasan mencakup proses yang lebih luas daripada sekadar masuk dan keluarnya udara di tulang rusuk. Semua mekanisme yang terlibat dengan pemanfaatan oksigen, pengangkutan darah, dan produksi karbon dioksida terjadi di tingkat sel.

Cara kedua untuk mendefinisikan kata respirasi adalah pada tingkat sel dan proses ini disebut respirasi sel, dimana reaksi oksigen terjadi dengan molekul anorganik yang menghasilkan energi berupa ATP (adenosine triphosphate), air dan karbondioksida.

Oleh karena itu, cara yang lebih tepat untuk merujuk pada proses pengambilan dan pengeluaran udara melalui gerakan toraks adalah istilah "ventilasi".

fitur

Fungsi utama sistem pernafasan adalah mengatur proses pengambilan oksigen dari luar melalui mekanisme ventilasi dan respirasi sel. Salah satu limbah dari proses tersebut adalah karbon dioksida yang mencapai aliran darah, masuk ke paru-paru, dan dikeluarkan dari tubuh ke atmosfer.

Sistem pernapasan bertugas memediasi semua fungsi ini. Secara khusus, ia bertanggung jawab untuk menyaring dan melembabkan udara yang akan masuk ke dalam tubuh, selain menyaring molekul yang tidak diinginkan.

Ini juga bertanggung jawab untuk mengatur pH cairan tubuh - secara tidak langsung - mengontrol konsentrasi CO ₂ , baik menahannya atau menghilangkannya. Di sisi lain, ini terlibat dalam pengaturan suhu, sekresi hormon di paru-paru dan membantu sistem penciuman dalam mendeteksi bau.

Selain itu, setiap elemen sistem melakukan fungsi tertentu: lubang hidung memanaskan udara dan memberikan perlindungan bagi kuman, faring, laring, dan trakea memediasi aliran udara.

Selain itu, faring terlibat dalam perjalanan makanan dan laring dalam proses fonasi. Akhirnya di alveoli terjadi proses pertukaran gas.

Organ pernapasan di kerajaan hewan

Pada hewan kecil, kurang dari 1 mm, pertukaran gas dapat terjadi melalui kulit. Faktanya, garis keturunan hewan tertentu, seperti protozoa, spons, cnidaria, dan beberapa cacing melakukan proses pertukaran gas melalui difusi sederhana.

Pada hewan yang lebih besar, seperti ikan dan amfibi, pernapasan kulit juga ada, untuk melengkapi pernapasan yang dilakukan oleh insang atau paru-paru.

Misalnya, katak dapat melakukan seluruh proses pertukaran gas melalui kulit pada tahap hibernasi, karena mereka benar-benar terendam di dalam kolam. Dalam kasus salamander, ada spesimen yang benar-benar kekurangan paru-paru dan bernapas melalui kulit.

Namun, dengan meningkatnya kompleksitas hewan, keberadaan organ khusus untuk pertukaran gas diperlukan untuk memenuhi kebutuhan energi hewan multiseluler yang tinggi.

Anatomi organ yang menjadi perantara pertukaran gas pada kelompok hewan yang berbeda akan dijelaskan secara rinci di bawah ini:

Trakea

Oleh BruceBlaus. Saat menggunakan gambar ini di sumber eksternal dapat dikutip sebagai: staf Blausen.com (2014). "Galeri Medis Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI: 10.15347 / wjm / 2014.010. ISSN 2002-4436. , dari Wikimedia Commons

Serangga dan beberapa arthropoda memiliki sistem pernapasan yang sangat efisien dan langsung. Ini terdiri dari sistem tabung, yang disebut trakea, yang meluas ke seluruh tubuh hewan.

Cabang trakea menjadi tabung yang lebih sempit (berdiameter kira-kira 1 µm) disebut trakea. Mereka ditempati oleh cairan dan diakhiri dengan hubungan langsung dengan membran sel.

Oleh Indolences (File: Throat Diagram.svg), melalui Wikimedia Commons

Udara memasuki sistem melalui serangkaian lubang seperti katup, yang disebut lubang sembur. Ini memiliki kemampuan untuk menutup sebagai respons terhadap hilangnya air untuk mencegah pengeringan. Selain itu, memiliki filter untuk mencegah masuknya zat yang tidak diinginkan.

Serangga tertentu, seperti lebah, dapat melakukan gerakan tubuh yang ditujukan untuk ventilasi sistem trakea.

Insang

Insang, juga disebut insang, memungkinkan respirasi yang efektif di lingkungan perairan. Di echinodermata mereka terdiri dari perpanjangan permukaan tubuh mereka, sedangkan pada cacing laut dan amfibi mereka adalah jambul atau jambul.

Yang paling efisien ada pada ikan dan terdiri dari sistem insang bagian dalam. Mereka adalah struktur berserabut dengan suplai darah yang cukup yang berlawanan dengan arus air. Dengan sistem "arus balik" ini, ekstraksi oksigen maksimum dari air dapat dipastikan.

Ventilasi insang dikaitkan dengan gerakan hewan dan pembukaan mulut. Di lingkungan darat, insang kehilangan dukungan mengambang dari air, mengering dan filamen menyatu, yang menyebabkan runtuhnya seluruh sistem.

Karena alasan ini, ikan mati lemas saat keluar dari air, meskipun di sekitarnya terdapat oksigen dalam jumlah besar.

Paru-paru

Paru-paru vertebrata merupakan rongga internal yang dilengkapi dengan pembuluh darah melimpah yang berfungsi sebagai perantara pertukaran gas dengan darah. Pada beberapa invertebrata kita berbicara tentang "paru-paru", meskipun struktur ini tidak homolog satu sama lain dan jauh kurang efisien.

Pada amfibi, paru-paru sangat sederhana, mirip dengan kantong yang pada beberapa katak terbagi lagi. Area permukaan yang tersedia untuk peningkatan pertukaran di paru-paru reptilia non-unggas, yang terbagi menjadi beberapa kantung yang saling berhubungan.

Pada garis keturunan burung, efisiensi paru-paru meningkat berkat adanya kantung udara yang berfungsi sebagai ruang cadangan udara dalam proses ventilasi.

Paru-paru mencapai kompleksitas maksimumnya pada mamalia (lihat bagian selanjutnya). Paru-paru kaya akan jaringan ikat dan dikelilingi oleh lapisan tipis epitel yang disebut pleura viseral, yang berlanjut ke pleura viseral, sejajar dengan dinding dada.

Amfibi menggunakan tekanan positif untuk masuknya udara ke paru-paru, sedangkan reptil non-unggas, burung, dan mamalia menggunakan tekanan negatif, di mana udara didorong ke dalam paru-paru melalui perluasan tulang rusuk.

Bagian (organ) dari sistem pernafasan pada manusia

Pada manusia, dan pada mamalia lainnya, sistem pernapasan terdiri dari bagian atas, terdiri dari mulut, rongga hidung, faring dan laring; bagian bawah terdiri dari trakea dan bronkus serta bagian jaringan paru-paru.

Bagian atas atau saluran pernapasan atas

Lubang hidung adalah struktur tempat udara masuk, diikuti oleh ruang hidung yang dilapisi oleh epitel yang mengeluarkan zat lendir. Lubang hidung bagian dalam terhubung dengan faring (yang biasa kita sebut tenggorokan), di mana terjadi persilangan dua rute: saluran pencernaan dan saluran pernapasan.

Udara masuk melalui pembukaan glotis, sementara makanan melewati kerongkongan.

Epiglotis terletak di glotis, dengan tujuan mencegah masuknya makanan ke dalam saluran napas, membuat batas antara orofaring - bagian yang terletak di belakang mulut - dan laringofaring - segmen terbawah -. Glotis membuka ke laring ("kotak suara") dan ini pada gilirannya memberi jalan ke trakea.

Porsi bawah atau saluran pernapasan bawah

Trakea adalah saluran berbentuk tabung, dengan diameter 15-20 mm dan panjang 11 sentimeter. Dindingnya diperkuat dengan jaringan tulang rawan, untuk menghindari runtuhnya struktur, berkat inilah struktur semi-fleksibel.

Tulang rawan terletak dalam bentuk bulan sabit dalam 15 atau 20 cincin, yaitu tidak sepenuhnya mengelilingi trakea.

Tranquea bercabang menjadi dua bronkus, satu untuk setiap paru-paru. Kanan lebih vertikal dibandingkan dengan kiri, serta lebih pendek dan lebih besar. Setelah divisi pertama ini, subdivisi berturut-turut mengikuti parenkim paru.

Struktur bronkus menyerupai trakea karena adanya tulang rawan, otot dan mukosa, meskipun lempeng tulang rawan mengecil sampai menghilang, ketika bronkus mencapai diameter 1 mm.

Di dalamnya, setiap bronkus membelah menjadi tabung kecil yang disebut bronkiolus, yang mengarah ke saluran alveolar. Alveoli memiliki satu lapisan sel yang sangat tipis yang memfasilitasi pertukaran gas dengan sistem kapiler.

Jaringan paru-paru

Secara makroskopis, paru-paru dibagi menjadi lobus oleh fisura. Paru kanan terdiri dari tiga lobus dan kiri hanya memiliki dua. Namun, unit fungsional pertukaran gas bukanlah paru-paru, melainkan unit alveolokapiler.

Alveoli adalah kantung kecil berbentuk seperti tandan buah anggur yang terletak di ujung bronkiolus dan berhubungan dengan bagian terkecil dari saluran udara. Mereka ditutupi oleh dua jenis sel, I dan II.

Alveoli

Sel tipe I dicirikan dengan menjadi tipis dan memungkinkan difusi gas. Jenis II lebih kecil dari kelompok sebelumnya, kurang tipis dan fungsinya untuk mensekresi zat jenis surfaktan yang memfasilitasi perluasan alveolus dalam ventilasi.

Sel-sel epitel diselingi serabut jaringan ikat, sehingga paru-paru elastis. Demikian pula, terdapat jaringan kapiler paru yang luas di mana pertukaran gas terjadi.

Paru-paru dikelilingi oleh dinding jaringan mesothelial yang disebut pleura. Jaringan ini biasa disebut ruang maya, karena tidak mengandung udara di dalamnya dan hanya memiliki cairan dalam jumlah yang sangat kecil.

Ilustrasi 3D Bagian Laring Trakea Bronkus dari Sistem Pernapasan.

Kerugian dari paru-paru

Kerugian dari paru-paru adalah pertukaran gas hanya terjadi di alveoli dan saluran alveolar. Volume udara yang mencapai paru-paru tetapi berada di area yang tidak terjadi pertukaran gas disebut ruang mati.

Oleh karena itu, proses ventilasi pada manusia sangat tidak efisien. Ventilasi normal hanya dapat menggantikan seperenam udara yang terdapat di paru-paru. Dalam peristiwa pernapasan paksa, 20-30% udara terperangkap.

tulang rusuk

tulang rusuk

Tulang rusuk menampung paru-paru dan terdiri dari satu set otot dan tulang. Komponen tulang terdiri dari tulang belakang leher dan punggung, tulang rusuk, dan tulang dada. Diafragma adalah otot pernapasan terpenting yang terdapat di bagian belakang rumah.

Ada otot tambahan yang dimasukkan ke dalam tulang rusuk, yang disebut intercostals. Yang lain berpartisipasi dalam mekanika pernapasan seperti sternokleidomastoid dan skalen, yang berasal dari kepala dan leher. Elemen-elemen ini dimasukkan ke dalam tulang dada dan tulang rusuk pertama.

Bagaimana cara kerjanya?

Penyerapan oksigen sangat penting untuk proses respirasi sel, dimana penyerapan molekul ini terjadi untuk produksi ATP dimulai dari nutrien yang diperoleh pada proses feeding melalui proses metabolisme.

Dengan kata lain, oksigen berfungsi untuk mengoksidasi (membakar) molekul dan dengan demikian menghasilkan energi. Salah satu residu dari proses ini adalah karbon dioksida yang harus dikeluarkan dari tubuh. Respirasi melibatkan kejadian-kejadian berikut:

Ventilasi

Proses penangkapan oksigen diawali dengan atmosfer melalui proses inspirasi. Udara memasuki sistem pernapasan melalui lubang hidung, melewati seluruh rangkaian tabung yang dijelaskan, hingga mencapai paru-paru.

Menghirup udara - menghirup - adalah proses yang biasanya tidak disengaja tetapi bisa berubah dari otomatis menjadi sukarela.

Di otak, neuron di sumsum tulang belakang bertanggung jawab atas regulasi normal pernapasan. Bagaimanapun, tubuh mampu mengatur pernafasan tergantung pada kebutuhan oksigen.

Rata-rata orang dalam keadaan istirahat menghirup rata-rata enam liter udara setiap menit, dan angka ini bisa meningkat menjadi 75 liter selama periode latihan yang intens.

Pertukaran gas

Oksigen di atmosfer merupakan campuran gas, yang terdiri dari 71% nitrogen, 20,9% oksigen, dan sebagian kecil gas lain, seperti karbon dioksida.

Saat udara memasuki saluran pernapasan, komposisinya segera berubah. Proses inspirasi menjenuhkan udara dengan air dan ketika udara mencapai alveoli, udara akan bercampur dengan udara sisa dari inspirasi sebelumnya. Pada titik ini tekanan parsial oksigen menurun dan karbon dioksida meningkat.

Dalam jaringan pernapasan, gas bergerak mengikuti gradien konsentrasi. Karena tekanan parsial oksigen lebih tinggi di alveoli (100 mm Hg) dibandingkan di dalam darah kapiler paru, (40 mm Hg) oksigen masuk ke kapiler melalui proses difusi.

Demikian juga, konsentrasi karbon dioksida lebih tinggi di kapiler paru (46 mm Hg) daripada di alveoli (40 mm Hg), oleh karena itu karbon dioksida berdifusi ke arah yang berlawanan: dari kapiler darah ke alveoli di paru-paru.

Oleh Fluid -illed_alveolus2_ja.svg: pengguna: delldot (dimodifikasi oleh Hatsukari715) karya turunan: OSH FPaD (Fluid -illed_alveolus2_ja.svg), melalui Wikimedia Commons

Transportasi gas

Dalam air, kelarutan oksigen sangat rendah sehingga harus ada alat transportasi untuk memenuhi kebutuhan metabolisme. Pada beberapa invertebrata kecil, jumlah oksigen yang terlarut dalam cairannya cukup untuk memenuhi kebutuhan individu.

Namun, pada manusia oksigen yang diangkut dengan cara ini hanya akan cukup untuk memenuhi 1% dari kebutuhan.

Karena alasan ini, oksigen - dan sejumlah besar karbon dioksida - dibawa oleh pigmen dalam darah. Pada semua vertebrata, pigmen ini terbatas pada sel darah merah.

Di dunia hewan, pigmen yang paling umum adalah hemoglobin, molekul protein yang strukturnya mengandung zat besi. Setiap molekul terdiri dari 5% heme, bertanggung jawab atas warna merah darah dan ikatan reversibel dengan oksigen, dan 95% globin.

Jumlah oksigen yang dapat mengikat hemoglobin bergantung pada banyak faktor, termasuk konsentrasi oksigen: bila tinggi, seperti pada kapiler, hemoglobin berikatan dengan oksigen; ketika konsentrasinya rendah, protein melepaskan oksigen.

Pigmen pernapasan lainnya

Meskipun hemoglobin adalah pigmen pernapasan yang ada di semua vertebrata dan beberapa invertebrata, ini bukan satu-satunya.

Pada beberapa krustasea dekapoda, krustasea cephalopoda, dan moluska terdapat pigmen biru yang disebut hemocyanin. Alih-alih besi, molekul ini memiliki dua atom tembaga.

Dalam empat keluarga polychaetes terdapat pigmen klorokruorin, protein yang memiliki struktur besi dan berwarna hijau. Ini mirip dengan hemoglobin dalam struktur dan fungsi, meskipun tidak terbatas pada struktur seluler apa pun dan bebas dalam plasma.

Akhirnya, ada pigmen dengan daya dukung oksigen yang jauh lebih rendah daripada hemoglobin yang disebut hemeritrin. Warnanya merah dan ada di berbagai kelompok invertebrata laut.

Penyakit umum

Asma

Ini adalah patologi yang mempengaruhi saluran pernapasan, menyebabkan pembengkakannya. Dalam serangan asma, otot-otot di sekitar saluran udara menjadi meradang dan jumlah udara yang dapat masuk ke sistem berkurang secara drastis.

Serangan tersebut dapat dipicu oleh serangkaian zat yang disebut alergen, termasuk bulu hewan peliharaan, tungau, iklim dingin, bahan kimia dalam makanan, jamur, serbuk sari, dan lain-lain.

Edema paru

Edema paru terdiri dari penumpukan cairan di paru-paru, yang menyulitkan seseorang untuk bernapas. Penyebabnya umumnya terkait dengan gagal jantung kongestif, di mana jantung tidak memompa cukup darah.

Tekanan yang meningkat di pembuluh darah mendorong cairan ke ruang udara di dalam paru-paru, sehingga mengurangi pergerakan normal oksigen di paru-paru.

Penyebab lain edema paru adalah gagal ginjal, adanya arteri sempit yang membawa darah ke ginjal, miokarditis, aritmia, aktivitas fisik yang terlalu tinggi, penggunaan obat-obatan tertentu, antara lain.

Gejala yang paling umum adalah sesak napas, sesak napas, mengeluarkan busa atau darah, dan detak jantung meningkat.

Radang paru-paru

Pneumonia adalah infeksi paru-paru dan dapat disebabkan oleh berbagai mikroorganisme, termasuk bakteri seperti Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Haemophilus influenzae, Mycoplasmas pneumoniae, dan Chlamydias pneumoniae, virus atau jamur seperti Pneumocystis jiroveci.

Ini muncul sebagai peradangan pada ruang alveolar. Ini adalah penyakit yang sangat menular karena agen penyebabnya dapat menyebar melalui udara dan menyebar dengan cepat melalui bersin dan batuk.

Orang yang paling rentan terhadap patologi ini termasuk orang yang berusia di atas 65 tahun dan memiliki masalah kesehatan. Gejala berupa demam, menggigil, batuk berdahak, sesak napas, sesak napas, dan nyeri dada.

Kebanyakan kasus tidak memerlukan rawat inap dan penyakit ini dapat diobati dengan antibiotik (dalam kasus pneumonia bakteri) yang diberikan secara oral, istirahat dan minum cairan.

Bronkitis

Bronkitis terjadi sebagai proses peradangan pada saluran yang membawa oksigen ke paru-paru, yang disebabkan oleh infeksi atau karena alasan lain. Penyakit ini tergolong akut dan kronis.

Gejala berupa malaise umum, batuk berlendir, sesak napas, dan tekanan dada.

Untuk mengobati bronkitis, dianjurkan minum aspirin atau acetaminophen untuk menurunkan demam, minum banyak cairan dan istirahat. Jika disebabkan oleh agen bakteri, antibiotik akan digunakan.

Referensi

1. Prancis, K., Randall, D., & Burggren, W. (1998). Eckert. Fisiologi Hewan: Mekanisme dan Adaptasi. Mc Graw-Hill Interamericana
2. Gutiérrez, AJ (2005). Pelatihan pribadi: dasar, dasar, dan aplikasi. INDE.
3. Hickman, CP, Roberts, LS, Larson, A., Ober, WC, & Garrison, C. (2001). Prinsip-prinsip zoologi yang terintegrasi (Vol. 15). New York: McGraw-Hill.
4. Smith-Ágreda, JM (2004). Anatomi organ bicara, penglihatan dan pendengaran. Panamerican Medical Ed.
5. Taylor, NB, & Best, CH (1986). Dasar fisiologis praktik kedokteran. Pan American.
6. Diberikan, À. M. (2005). Dasar-dasar fisiologi aktivitas fisik dan olahraga. Panamerican Medical Ed.