tentir fisiologi 1 respirasi
DESCRIPTION
OKTRANSCRIPT
-
Department of Physiology MARS 2013
DEPARTEMEN FISIOLOGI MEDICAL ARMY13
Muhammad Irfan
Jonathan Martino P.
Inggri Ocvianti.N
Risa Muthmainah
Deby Wahyu P.
Nunung Agustia Rini
Yohanes Satrio
Khuswatun Hasanah
Tentir Fisiologi 1
Sistem respirasi mencakup saluran napas menuju paru, paru-paru itu
sendiri, dan otot-otot pernapasan toraks (dada), dan abdomen yang berperan
dalam menghasilkan aliran udara melalui saluran napas masuk dan keluar paru.
Ada 4 fungsi utama dari sistem respiratorius manusia, yaitu:
1 Untuk pertukaran gas antara atmosfer dan darah
2 Untuk pengaturan homeostasis pH tubuh
3 Untuk perlindungan terhadap substansi pathogen dan iritan yang terhirup
(peran dari epitel respiratorius)
4 Untuk vokalisasi (udara yang bergerak melalui pita suara akan
menghasilkan getaran yang akan membentuk vokalisasi suara kita)
Saluran respirasi berawal dari saluran nasal (hidung), kemudian akan
membuka menuju faring (tenggorok) yang fungsinya saluran bersama untuk
sistem pernapasan dan pencernaan. Setelah faring, akan ditemukan dua saluran
yang sama-sama terusan dari faring yaitu trakea (windpipe) yang dilalui udara
untuk menuju paru, dan esofagus yang dilalui makanan untuk menuju lambung.
Sebelum memasuki trakea, terlebih dahulu akan melewati laring. Setelah
melalui laring, trakea akan bercabang menjadi bronkus kanan akan menuju
paru kanan, dan bronkus kiri yang akan menuju paru kiri. Bronkus akan
membentuk percabangan yang lebih kecil lagi yang disebut dengan bronkiolus.
Pada ujung bronkiolus terminal, terdapat kantong-kantong udara kecil tempat
pertukaran gas antara udara dan darah yang biasa dikenal dengan alveolus.
Sistem respirasi umumnya dibagi menjadi dua bagian, yaitu sistem respirasi
Struktur Anatomi Sistem Respiratorius
-
Department of Physiology MARS 2013
atas (terdiri dari mulut, rongga hidung, faring, laring, dan 1/3 trakea), dan
sistem respirasi bawah (terdiri dari 2/3 trakea, 2 bronkus utama, cabang-
cabangnya, dan paru).
Untuk mengerti tentang regulasi gas, pertama-tama kita harus mengerti dulu
tentang hukum gas, yaitu hubungan antara tekanan dan volume yang
tergambar dalam hukum boyle.
Hukum Boyle menyatakan bahwa apabila volume suatu gas dikecilkan, maka
tekanannya akan meningkat. volumenya meningkat, maka tekanannya akan
menurun. Persamaan hukum boyle yaitu:
Tekanan yang ditimbulkan oleh gas dalam suatu campuran gas di dalam ruang
tertutup dihasilkan oleh benturan pergerakan molekul gas dengan dinding
ruang serta antara molekul yang satu dengan yang lainnya. Apabila ukuran
ruang diperkecil, maka benturan antar molekul gas dan molekul gas dengan
dinding ruang menjadi lebih sering sehingga tekanannya akan meningkat.
(Gambar 1) Apabila ukuran ruang diperbesar maka benturan dengan dinding
ruang lebih jarang terjadi sehingga tekanannya pun akan semakin rendah..
(Gambar 2)
Gambar 1 Gambar 2
Paru dapat dikembangkempiskan melalui dua cara yaitu: (1) gerakan naik
turunya diafragma untuk memperbesar atau memperkecil rongga dada; (2)
depresi dan elevasi tulang iga untuk memperbesar dan memperkecil diameter
anterior dan posterior rongga dada.
Otot-otot yang mengelevasikan rangka dada disebut otot inspirasi dan
otot yang menurunkan rangka dada disebut otot ekspirasi.
Hukum Boyle
Otot-otot Pernapasan
P1V1 = P2V2
-
Department of Physiology MARS 2013
Pernafasan tenang Kontraksi otot (inspirasi) :
Inspirasi merupakan suatu proses yang selalu aktif karena ditimbulkan
hanya oleh kontraksi otot inspirasi dengan menggunakan energy.
Selama inspirasi otot yang berperan adalah :
Interkostalis eksterna, dibantu oleh otot:
Sternokloideumastoideus mengangkat sternum keatas.
Seratus anterior mengangkat sebagian besar iga
Skalenus mengangkat dua iga pertama
Supaya udara dapat mengalir ke dalam alveoli, maka tekanan dalam
paru harus menjadi lebih rendah daripada tekanan atmosfer. Sesuai
dengan hukum Boyle yang dijelasin diatas, dimana peningkatan
volume akan menyebabkan penurunan tekanan. Selama proses
inspirasi, volume toraks akan meningkat ketika otot rangka tertentu pada
iga dan diafragma berkontraksi. Saat diafragma kontraksi, diafragma akan
bergerak ke bawah kearah abdomen. Pada pernapasan tenang,
diafragma hanya bergerak sejauh 1,5 cm yang menyebabkan perubahan
volume inspirasi sekitar 60-75%. Selama inspirasi, otot intercostalis
eksterna dan skalenus berkontraksi juga dan menarik iga keatas dan keluar.
Gabungan dari kedua gerakan tersebut akan memperluas rongga dada ke
semua arah, meningkatkan volume toraks, mengurangi tekanan yang
ada, sehingga udara dapat mengalir masuk dalam paru.
Ekspirasi tenang- Relaksasi otot
Ekspirasi normalnya merupakan suatu proses yang pasif, karena
dicapai oleh recoil elastic paru, ketika otot inspirasi melemas tanpa
memerlukan kontraksi otot atau pengeluaran energi. Otot ekspirasi
adalah :
1) Rektus abdominis mempunyai efek tarikan kearah bawah yang
sangat kuat terhadap iga-iga bagian bawah
2) Interkostalis internus
Pada akhir dari inspirasi, impuls dari saraf motorik somatik yang
menuju otot inspirasi berhenti dan otot tersebut akan berelaksasi.
Daya recoil elastic yang dimiliki oleh paru dan dinding toraks akan
mengembalikan diafragma dan iga-iga ke posisi relaksasinya. Hal ini
akan mengurangi volume toraks, meningkatkan tekanan yang ada,
sehingga udara dapat keluar dari paru.
Otot Pada Inspirasi Dalam Dam Ekspirasi Dalam
-
Department of Physiology MARS 2013
Otot inspirasi dalam Otot ekspirasi dalam
Pada saat bernapas normal otot yang berperan adalah otot diapragma, otop
interkostalis eksterna dan skaleneus. Sedangakan pada pernapasan kuat
otot yang berperan adalah otot di dada dan abdomen. Pada pernapasan
tenang itu ekspirasinya pasif dan inspirasinya aktif.
Sedangkan pada saat olahraga (ekspirasi paksa) ekspirasi bisa menjadi
aktif untuk mengosongkan paru dg tuntas dan cepat. Tekanan alveolus
harus lebih tinggi dari tekanan atmosfer dari pada dicapai oleh otot ispirasi
biasa dan recoil elastik paru. Untuk menghasilakan ekspirasi paksa atau
aktif tersebut otot-otot ekspirasi harus lebih berkontraksi untuk mengurangi
volume rongga torak dan paru . otot ekspirasi yang paling penting adalah
otot dinding abdomen yang akan menimbulkan gaya ke atas dan
peningkatan diapragma sehingga ukuran volume rongga torak makin kecil.
Otot yang lain interkosta interna menarik iga turun masuk.
Tekanan intrapulmonal adalah tekanan udara didalam pulmonal. Ketika glottis
terbuka tidak ada udara yang dapat masuk atau keluar paru. Hal ini
menyebabkan tekanan pada semua bagian jalan nafas sampai alveoli semuanya
sama dengan tekanan atmosfer yang dianggap sebagai tekanan acuan 0 dalam
jalan nafas.
Agar udara mengalir kedalam alveoli selama inspirasi, maka tekanan dalam
alveoli harus turun sampai nilainya sedikit dibawah tekanan atmosfer. Selama
inspirasi normal, tekanan alveolus menurun sampai sekitar -1 cm H2O,
tekanan yang sedikit negative ini akan menyebabkan udara tertarik ke dalam
paru.
Selama ekspirasi, terjadi tekanan yang berlawanan dari inspirasi. tekanan
alveolus meningkat sampai sekitar +1 cmH2O dan tekanan ini akan mendorong
udara inspirasi keluar paru pada saat ekspirasi. Tekanan Intrapulmonar (intraalveolar) Mengalami Perubahan
-
Department of Physiology MARS 2013
Permukaan paru tertutup oleh pleura viseral, dan bagian belakang yang
melapisi rongga toraks yang disebut pleura parietal. Daya kohesi dari cairan
yang terdapat diantara kedua membran pleura tersebut menyebabkan paru yang
elastic melekat pada dinding toraks sehingga saat rongga toraks bergerak maka
paru akan ikut bergerak mengikuti. Tekanan intrapleura pada cairan antara
membran pleura pada keadaan normal adalah tekanan subatmosferik. Tekanan
ini terjadi selama perkembangan janin, saat rongga toraks dan membran pleura
parietal berkembang lebih cepat daripada paru dan membran pleura visceral.
Tekanan intrapleura dijaga agar tetap negative dikarenakan oleh :
- Tegangan permukaan dari cairan alveolar
- Elastisitas paru
- Elastisitas dinding toraks
Kedua membran pleura dipertahankan bersama oleh ikatan cairan pleura,
sehingga paru yang elastic dipaksa meregang mengikuti volume toraks yang
lebih besar. Namun pada saat yang bersamaan, recoil elastik paru akan
membenutk gaya yang mengarah ke dalam, yang mencoba menarik paru
menjauhi dinding dada. Gabungan tarikan keluar oleh rongga toraks dan
recoil ke dalam jaringan elastik paru tadi akan menghasilkan tekanan
interpleura yang subatmosferik (-3 mmHg).
Tekanan didalam cairan pleura bervariasi selama siklus respirasi. Pada
awal inspirasi, tekanannya sekitar -4 mmHg. Seiring dengan berlanjutnya
inspirasi, membran pleura dan jaringan paru mengkuti perkembangan rongga
toraks akibat adanya ikatan cairan pleura, tetapi jaringan paru yang elastic akan
melawan regangan. Paru berusaha menarik diri menjauhi dinding dada,
sehingga menyebabkan tekanan interpleura menjadi semakin negatif Pada
akhir dari inspirasi tenang, saat paru teregang penuh, tekanan interpleuranya
akan turun hingga -7 mmHg.
Selama ekspirasi, rongga toraks kembali ke posisi istirahat. Paru akan
dibebaskan dari posisinya yang teregang dan tekanan interpleuranya kembali
ke nilai normalnya yaitu sekitar -4 mmHg. Perlu diingat bahwa tekanan
interpleura tidak akan pernah sama dengan tekanan atmosfer karena rongga
pleura merupakan suatu kompartemen tertutup.
Tekanan Intrapleural
Perubahan Tekanan Intrapleural
-
Department of Physiology MARS 2013
Ketika terjadi hubungan antara tekanan subatmosfer dengan atmosfer
secara langsung contonya ketika pisau ditusuk ke sela iga, akan menyebabkan
terlukanya membrane pleura yang akan memajankan rongga pleura pada
atmosfer memungkinkan udara menglir menuruni gradient tekanan ke dalam
rongga. Udara dalam rongga pleura memutus ikatan cairan yang menahan paru
pada dinding dada. Dinding dada mengembang ke luar sedangkan paru yang
elastic kolaps ke keadaan tak teregang. Keadaan ini disebut pneumotoraks
yang menyebabkan paru menjadi kolaps dan tidak dapat berfungsi secra
normal. Dapat dilihat pada gambar di bawah, pada paru (gambar sebelah kiri)
mengalami kolaps karena terjadi hubungan langsung antara subatnosfer dan
atmosfer.
Spirometry
Uji fungsi paru dapat menggunakan spirometry, spirometry adalah alat
untuk mengukur volume udara yang dilairkan setiap kali bernapas. Alat ini
Efek Pneumotoraks
Ventilasi
-
Department of Physiology MARS 2013
terdiri dari sebuah drum atau tong berisis udara yang mengapung dalam wadah
berisis air. Volume residu tidak dapat diukur menggunakan alat ini.
Volume Paru
Volume paru ada 4 yaitu:
1. Volume tidal adalah volume udara yang diinspirasi atau ekspirasi setiap
kali bernapas normal, besarnya 500 ml pada laki-laki dewasa.
2. Volume cadangan inspirasi adalah volume udara ekstra yang dapat
diinspirasi setelah dan diatas volume tidal normal bila dilakukan ispirasi
kuat, besarnya kira-kira 3000 mL.
3. Volume cadangan ekspirasi adalah volume udara ekstra maksimal yang
dapat diekspirasi melalui ekspirasi kuat pada akhir ekspirasi tidal normal,
besarnya kira-kira 1100 mL.
4. Volume residu adalah volume udara yang masih tetap berada didalam paru
setelah ekspirasi paling kuat, besarnya 1200 mL.
Kapasitas Paru
Kapasitas adalah penjumlahan dua atau lebih volume.
1. Kapasitas vital sama dengan volume cadangan inspiarsi ditambah volume
tidal dan volume cadangan ekspirasi. Kapasitas ini mempresentasikan
jumlah udara maksimum yang secara sadar dapat dipindahkan ke dalam
atau ke luar paru selama satu napas. Jumlahnya kira-kira 4600 mL.
2. Kapasitas paru total (KPT) sama dengan kapasitas vital ditambah volume
residu. KPT adalah volume maksimum yang dapat mengembangkan paru
sebesar mungkin dengan inspirasi sekuat mungkin. Jumlahnya sebesar
5800 mL.
3. Kapasitas inspirasi sama dengan volume tidal ditambah volume cadangan
inspirasi. Jumlah udara yang dapat dihirup oleh seseorang dimulai pada
tingkat ekspirasi normal dan pengembangan paru smapai jumlah
maksimum sekitar 3500 mL.
4. Kapasitas residu fungsional sama dengan volume cadangan ekspirasi
ditambah volume residu. Jumlah udara yang masih tersisa di dalam paru
setelah ekspirasi normal sekita 2300 mL.
Gambar volume dan kapasitas Paru
Kapasitas ekspirasi paksa (FVC) dan volume ekspirasi paksa. Pada saat
melakukan tes FVC pasien melakukan ispirasi maksimal sampai kapasitas paru
total, kemudian diekspirasi kedalam spirometri dengan ekspirasi maksimal
-
Department of Physiology MARS 2013
secepat dan semaksimal mungkin. Jarak total penurunan kurva pada rekaman
volume paru menggambarkan FVC.
Pada orang yang mengalami obstruksi inspirasinya sama dengan orang normal
namun ekspirasinya lebih sedikit dari orang normal. FVC total sama dengan
FEV1 / FVC%. Pada orang normal FVC nya sekitar 80%.
Ventilasi Pulmonar adalah atau pernafasan adalah proses pertukaran udara
antara atmosfer dan paru-paru. Saat udara masuk kedalam paru-paru, udara
bergerak dari udara bertekanan tinggi ke udara yang memiliki tekanan yang
rendah.
Udara mengalir masuk dan keluar paru selama proses bernafas mengikuti
gradient tekanan antara alveolus dan atmosfer secara bergantian yang
ditimbulkan oleh aktivitas siklik otot pernafasan. Udara berpindah dari tekanan
yang tinggi (atmosfer) ke tekanan rendah (alveolus). Jadi terdapat tiga tekanan
yang berperan dalam ventilasi yaitu:
1. Tekanan atmosfer, ini adalah tekanan yang ditimbulkan oleh berat
udara di atmosfer pada benda di permukaan bumi. Tekanan ini
normalnya 760 mmHg tapi dapat berubah sesaui ketinggian.
2. Tekanan intraalveolus (intra-pulmonal) ini adalah tekanan didalam
alveolus.
3. Tekanan intrapleura (tekanan intratorak) merupakan tekanan yang
ditimbulkan diluar paru didalam rongga torax.
Ohhh iyaaada satu lagi tekanan, yaitu tekanan transpulmonal
merupakan perbedaan antara tekanan alveoli dan tekanan pada
permukaan luar paru dan ini adalah nilai daya elastic dalam paru yang
Ventilasi Pulmonar
Kejadian selama Inspirasi dan ekspirasi
-
Department of Physiology MARS 2013
cenderung menegmpiskan paru pada setiap pernapasan yang disebut
tekanan daya lenting paru.
Proses Selama Inspirasi
Pada saat inspirasi dimulai otot inspirasi berkontraksi . Pengembangan
rangka dada akan menarik paru kearah luar dengan kekuat yang lebih
besar dan menyebabkan tekanan intrapleura menjadi lebih negative
(sekitar -7,5 cm H2O). Hal ini akan menyebabkan volume torak
meningkat (paru-paru mengembang). Dengan meningkatnya volume,
tekanan intrapulmonal turun sekitar 1 mmHg dibawah tekanan atmosfer
dan udara mengalir ke dalam alveoli.
Dengan mengalirnya udara ke dalam alveoli, tekanannya meningkat
sampai torak berhenti membesar, yaitu sebelum akhir inspirasi. Aliran
udara berlanjut sepersekian detik lebih lama, sampai tekanan di dalam
paru sama dengan tekanan atmosfer.
Proses Selama Ekspirasi
Pada akhir inspirasi otot inspirasi (otot diafragma dan intercostals
eksterna) berelaksasi. Selama ekspirasi volume paru dan rongga torax
akan berkurang dan menyebbakan tekanan di dalam paru meningkat dan
tekanan intrapleura menjadi kurang negative. Awalnya saat inspirasi otot
inspirasi meregang, karena tidak adanya gaya yang mengembangkan
dinding dada, maka saat ekspirasi, paru yang awalnya tergang akan
mengalami recoil ke ukuran sebelumnya karena sifat elastic dari paru.
Karena volume paru berkurang selama ekspirasi maka tekanan didalam
paru akan meningkat mencapai nilai maksimum yaitu sekitar 1 mmHg
diatas tekanan atmosfer. Tekanna alveolar akan menjadi lebih tinggi dari
tekanna atmosfer sehingga aliran udara mengalir keluar paru.
Ada terdapat 2 faktor yang mempengaruhi ventilasi yaitu :
a. Resistensi saluran nafas
b. Compliance
Yuk kita bahas satu-satu
a. Resistensi saluran nafas
Resistensi saluran nafas akan mempengaruhi kecepatan aliran. Masih pada
ingat kan rumus kecepatan aliran?? Yah udah pada lupa kayaknya, nih ya
rumusnya
F =
F = kecepatan aliran
= Perbedaan antara tekanan atmosfer dan intra alveolus (gradient
tekanan)
R = Resistensi saluran nafas
Terdapat tiga parameter yang mempengaruhi resistensi yaitu : (1) Panjang
Sistem (L), Viskositas substansi yang mengalir melewati sitem, dan jari-
jari pipa dalam sistem. Dari ketiga faktor tersebut, penentu utama dari
resistensi adalah jari-jari saluran nafas penghantar.
Faktor yang mempengaruhi ventilasi
-
Department of Physiology MARS 2013
Beberapa faktor mengubah resistensi saluran nafas dengan mempengaruhi
diameter dari saluran nafas. Hal ini dilakukan dengan adanya kontraksi dan
relaksasi di otot polos di dinding pernafasan khusunya bronkiolus. Kenapa
sih bronkiolu berperan penting dalam resistensi? Nah, jadi pada keadaan
normal hampir 90% tahanan saluran udara terdapat pada trakea dan
bronki, dengan penampang total kecil. Bronkiolus pada keadaan normal
tidak memiliki peran signifikan dalam tahanan saluran udara. Namun
karena bronkiolus merupakan saluran yang kolpas, penurunan
diameternya dapat tiba-tiba mengubahnya menjadi tahanan yang
bermakna.
Jadi faktor- faktor yang mempengaruhi resistensi saluran nafas adalaah
beberapa substansi yaitu Histamine dan epinefrin.
Histamine merupakan parakrin yang bekerja sebagi bronkokonstriktor
kuat. Zat ini dilepaskan oleh sel mast, pada alergi. dan zat ini dapat
menyebabkan bronkonstriksi. Pengaturan saraf utama pada bronkus adalah
saraf parasimpatis yang menyebabkan bronkokonstriksi, persarafan ini
adalah reflex untuk melindungi traktus respirasi bagian bawah terhadap
iritan.
Otot polos bronkiolus memiliki reseptor 2 yang berespon terhadap
Epinefrin. Epinefrin dilepaskan oleh medulla adrenal yang akan
merangsang resptor 2. Peransangan reseptor 2 akan menyebabkan
relaksasi otot polos pada saluran udara dan menimbulkan bronkodilatasi.
b. Compliance paru
Komplians paru dipengaruhi oleh 2 faktor yaitu :
- Daya regang oleh serat elastic paru
- Tegangan permukaan pada alveoli
Daya regang serat elastic paru
Daya yang digunakan untuk mengatasi tahanan jaringan elastic paru dan
dinding dada terhadap regangan adalah daya regang.
Untuk daya regang oleh serat elastik paru, untuk ilustrasi nya bisa dilihat
pada gambar diatas untuk memahami recoil elastic pada respirasi.
Bayangkan sedang meniup balon yang elastic (kiri) dan balon yang tidak
elastic (kanan). Pada paru-paru yang normal (contohnya balon yang ditiup
oleh si cewek), balon akan mengembang dengan mudah bahkan dengan
tekanan yang minimum, oleh karena itu balon tersebut memiliki komplians
yang tinggi. Paru- paru yang sehat memiliki komplians yang tinggi karena
adanya jaringan ikat elastic paru.
-
Department of Physiology MARS 2013
Sedangkan pada gambar kedua (yang cowok), paru-paru (balonnya) itu
tidak elastis, yang menyebabkan paru-paru memiliki komplians yang
rendah. Kondisi komplians paru yang rendah terjadi pada beberapa kondisi
seperti fibrosis, kerja untuk mengembangkan paru menjadi lebih besar.
Jadi kesimpulannya , paru yang memiliki daya regang yang tinggi mudah
untuk diregang, sedangkan paru dengan daya regang yang rendah
memerlukan kekuatan otot inspirasi yang lebih besar untuk
meregangkannya. Daya regang ini kebalikan dari recoil elastik. Recoil
elastic itu adalah kemampuan untuk bertahan dalam memepertahankan
pengubahan bentuk.
Tegangan permukaan
Faktor kedua yang memepengaruhi komplians paru adalah tegangan
permukaan pada alveoli. Surfaktan paru merupakan tegangan permukaan
dan berperan pada stabilitas paru. Surfaktan merupakan molekul yang
memutuskan daya kohesi antarmolekul air dengan cara mengganti tempat
air dipermukan. Surfakatan terdiri dari campuran beberapa fosfolipid ,
protein dan ion.
Pada paru, surfaktan menurunkan tegangan permukaan cairan alveoli dan
dengan demikian menurunkan tahanan paru untuk diregang. Dua manfaat
penting dari surfakatan adalah:
1. Meningkatkan complince paru,mengurangi kerja untuk
mengembangkan paru
2. Memperkecil kemampuan paru untuk recoil sehingga paru tidak mudah
kolaps.
Pada alveoli yang kecil tegangan permukaannya lebih rendah dari alveoli
yang besar sehingga pada alveoli yang kecil surfaktannya lebih
terkonsentrasi.
Pada kedaan normal. sintesis surfaktan dimulai pada minggu ke 25.
produksi ini adekuat pada minggu ke 34 kehamilan. Bayi-bayi yang
prematur, surfaktan yang dihasilkannya belum memadai untuk mengurangi
tegangan permukaan alveolus. Kumpulan gejala yang diakibatkan oleh
kurangnya surfaktan ini disebut dengan sindrom distress pernafasan
neonatus. Bayi harus melakukan upaya inspirasi keras untuk mengatasi
tegangan permukaan yang tinggi agar paru mereka yang kompliansnya
rendah dapat mengembang (kasian yaaa )
Oksigen dan karbon dioksida berdifusi antara alveoli dan kapiler pulmonal di
dalam paru, dan antara kapiler sistemik dan sel melalui tubuh/ difusi gas
melalui arah yang berlawanan disebut pertukaran gas.
Hukum Dalton menyatakan bahwa tekanan total yang ditimbulkan oleh
campuran gas merupakan penjumlahan dari tekanan yang ditimbulkan oleh
masing-masing gas. Pada fisiologi respirasi, kita tidak hanya berurusan
dengan tekanan atmosfer total, namun juga dengan masing-masing tekanan
oksigen dan karbon dioksida. Tekanan suatu gas dalam campuran biasa
Pertukaran Gas
Hukum Dalton
-
Department of Physiology MARS 2013
dikenal dengan Tekanan Parsial (Pgas). Tekanan yang ditimbulkan oleh suatu
gas ditentukan hanya oleh jumlah relative gas dalam campuran dan tidak
bergantun pada besar molekul atau massa gas.
Contoh:
Pada permukaan laut, tekanan atmosfer (Patm) adalah 760 mmHg dengan
oksigen sebesar 21% atmosfer. Berapa besar tekanan parsial oksigen?
Jawab:
Untuk mendapatkan tekanan parsial suatu gas, cukup dengan mengalikan
tekanan atmosfer dengan kontribusi relatif (%) terhadap tekanan atmosfer
tersebut:
Berdasarkan perhitungan diatas, maka didapatkanlah tekanan parsial
oksigen di udara kering pada permukaan laut adalah sebesar 160 mmHg.
Tekanan parsial gas di udara bervariasi, bergantung dari banyaknya uap air
dalam udara karena tekanan uap air akan mengencerkan kontribusi gas lain
terhadap tekanan totalnya. Berikut akan dicantumkan tabel untuk
membandingkan tekanan parsial beberap gas pada udara kering dan pada
kelembapan 100%:
Tekanan atmosfer secara progresif berkurang seiring dengan
bertambahnya ketinggian. Contohnya pada gunung whitney, yang
ketinggiannya sekita 14,495 kaki, tekanan atmosfer (Patm) adalah 440 mmHg
dengan oksigen sebesar 20,9% atmosfer. Tekanan parsial oksigennya adalah :
Tekanan Parsial Gas = Patm (Tekanan Atmosfer) X % Gas dalam Atmosfer
Po2 = 760 mmHg X 21%
= 760 mm X 0,21
= 160 mmHg
Hukum Henry
Po2 = 440 mmHg X 20,9%
= 92 mmHg
-
Department of Physiology MARS 2013
Hukum henry menyatakan bahwa jumlah gas yang terlarut dalam cairan,
proporsional terhadap :
- Tekanan parsial gas
- Solubilitas gas
Pada keadaan keseimbangan, tekanan oksigen di udara sama dengan tekanan
pada airan, dengan difusi molekul gas pada kecepatan yang sama pada kedua
arah. Saat diberikan tekanan pada gambar 1, beberapa molekul oksigen yang
bergerak diudara akan berdifusi kedalam air kemudian larut, proses ini akan
terus berlarut sampai terjadinya keseimbangan. Pada keadaan seimbang,
pergerakan oksigen dari udara ke dalam air adalah sama dengan pergerakan
oksigen dari air ke udara.
Karbon dioksida relative mudah larut dalam air, sehingga peningkatan jarak
difusi tidak mempengaruhi pertukaran karbon dioksida secara bermakna.dan
karbon dioksida lebih banyak terlarut di air.
Selanjutnya, kita lanjutin lagi yaa memasuki bagian yang paling penting dalam
paru untuk tempat difusi oksigen dan karbon dioksida. What is it? Yeppp, its
alveolus! Bedain yaa alveolus dengan alveoli. Alveoli itu kumpulan
alveolusnya yg kayak buah anggur itu. Jadi alveoli itu ujung dari bronkiolus
terminalis yang menjadi massa terbesar pada paru. Fungsinya udah tau dong
pastinya. Setiap alveolus yang kecil-kecil itu tersusun atas selapis tunggal
epitel dan punya dua tipe sel. Sel alveolar tipe I, ukurannya besar dan
menempati 95% permukaan alveolus serta sangat tipis sehingga gas dapat
berdifusi dengan cepat. Sedangkan sel alveolar tipe II, lebih kecil, lebih tebal
mensintesis, dan memproduksi surfaktan.
Mau mengingatkan kembali bahwa prinsip pertukaran udara antara
lingkungan luar dengan ruang udara dalam paru sama dengan prinsip
pengaturan aliran massa darah yang melalui sistem kardivaskuler, yang mana
aliran mengalir dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah, kemudian pompa
muskular akan menghasilkan gradient tekanan, dan tahanan terhadap aliran
udara terutama dipengaruhi oleh diameter saluran yang dialiri oleh udara.
Perbedaanya adalah bahwa udara merupakan campuran gas yang viskositasnya
rendah dan dapat dimampatkan. Berbeda dengan darah yang merupakan
kebalikannya.
Respirasi Internal, biasa dikenal dengan respirasi seluler yang
merupakan suatu reaksi intraseluler oksigen yang dilaksanakan dalam
mitokondria dengan bantuan molekul organik untuk menghasilkan
karbon dioksida, air, dan energi dalam bentuk ATP.
Respirasi Eksternal, merupakan rangkaian kejadian pertukaran dan
pergerakan oksigen dan karbondioksida antara lingkungan eksternal
Tempat pertukran gas
-
Department of Physiology MARS 2013
dan sel tubuh. Berikut merupakan proses dari terjadinya respirasi
eksternal:
Secara umum ada 2 mekanisme yang terjadi : pertukaran antara 2
kompartemen yang dengan cara difusi melalui membran sell dan transport
gas di dalam darah.
Pertukaran GAS di Paru dan Jaringan
Ingat prinsip fluida waktu SMA atau pas di modul KV ya, jadi udara juga
merupakan salah satu dari jenis fluida yang arah pergerakannya
mengikuti perbedaan tekanan (dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih
rendah). Oya tambahan dikit kalau kita hanya membahas tentang suatu
1.Terjadinya pertukaran udara antara
atmosfer dan paru. Proses ini
dikenal dengan ventilasi atau
bernapas (apa itu? Terus baca
yaaa.) Jadi nanti ada yang
namanya inspirasi / inhalasi
(pergerakan udara masuk ke paru),
dan ada yang namanya ekspirasi /
ekshalasi (pergerakan udara keluar
paru)
2.Pertukaran oksigen dan
karbondioksida antara paru dan
darah melalui proses difusi
3.Transpor oksigen dan karbon
dioksida oleh darah
4.Pertukaran gas antara darah dan
sel-sel dalam tubuh
(Perhatikan arah tanda panahnya dan
keterangan tulisannya yaa Inget-
inget lagi hubungannya dengan
sirkulasi pulmonal dan sistemik)
-
Department of Physiology MARS 2013
molekul yang ada di udara maka kita nyebutnya tekanan parsial (contoh:
PO2 = tekanan parsial oksigen).
Pada keadaan normal tepat di
atas permukaan laut tekanan
atmosfer berkisar 760mmHg
dan tekanan parsial O2
160mmHg. Tetapi di alveolus
PO2 = 100 mmHg (kenapa ya,
karena ada dead space)
Kenapa terjadi penurunan
tekanan parsial oksigen di
vena?
Ya karena O2 dari arteri
akan masuk ke jaringan yang
akan selalu secara terus-
menerus digunakan untuk
metabolisme aerob, sehingga
konsentrasi O2 menurun dan
tekanan parsialnya juga akan
menurun.
Lalu kenapa tekanan CO2 bisa
meningkat ?
Kami rasa teman-teman udah pada tau juga, jadi peningkatan tekanan
parsial CO2 di vena setelah keluar dari jaringan akibat efek dari hasil
metabolisme. Pada saat metabolisme maka sel membutuhkan O2 dan hasil
dari metabolisme salah satunya adalah CO2, hal ini akan menyebabkan
peningkatan PCO2 di sel jaringan setelah metabolisme sehingga CO2 akan
berdifusi secara pasif ke kapiler dan menyebabkan PCO2 di vena.
Pertukaran Gas di Alveoli
Ini bagannya, udah cukup jelas kan penjelasannya.
Pertukaran gas di alveolus di pengaruhi oleh :
1. O2 yang masuk ke alveoli
- Komposisi udara yang masuk saat inspirasi
- Ventilasi dari alveolar : frekuensi dan kedalaman nafas
Resistensi jalan nafas
Compliance paru (faktor surfaktan)
2. Kemampuan difusi gas dari alveoli ke darah
3. Kemampuan perfusi
-
Department of Physiology MARS 2013
Respirasi eksternal bergantung pada 3 faktor utama :
1. Luas permukaan dan struktur membrane respirasi
2. Gradient tekanan parsial
3. Aliran alveolar ke aliran darah di kapiler pulmonal
Kita bahas satu-satu yaa
1. Luas permukaan dan struktur membrane respirasi
Ini penjelasan tentang kemampuan difusi O2 dari alveolus ke darah
Kemampuan difusi O2 maupun CO2 di alveolus di pengaruhi oleh
Luas permukaan area yang berkontak antara alveolus dengan kapiler
Jarak difusi (maksudnya jarak dari alveolus ke kapilernya)
Gradient konsentrasi
Permeabilitas dari barriernya
Jarak difusi di pengaruhi oleh ketebalan dari yang namanya blooad air
barrier.
Udara yang akan masuk ke darah melalui blood air barrier yang terdapat
di antara alveolus dan kapiler pembuluh darah, lapisan blood air barrier
ini tersusun dari :
1. membran yang tersusun dari sel alveolus tipe 1
2. membran basal
3. sel endotel
sebenarnya ada juga jarak interstisiumnya (antara alveolus dan kapiler
tidak langsung nempel rapat tapi ada ruang innterstisium di antaranya).
Faktor yang Mempengaruhi Diffusi
2. Gradien tekanan parsial
Gradient tekanan parsial akan mempengaruhi pertukaran gas diantara
alveolus dan kapiler pulmonal. Tekanan parsial gas di alveolus berbeda
dengan di atmosfer. Perbedaan ini disebabkan oleh beberapa factor, yaitu :
Faktor yang mempengaruhi Respirasi eksternal
-
Department of Physiology MARS 2013
a. Pelembapan dari udara yang dihirup
Jadi segera setelah udara atmosfer masuk kedalam saluran nafas,
pajanan ke saluran nafas yang lembab menyebabkan, udara tersebut
jenuh dengan H2O, adanya uap air akan menimbulkan tekanan parsial.
Humidifikasi udara yang dihirup ini akan mengencerkantekanan
parsial gas inspirasi sebesar 47 mmHg.
b. Pertukaran gas antara alveolus dan kapiler pulmonal
c. Percampuran udara baru dan lama
PO2 alveolus juga lebih rendah dari pada PO2 atmosfer, karena udara
segar yang masuk bercampur dengan sejumlah besar udara lama yang
tersisa di paru dan ruang rugi pada akhir ekspirasi sebelumnya.
Pengontrolan otot polos di arteriol dan bronkus terkait PO2 dan PCO2
Relaksasi jalan napas lokas maksudnya Bronkodilatasi ya.
-
Department of Physiology MARS 2013
Sekian Tentir dari departemen fisiologi di modul kardiovaskular ini, semoga
bermanfaat
Kalau ada kesalahan mohon di konfirmasi ke anggota kami ya, karena kami
juga manusia yang tidak luput dari kesalahan, jadi mohon maaf jika masih
ada kesalahan baik itu dari tulisan maupun konten.
Semangat menempuh ujian Armies.