Fisiologi Sistem Pernapasan

       Pernapasan adalah proses keluar dan masuknya udara ke dalam & keluar paru. Berbeda dengan respirasi, pernapasan terjadi pada tingkat organisme sedangkan respirasi terjadi dalam tingkat sel. Namun kedua hal ini selalu di samakan sedangkan pada dasarnya jelas berbeda. Suatu Organisme membutuhkan suply oksigen secara terus-menerus untuk proses respirasi sel, dan membuang kelebihan karbondioksida sebagai limbah beracun produk dari proses tersebut. 

Pertukaran gas antara oksigen dengan karbondioksida dilakukan agar proses respirasi sel terus berlangsung. Oksigen yang dibutuhkan untuk proses respirasi sel ini berasal dari atmosfer, yang menyediakan kandungan gas oksigen sebanyak 21% dari seluruh gas yang ada. Oksigen masuk kedalam tubuh melalui perantaraan alat pernapasan yang berada di luar. Pada manusia, alveolus yang terdapat di paru-paru berfungsi sebagai permukaan untuk tempat pertukaran gas. Proses pembakaran zat makanan secara singkat: Zat Makanan(gula) + Oksigen à kabon doiksida + uap air + energy.

       Pada hewan tingkat rendah, tidak memiliki komponen pengikat O2 maka pernapasan hanya berlangsung secara difusi.

• Pada serangga, sistem pernapasan menggunakan trakea. Sistem trakea ini dibangun dari struktur spirakel pada bagian dorsalnya. Udara masuk pada spirakel menuju ke dalam tabung-tabung trakea kemudian masuk ke trakeolus yang merupakan percabangan halus trakea serta mengandung suatu cairan yang terhubung kesemua organ-organ.
• Mekanisme pernapasan pada serangga, misalnya belalang, adalah sebagai berikut :

Jika otot perut belalang berkontraksi maka trakea meyempit sehingga udara kaya CO2 keluar. Sebaliknya, jika otot perut belalang berelaksasi maka trakea kembali pada volume semula sehingga tekanan udara menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan di luar sebagai akibatnya udara di luar yang kaya O2 masuk ke trakea. 

• Pada golongan Pisces, alat pernapasan berupa insang
• Pada penyu pernapasan menggunakan paru-paru dan pada bagian kloaka yang terdapat lipatan-lipatan
• Pada amphibia, fase berudu bernapas dengan insang. Namun berbeda dengan insang ikan , insang pada berudu terletak diluar. Sementara untuk katak dewasa pernapasan menggunakan permukaan kulitnya, paru-paru, dan bagian rongga mulut.
• Mekanisme pernapasan pada katak dewasa : Dalam paru-paru terjadi mekanisme inspirasi dan ekspirasi yang keduanya terjadi saat mulut tertutup. Fase inspirasi adalah saat udara (kaya oksigen) yang masuk lewat selaput rongga mulut dan kulit berdifusi pada gelembung-gelembung di paru-paru. "Mekanisme inspirasi adalah sebagai berikut. Otot Sternohioideus berkonstraksi sehingga rongga mulut membesar, akibatnya oksigen masuk melalui koane. Setelah itu koane menutup dan otot rahang bawah dan otot geniohioideus berkontraksi sehingga rongga mulut mengecil. Mengecilnya rongga mulut mendorong oksigen masuk ke paru-paru lewat celah-celah. Dalam paru-paru terjadi pertukaran gas, oksigen diikat oleh darah yang berada dalam kapiler dinding paru-paru dan sebaliknya, karbon dioksida dilepaskan ke lingkungan. Mekanisme ekspirasi adalah sebagai berikut. Otot-otot perut dan sternohioideus berkontraksi sehingga udara dalam paru-paru tertekan keluar dan masuk ke dalam rongga mulut. Celah tekak menutup dan sebaliknya koane membuka. Bersamaan dengan itu, otot rahang bawah berkontraksi yang juga diikuti dengan berkontraksinya geniohioideus sehingga rongga mulut mengecil. Dengan mengecilnya rongga mulut maka udara yang kaya karbon dioksida keluar.

• Pada burung pernapasan dimulai dari Masuknya udara yang kaya oksigen ke paru-paru (inspirasi) disebabkan adanya kontraksi otot antartulang rusuk (interkostal) sehingga tulang rusuk bergerak keluar dan tulang dada bergerak ke bawah. Atau dengan kata lain, burung mengisap udara dengan cara memperbesar rongga dadanya sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi kecil yang mengakibatkan masuknya udara luar. Udara luar yang masuk sebagian kecil tinggal di paru-paru dan sebagian besar akan diteruskan ke pundi- pundi hawa bagian belakang sebagai cadangan udara. Udara pada pundi-pundi hawa dimanfaatkan hanya pada saat udara (O2) di paru-paru berkurang, yakni saat burung sedang mengepakkan sayapnya. Saat sayap mengepak atau diangkat ke atas maka kantung hawa di tulang korakoid terjepit sehingga oksigen pada tempat itu masuk ke paru-paru. Sebaliknya, ekspirasi terjadi apabila otot interkostal relaksasi maka tulang rusuk dan tulang dada kembali ke posisi semula, sehingga rongga dada mengecil dan tekanan menjadi lebih besar dari tekanan di udara luar akibatnya udara dari paru-paru yang kaya karbon dioksida keluar. Bersamaan dengan mengecilnya rongga dada, udara dari kantung hawa masuk ke paru-paru dan terjadi pelepasan oksigen dalam pembuluh kapiler di paruparu. Jadi, pelepasan oksigen di paru-paru dapat terjadi pada saat ekspirasi maupun inspirasi.

Fisiologi Hb hanya dapat mengikat O2 dan Co2

Jaringan pada dasarnya selalu melaksananakan metabolisme dengan menghasilkan gas berupa Co2 dan selalu memerlukan O2 untuk menjalankan metabolisme tersebut. Akibatnya, kadar Co2 dalam jaringan semakin tinggi sementara itu jaringan membutuhkan O2 untuk metabolisme, sehingga O2 yang ada pada Hb disekitar jaringan secara otomatis akan ditarik oleh jaringan untuk memenuhi kebutuhan akan O2, sehingga konsentrasi Hb menjadi rendah sedang konsentrasi jaringgan tinggi. Untuk menyeimbangi konsentrasi tersebut maka Co2 akan dilepas oleh jaringan dan kemudian diikat oleh Hb tadi.

Pada paru-paru pertukaran O2 dan Co2 secara fisiologi terjadi dimana Hb yang cenderung mengikat O2 akan menarik O2 dari paru-paru, sehingga konsentrasi Hb meningkat sedangkan pada bagian paru-paru mengecil, dan untuk menyeimbangi hal tersebut, maka Hb akan melepaskan Co2 ke paru-paru sehingga terjadilah pertukaran gas.

Fisiologi kontrol pernapasan

Dimulai dari berlebihnya kadar CO2 dalam darah, maka CO2 akan diubah menjadi asam karbonat sehingga akan memberi sinyal pada medula oblongata. Medula oblongata kemudian akan memberi perintah pada organ-organ pernapasan untuk melakukan kontraksi (inspirasi maupun ekspirasi)