Respirasi: Ventilasi, Difusi, Transpor Gas

Respirasi

• Respirasi melibatkan ventilasi paru, difusi gas, transpor gas, dan pengaturan ventilasi.

Ventilasi Paru

• Ventilasi paru merupakan proses keluar masuknya udara dari atmosfer ke alveolus.

Difusi Gas

• Difusi gas adalah proses difusi O2 dan CO2 antara alveolus dan darah.

Transpor Gas

• Transpor gas berfungsi mentranspor O2 dan CO2 antara alveolus dan darah.

Fungsi Respirasi

• Fungsi utama respirasi adalah membawa O2 ke jaringan dan mengambil CO2 dari jaringan.
• Fungsi sekunder respirasi mencakup regulasi keasaman cairan ekstrasel, pengendalian suhu, eliminasi air, dan fonasi.

Sistem Pernapasan

• Sistem pernapasan bekerja sama dengan sistem kardiovaskular untuk pertukaran gas antara udara dan darah (respirasi eksternal) dan antara darah dan jaringan cairan (respirasi internal).
• Inspirasi dan ekspirasi adalah bagian dari pergerakan udara masuk dan keluar dari paru-paru.
• Respirasi sel adalah tujuan akhir di mana ATP dihasilkan.

Respirasi (Proses Fisiologis)

• Oksigen bergerak dari lingkungan ke dalam tubuh, dan karbon dioksida internal bergerak dari dalam tubuh ke lingkungan luar.
• Oksigen dibutuhkan untuk respirasi aerobik.
• Karbon dioksida dihasilkan dari respirasi.

Gradien Tekanan

• Gradien tekanan merupakan gradien konsentrasi untuk gas.
• Gas berdifusi dari tekanan tinggi ke tekanan yang rendah.
• Gas masuk dan keluar tubuh dengan berdifusi melalui perbedaan gradien tekanan melalui membran pernapasan.

Tekanan Atmosfer

• Tekanan atmosfer adalah tekanan yang diberikan oleh berat udara pada objek di permukaan bumi.
• Di permukaan laut, tekanan atmosfer sekitar 760 mm Hg.
• Oksigen menyusun 21% dari udara, dengan tekanan parsial sekitar 160 mm Hg.

Surface-to-Volume Ratio

• Seiring dengan peningkatan ukuran hewan, rasio surface-to-volume menurun.
• Hewan kecil dan datar dapat menggunakan permukaan tubuh mereka untuk pernapasan.
• Hewan yang lebih besar memiliki struktur khusus (insang atau paru-paru) untuk meningkatkan permukaan pernapasan.

Anatomi dan Fisiologi Ventilasi Paru

• Anatomi dan fisiologi ventilasi paru meliputi hidung, faring, laring, trakea, bronkus, bronkiolus, bronkiolus terminalis, bronkiolus respiratorius, duktus alveolaris, dan saccus alveolaris.
• Zona konduksi berfungsi sebagai perpindahan udara.
• Zona transisional dan respirasi berfungsi pada pertukaran oksigen dan karbondioksida

Hidung

• Bulu rambut di hidung berfungsi sebagai filter (10-15µm).
• Sinus pada hidung membentuk ruang berkelok-kelok dengan banyak pembuluh darah yang menjaga kelembaban dan suhu.

Sinusitis

• Sinusitis sering terjadi pada kuda yang menderita penyakit gigi di rahang atas.
• Sapi yang mengalami dehorning (pemotongan tanduk) juga dapat mengalami sinusitis.

Nostril (Cuping Hidung)

• Nostril pada kuda berfungsi untuk membedakan makanan.
• Nostril juga dapat digunakan sebagai indikator penyakit kronis pada hewan jika bersisik dan kering.

Faring

• Primata dan mamalia memiliki tiga saluran di faring: saluran pernapasan, saluran makanan, dan saluran pendengaran.

Laring

• Laring merupakan tempat pembentukan suara.
• Pita suara membentang di pembukaan laring; pembukaan antara mereka adalah glotis.
• Posisi pita suara bervariasi untuk menghasilkan suara yang berbeda.

Trakea - Bronkus

• Trakea terdiri dari tulang rawan berbentuk U dan otot polos.
• Mucociliary escalator bergetar 1000-1500 X/min sebagai filter untuk < 10 µm.
• Bronchodilator seperti adrenalin (reseptor ẞ2) meningkatkan P O2 dan P CO2.
• Bronchokonstriksi disebabkan oleh acetylcholine, histamine, dan P CO2.

Trakea

• Trakea juga dikenal sebagai "windpipe" atau pipa angin.
• Trakea membagi menjadi bronkus primer.
• Carina pada trakea memicu refleks batuk.

Alveolus

• Alveolus memiliki makrofag.
• Alveolus mudah mengembang dan mengempis karena jaringan elatik.
• Surfaktan diproduksi oleh sel alveolar tipe II dan menurunkan tegangan permukaan paru.

Sistem Sirkulasi

• Darah dari seluruh tubuh hewan akan melalui sistem sirkulasi kecil berikut : Atrium kanan -> Ventrikel kanan -> a. pulmonalis -> kapiler pulmonalis -> v. pulmonalis -> atrium kiri -> ventrikel kiri -> seluruh tubuh

Otot Respirasi

• Inspirasi (hisap) melibatkan diafragma, M. intercostalis eksterna, dan M. sternocleidomastoideus.
• Ekspirasi (hembus) melibatkan M. intercostalis interna dan musculus abdominal.

Inspirasi dan Ekspirasi

• Inspirasi dan ekspirasi adalah saluran udara menerus dari faring ke alveoli, dengan paru-paru terletak di rongga dada yang disegel.
• Rongga dada dibatasi oleh tulang rusuk dan diafragma.
• Membran pleura melapisi rongga dada dan paru-paru, dan tekanan intrapleural lebih rendah dari tekanan atmosfer, menjaga agar lobulus paru-paru tidak kolaps.

Inspirasi

• Inspirasi dipicu oleh impuls dari pusat pernafasan di medulla oblongata yang menyebabkan tulang rusuk meningkat dan diafragma untuk lebih rendah, menyebabkan rongga dada untuk memperluas.
• Tekanan negatif atau parsial vakum di alveoli menyebabkan udara masuk.
• Perubahan jumlah darah CO2 dan H meningkatkan tarif bernapas.
• Diafragma lebih rata, otot interkostal eksternal berkontraksi, volume rongga meningkat, toraks paru-paru berkembang, dan udara mengalir ke bawah gradien tekanan dalam paru-paru.

Ekspirasi

• Ekspirasi terjadi ketika impuls dari pusat pernapasan berkurang, memungkinkan tulang rusuk untuk menurun dan diafragma untuk kembali ke bentuk kubah.
• Ekspirasi adalah proses pasif, sedangkan inspirasi aktif.
• Sebuah napas dalam-dalam menyebabkan alveoli untuk meregangkan; reseptor peregangan kemudian menghambat pusat pernapasan.
• Kemunduran elastis paru-paru menyebabkan ekspirasi.
• Selama ekspirasi normal (pasif), otot inhalasi bersantai, rongga dada mundur, volume paru-paru menurun, udara mengalir ke bawah gradien tekanan, dan tekanan keluar dari paru-paru.
• Selama ekspirasi aktif, otot-otot di perut dan otot interkostal internal berkontraksi. Kontraksi menurunkan volume rongga toraks lebih dari ekspirasi pasif. Volume udara yang lebih besar harus keluar untuk menyamakan tekanan intrapulmoner dengan tekanan atmosfer.

Volume Paru

• Volume paru adalah jumlah udara yang menempati petak-petak saluran pernafasan.
• Contoh volume paru termasuk Tidal Volume, Inspiratory Volume cadangan, Expiratory Volume cadangan, dan Residual Volume.

Kapasitas Paru

• Kapasitas paru merupakan penjumlahan dari dua atau lebih volume paru.
• Contoh: Inspiratory Capacity, Vital Capacity, Functional Residual Capacity, Total Lung Capacity.
• Spirometer digunakan untuk mengukur volume dan kapasitas paru.

Complince (Daya Kembang)

• Sistem pernapasan memiliki tiga jenis complience: Complience paru saja, complience torak saja, dan complience paru-torak. Complience sistem pernafasan besarnya = 0,13 liter /cm air

Dead Space

• Dead space anatomis adalah ruang di mana tidak ada pertukaran gas yang terjadi.
• Dead space fisiologis adalah alveoli yang tidak berfungsi karena difusi atau pembuluh kapiler.

Minute Volume

• Minute volume adalah volume udara yang ada dalam saluran pernapasan per menit pada pernapasan biasa.
• Dihitung dengan TV (Tidal Volume) X Frekuensi pernafasan. Contoh: 500 ml X 12 /min = 6000ml/min.

Alveolar Ventilation

• Alveolar ventilation dihitung dengan (TV - Dead Space) X Frekuensi Pernafasan / Min. Contoh : (500 ml - 150 ml) X 12 / min. = 4200 ml/min.

Difusi Gas (Dipengaruhi) oleh :

• Tebal membran (semakin tebal semakin sulit).
• Luas permukaan membran (semakin luas semakin cepat).
• Koefisien difusi (kecepatan difusi melalui daerah tertentu pada jarak & perbedaan tertentu).
• Gradien tekanan (bergerak dari tek. tinggi ke tek. rendah).

Respiratory Membrane

• Respiratory membrane merupakan daerah antara alveolus dan kapiler paru.
• Oksigen dan karbon dioksida berdifusi melintasi membran ini dengan mudah.

Transpor Gas

• Transpor O2 terdiri dari 97% Oxyhemoglobin (HbO2) dan 3% Plasma.
• Transpor CO2 terdiri dari 67% Bicarbonate, 24% Carbaminohemoglobin, dan 9% Plasma.
• Kebanyakan oksigen dalam darah terikat pada hemoglobin.
• Hemoglobin memiliki afinitas yang besar untuk oksigen dalam tekanan parsial O2 tinggi (paru-paru) dan afinitas yang kecil dalam tekanan parsial O2 rendah (jaringan).
• Kebanyakan karbon dioksida diangkut sebagai bikarbonat, hemoglobin mengikat beberapa, sejumlah kecil larut dalam darah.

Kurva Dissosiasi Oxyhemoglobine

• Kurva Dissosiasi Oxyhemoglobine menggambarkan hubungan antara PO2 plasma dan % Saturasi Hb.
• Persamaan perhitungan saturasi hemoglobin : % Saturasi Hb = (O2 bound to Hb/ 02 Capacity of Hb) X 100%
• Kurva ini dipengaruhi oleh suhu, PCO2, pH, dan enzim DPG.

Regulasi Pernafasan

• Regulasi pernafasan Diatur oleh sekelompok neuron yang terletak dalam substasia retikularis dari medulla oblongata dan pons

Chemoreseptor

• ARTERIAL : Pada Arcus Aorta & A. Carotis
• CO2 meningkat
• H2 menurun
• 02 menurun
• Central : di otak, Karena CO2 dapat melewati sawar otak (Blood Brain Barrier System)

Control of Breathing

• Sistem syaraf mengontrol ritme dan besarnya pernapasan
• Pernafasan disesuaikan sebagai akibat dari perubahan
  • Oxygen levels
  • Carbon dioxide levels
  • H+ levels
• Apnea atau terganggunya pernafasan

Beberapa Istilah

• Cyanosis: kebiruan pd kulit yg disebabkan oleh jumlah Hb yg terdeoksigenasi meningkat di dlm p. drh kulit (terutama kapiler)
• Eupnea : pernapasan normal
• Tachipnea: pernapasan cepat
• Bradypnea: pernapasan lambat
• Hipoksia: kekurangan oksigen di jaringan
• Hipoksemia : kekurangan oksigen di dalam darah

Bronchitis

• Iritasi pada epitel bersilia yang melapisi dinding bronchiole
• polusi udara, merokok, atau alergi dapat menjadi penyebabnya
• Lendir yang berlebihan dapat menyebabkan pertumbuhan bakteri dan batuk
• bekas luka bronkitis kronis dan menyempitkan saluran udara

Emphysema

• Sebuah kerusakan ireversibel di Dinding alveolar
• Paru-paru menjadi tidak elastis
• Mungkin disebabkan oleh cacat genetik, Paling sering disebabkan oleh merokok