Mekanisme Pernapasan Dada dan Perut

Pernapasan atau respirasi merupakan peristiwa pertukaran O₂ dan CO₂ yang terjadi pada makhluk hidup. Respirasi dapat dibedakan menjadi respirasi intraseluler dan respirasi ekstraseluler. Respirasi intraseluler berkaitan dengan proses katabolisme glukosa untuk menghasilkan energi yang dalam prosesnya membutuhkan O₂ dan akan melepaskan CO₂ sebagai zat sisa. Sedangkan respirasi ekstraseluler merupakan pertukaran O₂ dan CO₂ yang terjadi di paru-paru.

Respirasi ekstraseluler terjadi melalui peristiwa inspirasi (menghirup udara) dan ekspirasi (menghembuskan udara). Proses menghirup dan menghembuskan udara dapat terjadi melalui 2 mekanisme, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Penjelasan untuk masing-masing mekanisme tersebut adalah sebagai berikut.

Pernapasan dada

Mekanisme ini disebut pernapasan dada karena terjadi kontraksi pada otot-otot antar tulang rusuk yang menyebabkan dada bergerak naik.

Mekanisme pernapasan dada

Inspirasi pernapasan dada terjadi dengan langkah sebagai berikut.

• Otot antar tulang rusuk berkontraksi (menegang)
• Tulang rusuk terangkat naik
• Volume rongga dada membesar
• Tekanan udara di rongga dada mengecil
• Udara dari luar masuk ke paru-paru

Sedangkan ekspirasi pernapasan dada terjadi dengan langkah sebagai berikut.

• Otot antar tulang rusuk berelaksasi (mengendur)
• Tulang rusuk turun
• Volume rongga dada mengecil
• Tekanan udara di rongga dada membesar
• Udara di paru-paru keluar tubuh

Pernapasan perut

Mekanisme ini disebut pernapasan perut karena dalam proses inspirasi dan ekspirasi terjadi gerakan membesar dan mengecilnya perut akibat dari aktivitas diafragma (otot yang membatasi rongga dada dan rongga perut).

Mekanisme pernapasan perut

Inspirasi pernapasan perut terjadi dengan langkah sebagai berikut.

• Otot diafragma berkontraksi
• Diafragme mendatar
• Volume rongga dada membesar
• Tekanan di rongga dada mengecil
• Udara dari luar masuk ke paru-paru

Sedangkan ekspirasi pernapasan perut terjadi dengan langkah sebagai berikut.

• Otot diafragma berelaksasi
• Diafragme kembali ke bentuk semula
• Volume rongga dada mengecil
• Tekanan di rongga dada membesar
• Udara di paru-paru ke luar tubuh

Mekanisme pernapasan manusia diatur oleh medulla oblongata (sumsum lanjutan), yaitu bagian otak yang berhubungan langsung dengan sumsum tulang belakang. Walaupun manusia dapat mengatur intensitas pernapasan dengan sadar, namun kebanyakan pernapasan manusia terjadi secara tidak sadar karena kerja dari medulla oblongata tadi.

Dalam keadaan normal, ketika seseorang sedang berdiri, pernapasan akan terjadi melalui mekanisme pernapasan dada. Namun ketika dalam posisi tidur (baik telentang atau tengkurap) otot antar tulang rusuk akan tertekan sehingga sulit untuk berkontraksi. Akibatnya tubuh menggunakan mekanisme pernapasan perut untuk tetap dapat melakukan respirasi. Otot diafragma dalam keadaan normal memiliki bentuk seperti bukit yang bertugas memisahkan rongga dada dan rongga perut. Ketika berkontraksi, otot ini akan berubah menjadi datar yang mengakibatkan volume rongga dada membesar, akibatnya udara masuk paru-paru karena berkurangnya tekanan udara di dalam rongga dada.  

Medula oblongata menggunakan pH (keasamam) cairan jaringan untuk mengatur laju (cepat lambat) pernapasan. Cairan yang asam di sekitar medulla oblongata akan memicu peningkatan laju pernapasan. Keasaman cairan ini disebabkan oleh darah yang kaya akan CO₂. Dari dalam darah, CO₂ akan berdifusi keluar dan masuk cairan cerebrospinal (cairan otak). Di tempat tersebut CO₂ akan bereaksi dengan H₂O membentuk H₂CO₃ (asam karbonat). H₂CO₃ tersebut kemudian akan terdisosiasi menjadi H⁺ dan HCO₃^-. Adanya H⁺ inilah yang akan menjadikan cairan cerebrospinal menjadi lebih asam (ingat bahwa semakin banyak kadar H⁺ maka cairan akan semakin asam). Keasaman ini akan memicu medulla oblongata untuk memerintahkan tubuh melakukan pernapasan dengan laju yang lebih tinggi.

Reaksi karbondioksida dengan air

Oksigen juga memiliki peran dalam mengatur laju pernapasan, walaupun tidak sebesar peran CO₂. Kadar O₂ dalam darah yang rendah, misalnya ketika seseorang berada di pegunungan, akan memicu medulla oblongata akan meningkatkan laju pernapasan demi mencukupi kebutuhan tubuh akan O₂.