Pernahkan dalam benak Anda timbul suatu pertanyaan, apa yang tidak mungkin bisa dilakukan oleh manusia dalam waktu 5 menit saja dan efeknya dapat menimbulkan kematian? Jawabannya adalah bernapas. Manusia masih dapat bertahan hidup selama beberapa minggu tanpa makan dan minum. Akan tetapi, apakah manusia masih dapat bertahan hidup dengan menahan napas selama 5 menit saja?

Bernapas merupakan sesuatu yang sangat penting dilakukan oleh manusia, sebab bernapas merupakan suatu kegiatan yang terjadi di dalam tubuh untuk membentuk energi agar kita tetap bisa melakukan aktivitas dengan baik.

Pengertian Bernapas

Bernapas bisa diartikan sebagai suatu proses menghirup udara dan menghembuskan udara. Udara yang diperlukan untuk melakukan pernapasan adalah udara yang mengandung banyak oksigen. Sementara itu, udara yang kita hembuskan adalah berupa karbondioksida dan uap air dari sisa-sisa metabolisme yang terjadi di dalam tubuh kita. Udara yang masuk ke dalam tubuh kita akan digunakan oleh tubuh untuk melakukan proses oksidasi biologis, yaitu proses pemecahan molekul gula untuk diuraikan menjadi molekul yang sederhana sehingga diperoleh energi, uap air, dan karbondioksida.

Energi yang dihasilkan dari proses oksidasi biologis ini akan digunakan oleh manusia untuk melakukan aktivitas tubuh dan proses-proses lain seperti pertumbuhan, perkembangan, reproduksi, dan lain-lain. Sementara itu, uap air dan karbondioksida harus dikeluarkan dari dalam tubuh sebab apabila tidak dikeluarkan dapat menjadi racun atau zat-zat yang membahayakan kesehatan tubuh.

Pernapasan pada manusia, tidak terjadi secara langsung, artinya udara yang diperlukan untuk proses pernapasan tidak berdifusi melalui kulit, melainkan melalui perantara alat-alat pernapasan. Difusi udara pernapasan baru akan terjadi pada gelembung paru-paru (alveolus).

Alat-alat Pernapasan pada Manusia

Udara akan masuk ke dalam tubuh manusia melalui alat-alat pernapasan sebagai berikut:

1. Hidung.
2. Laring.
3. Tenggorokan (trakea).
4. Cabang batang tenggorokan (bronkus).
5. Cabang-cabang bronkus (bronkiolus).
6. Paru-paru.

Secara sederhana, jalur udara pernapasan untuk menuju ke sel-sel tubuh dapat digambarkan sebagai berikut:
Udara --> rongga pernapasan --> faring --> laring --> trakea --> bronkus --> bronkiolus --> paru-paru --> alveolus --> sel-sel tubuh

Untuk mengetahui lebih jelas dan terperinci mengenai alat-alat pernapasan, Anda dapat membaca artikel Struktur dan Fungsi Alat-alat Pernapasan pada Manusia.

Pernapasan Berdasarkan Tempat Pertukaran Okisgen dan Karbondioksida

Berdasarkan proses pertukaran oksigen dan karbondioksida, pernapasan pada manusia terdiri dari dua macam, yaitu:

1. Pernapasan eksternal

Pernapasan eksternal adalah pernapasan tempat terjadinya pertukaran oksigen dan karbondioksida terjadi di dalam gelembung paru-paru (alveolus) dan pembuluh kapiler darah.

2. Pernapasan internal

Pernapasan internal adalah pernapasan termpat terjadinya pertukaran oksigen dan karbondioksida terjadi di dalam pembuluh kapiler darah dan sel-sel jaringan tubuh.

Proses Pernapasan pada Manusia

Udara dari luar (lingkungan) dapat masuk ke dalam paru-paru manusia dikarenakan adanya perbedaan tekanan antara udara luar dengan udara di dalam paru-paru. Perbedaan tekanan udara ini disebabkan oleh adanya perubahan besar kecilnya rongga udara, rongga perut, dan rongga alveolus. Adapun yang menyebabkan terjadinya perubahan besar kecilnya rongga-rongga tersebut adalah karena adanya aktivitas kerja otot-otot pernapasan yang meliputi otot antar tulang rusuk dan otot diafragma.
Secara umum, proses pernapasan dibedakan menjadi dua, yaitu:

1.  Inspirasi
Proses inspirasi merupakan proses pengisapan oksigen dari lingkungan ke dalam paru-paru.

Adapun prosesnya adalah sebagai berikut:
Apabila oto-otot diafragma berkontraksi, maka diafragmanya akan mendatar. Pada waktu inspirasi maksimu, otot antar tulang rusuk akan berkontraksi sehingga tulang rusuk akan terangkat. Keadaan ini akan memperbesar rongga dada yang diikuti dengan mengembangnya paru-paru, sehingga udara luar akan masuk melalui hidung.

2.    Ekspirasi
Proses ekspirasi akan terjadi saat kita menghembuskan napas dari dalam tubuh ke luar tubuh kita. Pada proses ini akan terjadi pengeluaran karbondioksida dan uap air.

Adapun prosesnya adalah sebagai berikut:
Otot-otot diafragma akan mengendur dan ditekan ke atas oleh organ perut, tulang-tulang rusuk kembali ke posisi semula sehingga rongga dada menyempit. Hal ini akan mengakibatkan udara terdorong ke luar paru-paru.

Mekanisme Pernapasan pada Manusia

Sebelumnya telah diuraikan, bahwa proses pernapasan pada manusia melibatkan otot-otot diafgrama dan otot-otot tulang rusuk. Oleh karena itu, berdasarkan cara kerja ototnya, pernapasan pada manusia dapat dibedakan menjadi pernapasan dada dan pernapasan perut.

Berikut ini akan diuraikan mekanisme pernapasan yang terjadi pada manusia.

Pernapasan dada

Pernapasan dada akan terjadi apabila otot-otot tulang rusuk luar berkontraksi sehingga mengakibatkan tulang rusuk naik dan volume rongga dada akan lebih kecil daripada udara luar. Perbedaan tekanan udara ini akan menyebabkan udara luar masuk ke dalam rongga dada sehingga terjadi proses inspirasi.

Sementara itu, apabila otot-otot antar tulang rusuk dalam berkontraksi, maka akan terjadilah ekspirasi. Ekspirasi akan mengakibatkan tulang rusuk turun dan volume rongga dada mengecil sehingga tekanan udara di dalam rongga dada akan menjadi lebih besar dan udara akan terdorong ke luar tubuh.

Secara sederhana, urutan proses inspirasi dan ekspirasi pada pernapasan dada dapat digambarkan sebagai berikut:

a.    Proses inspirasi
Tulang rusuk berkontraksi --> tulang rusuk naik --> volume rongga dada membesar --> tekanan udara mengecil --> udara masuk ke paru-paru

b.    Proses ekspirasi
Tulang rususk mengendur (relaksasi) --> tulang rusuk turun --> volume rongga dada mengecil --> tekanan udara membesara --> udara keluar dari paru-paru

Pernapasan perut

Pernapasan perut akan terjadi apabila otot-otot diafragma atau sekat rongga dada mendatar dan volume rongga dada membesar sehingga akan mengakibatkan tekanan udara di dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan tekanan udara luar. Hal ini akan mengakibatkan udara masuk ke dalam paru-paru. Proses ini disebut proses inspirasi.

Sementara itu, apabila otot-otot diafragma mengerut atau berkontraksi dan volume rongga dada mengecil sehingga tekanan udara di dalam rongga dada menjadi lebih besar daripada tekanan udara luar akan mengakibatkan udara dari dalam paru-paru terdorong ke luar tubuh. Proses ini disebut dengan proses ekspirasi.
Secara sederhana, urutan proses inspirasi dan ekspirasi pada pernapasan perut dapat digambarkan sebagai berikut:

c.    Proses inspirasi
Otot-otot diafragma mengendur (relaksasi) --> otot-otot diafragma mendatar --> volume rongga dada membesar --> tekanan udara mengecil --> udara masuk ke paru-paru

d.    Proses ekspirasi
Otot-otot diafragma berkontraksi --> volume rongga dada mengecil --> tekanan udara membesar --> udara keluar dari paru-paru

Selain mekanisme tersebut, kadang-kadang kita melakukan proses ekspirasi secara tiba-tiba, seperti bersin atau batuk. Hal ini bisa terjadi karena adanya kotoran yang masuk secara tiba-tiba melalui saluran pernapasan.
Batuk atau bersin termasuk proses ekspirasi karena merupakan proses pengeluaran udara. Pada proses tesebut, otot-otot perut mengalami kontraksi secara tiba-tiba sehingga isi perut mendorong diafragma naik ke atas. Keadaan ini akan mengakibatkan rongga dada mengecil secara tiba-tiba dan tekanan udara di dalam paru-paru menjadi lebih tinggi sehingga udara berusaha keluar dari paru-paru.