Transportasi Gas Mekanisme Pernapasan Manusia
155
Biologi untuk SMA dan MA Kelas XI
O
2
yang secara fisik larut dalam plasma darah jumlahnya sangat sedikit karena O
2
kurang larut dalam cairan tubuh. Jumlah yang terlarut berbanding tekanan oksigen darah, semakin tinggi tekanan oksigen semakin mudah larut O
2
. Pada tekanan arteri normal sebesar 100 mmHg, hanya 3 ml O
2
yang dapat larut dalam 1 liter darah. Dengan demikian, hanya 15 ml O
2
menit yang dapat dilarutkan dalam aliran darah paru normal yang besarnya 5 mlmenit. Bahkan pada keadaan istirahat, sel
mengonsumsi sampai 250 ml O
2
menit, dan jumlah dapat meningkat sampai dua puluh lima kali lipat selama olahraga berat. Untuk menyalurkan O
2
yang diperlukan oleh jaringan bahkan dalam keadaan istirahat, curah jantung harus mencapai 83,3 liter
menit apabila O
2
hanya dapat diangkut dalam bentuk terlarut. Dengan hemoglobin, suatu molekul protein yang mengandung besi, memiliki
kemampuan untuk membentuk ikatan longgar-reversibel dengan O
2
. Apabila tidak berikatan dengan O
2
, Hb disebut sebagai hemoglobin tereduksi, apabila berikatan dengan O
2
, Hb disebut sebagai oksihemoglobin HbO
2
. Hb
+ O
2
HbO
2
hemoglobin oksigen oksihemoglobin
b. Transportasi Karbon Dioksida
Karbon monoksida CO dan O
2
bersaing untuk menempati tempat pengikatan yang sama di Hb, tetapi afinitas Hb terhadap CO
2
adalah 240 kali lebih kuat dibandingkan dengan kekuatan ikatan antara Hb dan O
2
. Ikatan CO dan Hb dikenal sebagai karboksihemoglobin HbCO. Karena Hb lebih cenderung berikatan dengan
CO, keberadaan CO walaupun sedikit dapat mengikat Hb dalam jumlah yang relatif besar, sehingga tidak tersedia Hb untuk mengangkut O
2
. CO merupakan gas beracun yang dihasilkan selama pembakaran tidak sempurna
produk-produk karbon, seperti bahan bakar, mobil, batubara, kayu, dan tembakau. Karbon monoksida sangat berbahaya karena bekerja secara tersamar tersembunyi.
Apabila dalam suatu lingkungan tertutup diproduksi CO, sehingga konsentrasinya terus meningkat sebagai contoh, di dalam mobil yang sedang diparkir dengan mesin
hidup dan jendela tertutup, CO tersebut dapat mencapai kadar mematikan tanpa disadari oleh korbannya. Karbon monoksida tidak dapat dideteksi karena tidak berbau,
tidak berwarna dan tidak berasa.
Sewaktu darah arteri mengalir melalui kapiler jaringan, CO
2
berdifusi mengikuti penurunan gradien tekanan parsialnya dari sel jaringan ke dalam darah. Karbon
dioksida diangkut dalam darah dengan tiga cara, yaitu terlarut secara fisik, terikat ke Hb, dan sebagai bikarbonat.
Seperti O
2
yang larut, jumlah CO
2
yang secara fisik larut dalam darah bergantung pada tekanan darah. Karena dalam darah CO
2
lebih larut daripada O
2
, proporsi CO
2
total dalam darah yang secara fisik larut lebih besar dibandingkan
156
Bab 7
Sistem Pernapasan
dengan O
2
. Walaupun demikian, hanya 10 dari kandungan CO
2
total darah diangkut dengan cara ini pada kadar tekanan CO
2
vena sistemik normal. Tiga puluh persen CO
2
lainnya berikatan dengan Hb untuk membentuk karbamino hemoglobin HbCO
2
. Karbon dioksida berikatan dengan bagian globin dari Hb, berbeda dengan O
2
yang berikatan dengan bagian hem. Hb tereduksi memiliki afinitas yang lebih besar untuk CO
2
daripada HbO
2
. Dengan demikian, pembebasan O
2
dari Hb di kapiler jaringan mempermudah Hb menyerap CO
2
. Cara terpenting untuk mengangkut CO
2
adalah sebagai bikarbonat HCO
3 –
, yaitu 60 CO
2
diubah menjadi HCO
3 –
oleh reaksi kimia berikut, yang berlangsung di dalam sel darah merah: CO
2
+ H
2
O H
2
CO
3
H
+
+ HCO
3 –
Pada langkah pertama, CO
2
berikatan dengan H
2
O untuk membentuk asam karbonat H
2
CO
3
. Reaksi ini dapat berlangsung dengan sangat lambat di plasma, tetapi berlangsung cepat di dalam sel darah merah karena adanya enzim eritrosit
karbonat anhidrase yang mengkatalisasi mempercepat reaksi. Sebagian dari molekul- molekul asam karbonat secara spontan terurai menjadi ion hidrogen H
+
dan ion bikarbonat HCO
3 –
. Dengan demikian, satu atom karbon dan dua atom oksigen dari molekul CO
2
semula terdapat dalam darah sebagai bagian integral dari HCO
3
. Hal ini menguntungkan, karena HCO
3 –
lebih mudah larut dalam darah dibandingkan dengan CO
2
. Perhatikan Gambar 7.7
karbonat anhidrase
Gambar 7.7 Pengangkutan CO
2
oleh hemoglobin.
Dari sirkulasi sistemik ke
sirkulasi paru Sel jaringan
CO
2
O
2
CO
2
larut
1 1
2 3
Sel darah merah Alveolus
O
2
CO
2
CO
2
larut CO
2
+ Hb
o
HbCO
2
CO
2
+ H
2
O
o
H
2
CO
3
o
H
+
+ HCO
3 –
Hb + H
+
o
HbH Cl
–
masuk Cl
–
HCO
3 –
keluar HCO
3 –
Cl
–
pergeseran klorida
Sumber: Fisiologi Manusia, 2001
Sel darah merah Cl keluar
HCO
3 –
masuk HCO
3 –
Cl
–
H
2
O + CO
2
m
H
2
CO
3
m
H
+
+ HCO
3 –
Cl
–
ca Hb + CO
2
m
HbCO
2
Hb + H
+
m
HbH CO
2
larut
CO
2
larut HbO
2
m
O
2
+ Hb HbO
2
O
2
+ Hb
157
Biologi untuk SMA dan MA Kelas XI
tekan canister ke bawah dan
hiruplah perlahan-lahan
canister
bagian mulut