BIOKIMIA
BIOKIMIA
PERNAPASAN
PERNAPASAN
DEWI RATIH HANDAYANI
DEWI RATIH HANDAYANI
Bagian Biokimia FK Unjani
Bagian Biokimia FK Unjani
Fungsi
Fungsi primer:
primer: mengambil
mengambil o
o
22untuk diberikan kepada
untuk diberikan kepada
sel
sel dan
dan mengambil
mengambil co
co
22yang dihasilkan oleh sel
yang dihasilkan oleh sel
Pernapasan (respirasi) mencakup pertukaran antara
Pernapasan (respirasi) mencakup pertukaran antara
dua gas yaitu o
dua gas yaitu o
22dan co
dan co
22, yang berlangsung antara
, yang berlangsung antara
tubuh dengan
tubuh dengan lingkunga
lingkungannya.
nnya.
SISTEM RESPIRASI
SISTEM RESPIRASI
Pertukaran Gas
Pertukaran Gas
Respirasi eksternal:Respirasi eksternal:
- pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dengan sel - pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dengan sel
-
- secara secara efisien efisien disebabkan disebabkan karena karena alveoli alveoli dandan kapiler mempunyai dinding yang sangat tipis kapiler mempunyai dinding yang sangat tipis
Respirasi Internal:Respirasi Internal:
- terjadi pada level jaringan - terjadi pada level jaringan
- terjadi pertukaran O2 dan CO2 antara plasma dan - terjadi pertukaran O2 dan CO2 antara plasma dan
jaringan jaringan
Respirasi intraselular: Respirasi intraselular: menggunakan O2 unmenggunakan O2 untuk menghasilka tuk menghasilka AATP danTP dan menghasilkan CO2
menghasilkan CO2
Terjadi dengan mekanismeTerjadi dengan mekanisme simple difussionsimple difussion berdasarkan perbedaanberdasarkan perbedaan tekanan parsial
PERTUKARAN GAS DI PARU-PARU
TRANSPORT OKSIGEN (O
2)
Transpor t oksigen dari udara dalam atmosfir sampai masuk
Ke dalam sel, berlangsung dalam 5 tahap, yaitu :
1. Dari atmosfir ke alveoli
2. Dari alveoli masuk ke pembuluh darah
3. Peredaran oksigen dalam darah
4. Dari darah masuk ke dalam cairan interstitial
5. Dari cairan interstitial masuk ke dalam sel
TAHAP I
Oksigen dalam atmosfir masuk ke dalam paru-paru pada
waktu kita menarik napas
Tekanan parsial oksigen dalam atmosfir ialah 159 mmhg
Dalam alveoli, komposisi udara berbeda dgn komposisi
udara atmosfir
TAHAP II
Darah mengalir dari jantung menuju ke paru-paru untuk mengambil o2 di alveoli.
Dalam darah ini terdapat o2 yg mempunyai tekanan parsial 40 mmhg
Karena adanya perbedaan tekanan parsial ini, apabila darah tiba pada pembuluh kapiler yg berhubungan dgn membran alveoli, maka o2 yg berada alveoli dapat berdifusi masuk ke dlm pembuluh darah kapiler.
Setelah terjadinya proses difusi, tekanan parsial oksigen dalam pembuluh darah menjadi 100 mmhg
TAHAP III
Oksigen yg berada dlm pembuluh darah diedarkan ke
seluruh tubuh
Ada 2 mekanisme peredaran oksigen dalam darah :
1. Oksigen larut dlm plasma darah (98,5%)
2. Oksigen terikat pada Hb Dlm sel darah (1,5%)
Sebagian besar oksigen dalam darah diedarkan dgn
mekanisme yg ke-2
Apabila Hb jenuh dgn O
2,
4 mol O
2diikat oleh 1 mol Hb
Hb + 4O
2HbO
8 oxyhaemoglobin
Jumlah O
2yg diangkut ke jaringan2 tergantung
pada :
* Jumlah Hb Dalam darah
* Jumlah darah yg diangkut
* Derajat kejenuhan Hb
Pada jaringan atau sel, dimana pO
2sangat rendah, Hb dapat
melepaskan hampir semua O
2yg diikatnya dan memberikan
kepada sel untuk reaksi metabolisme.
pCO
2berperan dlm proses pelepasan O
2ke dalam sel
dalam sel terjadi reaksi metabolisme yg menghasilkan CO
2,
Bila pCO
2> dari pO
2berarti % CO
2lebih besar dan pH lebih
rendah. pada pH lebih rendah, afinitas Hb terhadap O
2
Saturasi Hb
% Hb yang mengikat O2
Tergantung pada PO2 darah
Hubungan antara konsentrasi O2 dan saturasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi
pergeseran kurva disosiasi Hb-O2:
pH rendah
Peningkatan temperatur
Peningkatan level CO2
TAHAP IV
Sebelum sampai pada sel yg membutuhkan, oksigen dibawa
melalui cairan interstitial terlebih dahulu.
Tekanan parsial O
2dalam cairan interstitial atau cairan antar sel
adalah 20 mmhg.
Perbedaan tekanan parsial oksigen dalam pembuluh arteri (100
mmhg) dgn tekanan parsial O
2dlm cairan interstitial (20 mmhg)
menyebabkan terjadinya difusi oksigen yg cepat dari pembuluh
darah ke dalam cairan interstitial
TAHAP V
Tekanan parsial O
2dlm sel
±antara 0
–20 mmhg.
Oksigen dari cairan interstitial berdifusi masuk ke dalam sel.
Dalam sel, O
2digunakan untuk reaksi metabolisme, yaitu
reaksi oksidasi senyawa yg berasal dari makanan (karbohidrat,
lemak & protein) menghasilkan H
2O, CO
2dan energi
TRANSPOR KARBONDIOKSIDA (CO
2)
CO2 dihasilkan dari reaksi oksidasi dalam sel
Pada proses oksidasi digunakan banyak O2 dan dihasilkan CO2 dlm jumlah banyak
Oleh karena itu, tekanan parsial CO2 dalam sel cukup tinggi, yaitu
± 70 mmHg.
Tekanan parsial CO2 dlm cairan interstitial 60 mmHg, dan dalam pembuluh darah vena 46 mmHg.
Perbedaan tekanan yg cukup besar ini mengakibatkan terjadinya difusi CO2 keluar dari sel, masuk ke cairan interstitial dan kemudian masuk ke dlm
pembuluh darah vena untuk diangkut ke paru-paru dan dilepaskan dari pembuluh darah ke alveoli
Hanya sekitar 5 % dari seluruh CO2 diangkut oleh darah dgn cara melarut dlm plasma, 95% berdifusi ke dalam eritrosit
Ada 2 mekanisme transpor CO2 oleh eritrosit :
1. Bergabung dgn Hb membentuk karbaminhemoglobin (20%) 2. Bereaksi dgn air membentuk asam karbonat (75%)
Dalam plasma CO2 larut dan membentuk asam karbonat (H2CO3) yg terurai menjadi ion HCO3 - dan ion H+
Reaksi pembentukan H2CO3 dlm plasma relatif lambat, maka
Pembentukan H2CO3 Juga berlangsung dlm eritrosit
Dengan adanya enzim karbonat anhidrase, maka reaksi pembentukan H2CO3 dalam eritrosit berlangsung dgn
cepat. Maka, jumlah CO2 yg dapat diangkut oleh darah dg cara ini besar sekali
Transpor CO2 yg lain adalah dgn pembentukan
karbaminhemoglobin (Hb-CO2). molekul CO2 dlm reaksi ini diikat pada gugus –NH dan membentuk –COOH.
Hb NH + CO2 Hb NH COOH
Transpor CO2 dg cara pembentukan ion H2CO3 dan Hb-CO2 berkaitan dgn transpor O2 sebagai oksihemoglobin.
dalam pembuluh kapiler yg tdp pada jaringan
berlangsung reaksi pelepasan O2 yg digunakan oleh sel dan pengangkutan CO2 keluar sel yg berdifusi ke dlm pembuluh darah vena.
dalam plasma terjadi reaksi :
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO 3
Disamping itu, CO2 juga masuk ke dalam sel, dgn reaksi : CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO 3 - (1) CA CO2 + HbO2 - Hb CO 2 - + O2 (2) H + + Hb O 2- Hb + O2 (3)
Co2 membentuk asam karbonat dgn cepat dgn bantuan enzim karbonat anhidrase (CA) sehingga dihasilkan ion H + dan HCO
3+ dlm jumlah banyak
CO2 juga bereaksi dgn Oksi-Hb membentuk Hb-CO2 dan O2
Agar pH dlm sel darah tidak menjadi rendah, maka ion H + segera bereaksi
oksigen segera diterima & digunakan oleh sel jaringan
ion hco
3-yg banyak terdapat dalam sel darah berdifusi keluar dari
sel dan tinggal dalam plasma. sebagai gantinya, ion Cl
-yg terdapat
dlm plasma masuk ke dalam sel, proses ini disebut chloride shift .
ion K
+yg terdapat dalam sel darah dan ion Na
+yang terdapat dlm
plasma tidak mengalami perpindahan.
jadi, berdasarkan reaksi-reaksi di atas, CO
2diangkut dari sel
menuju paru-paru sebagai ion HCO
3-. dari ion-ion inilah CO
2
Pada pembuluh darah vena yg berada pd dinding alveoli, tjd proses pelepasan CO2 dan proses penerimaan O2 sbb :
O2 + H Hb Hb O2- + H+ (4)
O2 + Hb CO2 - Hb O
2 - + CO2 (5)
H + + HCO
3 - H2CO3 H2O + CO2 (6)
O2 yg masuk ke dalam darah dari alveoli bereaksi dgn Hb membentuk Oksi-Hb dan ion H+
O2 juga bereaksi dgn HbCO2 - menghasilkan HbO
2 - dan CO2
selanjutnya ion H+ yg tjd bereaksi dgn ion HCO
3- membentuk H2CO3 yg dgn
Ion HCO
3 -yg diangkut dlm plasma masuk ke dalam sel darah dan
bereaksi dg ion H
+
untuk mengimbangi kekurangan ion negatif dlm plasma, maka ion
Cl
-keluar lagi dari dalam sel darah dan masuk ke dalam plasma.
proses ini juga disebut chlorida shift jadi:
•
pada pembuluh kapiler dekat sel jaringan : ion HCO
3 -keluar dari
eritrosit masuk ke dlm plasma dan ion Cl
-dalam plasma masuk ke
dlm eritrosit
pada pembuluh kapiler dekat alveoli : ion HCO
3 -dari plasma masuk
ke dlm sel dan ion Cl
-keluar lagi dari eritrosit dan kembali ke dalam
plasma
darah yg telah melepaskan CO
2dan menerima O
2beredar lagi ke
sel jaringan
Eliminasi CO2
Adanya CO
2
merupakan respon
terhadap H
+
yg dihasilkan dari proses
metabolisme.
Sistem respirasi merupakan salah satu
organ penting dalam mengontrol H
+
Pada respirasi fisiologis:
Tek. Parsial CO
2
arteri (PaCO
2
) adalah
proporsional terhadap vantilasi alveolar
(jika ventilasi alveolar turun PaCO
2
naik).
Perubahan sedikit pada ventilasi
efek pd konsentrasi H
+
dan pH
Kenaikan PCO
2
1 kilopascal (kPa)
Menghasilkan
kenaikan konsentrasi H
+
sebesar 5,5 nml/l
penurunan pH
plasma dari 7,4 mj 7,34
Mekanisme tubuh untuk menjaga agar pH
plasma dalam kondisi normal :
Melalui sistem buffer darah dan jaringan
Ekskresi CO
2oleh paru-paru dan ekskresi
H
+oleh ginjal
Peran Ginjal terhadap
Bikarbonat dan H
+ :
Ginjal tdk hanya mensekresi H
+
tetapi juga
regenerasi ion bikarbonat
Ginjal berperan dalam keseimbangan asam
basa
Regenerasi Bikarbonat
Ion bikarbonat secara bebas difiltrasi oleh
glomerulus
Konsentrasi bikarbonat dalam lumen tubulus
ekuivalen dg plasma
Bila bikarbonat tdk direabsorbsi
deplesi
1.
Filter Bikarbonat bergabung dg H
+yg
disekresi
asam karbonat
2.
Kemudian asam karbonat
berdisosiasi menjadi CO
2dan H
2O
(dikatalisis oleh carbonik anhidrase)
3.
CO
2
sel tubulus
Proses reabsorbsi bikarbonat terjadi di
tubulus proksimal:
1.
CO
2bergabung dg air (oleh enzim carbonic
anhidrase)
asam karbonat
2.
Asam karbonat mengalami disosiasi
bikarbonat dan H
+3.
Bikarbonat
darah
4.
H
+kembali ke lumen tubulus berganti dg Na
+ 5.Pd individu normal, filter bikarbonat akan
direbsorbsi
Ekskresi ion Hidrogen:
H
+secara aktif disekresi di tubulus
proksimal dan tubulus distal (diperlukan
ATP)
Maksimum H
+yg disekresi: 0,025mmol/l
(pH 4,6).
Buffer predominan dlm urin: fosfat (H
2PO
4)
dan ammonia(NH
3)
Pada saat H
+disekresi maka Na
+masuk ke
dalam sel tubulus, energi untuk proses ini
Ekskresi ion Hidrogen:
Ammonia dihasilkan oleh sel tubulus
melalui aksi enzim glutaminase dari asam
amino glutamin.
Enzim glutaminase berfungsi secara
optimal padaph asam dari pd pH normal
