Di halaman sebelumnya kita telah mempelajari perihal sistem pernapasan pada manusia, di halaman ini kita akan membahas tentang Mekanisme Pertukaran Oksigen & Karbondioksida pada proses pernapasan manusia.
Masih ingat? dlm pembahasan sebelumnya, kita sudah mengetahui bareng bahwa pernapasan mampu dibedakan dlm tiga macam yakni pernapasan eksternal (external respiration), pernapasan internal (internal respiration) & pernapasan seluler (cellular respiration). Nah, agar pembahasan terkait prosedur pertukaran oksigen & karbondioksida dapat lebih mudah dimengerti, kita akan membahasnya dengan-cara terpisah sesuai pembagian di atas. Setuju?.
1. Pernapasan Eksternal
Ketika kita menghirup udara dr lingkungan, maka udara akan masuk ke dlm paru-paru kita. Nah, disini akan terjadi pertukaran oksigen & karbondioksida di dlm paru-paru (lebih tepatnya di alveolus) yg terjadi dengan-cara difusi yg disebabkan lantaran adanya perbedaan tekanan. Udara yg hingga di dlm alveoli memiliki tekanan O2 yg lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan O2 di kapiler-kapiler darah alveoli. Akibatnya, O2 akan mengalir masuk ke dlm darah yg kemudian diikat oleh hemoglobin darah. Selain itu di dlm udara yg sampai di alveoli, tekanan CO2 mempunyai nilai yg lebih rendah dibandingkan dgn tekanan CO2 di dlm darah. Akibatnya, karbondioksida akan mengalir dr darah menuju menuju kapiler paru-paru.
Mungkin sebagian dr kita mengajukan pertanyaan, kenapa tekanan CO2 di dlm darah bisa lebih besar daripada tekanan tekanan CO2 dlm udara yg ada di alveoli?
Hal ini disebabkan karena terjadi penumpukan CO2 sebagai akibat dr metabolisme sel.
Hemoglobin ialah protein yg terdiri atas hemin & globin. Hemin mempunyai unsur besi (Fe) yg menjadi pusat dr molekul hemoglobin itu sendiri. Dalam unsur besi ini terjadi pengikatan oksigen (proses oksigenasi) sehingga terbentuk oksihemoglobin (HbO2) dimana setiap molekul hemoglobin mampu mengikat sampai 4 molekul O2. Banyaknya pengikatan ini dipengaruhi pula oleh tekanan udara lingkungan.
Disaat yg sama tatkala sel darah merah masuk ke dlm kapiler paru-paru, sebagian besar yakni sekitar 65%, karbondioksida akan dimuat oleh darah dlm bentuk ion bikarbonat (HCO3–) melalui proses berantai yg disebut dgn proses pertukaran klorida. Sedangkan 30% nya akan berikatan dgn salah satu protein dlm hemoglobin.
Pembentukan asam bikarbonat (HCO3–) terjadi lantaran adanya enzim karbonat anhidrase di dlm darah yg membantu mereaksikan CO2 dgn H2O sehingga membentuk asam karbonat (H2CO3). Asam karbonat ini, nantinya dapat mengalami ionisasi atau disosiasi dgn mengeluarkan atom hidrogen (H+) sehingga asam karbonat akan menjadi asam bikarbonat (HCO3–). Atom hidrogen tersebut kemudian akan ditangkap oleh hemoglobin. Reaksinya sebagai berikut.
H2O + CO2 → H2CO3 → HCO3– + H+
Di dlm paru-paru, akan terjadi reaksi serupa cuma saja arahnya terbalik dimana terjadi reaksi antara ion bikarbonat (HCO3–) & H+ sehingga terbentuklah CO2 & H2O yg kemudian akan dikeluarkan lewat hidung. Reaksinya mampu ditulis sebagai berikut.
HCO3– + H+ → H2CO3 → H2O + CO2
2. Pernapasan Internal
Pada pernapasan internal, proses pertukaran gas terjadi di dlm jaringan badan. Setelah terbentuk oksihemoglobin (HbO2) di dlm paru-paru, jantung akan melakukan pemompaan darah kaya O2 & miskin CO2 dr paru-paru ke seluruh badan. Nah, oksigen yg terikat dlm darah tadi akan dilepas & menuju ke dlm jaringan tubuh melalui proses difusi. Oksigen ini nantinya akan digunakan untuk metabolisme sel.
Lantas bagaimana oksigen & karbondioksida bisa berdifusi?
Oksigen dapat bergerak karena ada perbedaan tekanan oksigen pada darah & jaringan. Tekanan parsial oksigen di dlm darah lebih besar daripada tekanan oksigen pada jaringan sel. Oleh karena itulah kemudian oksigen akan mengalir menuju ke jaringan sel. Dilain sisi, tekanan karbondioksida pada darah lebih kecil ketimbang tekanan karbondioksida pada jaringan sel. Hal ini menjadikan karbondioksida akan mengalir dr jaringan sel menuju darah.
Sebagian besar karbondioksida akan masuk ke dlm plasma darah & bergabung dgn air membentuk asam karbonat (H2CO3) sedangkan sebagian lainnya akan berikatan dgn hemoglobin membentuk karboksi hemoglobin (HbCO2). Asam karbonat ini kemudian akan diurai menjadi dua ion oleh enzim anhidrase yaitu menjadi ion hidrogen (H+) & ion bikarbonat (HCO3–).
Karbondioksida yg diangkut oleh darah tak seluruhnya dibuang keluar tubuh, akan tetapi ada sekitar 10% nya masih terkandung di dlm darah sebagai ion-ion bikarbonat. Ion-ion ini berfungsi selaku larutan penyangga yg berfungsi menjaga kestabilan keasaman dlm darah (pH darah).
3. Pernapasan Seluler
Setelah hingga di jaringan, O2 akan berdifusi masuk ke sel-sel badan. Nah, di dlm sel O2 ini nantinya dipakai untuk proses oksidasi sel. Gas sisa yg dihasilkan dr proses oksidasi sel yaitu CO2. Jika O2 digunakan makin banyak, maka CO2 yg dihasilkan akan semakin banyak pula. CO2 yg menumpuk kemudian akan mengalir keluar dr sel menuju darah tetapi setidaknya sekitar kurang dr 5%, CO2 tetap berada di dlm sel.
Ferdinand, Fictor P & Moekti Ariebowo.2009.Praktis Belajar Biologi 2 untuk Sekolah Menengan Atas/MA Kelas XI. Jakarta: Visindo Media Persada.
Sri, Lestari Endang.2009.Biologi 2 Makhluk Hidup Dan Lingkungannya Untuk SMA/MA Kelas XI. Solo: CV Putra Nugraha.
Rachmawati, Faidah dkk.2009.Biologi Untuk SMA/MA Kelas XI Program IPA. Jakarta: CV Ricardo.