BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Peristiwa Faal yang Mempengaruhi Difusi Oksigen (O2) dan Karbondioksida

(CO2)

Peristiwa faal adalah peristiwa yang menjelaskan fungsi dari bagian jaringan atau

organ dalam tubuh manusia. Berkaitan dengan peristiwa ini tentu saja sangat

mempengaruhi difusi oksigen dan karbondioksida. Oksigen dan karbondioksida

sangat diperlukan tubuh, terutama pada proses pernapasan.

Dimana proses pernapasan dalam tubuh antara lain ;

1. Pertukaran udara paru paru

2. Difusi oksigen dan karbondioksida antara alveoli dan darah

3. Transport oksigen dan karbondioksida ke dan dari sel sel organisme melalui

darah

4. Pengaturan ventilasi

Pernapasan merupakan peristiwa kimia dan faal tubuh yang mempengaruhi difusi

Oksigen (O2) dan Karbondioksida (CO2)

Hukum Boyle PV = R (konstanta)

Hukum Gay-Lussac V = RT

Jadi Hukum Gay-Lussac + Hukum Boyle Hukum gas ideal : PV = nRT

P = tekanan (mmHg)

V = volume (l)

n = jumlah massa gas (gr/mol)

R = suhu absolut (oK)

Kecepatan berlangsungnya proses difusi dipengaruhi oleh beberapa faktor,

seperti:

1

1. Perbedaan tekanan parsial gas diatas cairan dan tekanan gas didalamnya

Tekanan parsial dan persentasi konsentrasi gas-gas pernapasan adalah

berbeda dalam alveoli dengan udara lembab. Hal ini disebabkan oleh:

a. Absorbsi O2 yang tetap dari udara alveoli

b. Difusi CO2 yang tetap dari darah paru paru ke dalam alveoli

c.Penggantian udara alveoli yang relative lambat selama ventilasi

normal

Pada hari yang cerah dan tidak panas udara atmosfer mengandung :

a. Nitrogen : 78,62%

b. Oksigen : 20,84%

c. Karbondioksida : 0,04 %

d. Air : 0,5%

Misalnya:

Tekanan parsial oksigen pada permukaan laut : 20,84 % dari total 760

mmhg= 159 mmhg.

Bila udara atmosfir dihirup , pada waktu udara sampai di alveoli telah

jenih dengan air dalam fas egas , karena uap air mempunyai masa maka

ia menempati ruangan meskipun demikian tekanan paru paru pada akhir

pernapasan tidak melebihi tekanan atmosfer (760 mmhg)

Kesimpulanya: tekanan parsial kmponen komponen lainya dari udara

yang dihirup dikurangi secara tepat pada tekanan 37oC tekanan uap air =

47 mmhg, jadi jumlah tekanan parsial komponen komponen lain harus

760-47=713 mmhg

a. Tekanan Parsial pada Bidang Cairan Gas

2

Jumlah molekul gas yang memasuki fase cair akhirnya akan = jumlah

molekul gas yang larut meninggalkan fase cair dan memasuki fase gas =

keadaan seimbang yang stabil.

b. Tekanan Parsial pada Keseimbangan:

1. Volume gas yang larut = tekanan parsial gas tersebut dan koefisien

kelarutanya dalam cairan khusus

2. Daya yang dikeluarkan oleh gas dalam upaya memasuki cairan =

daya yang dikeluarkan oleh gas yang sama dalam usahanya

meninggalkan cairan

3. Tekanan persial suatu gas = tekanan gas tersebut dalam air.

c. Tekanan Parsial pada Tekanan Gas :

Desakan yang ditimbulkan oleh gas dalam usahanya untuk

meninggalkan cairan. Misalnya : PO2 , PCO2, PN2. Suatu gas yang

sangat larut dalam suatu cairan akan terdapat dalam konsentrasi yang

jauh lebih tinggi dalam cairan itu sebelum mempunyai tekanan yang

tekanan parsialnya dalam fase gas.

Kemampuan masing masing gas untuk larut dalam cairan tidak

dipengaruhi oleh adanya gas lain. Misalnya jumlah karbondioksida yang

larut dalam cairan tidak dipengaruhi jumlah oksigen yang dapat

dilarutkan dalam cairan yang sama.

Bila gas yang dimasukan ke dalam cairan tubuh yang tidak jelas

mempengaruhi jumlah oksigen yang dapat dilarutkan dalam cairan yang

sama. Bila gas yang dimasukan ke dalam ruangan yang mengandung

cairan seperti air, molekul-molekul gas akan beradu dengan fase cair

dalam usahanya.

Untuk masuk dan untuk menciptakan keadaan seimbang sehingga

tekanan gas dalam cairan akan menjadi = tekanan parsialnya dalam fase

3

gas. Benturan dan masuknya molekul ke dalam cairan berlangsung

dengan suatu proses disebut Difusi.

2. Luas daerah penampangnya lintang antar muka gas cairan.

3. Panjang jarak yang harus ditempuh molekul-molekul

4. Daya larut gas dalam cairan

Perhitungan gas yang larut dalam suatu cairan, sebagai berikut ;

a.v.p

V = M1

760

Dimana :

a = Koefisien Kelarutan Gas (nilai tercantum pada Tabel 2)

v = Volume ML tempat gas larut

p = Tekanan Parsial Gas

5. Kecepatan kinetik molekul gas dan suhu

Tabel 1 : Komposisi udara insipasi dan ekspirasi

GASUDARA PERNAFASAN

Inspirasi % Ekspirasi %

O2

CO2

N2

20.96

0.04

79.00

16.02

4.38

79.00

Peran penting dalam difusi udara adalah tekanan parsial masing-masing gas yang

terdapat dalam udara pernafasan. Jadi, pertukaran gas O2 alveol dan gas CO2

darah alveol ditentukan oleh tekanan parsial masing-masing gas O2 dan CO2.

4

Tekanan parsial O2 dituliskan pO2, sedangkan tekanan parsial CO2 dituliskan

pCO2.

Dalam ruang alveoli paru-paru : pO2 = 107mmHg pCO2= 36mmHg

Dalam sirkulasi darah kapiler paru-paru : pO2 = 40mmHg pCO2= 46mmHg

Akibatnya O2 akan bergerak dari alveoli paru-paru dan sebaliknya CO2 akan

bergerak dari arteriol paru-paru. (Diagram 1)

Diagram 1 : Difusi O2 dan O2 di paru-paru

Alveol Paru Arteriol Paru

Gerakan O2

Gerakan CO2

pO2

pCO2

107 mmHg

36 mmHg

40 mmHg

46 mmHg

Tabel 2 : Nilai koefisien Kelarutan Gas Udara Pernafasan pada Suhu 370

Tekanan 1atm.

GAS

KOEFISIEN KELARUTAN

1ATM

(a)

O2

CO2

N2

0.024

0.57

0.012

5

Hasil perhitungan dengan menggunakan formula ini ternyata jauh lebih kecil

dibandingkan dengan O2 dan CO2 yang ada di tabel 3.

Tabel 3 : Banyaknya Gas O2, CO2 dan N2 Menurut Perhitungan

Kenyataannya.

ml gas / 100 ml darah

O2 CO2 N2

Perhitungan

Kenyataan pada ;

Arteri

Vena

0.393

20.00

14.00

2.96

50.00

56.00

1.04

1.70

1.70

Kesimpulan bahwa proses transportasi O2 dan CO2 selain larut dalam plasma

darah masih terdapat system lainnya yang jauh lebih besar kemungkinannnya

untuk mengangkut O2 dan CO2.

2.2 Transport Oksigen (O2) dalam Darah

Transportasi O2 dalam darah berbentuk ;

1. Gas larut didalam plasma darah (jumlahnya sedikit)

2. O2 terikat Hb dalam sel darah merah membentuk senyawa oksihemoglobin

(HbO2). Dimana HbO2 memiliki keasaman tinggi, lebih tinggi daripada Hb

tereduksi.

Dengan Reaksi :

Hb + O2 HbO2

Sekitar 97% oksigen dalam darah dibawa eritrosit yang telah berkaitan dengan

hemoglobin (Hb), 3 % sisanya larut dalam plasma. Setiap molekul dalam

keempat molekul besi dalam hemoglobin berikatan dengan satu molekul

6

oksigen untuk membentuk oksihemoglobin (HbO₂) berwarna merah tua.

Ikatan ini tidak kuat dan reversibel. Hemoglobin tereduksi (HHb) berwarna

merah kebiruan.

1. Kapasitas oksigen adalah volume maksimum oksigen yang dapat

berikatan dengan sejumlah hemoglobin dalam darah.

Setiap sel darah merah mengandung 280 juta molekul

hemoglobin. Setiap gram hemoglibin dapat mengikat 1,34 ml

oksigen.

100 m darah rata-rata mengandung 15 gram hemoglobin untuk

maksimum 20 ml O₂ per 100 ml darah (15 x 1,34). Konsentrasi

hemoglobin ini biasanya dinyatakan sebagai Presentase

volume dan merupakan jumlah yang sesuai dengan kebutuhan

tubuh.

2. Kejenuhan oksigen darah adalah rasio antara volume oksigen aktual

yang terikat pada hemoglobin dan kapasitas oksigen:

Kejenuhan oksigen dibatasi oleh jumlah hemoglobin atau PO₂.

3. Kurva disosiasi oksigen-hemoglobin (Gambar 13-3). Grafik

memperlihatkan presentase kejenuhan hemoglobin pada garis vertikal

dan tekanan parsial oksigen pada garis horisontal.

Kurva berbentuk S (sigmoid) karena kapasitas pengisian

oksigen pada hemoglobin (afinitas pengiktan oksigen)

bertambah jika kejenuhan bertambah. Demikian pula, jika

pelepasan oksigennya (pelepasan oksigen terikat) meningkat,

kejenuhan oksigen darah pun meningkat. Hemoglobin

dikatakan 97% jenuh pada PO₂ 100 mmHg, seperti yang terjadi

pada udara alveloar.

Lereng kurva disosiasi ini menjadi tajam di antara tekanan 10

sampai 50 mmHg dan mendatar di antara 70 sampai 100

mmHg. Dengan demikian, pada tingkat PO₂ tinggi, muatan

7

yang besar hanya sedikit mempengaruhi kejenuhan

hemoglobin, seperti penurunan PO₂ sampai 50 mmHg.

Jika PO₂ turun sampai di bawah 50 mmHg, seperti yang terjadi

dalam jaringan tubuh, perubahan PO₂ ini walaupun sangat

sedikit dapat mengakibatkan perubahan yang besar pada

kejenuhan hemoglobin dan volume oksogen yang dilepas.

Darah arteri secara normal membawa 97% oksigen dari

kapasitasnya untuk melakukan hal tersebut.

i. Oleh karena itu, pernapasan dalam atau menghirup

oksigen murni tidak dapat memberi peningkatan yang

berarti pada kejenuhan hemoglobin dengan oksigen.

ii. Menghirup oksigen murni dapat meningkatkan

pengantaran oksigen ke dalm jaringan karena

volume oksigen terlarut dalam plasma meningkat.

Dalam darah vena, PO₂ mencapai 40 mmHg dan hemoglobin

masih 75% jenuh, ini menunjukkan bahwa darah hanya

melepas sekitar seperempat muatan oksogennya saat melewati

jaringan. Hal ini memberikan rentang keamanan yang tinggi

jika sewaktu-waktu pernapasan terganggu atau kebutuhan

oksigen jaringan meningkat.

4. Afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan kurva disosiasi

oksigen-hemoglobin dipengaruhi oleh Ph , temperatur, dan

konsentrasi 2,3-difosfogloserat (2,3-DPG).

Hemoglobin dan Ph, peningkatan PCO₂ darah atau

peningkatan asiditas darah (penurunan pH darah dan

peningkatan konsentrasi in hidrogen) melemahkan ikatan

antara oksigen dan hemoglobin, sehingga kurva bergerak ke

kanan. Terhadap tingkat PO₂ manapun, peningkatan asiditas

8

darah menyebabkan hemoglobin melepaskan lebih banyak

oksigen ke jaringan.

1. Sel-sel yang bermetabolis aktif, seperti saat berolah raga, melepas lebih

banyak CO₂dan ion hidrogen.

2. Efek peningkatan CO₂ dan penurunan pH darah disebut efek Bohr. Efek ini

semakin besar pada tingkat PO₂ yang rendah, seperti yang terjadi dalam jaringan,

dan meningkatkan pelepasan oksigen dari hemaglobin untuk penggunaannya.

Hemaglobin dan temperatur. Peningkatan temperatur yang terjadi

dalam visinitas sel-sel yang bermetabolis aktif juga akan mengerakkan

kurva ke kanan dan meningkatkan penghantaran oksigen ke otot yang

bergerak.

Hemoglobin dan DPG. Peningkatan konsentrasi 2,3-DPG, suatu metabolit

glikolisis yang ditemukan dalam sel darah merah akan menurnkan afinitas

hemoglobin terhadap oksigen dan mengerakkan kurva disosiasi oksigen-

hemoglobin ke kanan.

3. Konsentrasi 2,3-DPG perlahan meningkat saat kadar oksigen secara kronik

menurun, seperti pada anemia atau insufisiensi jantung. Metabolit ini beraksi

dengan hemoglobin dan mengurangi afinitasnya terhadap oksigen sehingga

semakin banyak oksigen yang tersedia untuk oksigen.

4. Konsentrasi 2,3-DPG juga penting dalam transfer oksigen dari darah maternal

ke darah janin. Hemoglobin janin (hemoglobin F) memiliki afinitas lebih

besar terhadap oksigen dibandingkan dengan hemoglobin dewasa

(hemoglobin A). Inilah perubahan akibat kerja 2,3-DPG terhadap hemoglobin

F.

5. P₅₀ adalah indeks yang tepat untuk pemindahan kurva disosiasi oksigen-

hemoglobin. Sebenarnya, PO₂-lah yang menunjukkan hemoglobin 50% jenuh

dengan oksigen. Semakin tinggi P₅₀, semakin rendah afinitas hemoglobin

terhadap oksigen.

9

2.3 Transport Karbondioksida dalam Darah (CO2)

Tranportasi CO2 dalam darah berbentuk :

1. Gas larut dalam plasma darah (jumlahnya sedikit)

2. Asam karbonat larut dalam plasma darah (jumlahnya sedikit)

3. Berbentuk ikatan karbamino dengan protein darah, termasuk Hb (kira-kira

20% CO2 yang ditransport)

4. Garam bikarbonat (kira-kira 70% CO2 yang ditransport)

Karbon dioksida yang berdifusi ke dalam darah dari jaringan dibawa ke paru-

paru melalui cara berikut ini:

1. Sejumlah kecil karbon dioksida (7% sampai 8%) tetap terlarut dalam

plasma.

2. Karbon dioksida yang tersisa bergerak ke dalam bentuk reversibel

yang tidak kuat dengan gugus amino di bagian globin pada

hemoglobin untuk membentuk karbaminoglobin.

3. Sebagian besar karbon dioksida di bawa dalam bentuk bikarbonat,

terutama dalam plasma.

Karbon dioksida dalam sel darah merah berkaitan dengan air

untuk membentuk asam karbonat dalam reaksi bolak-balik

yang dikatalis oleh anhidrase karbonik.

Reaksi di atas berlaku dua arah, bergantung konsentrasi

senyawa. Jika konsentrasi CO₂ tinggi, seperti dalam jaringan,

reaksi berlangsung ke kanan sehingga lebih banyak terbentuk

ion hidrogen dan bikarbonat. Dalm paru yang konsentrasi

CO₂-nya lebih rendah, reaksi berlangsung ke kiri dan

melepaskan karbon dioksida.

4. Pergeseran klorida. Ion bikarbonat bermuatan negatif yang terbentuk

dalam sekl darah merah berdifusi dalam plasma dan hanya

menyisakan ion bermuatan positif berlebiahan.

Untuk mempertahankan netralisis elektromia, ion bermuatan

negatif lain yang sebagian besar ion klorida, bergerak ke 10

dalam sel darah merah untuk memulihkan ekuilibrium ion.

Inilah yang disebut sebagai pergeseran florida.

Kandungan klorida dalam sel darah merah di vena yang

memiliki konsentrasi karbon dioksida lebih tinggi akan lebih

besar dibandingkan dalam darah arteri.

5. Ion hidrogen bermuatan positif yang terlepas akibat disosiasi asam

karbonat, berikatan dengan hemoglobin dalam sel drah merah untuk

meminimisasi perubahan pH.

2.4 Pengaturan Respiratorik dalam Keseimbangan Asam Basa

Respiratory exchange (RE) juga dikenal sebagai:

a. Asidosis Metabolik

H2CO3 meningkat, berarti peningkatan pCO2 , akibatnya pusat pernafasan di

hipotalamus dirangsang, maka terjadi hiperventilasi, diharapkan membantu

penurunan kadar asam karbonat.

b. Alkalosis Metabolik

Artinya garam bikarbonat meningkta pada perbandingan Herderson

Hasselbalch.

Berusaha meningkatkan asam karbonat untuk mengimbangi kenaikan

komponen garam karbonat maka diusahakan meretensi CO2 melalui

penekanan pusat pernafasan, akibatnya frekuensi pernafasan diperlambat.

c. Asidosis Respiratorik

H2CO3 pada keseimbangan Henderson Hasselbalch meningkat, disebabkan

adanya gangguan fungsi paru-paru berupa retensi CO2 (pCO2 meningkat).

Kompensasi yang dilakukan paru-paru sendiri tergantung pada berat

ringannya gangguan yang dialaminya. Harapan hanya pada dua system

kompensasi lainnya yaitu system dapar darah dan fungsi ekskresi ginjal.

11

Tergantung pada kemampuan yang tersisa, peningkatan kandungan H2CO3

berusaha merangsang pusat pernafasan di hipotalamus (hiperventilasi).

Diharapkan menurunkan H2CO3 pada keseimbangan Henderson Hasselbalch.

d. Alkalosis Respirasi

Kadar H2CO3 menurun disebabkan oleh gangguan system paru-paru, berakibat

rasio BhCO3 : HHCO3 pada keseimbangan H.H meningkat. Pada alkalosis

respirasi, kompensasi system paru-paru tergantung pada berat-ringannya

gangguan tersebut.

Kompansasi paru-paru tergantung pada berat ringannya gangguan yang

dialaminya. Sekiranya masih memungkinkan paru-paru berusaha

meingkatnkan kandungan HHCO3 dengan cara melambatkan ventilasi

(hipoventilasi) maka HHCO3 meningkat pada keseimbangan Henderson

haselbalch.

12