Fadhila Ayu Safirina

1102013101

SASARAN BELAJAR

1. Oksigen1.1 Memahami dan menjelaskan definisi dan struktur 1.2 Fungsi dan peranannya dalam sel

2. Hemoglobin2.1 Memahami dan menjelaskan fungsi dan struktur

3. Hipoksia3.1 Pengaruhnya terhadap aktivitas dan fungsi sel

1. Oksigen1.1 Memahami dan Menjelaskan definisi dan struktur

Oksigen adalah gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa yang mengisi 20% dari udara yang kita hirup (dan setidaknya setengah dari berat seluruh kerak bumi yang padat). Oksigen bergabung dengan sebagian besar unsur-unsur lain untuk membentuk oksida. Oksigen sangat penting untuk manusia, hewan dan tumbuhan.Rumus dari gas oksigen adalah: O2

1.2 Fungsi dan peranan pada selOksigen memiliki peranan yang sangat penting dalam semua proses di dalam tubuh secara fungsional. Tidak adanya Oksigen akan menyebabkan tubuh mengalami kemunduran bahkan sampai kematian. Pemenuhan kebutuhan Oksigen ini tidak terlepas dari kondisi sistem pernapasan secara fungsional, bila terjadi gangguan pada salah satu sistem respirasi atau sumbatan pada saluran pernapasan maka kebutuhan oksigen akan mengalami gangguan.

Otak merupakan organ yang sangat membutuhkan Oksigen jika otak kekurangan Oksigen lebih dari 5 menit maka sel otak akan mengalami kerusakan permanen. Selain otak Oksigen juga sangat dibutuhkan untuk kelangsungan metabolisme. Oksigen merupakan komponen yang sangat penting dalam memproduksi molekul Adenosin Trifosfat (ATP).

Jadi, oksigen berperan penting sebagai pembangkit energy pada tubuh. Oksigen berperan pada proses metabolisme tubuh yang pada akhirnya akan menghasilkan energy berupa ATP melalui proses respirasi sel. ATP adalah sumber bahan bakar untuk sel agar dapat berfungsi secara optimal. ATP memberikan energi yang diperlukan oleh sel untuk melakukan keperluan berbagai aktivitas di dalam tubuh. Bila oksigen tersedia di dalam tubuh secara optimal, maka mitokondria akan memproduksi ATP. Tanpa oksigen, mitokondria tidak dapat membuat ATP

Oksigen diperoleh tubuh melalui suatu mekanisme pertukaran udara yang terjadi di alveolus. Selanjutnya, oksigen yang telah dihirup akan berdifusi dari alveolus ke dalam darah sampai akhirnya masuk ke sel-sel di seluruh jaringan tubuh. Sedangkan karbondioksida berdifusi dari darah ke alveolus lalu dikeluarkan oleh tubuh.

Mekanisme pertukaran udaraPertukaran gas antara oksigen dan karbon dioksida terjadi melalui proses difusi. Proses tersebut terjadi di alveolus dan di sel jaringan tubuh. Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul-molekul secara bebas melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah.

Proses pertukaran oksigen dan karbon dioksida. Oksigen masuk ke dalam tubuh melalui inspirasi dari rongga hidung sampai alveolus. Di alveolus oksigen mengalami difusi ke kapiler arteri pori-pori. Masuknya oksigen dari luar (lingkungan) menyebabkan tekanan parsial oksigen (P02) di alveolus Iebih tinggi dibandingkan dengan P02 di kapiler arteri paru-paru. Karena proses difusi selalu terjadi dari daerah yang bertekanan parsial tinggi ke daerah yang bertekanan parsial rendah, oksigen akan bergerak dari alveolus menuju kapiler arteri paru-paru.

Oksigen di kapiler arteri diikat oleh eritrosit yang mengandung hemoglobin sampai menjadi jenuh. Makin tinggi tekanan parsial oksigen di alveolus, semakin banyak oksigen yang terikat oleh hemoglobin dalam darah. Hemoglobin terdiri dari empat sub unit, setiap sub unit terdiri dari bagian yang disebut heme. Di setiap pusat heme terdapat unsur besi yang dapat berikatan dengan oksigen, sehingga setiap molekul hemoglobin dapat membawa empat molekul oksigen berbentuk oksihemoglobin. Reaksi antara hemoglobin dan oksigen berlangsung secara reversibel (bolak-balik) yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu suhu, pH, konsentrasi oksigen dan karbon dioksida, serta tekanan parsial.

Hemoglobin akan mengangkut oksigen ke jaringan tubuh yang kemudian akan berdifusi masuk ke sel-sel tubuh untuk digunakan dalam proses respirasi. Proses difusi ini terjadi karena tekanan parsial oksigen pada kapiler tidak sama dengan tekanan parsial oksigen di sel-sel tubuh.

Di dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh, oksigen digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel. Semakin banyak oksigen yang digunakan oleh sel-sel tubuh, semakin banyak karbon dioksida yang terbentuk dari proses respirasi. Hal tersebut menyebabkan tekanan parsial karbon dioksida atau (PCO2) dalam sel-sel tubuh lebih tinggi dibandingkan PCO2 dalam kapiler vena sel-sel tubuh. Oleh karenanya karbon dioksida dapat berdifusi dari sel-sel tubuh ke dalam kapiler vena sel-sel tubuh yang kemudian akan dibawa oleh eritrosit menuju ke paru-paru. Di paru-paru terjadi difusi CO2 dari kapiler vena menuju alveolus. Proses tersebut terjadi karena tekanan parsial CO2 pada kapiler vena lebih tinggi daripada tekanan parsial CO2 dalam alveolus.

Karbon dioksida dalam eritrosit akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Akibat terbentuknya asam karbonat, pH darah menjadi asam, yaitu sekitar 4,5. Darah yang bersifat asam dapat melepaskan banyak oksigen ke dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh yang memerlukannya.

Respirasi SelRespirasi sel adalah proses sel memperoleh energi dalam bentuk ATP. Proses respirasi berlangsung di dalam matriks mitokondria melalui suatu rangkaian reaksi yang disebut rantai pernapasan. Respirasi sel merupakan jalur-jalur katabolik respirasi aerob dan anaerob yang menguraikan molekul organik untuk menghasilkan ATP. Langkah-langkah yang terlibat dalam respirasi katabolic aerob adalah glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, dan transport electron. Respirasi anaerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Pada manusia, respirasi anaerob menghasilkan asam laktat sehingga menyebabkan rasa lelah. Respirasi anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP. Contoh dari respirasi anaerob adalah fermentasi.

2. Hemoglobin2.1 Memahami dan Menjelaskan Fungsi dan Struktur Hemoglobin

Hemoglobin adalah pigmen pembawa oksigen pada eritrosit. Hemoglobin dibentuk oleh eritrosit yang sedang berkembang didalam sumsum tulang. Hemoglobin merupakan suatu struktur hemoprotein yang tersusun atas empat rantai polipeptida globin yang berbeda dan mengandung sekitar 141 sampai 146 asam amino.

FungsiHemoglobin dalam darah membawa oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan tubuh dan membawa kembali karbondioksida dari seluruh sel ke paru-paru untuk dikeluarkan dari tubuh sebanyak kurang lebih 80% besi tubuh berada didalam Hb Pada tingkat alveoulus, Hemoglobin mempermudah pemindahan netto oksigen dalam jumlah besar dengan bekerja sebagai “depo penyimpanan” oksigen agat P O2 tetap rendah. Mekanismenya adalah sebagai berikut: Pada keadaan awal, P O2 di alveolus sama dengan P O2 di kapiler paru,

sehingga tidak terjadi difusi oksigen dari alveolus ke kapiler. Pada keadaan seperti ini, Hemoglobin ditambahkan ke dalam kapiler

Hemoglobin yang datang “menyerap” oksigen terlarut dalam kapiler, sehingga P O2 dalam kapiler sekarang lebih kecil daripada P O2 di alveolus. (P O2 hanya bisa terbentuk oleh oksigen terlarut

Oksigen dari alveolus bisa berdifusi ke kapiler paru hingga P O2 di alveolus dan kapiler kembali seimbang

Pada tingkat jaringan, Hemoglobin juga membantu menyalurkan oksigen dari darah ke jaringan melalui proses berikut:

P O2 di darah sudah jauh lebih tinggi daripada P O2 pada jaringan, sehingga oksigen yang terlarut dalam darah langsung berdifusi kedalam jaringan hingga akhirnya P O2 darah menurun. Pada kondisi tersebut, tidak ada lagi oksigen terlarut yang bisa berdifusi ke dalam jaringan

Saat itulah Hemoglobin melepaskan sebagian oksigen yang dibawanya, karena pada keadaan ini % saturasi Hb berkurang.

P O2 darah kembali meningkat dan terjadi perpindahan oksigen lebih lanjut dari darah ke jaringan. Difusi akan terus berlangsung sampai Hb melepaskan semua oksigennya secara maksimal.

StrukturSebelumnya sudah dijelaskan bahwa Hemoglobin terdiri dari 4 rantai polipeptida globin yang berbeda. Karena itulah strukturnya disebut tetramer. Molekul hemoglobin terdiri atas globin, apoprotein, empat gugus heme, dan suatu molekul organik dengan satu atom besiStruktur tetramer hemoglobin yang umum dijumpai adalah sebagai berikut : HbA (Hemoglobin dewasa normal) , HbF (hemoglobin janin), HbS (hemoglobin sel sabit) dan Hb (Hemoglobin dewasa minor) Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan porifirin yang menahan satu atom besi. Atom besi ini situs/loka ikatan oksigen. Porifin yang mengandung besi disebut heme. Tiap subunit hemoglobin mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen. Pada molekul heme inilah zat besi melekat dan menghantarkan oksigen serta karbondioksida melalui dara, zat ini pula yang menjadikan darah kita berwarna merah.Hemoglobin memiliki dua keadaan. Yaitu keadaan T (Tense) dan R (Relax). Bentuk T Hb memiliki afinitas oksigen yang lebih kecil dibandingkan dengan bentuk R Hb.Bila oksigen berikatan pada Hb bentuk T, maka koordinasi kesatuan subunit-subunit tersebut akan melemah hingga akhirnya berubah menjadi Hb bentuk R. Karena itu, dengan meningkatnya tekanan parsial oksigen, makin banyak Hb bentuk R terbentuk. Afinitas Hb terhadap oksigen meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi oksigen.

3. HipoksiaHipoksia adalah penurunan asupan oksigen ke jaringan di bawah kadar fisiologis walaupun perfusi darah ke jaringan memadai. (Dorland, 2011)Hipoksia merujuk kepada kondisi kurangnya oksigen di tingkat sel. Ada 4 macam hipoksia:

1) Hipoksia HipoksikHipoksia karena tekanan oksigen oksigen di darah berkurang

2) Hipoksia AnemikHipoksia karena penurunan kapasitas darah untuk mengangkut oksigen

3) Hipoksia HipotoksikHipoksik karena gangguan zat toksik yang menghambat penyaluran oksigen ke jaringan. Sehingga tubuh tetap akan kekurangan oksigen walaupun kadar oksigen yang tersedia di darah normal.

4) Hipoksia SirkulasiHipoksia akibat darah beroksigen yang dialirkan ke jaringan terlalu sedikit.

3.1 Pengaruhnya terhadap aktivitas dan fungsi sel

Hipoksia menyebabkan hilangnya fosforilasi oksidatif dan pembentukan ATP oleh mitokondria. Penurunan ATP merangsang fruktokinase dan fosforilasi, menyebabkan glikolisis aerobic. Glikogen dapat menyusut, asam laktat dan fosfat anorganik terbentuk sehingga menurunkan Ph intrasel.

Pada saat istirahat rata-rata laki-laki dewasa membutuhkan kira-kira 225-250 ml oksigen per menit, dan meningkat sampai 10 kali saat beraktivitas. Jaringan akan mengalami hipoksia apabila aliran oksigen tidak adekuat dalam memenuhi kebutuhan metabolisme jaringan, hal ini dapat terjadi kira-kira 4-6 menit setelah ventilasi spontan berhenti. Berdasarkan mekanismenya, penyebab hipoksia jaringan dibagi dalam 3 kategori, yaitu: 1. Hipoksemia arteri. 2. Berkurangnya aliran oksigen karena adanya kegagalan transport tanpa adanya

hipoksemia arteri, dan 3. Penggunaan oksigen yang berlebihan di jaringan

Jika aliran oksigen ke jaringan berkurang, atau jika penggunaan berlebihan di jaringan maka metabolisme akan berubah dari aerobik ke metabolisme anaerobik untuk menyediakan energi yang cukup untuk metabolisme. Apabila ada ketidakseimbangan, akan mengakibatkan produksi asam laktat berlebihan, menimbulkan asidosis dengan cepat, metabolisme seluler terganggu dan mengakibatkan kematian sel.

DAFTAR PUSTAKA

Dorland. 2011. Kamus Saku Kedokteran Dorland. Edisi 28. Jakarta:EGC

Kamuskesehatan.com

Koolman, Jan, Klaus-Heinrich Rohm. 2001. Atlas Berwarna dan Teks Biokimia. Jakarta:Hipokrates

Sherwood, Lauralee. 2012. Fisiologi Manusia Dari Sel ke Sistem. Edisi 6. Jakarta:EGC