Bagaimana proses pertukaran oksigen dan karbondioksida dan alveolus ke kapiler darah dan dari kapiler darah ke jaringan tubuh?

Berikut ini akan dijelaskan tentang sistem pernapasan pada manusia, sistem pernapasan, sistem pernapasan manusia, sistem respirasi pada manusia, pertukaran oksigen, pertukaran gas, bagaimana terjadinya pertukaran gas di alveolus, pertukaran gas di alveolus, proses pertukaran gas di alveolus, pertukaran oksigen dan karbondioksida, difusi oksigen, proses pertukaran oksigen dan karbondioksida.

Proses pertukaran oksigen (O2) dan karbondioksida (CO2) terjadi dalam alveolus dan jaringan secara difusi. Udara masuk paru-paru saat kamu berinspirasi.

Karena tekanan parsial O2 (PO3) dalam atmosfer lebih tinggi, maka udara masuk ke alveoli. Karena PO2 di alveoli lebih tinggi daripada kapiler-kapiler darah alveoli, maka O2 masuk secara difusi ke kapiler darah.

O2 yang berada di kapiler darah diikat oleh hemoglobin darah (oksihemoglobin) dan diedarkan ke seluruh tubuh menuju jaringan-jaringan.

Setelah sampai di jaringan, O2 akan berdifusi masuk ke sel-sel tubuh. Di dalam sel O2 digunakan untuk proses oksidasi sel. Gas sisa yang dihasilkan dari proses oksidasi sel adalah CO2.

Jika O2 digunakan makin banyak, maka CO2 yang dihasilkan makin banyak pula. Hal ini, menyebabkan tekanan parsial CO2 (PCO2) dalam sel lebih tinggi dari kapiler darah.

Sehingga, CO2 berdifusi ke kapiler vena darah dan dibawa menuju ke paru-paru. Tingkat kelarutan CO2 di dalam darah kira-kira 20 kali kelarutan O2.

Mekanisme pertukaran oksigen dan karbondioksida

CO2 berdifusi dalam eritrosit secara cepat sehingga mengalami hidrasi menjadi HCO3, yang disebabkan adanya enzim karbonat anhidrase dalam plasma darah.

Adanya penurunan kejenuhan Hb terhadap CO2 menyebabkan Hb mengikat lebih banyak H+ dari oksihemoglobin.

Sebagian CO2 dalam eritrosit bereaksi dengan gugus amino membentuk senyawa karbamino (senyawa Hb dengan CO2).

Adanya ikatan Hb dengan CO2 menyebabkan darah lebih asam namun keasaman ini dinetralkan oleh ion-ion Na+ dan K+. Sampai di paru-paru, CO2 berdifusi ke alveolus dari kapiler vena.

Hal ini dapat terjadi, karena tekanan CO2 dalam alveolus lebih rendah dibandingkan tekanan CO2 dalam kapiler vena. Selanjutnya, melalui saluran pernapasan CO2 diembuskan keluar tubuh.

Skema reaksi Hb dan O2 : Hb + O2 → Hb (O2)4

Reaksi Hb dan CO2 : CO2 + H2O → H2 CO3

Pertukaran gas antara oksigen dan karbon dioksida terjadi di alveolus dan di sel jaringan tubuh melalui proses difusi. Oksigen akan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang menyelubungi alveolus. Kemudian, oksigen akan diikat oleh hemoglobin. Hemoglobin adalah zat warna merah pada sel darah merah.

Difusi bergantung pada perbedaan dalam kualitas yang disebut tekanan parsial. Pada waktu tekanan udara luar suatu atmosfer (760 mmHg), besarnya tekanan oksigen paru-paru 150 mmHg, di arteri 100 mmHg, di vena 40 mmHg, dan di jaringan 40 mmHg, sehingga oksigen dapat berdifusi ke sel-sel jaringan tubuh. Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul-molekul secara bebas melalui membran sel dari tekanan tinggi ke tekanan rendah.

Kemudian oksigen diangkut oleh plasma darah dan hemoglobin (Hb). Oksigen yang diangkut hemoglobin dalam bentuk oksihemoglobin dan oksimioglobin. Makin tinggi tekanan parsial oksigen di alveolus, maka semakin banyak oksigen yang terikat oleh hemoglobin. Sementara hanya 2-3% oksigen yang larut ke dalam plasma darah. Karbon dioksida berdifusi ke aliran darah karena perbedaan tekanan darah.

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, oksigen digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria. Hasil dari respirasi menghasilkan karbon dioksida dan dibawa ke dalam kapiler vena melalui difusi.

Tekanan karbon dioksida dalam jaringan 60 mmHg, dalam vena 47 mmHg, dalam arteri 41 mmHg, dan di dalam alveolus 35 mmHg. Dalam keadaan biasa, tubuh kita menghasilkan 200 ml karbon dioksida per hari. Karbon dioksida diangkut oleh tiga cara, yaitu:

Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhidrase (7% dari seluruh karbon dioksida).
Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin (23% dari seluruh karbon dioksida).
Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat melalui proses berantai pertukaran klorida (70% dari seluruh karbon dioksida).

Layanan curhat dan request artikel:

Semoga bermanfaat, Tetap Semangat! | Materi Pelajaran

Ilustrasi pernapasan manusia. Sumber: Freepik.com

Oksigen meninggalkan alveolus dan masuk ke pembuluh darah melalui proses difusi. Selain itu, karbon dioksida juga meninggalkan darah. Proses ini terjadi dalam sistem pernapasan manusia, lebih tepatnya pada alveolus.

Kantong udara di dalam paru-paru atau disebut alveolus merupakan tempat terjadinya pertukaran gas antara darah di dalam pembuluh darah dengan udara bebas yang dihirup.

Berdasarkan buku berjudul Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas VIII yang ditulis Wasis dan Sugeng Yuli Irianto, oksigen dari udara berdifusi ke dalam darah. Sedangkan, karbon dioksida dan uap air dari darah berdifusi ke udara.

Mekanisme Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida

Peristiwa oksigen meninggalkan alveolus dan masuk ke pembuluh darah melalui proses difusi terjadi dalam mekanisme pertukaran oksigen dan karbon dioksida.

Mengutip buku Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Program IPA yang ditulis Faidah Rachmawati dkk., proses bertukarnya oksigen (O2) dan karbon dioksida (CO2) terjadi dalam alveolus dan jaringan.

Udara masuk ke paru-paru saat terjadi inspirasi. Karena tekanan parsial O2 (PO3) dalam atmosfer lebih tinggi, maka udara masuk ke alveoli. Kemudian, karena PO2 di alveoli lebih tinggi daripada kapiler-kapiler darah alveoli, maka oksigen masuk secara difusi ke kapiler darah.

Oksigen yang berada di kapiler darah diikat oleh hemoglobin darah dan diedarkan ke seluruh tubuh menuju jaringan-jaringan. Setelah sampai di jaringan, oksigen akan berdifusi masuk ke sel-sel tubuh.

Ilustrasi oksigen meninggalkan alveolus dan masuk ke pembuluh darah melalui proses difusi. Sumber: Unsplash.com

Di dalam sel, oksigen digunakan untuk proses oksidasi sel. Gas sisa yang dihasilkan dari proses oksidasi sel adalah karbon dioksida. Makin banyak okisgen yang digunakan, makin banyak pula karbon dioksida yang dihasilkan. Hal ini menyebabkan tekanan parsial CO2 (PCO2) dalam sel lebih tinggi dari kapiler darah.

Dari hal itu, karbon dioksida berdifusi ke kapiler vena darah dan dibawa menuju ke paru-paru. Tingkat kelarutan karbon dioksida di dalam darah kira-kira 20 kali kelarutan oksigen.

Karbon dioksida berdifusi dalam eritrosit secara cepat, sehingga mengalami hidrasi menjadi HCO3. Penyebabnya karena terdapat enzim karbonat anhidrase dalam plasma darah.

Adanya penurunan kejenuhan Hb terhadap karbon dioksida menyebabkan Hb mengikat lebih banyak H+ dari oksihemoglobin. Sebagian karbon dioksida dalam eritrosit bereaksi dengan gugus amino membentuk senyawa karbamino (senyawa Hb dengan CO2).

Dengan adanya ikatan Hb dengan karbon dioksida, darah lebih asam. Namun, keasaman ini dinetralkan oleh ion-ion Na+ dan K+. Sampai di paru-paru, karbon dioksida berdifusi ke alveolus dari kapiler vena.

Hal ini dapat terjadi karena tekanan karbon dioksida dalam alveolus lebih rendah dibanding tekanan CO2 dalam kapiler vena. Selanjutnya, melalui saluran pernapasan karbon dioksida diembuskan keluar tubuh.