Paru-paru adalah organ pernapasan manusia yang memiliki struktur tertentu untuk mengambil oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Oksigen di dalam paru-paru rnasuk ke dalam pembuluh darah, kemudian dilkat oleh hemoglobin untuk dibawa ke jaringan atau organ tubuh lainnya. Sebaliknya, CO2 dari jaringan akan diangkut oleh darah ke paru-paru untuk dikeluarkan.
Dalam paru-paru alveolus tersusun atas satu lapis sel yang tipis, lembap, dan berlekatan dengan kapiler darah sehingga akan memudahkan proses difusi O2 dan CO2. Pembuluh darah kapiler yang ada di alveolus akan meneruskan, proses difusi CO2 ke luar pembuluh darah menuju ke rongga alveolus, difusi O2 dari alveolus menuju darah untuk diangkut ke seluruh jaringan.
Mekanisme pertukaran gas O2 dan CO2 terjadi dalam dua tahap, yaitu pertukaran gas antara udara luar dan kapiler darah disebut respirasi eksternal terjadi di paru – paru. Selanjutnya, pertukaran gas dari aliran darah dengan sel – sel tubuh yang disebut respirasi internal.
Dibandingkan dengan udara yang dihirup atau yang masuk ke paru – paru (udara atmosfer), udara alveoli memiliki lebih sedikit O2 dan lebih banyak CO2. Hal ini disebabkan oleh dua hal. Pertama, pertukaran gas di alveoli meningkatkan konsentrasi CO2 dan menurunkan O2 udaa alveoli. Kedua, ketika udara masuk melalui saluran pernapasan, udara tersebut dilembapkan. Akibatnya, akan menyebabkan penurunan konsentrasi O2. Sebaliknya, udara yang dikeluarkan dari paru – paru mengandung lebih banyak CO2 dan lebih sedikit O2 daripada udara alveoli.
Udara di dalam ruang paru – paru hanya sedikit mengandung CO2 dibandingkan dengan udara pada kapiler darah yang berasal dari tubuh meuju paru – paru. Dengan demikian, tekanan gas CO2 pada kapiler darah lebih besar daripada tekanan gas CO2 pada paru – paru. Akibatnya, CO2 dari darah akan berdifusi ke ruang udara paru – paru.
Baca juga :
Mekanisme pertukaran gas selama pernapasan
Volume Udara Pernapasan, Frekuensi Pernapasan dan Energi Pernapasan
Keadaan tersebut berlawanan dengan gas O2. Aliran darah yang , menuju paru – paru mempunyai tekanan O2 yang lebih rendah dibandingkan dengan tekanan O2 di dalam ruang udara paru – paru. Karena itu, O2 akan berdifusi dari paru – paru ke darah. Pertukaran gas O2 dan CO2 pada paru- paru dapat dijelaskan pada gambar berikut.
Keterangan gambar: pertukaran gas terjadi antara sel tubuh dan darah secara difusi. Oksigen digunakan sel dalam proses respirasi sel untuk membentuk ATP.
a. Pengangkutan Oksigen
Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 350 mL oksigen per menit atau sekitar 500 liter per hari. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan volume udara inspirasi dan ekspirasi biasa, kecuali dalam keadaan tertentu saat konsentrasi oksigen udara inspirasi berkurang atau sebab lain, misalnya konsentrasi hemoglobin darah berkurang.
Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh sel darah merah (hemoglobin) untuk diangkut sel – sel jaringan tubuh. Hemoglobin yang terdapat dalam butir darah merah atau eritrosit ini tersusun oleh senyawa protein globin dan gugus hemin yang mengandung unsur besi (Fe). Besi inilah yang sesungguhnya berikatan dengan oksigen. Setiap hemoglobin dapat membawa 4 molekul O2 menjadi senyawa oksihemoglobin. Reaksi pengikatan ini dapat dituliskan sebagai berikut.
4Hb + 4O2 ⇌ 4 HbO2
Reaksi tersebut bolak balik, arah ke kanan terjadi dalam paru – paru, sedangkan arah ke kiri terjadi di dalam jaringan. Proses pengikatan dan pelepasan okisigen dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan kadar O2 dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi oksigen ke dalam arteri dan difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2 dalam udara inspirasi.
Tekanan seluruh udara di lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mmHg, sedangkan tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mmHg. Tekanan atmosfir di lingkungan lebih tinggi daripada tekanan oksigen dalam alveolus paru – paru dan arteri yang hanya 104 mmHg. Oleh karena itu, oksigen dapat masuk ke paru – paru secara difusi. Kemampuan hemoglobin untuk mengkat oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah.
Proses pengangkutan oksigen setelah sampai di alveoli terjadi melalui proses difusi oksigen ke eritrosit. Sebaliknya, karbon dioksida dari darah di bawa ke alveoli untuk dikeluarkan melalui udara ekspirasi.
Daya ikat pigmen darah,hemoglobin, dengan karbon monoksida lehih kuat dibandingkan dengan oksigen. Adapun oksigen diperlukan untuk proses respirasi sel yang memungkinkan makhluk hidup untuk beraktivitas. Hindari diri dari sumber karbon monoksída seperti asap rokok dan asap buangan kendaraan yang dapat menghambat fungsi tubuh dan beberapa risiko lainnya. Rawat dan jaga selalu kesehatan diri Anda sedini mungkin sebagai bentuk rasa syukur terhadap Tuhan.
b. Pengangkutan CO2
Setelah oksihemoglobin sampai pada membran sel atau jaringan tubuh, oksigen yang diikatnya akan dilepaskan. Selanjutnya, hemoglobin akan mengikat karbon dioksida membentuk senyawa karbominohemoglobin (HbCO2). Hanya sekitar 23% dari seluruh CO2 yang dibebaskan oleh sel-sel yang terikat dengan haemoglobin. Pengangkutan CO2 dilakukan dengan tiga cara.
1. CO2 larut dalam plasma membentuk asam karbonat (± 5%).
2. Dalam bentuk senyawa karbomino hemoglobin (HbCO2) (± 30%), CO2 berdifusi ke dalam sel darah merah yang berikatan dengan oksihemoglobin.
CO2 + HbO2⇌ HbCO2 + O2
3. Dalam bentuk ion HCO3- (± 65%), pengangkutan dilakukan melalui proses berantai yang bolak balik. Reaksi tersebut terjadi dalam eritrosit dan dibantu oleh enzim karbonat anhidrase.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3 ⇌ H+ + HCO3-
Baca juga :