PowerPoint Presentation

BIOKIMIA PERNAPASANDEWI RATIH HANDAYANIBagian Biokimia FK Unjani1 Fungsi primer: mengambil o2 untuk diberikan kepada sel dan mengambil co2 yang dihasilkan oleh sel

Pernapasan (respirasi) mencakup pertukaran antara dua gas yaitu o2 dan co2, yang berlangsung antara tubuh dengan lingkungannya.SISTEM RESPIRASI2Pertukaran GasRespirasi eksternal: - pertukaran O2 dan CO2 antara lingkungan eksternal dengan sel- secara efisien disebabkan karena alveoli dan kapiler mempunyai dinding yang sangat tipis

Respirasi Internal: - terjadi pada level jaringan - terjadi pertukaran O2 dan CO2 antara plasma dan jaringan

Respirasi intraselular: menggunakan O2 untuk menghasilka ATP dan menghasilkan CO2

Terjadi dengan mekanisme simple difussion berdasarkan perbedaan tekanan parsial3

PERTUKARAN GAS DI PARU-PARU4TRANSPORT OKSIGEN (O2)Transpor t oksigen dari udara dalam atmosfir sampai masuk Ke dalam sel, berlangsung dalam 5 tahap, yaitu :Dari atmosfir ke alveoliDari alveoli masuk ke pembuluh darahPeredaran oksigen dalam darahDari darah masuk ke dalam cairan interstitialDari cairan interstitial masuk ke dalam sel5TAHAP I Oksigen dalam atmosfir masuk ke dalam paru-paru pada waktu kita menarik napas Tekanan parsial oksigen dalam atmosfir ialah 159 mmhg Dalam alveoli, komposisi udara berbeda dgn komposisi udara atmosfir Tekanan parsial O2 di dalam alveoli ialah 105 mmhg6TAHAP II Darah mengalir dari jantung menuju ke paru-paru untuk mengambil o2 di alveoli.

Dalam darah ini terdapat o2 yg mempunyai tekanan parsial 40 mmhg

Karena adanya perbedaan tekanan parsial ini, apabila darah tiba pada pembuluh kapiler yg berhubungan dgn membran alveoli, maka o2 yg berada alveoli dapat berdifusi masuk ke dlm pembuluh darah kapiler.

Setelah terjadinya proses difusi, tekanan parsial oksigen dalam pembuluh darah menjadi 100 mmhg7TAHAP IIIOksigen yg berada dlm pembuluh darah diedarkan ke seluruh tubuhAda 2 mekanisme peredaran oksigen dalam darah :1. Oksigen larut dlm plasma darah (98,5%)2. Oksigen terikat pada Hb Dlm sel darah (1,5%)Sebagian besar oksigen dalam darah diedarkan dgn mekanisme yg ke-2

8

Apabila Hb jenuh dgn O2 ,4 mol O2 diikat oleh 1 mol Hb

Hb + 4O2 HbO8 oxyhaemoglobin9Jumlah O2 yg diangkut ke jaringan2 tergantung pada :* Jumlah Hb Dalam darah* Jumlah darah yg diangkut* Derajat kejenuhan Hb

10

11 Pada jaringan atau sel, dimana pO2 sangat rendah, Hb dapat melepaskan hampir semua O2 yg diikatnya dan memberikan kepada sel untuk reaksi metabolisme. pCO2 berperan dlm proses pelepasan O2 ke dalam sel dalam sel terjadi reaksi metabolisme yg menghasilkan CO2, Bila pCO2 > dari pO2 berarti % CO2 lebih besar dan pH lebih rendah. pada pH lebih rendah, afinitas Hb terhadap O2 sehingga mempermudah terlepasnya O2 dari Hb.

12Saturasi Hb% Hb yang mengikat O2Tergantung pada PO2 darahHubungan antara konsentrasi O2 dan saturasi Hb kurva disosiasi

13Kurva Disosiasi

14Faktor-faktor yang mempengaruhi pergeseran kurva disosiasi Hb-O2: pH rendahPeningkatan temperaturPeningkatan level CO2Banyaknya 2,3-diphosphoglycerate15TAHAP IV Sebelum sampai pada sel yg membutuhkan, oksigen dibawa melalui cairan interstitial terlebih dahulu.

Tekanan parsial O2 dalam cairan interstitial atau cairan antar sel adalah 20 mmhg.

Perbedaan tekanan parsial oksigen dalam pembuluh arteri (100 mmhg) dgn tekanan parsial O2 dlm cairan interstitial (20 mmhg) menyebabkan terjadinya difusi oksigen yg cepat dari pembuluh darah ke dalam cairan interstitial16TAHAP V Tekanan parsial O2 dlm sel antara 0 20 mmhg. Oksigen dari cairan interstitial berdifusi masuk ke dalam sel. Dalam sel, O2 digunakan untuk reaksi metabolisme, yaitu reaksi oksidasi senyawa yg berasal dari makanan (karbohidrat, lemak & protein) menghasilkan H2O, CO2 dan energi17TRANSPOR KARBONDIOKSIDA (CO2) CO2 dihasilkan dari reaksi oksidasi dalam sel

Pada proses oksidasi digunakan banyak O2 dan dihasilkan CO2 dlm jumlah banyak

Oleh karena itu, tekanan parsial CO2 dalam sel cukup tinggi, yaitu 70 mmHg.

Tekanan parsial CO2 dlm cairan interstitial 60 mmHg, dan dalam pembuluh darah vena 46 mmHg.

Perbedaan tekanan yg cukup besar ini mengakibatkan terjadinya difusi CO2 keluar dari sel, masuk ke cairan interstitial dan kemudian masuk ke dlm pembuluh darah vena untuk diangkut ke paru-paru dan dilepaskan dari pembuluh darah ke alveoli18 Hanya sekitar 5 % dari seluruh CO2 diangkut oleh darah dgn cara melarut dlm plasma, 95% berdifusi ke dalam eritrosit

Ada 2 mekanisme transpor CO2 oleh eritrosit : 1. Bergabung dgn Hb membentuk karbaminhemoglobin (20%) 2. Bereaksi dgn air membentuk asam karbonat (75%)

Dalam plasma CO2 larut dan membentuk asam karbonat (H2CO3) yg terurai menjadi ion HCO3 - dan ion H+

Reaksi pembentukan H2CO3 dlm plasma relatif lambat, maka hanya sedikit yg diangkut dgn cara ini.19

20 Pembentukan H2CO3 Juga berlangsung dlm eritrosit

Dengan adanya enzim karbonat anhidrase, maka reaksi pembentukan H2CO3 dalam eritrosit berlangsung dgn cepat. Maka, jumlah CO2 yg dapat diangkut oleh darah dg cara ini besar sekali

Transpor CO2 yg lain adalah dgn pembentukan karbaminhemoglobin (Hb-CO2). molekul CO2 dlm reaksi ini diikat pada gugus NH dan membentuk COOH.

Hb NH + CO2 Hb NH COOH Hemoglobin karbaminhemoglobin21 Transpor CO2 dg cara pembentukan ion H2CO3 dan Hb-CO2 berkaitan dgn transpor O2 sebagai oksihemoglobin.

dalam pembuluh kapiler yg tdp pada jaringan berlangsung reaksi pelepasan O2 yg digunakan oleh sel dan pengangkutan CO2 keluar sel yg berdifusi ke dlm pembuluh darah vena.

dalam plasma terjadi reaksi :

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

REAKSI INI BERJALAN LAMBAT.22Disamping itu, CO2 juga masuk ke dalam sel, dgn reaksi :

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3 -(1) CA

CO2 + HbO2 - Hb CO2 - + O2 (2)

H + + Hb O2 - Hb + O2(3)

Co2 membentuk asam karbonat dgn cepat dgn bantuan enzim karbonat anhidrase (CA) sehingga dihasilkan ion H + dan HCO3 + dlm jumlah banyakCO2 juga bereaksi dgn Oksi-Hb membentuk Hb-CO2 dan O2Agar pH dlm sel darah tidak menjadi rendah, maka ion H + segera bereaksi dengan Oksi-Hb menghasilkan Hb dan O2.23 oksigen segera diterima & digunakan oleh sel jaringan

ion hco3- yg banyak terdapat dalam sel darah berdifusi keluar dari sel dan tinggal dalam plasma. sebagai gantinya, ion Cl - yg terdapat dlm plasma masuk ke dalam sel, proses ini disebut chloride shift.

ion K + yg terdapat dalam sel darah dan ion Na + yang terdapat dlm plasma tidak mengalami perpindahan.

jadi, berdasarkan reaksi-reaksi di atas, CO2 diangkut dari sel menuju paru-paru sebagai ion HCO3-. dari ion-ion inilah CO2 dilepaskan ke dalam alveoli24Pada pembuluh darah vena yg berada pd dinding alveoli, tjd proses pelepasan CO2 dan proses penerimaan O2 sbb : O2 + H Hb Hb O2 - + H+ (4) O2 + Hb CO2 - Hb O2 - + CO2 (5)

H + + HCO3 -H2CO3 H2O + CO2(6)

O2 yg masuk ke dalam darah dari alveoli bereaksi dgn Hb membentuk Oksi-Hb dan ion H+

O2 juga bereaksi dgn HbCO2 - menghasilkan HbO2 - dan CO2 selanjutnya ion H+ yg tjd bereaksi dgn ion HCO3- membentuk H2CO3 yg dgn cepat terurai mjd H2O dan CO2

25Ion HCO3 - yg diangkut dlm plasma masuk ke dalam sel darah dan bereaksi dg ion H +

untuk mengimbangi kekurangan ion negatif dlm plasma, maka ion Cl - keluar lagi dari dalam sel darah dan masuk ke dalam plasma. proses ini juga disebut chlorida shift jadi:

pada pembuluh kapiler dekat sel jaringan : ion HCO3 - keluar dari eritrosit masuk ke dlm plasma dan ion Cl - dalam plasma masuk ke dlm eritrosit pada pembuluh kapiler dekat alveoli : ion HCO3 - dari plasma masuk ke dlm sel dan ion Cl - keluar lagi dari eritrosit dan kembali ke dalam plasma

darah yg telah melepaskan CO2 dan menerima O2 beredar lagi ke sel jaringan

26

27

28

29Eliminasi CO2Adanya CO2 merupakan respon terhadap H+ yg dihasilkan dari proses metabolisme.

Sistem respirasi merupakan salah satu organ penting dalam mengontrol H+

30Pada respirasi fisiologis:

Tek. Parsial CO2 arteri (PaCO2) adalah proporsional terhadap vantilasi alveolar (jika ventilasi alveolar turun PaCO2 naik). Perubahan sedikit pada ventilasi efek pd konsentrasi H+ dan pH 31Kenaikan PCO2 1 kilopascal (kPa)Menghasilkan kenaikan konsentrasi H+ sebesar 5,5 nml/l penurunan pH plasma dari 7,4 mj 7,3432Mekanisme tubuh untuk menjaga agar pH plasma dalam kondisi normal : Melalui sistem buffer darah dan jaringan Ekskresi CO2 oleh paru-paru dan ekskresi H+ oleh ginjal Regenerasi HCO3- oleh ginjal33Peran Ginjal terhadap Bikarbonat dan H+ :Ginjal tdk hanya mensekresi H+ tetapi juga regenerasi ion bikarbonatGinjal berperan dalam keseimbangan asam basa34Regenerasi BikarbonatIon bikarbonat secara bebas difiltrasi oleh glomerulusKonsentrasi bikarbonat dalam lumen tubulus ekuivalen dg plasmaBila bikarbonat tdk direabsorbsi deplesi kapasitas buffer plasma

35Filter Bikarbonat bergabung dg H+ yg disekresi asam karbonatKemudian asam karbonat berdisosiasi menjadi CO2 dan H2O (dikatalisis oleh carbonik anhidrase)CO2 sel tubulus

Proses reabsorbsi bikarbonat terjadi di tubulus proksimal:36CO2 bergabung dg air (oleh enzim carbonic anhidrase) asam karbonat Asam karbonat mengalami disosiasi bikarbonat dan H+Bikarbonat darahH+ kembali ke lumen tubulus berganti dg Na+Pd individu normal, filter bikarbonat akan direbsorbsi

Di dalam sel tubulus:

37

38

Ekskresi ion Hidrogen:

H+ secara aktif disekresi di tubulus proksimal dan tubulus distal (diperlukan ATP)Maksimum H+ yg disekresi: 0,025mmol/l (pH 4,6). Buffer predominan dlm urin: fosfat (H2PO4) dan ammonia(NH3)Pada saat H+ disekresi maka Na+ masuk ke dalam sel tubulus, energi untuk proses ini Na+/K+ATPase39

40

Ekskresi ion Hidrogen:

Ammonia dihasilkan oleh sel tubulus melalui aksi enzim glutaminase dari asam amino glutamin.Enzim glutaminase berfungsi secara optimal padaph asam dari pd pH normalAmmonia masuk ke dalam sel tubulusAmmonia bergabung dg H+ ion ammoniumIon ammonium urin41

42