Transportasi O2 dan CO2 dalam pembuluh darah dari darah dan ke dalam sel.

·    Stadium kedua dari proses respirasi mencakup proses difusi gas-gas melintasi membran antara alveolus-kapiler yang tipis ( m). Kekuatan pendorong untuk pemindahan ini adalah perbedaan tekanan parsial antara darah dan fase gas. Tekanan oksigen dalam atmosfir pada tekanan laut ± 149  mmHg (21% dari 760 mmHg). Pada saat oksigen diinspirasi dan sampai pada alveolus maka tekanan parsial ini mengalami penurunan sampai sekitar 103 mmHg akibat udara tercampur dengan ruang rugi anatomis pada saluran udara dan juga dengan uap air. Faktor-faktor yang menentukan kecepatan difusi gas melalui membran paru-paru adalah sebagai berikut: a.    Makin besar perbedaan tekanan pada membran makin cepat kecepatan difusi. b.    Makin besar area membran paru-paru makin besar kuantitas gas yang dapat berdifusi melewati membran dalam waktu tertentu. c.    Makin tipis membran, makin cepat difusi gas melalui membran tersebut ke bagian yang berlawanan. d . Koefisien  dilihat secara langsung berbanding proporsional terhadap kemampuan terlarut dari gas dalam cairan membran paru-paru dan kebalikannya terhadap ukuran molekul kecil yang terdifusi tinggi lebih cepat dari besarnya  u kuran gas yang kurang dapat larut. Koefisien Difusi Oksigen (O2)= 1; Karbon dioksida ( CO2 ) = 20,3,Nitrogen (N2 ) = 0,53. Koefisien mengindikasikan bahwa CO2  paling dapat larut dan N, kurang dapat terlarut. Pertukaran Oksigen dan Karbon Dioksida Agar  pernafasan dapat berlangsung dengan normal, diperlukan beberapa faktor seperti ini : 1.     Suplai oksigen yang adekuat. Tempat yang tinggi tidak megubah komposisi udara tetapi menyebabkan tekanan oksigen(PO2) ,menurun. Reaksi awal yang timbul jika seseorang berada pada ketinggian adalah munculnya tanda dan gejala seperti yang terlihat pada setiap orang yang mengalami kekurangan oksigen. Nyeri kepala, sesak, kelemahan, mual berkeringat, palpitasi, penglihatan kabur, pendengaran berkurang, dan mengantuk terjadi pada kondisi hipoksia moderat. Tanda- tanda tersebut sering disebut  mountain sickness Faktor faktor yang berperan dalam oksigenisasi meliputi peningkatan ventilasi elveolar, penyesuaian komposisi asam basa darah dan cairan tubuh lain, peningkatan kapasitas pengangkutan oksigen,serta peningkatan curah jantung. Hal hal yang menyebabkan suplai oksigen terganggu adalah inhalasi udara yang mengandung oksigen pada tekanan subnormal dan hal ini biasanya disebabkan oleh inhalasi asap ,keracunan karbon monoksida,serta dilusi udara yang dihirup dengan gas gas inert ( Nitrogen, Helium ,Hidrogen,Metan atau gas anestetik seperti nitro oksida ) 2.     Saluran udara yang utuh Saluran udara yang utuh dari trakeobronkial sampai membrane alveolar menjadi factor penting dalm pertukaran O2 dan CO2. Hal hal yang dapat menjadi hambatan dalam pertukaran gas tersebut adalah adanya obtruksi mekanik seperti tenggelam atau adanya benda asing pada percabangan trakeobronkial. 3.     Fungsi pergerakan dinding dada dan diafragma yang normal. Kelemahan fungsi dinding dada akan mempengaruhi pola pernafasan. Penyebab utama disrupsi kelemahan fungsi tersebut adalah trauma pada dada, seperti fraktur iga atau luka tembus pada dada. 4.      Adanya alveoli dan kapiler yang bersama-sama membentuk unit pernapasan terminal dalam jumlah yang cukup . 5.      Jumlah haemoglobin yang adekuat untuk membawa oksigen pada sel-sel tubuh. 6.     Suatu system sirkulasi yang utuh dan pompa jantung yang efektif. 7.     Berfungsinya pusat pernapasan. 8.     Transport Gas Antara Paru-paru Dan Jaringan 9.      Transport oksigen dalam darah 10.      Sistem pengangkutan O2  dalam tubuh terdiri atas paru-paru dan system    kardiovaskular. Pengangkutan O2 ke jaringan tertentu bergantung pada jumlah O2 yang masuk paru-paru, pertukaran gas yang cukup pada paru-paru, aliran darah ke jaringan, dan kapasitas pengangkutan oksigen oleh darah. 11.  Dinamika reaksi hemoglobin dengan O2 sangat cocok untuk pengangkutan O2 .Hemoglobin adalah protein yang terdiri atas empat subunit, masing-masing mengandung heme yang terikat pada rantai polipeptida. 12.  Oksigen dapat ditranspor dari paru-paru ke jaringan melalui dua jalan, yaitu secara fisik larut dalam plasma atau secara kimia berikatan dengan hemoglobin sebagai oksihemoglobin (HbO2). Ikatan ini bersifat reversible. 13.  Pada tingkat jaringan, oksigen mengalami disosiasi dari hemoglobin dan berdifusi ke dalam plasma. Dari plasma oksigen masuk ke sel-sel jaringan tubuh untuk memenuhi kebutuhan jaringan yang bersangkutan. Hemoglobin yang melepaskan oksigen pada tingkat jaringan disebut hemoglobin tereduksi (Hb). Hemoglobin ini berwarna ungu dan menyebabkan waena kebiruan pada daerah vena seperti yang kita lihat pada vena superficial. 14.  Transpor karbon dioksida dalam darah 15.  Transpor karbon dioksida dari jaringan ke paru-paru dilakukan dengan tiga cara, yaitu 10% secara fisik larut dalam plasma, 20% berikatan dengan gugus amino pada hemoglobin (karbaminohemoglobin) dalam sel darah merah, dan sekitar 70% ditranpor sebagai bikarbonat plasma. 16.  Kelarutan CO2 dalam darah ± 20 kali kelarutan O2, sehingga terdapat lebih banyak CO2 daripada O2 dalam larutan sederhana. Karbon dioksida yang berdifusi ke dalam sel darah merah dapat dengan cepat mengalami hidrasi menjadi H2CO3 sebab adanya anhidrase karbonat, H2CO3 berdisosiasi menjadi H+  dan HCO3- dengan reaksi sebagai berikut. CO2 + H2O               H2CO3            H+ + HCO3 Keseimbangan asam basa ini sangat dipengaruhi oleh fungsi paru-paru dan homeostatis dari karbondioksida. Pada umumnya hiperventilasi ( ventilasi alveolus  dalam keadaan kebutuhan metabolisme berlebihan ) akan menyebabkan alkalosis (pH darah > 7,4) yang dapat mengakibatkan ekskresi CO2 berlebihan dari paru-paru, sedangkan hipoventilasi dapat menyebabkan asidosis akibat retensi CO2 oleh paru-paru. Kurva disosiasi oksihemoglobin Pengaruh  PaO2 (kadar oksigen arteri) pada saturasi atau ikatan oksigen dengan hemoglobin bukan fungsi garis lurus. Dengan kata lain hubungannya tidak langsung dalam proporsi perbandingan 1 : 1 Dalam transport O2 dan CO2 viskositas serta tekanan osmotic tetap atau tidak berubah.Hemoglobin yang mengangkut  hanya  sebagian O2 (reduced Hb) menyebabkan afinitas terhadap O2 rendah, sehingga dengan mudah O2 dilepaskan. Heme pada unit hemoglobin adalah kompleks yang dibentuk dari porfirin dan satu atom besi ferro. Masing-masing atom besi dapat berikatan secara reversible dengan satu molekul O2. Besi yang berikatan dengan molekul O2 adalah berbentuk ferro, sehingga reksinya adalah oksigenasi bukan oksidasi. Jika satu heme menangkap O2 maka heme lainnya cepat mengikat O2 (heme-heme effect) sehingga terjadi efisiensi transportasi di alveoli. Gambaran kurva jika PO2 60-100 mmHg menghasilkan kurva datar(plateau) dengan saturasi 90%, artinya walaupun PO2 hanya 60 mmHg daya angkut Hb (saturasi) cukup tinggi = 90% yang merupakan ketahanan manusia terhadap hipoksia. Jika PO2 kurang dari 40-50 mmHg gambaran kurva mulai terlihat curam artinya daya angkut menurun, oksigen mudah lepas pada aktivitas fisik / exercise (PO2 menurun sampai 20 mmHg). Tiga keadaan penting yang mempengaruhi kurva disosiasi oksihemoglobin adalah pH, suhu dan konsentrasi 2,3 difosfogliserrat (DPG ;2,3-DPG) Kenaikan suhu atau penurunan pH menggeser kurva ke kanan. Bila kurva bergaser kea rah ini diperlukan PO2 yang lebih tinggi dan memungkinkan hemoglobin  untuk berikatan dengan oksigen yang diperlukan. Sebaliknya, penurunan suhu atau kenaikan pH akan menggeser kurva kearah kiri dan diperlukan PO2 yang lebih rendah untuk berikatan dengan oksigen Reflekbatuk (cough) Saluran pernafasan memiliki bagian yang sangat peka terhadap rangsangan. Bagian-bagian tersebut adalah sebagai berikut: ·      Laring,trachea dan bronchi sangat peka terhadap perabaan (light touch) ·      Sensor lain: bronchus terminalis dan alveoli peka terhadap rangsang kimiawi ·      Sensor taktil dan kemoreseptor aferen melalui nervus vagus menuju kepusat respiratori ( medulla oblongata ) mengeluarkanrespon melalui refleks batuk Reflek batuk terjadi melalui mekanisme berikut: 1.     Pada saat inspirasi udara masuk keparu, epiglotis menutup glotis, pita suara tertutup untuk menahan udara inspirasi. 2.     Otot –otot ekspirasi termasuk otot - otot abdomen dan intercostalis interna berkontraksi dengan kuat karena peningkatan tekanan intra alveolar. 3.     Epiglotis dan pita suara tiba – tiba terbuka akibat ekspirasi kuat mendadak. 4.     Udara dengan cepat melewati bronchus besar dan trachea (v=100 mph) , sehingga benda – benda asing terbawa keluar Reflek bersin (sneeze) Mekanisme yang terjadi pada refleks bersin adalah sebagai berikut: ·           Reseptor taktil / khemis di hidung merangsang sensorik melalui nervus trigeminus kepusat pernafasan di medulla oblongata. ·           Urutan kejadian sama dengan batuk, disini uvula dalam keadaan posisi kebawah, sehingga aliran udara ekspirasi kuat melalui rongga mulut dan rongga hidung. ·           Tujuan refleks bersin adalah mengeluarkan benda asing dari rongga hidung.

·   Transportasi O2 dan CO2 dari dank e dalam metokondria Mitokondria, kondriosom (bahasa Inggris: chondriosome, mitochondrion, plural:mitochondria) adalah organel tempat berlangsungnya fungsi respirasi sel makhluk hidup, selain fungsi selular lain, seperti metabolisme asam lemak, biosintesis pirimidin, homeostasis kalsium, transduksi sinyal selular dan penghasil energi[1] berupa adenosina trifosfat pada lintasan katabolisme. Mitokondria mempunyai dua lapisan membran, yaitu lapisan membran luar dan lapisan membran dalam. Lapisan membran dalam ada dalam bentuk lipatan-lipatan yang sering disebut dengan cristae. Di dalam Mitokondria terdapat 'ruangan' yang disebut matriks, dimana beberapa mineral dapat ditemukan. Sel yang mempunyai banyak Mitokondria dapat dijumpai di jantung, hati, dan otot. Terdapat hipotesis bahwa mitokondria merupakan organel hasil evolusi dari sel α-proteobacteria prokariota yang ber-endosimbiosis dengan sel eukariota.[2] Hipotesis ini didukung oleh beberapa fakta antara lain, adanya DNA di dalam mitokondria menunjukkan bahwa dahulu mitokondria merupakan entitas yang terpisah dari sel inangnya, beberapa kemiripan antara mitokondria dan bakteri, baik ukuran maupun cara reproduksi dengan membelah diri, juga struktur DNA yang berbentuk lingkaran. Oleh karena itu, mitokondria memiliki sistem genetik sendiri yang berbeda dengan sistem genetik inti. Selain itu, ribosom dan rRNA mitokondria lebih mirip dengan yang dimiliki bakteri dibandingkan dengan yang dikode oleh inti sel eukariot[3]. Secara garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs Struktur umum suatu mitokondrion Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran[3]. Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-KoA. Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [4]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam. Ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium Fungsi mitokondria Peran utama mitokondria adalah sebagai pabrik energi sel yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Metabolisme karbohidrat akan berakhir di mitokondria ketika piruvat di transpor dan dioksidasi oleh O2¬ menjadi CO2 dan air. Energi yang dihasilkan sangat efisien yaitu sekitar tiga puluh molekul ATP yang diproduksi untuk setiap molekul glukosa yang dioksidasi, sedangkan dalam proses glikolisis hanya dihasilkan dua molekul ATP. Proses pembentukan energi atau dikenal sebagai fosforilasi oksidatif terdiri atas lima tahapan reaksi enzimatis yang melibatkan kompleks enzim yang terdapat pada membran bagian dalam mitokondria. Proses pembentukan ATP melibatkan proses transpor elektron dengan bantuan empat kompleks enzim, yang terdiri dari kompleks I (NADH dehidrogenase), kompleks II (suksinat dehidrogenase), kompleks III (koenzim Q – sitokrom C reduktase), kompleks IV (sitokrom oksidase), dan juga dengan bantuan FoF1 ATP Sintase dan Adenine Nucleotide Translocator (ANT)[5]. Siklus Hidup Mitokondria Mitokondria dapat melakukan replikasi secara mandiri (self replicating) seperti sel bakteri. Replikasi terjadi apabila mitokondria ini menjadi terlalu besar sehingga melakukan pemecahan (fission). Pada awalnya sebelum mitokondria bereplikasi, terlebih dahulu dilakukan replikasi DNA mitokondria. Proses ini dimulai dari pembelahan pada bagian dalam yang kemudian diikuti pembelahan pada bagian luar. Proses ini melibatkan pengkerutan bagian dalam dan kemudian bagian luar membran seperti ada yang menjepit mitokondria. Kemudian akan terjadi pemisahan dua bagian mitokondria[6]. DNA mitokondria Mitokondria memiliki DNA tersendiri, yang dikenal sebagai mtDNA (Ing. mitochondrial DNA). MtDNA berpilin ganda, sirkular, dan tidak terlindungi membran (prokariotik). Karena memiliki ciri seperti DNA bakteri, berkembang teori yang cukup luas dianut, yang menyatakan bahwa mitokondria dulunya merupakan makhluk hidup independen yang kemudian bersimbiosis dengan organisme eukariotik. Teori ini dikenal dengan teori endosimbion. Pada makhluk tingkat tinggi, DNA mitokondria yang diturunkan kepada anaknya hanya berasal dari betinanya saja (mitokondria sel telur). Mitokondria jantan tidak ikut masuk ke dalam sel telur karena letaknya yang berada di ekor sperma. Ekor sperma tidak ikut masuk ke dalam sel telur sehingga DNA mitokondria jantan tidak diturunkan.