Fungsi jantung dan pernapasan untuk memenuhi kebutuhan oksigenasi

Secara umum fungsi jantung adalah memompa darah ke seluruh tubuh dan menampungnya kembali setelah dibersihkan organ paru-paru. Hal ini berarti bahwa fungsi jantung manusia adalah sebagai alat atau organ pemompa darah pada manusia. Pada saat itu jantung menyediakan oksigen darah yang cukup dan dialirkan ke seluruh tubuh, serta membersihkan tubuh darih hasil metabolisme (karbondioksida). Sehingga untuk melaksanakan fungsi tersebut jantung mengumpulkan darah yang kekurangan oksigen dari seluruh tubuh dan selanjutnya memompanya ke paru-paru, dengan cara darah pada jantung mengambil oksigen dan membuang karbondioksida. Pada jantung darah yang kaya akan oksigen yang berasal dari paru-paru dipompa ke jaringan seluruh tubuh Manusia.

Bertambahnya usia seseorang, akan sangat berpengaruh terhadap fungsionalitas jantung itu sendiri. Hal ini berarti karena jantung bekerja secara terus menerus selama manusia hidup, akan berpengaruh terhadap kemampuan fungsi jantung secara berangsur akan mengalami penurunan. Dan hal ini akan semakin drastis penurunan fungsi jantung apabila terdapat keadaan lain yang mempengaruhi fungsi jantung itu sendiri. Misalnya terjadi infeksi otot jantung atau selaput otot miokarditis atau perikarditis, berkurangnya oksigen karena penyempitan pembuluh darah yang menyuplainya sering disebut sebagai penyakit jantung koroner, bertambahnya massa otot karena meningkatnya tekanan, dan sebagainya.

 

Acidosis dan alkalosis respiratorik

Derajat keasaman merupakan suatu sifat kimia yang penting dari darah dan cairan tubuh lainnya.
satuan derajat keasaman adalah ph:

  ph 7,0 adalah netral

  ph diatas 7,0 adalah basa (alkali)

  ph dibawah 7,0 adalah asam.
suatu asam kuat memiliki ph yang sangat rendah (hampir 1,0); sedangkan suatu basa kuat memiliki ph yang sangat tinggi (diatas 14,0).darah memiliki ph antara 7,35-7,45.
keseimbangan asam-basa darah dikendalikan secara seksama, karena perubahan ph yang sangat kecilpun dapat memberikan efek yang serius terhadap beberapa organ. Tubuh menggunakan 3 mekanisme untuk mengendalikan keseimbangan asam-basa darah:

1. kelebihan asam akan dibuang oleh ginjal, sebagian besar dalam bentuk amonia
   ginjal memiliki kemampuan untuk merubah jumlah asam atau basa yang dibuang, yang biasanya berlangsung selama beberapa hari.
2. tubuh menggunakan penyangga ph (buffer) dalam darah sebagai pelindung terhadap perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dalam ph darah.
   suatu penyangga ph bekerja secara kimiawi untuk meminimalkan perubahan ph suatu larutan.
   penyangga ph yang paliing penting dalam darah menggunakan bikarbonat.
   bikarbonat (suatu komponen basa) berada dalam kesetimbangan dengan karbondioksida (suatu komponen asam).
   jika lebih banyak asam yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak bikarbonat dan lebih sedikit karbondioksida. jika lebih banyak basa yang masuk ke dalam aliran darah, maka akan dihasilkan lebih banyak karbondioksida dan lebih sedikit bikarbonat.
3. pembuangan karbondioksida.
   karbondioksida adalah hasil tambahan penting dari metabolisme oksigen dan terus menerus yang dihasilkan oleh sel.
   darah membawa karbondioksida ke paru-paru dan di paru-paru karbondioksida tersebut dikeluarkan (dihembuskan).
   pusat pernafasan di otak mengatur jumlah karbondioksida yang dihembuskan dengan mengendalikan kecepatan dan kedalaman pernafasan.
   jika pernafasan meningkat, kadar karbon dioksidadarah menurun dan darah menjadi lebih basa. jika pernafasan menurun, kadar karbondioksida darah meningkat dan darah menjadi lebih asam.
   dengan mengatur kecepatan dan kedalaman pernafasan, maka pusat pernafasan dan paru-paru mampu mengatur ph darah menit demi menit.

adanya kelainan pada satu atau lebih mekanisme pengendalian ph tersebut, bisa menyebabkan salah satu dari 2 kelainan utama dalam keseimbangan asam basa, yaitu asidosis atau alkalosis.

asidosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung asam (atau terlalu sedikit mengandung basa) dan sering menyebabkan menurunnya ph darah.
alkalosis adalah suatu keadaan dimana darah terlalu banyak mengandung basa (atau terlalu sedikit mengandung asam) dan kadang menyebabkan meningkatnya ph darah.

asidosis dan alkalosis bukan merupakan suatu penyakit tetapi lebih merupakan suatu akibat dari sejumlah penyakit.
terjadinya asidosis dan alkalosis merupakan petunjuk penting dari adanya masalah metabolisme yang serius.

asidosis dan alkalosis dikelompokkan menjadi metabolik atau respiratorik, tergantung kepada penyebab utamanya.
asidosis metabolik dan alkalosis metabolik disebabkan oleh ketidakseimbangan dalam pembentukan dan pembuangan asam atau basa oleh ginjal.
asidosis respiratorik atau alkalosis respiratorik terutama disebabkan oleh penyakit paru-paru atau kelainan pernafasan.

 

Mekanisme regulasi pernapasan

Proses pernapasan pada manusia dapat terjadi secara sadar mauoun secara tidak sadar. Pernapasan secara sadar terjadi jika kita melakukan pengaturan-pengaturan saat bernapas, misalnya pada saat latihan dengan cara menarik napas panjang, kemudian menahannya beberapa saat, lalu mengeluarkannya. Pernapasan sacara tidak sadar yaitu pernapasan yang dilakukan secara otomatis dan dikendalikan oleh saraf di otak, misalnya pernapasan yang terjadi pada saat kita tidur.

Dalam pernapasan selalu terjadi dua siklus, yaitu inspirasi (menghirup udara) dan ekpirasi (menghembuskan udara). Berdasarkan cara melakukan inspirasi dan ekspirasi serta tempat terjadinya, manusia dapat melakukan dua mekanisme pernapasan, yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut.

Pernapasan dada

Proses inpirasi ini diawali dengan berkontraksinya muskulus interkotalis (otot antartulang rusuk), sehingga menyebabkan terangkatnya tulang rusuk. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada membesar dan paru-paru mengembang. Paru-paru yang mengembang menyebabkan tekanan udara rongga paru-paru menjadi lebih rendah dari tekanan udara luar. Dengan demikian, udara luar masuk ke dalam paru-paru.

Sebaliknya, proses ekspirasi berlangsung pada saat muskulus interkostalis berelaksasi sehingga tulang rusuk turun kembali. Keadaan ini mengakibatkan rongga dada menyempit dan paru-paru mengecil. Paru-paru yang mengecil menyebabkan tekanan udara dalam rongga paru-paru menjadi lebih tinggi dari tekanan udara luar, sehingga udara keluar dari paru-paru

Pernapasan perut

Mekanisme proses inspirasi pernapasan perut diawali dengan berkontraksinya otot diafragma, sehingga diafragma yang semula melengkung berubah menjadi datar. Keadaan diafragma yang datar mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengembang. Tekanan udara yang rendah dalam paru-paru menyebabkan udara dari luar masuk ke dalam paru-paru

Proses ekspirasi terjadi pada saat otot diafragma berelaksasi, sehingga diafragma kembali melengkung. Keadaan melengkungnya diafragma mengakibatkan rongga dada dan paru-paru mengecil, tekanan udara dalam paru-paru naik, sehingga udara keluar dari paru-paru.

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

Oksigen masuk ke dalam tubuh melalui inspirasi dari rongga hidung sampai alveolus. Di alveolus oksigen mengalami difusi ke kapiler arteri paru-paru. Masuknya oksigen dari luar menyebabkan tekanan parsial oksigen (PO2) di alveolus lebih tinggi dibandingkan dengan PO2 di kapiler arteri paru-paru. Karena proses difusi selalu terjadi dari daerah yang bertekanan tinggi ke derah bertekanan rendah , oksigen akan bergerak dari alveolus menuju kapiler arteri paru-paru.(Campbell et al, 2000)

Oksigen di kapiler arteri diikat oleh eritrosit yang mengandung hemoglobin sampai jenuh. Makin tinggi tekanan parsial oksigen di alveolus, semakin banyak oksigen yang terikat oleh hemoglobin dalam darah. Oksigen yang berikatan dengan hemoglobin akan membentuk oksihemogblobin.

Reaksi antara hemoglobin dan oksigen berlangsung secara reversible (bolak-balik) yang dipengaruhi oleh beberapa factor, 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. 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 karbondioksida 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 karena itu, karbon dioksida dapat berdifusi dari sel tubuh ke kapiler vena sel tubuh yang kemudian akan dibawa oleh eritrosit menuju 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 alveolu. Karbondioksida ahirnya akan dikeluarkan dari tubuh melalui ekspirasi.

 

Transportasi O2 dan CO2 dari dank e dalam metokondria

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.

Transportasi O2 dan CO2 dalam pembuluh darah dari darah dank e 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.