Mengapa di paru-paru terjadi difusi karbondioksida co2 dari kapiler vena menuju alveolus

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.

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.

Proses difusi oksigen dari alveolus menuju kapiler darah terjadi karena tekanan partikel oksigen di dalam alveolus lebih tinggi daripada di dalam darah. Difusi merupakan proses bergeraknya molekul dari area yang berkonsentrasi tinggi ke area yang berkonsentrasi rendah.

Perbedaan tekanan pada area membran respirasi dapat memengaruhi proses difusi. Oksigen melakukan difusi dari alveoli ke dalam aliran darah, sedangkan proses difusi karbondioksida [CO2] berjalan dari darah ke dalam alveoli.

Alveolus merupakan salah satu bagian dari paru-paru yang di dalamnya banyak mengandung kapiler darah. Organ tersebut berguna sebagai tempat terjadinya difusi oksigen dan karbon dioksida melalui kapiler darah. Alveolus memiliki bentuk seperti gelembung udara dan memiliki dinding tipis.

Mengutip dari buku berjudul Biologi untuk Kelas XI Semester 1 Sekolah Menengah Atas oleh Oman Karmana, cara kerja alveolus secara mudah dapat digambarkan seperti orang yang tenggelam.

Gelembung alveolus orang tersebut akan kemasukan air. Jika air yang masuk berlebihan, hal itu dapat menutupi permukaan alveolus dan menyebabkan terhambatnya proses difusi hingga berakibat pada kegagalan dalam bernapas.

Namun nyawa orang tersebut bisa diselamatkan melalui teknik pernapasan buatan. Cara ini akan mengaktifkan proses difusi dan kontraksi otot kemudian mendorong air dari alveolus untuk keluar. Selanjutnya orang tersebut akan memuntahkan dan mengeluarkan air dari alveolus maupun lambung, sehingga dapat bernapas dengan normal kembali.

Alveolus sangat diperlukan dalam sistem pernapasan. Jika tidak ada alveolus, oksigen tidak bisa beredar di dalam tubuh. Berikut fungsi dari alveolus yang dilansir dari laman www.nhs.uk.

a. Tempat Pertukaran Gas dari Alveolus ke Kapiler darah

Alveolus merupakan tempat pertukaran gas pada paru-paru sistem pernapasan manusia. Pertukaran gas dalam hal ini adalah penyerapan oksigen dan penghapusan karbon dioksida dari dalam tubuh manusia.

Berikut proses kerja yang terjadi saat pertukaran gas dari alveolus ke kapiler darah:

1. Oksigen pada alveolus berdifusi untuk menembus dinding alveolus kemudian menembus dinding kapiler darah.

2. Selanjutnya oksigen masuk ke pembuluh darah dan akan mengalami pengikatan oleh hemoglobin yang terkandung di dalam sel darah merah.

3. Proses tersebut akan menghasilkan oksihemoglobin [HbO2].

4. Darah segera mengedarkan oksigen ke seluruh tubuh.

5. Pada sel-sel tubuh oksigen digunakan untuk proses oksidasi.

b. Menyimpan Udara dalam Tubuh untuk Waktu yang Singkat

Alveolus berguna sebagai tempat menyimpan udara walaupun hanya sementara waktu. Selanjutnya alveolus memungkinkan penyerapan udara berisi oksigen tersebut ke dalam darah.

Alveolus merupakan bagian dari struktur anatomi tubuh yang bisa ditemukan di bronkiolus. Fungsi dari struktur anatomi ini dapat dirasakan ketika manusia bernapas atau menghirup udara melalui rongga hidung.

Udara tersebut selanjutnya melewati bermacam-macam organ dari sistem pernapasan. Di antaranya saluran hidung, faring, laring, trakea, bronkus utama, saluran bronkial kecil, bronkiolus, lalu mencapai alveolus.

Udara yang masuk ke dalam tubuh kemudian akan diserap oleh darah melalui kapiler dan diedarkan ke seluruh sistem peredaran darah di dalam tubuh.

Video yang berhubungan

JATIM | 18 Juni 2020 12:00 Reporter : Rakha Fahreza Widyananda

Merdeka.com - Di dalam paru-paru kita terdapat gelembung-gelembung berisikan udara yang kurang lebih jumlahnya sekitar 300 juta buah. Gelembung tersebut dinamakan dengan sebutan alveolus atau dalam bentuk jamaknya dikenal dengan nama alveoli.

Gelembung-gelembung tersebut memiliki dinding tipis yang memgandung kapiler darah, dan setiap gelembung tersebut diselimuti oleh pembuluh kapiler darah. Melalui dinding alveolus tersebutlah akan terjadi pertukaran gas oksigen (O2) yang berasal dari udara ke sel-sel darah di dalam tubuh kita dan pertukaran karbondioksida (CO2) dari sel-sel darah dalam tubuh ke udara bebas.

Jadi dengan begitu, alveolus merupakan kantung yang memiliki dinding tipis yang terdapat di ujung saluran udara terkecil (bronkiolus) yang ada di dalam paru-paru yang di dalamnya berisi udara.

Sebuah alveolus sendiri bisa memiliki diameter yang kurang lebih mencapai 200 hingga 300 mikrometer. Sehingga keberadaan alveolus sendiri akan menjadikan paru-paru menjadi semakin luas, dimana luas dari permukaan paru-paru tersebut diperkirakan mencapai sekitar 100 kali lebih luas dari permukaan tubuh kita.

Untuk mengetahui fungsi alveolus secara lebih rinci, berikut kami telah rangkum 4 fungsi alveolus dalam sistem pernapasan manusia yang dilansir dari Dosenbiologi.com

2 dari 6 halaman

Fungsi alveolus dalam sistem pernapasan manusia yang pertama adalah tempat terjadinya pertukaran gas pada paru-paru, dimana disetiap dindingnya dilapisi oleh sel-sel tipis datar (skuamosa alveolar0 serta memiliki kandungan banyak sekali kapiler.

Disinilah tempat akan terjadinya pertukaran gas dalam tubuh. Pertukaran gas tersebut terdiri dari penyerapan oksigen serta penghapusan karbondioksida dari dalam tubuh. Pertukaran gas yang terjadi di paru-paru bersifat difusi pasif, dimana saat proses pertukaran tersebut berlangsung, maka sel-sel pada organ tersebut tidak akan memerlukan energi untuk dibakar.

Dari gas-gas yang akan mengalami proses pertukaran akan bergerak melalui gradien konsentrasi yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah. Hal tersebut akan menandakan bahwa kadar oksigen dalam alveolus akan berada pada konsentrasi yang tinggi.

Untuk selanjutnya, oksigen tersebut akan berdifus ke dalam darah yang berada dalam gradien oksigen dalam konsentrasi rendah. Proses tersebut berlangsung akibat tubuh kita memerlukan oksigen secara terus menerus. Kondisi serupa juga terjadi pada karbondioksida, dimana kandungan karbondioksida yang ada dalam darah berada dalam konsentrasi yang tinggi, sedangkan kadar karbondioksida dalam alveoli berada dalam gradien konsentrasi yang rendah.

3 dari 6 halaman

Fungsi alveolus dalam sistem pernapasan manusia yang selanjutnya adalah sebagai tempat pertukaran gas dari alveolus ke kapiler darah. Proses kerja yang terjadi dalam pertukaran gas tersebut adalah sebagai berikut:

• Oksigen (O2) yang terdapat dalam alveolus melakukan difusi guna menembus dinding alveolus dan selanjutnya menembus dinding kapiler darah yang menyelubungi alveolus.
• Oksigen masuk ke dalam pembuluh darah, yang selanjutnya akan melalui proses pengikatan yang dilakukan oleh hemoglobin (zat warna merah pada darah) yang terkandung di dalam sel-sel darah merah yang untuk selanjutnya proses tersebut akan menghasilkan oksihemoglobin (HbO2).
• Darah akan mengedarkan oksigen ke seluruh organ tubuh.
• Di dalam sel-sel tubuh, oksigen akan digunakan dalam proses oksidasi yaitu dilepaskan kembali sehingga oksihemoglobin akan berubah menjadi hemoglobin kembali.

Kadar oksigen yang akan masuk ke dalam tubuh kita setiap harinya kurang lebih mencapai 300 liter oksigen. Sebagian besar dari senyawa tersebut akan diangkut oleh hemoglobin yang ada di dalam sel darah merah, dan hanya sekitar 2 hingga 3 persen saja yang dapat terlarut dalam plasma darah.

4 dari 6 halaman

Fungsi alveolus dalam sistem pernapasan manusia juga berlaku pada sistem sebaliknya. Karbondioksida terjadi sebagai hasil dari proses pembentukan energi yang dilakukan oleh oksigen yang masuk ke dalam tubuh, dimana selain energi proses tersebut juga menghasilkan karbondioksida (CO2).

Dalam kondisi normal, tubuh kita dapat menghasilkan karbondioksida sekitar 200 cc perharinya, dimana hanya sekitar 4,3 cc saja yang dapat terlarut dalam tiap liter darah. Hal inilah yang menyebabkan terbentuknya asam karbonat (H2CO2) yang menjadikan pH darah menjadi asam. Untuk menetralkan kembali keasaman ph tersebut, maka diperlukan ion Na+ dan ion K+.

Selanjutnya, karbondioksida tersebut akan dilepaskan kembali ke paru-paru melalui aliran darah. Di dalam proses tersebut, konsentrasi karbondioksida dan asam karbonat sendiri akan dapat teruraikan, dimana asam karbonat akan terurai menjadi air dan juga karbondioksida kembali.

Hal yang perlu diketahui adalah kadar CO2 yang dilepaskan darah kembali ke paru-paru adalah sekitar 10 persen dan sisanya akan berfungsi untuk menjaga keasaman ph darah yaitu dalam bentuk bikarbonat (HCO3-). Adapun alur dari pertukara gas tersebut adalah:

• CO2 yang telah diikat oleh hemoglobin akan dibawa kembali menuju paru-paru
• Setibanya di Alveolus yang berada di bronkiolus dalam paru-paru , CO2 akan menembus dinding pembuluh darah dan dinding alveolus
• Dari situ, lalu CO2 akan menuju ke tenggorokan lalu berlanjut ke lubang hidung untuk mengalami proses pembuangan.

5 dari 6 halaman

Fungsi alveolus dalam sistem pernapasan manusia yang terakhir adalah sebagai tempat penyimpanan udara meskipun hanya sementara waktu yang kemudian akan memungkinkan penyerapan udara yang berisi oksigen tersebut ke dalam darah.

6 dari 6 halaman

Struktur pembentuk alveolus sendiri terdiri dari 3 sel utama, yaitu:

• Skuamosa alveolar (tipe I) yang merupakan sel-sel pembentuk struktur alveolar
• Sel Alveolar besar (tipe II) yang bertugas untuk mensekresikan surfaktan untuk membantu mengurangi tegangan pada permukaan air serta membantu proses pemisahan membran sehingga mempermudah proses pertukaran gas. Sel alveolar besar ini juga dapat membantu memperbaiki kerusakan yang terjadi pada endotelium dari alveolus.
• Sel-sel epitel skuamosa yang bertindak sebagai pembentuk kapiler yang nantinya kapiler tersebut akan berfungsi dalam difusi gas. Adapun pembentukan kapiler tersebut mencakup 70% dari daerah tersebut.

Selain dari ketiga sel utama diatas, alveolus juga terdiri dari sel-sel makrofag  yang dapat membantu menghancurkan bakteri maupun berbagai macam benda asing yang masuk ke dalam tubuh melalui pernapasan. Sehingga, sel-sel ini memiliki keterkaitan dengan sistem kekebalan tubuh kita.