Mekanisme Pertukaran Gas O2 dan CO2Bernafas yaitu emngabil dan mengeluarkan udara pernapasan melalui paru-paru. Kemudian arti yang lebih khusus adalah pertukaran gas yang terjadi didala sel dengan lingkungannya. Pada pernapasan langsung, pengambilan udara pernapasan dilakukan secara langsung oleh permukaan tubuh danj pada peranpasan tidak langsung adalah melalui saluran pernapasan.

Manusia bernapas secara tidak langsung, artinya udar pernapasan tidak bertdifusi langsung melalui seluruh permukaan kulit. Selaput tipis tempat berlangsungya difusi gas tersebut terlindung di bagian dalam tubuh, berupa gelembung paru-paru. Pernapasan atau pertukaran gas pada manusia berlangsung melalui dua tahap yaitu pernapasan luar (eksternal) dan pernapasan dalam (internal).

A. Pernapasan Luar (Eksternal)Pernapasan luar adalah pertukaran gas di dalam paru-paru. Sehingga berlangsung difusi gas dari luar masuk kedalam aliran darah. Dengan kata lain, pernapasan luar adalah pertukaran gas (O2 dan CO2) anatar udara dan darah. Pada Pernapasan luar, darah kana keluar masuk ke dalam kapiler paru-paru yang mengangkut sebagian besar karbon dioksida sebagai ion bikarbonat ( -3 HCO ) dengan persamaan reaksi seperti berikut ini.

(H+) + ( HCO3) => H2 CO3

Ketika karbon dioksida yang tinggal sedikit keluar dari dalam darah, maka terjadi reaksi seperti di bawah ini.

H2CO3 => H2O + CO2

Enzim karbonat anhidrase yang terdapat dalam sel-sel darah merah dapat mempercepat reaksi. Ketika reaksi berlangsung hemoglobin melepaskan ion-ion hydrogen yang telah diangkut; H Hb menjadi Hb. Hb merupakan singkatan dari haemoglobin, yaitu jenis protein dalam sel darah merah. Selanjutnya hemoglobin siap untuk mengikat oksigen dan menjadi oksihemoglobin. Untuk memudahakn penulisan Hb yang mengikat oksigen disingkat HbO2.

Hb + O2 => HbO2

Selama pernapasan luar, di dalam paru-paru akan terjadi pertukaran gas yaitu CO2 meninggalakan darah dan O2 masuk ke dalam secara difusi. Terjadinya difusi O2 dan CO2 ini karena adanya perbedaan tekan parsial. Tekanan udara luar sebeasar 1 atm (760 mmHg), sedangkan tekanan parsial O2 di paru-paru 760m mmHg. Tekanan parsial pada kapiler darah arteri 100 mmHg, dan di vena 40mmHg. Hal ini emnyebabkan O2 berdifusi dari udara ke dalam darah. Sementara itu, tekanan parsial CO2 dalam vean 47 mmHg, teakan parsial CO2 dalam arteri 41 mmHg dan tekan parsial dalam alveolus 40mmHg. Oleh karena itu CO2 berdifusi dari darah ke alveolus.

B. Pernapasan Dalam (Internal)Pada pernapasan dalam (pertukaran gas didalam jaringan tubuh) darah masuk kedalam jaringan tubuh, oksigen meninggalakan hemoglobin dan berdifusi masuk kedalam cairan jaringan tubuh. Reaksinya sebagai berikut.

HbO2 => Hb + O2

Difusi oksigen keluar dari darah dan masuk ke dalam cairan jaringan dapat terjadi, karena tekanan oksigen di dalam cairan jaringan lebih rendah dibandingkan di dalam darah. Hal ini disebabkan karena sel-sel secar terus menerus menggunakannya dalam respirasi selular.

Perlu diketahui bahwa tekanan parsial O2 pada kapiler darah 100 mmHg dan tekan parsial O2 dalam jaringan tubuh kurang dari 40 mmHg. Sebaliknya tekanan karbon dioksida adalah tinggi, karena karbon dioksida secara terus-menerus dihasilkan oleh sel-sel tubuh. Tekanan parsial CO2 dalam jaringan 60 mmHg dan dalam kapiler darah 41 mmHg. Peristiwa inilah yang menyebabkan O2 dapat dapat berdifusi ke dalam jaringan dan CO2 berdifusi ke luar jaringan. Dalam keadaan biasa tubuh kita menghasilkan 200 mL karbon dioksida per hari.

Pengangkutan CO2 di dalam darah dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu sebagai berikut :

1. Sekitar 60-70 % CO2 diangkaut ke dalam bentuk ion bikarbonat (-3 HCO ) oleh plasma darah, setelah asam karbonat yang terbentuk dalam darah terurai menjadi ion hydrogen (H+) dan ion bikarbonat (-3 HCO ). Ion H+ bersifat racun, oleh sebab itu ion ini segera diikat Hb, sedangkan ion -3 HCO meninggalkan eritrosit masuk ke plasma darah. Kedudukan ion - 3 HCO dalam eritrosit diganti oelh ion klorit. Perasamaan reaksinya sebagai berikut

H2O + CO2 => H2CO3 => (H+) + (HCO3)

2. Lebih kurang 25% CO2 diikat oleh hemoglobin membentuk karbosihemoglobin. Secara sederhana, reaksi CO2 dengan Hb ditulis sebagai berikut.

CO2 + Hb => HbCO2

Karbosihemoglobin disebut pula karbominohemoglobin karena bagian dari hemoglobin yang mengikat CO2 adalah gugus asam amino. Reaksinya sebagai berikut.

CO2 + RNH2 => RNHCOOH

3. Sekitar 6-10% CO2 diangkaut plasma darah dalam senyawa asam karbonat (H2CO3)

Note :Tidak semua CO2 yang diangkut darah melalui paru-paru dibebaskan ke udara bebas. Darah yang melewati paru-paru hanya membebaskan 10% CO2. Sisanya sebesar 90% tetap bertahan di dalam darah dalam bentuk ion-ion bikarbonat. Ion-ion bikarbonat dalam darah ini sebagai buffer atau penyangga karena mempunyai peran penting dalam menjaga stabilitas pH darah.Apabila terjadi gangguan pengangkutan CO2 dalam darah, kadar asam karbonat (H2CO3) akan meningkat sehingga akan menyebabkan turunnya kadar alkali darah yang berperan sebagai larutan buffer. Hal ini akan menyebabkan terjadinya gangguan fisiologis yang disebut asidosis.Setelah sampai dalam jaringan, gas O2 dipergunakan untuk respirasi sel, yaitu untuk mengoksidasi zat makanan (glukosa) sehingga dapat dihasilkan energi, gas CO2, dan uap air.