BAB II

PEMBAHASAN

A. DEFINISI OKSIGENASI

Kebutuhan oksigenasi merupakan kebutuhan dasar manusia yang di

gunakan untuk kelangsungan metabolisme sel tubuh untuk mempertahankan

hidup dan aktivitas berbagai organ atau sel. Oksigenasi adalah peristiwa menghirup

udara dari luar yang mengandung Oksigen (O2) kedalam tubuh serta

menghembuskan Karbondioksida (CO2) sebagai hasil sisa oksidasi.

a. Pernafasan eksternal

1. Ventilasi pulmoner

Saat bernafas, udara bergantian masuk keluar parumelalui proses

ventilasi sehingga terjadi pertukaran gas antara lingkungan eksternal dan

alveolus. Proses ventilasi ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu jalan

nafas yang bersih, sistem saraf pusat dan sistem pernafasanyang utuh, rongga

toraks yang mampu mengembang dan berkontraksi dengan baik, serta

komplians paru yang adekuat.

2. Pertukaran gas alveolar

Setelah oksigen memasuki alveolus, proses pernafasan berikutnya

adalah difusi oksigen dari alveolus ke pembuluh darah pulmoner. Difusi adlah

pergerakan molekul dari area berkonsentrasi atau bertekanan tinggi menuju

area berkonsentrasi rendah. Proses ini berlangsung di alveolus dan membran

kapiler, dan dipengaruhi oleh ketebalan membran serta perbedaan tekanan

gas.

3. Transpor oksigen dan karbondioksida

Tahap ketiga dari pernafsan adalah transpor gas-gas pernafasan. Pada

proses ini, oksigen diangkut dari paru-paru menuju jaringan dan

karbondioksida diangkut dari jaringan menuju ke paru.

a) Transpor Oksigen

Proses ini berlangsung pada sistem jantung dan paru.

Normalnya, sebagian besar oksigen yaitu sebesar 97% berikatan lemah

dengan hemoglobin dan diangkut ke seluruh jaringan dalam bentuk

oksihemoglobin dan sisanya terlarut dalam plasma. Proses ini

dipengaruhi oleh ventilasi atau jumlah oksigen yang masuk ke paru

dan perfusi atau aliran darah ke paru dan jaringan. Kapasitas darah

yang membawa oksigen dipengaruhi oleh jumlah oksigen dalam

plasma, jumlah hemoglobin dan ikatan oksigen dengan hemoglobin.

b) Transpor karbondioksida

Karbon duioksida sebagai hasil dari metabolisme sel terus

menerus diproduksi dan diangkut menuju paru dengan 3 cara yaitu

sebagian besar karbondioksida yaitu sekitar 70% diangkut dalam sel

darah merah dalam bentuk bikarbonat, sebanyak 23% karbondioksida

berikatan dengan hemoglobin membentuk karbamiohemoglobin dan

sebanyak 7% diangkut dalam bentuk larutan di dalam plasma dan

dalam bentuk asam karbonat.

b. Pernafasan internal

Pernafasan internal mengacu pada proses metabolisme intrasel yang

berlangsung dalam mitokondria, yang menggunakan oksigen dan menghasilkan

karbondioksida selama proses penyerapan energi molekul nutrien. Pada proses ini

darah yang banyak mengandung oksigen di bawa keseluruh tubuh hingga

mencapai kapiler sistemik. Selanjutnya, pertukaran oksigen dan karbondioksida

antara kapiler sitemik dan jaringan. Seperti di kapiler paru, pertukaran ini juga

melalui proses difusi pasif mengikuti penurunan gradien tekanan parsial.

c. Fisiologi Pernapasan

Sistem pernapasan terdiri atas organ pertukaran gas yaitu paru-paru dan

sebuah pompa ventilasi yang terdiri atas dinding dada, otot-otot pernapasan,

diafragma, isi abdomen, dinding abdomen dan pusat pernapasan di otak.

Sebagian besar sel dalam tubuh memperoleh energi dari reaksi kimia yang

melibatkan oksigen dan pembuangan karbondioksida. Pertukaran gas pernapasan

terjadi antara udara di lingkungan dan darah. Bernafas adalah pergerakan udara

dari atmosfer ke sel tubuh dan pengeluaran CO2 dari sel tubuh sampai ke luar

tubuh.

B. PENDEKATAN KEPERAWATAN DALAM PEMENUHAN KEBUTUHAN

OKSIGEN (VENTILASI, DIFUSI, TRANSPORTASI DAN RESPIRASI

DALAM SEL).

Terdapat tiga langkah dalam proses oksigenasi:

1. Ventilasi

2. Perfusi

3. Difusi.

Supaya pertukaran gas dapat terjadi, organ, saraf, dan otot pernapasan harus utuh dan

sistem saraf pusat mampu mengatur siklus pernapasan.

Tiga langkah dalam proses oksigenasi:

1. Ventilasi

Ventilasi adalah proses keluar masuknya udara dari dan ke paru. Ventilasi

paru mencakup gerakan dasar atau kegiatan bernafas atau inspirasi dan ekspirasi.

Udara yang masuk dan keluar terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara

intrapleura dengan tekanan atmosfer, dimana pada saat inspirasi tekanan intrapleural

lebih negatif (752 mmHg) dari pada tekanan atmosfer (760 mmHg) sehingga udara

akan masuk ke alveoli.

Hukum Boyle’s :

a. Jika volume meningkat maka tekanan menurun

b. Jika volume menurun maka tekanan meningkat

Inspirasi → bersifat aktif

Selama inspirasi terjadi kontraksi otot diafragma dan intercosta eksterna, hal ini akan

meningkatkan volume intrathorak → menurunkan tekanan intratorak → tekanan

intrapleural makin negatif → paru berkembang → tekanan intrapulmonary menjadi

makin negatif → udara masuk paru.

Ekspirasi → bersifat pasif

Selama ekspirasi terjadi relaksasi otot diafragma dan interkosta eksterna, hal ini akan

menurunkan volume intratorak → meningkatkan tekanan intratorak → tekanan

intrapleural makin positif → paru mengempis → tekanan intrapulmonal menjadi

makin positif → udara keluar paru.

Kepatenan ventilasi tergantung pada faktor :

a. Kebersihan jalan nafas, adanya sumbatan atau obstruksi jalan nafas akan

menghalangi masuk dan keluarnya udara dari dan ke paru.

b. Adekuatnya sistem saraf pusat dan pusat pernafasan.

c. Adekuatnya pengembangan dan pengempisan paru-paru

d. Kemampuan otot-otot pernafasan seperti diafragma, eksternal interkosta, internal

interkosta, otot abdominal.

2. Perfusi Paru

..........................Perfusi paru adalah gerakan darah yang melewati sirkulasi paru untuk

dioksigenasi, dimana pada sirkulasi paru adalah darah deoksigenasi yang mengalir

dalam arteri pulmonaris dari ventrikel kanan jantung. Darah ini memperfusi paru

bagian respirasi dan ikut serta dalam proses pertukaran oksigen dan karbondioksida di

kapiler dan alveolus. Sirkulasi paru merupakan 8-9% dari curah jantung. Sirkulasi

paru bersifat fleksibel dan dapat mengakodasi variasi volume darah yang besar

sehingga dapat dipergunakan jika sewaktu-waktu terjadi penurunan volume atau

tekanan darah sistemik.

Adekuatnya pertukaran gas dalam paru dipengaruhi oleh keadaan ventilasi

dan perfusi.Pada orang dewasa sehat pada saat istirahat ventilasi alveolar (volume

tidal = V) sekitar 4,0 lt/menit, sedangkan aliran darah kapiler pulmonal (Q) sekitar

5,0 lt/menit, sehingga rasio ventilasi dan perfusi adalah :

a. Alveolar ventilasi (V) = 4,0 lt/mnt = 0,8

b. Aliran darah kapiler pulmonar(Q) 5,0 lt/mnt

........................Besarnya rasio ini menunjukkan adanya keseimbangan pertukaran gas.

Misalnya jika ada penurunan ventilasi karena sebab tertentu maka rasio V/Q akan

menurun sehingga darah yang mengalir ke alveolus kurang mendapatkan oksigen.

Demikian halnya dengan jika perfusi kapiler terganggu sedangkan ventilasinya

adekuat maka terjadi penigkatan V/Q sehingga daya angkut oksigen juga akan

rendah.

3. Difusi

Difusi adalah pergerakan molekul dari area dengan konsentrasi tinggi ke area

konsentrasi rendah. Oksigen terus menerus berdifusi dari udara dalam alveoli ke

dalam aliran darah dan karbondioksida (CO2) terus berdifusi dari darah ke dalam

alveoli. Difusi udara respirasi terjadi antara alveolus dengan membran kapiler.

Perbedaan tekanan pada area membran respirasi akan mempengaruhi proses difusi.

Misalnya pada tekanan parsial (P) O2 di alveoli sekitar 100 mmHg sedangkan

tekanan parsial pada kapiler pulmonal 60 mmHg sehingga oksigen akan berdifusi

masuk dalam darah. Berbeda halnya dengan CO2 dengan PCO2 dalam kapiler 45

mmHg sedangkan alveoli 40 mmHg maka CO2 akan berdifusi keluar alveoli.

Jenis – jenis respirasi :

a) Pernapasan Eupnoe : Pernafasan normal dan tenang

Proses pernapasan normal terdiri dari :

1) IRV (Inspiration Reserve Volume)

Jumlah udara yang masuk paru pada pernapasan normal, kurang lebih

1500cc.

2) TV (Tidal Volume)

Jumlah udara yang keluar masuk paru pada pernafasan normal 500 cc.

3) ERV (Expiration Reserve Volume)

Jumlah udara yang keluar dari paru setelah ekspirasi 1000 cc

4) RV (Residual Volume)

Jumlah udara yang tertinggi dalam paru setelah ekspirasi maksimum

1200cc

b) Pernapasan Cheyne stokes

Pernafasan kadang-kadang apnoe, frekuensi pernafasan di bawah 20x/menit.

c) Pernafasan Biot : Pernafasan yang tidak teratur ritmenya dan kadang-kadang

diikuti apnoe

d) Pernafasan Kussmaul : Pernapasan yang kadang-kadang cepat dan lambat

sehingga frekuensi tidak teratur.

C. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI OKSIGENASI

1. Faktor Fisiologi

a. Menurunnya kapasitas pengikatan O2 seperti anemia : Hemoglobin membawa

97 % O2 yang telah berdifusi ke jaringan. Anemia adalah suatu kondisi dimana

diakibatkan oleh penurunan produksi hemoglobin, peningkatan kerusakan sel

darah merah dan atau akibat kehilangan darah. Anemia ditandai dengan kadar

hemoglobin dibawah normal.

b. Menurunnya konsentrasi O2 yang diinspirasi : Saat konsentrasi oksigen

menurun, maka kapasitas darah yang membawa oksigen akan menurun. Ini

dapat disebabkan oleh jalan nafas bagian bawah dan atas membatasi transpot

oksigen ke alveoli, serta penurunan kadar oksigen di udara.

c. Hipovolemia : merupakan suatu kondisi penurunan volume darah sirkulasi

yang diakibatkan kehilangan cairan ekstraselular yang terjadi pada kondisi

seperti syok dan dehidrasi berat, sehingga tekanan darah menurun

mengakibatkan transpor O2 terganggu

d. Meningkatnya metabolism : peningkatan aktifitas metabolism tubuh

menyebabkan peningkatan kebutuhan oksige, seperti adanya infeksi, demam,

ibu hamil, luka dan aktifitas berat lainnya.

e. Kondisi yang mempengaruhi pergerakan dinding dada : setiap kondisi yang

menurunkan gerakan dinding dada akan mengakibatkan penirinan ventilasi.

Apabila diafragma tidak dapat sepenuhnya menurun seiring gerakan nafas,

maka volume udara ang di inspirasi akan menurun. Seperti pada kehamilan,

obersitas, musculus skeleton yang abnormal, penyakit kronik seperti TBC

paru.

2. Faktor Perkembangan

a. Bayi prematur : yang disebabkan kurangnya pembentukan surfaktan

b. Bayi dan toodler : adanya resiko infeksi saluran pernafasan akut

c. Anak usia sekolah dan remaja , resiko saluran pernafasan dan merokok

d. Dewasa muda dan pertenggahan : diet yang tidak sehat, kurang aktivitas, stress

yang mengakibatkan penyakit jantung dan paru-paru

e. Dewasa tua : adanya proses penuaan yang mengakibatkan kemungkinan

arteriosklerosis, elastisitas menurun, ekspansi paru menurun

3. Faktor Prilaku

a. Nutrisi : misalnya pada obesitas mengakibatkan penurunan ekspansi paru, gizi

yang buruk menjadi anemia sehingga daya ikat oksigen berkurang, diet yang

terlalu tinggi lemak menimbulkan arteriosklerosis.

b. Exercise (olahraga berlebih) : Exercise akan meningkatkan kebutuhan oksigen

c. Merokok : nikotin menyebabkan vasokonstriksi pembuluh darah perifer dan

koroner

d. Substance abuse (alkohol dan obat-obatan) : menyebabkan intake nutrisi (Fe)

menurun mengakibatkan penurunan hemoglobin, alkohol menyebabkan depesi

pusat pernafasan

4. Kecemasan : menyebabkan metabolisme meningkat

5. Faktor Lingkungan

a. Tempat kerja (polusi)

b. Suhu lingkungan

c. Ketinggian tempat dari permukaan laut

6. Faktor Emosi

Percepatan frekuensi nadi merupakan suatu reaksi tubuh terhadap emosi

seperti takut, cemas dan marah.Menerangkan bahwa kerja jantung dipengaruhi oleh

impuls dari pusat yang lebih tinggi di otak dengan jalan hypotalamus yang

menstimulasi pusat cardiac (Penghambat dan pemacu jantung) di medulla otak.

Jaringan penggerak pusat tersebut membawa impuls ke para sympatis nerves dan

sympatis yang kemudian mengirim impuls ke jantung.

7. Faktor Kesehatan

Pada orang sehat, sistem cardio vaskuler sering mempengaruhi distribusi

oksigen dalam sel tubuh.Penyakit sistem pernafasan dapat menyebabkan hypoxemia,

karena hemoglobin membawa oksigen dan karbondioksida.

8. Faktor Latihan

Latihan fisik atau aktifitas meningkatnya pernafasan dan kebutuhan oksigen

dalam tubuh.Mekanisme yang mendasarinya tidak banyak diketahui. Walaupun

demikian hal ini menerangkan bahwa beberapa faktor yang terlibat didalamnya antara

lain kimiawi, neural dan perubahan.

9. Faktor Gaya hidup

Penting untuk mengkaji gaya hidup seseorang khususnya kebutuhan oksigen.

Data menunjukkan bahwa merokok dan penghisapan udara berpolusi dapat

memberikan indikasi atau gambaran keadaan paru seseorang.

D. PERUBAHAN FUNGSI PERNAFASAN

Perubahan fungsi pernafasan meliputi :

1. Hiperventilasi

Merupakan upaya tubuh dalam meningkatkan jumlah O2 dalam paru-paru agar

pernapasan lebih cepat dan dalam. Hiperventilasi dapat disebabkan karena :

Kecemasan

Infeksi/sepsis

Keracunan obat-obatan

Ketidakseimbangan asam basa

Tanda-tanda dan gejala hiperventilasi adalah takikardia, napas pendek, nyeri dada

(chest pain), menurunnya konsentrasi, disorientasi, tinitus.

2. Hipoventilasi

Hipoventilasi terjadi ketika ventilasi alveolar tidak adekuat untuk memenuhi

penggunaan O2 tubuh atau untuk mengeluarkan CO2 dengan cukup.Biasanya

terjadi pada keadaan atelektasis (kolaps paru).

Tanda-tanda dan gejala pada keadaan hipoventilasi adalah nyeri kepala,

penurunan kesadaran, disorientasi, kardiakdisritmia, ketidakseimbangan elektrolit,

kejang dan kardiak arrest

3. Hipoksia

Tidak adekuatnya pemenuhan O2 seluler akibat dari defisiensi O2 yang

diinspirasi atau meningkatnya penggunaan O2 pada tingkat seluler. Hipoksia

dapat disebabkan oleh :

a. Menurunnya haemoglobin

b. Berkurangnya konsentrasi O2 jika berada di puncak gunung

c. Ketidakmampuan jaringan mengikat O2 seperti pada keracunan sianida

d. Menurunnya difusi O2 dari alveoli ke dalam darah seperti pada pnemonia

e. Menurunnya perfusi jaringan seperti pada syok

f. Kerusakan/gangguan ventilasi

Tanda-tanda hipoksia antaralain : kelelahan, kecemasan, menurunnya kemampuan

konsentrasi, nadi meningkat, pernapsan cepat dan dalam, sianosis, sesak napas

dan clubbing.

E. TRANSPORTASI O2 DAN CO2 DARI PEMBULUH DARAH KE DALAM

SEL

Jumlah oksigen yang diambil melalui udara pernapasan tergantung pada

kebutuhan dan hal tersebut biasanya dipengaruhi oleh jenis pekerjaan, ukuran tubuh,

serta jumlah maupun jenis bahan makanan yang dimakan.

Pekerja-pekerja berat termasuk atlit lebih banyak membutuhkan oksigen

dibanding pekerja ringan. Demikian juga seseorang yang memiliki ukuran tubuh lebih

besar dengan sendirinya membutuhkan oksigen lebih banyak. Selanjutnya, seseorang

yang memiliki kebiasaan memakan lebih banyak daging akan membutuhkan lebih

banyak oksigen daripada seorang vegetarian.

Dalam keadaan biasa, manusia membutuhkan sekitar 300 cc oksigen sehari

(24 jam) atau sekitar 0,5 cc tiap menit. Kebutuhan tersebut berbanding lurus dengan

volume udara inspirasi dan ekspirasi biasa kecuali dalam keadaan tertentu saat

konsentrasi oksigen udara inspirasi berkurang atau karena sebab lain, misalnya

konsentrasi hemoglobin darah berkurang.

Oksigen yang dibutuhkan berdifusi masuk ke darah dalam kapiler darah yang

menyelubungi alveolus. Selanjutnya, sebagian besar oksigen diikat oleh zat warna

darah atau pigmen darah (hemoglobin) untuk diangkut ke sel-sel jaringan tubuh.

Hemoglobin yang terdapat dalam butir darah merah atau eritrosit ini tersusun

oleh senyawa hemin atau hematin yang mengandung unsur besi dan globin yang

berupa protein.

Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperlihat-kan menurut

persamaan reaksi bolak-balik berikut ini :

Hb4 + O2 4 Hb O2oksihemoglobin)berwarna merah jernih

Reaksi di atas dipengaruhi oleh kadar O2, kadar CO2, tekanan O2 (P O2), perbedaan

kadar O2 dalam jaringan, dan kadar O2 di udara. Proses difusi oksigen ke dalam

arteri demikian juga difusi CO2 dari arteri dipengaruhi oleh tekanan O2 dalam udara

inspirasi.

Tekanan seluruh udara lingkungan sekitar 1 atmosfir atau 760 mm Hg,

sedangkan tekanan O2 di lingkungan sekitar 160 mm Hg. Tekanan oksigen di

lingkungan lebih tinggi dari pada tekanan oksigen dalam alveolus paru-paru dan arteri

yang hanya 104 mm Hg. Oleh karena itu oksigen dapat masuk ke paru-paru secara

difusi.

Dari paru-paru, O2 akan mengalir lewat vena pulmonalis yang tekanan O2

nya 104 mm; menuju ke jantung. Dari jantung O2 mengalir lewat arteri sistemik yang

tekanan O2 nya 104 mm hg menuju ke jaringan tubuh yang tekanan O2 nya 0 - 40

mm hg. Di jaringan, O2 ini akan dipergunakan. Dari jaringan CO2 akan mengalir

lewat vena sistemik ke jantung. Tekanan CO2 di jaringan di atas 45 mm hg, lebih

tinggi dibandingkan vena sistemik yang hanya 45 mm Hg. Dari jantung, CO2

mengalir lewat arteri pulmonalis yang tekanan O2 nya sama yaitu 45 mm hg. Dari

arteri pulmonalis CO2 masuk ke paru-paru lalu dilepaskan ke udara bebas.

Berapa minimal darah yang dibutuhkan untuk memenuhi kebutuhan oksigen pada

jaringan? Setiap 100 mm3 darah dengan tekanan oksigen 100 mm Hg dapat

mengangkut 19 cc oksigen. Bila tekanan oksigen hanya 40 mm Hg maka hanya ada

sekitar 12 cc oksigen yang bertahan dalam darah vena. Dengan demikian kemampuan

hemoglobin untuk mengikat oksigen adalah 7 cc per 100 mm3 darah.

Pengangkutan sekitar 200 mm3 C02 keluar tubuh umumnya berlangsung

menurut reaksi kimia berikut:

1. 02 + H20 Þ (karbonat anhidrase) H2CO3

Tiap liter darah hanya dapat melarutkan 4,3 cc CO2 sehingga mempengaruhi pH

darah menjadi 4,5 karena terbentuknya asam karbonat.

Pengangkutan CO2 oleh darah dapat dilaksanakan melalui 3 Cara yakni sebagai

berikut.Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat

dengan enzim anhidrase (7% dari seluruh C

2. Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin

(23% dari seluruh CO2).

3. Karbon dioksida terikat dalam gugus ion bikarbonat (HCO3) melalui proses

berantai pertukaran klorida (70% dari seluruh CO2). Reaksinya adalah sebagai

berikut.

CO2 + H2O Þ H2CO3 Þ H+ + HCO-3

Gangguan terhadap pengangkutan CO2 dapat mengakibatkan munculnya gejala

asidosis karena turunnya kadar basa dalam darah. Hal tersebut dapat disebabkan

karena keadaan Pneumoni. Sebaliknya apabila terjadi akumulasi garam basa

dalam darah maka muncul gejala alkalosis.

F. TRANSPORTASI O2 DAN CO2 DARI DAN KE 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 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.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.Secara garis besar, tahap respirasi pada tumbuhan dan hewan melewati jalur

yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs

a. 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.

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. 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.

b. 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).

c. 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.

d. 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.

G. MEKANISME REGULASI PERNAPASAN

Pengaturan pernapasan manusia dibagi menjadi 2 tempat, yaitu regulasi lokal

dan regulasi di pusat pernapasannya.  Regulasi local akan diperankan oleh otot polos

bronkioli. Sedangkan regulasi di pusat (pusat napas) berada di batang otak, yaitu

tepatnya di medulla oblongata dan pons.Medulla oblongata merupakan pusat

pernapasan primer dimana ada 2 area yang mengatur respirasi.Pertama, dikenal

sebagai area dorsal respiratory group.Dorsal respiratory group atau sering disingkat

DRG, akan merangsang nervus inspirasi yang dalam hal ini ialah m. intercostalis

externus dan m. phrenicus untuk melakukan fungsinya dalam hal inspirasi saat

pernapasan tenang (quiet breathing). Kedua, disebut dengan Ventral Respiratory

Group.VRG ini sebagai pusat inspirasi dan ekspirasi.Tetapi yang lebih dominan

adalah sebagai pusat pengatur ekspirasi. Perlu diketahui bahwa proses ekspirasi

merupakan proses pasif karena tidak ada peran otot yang aktif. Hal ini berbeda

dengan proses inspirasi. Inspirasi merupakan proses aktif di mana ada otot inspirasi

yang aktif (kontraksi). Pons merupakan bagian dari batang otak yang akan

mempengaruhi kerja dari medulla oblongata tepatnya berada di daerah pneumotaksis

dan apnusti. Regulasi pernapasan ini melibatkan 3 komponen, yaitu  :

a. irama inspirasi/ekspirasi yang bergantian

b. kekuatan ventilasi untuk memenuhi kebutuhan

c. modifikasi pernafasan untuk tujuan tertentu

1. Regulasi Lokal (Regulasi lokal  pusat pernapasan)

Kontrol lokal digunakan untuk menyeimbangkan aliran udara (ventilasi) dan

aliran darah (perfusi). Ketika aliran darah lebih besar daripada aliran udara, maka

yang terjadi adanya peningkatan kadar CO2 setempat dan penurunan kadar O2

setempat

Untuk menaikkan kadar O2 setempat, maka otot polos saluran pernapasan

akan mengalami relaksasi. Sehingga terjadi dilatasi saluran pernapasan lokal. Perlu

kita ketahui bahwa R =ΔP/Q di mana R merupakan resistensi pembuluh, P ialah

tekanan, dan Q adalah aliran darah. Sehingga, saluran napas yang mengalami dilatasi

(volume membesar), tekanan mengecil, akan terjadi penurunan resistensi saluran

napas. Penurunan resistensi ini akan menyebabkan banyaknya CO2 yang keluar dan

O2 yang masuk ke dalam alveolus.

Untuk menurunkan kadar CO2 setempat, maka otot polos arteriol paru lokal

akan mengalami kontraksi sehingga pembuluh darah lokal mengalami konstriksi

(volume mengecil), tekanan membesar, sebagai akibatnya ada peningkatan resistensi.

Maka, peningkatan resistensi ini akan mengakibatkan penurunan aliran darah

Pusat Pernapasan

a. Medulla Oblongata

DRG : mempengaruhi saraf inspirasi (berperan pada quiet breathing)

VRG : mempengaruhi saraf inspirasi dan ekspirasi (berperan pada saat

pernapasan kuat dan inaktif pada pernapasan tenang)

b. PONS

area pneumotaksik : membantu switch off  inspirasi (mengatur lamanya

inspirasi)

area apnustik : mencegah switch off  inspirasi (berlawanan fungsi kerja

dengan area pneumotaksik)