Artikel ini membahas proses dimana oksigen dan karbon dioksida masuk ke dalam dan keluar dari darah yang terletak di paru-paru dan jaringan yang melakukan metabolisme kita. Gradien tekanan parsial untuk masing-masing gas menentukan baik arah dan laju difusi melintasi membran pernapasan.
Respirasi adalah pertukaran Gas
Sementara ventilasi paru adalah proses dimana oksigen masuk dan karbon dioksida keluar dari alveoli, respirasi adalah proses dimana oksigen dan karbon dioksida berdifusi masuk dan keluar dari darah. Respirasi juga disebut sebagai pertukaran gas, dan itu terjadi di dua area tubuh.
Respirasi eksternal mengacu pada pertukaran gas melintasi membran pernapasan pada paru-paru. Respirasi internal mengacu pada pertukaran gas melintasi membran pernapasan dalam jaringan yang melakukan metabolisme, seperti otot rangka, misalnya. Dalam pembahasan berikut pertukaran gas, bayangkan diri Anda sebagai molekul oksigen yang akan bekerja.
Anda masuk ke dalam tubuh melalui paru-paru, berjalan melalui tubuh oleh aliran darah, dan akhirnya masuk ke sel untuk pergi bekerja. Anda seorang pekerja keras, dan dengan demikian, Anda akan kotor dan menjadi karbon dioksida. Pulang dari kerja, Anda meninggalkan sel dan berjalan ke paru-paru melalui aliran darah, dengan cara yang sama seperti Anda akan bekerja.
Pertukaran Gas adalah Difusi
Pertukaran gas terjadi melalui difusi, yaitu pergerakan zat dari konsentrasi tinggi ke rendah zat. Apakah Anda pernah mendengar ungkapan ‘Jika Anda menciumnya, maka Anda berurusan itu? ” Itu karena gas akan mencapai orang yang paling dekat dengan sumber pertama. Gas akan menyebar jauh dari daerah konsentrasi tinggi sampai mencapai konsentrasi yang sama di seluruh ruangan. Jadi jika Anda harus kentut, lakukanlah di lokasi di mana ada banyak ruang untuk molekul harum ini dapat menyebar.
Untungnya, kita tidak harus menghirup bau busuk sepanjang waktu. Udara yang kita hirup adalah campuran gas – nitrogen, oksigen, karbon dioksida, dan bahkan air – dan masing-masing gas berdifusi menurut gradien konsentrasi sendiri. Tingkat difusi berbanding lurus dengan gradien konsentrasi masing-masing gas. Selain itu, laju difusi berbanding lurus dengan tekanan, yang membantu mendorong gas ke dalam larutan. Tekanan parsial gas adalah tekanan yang disumbangkan oleh gas tunggal dalam campuran gas. Persamaan untuk tekanan parsial adalah Pp = Pt x C, di mana Pp = tekanan parsial gas individu, Pt = Tekanan total campuran gas, dan C = konsentrasi gas individu. Misalnya, tekanan parsial oksigen, atau PO2, dalam gas alveolar adalah ‘760 mmHg x 0,13 = 100 mmHg,’ yang merupakan 13% dari tekanan total. Sangat penting untuk dicatat bahwa pertukaran gas berbanding lurus dengan gradien tekanan parsial melintasi membran pernapasan, tekanan parsial memperhitungkan baik konsentrasi dan tekanan.
Respirasi eksternal pada Paru-paru
Pertukaran gas di paru-paru disebut sebagai respirasi eksternal dengan salah satu sisi membran pernapasan – yaitu, udara alveolar – sebenarnya di luar tubuh. Saat darah mengalir melalui kapiler paru, oksigen berdifusi ke dalam darah dan karbon dioksida berdifusi ke gas alveolar. Setiap gas berdifusi menuruni gradien tekanan parsial – yaitu, dari tinggi ke tekanan parsial rendah. Tekanan parsial oksigen 100 mmHg di udara alveolar dibandingkan dengan hanya 40 mmHg dalam darah memasuki paru-paru. Tekanan parsial karbon dioksida adalah 40 mmHg di udara alveolar dan 45 mmHg dalam darah memasuki paru-paru. Gradien tekanan parsial masing-masing gas menyeimbangkan saat mengalir darah melalui kapiler paru. Oleh karena itu, tekanan parsial oksigen 100 mmHg dan tekanan parsial karbon dioksida adalah 40 mmHg dalam darah meninggalkan paru-paru. Darah yang kaya oksigen ini kemudian akan dikirim ke jaringan, di mana oksigen yang dibutuhkan untuk membuat ATP sebagai sumber energi.
Respirasi internal adalah jaringan yang melakukan metabolisme
Pertukaran gas dalam jaringan yang melakukan metabolisme disebut sebagai respirasi internal. Dibandingkan dengan respirasi eksternal, gas sekarang bergerak dalam arah berlawanan. Artinya, oksigen berdifusi keluar dari darah ke dalam jaringan dan karbon dioksida berdifusi keluar dari jaringan ke dalam darah. Mari kita lihat ini, dengan mempertimbangkan gradien tekanan parsial. Sama seperti pada paru-paru, gradien tekanan parsial mendorong pertukaran gas dalam jaringan. Darah yang kaya oksigen di kapiler memiliki PO2 sekitar 100 mmHg, dibandingkan dengan hanya 40 mmHg dalam metabolisme sel. Oksigen berdifusi ke dalam sel dan melakukannya sampai keseimbangan tercapai melintasi membran pernapasan. Oleh karena itu, PO2 dalam darah turun menjadi 40 mmHg saat darah mengalir melalui kapiler.
Setelah di sel, oksigen digunakan untuk membuat ATP, yang merupakan sumber energi bagi sel. Saat sel menggunakan oksigen untuk membuat ATP, karbon dioksida dihasilkan, dan perlu dihapus. PCO2 dalam metabolisme sel sekitar 45 mmHg, sementara itu hanya 40 mmHg dalam darah memasuki kapiler. Karbon dioksida berdifusi ke dalam darah, mencapai keseimbangan dengan sel. Oleh karena itu, PCO2 dalam darah yang meninggalkan kapiler adalah 45 mmHg. Penting untuk dicatat bahwa peningkatan tekanan parsial karbon dioksida dalam jaringan yang melakukan metabolisme lebih besar – misalnya, dengan olahraga kita membuat lebih banyak karbon dioksida. Karena keseimbangan selalu tercapai melintasi membran pernapasan, tekanan parsial akan meningkat dalam darah juga.
Darah meninggalkan jaringan yang melakukan metabolisme miskin oksigen dan yang kaya karbon dioksida dan biasanya digambarkan dengan warna biru. Darah kembali ke paru-paru, di mana pertukaran gas eksternal terjadi, sehingga mengisi dengan oksigen dan membersihkannya dari karbon dioksida.
Ringkasan
Singkatnya, respirasi adalah proses dimana oksigen dan karbon dioksida bergerak masuk dan keluar dari darah dan kadang-kadang disebut sebagai pertukaran gas. Pertukaran gas terjadi melalui difusi, difusi yang terjadi melintasi membran pernapasan, dan itu berbanding lurus dengan gradien konsentrasi gas dan tekanan. Tekanan parsial gas berbanding lurus dengan kedua konsentrasi gas dan tekanan. Respirasi eksternal terjadi di paru-paru di mana oksigen berdifusi ke dalam darah dan karbon dioksida berdifusi ke udara alveolar. Respirasi internal terjadi pada jaringan yang melakukan metabolisme, di mana oksigen berdifusi keluar dari darah dan karbon dioksida berdifusi keluar dari sel. Dalam kedua kasus, difusi terjadi melintasi membran pernapasan dari tinggi ke tekanan parsial rendah sampai keseimbangan tercapai.
