BUFFER HEMOGLOBINE

Oke teman – teman , untuk memenuhi tugas 3 dari bapak aziz, saya akan membahas tentang buffer dan mekanismenya didalam tubuh. Petama perlu diketahui bahwa Buffer atau larutan penyangga merupakan larutan yang dapat mempertahankan pH nya bila ditambah sedikit asam kuat, basa kuat, atau diencerkan. Di dalam tubuh kita itu mempunyai sejumlah larutan penyangga ( buffer ) untuk menyeimbangkan perubahan tiba-tiba  dalam pembentukn H⁺. Protein dapat berperan sebagai buffer, dan hemoglobin dalam eritrosit memiliki kapasitas yang besar untuk mengikat H⁺. Untuk menjaga pH darah agar stabil maka dalam darah terdapat sistem penyangga antara lain asam bikarbonat, hemoglobin, dan oksihemoglobin. Dalam sel darah merah terdapat sistem penyangga sebagai berikut :

H₃PO₄^- + H₂O → HPO₄^2- + H₃O⁺

Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat. Tapi disini saya akan membahas tentang buffer hemoglobin saja.

A.    Buffer Hemoglobin

Pertama pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya  dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:

HHb + O₂ (g) → HbO₂^- + H⁺

Asam hemoglobin            ion oksi hemoglobin

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat mempengaruhi konsentrasi ion H⁺, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O₂ bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O₂  dapat mengikat H⁺ dan  membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H⁺ yang dilepaskan pada  peruraian H₂CO₃  merupakan asam yang diproduksi oleh CO₂ yang terlarut  dalam air saat metabolisme. 

B.     Hemoglobin

a.    Pengertian Hemoglobin ( Hb )

        Hemoglobin adalah metal-protein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel merah dalam darah mamalia dan hewan lainnya. Molekul hemoglobin  terdiri dari globin, apoprotein dan empat gugus heme, suatu molekul organik dengan  satu atom besi.

b.    Struktur Hemoglobin

Pada pusat molekul terdapat cincin heterosiklik yang dikenal dengan porfirin yang menahan satu atom besi, atom besi ini merupakan situs/loka ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme. Nama hemoglobin merupakan gabungan dari heme dan globin
Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer ( mengandung 4 subunit protein ), yang terdiri dari masing-masing dua subunit alfa dan beta yang terikat secara nonkovalen. Subunit - subunitnya mirip secara struktural dan berukuran hampir sama. Tiap subunit memiliki berat molekul kurang lebih 16,000 Dalton, sehingga berat molekul total tetramernya menjadi sekitar 64,000 Dalton. Tiap subunit hemoglobin mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen:

(1)   Reaksi bertahap dapat dinayatakan dalam persamaan reaks kesetimbangan:

·     Hb + O2 -> Hbo2

·     HbO2 + O2 -> Hb (O2)2

·     Hb (O2)2 + O2 -> Hb (O2)3

·     Hb (O2)3 + O2 -> Hb (O2)4

(2)   Reaksi keseluruhan:

·    Hb + 4O2 ->Hb (O2)4

Penggabungan oksigen dengan molekul hemoglobin ( Hb ) merupakan reaksi yang sangat kompleks. HbO2 adalah oksihemoglobin, kompleks hemoglobin yang menjadi alat transportasi oksigen ke jaringan. Tetapan kesetimbangannya adalah sebagai berikut :

Kc = [HbO2] per [HbO2] [O2]

Menurut prinsip Le Chatelier, pengurangan konsentrasi oksigen akan menggeser kesetimbangan diatas dari kanan ke kiri. Hal ini mengakibatkan berubahnya kadar oksigen hemoglobin , tubuh memerlukan waktu yang lama. Kesetimbangan akan bergeser dari kiri ke kanan sejalan dengan terbentuknya oksihemoglobin. Penambahan jumlah hemoglobin sangat lambat yaitu dua sampai tiga minggu untuk membentuknya. Terkadang untuk mengembalikan kadarnya ke kondisi normal dibutuhkan beberapa tahun.

C.     Mekanisme Buffer Hemoglobin

Repiratory motion of hemoglobin adalah proses pengikatan dan pelepasan molekul oksigen dari hemoglobin yang melibatkan perubahan spesifik pada struktur molekularnya. Apabila hemoglobin berubah dari bentuk  deoxyhemoglobin  kepada bentuk  oxyhemoglobin, karbon dioksida, CO2 dan 2,3-DPG akan terlepas dari posisi asalnya yaitu di antara rantai β-globin lalu membuka molekul heme untuk menerima oksigen. Seterusnya, oksigen yang berikatan dengan salah satu kelompok heme akan meningkatkan afinitas dari kelompok heme yang lain kepada oksigen. Interaksi inilah yang menyebabkan terjadinya bentuk ” sigmoid ”

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. 

Pada 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. Pertukaran O2 dan CO2 antara alveolus dan Pembuluh darah yang menyelubungi  Secara sederhana, pengikatan oksigen oleh hemoglobin dapat diperlihat-kan menurut persamaan reaksi bolak-balik berikut ini :

Hb4 + O2 4 Hb O2 ( oksihemoglobin ) 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. 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:  C02 + 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 :

a.  Karbon dioksida larut dalam plasma, dan membentuk asam karbonat dengan enzim anhidrase ( 7% dari seluruh CO2 ).  

b.   Karbon dioksida terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbomino hemoglobin ( 23% dari seluruh CO2 ). 

c.   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.

            Nah sekian tugas ini saya buat, semoga bermanfaat ya teman – teman.

            Ini nih daftar pustakanya :

Kalsum, Siti, dkk. 2009. Kimia 2. Jakarta: PT Remaja Rosdakarya.

Girindra, A. 1986. Biokimia I. Gramedia, Jakarta.

Kennelly PJ, Rodwell VW. Protein: Myoglobin & hemoglobin. In: Murray RK, Granner DK, Rodwell VW, editors. Harper’s Illustrated Biochemistry. 27th ed. United States: The McGraw-Hill Companies, 2006: 41-8.

Sumardjo, Drs. Damin. Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran.

Hall E.guyton and hall buku saku fisiologi kedokteran : transport oksigen dan karbondioksida dalam darah dan cairan jaringan. 11th ed. Jakarta : ECG, 2007.

Sherwood L.human physiologi : the respiratory system. 7Th ed. Canada : brooks / cole, 2010.