Hemoglobin adalah protein kompleks yang terdapat dalam sel darah merah (eritrosit) dan memainkan peran utama dalam transportasi oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh serta karbon dioksida kembali ke paru-paru untuk dibuang. Hemoglobin sangat penting dalam mempertahankan keseimbangan oksigen di dalam tubuh dan mendukung fungsi organ-organ vital.
Struktur Hemoglobin
Hemoglobin terdiri dari empat subunit protein, yang masing-masing mengandung satu molekul heme (yang mengikat oksigen). Setiap subunit terdiri dari rantai polipeptida yang disebut globin. Terdapat dua jenis rantai globin utama pada hemoglobin dewasa:
Dua rantai alfa (α)
Dua rantai beta (β)
Setiap molekul hemoglobin dapat mengikat hingga empat molekul oksigen (O₂), satu pada setiap atom besi yang terdapat dalam cincin heme. Oleh karena itu, hemoglobin mampu mengangkut oksigen secara efisien dan mengirimkannya ke seluruh jaringan tubuh.
Peran Hemoglobin dalam Transportasi Oksigen
Hemoglobin berperan penting dalam mengangkut oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh. Berikut adalah penjelasan proses transportasi oksigen yang melibatkan hemoglobin:
Pengikatan Oksigen di Paru-paru
Ketika darah melewati paru-paru, oksigen yang ada di udara yang kita hirup masuk ke dalam alveolus (kantung udara di paru-paru) dan kemudian berdifusi ke dalam darah.
Di dalam darah, oksigen berikatan dengan atom besi yang ada dalam molekul heme hemoglobin. Setiap hemoglobin dapat mengikat empat molekul oksigen,
menghasilkan oxyhemoglobin (HbO₂).
Afinitas hemoglobin terhadap oksigen sangat tinggi di paru-paru, artinya hemoglobin dengan mudah mengikat oksigen yang ada di dalam udara paru-paru yang kaya oksigen.
Transportasi Oksigen ke Jaringan
Oksigen yang terikat pada hemoglobin kemudian dibawa oleh sel darah merah menuju ke jaringan dan sel tubuh. Selama perjalanan ini, darah melewati pembuluh darah arteri, yang membawa darah kaya oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh.
Hemoglobin, sebagai pengangkut oksigen, membuat proses ini lebih efisien dan memungkinkan distribusi oksigen ke seluruh tubuh. Oksigen dibawa dalam bentuk oxyhemoglobin.
Pelepasan Oksigen di Jaringan
Ketika darah mencapai jaringan tubuh yang memerlukan oksigen (seperti otot atau organ lainnya), tekanan oksigen di jaringan tersebut lebih rendah dibandingkan dengan paru-paru.
Hemoglobin melepaskan oksigen yang terikatnya ke dalam jaringan. Proses ini terjadi karena adanya perubahan konformasi (struktur) pada molekul hemoglobin yang menyebabkan afinitasnya terhadap oksigen menurun. Dalam kondisi oksigen rendah, hemoglobin cenderung melepaskan oksigen ke jaringan tubuh.
Oksigen kemudian digunakan oleh sel-sel tubuh untuk proses metabolisme (terutama untuk respirasi seluler yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP).
Pengangkutan Karbon Dioksida
Selain oksigen, hemoglobin juga berperan dalam mengangkut karbon dioksida (CO₂), produk sampingan dari metabolisme sel.
Sekitar 20-30% karbon dioksida dalam darah terikat pada hemoglobin dalam bentuk karbaminohemoglobin. Sisa karbon dioksida larut dalam plasma darah sebagai ion bikarbonat (HCO₃⁻).
Ketika darah yang kaya karbon dioksida kembali ke paru-paru, hemoglobin akan melepaskan karbon dioksida untuk dibuang melalui pernapasan.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fungsi Hemoglobin dalam Transportasi Oksigen
Teori Hemoglobin: Kurva Disosiasi Oksigen
Kurva disosiasi oksigen menggambarkan hubungan antara tekanan oksigen dan persentase pengikatan oksigen oleh hemoglobin.
Pada tekanan oksigen tinggi (seperti di paru-paru), hemoglobin mengikat oksigen dengan sangat baik, membentuk oxyhemoglobin.
Di sisi lain, pada tekanan oksigen rendah (seperti di jaringan tubuh), hemoglobin melepaskan oksigen untuk digunakan oleh sel tubuh.
Efek Bohr: Peningkatan kadar karbon dioksida (CO₂) dan penurunan pH (kondisi lebih asam) di jaringan tubuh menyebabkan hemoglobin melepaskan oksigen lebih mudah. Hal ini penting karena selama metabolisme, tubuh menghasilkan karbon dioksida yang meningkatkan kadar asam, memudahkan pelepasan oksigen ke jaringan yang membutuhkan.
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Afinitas Hemoglobin terhadap Oksigen
pH Darah: Penurunan pH darah (pH menjadi lebih rendah atau lebih asam) akan menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen, menyebabkan hemoglobin lebih mudah melepaskan oksigen di jaringan tubuh. Fenomena ini dikenal sebagai Efek Bohr.
Konsentrasi Karbon Dioksida: Peningkatan konsentrasi karbon dioksida dalam darah juga akan menyebabkan penurunan afinitas hemoglobin terhadap oksigen.
Suhu Tubuh: Peningkatan suhu tubuh (misalnya, saat berolahraga atau demam) menyebabkan hemoglobin melepaskan oksigen lebih mudah ke jaringan yang memerlukan lebih banyak oksigen.
Kadar 2,3-Bisfosfogliserat (2,3-BPG): Zat ini, yang diproduksi dalam sel darah merah, dapat menurunkan afinitas hemoglobin terhadap oksigen, memfasilitasi pelepasan oksigen di jaringan tubuh.
Hemoglobin Anomali
Beberapa kondisi medis dapat memengaruhi kemampuan hemoglobin dalam mengikat atau melepaskan oksigen. Anemia dan gangguan genetik seperti hemoglobinopati (misalnya, anemia sel sabit atau thalassemia) dapat memengaruhi struktur hemoglobin dan fungsinya.
Pada anemia sel sabit, sel darah merah mengandung hemoglobin yang tidak normal (hemoglobin S), yang membuat sel darah merah menjadi berbentuk sabit, mengurangi kemampuannya untuk membawa oksigen dengan efisien.