Struktur Darah dan Hemoglobin Orlando 10.2012.430 F9 Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana Jalan Arjuna Utara No. 6 Jakarta Barat 11510 Telp. 021-56942061 Fax. 021-5631731 e-mail :
[email protected]
Pendahuluan Tubuh manusia memiliki banyak sistem untuk menjaga kelangsungannya. Semua sistem ini memiliki fungsi masing-masing yang menjadi satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan. Salah satu sistem tersebut diatas adalah sistem kardiovaskuler. Sistem kardiovaskuler adalah bagian dari sistem sirkulasi yang berfungsi untuk menyalurkan nutrien dan gas ke semua sel, 1 jaringan, organ dan sistem organ, serta membawa sisa metabolik keluar darinya. Salah satu bagian dari sistem kardiovaskuler adalah darah yang akan menjadi bahasan dalam makalah ini. Darah adalah cairan yang terdapat pada semua makhluk hidup ( kecuali tumbuhan ) makhluk tingkat tinggi yang berfungsi mengirimkan zat-zat dan oksigen yang di butuhkan oleh jaringan tubuh, mengangkut bahan-bahan kimia hasil metabolism, oksigen dan juga menjadi pertahanan tubuh. Umur darah dalam tubuh kurang lebih 114-115 hari setelah itu mati. Darah sendiri mempunyai fungsi untuk mengambil oksigen / zat pembakara dari paru – paru untuk diedarkan keseluruh jaringan tubuh, mengangkut karbondioksida dari jaringan untuk dikeluarkan melalui paru-paru , mengambil zat-zat makanan dari usus halus untuk diedarkan dan dibagikan ke seluruh jaringan/alat tubuh , mengangkat /mengeluarkan zat-zat yang tidak berguna bagi tubuh untuk dikeluarkan melalui ginjal dan kulit, sebagai pertahanan tubuh terhadap serangan penyakit dan racun dalam tubuh dengan perantaran leukosit dan d an antibody/zat-zat anti racun dan menyebarkan panas keseluruh tubuh. Dan penyusunan makalah ini, bertujuan untuk mengetahui struktur penyusun darah, proses sintesis serta degradasi hemoglobin serta jenis-jenis protein 1 plasma.
Pembahasan Skenario Kasus
Seorang pasien perempuan muda mengeluh cepat lelah dan lemas. Gejala-gejala tersebut terutama muncul saat menstruasi. Pemeriksaan darah menunjukkan penurunan kadar hemoglobin. 1
Hemoglobin dan Besi Hemoglobin merupakan suatu pigmen yang dapat menghasilkan warna kemerahan. Pigmen ini bersifat alami di dalam hemegloblin. Hemoglobin juga adalah salah satu kandungan 2 khusus yang hanya terdapat dalam eritrosit sebagai pendukung fungsi utamanya. Hememoglobin memiliki 2 bagian yaitu ; (1) gugus (1) gugus hem hem merupakan bentuk dari empat gugus 2+ nonprotein yang mengansung besi (Fe ) dengan setiap gugus ini mengikat suatu polipeptida pada ujung gugus histidin. (2) bagian globin merupakan protein dari empat rantai polipeptida yang bentuknya berlipat-lipat. Kedua bagian ini akan menyatu membentuk hemoglobin dengan cara saking mengikat satu sama lain. Gugus hem akan terikat pada protein globin pada rantai 2+ polipeptida di ujian dari gugus histidin dimana gugus ini akan mengikat besi (Fe ) dari gugus 2+ heme. Masing-masing dari empat rantai polipeptida ini akan mengikat empat Fe dari gugus 2 heme, sehingga dapat kita simpulkan bahwa 1 molekul hemoglobin mengikat empat O2. Selain mengikat O2, hemoglobin juga dapat berikatan dengan gas-gas lainnya: Karbon dioksida (CO2 ). ). Dengan mengikatnya karbon dioksida pakda hemoglobin dapat membantu mengeluarkan gas ini melalui respirasi. + Bagian hydrogen asam (H ) dari asam karbonat teroksidasi. Hydrogen ini dihasilkan dari oksidasi CO2 pada tingkat jaringan. Hemoglobin menyangga asam ini sehingga tidak banyak kandungannya di dalam tubuh yang dapat menyebabkan perubahan pH darah. Karbon monoksida (CO). (CO). gas ini mempunyai daya ikat yang kuat dengan hemoglobin. Pada dsarnya ga ini tidak terdapat dalam darah tapi banyak terdapat di udara bebas. Pada saat gas in terhirup maka dengan mudah ga ini akan menggantikan posisi O2 yang telah diikat oleh hemoglobin sehingga terjadinya keracunan CO. Nitrat oksida (N 2 ). ). Gas ini menjamin dan membantu kelancaran pengangkutan O2 oleh darah karena sifatnya yang vasodilator diamana gas ini dapat memperlebar arteriol sehingga 2 memudahkan darah mengalir dan juga dapat membantu menstabilkan tekanan darah.
Komponen Darah Darah terdiri dari dua bagian yakni bagian padat dan bagian cair. Bagian padat yang merupakan 40-50% dari total volume darah terdiri dari eritrosit ( sel darah merah ), leukosit ( sel darah putih ), dan trombosit ( keeping darah ) . Sedangkan bagian cairnya adalah plasma plasma darah 3 yang terdiri dari air, elektrolit, metabolit, nutrient, protein dan hormone. Sel Darah Merah ( Eritrosit )
Eritrosit atau yang biasa kita kenal sebagai sel darah merah ini merupakan sel darah yang mendominasi dalam darah. Sel yang berbentuk datar/gepeng seperti piringan yang mencekung di bagian tengah membuatnya terlihat seperti donat merupakan sel darah yang berfungsi untuk mengangkut O2 dan CO2 unutk dialirkan ke seluruh tubuh demi kelangsungan hidup dari manusia. Yang memungkinkan eritrosit dapat melakukan fungsinya ini adalah karena strukturnya yang bikonkaf, tipis, dan lentur. 2
Gambar 1. Eritrosit
3
Dengan bentuknya yang bikonkaf dapat menghasilkan luas permukaan yang lebih besar untuk difusi O2 menembus membrane dibandingkan dengan bentuk sel lainnya. Tipisnya sel eritrosit memungkinkan O2 cepat berdifusi antara bagian paling dalam dengan bagian luar dari sel. Dan kelenturannya sehinggal sel eritrosit ini mampu mengalir melalui kapier yang bentuknya 2 berkelok-kelok tanpa pecah selama proses tersebut berlangsung. Secara anatomi eritrosit dapat mengangkut O2 sebagai fungsi utamanya tidak terlepas dari karena adanya kandungan hemoglobin di dalamnya. Bentuk eritrosit juga dipengaruhi osmolaritas media sekitarnya. Apabila tekanan di sekitarnya dalam keadaan yang rendah atau hipotonis,akan menyebabkan eritrosit mengalami hemolisis atau pecah. Sebaliknya, jika tekanannya tinggi atau hipertonis 3,4 akan menyebabkan krenasi atau mengecil. Sel Darah Putih (Leukosit)
Leukosit ini memiliki fungsi sebagai makrofag, mengangkut/membawa zat lemak dari dinding usus melalui limpa terus ke pembuluh darah. Bentuk dan sifat leukosit berlainan dengan sifat eritrosit apabila kita lihat dibawah mikroskop maka akan terlihat bentuknya yang dapat berubah-ubah dan dapat bergerak dengan perantaraan kaki palsu ( pseudopia) , mempunyai bermacam-macam inti sel sehigga ia dapat dibedakan menurut inti selnya, warnanya bening ( 3 tidak berwarna), banyaknya dalam 1mm darah. Fungsinya sebagai pertahanan tubuh yaitu memakan bibit penyakit / bakteri yang masuk ke dalam jaringan RES (Retikulum Endotel System) , tempat pembiakannya didalam limpa dan kelenjar limfe sebagai pengangkut yaitu mengangkut / membawa zat lemak dari dinding usus melalui limpa terus ke pembuluh darah. Sel leukosit disamping berada didalam pembuluh darah juga terdapat diseluruh jaringan tubuh manusia. Pada kebanyakan penyakit disebabkan oleh masuknya kuman / infeksi maka jumlah leukosit yang ada didalam darah akan lebih banyak dari biasanya. Hal ini disebabkan sel leukosit yang biasanya tinggal didalam kelenjar limfe, sekarang beredar dalam darah untuk mempertahankan tubuh dari serangan penyakit tersebut. Jika jumlah leukosit dalam darah 3 3 3 melebihi 10000/mm disebut leukositosis dan kurang dari 6000/mm disebut leukopenia. Ada 5 macam leukosit yang terbagi dalam 2 kelompok utama yaitu leukosit granular dan leukosit nongranular. Perbedaan ini berdasarkan ada tidaknya granul spesifik dalam 3
sitoplasmanya. Leukosit granular terdiri eusinofil (1-3%), basofil (0-0,7%) dan netrofil (553 60%). Sedangkan leukosit agranular terdiri dari limfosit (25-33 %) dan monosit (3-7%). Leukosit Granular : Netrofil Netrofil merupakan bagian leukosit terbesar dan terbanyak di leukosit bahkan di seluruh darah. Dalam jumlah absolute terdapat sekitar 3000-6000 per millimeter kubik darah dan memiliki diameter sekitar 7 µm dalam darah. Nukleusnya memiliki tiga sampai lima lobus yang 2 dihubungkan dengan benang kromatin tipis. Netrofil memiliki fungsi sebagai fagosit fagosit di jaringan terinfeksi untuk menyerang dan menghancurkan bakteri, virus atau agens lainnya penyebab 4 cedera.
3
Gambar 2. Netrofil
Eusinofil Eusinofil memiliki granula sitoplasma yang besar dan kasar. Sel ini memiliki nucleus berlobus 2 2 dan berdiameter sekitar 12 µm – µm – 15 15 µm. Eosinofil memiliki fungsi hampir sama seperti netrofil yakni sebagai fagosit. Eosinofil merupakan alat pertahanan tubuh terhadap alergi dan parasit besar seperti cacing. ca cing. Karena itu, meningkatnya kadar eusinofil dalam darah merupakan petunjuk 3 yang mengarah kepada kemungkinan adanya parasit dalam tubuh.
3
Gambar 3. Eusinofil
4
Basofil Basofil memiliki sejumlah granula sitoplasma besar yang bentuknya tidak beraturan serta 3 memperlihatkan struktur nucleus berbentuk S. Diameter basofil adalah sekitar 12 – 15 µm. Basofil memiliki fungsi yang belum jelas. Sel ini mengandung histamin, mungkin untuk meningkatkan aliran darah ke jaringan yang cedera, dan juga antikoagulan heparin, mungkin untuk membantu mencegah penggumpalan darah intravascular. Oleh karena jumlah basofil yang 2 sedikit,sekitar 0 – 0 – 0,7%, 0,7%, tidak jarang basofil cenderung diabaikan.
3
Gambar 4. Basofil
Leukosit Nongranular : Limfosit Limfosit mencapai sekitar 25 – 25 – 33 33 % jumlah total leukosit dalam darah. Sebagian besar limfosit ditemukan dalam jaringan limfatik. Rentang hidupnya dapat mencapai beberapa tahun. Limfosit 3 mengandung nucleus bulat berwarna biru gelap yang dikelilingi lapisan tipis sitoplasma.
Gambar 5. Limfosit
3
Limfosit terdiri dari 2 macam yaitu : Limfosit T; meninggalkan sum-sum utlang dan berkembang lama, kemudian beroindah tempat menuju timus. Setelah meinggalkan itmus, sel-sel ini beredar dalam darah sampai mereka bertemu dengan antigen-antigen dimana mereka telah deprogram unutk mengenalinya. Setelah dirangsang oleh antigennya, sel-sel ini menghasilkan bahan-bahan yang menghancurkan 3 mikroorganisme dan memberitahu sel-sel leukosit lainnya bahwa telah terjadi infeksi. 5
Limfosit B; terbentuk si sumsum tulang lalau bersirkulasi dalam darah sampau menjumpai antigen dimana mereka telah deprogram unutk mengenalinya. Pada tahap ini, limfosit B mengalami pematangan lebih lanjut dan menjadi sel plasma serta menghasilkan 4 antibody. Monosit Monosit adalah sel darah terbesar,diamaternya 12µm - 18µm. Nukleusnya besar, berbentuk seperti telur atau seperti ginjal yang dikelilingi sitoplasma berwarna biru keabuan pucat. Monosit sangat fagositik dan sangat aktif. Sel ini siap bermigrasi melalui pembuluh darah. Jika monosit telah meninggalkan aliran darah, maka akan berubah menjadi histiosit jaringan (makrofag 2,3 tetap).
3
Gambar 6. Monosit
Keping Darah ( Trombosit )
Trombosit merupakan benda-benda kecil yang mati yang bentuk dan ukurannnya bermacam-macam, ada yang bulat dan lonjong, warnanya putih, normal pada orang dewasa 3 200.000-300.000/mm . Fungsinya memegang peranan pentig dalam pembekuan darah. Jika banyaknya kurang k urang dari normal, maka kalu ada luka darah d arah tidak lekas membeku sehingga timbul pendarahan yang terus-menerus. Trombosit lebih dari 300.000 disebut trombositosis dan yang kurang dari 200.000 disebut trombositopenia. Didalam plasma darah terdapat suatu zat yang 2+ turut membantu terjadinya peristiwa pembekuan darah, yaitu Ca dan fibrinogen. Fibrinogen mulai bekerja apabila tubuh mendapat luka. Ketika kita luka maka darah akan keluar , trombosit pecah dan mengeluarkan zat yang dinamakan trombokinase. Trombokinase ini akan bertemu 2+ dengan protombin dengan pertolongan Ca akan menjadi thrombin. Trombin akan bertemu dengan fibrin yang merupakan benang-benang halus, bentuk jaringan yang tidak teratur letaknya, yang akan menahan sel darah, dengan demikian terjadilah pembekuan. Protombin dibuat didalam hati dan untuk membuatnya diperlukan vitamin K , dengan demikian vitamin K penting untuk 3,4 pembekuan darah.
6
3
Gambar 7. Trombosit
Trombosit membentuk garis pertahanan terhadap perdarahan dari lubang-lubang kecil pada pembuluh darah kecil. Fungsi “bekuan hemostatik” memerlukan jumlah trombosit yang memadai dan fungsi trombosit yang normal. Trombosit yang dibuat dalam sumsum utlang normalnya beredar selama kurang lebih 10 hari sebelum keluar dari sirkulasi. Trombosit muda 5 lebih fungsional disbandingkan dengan trombosit tua. Plasma darah Plasma adalah matriks cair yang menampung sel-sel darah dan mengandung protein 2 penting secara fisiologis. Plasma terdiri dari 92% air dan mengandung campuran komplek zat organic dan anorganik. Bila darah membeku dan bekuan itu mengkerut, beberapa protein plasma yang besar terperangkap dalam bekuan darah. Cairan yang tertinggal inilah yang disebut dengan serum darah. Protein plasma mencapai 7% plasma dan merupakan satu-satunya unsur pokok plasma yang tidak dapat menembus membrane kapiler untuk mencapai sel. Ada tiga jenis protein plasma yang utama yakni albumin, globulin dan fibrinogen. Albumin dengan berat molekul sekitar 3 50.000, adalah protein plasma terkecil dan terbanyak. Albumin disintesis di hati dan bertanggung jawab untuk mempertahankan tekanan koloid osmotic darah, sehingga mencegah merembesnya cairan berlebihan ke dalam matriks ekstrasel jaringan. Globulin adalah protein 2 dengan berat molekul berkisar antara 80.000 sampai sejuta lebih. Globulin dibagi dalam tiga kategori utama yakni alfa globulin, beta globulin dan gamma globulin. Alfa dan beta globulin disintesis di hati, dengan fungsi utama sebagai molekul pembawa lipid, beberapa hormone, berbagai substrat, dan zat penting tubuh lainnya. Sedangkan gamma globulin atau immunoglobulin berperan sebagai antibodi. Dalam plasma juga terkandung zat-zat yaitu : Fibrinogen yang berfungi dalam peristiwa pembekuan darah , Garam-garang mineral (garam kalsium, kalium, natrium, dll) yang berguna dalm metabolism dan juga mengadakan osmotic , Protein darah (albumin, globulin) meningkatkan viskositas darah juga menimbulkan tekanan osmotic unutk memelihara 7
keseimbangan cairan dalam utbuh , Zat makanan (asam amino, glukosam lemakm mineral, dan vitamin) , Hormone, yaitu suatu zat yang dihasilkan dari kelenjar tubuh ,Antibodi. Pembentukan Sel darah Hemopoiesis
Hemopoiesis (hematoiesis) yaitu proses pembentukan elemen-elemen berwujud darah. Proses pembentukan ini terutama terjadi di sumsum tulang merah misalnya di epifisis tulang panjang (pangkal lengan dan tulang paha), tulang pipih (tulang rusuk dan tulang kranium), vertebra dan tulang panggul. Di dalam sumsum tulang merah, sel hemasitoblas membelah menjadi sel “blas”. Sel-sel Sel-sel ini kemudian menjadi elemen berwujud darah dengan tergolong 4,5 menjadi beberapa kelompok. Eritropoiesis.
Eritropoiesis, yaitu proses pembentukan darah khususnya darah merah (eritrosit). Proses ini dimulai dengan terbentuknya proeritroblas yang berasal dari sel hemopoitik. Setelah 3-5 hari, beberapa berkembang dengan proliferasi ribosom (penggandaan ribosom) dan sintesis hemoglobin. Akhirnya, inti sel dikeluarkan, membuat depresi pada bagian pusat sel. Eritrosit muda, yang biasa dikenal dengan retikulosit, yang masih mengandung beberapa ribosom dan retikulum endoplasmik, memasuki aliran darah dan kemudian berkembang menjadi eritrosit 5 dewasa setelah 1-2 hari. Leukopoiesis
Leukopoiesis adalah proses pembentukan leukosit, yang dirangsang oleh adanya colony stimulating factors atau faktor perangsang koloni. Penstimulasi (perangsang) koloni ini dihasilkan oleh sel darah putih (leukosit) dewasa. Perkembangan dari setiap sel darah putih dimulai dengan terjadinya pembelahan sel batang temopoitik menjadi sel “blas” seperti berikut ini : Mieloblas yang akhirnya berkembang menjadi leukosit granular (granulosit) yaitu eosinofil, neutrofil, dan basofil ,Monoblas berkembang menjadi monosit ,Limfoblas akan berkembang 5,6 menjadi limfosit. Trombopoiesis
Jika di atas kita sudah belajar mengenai pembentukan sel darah merah dan putih, maka yang terakhir dari komponen darah yang akan kita ketahui lebih lanjut yaitu pembentukan trombosit (keping darah). Pembentukan keping darahdimulai dengan pembentukan megakarioblas dari sel batang hemopoitik. Megakarioblas membelah tanpa sitokinesis menjadi megakariosit, sel raksasa dengan inti besar dan multilobus (banyak ruang). Megakariosit kemudian terpecah-pecah menjadi segmen-segmen ketika membran plasma tertekuk ke dalam 5,6 sitoplasma.
8
Sintesis Heme Sintesis hemoglobin dimulai dari proeritroblas dan berlanjut bahkan dalam stadiumretikulosit pada pembentukan sel darah merah. Produksi atau pembentukan hemoglobin 3 diawali dengan adanya sintesis heme, salah satu unsur hemoglobin. Heme disintesis di dalam sel hidup melalui sebuah lintasan yang sudah banyak diteliti. Dua buah bahan senyawanya adalah suksinil-KoA yang berasal dari siklus asamsitrat di mitokondria, dan asam amino glisin. Piridoksal fosfat juga fosfat juga diperlukan pada reaksi ini untuk “mengaktifkan” glisin. Produk reaksi kondensasi antara suksinil-KoA dan glisin adalah asam α-amino-β -amino-β-ketoadipat yang dengan cepat mengadakan dekarboksilasiuntuk membentuk δ-aminolevulinat (ALA). Rangkaian reaksi ini dikatalasis oleh enzim enz im ALA sintase yang merupakan enzim pengendali laju reaksi pada biosintesis porfirin di haimamalia. Sisnteis ALA terjadi di mitokondria. Di dalam sitosol dua buah molekul ALAmengalami kondensasi oleh enzim ALA dehidratase untuk membentuk dua molekul air dan satu molekul porfobilinogen (PBG). ALA dehidratase merupakan enzim yang mengandung seng dan sensitif terhadap inhibisi oleh timbal, sebagaimana terdapat pada keracunan timbal. Pembentukan tetrapirol siklik, yaitu suatu porfirin, terjadi lewat kondensasi empat molekul PBG. Keempat molekul ini mengadakan kondensasi secarfa kranial-ke-kaudal hingga terbentuk tetrapirol linier, yaitu hidroksimetilbilana. Reaksi tersebut dikatalisisoleh enzim uroporfirinogen I sintase, yang juga dikenal sebagai enzim PBG deaminase.Hidroksimetilbilana mengadakan reaksi siklisasi spontan untuk membentuk uroporfirinogen I, atau diubah menjadi uroporfirinogen III melalui kerjauroporfirinogen III kosintase. Uroporfirinogen III diubah menjadi koproporfirinogen III melalui dekarboksilasisemua gugus asetat (A) yang mengubahnya menjadi substituen metil (M). Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim uroporfirinogen dekarboksilase yang juga mampu mengubah uroporfirinogen I menjadi koproporfirinogen I. Koproporfirinogen III kemudian memasukimitokondria dan di dalam mitokondria diubah 4 menjadi protoporfirinogen III sertakemudian menjadi protoporfirin III. Tahap akhir pada sisntesis heme meliputi proses penyatuan besi fero dengan protoporfirin di dalam sebauh rekasi yang dikatalisis oleh enzim heme sintase atau ferokelatase, yaitu enzim metokondria lainnya, yang hasilnya penyatuannya akan membentuk heme. Sekitar 85% sisntesis heme rterjadi pada sel-sel prekusor eritroid didalam sumsum tulang dan mayoritasnya terjadi di dalam hepatosit. Akhirnya setiap molekul heme bergabung dengan rantai polipeptida panjang, yaitu globin yang disintesis oleh ribosom, membentuk suatu subunit hemoglobin yang disebut 7 rantai hemoglobin. Penguraian hemoglobin Hemoglobin yang dilepaskan dari sel sewaktu sel darah merah pecah, akan segera difagosit oleh sel-sel makrofag di banyak bagian tubuh, namun terutama oleh sel-sel Kupffer hati, makrofag limpa dan makrofag sumsum tulang. Selama beberapa jam atau beberapa haris esudahnya, makrofag akan melepaskan besi yang didapat dari hemoglobin dan menghantarkannya kembali ke dalam darah dan diangkut oleh transferin ke sumsum tulang untuk sel darah merah baru, atau ke hati atau jaringan lainnya untuk disimpan dalam bentuk feritin. 9
Bagian porfirin dari molekul hemoglobin diubah oleh makrofagmelalui serangkaian tahap menjadi pigmen empedu bilirubin, yang dilepaskan ke dalamdarah dan kemudian dikeluarkan 2-4 dari tubuh oleh sekresi melalui hati ke dalam cairan empedu.
Kesimpulan Darah merupakan salah satu faktor terpenting dalam tubuh manusia. Darah yang mempunyai fungsi penting dalam tubuh harus diperhatikan dan selalu dijaga kondisi kandungankandungan zat yang terdapat di dalamnya sehingga dapat memperkecil kemungkinankemungkinan buruk yang akan terjadi. Apabila kita kekurangan darah maka kita akan mengalami yang namanya anemia. Salah satunya adalah anemia defisiensi besi/ kurang darah akibat kekurangan zat besi dan juga hemoglob
Daftar Pustaka 1. Slonane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC; 2004.h.218-24. 2.Sheerwood L. Fisiologi manusia. Jakarta: Penerbit EGC; 2009.h.421-34 3.Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Ed.12. Jakarta: EGC; 2003. h.97-117. 4.Sadikin M. Biokimia darah. Jakarta: Widya Medika; 2003. h.336-351. 5.Cambrige Limited. Anatomi fisiologi sistem pernafasan dan kardivaskuler. Ed.(2).
Jakarta:
Penerbit EGC; 2002.h.52 6.Handayani W. Sulistio SA. Asupan keperawatan pada klien dengan gangguan sistem hematologi. Jakarta: Salemba Medik;. 2008.h.135 7.Marks D. Marks A. Smith CM. Biokimia kedokteran dasar. Jakarta: EGC. 123,613-4
10
11
