Biologi Molekuler I
Yunietha Lakhiafa
BIOLOGI MOLEKULER I
(Hemoglobin dan Sifat Membran)
I.               TUJUAN
*             Memperlihatkan bahwa Hb dapat mengikat oksigen menjadi HbO2 dan senyawa ini dapat terurai kembali menjadi deoksihemoglobin dan oksigen.
*             Memperlihatkan bahwa Co dapat mengikat hemoglobin menjadi HbCO.

II.             LANDASAN TEORI
Hemoglobin adalah metalprotein 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. Hemoglobin merupakan protein yang kaya akan zat besi. Memiliki afinitas (daya gabung) terhadap oksigen dan dengan oksigen itu membentuk oxihemoglobin di dalam sel darah merah. Dengan melalui fungsi ini maka oksigen dibawa dari paru-paru ke jaringan-jaringan. Sebuah molekul hemoglobin memiliki empat gugus haeme yang mengandung besi fero dan empat rantai globin.
Hemoglobin adalah suatu molekul yang berbentuk bulat yang terdiri dari 4 subunit. Setiap subunit mengandung satu bagian heme yang berkonjugasi dengan suatu polipeptida. Heme adalah suatu derivat porfirin yang mengandung besi. Polipeptida itu secara kolektif disebut sebagai bagian globin dari molekul hemoglobin.
Pada pusat molekul terdiri dari cincin heterosiklik yang dikenal dengan porfirin yang menahan satu atom besi, atom besi ini merupakan situs/lokal ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme. Nama hemoglobin merupakan gabungan dari heme dan globin, globin sebagai istilah generik untuk protein globular. Ada beberapa protein mengandung heme dan hemoglobin adalah yang paling dikenal dan banyak dipelajari.
Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer (mengandung 4 submit protein), yang terdiri dari dari masing-masing dua sub unit alfa dan beta yang terikat secara non kovalen. Sub unitnya mirip secara struktural dan berukuran hampir sama. Tiap sub unit memiliki berat molekul kurang lebih 16.000 Dalton, sehingga berat molekul total tetramernya menjadi 64.000 Dalton. Tiap sub unit hemoglobin mengandung satu heme, sehingga secara keseluruhan hemoglobin memiliki kapasitas empat molekul oksigen.
Hemoglobin di dalam darah membawa oksigen dari paru-paru ke seluruh jaringan tubuh dan membawa kembali karbondioksida dari seluruh sel ke paru-paru untuk dikeluarkan dari tubuh. Mioglobin berperan sebagai reservoir oksigen yaitu menerima, menyimpan dan melepas oksigen di dalam sel-sel otot. Sebanyak kurang lebih 80% besi tubuh berada di dalam.
Oksihemoglobin dibentuk selama respirasi fisiologis ketika oksigen mengikat komponen protein hemoglobin dalam sel darah merah. Proses ini terjadi di dalam kapiler paru-paru. Oksigen kemudian berjalan melalui aliran darah untuk disalurkan ke dalam sel-sel di mana ia akan digunakan dalam proses glikolisis dan produksi ATP melalui proses fosforilasi oksidatif. Sedangkan deoksihemoglobin adalah bentuk hemoglobin yang tidak lagi mengikat oksigen. Oksihemoglobin membuat warna darah lebih terang dari normal karena banyak mengandung oksigen. Hal ini dapat kita lihat di pembuluh nadi dimana warna darah terlihat lebih terang. Sebaliknya deoksihemoglobin itu dapat kita lihat pada pembuluh vena dimana darahnya terlihat lebih gelap karena melepaskan oksigen.
Kadar normal hemoglobin
Kadar hemoglobin menggunakan satuan gram/dl. Yang artinya banyaknya gram hemoglobin dalam 100 mililiter darah.
Nilai normal hemoglobin tergantung dari umur pasien :
·         Bayi baru lahir : 17-22 gram/dl
·         Umur 1 minggu : 15-20 gram/dl
·         Umur 1 bulan : 11-15 gram/dl
·         Anak anak : 11-13 gram/dl
·         Lelaki dewasa : 14-18 gram/dl
·         Perempuan dewasa : 12-16 gram/dl
·         Lelaki tua : 12.4-14.9 gram/dl
·         Perempuan tua : 11.7-13.8 gram/dl
Nilai diatas dapat berbeda pada masing masing laboratorium namun tidak akan terlalu jauh dari nilai diatas. Ada pula laboratorium yang tidak membedakan antara lelaki atau perempuan dewasa dengan lelaki atau perempuan tua.
Kadar hemoglobin dalam darah yang rendah dikenal dengan istilah anemia. Ada banyak penyebab anemia diantaranya yang paling sering adalah perdarahan, kurang gizi, gangguan sumsum tulang, pengobatan kemoterapi dan abnormalitas hemoglobin bawaan.
Kadar hemoglobin yang tinggi dapat dijumpai pada orang yang tinggal di daerah dataran tinggi dan perokok. Beberapa penyakit seperti radang paru paru, tumor  dan gangguan sumsum tulang juga bisa meningkatkan kadar hemoglobin.
Fungsi hemoglobin antara lain :
1.      Mengatur pertukaran oksigen dengan karbondioksida di dalam jaringan-jaringan tubuh. 
2.      Mengambil oksigen dari paru-paru kemudian dibawa ke seluruh jaringan-jaringan tubuh untuk dipakai sebagai bahan bakar. 
3.      Membawa karbondioksida dari jaringan-jaringan tubuh sebagai hasil metabolisme ke paru-paru untuk di buang, untuk mengetahui apakah seseorang itu kekurangan darah atau tidak, dapat diketahui dengan pengukuran kadar hemoglobin. Penurunan kadar hemoglobin dari normal berarti kekurangan darah yang disebut anemia
Beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi kadar hemoglobin adalah : 
1.      Kecukupan Besi dalam Tubuh
Besi dibutuhkan untuk produksi hemoglobin, sehingga anemia akan gizi besi akan menyebabkan terbentuknya sel darah merah yang lebih kecil dan kandungan hemoglobin yang rendah. Besi juga merupakan mikronutrien essensil dalam memproduksi hemoglobin yang berfungsi mengantar oksigen dari paru-paru kejaringan tubuh, untuk dieksresikan ke dalam udara pernafasan, sitokrom, dan komponen lain pada sistem enzim pernafasan seperti sitokrom oksidase, katalase, dan peroksidase. Besi berperan dalam sintesis hemoglobin dalam sel darah merah dan mioglobin dalam sel otot. Kandungan ± 0,004 % berat tubuh (60-70%) terdapat dalam hemoglobin yang disimpan sebagai ferritin di dalam hati, hemosiderin di dalam limpa dan sumsum tulang.
Kurang lebih 4% besi di dalam tubuh berada sebagai mioglobin dan senyawa-senyawa besi sebagai enzim oksidatif seperti sitokrom dan flavoprotein. Walaupun jumlahnya sangat kecil namun mempunyai peranan yang sangat penting. Mioglobin ikut dalam transportasi oksigen menerobos sel-sel membran masuk kedalam sel-sel otot. Sitokrom, flavoprotein, dan senyawa-senyawa mitokondria yang mengandung besi lainnya, memegang peranan penting dalam proses oksidasi menghasilkan Adenosin Tri Phosphat (ATP) yang merupakan molekul berenergi tinggi. Sehingga apabila tubuh mengalami anemia gizi besi maka terjadi penurunan kemampuan bekerja.
Kecukupan besi yang direkomendasikan adalah jumlah minimum besi yang berasal dari makanan yang dapat menyediakan cukup besi untuk setiap individu yang sehat pada 95% populasi, sehingga dapat terhindar kemungkinan anemia .
2.      Metabolisme Besi dalam Tubuh
Besi yang terdapat di dalam tubuh orang dewasa sehat berjumlah lebih dari 4 gram. Besi tersebut berada di dalam sel-sel darah merah atau hemoglobin (lebih dari 2,5 g),  myoglobin  (150 mg),  phorphyrin cytochrome, hati, limpa sumsum tulang (> 200-1500 mg). Ada dua bagian besi dalam tubuh, yaitu bagian fungsional yang dipakai untuk keperluan metabolik dan bagian yang merupakan cadangan. Hemoglobin, mioglobin, sitokrom, serta enzim hem dan nonhem adalah bentuk besi fungsional dan berjumlah antara 25-55 mg/kg berat badan. Sedangkan besi cadangan apabila dibutuhkan untuk fungsi-fungsi fisiologis dan jumlahnya 5-25 mg/kg berat badan. Ferritin dan hemosiderin adalah bentuk besi cadangan yang biasanya terdapat dalam hati, limpa dan sumsum tulang. Metabolisme besi dalam tubuh terdiri dari proses absorpsi, pengangkutan, pemanfaatan, penyimpanan dan pengeluaran.

III.           ALAT DAN BAHAN
*      ALAT :
1.      Tabung Reaksi
2.      Rak tabung
3.      Pipet volumetric
4.      Gelas beker
*      BAHAN :
1.      Suspense darah
2.      Pereaksi stokes
3.      Larutan ammonium hidroksida (NH4OH)
IV.          CARA KERJA
*      Oksihemoglobin 
*      Doksihemoglobin

*      Karbon Monoksida Hemoglobin

*      Tabung A (Sebagai Uji) 


*      Tabung B (Sebagai Pembanding)

                                   

V.            HASIL PENGAMATAN
Percobaan
Gambar
Keterangan





Oksihemoglobin
Suspensi darah diambil dengan pipet volume dan dicampur dengan aquadest, dikocok untuk kemudian dilihat perubahan warnanya.
Warna darah yang terbentuk setelah pengocokan adalah merah terang.


Deoksihemoglobin
Hasil percobaan oksihemoglobin ditambah dengan pereaks stokes, setelah dikocok menghasilkan warna merah gelap.






Karbonmonoksida Hemoglobin (HbCO)
Suspense darah yang terdiri dari 1 ml darah dan 9 ml aquadest.
Setelah itu dilakukan pengocokan dan warna yang terbentuk adalah merah terang.
Setelah itu dialiri gas CO, warna darah menjadi gelap.

Hasil yang terbentuk setelah ditambah pereaksi stokes, warna darah adalah merah gelap.

Perbandingan semua hasil uji
Dari kiri ke kanan adalah hasil uji oksihemoglobin, deoksihemoglobin, dan karbon monoksida hemoglobin (HbCO)

VI.          PEMBAHASAN
Pada praktikum biologi molekuler mengenai hemoglobin dan sifat membran, dilakukan dua  percobaan. yaitu mengenai pembentukan  reaksi  Deoksihemoglobin dan oksihemoglobin yang bertujuan untuk memperlihatkan bahwa Hb dapat mengikat oksigen menjadi HbO2 dan dapat terurai kembali menjadi deoksihemoglobin dan oksigen.
Hemoglobin merupakan protein yang ditemukan dalam sel-sel darah merah, mengandung Fe (zat besi) dan berfungsi sebagai transporter utama molekul O2 dalam darah manusia maupun hewan lainnya. Hemoglobin mengambil O2 di paru-paru dan transfer ke jaringan di mana ia digunakan oleh sel.
Hemoglobin (Hb) mengangkut O2 dari paru ke jaringan, di mana ia melepaskan O2  dan kemudian kembali ke paru-paru untuk mengambil lebih banyak O2 . Ketika hemoglobin membawa O2 itu disebut oksihemoglobin dan bila tidak membawa O2 ini dikenal sebagai deoxyhemoglobin. Deoksi-dan oksihemoglobin memiliki warna yang berbeda.  Sehingga  hal tersebut dapat menjelaskan mengapa darah di arteri kita (oksihemoglobin) berwarna merah terang daripada darah dalam pembuluh darah kita. Oksigen berikatan dengan Fe kelompok heme karena memiliki pasangan elektron bebas yang dapat berkoordinasi untuk Fe. Ketika suspensi darah dilarutkan dengan aquades maka akan terbentuk warna merah terang. Yang menandakan bahwa terbentuknya oksihemoglobin.
Dalam keadaan tereduksi, Fe yang berada di dalam Hb mengikat oksigen menjadi oksihemoglobin ( HbO2).

 
Ketika ditambahkan pereaksi stokes dan dikocok secara kuat-kuat. Maka oksigen pada Hb terlepas kembali dan membenti deoksihemoglobin. Pelepasan O2 ini menyebabkan berubahnya warna darah menjadi merah gelap.
Reaksi hemoglobin dengan  O2  terjadi sangat cepat (hanya 1 / 10 th detik). Setelah O mengikat satu molekul, bentuk hemoglobin berubah, sehingga memudahkan O berikutnya mengikat 2 molekul yang membuatnya lebih mudah bagi sisa molekul O2 untuk mengikat hemoglobin. Hal ini terjadi di paru-paru, dan eritrosit (sel darah merah)  yang menjadi jenuh dengan O2 . Hemoglobin mengangkut O2 ke kapiler yang dilepaskan  untuk digunakan dalam jaringan. Pada kapiler, molekul yang dikenal sebagai 2,3 - BPG (2,3-bisphosphoglycerate) memasukkan ke deoxyhemoglobin untuk mencegah O2 terikat lagi (sehinggaO2 dilepas ke jaringan ). 2,3-BPG berinteraksi dengan deoxyhemoglobin, mengubah bentuknya sehingga tidak dapat mengambil O .
Sedangkan  percobaan kedua adalah mengenai pembentukan kerbonmonoksida hemoglobin ( HbCO) yang bertujuan untuk memperlihatkan bahwa CO dapat mengikat hemoglobin menjadi HbCO .
Secara teori, Karbon monoksida dengan rumus kimia CO, adalah gas yang tak berwarna, tak berbau, dan tak berasa. Ia terdiri dari satu atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen.
Karbon monoksida dihasilkan dari pembakaran tak sempurna dari senyawa karbon, sering terjadi pada mesin pembakaran dalam. Karbon monoksida terbentuk apabila terdapat kekurangan oksigen dalam proses pembakaran. Karbon monoksida mudah terbakar dan menghasilkan lidah api berwarna biru, menghasilkan karbon dioksida. Walaupun ia bersifat racun, CO memainkan peran yang penting dalam teknologi modern, yakni merupakan prekursor banyak senyawa karbon.
Pada praktikum,1 ml  suspensi darah dilarutkan dengan 9 ml aquadest. Dari penambahan aquades ini terbentuklah oksihemoglobin. Yaitu Hb yang mengikat oksigen. Ketika gas CO dialirkan dengan hati pada oksihemoglobin maka terjadi perubahan warna. Dimana, warna darah menjadi lebih terang dibanding pada awalnya. Penambahan reagent stokes selanjutnya tidak menyebabkan adanya perubahan.
Hal ini dapat menjelaskan bahwa pereaksi stokes tidak mampu melepaskan ikatan HbCO, karena ikatan HBCO 200 kali lebih kuat dibandingkan ikatan HbO2 yang mudah dilepaskan bila ditambah dengan reagen stokes.
Didalam tubuh, karbon monoksida (CO) apabila terhisap ke dalam paru-paru akan ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang akan dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun metabolisme, ikut bereaksi secara metabolisme dengan darah. Seperti halnya oksigen, gas CO bereaksi dengan darah (hemoglobin) :
Hemoglobin + O2 –> O2Hb (oksihemoglobin)
Hemoglobin + CO –>  COHb (karboksihemoglobin)
Gas CO sangat berbahaya, tidak berwama dan tidak berbau, berat jenis sedikit lebih ringan dari udara (menguap secara perlahan ke udara), CO tidak stabil dan membentuk CO2 untuk mencapai kestabilan phasa gasnya. CO berbahaya karena bereaksi dengan haemoglobin darah membentuk Carboxy haemoglobin (CO-Hb). Akibatnya fungsi Hb membawa oksigen ke sel- sel tubuh terhalangi, sehingga gejala keracunan sesak nafas dan penderita pucat. Reaksi CO dapat menggantikan O2 dalam haemoglobin dengan reaksi :
02Hb + CO         –>            OHb + O2
Konsentrasi gas CO sampai dengan 100 ppm masih dianggap aman kalau waktu kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila dihisap manusia selama 8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan mual. Pengaruh karbon monoksida (CO) terhadap tubuh manusia ternyata tidak sama dengan manusia yang satu dengan yang lainnya.
Konsentrasi gas CO disuatu ruang akan naik bila di ruangan itu ada orang yang merokok. Orang yang merokok akan mengeluarkan asap rokok yang mengandung gas CO dengan konsentrasi lebih dari 20.000 ppm yang kemudian menjadi encer sekitar 400-5000 ppm selama dihisap. Konsentrasi gas CO yang tinggi didalam asap rokok menyebabkan kandungan COHb dalam darah orang yang merokok jadi meningkat. Orang yang merokok dalam waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi CO-Hb dalam darahnya sekitar 6,9%. Hal inilah yang menyebabkan perokok berat mudah terkena serangan jantung.

VII.        KESIMPULAN
Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1.       Hemoglobin (Hb) mengangkut O2 dari paru ke jaringan, di mana ia melepaskan O2  dan kemudian kembali ke paru-paru untuk mengambil lebih banyak O2.
2.       Hemoglobin membawa O2 itu disebut oksihemoglobin dan bila tidak membawa O2 ini dikenal sebagai deoxyhemoglobin.
3.       Ketika gas CO dialirkan dengan hati-hati pada oksihemoglobin maka terjadi perubahan warna. Dimana, warna darah menjadi lebih terang dibanding pada awalnya.
4.       Pereaksi stokes tidak mampu melepaskan ikatan HbCO, karena ikatan HBCO 200 kali lebih kuat dibandingkan ikatan HbO2 yang mudah dilepaskan bila ditambah dengan reagen stokes.
5.       Konsentrasi gas CO disuatu ruang akan naik bila di ruangan itu ada orang yang merokok.
6.       Orang yang merokok dalam waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi CO-Hb dalam darahnya sekitar 6,9%.
VIII.      DAFTAR PUSTAKA
Almatsier, Sunita. 2003. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama
Brooker, Christine. 2001. Kamus Saku Keperawatan edisi 31. Jakarta: EGC Penerbit Buku Kedokteran
Ganong, William F. 1985. Fisiologi Kedokteran. Jakarta: EGC Penerbit Buku Kedokteran.
Girindra, A. 1986. Biokimia I. Gramedia, Jakarta.
Lehninger, A. 1988. Dasar-dasar Biokimia. Terjemahan Maggy Thenawidjaya. Erlangga, Jakarta
Pearce, Evelyn R. 2005. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama

0 komentar | edit post