Air, pH & Elektrol i tAir, pH & Elektrol i t

AirAir Air: media semua reaksi kimia biomolekul Air: media semua reaksi kimia biomolekul

organik & anorganik polar dlm sel hiduporganik & anorganik polar dlm sel hidup Air melarutkan & mengubah struktur Air melarutkan & mengubah struktur

biomolekul (asam nukleat, protein & biomolekul (asam nukleat, protein & karbohidrat) membentuk ikatan hidrogen karbohidrat) membentuk ikatan hidrogen dengan gugus fungsional polarnyadengan gugus fungsional polarnya

Biomolekul non-polar (spt lipid) mengubah Biomolekul non-polar (spt lipid) mengubah struktur airstruktur air

Mekanisme homeostasis Mekanisme homeostasis mempertahankan lingkungan intrasel tetap mempertahankan lingkungan intrasel tetap konstan (pH, volume cairan & elektrolit/ konstan (pH, volume cairan & elektrolit/ mineral)mineral)

≠≠

AirAir

Air Air pelarut biologis ideal pelarut biologis ideal* bentuk molekul: tetrahedron* bentuk molekul: tetrahedron* molekul membentuk dipol (muatan * molekul membentuk dipol (muatan listrik/ elektron tersebar sama) listrik/ elektron tersebar sama)* membentuk ikatan hidrogen* membentuk ikatan hidrogen ikatan paling lemah ikatan paling lemah berpotensi menguraikan molekul berpotensi menguraikan molekul lain lain

Air terdissosiasi membentuk proton/ ion Air terdissosiasi membentuk proton/ ion hidrogen (Hhidrogen (H++) & ion hidroksil (OH) & ion hidroksil (OH --))

AirAir

Mencapai 50-60% berat badan Mencapai 50-60% berat badan 67% di 67% di intrasel, 33% di ekstraselintrasel, 33% di ekstrasel

Distribusi cairan dlm tubuh ditentukan oleh Distribusi cairan dlm tubuh ditentukan oleh tekanan osmotik.tekanan osmotik.

Tekanan osmotik diperlihatkan oleh:Tekanan osmotik diperlihatkan oleh:1. Senyawa organik BM tinggi (c/ protein)1. Senyawa organik BM tinggi (c/ protein)2. Senyawa organik BM kecil, jmlh besar 2. Senyawa organik BM kecil, jmlh besar (c/ glukosa) (c/ glukosa)3. Ion Na3. Ion Na++ di ekstrasel & K di ekstrasel & K++ di intrasel di intrasel

AirAir

Jumlah cairan tubuh dipengaruhi oleh:Jumlah cairan tubuh dipengaruhi oleh:umur, aktivitas, & tekanan hidrostatikumur, aktivitas, & tekanan hidrostatik

Keseimbangan cairan: Input cairan Keseimbangan cairan: Input cairan ≈≈ output output cairancairan

Jalur pembuangan air saling berhubunganJalur pembuangan air saling berhubunganc/ udara panas: keringat >, urin <c/ udara panas: keringat >, urin < udara dingin: keringat <, urin > udara dingin: keringat <, urin >

Air oksidasi: 0,6 gr air/gr KH; 1,07 gr air/gr Air oksidasi: 0,6 gr air/gr KH; 1,07 gr air/gr lemak; 0,41 gr air/gr proteinlemak; 0,41 gr air/gr protein

pHpH pH = - log [HpH = - log [H+] ] pada air murni pH=7 pada air murni pH=7

pH rendah = [H pH rendah = [H+] tinggi; ] tinggi; pH tinggi = [H pH tinggi = [H+] rendah] rendah

Asam Asam donor proton; basa donor proton; basa akseptor proton akseptor proton Asam/ basa kuat (HCl, H2SO4/ NaOH, KOH): larutan Asam/ basa kuat (HCl, H2SO4/ NaOH, KOH): larutan

asam/basa yang terdissosiasi secara lengkapasam/basa yang terdissosiasi secara lengkap Asam/ basa lemah : larutan asam/ basa yang Asam/ basa lemah : larutan asam/ basa yang

terdissosiasi sebagianterdissosiasi sebagian Sebagian besar zat biokimia asam lemah Sebagian besar zat biokimia asam lemah sistem sistem

dapar/buffer/ penyangga: mencegah perubahan pH dapar/buffer/ penyangga: mencegah perubahan pH jika terjadi produksi atau konsumsi protonjika terjadi produksi atau konsumsi proton

Sistem dapar fisiologis: bikarbonat, orthofosfat, & Sistem dapar fisiologis: bikarbonat, orthofosfat, & proteinprotein

Keseimbangan asam-Keseimbangan asam-basa tubuhbasa tubuh Asam/ basa dalam tubuh Asam/ basa dalam tubuh ≠≠ sifat asam/ basa sifat asam/ basa

yg sesungguhnya dlm arti kimiayg sesungguhnya dlm arti kimia Asam Asam ≠≠ pH<7 atau basa pH<7 atau basa ≠≠ pH>7, tetapi pH>7, tetapi

asam = pH < pH darah normal atau basa = asam = pH < pH darah normal atau basa = pH > pH darah normalpH > pH darah normal

pH darah normal 7,35-7,45pH darah normal 7,35-7,45 Mekanisme di dlm tubuh harus mampu Mekanisme di dlm tubuh harus mampu

mempertahankan pH darah dalam rentang mempertahankan pH darah dalam rentang normal normal mekanisme kompensasi mekanisme kompensasi

Alat kompensasi tubuhAlat kompensasi tubuh

Sistem dapar darahSistem dapar darah Sistem respirasiSistem respirasi Sistem ekskresi mll ginjalSistem ekskresi mll ginjal

Sistem dapar darahSistem dapar darah Darah mengandung sistem dapar : asam Darah mengandung sistem dapar : asam

karbonat/garam bikarbonatkarbonat/garam bikarbonat

Untuk mempertahankan pH darah tetap normal Untuk mempertahankan pH darah tetap normal (7,4) diperlukan perbandingan kadar garam (7,4) diperlukan perbandingan kadar garam bikarbonat: kadar asam karbonat = 20:1bikarbonat: kadar asam karbonat = 20:1

Persamaan Henderson Hasselbach:

kadar B+.HCO3-pH = pKa + log --------------------- untuk pH darah 7,4 kadar H+.HCO3- kadar B+.HCO3-7,4 = 6.1 + log --------------------- nilai rasio Garam: Asam= 20:1 kadar H+.HCO3-

Sistem PernapasanSistem Pernapasan

Melibatkan:Melibatkan:1. pemasukan O2 & pelepasan CO2 di alveoli1. pemasukan O2 & pelepasan CO2 di alveoli2. Transportasi O2 dari alveoli ke jaringan2. Transportasi O2 dari alveoli ke jaringan3. Transportasi CO2 dari jaringan ke alveoli3. Transportasi CO2 dari jaringan ke alveoli

Ditentukan oleh proses difusi udara Ditentukan oleh proses difusi udara tekanan parsial gas dlm tekanan parsial gas dlm udara pernapasan (pO2 & pCO2)udara pernapasan (pO2 & pCO2)

Transportasi O2 dlm darah berbentuk:Transportasi O2 dlm darah berbentuk:1. gas larut dlm plasma (sedikit)1. gas larut dlm plasma (sedikit)2. O2 terikat hemoglobin (HbO2)2. O2 terikat hemoglobin (HbO2)

Transportasi CO2 dlm darah berbentuk:Transportasi CO2 dlm darah berbentuk:1. gas larut dlm plasma (sedikit)1. gas larut dlm plasma (sedikit)2. asam karbonat, larut dlm plasma (sedikit)2. asam karbonat, larut dlm plasma (sedikit)3. ikatan karbamino dg protein darah termasuk Hb (20%)3. ikatan karbamino dg protein darah termasuk Hb (20%)4. garam bikarbonat (70%)4. garam bikarbonat (70%)

Kurva dissosiasi Hb-OksiKurva dissosiasi Hb-Oksi

Respiratory Exchange Respiratory Exchange (Respiratory Quotient)(Respiratory Quotient) Perbandingan antara banyaknya CO2 yang Perbandingan antara banyaknya CO2 yang

dihasilkan dg banyaknya O2 yang digunakan untuk dihasilkan dg banyaknya O2 yang digunakan untuk pembakaran nutrien (KH, lemak, protein)pembakaran nutrien (KH, lemak, protein)

RQ karbohidrat =1,00, artinya untuk menghasilkan RQ karbohidrat =1,00, artinya untuk menghasilkan 100 molekul CO2 diperlukan 100 molekul O2 dalam 100 molekul CO2 diperlukan 100 molekul O2 dalam metabolisme karbohidrat. RQ lemak 0,7 dan RQ metabolisme karbohidrat. RQ lemak 0,7 dan RQ protein 0,82.protein 0,82.

CO2 yg dihasilkanRQ = ------------------------ O2 yg digunakan

Chloride shiftChloride shift

Gerakan ion Cl- yg mengimbangi Gerakan ion Cl- yg mengimbangi gerakan ion HCO3- dari atau ke gerakan ion HCO3- dari atau ke plasma darah/ sel darah merah pd plasma darah/ sel darah merah pd proses transportasiproses transportasi

Chloride shift di kapiler jaringan Chloride shift di kapiler jaringan berlawanan dg arah chloride shift di berlawanan dg arah chloride shift di kapiler alveolikapiler alveoli

Peranan Sistem PernapasanPeranan Sistem Pernapasandlm Keseimbangan Asam-dlm Keseimbangan Asam-BasaBasa

Peranan: mengatur kandungan H2CO3 Peranan: mengatur kandungan H2CO3 darah dengan mengatur ventilasi (ekskresi-darah dengan mengatur ventilasi (ekskresi-retensi CO2)retensi CO2)

Ggn ekskresi CO2 Ggn ekskresi CO2 retensi CO2 retensi CO2 kandungan HHCO3>BHCO3 kandungan HHCO3>BHCO3 pH<7,3 pH<7,3 Asidosis respiratorikAsidosis respiratorik

Ggn ekskresi CO2 Ggn ekskresi CO2 CO2 hilang >> CO2 hilang >> kandungan BHCO3>HHCO3 kandungan BHCO3>HHCO3 pH>7,5 pH>7,5 Alkalosis respiratorikAlkalosis respiratorik

Sistem Ekskresi GinjalSistem Ekskresi Ginjal

Mengatur kandungan garam Mengatur kandungan garam bikarbonat dlm darah dgn cara:bikarbonat dlm darah dgn cara:

1. Mobilisasi ion H1. Mobilisasi ion H++ di tubulus di tubulus proksimal dg reabsorbsi Na proksimal dg reabsorbsi Na++

2. Sekresi ion H2. Sekresi ion H++ di tubulus di tubulus distal ditukar dg Na distal ditukar dg Na++

3. Membentuk amonia (NH43. Membentuk amonia (NH4++) ) di tubulus distal di tubulus distal menggantikan Na menggantikan Na+ + yg yg terpakai untuk no.2 terpakai untuk no.2

Usaha penghematan NaUsaha penghematan Na+ + mengikat bikarbonatmengikat bikarbonat

Garam bikarbonat (BHCO3): Garam bikarbonat (BHCO3): Asam karbonat (HHCO3)Asam karbonat (HHCO3) [BHCO3] < [HHCO3] [BHCO3] < [HHCO3] asidosis asidosis

metabolikmetabolik [BHCO3] > [HHCO3] [BHCO3] > [HHCO3] alkalosis alkalosis

metabolikmetabolik

Elektroli t Elektroli t ~ Mineral~ Mineral 4% penyusun tubuh adalah mineral4% penyusun tubuh adalah mineral Peranannya dlm tubuh:Peranannya dlm tubuh:

1. kofaktor/aktivator enzim1. kofaktor/aktivator enzim2. pembentuk garam appatite pd tulang & gigi2. pembentuk garam appatite pd tulang & gigi3. komponen hormon 3. komponen hormon 4. komponen senyawa biologis aktif4. komponen senyawa biologis aktif

Kelompok mineral tubuhKelompok mineral tubuh1. Elemen utama: C,H,O,N,S,P, Mg, Na,K, Cl1. Elemen utama: C,H,O,N,S,P, Mg, Na,K, Cl2. Trace elements: Co, Cu, Zn, I, Fe, Silikon, Mn, 2. Trace elements: Co, Cu, Zn, I, Fe, Silikon, Mn, Mo, Se, Cr Mo, Se, Cr3. Dibutuhkan binatang, blm tentu oleh manusia: 3. Dibutuhkan binatang, blm tentu oleh manusia: Arsen, Cad, Ni, Silikon, Timah, Vanadium Arsen, Cad, Ni, Silikon, Timah, Vanadium4. Bersifat racun untuk manusia & binatang: Ag, 4. Bersifat racun untuk manusia & binatang: Ag, Hg, Pb Hg, Pb

Kebanyakan dlm bentuk garam sukar larut, kec. Na & K Kebanyakan dlm bentuk garam sukar larut, kec. Na & K diekskresi mll tinjadiekskresi mll tinja

MineralMineral

Transport & penyimpanan perlu Transport & penyimpanan perlu protein carrierprotein carrier Co-transcobalamin, Fe-transferin, Co-transcobalamin, Fe-transferin, Cu-albumin, Mn-globulin, dllCu-albumin, Mn-globulin, dll

Ekskresi mll empedu (Cr, Cu, Mn, Zn), Ekskresi mll empedu (Cr, Cu, Mn, Zn), urin (Co, Cr, Mo, Zn), & lepasan sel urin (Co, Cr, Mo, Zn), & lepasan sel mukosa (Fe, Zn)mukosa (Fe, Zn)

Fungsi saling berkaitan: Ca-P, Na-KFungsi saling berkaitan: Ca-P, Na-K

Kalsium & FosforKalsium & Fosfor

membentuk garam Kalsium fosfat dlm tulang & gigi membentuk garam Kalsium fosfat dlm tulang & gigi (80-90%), & jar.Lunak(80-90%), & jar.Lunak

Fungsi Ca2+: penggumpalan darah, kontraksi otot, Fungsi Ca2+: penggumpalan darah, kontraksi otot, penghantar rangsang, aktivitas bbrp enzimpenghantar rangsang, aktivitas bbrp enzim

Fungsi P: transport energi (ATP, ADP, Kreatin P, Fungsi P: transport energi (ATP, ADP, Kreatin P, fosfoenolpiruvatfosfoenolpiruvat

Absorpsi Ca di lumen intestin dipengaruhi oleh PAbsorpsi Ca di lumen intestin dipengaruhi oleh P Ca:P = 1:1-1:3, jika P > 3 absorpsi Ca terhambat Ca:P = 1:1-1:3, jika P > 3 absorpsi Ca terhambat kekurangan Ca kekurangan Ca Rachitis Rachitis

Absorpsi Ca & P dipengaruhi vitamin DAbsorpsi Ca & P dipengaruhi vitamin D Kadar Ca dlm darah diatur oleh hormon paratiroidKadar Ca dlm darah diatur oleh hormon paratiroid

Natrium & KaliumNatrium & Kalium

Penting dalam keseimbangan cairan & Penting dalam keseimbangan cairan & elektrolit serta asam-basaelektrolit serta asam-basa

Fungsi:Fungsi:1. mempertahankan keseimbangan air1. mempertahankan keseimbangan air2. mempertahankan tekanan osmosis2. mempertahankan tekanan osmosis3. mempertahankan keseimbangan asam-3. mempertahankan keseimbangan asam-basabasa4. mekanisme pompa Na-K4. mekanisme pompa Na-K

Metabolisme Na-K oleh hormon aldosteronMetabolisme Na-K oleh hormon aldosteron

Klor & BelerangKlor & Belerang

Peran Cl dlm “chloride shift” Peran Cl dlm “chloride shift” transport CO2 dlm transport CO2 dlm darahdarah

Belerang (S) mrpkn komponen dariBelerang (S) mrpkn komponen dari- asam amino esensial metionin- asam amino esensial metionin- koenzim ASH- koenzim ASH- antikoagulan (heparin)- antikoagulan (heparin)- reduktor glutathion- reduktor glutathion- hormon insulin- hormon insulin- vit. Biotin, as.folat- vit. Biotin, as.folat

Rasio sulfar anorganik:protein dlm urin normal = 5:1 Rasio sulfar anorganik:protein dlm urin normal = 5:1 indeks metabolisme protein dlm tubuh indeks metabolisme protein dlm tubuh

Magnesium Magnesium

Mg2+ terdapat di semua jaringan tubuh (di intrasel > Mg2+ terdapat di semua jaringan tubuh (di intrasel > ekstrasel)ekstrasel)

Semua reaksi yg menggunakan ATP melibatkan Mg2+Semua reaksi yg menggunakan ATP melibatkan Mg2+ Peranan:Peranan:

- sintesis protein, asam nukleat, nukleotida, lipid, & - sintesis protein, asam nukleat, nukleotida, lipid, & karbohiratkarbohirat- kontraksi otot- kontraksi otot

70% Mh bergabung dg Ca & P dlm tulang & gigi 70% Mh bergabung dg Ca & P dlm tulang & gigi membentuk garam appatitemembentuk garam appatite

Organ yg sensitif dg defisiensi Mg: jantung, ginjal & Organ yg sensitif dg defisiensi Mg: jantung, ginjal & neuromuskularneuromuskular

Absorpsi di intestin, ekskresi di ginjal 35-45% asupan Absorpsi di intestin, ekskresi di ginjal 35-45% asupan Mg makananMg makanan

BesiBesi

Tubuh mengandung 3-4 gram.Tubuh mengandung 3-4 gram. Peranan: respirasi seluler (unsur Hb, sistem Peranan: respirasi seluler (unsur Hb, sistem

sitokrom, enzim katalase-peroksidase)sitokrom, enzim katalase-peroksidase) Besi aktif: FeBesi aktif: Fe2+2+ & Fe & Fe3+3+ , dlm makanan: ion ferri , dlm makanan: ion ferri

(Fe(Fe3+3+) terikat seny.organik) terikat seny.organik Mukosa intestin mengandung apoferritin Mukosa intestin mengandung apoferritin

mengatur jumlah besi makanan yang mengatur jumlah besi makanan yang diserap (dlm bentul ferro/ Fediserap (dlm bentul ferro/ Fe2+2+))

Kelebihan besi dikekskresi mll tinja Kelebihan besi dikekskresi mll tinja hitam hitam kelam-mengkilat kelam-mengkilat Mucosal block systemMucosal block system

Mucosal Block SystemMucosal Block System

Besi makanan/FeBesi makanan/Fe3+3+

↓↓reduksi oleh HCl lambung dllreduksi oleh HCl lambung dll

mjd Femjd Fe2+2+ ↓↓

Diserap di mukosa intestinDiserap di mukosa intestin↓↓

Di sel mukosa diubah mjd FeDi sel mukosa diubah mjd Fe3+3+ untuk disimpan untuk disimpan↓↓

FeFe3+3+ diikat oleh apoferritin diikat oleh apoferritin ferritin ferritin(bila Fe blm dibutuhkan tubuh, apoferitin jenuh dg Fe(bila Fe blm dibutuhkan tubuh, apoferitin jenuh dg Fe3+3+;; Fe Fe2+2+ tdk bisa tdk bisa

masuk ke sel mukosa masuk ke sel mukosa ekskresi mll tinja) ekskresi mll tinja)↓↓

Jika Fe dibutuhkan, feritin melepas ion FeJika Fe dibutuhkan, feritin melepas ion Fe3+3+ Fe Fe2+2+

BesiBesi

FeFe2+ 2+ diserap intestin masuk ke sirkulasidiserap intestin masuk ke sirkulasi↓↓

FeFe2+2+→→ Fe Fe3+3+

↓↓FeFe3+ 3+ diikat oleh protein diikat oleh protein transferin transferin

↓↓Ditransport ke jaringanDitransport ke jaringan

Anemia nutrisi (mikrositer hipokromik) dg Hb rendah krn Anemia nutrisi (mikrositer hipokromik) dg Hb rendah krn infeksi cacing tambang & perdarahan masifinfeksi cacing tambang & perdarahan masif

Kelebihan besi krn transfusi Kelebihan besi krn transfusi hemosiderosis hemosiderosis Pil KB Pil KB meningkatkan pembuangan besi meningkatkan pembuangan besi

Enzim feroksida

TembagaTembaga

Tubuh manusia mengandung 100-150 mg CuTubuh manusia mengandung 100-150 mg Cu Hati, otot, SSP, jantung & ginjal : kandungan Cu tinggiHati, otot, SSP, jantung & ginjal : kandungan Cu tinggi Saliva & getah lambung mengandung senyawa BM Saliva & getah lambung mengandung senyawa BM

rendah membentuk senyawa kompleks mudah larut dg rendah membentuk senyawa kompleks mudah larut dg Cu2+ Cu2+ Cu2+ mudah diserap di mukosa intestin Cu2+ mudah diserap di mukosa intestin

Dlm sel mukosa intestin, Cu2+ dibebaskan kemudian Dlm sel mukosa intestin, Cu2+ dibebaskan kemudian diikat oleh diikat oleh metalotionnein metalotionnein

Di dalam darah 5% Cu diikat oleh albumin, sisanya Di dalam darah 5% Cu diikat oleh albumin, sisanya diikat oleh seruloplasmin (alfa-2-globulin)diikat oleh seruloplasmin (alfa-2-globulin)

Cu berhubungan dg senyawa biologis aktif lain spt MAO Cu berhubungan dg senyawa biologis aktif lain spt MAO (monoamin oksidase), superoksida dismutase, (monoamin oksidase), superoksida dismutase, tirosinase, sitokrom oksidasetirosinase, sitokrom oksidase

YodiumYodium

Merupakan komponen hormon tiroksin (T3 & T4)Merupakan komponen hormon tiroksin (T3 & T4) Pengambilan I oleh kel. Tiroid dipengaruhi hormon Pengambilan I oleh kel. Tiroid dipengaruhi hormon

TSH (tirotropik, Thyroid Stimulating Hormone) TSH (tirotropik, Thyroid Stimulating Hormone) Sebelum disekresi ke dalam sirkulasi, disimpan di Sebelum disekresi ke dalam sirkulasi, disimpan di

kel. Tiroid dlm bentuk berikatan dg globulin kel. Tiroid dlm bentuk berikatan dg globulin (tiroglobulin)(tiroglobulin)

Ekskresi yodium mll urin, sedikit dlm air liur & air Ekskresi yodium mll urin, sedikit dlm air liur & air susususu

Defisiensi yodium Defisiensi yodium hipertrofi kel tiroid/gondok; hipertrofi kel tiroid/gondok; myxedema & cretinisme (jika terjadi sejak myxedema & cretinisme (jika terjadi sejak intrauterin) intrauterin)

Daftar PustakaDaftar Pustaka

Hardjasasmita, Panjita. 2000. Hardjasasmita, Panjita. 2000. Ikhtisar Ikhtisar Biokimia Dasar A. Biokimia Dasar A. Jakarta: Balai Jakarta: Balai Penerbit FKUIPenerbit FKUI

Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes, Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes, P.A., & Rodwell, VW.1996. P.A., & Rodwell, VW.1996. Harper’s Harper’s Biochemistry.Biochemistry. 24th ed. London: Prentice-Hall International, Inc.