AIR DALAM SISTEM HAYATIsifat, pH, dan sistem buffer
PERANAN AIR BAGI MAKHLUK HIDUP
¨ Pelarut¨ Medium transport (cth: darah)¨ Metabolit (cth: fotosintesis)¨ Pengontrol suhu tubuh (keringat)¨ Agen penyangga (turgiditas pada
tanaman)
AIR SEBAGAI PELARUT (1) Melarutkan sebagian besar
senyawa organik dan anorganik
Dibutuhkan untuk semua reaksi biokimia
Melarutkan sisa hasil metabolisme seperti garam empedu, urea, dll.
Air melarutkan garam-garam mineral di dalam tanah sehingga dapat diserap oleh akar tanaman
• O2 terlarut dalam air sehingga dapat berdifusi dari alveolus ke dalam eritrosit.
• CO2 terlarut di dalam air dan berdifusi ke dalam sel mesofil daun.
AIR SEBAGAI PELARUT (2)
AIR SEBAGAI MEDIUM TRANSPORT
Plasma darah manusia 90 %
tersusun oleh air
Plasma darah membawa senyawa
terlarut, cth: hormon, hasil
ekskresi, dan gas
Gula dan garam mineral terlarut di
dalam air untuk dibawa ke seluruh
bagian tumbuhan
Air sebagai Medium Transport
• Plasma darah manusia sebagian besar tersusun dari air
Air dalam Metabolisme
Karbohidrat dihasilkan selama
fotosintesis dari hasil reaksi karbon
dioksida dan air
Air sebagai penyangga dan menjaga bentuk sel
• Air mempertahankan turgiditas sel tanaman
Struktur Molekul Air Atom oksigen di dalam molekul air
memiliki 4 pasangan elektron
Dua pasangan elektron terikat secara kovalen dengan atom hidrogen
Dua pasangan sisanya menjadi pasangan elektron bebas
Geometri air berbentuk tetrahedron terdistorsi
Elektronegativitas oksigen menimbulkan momen dipol
Peranan Ikatan Hidrogen
Sifat unik air: titik didih dan titik leleh
Struktur dan fungsi protein
Struktur dan fungsi DNA
Struktur dan fungsi polisakarida
Peranan Ikatan Hidrogen Pengikatan substrat
terhadap enzim
Pengikatan hormon terhadap reseptornya
Interaksi mRNA dengan tRNA
Air sebagai Pelarut
• Air adalah pelarut yang buruk untuk senyawa:– Gas nonpolar (cth: metana, hidrogen)– Senyawa aromatik (cth: benzena)– Karbon alifatik
• Air adalah pelarut yang baik untuk senyawa polar dan bermuatan, cth:– Asam amino dan peptida– Alkohol rantai pendek– Karbohidrat
KESEIMBANGAN ASAM-BASA DAN SISTEM BUFFER
Apakah pH itu?
pH didefinisikan sebagai logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen
Jumlah pH dan pOH harus = 14
Pada larutan netral, [H+] = [OH-], pH= 7
pH = -log[H+]
214- M101]OH][H[ wK
14]OHlog[]Hlog[ -
14pOHpH
KESEIMBANGAN ASAM BASA
Produk akhir katabolisme karbohidrat, lipid, dan protein umumnya berupa senyawa asam
Peningkatan konsentrasi H+ dapat mengubah muatan dan fungsi protein, enzim, asam nukleat, hormon, dll.
pH normal darah 7,35-7,45.
Pada manusia, pH cairan tubuh dijaga dan diatur oleh sistem buffer dan organ paru-paru dan ginjal
Prinsip Disosiasi Elektrolit Lemah
Elektrolit lemah terdisosiasi sebagian di dalam air
Ka merupakan konstanta
yang menunjukkan tingkat disosiasi elektrolit tsb
Jika Ka diketahui, maka
[H+] akan dapat dihitung.
CH3
O
OH
CH3
O
O
+ H2O-+ H3O
+
Keq
]OH[ 2 eqa KK
M1074.1COOH]CH[
]COOCH][H[ 5
3
-3
aK
]COOCH[
]COOHCH[][
3
3
aKH
•Larutan buffer dapat mempertahankan pHnya. • Pada pH = pKa, rasio asam lemah dan bentuk anionnya adalah 50:50
•Kapasitas buffer: kemampuan buffer untuk mempertahankan pHnya pada saat penambahan asam/basa kuat
•Kapasitas buffer paling kuat pada saat pH = pKa
Buffer adalah Campuran Asam Lemah dan Anionnya
Penambahan asam kuat (HCl):CH3COO- + HCl CH3COOH + Cl-
Penambahan basa kuat (NaOH):CH3COOH +NaOH CH3COO- +H2O + Na+
Mekanisme buffer untuk basa lemah dan asam konjugatnya sama
Sistem Buffer Biologis
1. Sistem buffer karbonat/bikarbonat 2. Sistem buffer protein 3. Sistem buffer hemoglobin 4. Sistem buffer fosfat
Sistem Buffer Asam Karbonat/Bikarbonat
Terdapat di dalam plasma darah
Dalam kondisi fisiologis, rasio bikarbonat terhadap asam karbonat dalam plasma darah: 20:1
Merupakan sistem buffer yang bersifat kompleksCO2 + H2O H2CO3 HCO3
- + H+
Reaksi di atas berjalan lambat di dalam plasma. Karbonat anhidrase dapat mempercepat reaksi ini.
GANGGUAN KESEIMBANGAN ASAM-BASA
pH tubuh dijaga 7.37 – 7.44o Asidosis: pH < 7.37o Alkalosis: pH > 7.44
Gangguan keseimbangan ini dibagi menjadi:• Asidosis Metabolik• Asidosis Respiratori• Alkalosis Metabolik• Alkalosis Respiratori
1. Asidosis Metabolik Ditandai dengan menurunnya kadar bikarbonat dalam tubuh.
Penyebab:1. Kecepatan produksi asam organik melebihi
kecepatan eliminasinya, contohnya akumulasi asam laktat akibat olahraga berat, dan konsumsi alkohol
2. Akumulasi asam di dalam tubuh, contohnya pada kasus gagal ginjal
3. Hilangnya bikarbonat akibat diare berkepanjangan
Gagal ginjal
Asidosis Renal tubular
ketoasidosis diabetik
asidosis laktat
Hipoksia
Peningkatan konsumsi asam
inhibitor karbonat anhidrase
overdosis salisilat
Penyebab Asidosis Metabolik
2. Asidosis Respiratorik Dicirikan dengan akumulasi CO2, dan penurunan
konsentrasi bikarbonat dan pH
Disebabkan oleh kegagalan pernafasan secara tiba-tiba. CO2 dari hasil metabolisme tidak bisa dikeluarkan dari dalam tubuh.
Penyebab asidosis respiratorik lainnya: • Overdosis narkotika atau barbiturat• Trauma• Infeksi pada saluran pernafasan• Stroke, asma, bronkitis
3. Alkalosis Metabolik Ditandai dengan peningkatan kadar bikarbonat
plasma darah
Diakibatkan oleh kehilangan asam lambung (muntah), konsumsi alkali berlebih
Penyebab alkalosis metabolik: Hilangnya ion H+
Defisiensi K+
Hiperaldosteronisme (aldosteron>kondisi normal)
Sindrom Cushing Terapi Antasida, diuretik, kortikosteroid
4. Alkalosis Respiratorik Alkalosis respiratorik terjadi ketika kecepatan
respirasi meningkat secara abnormal (hiperventilasi).
Kadar CO2 dalam darah menurun, pH darah meningkat.
Hiperventilasi terjadi pada kondisi panik, adanya iritasi pada saluran pernafasan, dan cedera kepala yang mengakibatkan kerusakan pada pusat pengaturan pernafasan, penyalahgunaan obat, kafein, dan aspirin.
~ End ~