biokimia cairan tubuh

BIOKIMIA

CAIRAN TUBUH &

KESEIMBANGAN ASAM BASA

Dr. Fransiska Lanni, MSFakultas Ilmu Kesehatan

Universitas Respati Yogyakarta

A. Distribusi & cairan tubuhB. Komposisi cairan tubuhC. Keseimbangan asam-basaD. Buffer dan Kontrol pH

Sub Topik Bahasan

Kompetensi mata kuliah : Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa diharapkan mampu 1. memahami konsep biokimiawi cairan tubuh 2. memahami distribusi & komposisi cairan tubuh 3. menyebut dan mendiskripsikan komposisi cairan ekstra dan intraselular 4. membedakan cairan ekstra dengan intraselular 5. memahami konsep keseimbangan asam-basa dalam tubuh 6. menerangkan peranan buffer dan regulasi pH darah 7. menerangkan mekanisme terjadinya dan kompensasi acidosis & alkalosis

Komposisi Tubuh manusiaKomposisi Tubuh manusia

-60-70% adalah air-Komponen organik dan anorganik 30-40%

Distribusi cairan tubuh - bervariasi tergantung : - jumlah sel (body mass), - jenis kelamin - umur - aktivitas & keadaan fisiologis tertentu - Total Body Water (TBW) kira-kira : 55 - 70% pada laki-laki dewasa 40 - 60% pada wanita dewasa 65 - 78% pada anak-anak 40 – 50% pada orang tua

DISTRIBUSI CAIRAN TUBUH

EXTRA CELLUAR FLUID (30%)

INTRA CELLULAR FLUID (70%)

INTERSTITIAL FLUID(20-23%)

PLASMA (7,5%)

TRANSCELLULAR FLUID(2,5%)

Cairan cerebrospinalIntra ocular

PleuralPeritonealSynovial

Sekret Digestivus

Komposisi dasar cairan Tubuh:Komposisi dasar cairan Tubuh: Komponen mayor = Air sebagai pelarutKomponen mayor = Air sebagai pelarut Elektrolit (Anion & Kation)Elektrolit (Anion & Kation) Senyawa organik & an-organikSenyawa organik & an-organik Komposisi dan prosentase bervariasi untuk Komposisi dan prosentase bervariasi untuk

setiap komponensetiap komponen Distribusi cairan ECF & ICF dlm tubuhDistribusi cairan ECF & ICF dlm tubuh ditentukan oleh tekanan osmotik.ditentukan oleh tekanan osmotik. Tekanan osmotik ditentukan oleh:Tekanan osmotik ditentukan oleh:

1. Senyawa organik BM tinggi (ex.protein) 1. Senyawa organik BM tinggi (ex.protein) 2. Senyawa organik BM kecil, jmlh 2. Senyawa organik BM kecil, jmlh besar (ex. glukosa)besar (ex. glukosa)

3. Ion Na 3. Ion Na++ di ekstrasel & K di ekstrasel & K++ di intrasel di intrasel

AirAir

Air: media semua reaksi kimia dlm sel hidupAir: media semua reaksi kimia dlm sel hidup Air sebagai pelarut universal bersifat polar Air sebagai pelarut universal bersifat polar membentuk ikatan membentuk ikatan

hydrogen yang mudah berikatan dan lepashydrogen yang mudah berikatan dan lepas Air terdissosiasi membentuk proton/ ion hidrogen (HAir terdissosiasi membentuk proton/ ion hidrogen (H ++) ) & ion hidroksil (OH& ion hidroksil (OH-)-)

Mekanisme homeostasis Mekanisme homeostasis mempertahankan lingkungan intrasel tetap mempertahankan lingkungan intrasel tetap konstan konstan tergantung pada pH, volume cairan & elektrolit/mineral tergantung pada pH, volume cairan & elektrolit/mineral

Sumber Air tubuh :Sumber Air tubuh : - Exogen dari Intake makanan & Minuman- Exogen dari Intake makanan & Minuman - Endogen dari air katabolisme- Endogen dari air katabolisme

≠≠

ElektrolitElektrolit Substansi yang molekulnya dapat terurai (dissosiasi) ke bentuk Substansi yang molekulnya dapat terurai (dissosiasi) ke bentuk

ion (partikel bermuatan) jika berada dalam airion (partikel bermuatan) jika berada dalam air Kation: bermuatan positif (NaKation: bermuatan positif (Na++, K, K++, Ca, Ca2+2+, Mg, Mg2+2+)) Anion : bermuatan negatif(HCOAnion : bermuatan negatif(HCO33

--, CL, CL--, HPO, HPO442-2- SO SO44

2-2-)) Satuan untuk elektrolit :Satuan untuk elektrolit : - - International standard= millimole per liter (mmol/L)International standard= millimole per liter (mmol/L) - U.S.A - U.S.A standard = standard = milliequivalent (mEq) milliequivalent (mEq)

Komposisi cairan extra & intraselular

- Cairan intraselular dan extraselular sangat berbeda- Cairan intraselular : * mengandung lebih banyak protein * konsentrasi ionik juga berbeda ion utama pada ECF = Na+ dan Cl- ICF = K+ dan PO4

3-

Komposisi Cairan intraselular---------------------------------------------------- Senyawa Sel manusia (%) ----------------------------------------------------1. Air 60,0 2. mineral 4,33. Senyawa organik 35,7 Karbohidrat 6,2 Lemak 11,7 Protein 11,8 Asam nukleat---------------------------------------------------Elektrolit penting untuk homeostatis sel : K+, Mg2+, PO4

2-, Na+, Cl-, HCO3-, SO4

2-

-Glukosa penting untuk metabolisme selular-Lipid dalam bentuk emulsi ex. lemak netral, fosfolipid dan kolesterol-Asam amino banyak terdapat terutama pada sitoplasma (ribosom) untuk sintesis protein-Asam nukleat terdapat dalam inti sel, sitoplasma damn mitokondria-Oksigen relatif tinggi untuk reaksi oksidasi-CO2 merupakan hasil samping oksidasi, yang segera berdiffusi keluar dari membran sel

Komposisi Cairan Extraselular - berbeda satu sama lain, tergantung fungsinya * Plasma darah kaya akan protein * Getah lambung kaya akan HCl, Enzim dll * Saliva glykoprotein (mucin), enzim * Urin metabolit; ureum dll - Kation utama adalah Na+

- Anion utama adalah Cl-

Ex. ECF 1 Ex. ECF 1 Plasma Darah Plasma DarahKomposisi kimiawi :Komposisi kimiawi : 90% air90% air Sisanya Sisanya

Nutrient (Karbohidrat, Lemak, Protein, Mineral, Vitamin dll)Nutrient (Karbohidrat, Lemak, Protein, Mineral, Vitamin dll) Electrolit (ion-ion terlarut; kation & anion)Electrolit (ion-ion terlarut; kation & anion) Gas (COGas (CO22)) Protein (Albumin, Globulin, Fibrinogen dll)Protein (Albumin, Globulin, Fibrinogen dll) Faktor pembekuan darah (Clotting factors)Faktor pembekuan darah (Clotting factors) Antibody (Ig, interferon, sitokin dll)Antibody (Ig, interferon, sitokin dll) Metabolit (keton, pigment empedu, laktat, ureum dll)Metabolit (keton, pigment empedu, laktat, ureum dll) Enzyme, hormon (peptida)Enzyme, hormon (peptida)

pH dipertahankan dalam kisaran 7.35 s/d 7.45pH dipertahankan dalam kisaran 7.35 s/d 7.45

Ex. ECF 2 Ex. ECF 2 Cairan Cairan Gastrointestinal Gastrointestinal

Jenis Jenis SekretSekret

VolumeVolume(mL/24h)(mL/24h)

Na (meq/L)Na (meq/L) K (meq/L)K (meq/L) Cl (meq/L)Cl (meq/L) HCOHCO33 (meq/L)(meq/L)

SalivaSaliva 15001500 1010 2626 1010 3030

LambungLambung 15001500 6060 1010 130130

DuodenumDuodenum 100 – 2000100 – 2000 140140 8080 8080

IleumIleum 30003000 140140 104104 104104 3030

Colon/Colon/PancreasPancreas 100 – 800100 – 800 60 / 14060 / 140 30 / 530 / 5 40 / 7040 / 70 / 115/ 115

EmpeduEmpedu 50 - 80050 - 800 145145 100100 100100 3535

AirAir

Air: media semua reaksi kimia dlm sel hidupAir: media semua reaksi kimia dlm sel hidup Air sebagai pelarut universal bersifat polar Air sebagai pelarut universal bersifat polar membentuk ikatan membentuk ikatan

hydrogen yang mudah berikatan dan lepashydrogen yang mudah berikatan dan lepas Air terdissosiasi membentuk proton/ ion hidrogen (HAir terdissosiasi membentuk proton/ ion hidrogen (H ++) ) & ion hidroksil (OH& ion hidroksil (OH-)-)

Mekanisme homeostasis Mekanisme homeostasis mempertahankan lingkungan intrasel tetap mempertahankan lingkungan intrasel tetap konstan konstan tergantung pada pH, volume cairan & elektrolit/mineral tergantung pada pH, volume cairan & elektrolit/mineral

≠≠

pHpH pH ditetapkan dari air murni aquabidest (ddHpH ditetapkan dari air murni aquabidest (ddH22O) pada suhu kamar O) pada suhu kamar

maka akan terdissosiasi sempurna menjadi maka akan terdissosiasi sempurna menjadi HH22O <----> HO <----> H++ + OH + OH--

pH = - log [HpH = - log [H++] ; pOH = - log [OH] ; pOH = - log [OH --] ] 7 7maka nilai pH + pOH = 14maka nilai pH + pOH = 14

Istilah pOH jarang digunakan yang sering digunakan adalah pHIstilah pOH jarang digunakan yang sering digunakan adalah pH pH = 7 (netral); pH < 7 = asam ; pH > 7 = basapH = 7 (netral); pH < 7 = asam ; pH > 7 = basa pH rendah (asam) maka [HpH rendah (asam) maka [H++] ] tinggi; tinggi;

pH tinggi (basa) maka [HpH tinggi (basa) maka [H++] ] rendah rendah Asam Asam donor proton; basa donor proton; basa akseptor proton akseptor proton Sebagian besar zat biokimia adalah asam lemah dan basa lemahSebagian besar zat biokimia adalah asam lemah dan basa lemah berperan dalam sistem buffer atau penyangga: mencegah berperan dalam sistem buffer atau penyangga: mencegah

perubahan pH jika terjadi produksi atau konsumsi protonperubahan pH jika terjadi produksi atau konsumsi proton

LecturePLUS Timberlake 17

Kisaran pHKisaran pH

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

NeutralNeutral [H[H++]>[OH]>[OH--]] [H [H++] = [OH] = [OH--] [OH] [OH--]>[H]>[H++]]

Asam Basa

- Jika suatu Molekul di dalam air akan terurai menjadi ion-ion; * Senyawa asam akan menaikkan jumlah ion H+ pH turun. * Senyawa basa akan menurunkan jumlah ion H+ pH naik. - pH Normal cairan tubuh:

* darah Arteri= 7.4 * darah vena & cairan interstitial = 7.35 * Cairan Intracellular = 7.0 -Nilai pH ditentukan oleh banyaknya ion H+

-Di dalam tubuh Ion H+ sebagian besar berasal dari hasil metabolisme; * Katabolisme Asam amino (protein) yang mengandung gugus phospat H2PO4 dan gugus Sulfur H2SO4

* Metabolisme Anaerob glukosa asam laktat * Metabolisme asam lemak aasm organik & benda keton * Sisa metabolisme CO2 yang terlarut dalam H2O plasma menjadi asam carbonat (H2CO3) yang dapat terdisosiasi menjadi HCO3 + H+

Terdapat kolerasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi COTerdapat kolerasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi CO22 ; ; kadar COkadar CO22 rendah rendah pH naik; Kadar CO pH naik; Kadar CO22 tinggi tinggi pH turun pH turun

Keseimbangan Asam-Basa

- Jika suatu Molekul di dalam air akan terurai menjadi ion-ion; * Senyawa asam akan menaikkan jumlah ion H+ pH turun. * Senyawa basa akan menurunkan jumlah ion H+ pH naik. - pH Normal cairan tubuh:

* darah Arteri= 7.4 * darah vena & cairan interstitial = 7.35 * Cairan Intracellular = 7.0 -Nilai pH ditentukan oleh banyaknya ion H+

-Di dalam tubuh Ion H+ sebagian besar berasal dari hasil metabolisme; * Katabolisme Asam amino (protein) yang mengandung gugus phospat H2PO4 dan gugus Sulfur H2SO4

* Metabolisme Anaerob glukosa asam laktat * Metabolisme asam lemak aasm organik & benda keton * Sisa metabolisme CO2 yang terlarut dalam H2O plasma menjadi asam carbonat (H2CO3) yang dapat terdisosiasi menjadi HCO3 + H+

Terdapat kolerasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi COTerdapat kolerasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi CO22 ; ; kadar COkadar CO22 rendah rendah pH naik; Kadar CO pH naik; Kadar CO22 tinggi tinggi pH turun pH turun

Keseimbangan Asam-Basa

Korelasi antara Kadar (Tekanan) COKorelasi antara Kadar (Tekanan) CO22 dgn pH dgn pH

Homeostatis (pH 7,35-7,45) pada P CO2 40-45 mm Hg

Acidosis (pH < 7,35) jika P CO2 > 40-45 mm Hg (ex hipoventilasi) Alkalosis (pH > 7,45 jika P CO2 < 40-45 mm Hg (ex hyperventilasi)

Keseimbangan Asam-Basa Darah• Agar reaksi kimia dapat berjalan lancar pH darah harus dipertahankan dalam kisaran 7.35 -7.45 • Berada diluar kisaran ini dapat mengancam jiwa, karena metabolisme /reaksi biokimiawi terganggu • Untuk mempertahankan kisaran pH tersebut maka berperan - system buffer (beraksi dlm beberapa detik) - respirasi (beraksi dlm 1-3 menit) - ginjal (beraksi dlm jam sampai hari)* Jika pH darah berada di bawah 7, 35 (acidemia) acidosis di atas 7, 45 (alkalidemia) alkalosis

Gangguan Keseimbangan Asam Basa (1)

Alkalosis dan Acidosis Respiratory - Agar pH darah tetap dalam kisaran 7,35-7,45 maka Tubuh harus mempertahankan ratio HCO3

-/H2CO3 20 :1 - Jika pola napas terganggu maka dapat terjadi : Alkalosis respiratory - disebabkan oleh hyperventilasi - jumlah CO2 dalam plasma menurun PCO2 menurun pH naik - tindakan : pemberian CO2 atau udara habis napas

Acidosis respiratory - disebabkan hypoventilasi - jumlah CO2 dalam plasma meningkat PCO2 meningkat pH turun tindakan : pemberian HCO3

- via intravena

Acidosis dan alkalosis Metabolik

Acidosis Metabolik - dapat disebabkan oleh diabetes melitus yg tidak terkontrol pembongkaran lemak jadi energy menghasilkan benda keton yang bersifat asam - diare berkepanjangan; elektrolit (kation) banyak yang hilang - overdosis aspirin (aspirin = asam), - konsumsi alkohol berlebihan - pasca latihan fisik berat (degradasi lemak benda keton dan pembentukan asam laktat)

Alkolosis metabolik - disebabkan oleh muntah berkepanjangan (asam lambung hilang) - penggunaan bikarbonat berlebihan misalnya sbg obat sakit maag (umumnya obat sakit maag adalah basa kuat)

Gangguan Keseimbangan Asam Basa (2)

terdiri dari asam lemah dan anionnyaterdiri dari asam lemah dan anionnya Melalui 3 SystemMelalui 3 System

System buffer asam karbonat-System buffer asam karbonat- bi-karbonat bi-karbonat System buffer PhosfatSystem buffer Phosfat System buffer proteinSystem buffer protein

System Buffer

System Buffer Asam karbonat-BicarbonateSystem Buffer Asam karbonat-Bicarbonate

- CO2 sisa metabolisme terlarut dalam air (plasma) asam carbonat bicarbonat + ion H+

CO2 + H2O « H2CO3 « H+ + HCO3¯

-pada alkalosis H+ + HCO3¯ H2CO3 ( pH menurun)

-pada acidosis H2CO3 H+ + HCO3¯ ( pH meningkat)

System Buffer PhosphatSystem Buffer Phosphat

- Prinsip sama dengan System buffer Asam Karbonat-Bikarbonat - PO4 sisa metabolisme terlarut dalam air (plasma) H2PO4 Hydrophosphat + H+

PO4 + H2O « H2PO4 « H+ + HPO42¯

-pada alkalosis H+ + HPO42¯ H2PO4 ( pH menurun)

-pada acidosis H2PO4 H+ + HPO42¯ ( pH meningkat)

System Buffer Protein (asam Amino)System Buffer Protein (asam Amino)

Figure 27.8

- Protein Plasma merupakan system buffer yang kuat - Sebagian asam amino protein tersebut yang mempunyai:

* gugus karboksil bebas (asam lemah) * yang bertindak sebagai basa lemah adalah gugus amino

- Asam amino Amphoteric dapat berperan baik sebagai asam maupun basa lemah - Jika pH naik (alkalosis) maka AA akan melepas H+ pH turun- Jika pH turun (acidosis) maka AA akan mengikat ion H+ pH naik

Kompensasi AcidosisKompensasi Acidosis

- Dalam keadaan acidosis maka laju dan kedalaman nafas ditingkatkan (hyperventilasi)- Jumlah CO2 yang dikeluarkan dari napas meningkat, maka PCO2 turun dari normal pH akan meningkat- Ginjal akan membuang ion H+ melalui urin pH meningkat- Bikarbonat akan terbentuk menaikkan pH- Acidosis terkompensasi

Kompensasi AlkalosisKompensasi Alkalosis

-Dalam keadaan alkalosis maka laju dan kedalaman nafas menurun (hypoventilasi)-Jumlah CO2 yang dikeluarkan dari napas menurun, maka PCO2 meningkat pH akan menurun-Ginjal akan membuang bicarnonat pH menurun-Ion H+ akan terbentuk menaikkan pH-Alkalosis terkompensasi

Air adalah sumber kehidupan…………………… Terima kasih & selamat belajar …….