BIOKIMIACAIRAN TUBUH

& KESEIMBANGAN ASAM BASA

Dr. Fransiska Lanni, MSFakultas Kedokteran UKDW

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

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 pelarut Komponen mayor = Air sebagai pelarut Elektrolit (Anion & Kation)Elektrolit (Anion & Kation) Senyawa organik & an-organikSenyawa organik & an-organik Komposisi dan prosentase bervariasi Komposisi dan prosentase bervariasi

untuk setiap komponenuntuk setiap 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 1. Senyawa organik BM tinggi (ex.protein)(ex.protein)

2. Senyawa organik BM kecil, jumlah 2. Senyawa organik BM kecil, jumlah

besar (ex. glukosa)besar (ex. glukosa) 3. Ion Na 3. Ion Na++ di ekstrasel & K di ekstrasel & K++ di intrasel di intrasel

AirAir Media untuk semua reaksi kimia dlm sel Media untuk semua reaksi kimia dlm sel

hiduphidup Sebagai pelarut universal bersifat polar Sebagai pelarut universal bersifat polar

membentuk ikatan hydrogen yang mudah membentuk ikatan hydrogen yang mudah berikatan dan lepasberikatan dan lepas

Terdissosiasi sempurna membentuk proton/ Terdissosiasi sempurna membentuk proton/ ion hidrogen (Hion hidrogen (H++) & ion hidroksil (OH) & ion hidroksil (OH-)-)

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

Aquadest = Distilated Water (dHAquadest = Distilated Water (dH22OO Aquabidest = Double distilated Water (ddHAquabidest = Double distilated Water (ddH22O)O) 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 anorganik yang dapat terurai ke Substansi anorganik yang dapat terurai ke

bentuk ion positif dan ion negatif jika berada bentuk ion positif dan ion negatif jika berada dalam air,dalam air, Kation: bermuatan positif (NaKation: bermuatan positif (Na++, K, K++, Ca, Ca2+2+, ,

MgMg2+2+)) Anion : bermuatan negatif(HCOAnion : bermuatan negatif(HCO33

--, CL, CL--, HPO, HPO442-2-

SOSO442-2-))

Bersifat polar dan dapat menghantarkan listrikBersifat polar dan dapat menghantarkan listrik Fungsi dalam tubuh :Fungsi dalam tubuh : - kontrol osmosis ECF dan ICF- kontrol osmosis ECF dan ICF - membantu mempertahankan - membantu mempertahankan

keseimbangan asam-basakeseimbangan asam-basa - menghantarkan arus listrik- menghantarkan arus listrik - berperan sebagai kofaktor (membantu - berperan sebagai kofaktor (membantu

kerja enzim)kerja enzim) Satuan untuk elektrolit :Satuan untuk elektrolit : - International standard- International standard = millimole per liter (mmol/L)= millimole per liter (mmol/L) - U.S.A standard - U.S.A 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 PO43-

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+, PO42-, Na+, Cl-, HCO3

-, SO42-

-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

Kation utama ICFKation utama ICF Fungsi :Fungsi : - menstabilkan resting membrane- menstabilkan resting membrane potential pada neurons dan potential pada neurons dan

serabutserabut otototot - memelihara keseimbangan cairan - memelihara keseimbangan cairan

ICFICF - mengatur pH cairan tubuh - mengatur pH cairan tubuh bertukar dengan H+bertukar dengan H+ Kadarnya dikontrol oleh aldosterone Kadarnya dikontrol oleh aldosterone

merangsang sel principal pada merangsang sel principal pada ductus collectivus renalis ductus collectivus renalis sekresikan kelebihan Ksekresikan kelebihan K++

Elektrolit Penting ICFElektrolit Penting ICF

Kalium (K+)

Kira-kira 85% pd orang dewasa Kira-kira 85% pd orang dewasa dalam bentuk Kalsium phosphat dalam bentuk Kalsium phosphat pada tulang dan gigipada tulang dan gigi

Sisanya kira2 15% terionisasi Sisanya kira2 15% terionisasi menjadi : Hmenjadi : H22POPO44

--, HPO, HPO442-2-, dan PO, dan PO44

3-3- yang merupakan anion penting ICFyang merupakan anion penting ICF

HPOHPO442-2- merupakan buffer H merupakan buffer H++ dalam dalam

cairan tubuh dan urincairan tubuh dan urin Hormon yang berperan dalam Hormon yang berperan dalam

pengaturan HPOpengaturan HPO442-2- dalam darah : dalam darah :

Parathyroid hormone (PTH) Parathyroid hormone (PTH) merangsang reabsorpsi tulang merangsang reabsorpsi tulang terhadap calsium & fosfat dan terhadap calsium & fosfat dan menghambat reabsorbsi ion menghambat reabsorbsi ion fosfat pada ginjalfosfat pada ginjal

Calcitriol (calsitonin) Calcitriol (calsitonin) merangsang absorpsi Fosfat & merangsang absorpsi Fosfat & Kalsium dalam saluran cernaKalsium dalam saluran cerna

Elektrolit Penting ICFElektrolit Penting ICF

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

- Anion utama adalah Cl-

Elektrolit Penting ECFElektrolit Penting ECF

1.Natrium (Na1.Natrium (Na++))

Merupakan kation utama di ECF (> Merupakan kation utama di ECF (> 90%)90%)

Fungsi :Fungsi : - transmisi impuls- transmisi impuls - kontraksi otot- kontraksi otot - keseimbangan cairan dan - keseimbangan cairan dan

electrolitelectrolit Kadarnya dlm darah dipengaruhi Kadarnya dlm darah dipengaruhi

oleh oleh Intake yang mengandung garam Intake yang mengandung garam

natrium (NaCl, vetsin dll)natrium (NaCl, vetsin dll) Hormonal Hormonal - Aldosteron - Aldosteron meningkatkan meningkatkan reabsorbsi renalis reabsorbsi renalis - ADH - ADH jika kadar Na jika kadar Na+ + rendah,rendah, sekresi ADH dihambatsekresi ADH dihambat Atrial natriuretic peptide Atrial natriuretic peptide

meningkatkan ekskresi Nameningkatkan ekskresi Na++ renalisrenalis

Elektrolit Penting ECFElektrolit Penting ECF2. Klorida (Cl2. Klorida (Cl--))

Merupakan anion utama di ECF (98-106%) dan Merupakan anion utama di ECF (98-106%) dan hanya 1-4% di ICFhanya 1-4% di ICF

Berpindah relatif mudah antara ECF dan ICF Berpindah relatif mudah antara ECF dan ICF karena sebagian besar membran selular karena sebagian besar membran selular mempunyai gerbang Clmempunyai gerbang Cl- - dandan

transporternya.transporternya. Fungsi :Fungsi :

- regulasi tekanan osmotic- regulasi tekanan osmotic

- membentuk HCl pd getah lambung- membentuk HCl pd getah lambung

Kadarnya dalam darah dipengaruhi oleh Kadarnya dalam darah dipengaruhi oleh

- intake makanan terkait dengan NaCl- intake makanan terkait dengan NaCl

dan garam klorida lainnyadan garam klorida lainnya

- efektifitas chlorida shift pada- efektifitas chlorida shift pada

erythrocyteerythrocyte

- ADH, menahan eksresi urine,- ADH, menahan eksresi urine, automatis kadar NaClautomatis kadar NaCl

- laju reabsorpsi renalis atas Na- laju reabsorpsi renalis atas Na++ yang yang

sekaligus Clsekaligus Cl--

Ex. ECF 1 Ex. ECF 1 Plasma Plasma DarahDarahKomposisi kimiawi :Komposisi kimiawi :

> 90% air> 90% 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) terlarut ) terlarut dgn H dgn H22O akan membentuk HCOO akan membentuk HCO33

--

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 7.45 (~7,4)pH dipertahankan dalam kisaran 7.35 s/d 7.45 (~7,4)

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

Jenis Jenis SekretSekret

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

Na Na (meq/L)(meq/L)

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

SalivaSaliva15001500 1010 2626 1010 3030

LambungLambung15001500 6060 1010 130130

DuodenuDuodenumm

100 – 100 – 20002000 140140 8080 8080

IleumIleum30003000 140140 104104 104104 3030

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

EmpeduEmpedu50 - 80050 - 800 145145 100100 100100 3535

pHpH pH ditetapkan dari air murni (ddHpH ditetapkan dari air murni (ddH22O) pada suhu kamar (25O) pada suhu kamar (25ooC C

atau 273atau 273ooK maka akan terdissosiasi sempurna menjadi K 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 = 7,0 (netral); pH < 7,0 = asam ; pH > 7,0 = basapH = 7,0 (netral); pH < 7,0 = asam ; pH > 7,0 = 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 aseptor proton aseptor proton Sebagian besar zat biokimia adalah asam lemah dan basa Sebagian besar zat biokimia adalah asam lemah dan basa

lemahlemah berperan dalam sistem buffer atau penyangga berperan dalam sistem buffer atau penyangga Buffer adalah substansi/komponen yang dapat Buffer adalah substansi/komponen yang dapat

mempertahankan pH tetap dalam kisaran normal jika terjadi mempertahankan pH tetap dalam kisaran normal jika terjadi produksi atau konsumsi proton produksi atau konsumsi proton

LecturePLUS Timberlake 20

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, maka : * 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 karbonat (H2CO3) yang dapat terdisosiasi menjadi HCO3 + H+

Terdapat korelasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi COTerdapat korelasi berlawanan antara nilai pH dengan konsentrasi CO22 ; ;

kadar COkadar CO22 rendah rendah pH naik; pH naik;

Kadar COKadar CO22 tinggi tinggi pH turun pH turun

Keseimbangan Asam-Basa

Keseimbangan Asam-Basa Darah

• Agar reaksi kimia dalam tubuh dapat berjalan lancar, maka 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 (aksi dlm beberapa detik) - respirasi (aksi dlm 1-3 menit) - ginjal (aksi dlm jam sampai hari)

* Jika pH darah berada < 7, 35 (acidemia) acidosis > 7, 45 (alkalidemia) alkalosis

Sistem bufferSistem buffer Bertindak cepat dengan Bertindak cepat dengan

mengikat Hmengikat H++

Meningkatkan pH, tetapi Meningkatkan pH, tetapi tidak menghilangkan Htidak menghilangkan H++

Kebanyakan mengandung Kebanyakan mengandung asam lemah dan garamnya asam lemah dan garamnya

System buffer utama dalam System buffer utama dalam tubuhtubuh

* Kimiawi* Kimiawi

- protein, - protein,

- asam karbonat/bikarbonat,- asam karbonat/bikarbonat,

- phosphat- phosphat

* Fisiologis* Fisiologis

- Pernapasan- Pernapasan

- Ginjal - Ginjal

Melalui 3 SystemMelalui 3 System System buffer protein System buffer protein System buffer asam karbonat-System buffer asam karbonat-

bi-karbonat bi-karbonat System buffer PhosfatSystem buffer Phosfat

System Buffer Kimiwai

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

Figure 27.8

- Protein pada ICF dan Plasma merupakan system buffer yang kuat - Hemoglobin pada erythrositHemoglobin pada erythrosit - 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

System Buffer Asam karbonat-BicarbonateSystem Buffer Asam karbonat-Bicarbonate

- Ion bikarbonat (HCOIon bikarbonat (HCO33--) bertindak sebagai basa lemah dan asam ) bertindak sebagai basa lemah dan asam

karbonat karbonat (H(H22COCO33) bertindak sebagai asam lemah) bertindak sebagai asam lemah- HCO3- adalah anion penting baik dalam ICF maupun ECF- HCO3- adalah anion penting baik dalam ICF maupun ECF

- 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 Asam Karbonat/BikarbonatSystem Buffer Asam Karbonat/Bikarbonat Ion bikarbonat (HCOIon bikarbonat (HCO33

--) bertindak sebagai basa lemah dan asam ) bertindak sebagai basa lemah dan asam karbonat (Hkarbonat (H22COCO33) bertindak sebagai asam lemah) bertindak sebagai asam lemah

HCOHCO33-- adalah anion penting baik dalam ICF maupun ECF adalah anion penting baik dalam ICF maupun ECF

System Buffer PhosphateSystem Buffer Phosphate

Dalam bentuk asam phosphate (HDalam bentuk asam phosphate (H22POPO44--) dan hydro phosphate ) dan hydro phosphate

(HPO(HPO442-2-))

Phosphat merupakan anion utama pada ICF dan sedikit pada ECFPhosphat merupakan anion utama pada ICF dan sedikit pada ECF Pengatur pH utama dalam cytosolPengatur pH utama dalam cytosol

- 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)

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