Artikel Air dan Mineral untuk Keperawatan

AIR

Biomolekul organic dan anorganic yg bersifat polar pada sel hidup terdapat serta bereaksi terutama dlm lingkungan yg berair (aqueos). Air, suatu molekul luar biasa yg sangat essensial bagi kehidupan, melarutkan, dan memodifikasi sifat-sifat biomolekul seperti asam nukleat, protein serta karbohidrat melalui pembentukkan ikatan hydrogen dgn gugus fungsionalnya yg bersifat polar.

Penyusun utama organisme adalah air,  kurang lebih 70 % berat sel adalah air.     Pa = 55-56 % berat badan

                      Pi = 45-46 % berat badan

Dari jumlah air tubuh seluruhnya kira-kira 55 % merupakan cairan intrasel, selebihnya adalah cairan ekstra sel (plasma darah , cairan intersrisiel)

Air  merupakan komponen tubuh yang penting karena

• semua reaksi kimia berlangsung diseluruh jaringan tubuh memerlukan media cairan.
• air dapat menyerap panas yang tinggi tanpa mengadakan perubahan suhu yang terlalu tinggi, karena panas jenis air tinggi. Oleh karena itu dgn adanya air suhu tubuh tidak terlalu berfluktuasi meskipun produksi kalori tinggi.

Tabel input dan output air sehari-hari

Input air / hari (ml)

Air minum (performed water)                                                           1.100 Air dalam makanan (invisible)                                                   500 – 900 Air metabolic (oksidasi H)                                                                   400                                                                                Total :   2.000 – 2.400

Output air / hari (ml)

Urin                                                                                    1.000 – 1.300 Tinja                                                                                           80 – 100 Penguapan melalui pernafasan dan keringat                       920 – 1.000                                                                                Total  : 2.000 – 2.400

Distribusi cairan dalam tubuh ditentukan oleh besar kecilnya tekanan osmotik.

Osmosis adalah proses berpindahnya partikel pelarut dari larutan encer ke larutan yang lebih pekat melalui membran semipermeabel.

Tekanan osmotic adalah tekanan yang digunakan untuk menghentikan aliran pelarut pada peristiwa osmosis.

Tekanan osmotic diperlihatkan oleh 3 kelompok senyawa :

1.       senyawa organik dengan Mr tinggi , misalnya protein

2.       senyawa organik dengan Mr rendah tetapi jumlahnya banyak, misalnya glukosa

3.       ion Na+ dan ion K+, dalam cairan ekstra sel dan intra sel

Jumlah cairan tubuh dipengaruhi oleh beberapa faktor :

1. umur :  bertambah umur seseorang ,berkurang cairan tubuhnya
2. aktifitas : atlet lebih banyak cairan tubuhnya dibanding non atlet
3. tekanan hidrostatik : berpengaruh dalam pertukaran cairan intravaskuler dengan cairan ekstravaskuler, misalnya : pengeluaran banyak melalui keringat ketika cuaca panas akibatnya pengeluaran  melalui urin lebih sedikit, dan sebaliknya ketika cuaca dingin.
4. jenis kelamin

Pengaturan kesetimbangan air oleh mekanisme hipotalamus dalam mengendalikan rasa haus,pada hormon antidiuretik (ADH) dan pada retensi atau ekskresi air oleh ginjal.

Ketidakseimbangan air

1. kekurangan air (dehidrasi) mis ; keringat berlebih, diare, poliuria pada diabetes, penurunan asupannya ( koma), kolera
2. kelebihan cairan tubuh (edema) mis : peningkatan asupan cairan (infus berlebihan), penurunan ekskresi karena gagal ginjal

Pemeliharaan pH cairan sel dengan larutan buffer (sistem pendapar/ buffering)

• cairan intra sel H₂PO₄^- dan HPO₄ ^2-
• cairan extra sel H₂CO₃ dan HCO₃ ^-

Air merupakan pelarut biologik yang ideal.

Rumus molekul air H₂O. Struktur air adalah tetrahedra agak miring maka muatan listrik tidak tersebar merata                        dwi kutub / polar.

    

                       

Molekul air membentuk ikatan hydrogen ( ikatan yang terjadi karena adanya gaya tarik menarik di antara molekul-molekul yang sangat polar).

Contoh lain  : H₂O, HF ,NH₃

pH adalah log negatif dari konsentrasi ion hidrogen

Istilah pH dikenalkan oleh Sorensen (1909),

pH = potenz hidrogen = pangkat hydrogen

 

Definisi ini cukup memadai untuk sebagian besar tujuan biokimia

Untuk menghitung pH larutan :

1)       Hitung konsentrasi ion Hidrogen  [H⁺]

2)       Hitung logaritma 10 dari [H⁺]

3)       pH pada nomor 2) mempunyai nilai yang negatif

       Sebagai contoh, untuk air murni pada suhu 25 ^oC

        [ H⁺]  = 10 ^-7

        pH     = - log [ H⁺] = - log 10 ^-7 = 7

Nilai pH yang rendah sesuai dengan nilai konsentrasi H⁺ yang tinggi dan nilai pH⁺ yang tinggi sesuai dengan konsentrasi H yang rendah.

Skala pH

 

H₂O   ↔    H⁺ + OH^-

K = [H⁺] x [ OH^-]

           [H₂O]

K x [H₂O] = 10 ^-7 x 10 ^-7

Kw           = 10 ^-14

Kw           = konstatanta kesetimbangan air

Asam adalah donor proton dan basa adalah akseptor proton (Lewis)

Kw = [H⁺] x [OH^-] = 10 ^-14

       log [H⁺] + log [OH^-] = log 10 ^-14

        pH  + pOH = 10 ^-14            

Contoh Soal  !    Berapakah pH larutan yang konsentrasi ion hidroksidanya 4,0 x 10 ^-4 mol/l ?

MINERAL

Hasil analisis abu bakaran di dalam ” muffle furnace” 4 % susunan tubuh adalah mineral. Mineral mempunyai arti yang sangat penting dalam tubuh, misalnya bentuk ion sebagai kofaktor (aktivator) enzim-enzim tertentu ; pembentuk  ”garam appatite” tulang dan gigi; berupa komponen hormon-hormon tertentu; berupa komponen senyawa-senyawa biologis aktif tertentu.

Mineral tubuh dapat dikelompokkan menjadi :

1.       Kelompok elemen utama

Terdiri dari unsur-unsur C, H, O, N, S, P, Mg, Na , K dan CI

2.       Kelompok “ trace element “ ( elemen runutan )

Terdiri dari Co, Cu, Zn, lod, Fe, Mn, Mo, Se, Cr

3.       Dibutuhkan oleh binatang tetapi belum tentu manusia.

Terdiri dari  As, Cd, Ni, Si, Sn, V.

4.       Bersifat racun untuk manusia mupun binatang.

Terdiri dari Ag, Hg, Pb.

Kebanyakan mineral tsb ditemukan dlm bentuk garam-garam yg sukar larut,sehingga sukar diserap dlm intestin; kecuali K dan Na.Shg umumnya diekskresi melalui tinja. Pengangkutan, masuknya serta penyimpanan di jaringan diperlukan protein pengemban spesifik yg sekaligus merupakan pengatur kadar mineral dlm tubuh.Misalnya Co-transkobalamin II, Cr-transferin,Cu albumin dan Cu-asam amino.Ekskresi mineral melalui empedu dan urin.Misalnya Co melalui urin, Cr melalui empedu dan urin, Cu melalui empedu.Diantara mineral-mineral tsb fungsinya berkaitan satu dgn yg lain, misalnya Ca dan P, Na dan K.

Kalsium, (Ca)/zat kapur dan fosfor (P).

            Keduanya membentuk garam kalium fosfat didlm jaringan yg berkonsistensi keras misalnya tulang dan gigi.(80-90% jumlah keduanya dlm tubuh), sisanya dijaringan lunak.

Utk Ca dari 1200 gr dlm tubuh, 90% didlm tulang dan gigi.

Utk P 8% berat badan; 80% didlm tulang dan gigi.

Ion Ca2+ diperlukan dlm penggumpalan darah, kontraksi otot dan penghantar rangsangan saraf;aktivitas beberapa enzim tertentu.

P terlibat dlm proses transpor energi dlm bentuk ikatan fosfat berenergi tinggi,misalnya ATP, ADP, kreatin-P, foenolpiruvat, dan senyawa intermediate yg mengandung fosfat lainnya dijalur metabolisme.

Dlm proses absorbsi Ca, sebaknya perbandingan Ca : P = 1 : 1 – 1 : 3, bila absorbsi Ca terhambat akan berakibat timbulnya kekurangan Ca (Rachitis).Umumnya walaupun makanan tidak kekurangan P tetapi Ca bisa kurang, terutama orang-orang dengan makanan pokok beras, krn beras mengandung ”asam fitat”, ini mengakibatkan Ca membentuk Ca-fitat yg tdk larut dlm air dan sukar diserap di mukosa intestin.

Hormon paratiroidea berfungsi mengatur kadar Ca²⁺ dlm plasma darah. Jika Ca²⁺ menurun, maka Ca dimobilisasi dari trabekulae tulang.

Natrium,(Na) dan Kalium,(K)

Na berada sebagai cairan ekstra sel (NaCl, NaHCO₃, Na₂CO₃)

K berada sebagai cairan intra sel.

Na biasa dikonsumsi dlm bentuk garam dapur, sekarang difortifikasi (penambahan melebihi kandungan secara ilmiah) dengan KIO3 yg dijual sebagai garam jodium

Na dan K mempunyai fungsi penting dalam hal :

1. mempertahankan keseimbangan air
2. mempertahankan tekanan osmose
3. mempertahankan keseimbangan asam-basa
4. mekanisme ” sodium pump”

Klor ,Cl

Tidak lepas dari Na, kareana keduanya merupakan komponen garam NaCl. Selama intake NaCl cukup, biasanya Na maupun Cl juga cukup.

Belerang, S

Berbentuk sebagai senyawa-senyawa essensial bagi tubuh, misalnya sbg komponen :

§  vitamin B1

§  asam amino essensial yg mengandung belerang (metionin)

§  koenzim -ASH

§  molekul anti koagulasi ”heparin”

§  reduktor ”glutathion”

§  hormon kelenjar pankreas ”insulin”

§  vitamin biotin

§  vitamin lipoat

§  vitamin asam volat

dalam tubuh juga dikenal sbg senyawa berenergi tinggi ( suatu senyawa dlm bentuk adenosin 3 phospho 5 phosphosulsat)

Dalam urin ditemui derivat senyawa sulfat dlm bentuk :

• sulfat anorganik
• sulfat eter
• sulfat netral.

Magnesium, Mg

Ion Mg2+ terdpt disemua jaringan tubuh, Mg intrasel lebih banyak dibanding dlm ekstrasel.Peranan ion Mg2+ diantaranya : proses sintesis protein, asam nukleat, nukleotida, lipid, hidrat arang, dan pada kontraksi otot.

Besi, Fe

Umumnya besi yg aktif dlm bentuk ion Fe²⁺ (ferro) dan ion Fe³⁺(ferri).Besi dlm makanan berbentuk ion ferri yg terikat senyawa organik,mis; daging, daun sop-sopan,kerang dll. Tdk semua besi diserap dlm mukosa intestin dan terbatas memasuki tubuh. Mukosa intestin mengandung ”apoferritin” yg mengatur banyaknya besi terserap di intestin. Kelebihan besi dikeluarkan bersama tinja,hal ini dibuktikan bhw seseorang yg tdk mengalami defisiensi besi diberikan tablet preparat besi (tablet sulfas ferrosus), tampak tinja org tsb hitam kelam-mengkilat spt karat. Mekanisme pengaturan ini dikenal sbg ”mucosal block syatem”.

Dlm lambung Fe²⁺ direduksi menjadi Fe³⁺ ,kmdn diserap di mukosa intestin,sesampainya di dlm intestin Fe³⁺ dioksidasi kembali menjadi Fe²⁺.Fe²⁺ akan diikat apoferitin membentuk ferritin. Molekul apoferittin yg tersedia jumlahnya terbatas, bila Fe blm dibutuhkan apoferritin menjadi jenuh dgn Fe³⁺ dan utk sementara disimpannya. Akibatnya , ion-ion Fe²⁺ lainnya tdk dpt memasuki mukosa intestin, dan meneruskan perjlnan ke kolon utk dikeluarkan bersama tinja.Pd saat tubuh memerlukan Fe kembali ferritin melepas ion Fe³⁺, kmdn Fe³⁺ direduksi menjadi Fe²⁺menjelang memasuki sistem sirkulasi darah.Di dlm sirkulasi drh Fe²⁺ dioksidasi kembali menjd Fe³⁺ dikatalis enzim feroksida, selanjutnya diikat oleh protein spesifik membentuk transferrin.Transferrin ditransfor ke jaringan yg memerlukannya. Kalau diperhatikan cara penyerapan Fe, tdklah mungkin terjadi defisiensi besi; namun dmkn masih sering dialami defisiensi besi yg dikenal dgn anemia nutrisi (anemia mikrositer hipokrom) dgn kadar Hb yg rendah.Misalnya pd penderita infeksi cacing tambang.Pil KB bersifat meningkatkan pembuangan besi.

Tembaga, Cu

Tubuh manusia mengandung sekitar 100-150 mg cu, tersebar di berbagai jaringan diantaranya hati, otot, susunana saraf pusat, jantung dan ginjal.

Iodium ,I

Merupakan komponen hormon tiroksin kelenjar gondok. Tiroksin terdiri dari T3(triiodotironin) dan T4 (tetraiodo tironin)

 Iodium makanan berbentuk garam iodium dan diserap di intestin, diangkut berbentuk ikatan lemah dgn protein darah. Ekskresi Iodium sebagian besar melalui urin, sedikit melalui liur dan air susu. Kekurangan iodium menyebabkan hipertrofi kelenjar ( pembesaran kelenjar, penyakit gondok, struma simpleks, struma endemik), myxcedema dan cretinisme dikenal sbg IID(iodine deficiensi disease). Cretinisme biasanya akibat kekurangan Iodium sejak intrauterus(sejak dlm kandungan) krn iunya kekurangan Iodium.

Fluor, F                  

Merupakan komponen jaringan keras, terutama gigi (memerlukan F untuk melindungi email dan karies dentin). Kelebihan F menimbulkan fluorosis (mottled enamel) dgn cekungan-cekungan kuning kecoklatan pada permukaan dentin dan email. Sedangkan pada kekurangan F menyebabkan gigi karies. Flour untuk beberapa enzim tertentu bersifat racun, misalnya enolase yaitu enzimyg berperan dlm jalur glikolisis Embden Meyerhof yg mengkatalisis perubahan enol piruvat menjadi keto piruvat. Air minum yg diawasi PAM  mengandung F sebesar 1-2 ppm, (kurang dari 1 ppm masih bisa menimbulkan caries dentis; sedangkan diatas 2 ppm menimbulkan fluorosis).

Cobalt, Co

Merupakan komponen molekul vitamin B12.Fungsinya hampir sama dgn vitamin B12.

Mangan , Mn

Peran mangan adl sebagai aktivator enzim glikosil-tranferase, suatu enzim yg berperan dlm sintesis proteoglikan.