STRUKTUR KIMIAWI DAN AKTIVITAS CELLUER
Komposisi kimiawi sel ialah 75 – 80 % terdiri dari air, dan 10 – 20 %
adalah protein enzymatic dan non enzymatik. Sebagian besar air berperan sebagai
enzyme dan material struktur akan dibantu dalam pemeliharaan tekanan osmotic
sel dan perubahan solven. Lipida terutama didapatkan pada membran sel sejumlah
2 – 3 %. Karbohidrat dan substasi anorganik hanya sekitar 1 %. Material kimiawi
yang ada terbentuk cairan atom yang bersama-sama membetuk molekul akan
mengalami proses penguraian secara kimiawi oleh lingkungan yang ada dan
kembali membentuk atom yang bermuatan positip ataupun negatip. Muatan inilah
yang nantinya akan berperanan pada proses selanjutnya. Misalnya loncatan
rangsang implus, menjaga stabilitas elektrolit sel dengan lingkungannya. Misalnya
Na C1 ---> Na + + C1
-CAIRAN TUBUH
Sel-sel tubuh dikelilingi cairan ekstraselluler yang akan menjadi media
sumber oksigen dan nutrient untuk diserap, demikian pula untuk menjadi media
tempat sel-sel tersebut mencurahkan produksi metabolismenya. Fungsi utama
sebenarnya ialah sebagai solven dan reagen. Cairan ekstraseluler ini terbagi
menjadi dua yaitu cairan interstitial dan plasma darah. Untuk mengukur jumlah
cairan interstitial ialah dengan menyuntikkan suatu bahan, kemudian diambil
sampel cairan tersebut dan diperhitungkan dengan titer dari bahan yang
dimasukan. Sedangkan plasma darah dihitung dengan menambah suatu bahan
pewarna yang mampu mengikat plasma.
Cairan tubuh (interstitial fluid, tissue fluid, interstitium) adalah cairan suspensi sel di dalam tubuh makhluk multiselular seperti manusia atau hewan
yang memiliki fungsi fisiologis tertentu. Cairan tubuh merupakan komponen
penting bagi fluida ekstraselular, termasuk plasma darah dan fluida transelular.
Cairan tubuh dapat ditemukan pada jaringan (tissue space, interstitial space). Rata-rata seseorang memerlukan sekitar 11 liter cairan tubuh untuk nutrisi
melalui air seni. Kekurangan cairan tubuh menyebabkan seseorang kehausan dan
akhirnya dehidrasi.
Contoh cairan tubuh adalah:
• Darah dan plasma darah
• Sitosol
• Cairan serebrospinal
• Korpus vitreum maupun humor vitreous
• Serumen
• Humor aqueous
• Cairan limfa
• Cairan pleura
• Cairan amnion
Fungsi Cairan Tubuh, Gejala Dehidrasi Dan Cara Mengatasi Kehilangan Cairan Tubuh
Air merupakan bagian terbesar dari komposisi tubuh. Hampir semua reaksi
di dalam tubuh ternak memerlukan cairan. Agar metabolisme tubuh berjalan
dengan baik, dibutuhkan masukan cairan setiap hari untuk menggantikan cairan
yang hilang.
A.Fungsi cairan tubuh antara lain :
1- Mengatur suhu tubuh
Bila kekurangan air, suhu tubuh akan menjadi panas dan naik.
2- Melancarkan peredaran darah
Jika tubuh kita kurang cairan, maka darah akan mengental. Hal ini disebabkan
cairan dalam darah tersedot untuk kebutuhan dalam tubuh. Proses tersebut akan
berpengaruh pada kinerja otak dan jantung.
3- Membuang racun dan sisa makanan
Tersedianya cairan tubuh yang cukup dapat membantu mengeluarkan racun
dalam tubuh. Air membersihkan racun dalam tubuh melalui keringat, air seni,
4- Kulit
Air sangat penting untuk mengatur struktur dan fungsi kulit. Kecukupan air
dalam tubuh berguna untuk menjaga kelembaban, kelembutan, dan elastisitas
kulit akibat pengaruh suhu udara dari luar tubuh.
5- Pencernaan
Peran air dalam proses pencernaan untuk mengangkut nutrisi dan oksigen
melalui darah untuk segera dikirim ke sel-sel tubuh. Konsumsi air yang cukup
akan membantu kerja sistem pencernaan di dalam usus besar karena gerakan
usus menjadi lebih lancar, sehingga feses pun keluar dengan lancar.
6- Pernafasan
Paru-paru memerlukan air untuk pernafasan karena paru-paru harus basah
dalam bekerja memasukkan oksigen ke sel tubuh dan memompa
karbondioksida keluar tubuh.
7- Sendi dan otot
Cairan tubuh melindungi dan melumasi gerakan pada sendi dan otot. Otot
tubuh akan mengempis apabila tubuh kekurangan cairan. Oleh sebab itu, perlu
minum air dengan cukup selama beraktivitas untuk meminimalisir resiko
kejang otot dan kelelahan.
8- Pemulihan penyakit
Air mendukung proses pemulihan ketika sakit karena asupan air yang memadai
berfungsi untuk menggantikan cairan tubuh yang terbuang.
B. Hilangnya Cairan Tubuh Manusia
Kehilangan cairan tubuh dapat bersifat :
a. Normal
Hal tersebut terjadi akibat pemaakaian energi tubuh. Kehilangan cairan sebesar
1 ml terjadi pada pemakaian kalori sebesar 1 kal.
b. Abnormal
Terjadi karena berbagai penyakit atau keadaan lingkungan seperti suhu
lingkungan yang terlalu tinggi atau rendah.
Pengeluaran cairan yang banyak dari dalam tubuh tanpa diimbangi
Dehidrasi adalah keadaan dimana tubuh kehilangan cairan elektrolit yang
sangat dibutuhkan organ-organ tubuh untuk bisa menjalankan fungsinya
dengan baik. Saat dehidrasi, tubuh dengan terpaksa menyedot cairan baik dari
darah maupun organ-organ tubuh lainnya.
C. Gejala Dehidrasi
Berikut adalah berbagai gejala dehidrasi sesuai tingkatannya :
- Dehidrasi ringan
Muka memerah
Rasa sangat haus
Kulit kering dan pecah-pecah
Volume urine berkurang dengan warna lebih gelap dari biasanya
Pusing dan lemah
Kram otot terutama pada kaki dan tangan
Kelenjar air mata berkurang kelembabannya
Sering mengantuk
Mulut dan lidah kering dan air liur berkurang
- Dehidrasi sedang
Tekanan darah menurun
Pingsan
Kontraksi kuat pada otot lengan, kaki, perut, dan punggung
Kejang
Perut kembung
Gagal jantung
Ubun-ubun cekung
Denyut nadi cepat dan lemah
- Dehidrasi Berat
Kesadaran berkurang
Tidak buang air kecil
Tangan dan kaki menjadi dingin dan lembab
Denyut nadi semakin cepat dan lemah hingga tidak teraba
Tekanan darah menurun drastis hingga tidak dapat diukur
D. Mengembalikan Cairan Tubuh Yang Hilang
Untuk mengembalikan cairan tubuh yang hilang, harus banyak minum minimal
8 gelas (± 2 liter ) air setiap hari yang bisa didapat dari :
- Air putih yang higienis/air mineral
Air putih mengandung beberapa zat penting untuk tubuh seperti oksigen,
magnesium, sulfur, dan klorida.
- Air berion
Air berion tidak hanya menghilangkan dahaga melainkan juga berfungsi
sebagai sumber energi seperti halnya karbohidrat, lipid, dan protein. Air berion
bekerja sebagai perantara dalam reaksi-reaksi biokimia dan berperan dalam
proses metabolisme tubuh sehingga dapat mengembalikan kesegaran otot tubuh
setelah beraktivitas mengeluarkan keringat dengan cepat.
- Jus buah
Selain rasanya nikmat dan segar, jus buah mengandung beragam vitamin dan
mineral yang menyehatkan. Menurut penelitian, jus jambu biji mengandung
vitamin C sebanyak 3-6 kali lebih tinggi dibandingkan jus jeruk, 10 kali lebih
tinggi dibandingkan pepaya, dan 10-30 kali lebih tinggi dibanding pisang.
Namun, atlet kurang disarankan meminum jus buah saat berolahraga karena
cairan padatnya tidak mudah terserap tubuh.
KEKUATAN MENEMBUS / MELEWATI MEMBRAN
DIFUSI
Terobosan molekul atau ion tersebut melalui membran, karena membran
terdiri atas protein dan phospholipid dengan sedikit karbohidrat. Pada kondisi
suatu cairan ion atau molekul didalamnya terdapat pada keadaan merata atau yang
di sebut Thermal energi random motion, sehingga difusi akan terjadi bila terdapat perbedaan konsentrasi cairan satu dengan yang lain, karena ada kekuatan partikel
thermal energi. Berat molekul yang sesuai akan dapat terjadi terobosan, tetapi
di pengaruhi oleh beban listrik, misalnya dari ion positif akan mengarah ke ion
negatif dan sebaliknya.
OSMOSIS
Osmosis adalah pergerakan molekul air di sebuah-permeabel membran sebagian menuruni gradien potensial air. Osmosis terjadi apabila terdapat
perbedaan konsentrasi dari kedua areal yang dibatasi oleh dindingnya, yang
bersifat impermiabel. Tekanan yang di perlukan untuk mempertahankan
pergerakan solvent adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui
tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap
telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinamakan
Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti
sel melakukan sintesis bahan-bahan intiefektif osmotic pressure.
Molekul air perjalanan menembus dinding sel plasma, tonoplast (vakuola) atau
protoplas dengan dua cara, baik dengan menyebar di seluruh lapisan ganda
fosfolipid secara langsung, atau melalui aquaporins (protein transmembran kecil
AKTIF TRANSPORT
Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan.
Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif
membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam
transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.
Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang
mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer
kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada
Mekanisme transportasi molekul dengan bantuan energi. Artinya, sel harus
menggunakan energi yang tersimpan dalam ikatan ATP untuk mentransportasikan
molekul melintasi membran plasma. Transpor aktif terjadi karena
molekul-molekul zat terlarut melintasi membran plasma melawan gradien konsentrasi
sehingga membutuhkan energi untuk melewatinya. Energi yang digunakan dalam
transpor aktif adalah ATP. Zat terlarut yang ditransportasikan melalui transpor
aktif adalah molekul berukuran besar dan ion.
Satu contohnya adalah pompa natrium-kalium. Sel menggunakan ATP untuk
menjaga stabilitas konsentrasi ion natrium dan kalium. Konsentrasi ion natrium
cenderung lebih tinggi di luar sel. Konsentrasi ion kalium cenderung lebih tinggi
di dalam sel. Pengaturan tersebut penting bagi penghantaran impuls-impuls syaraf
pada jaringan syaraf. Difusi, filtrasi dan osmotic merupakan proses pasif yang
tidak memerlukan energi. Sedangkan aktif transport ini memerlukan energi karena
memberikan kesempatan molekul masuk kedalam sel lain dengan melawan
DANNON EFFECT
Keadaan ini terjadi apabila terdapat perbedaan suatu keseimbangan distribusi ion
pada kedua areal yang berbeda, tetapi menjadi perbedaan kemudian terjadi
redistribusi. Pada saat distribusi merata inilah disebut dengan equilibrium.
KESEIMBANGAN CAIRAN DIANTARA PLASMA DAN CAIRAN INTERISTIAL
Plasma darah yang terbawa oleh arteri,arterio,capiler dan venula akan
mengalami pertukaran cairan untuk menjaga stabilitas sekitar hanya pada kapiler
tipis yang mempunyai satu lapisan sel dan permiabel untuk air tetapi inpermiabel
untuk protein dan partikel koloid. Disinilah terjadi pertukaran makanan yang
terikat plasma ke jaringan dan bahan-bahan dari jaringan ke plasma untuk dibawa
kembali ke jantung atau disebarkan ketempat lain.
Aliran darah : Jantung dan arteri – Arteriola-kapiler darah-Venula- vena-Jantung
Kapiler Kecil
1 . Punya satu dinding sel tebal
2 . Cukup permeabel untuk pertukaran cairan dan zat makanan terlarut diantara
Dinding kapiler
1. Permiabel terhadap air dan partikel tertentu
2. Tidak permiabel terhadap partikel koloid (mol protein)
Cairan keluar kapiler karena:
Gabungan efek tekanan darah kapiler dan tekanan osmotic koloid interstitial
(tekanan darah ujung arteri > ujung vena)
Cairan masuk kapiler karena: Gabungan efek tekanan osmotic koloid plasma di
tambah tekanan hidrostatik cairan interseluler.
Pemeliharaan keseimbangan antara cairan interstitial dengan interseluler
merupakan keadaan yang kompleks. Membran sel impermiabel terhadap protein
,anion dan kation.Sebagian besar proses ini teradi karena perbedaan tekanan
osmotic dan di tunjang oleh sifat permiabilitas membran sel.
Distribusi Cairan Tubuh
• Cairan Intracellular (dalam sel) = 40 % • Cairan Extracellular (luar sel) = 20 %
• Plasma darah pada dasarnya adalah larutan air yang mengandung : • albumin
• bahan pembeku darah • immunoglobin (antibodi) • hormon
• berbagai jenis protein • berbagai jenis garam
Elektrolit
• Kations (+)
• Calcium, Ca++
• Magnesium, Mg ++
• Potassium, K +
• Sodium, Na +
Anions (-)
• Bicarbonate, HCO3-
• Chloride, Cl-
• Phosphate, HPO4--
Keseimbangan Cairan Tubuh
• Asupan (intake) cairan harus seimbang dgn keluaran (out put) cairan • Sumber asupan cairan
• Makanan dan minuman
• proses metabolisme (karbohidrat) • Sumber keluaran cairan
• Penguapan melalui paru (pernapasan) • Penguapan melalui kulit
• Feces
Pengaturan keseimbangan air
• Produksi urine banyak dan encer jika asupan air meningkat • Produksi urine sedikit dan kental jika banyak kehilangan cairan
Pengaturan Reabsorpsi Air & Elektrolit
• Pengaturan utama : hormon-hormon
• Antidiuretic hormone (ADH) : mencegah peningkatan kehilangan
air pada urine
• Aldostero ne : mengatur ion Natrium pada cairan extracellur • Dicetuskan oleh mekanisme rennin-angiotensin
Pengaturan Keseimbangan Asam-Basa Darah
• pH Darah : 7.35-7.45 untuk menjaga homeostasis • Alkalosis jika pH > 7.45
• Acidosis jika pH < 7,45 • pH ditentukan oleh ion hidrogen (H+).
• Ion H+ meningkat, pH menurun (alkalis) • Ion H+ menurun, pH meningkat (asidosis)
• Sebagian besar keseimbangan asam-basa diatur oleh GINJAL • Sistem pengaturan lain : Buffers darah & Pernapasan
Buffers Darah
• Reaksi kimia untuk mencegah perobahan konsentrasi ion hidrogen (H+) : • mengikat H+ saat pH turun
• melepas H+ saat pH meningkat • 3 sistem utama buffer kimia :
Sistem Buffer Bicarbonate
• Merupakan senyawa asam carbonic (H2CO3) dan sodium bicarbonate (NaHCO3)
• Asam kuat bereaksi dgn Ion Bicarbonate (HCO3–) agar berubah menjadi
asam lemah
• Basa kuat dipisahkan Asam carbonic menjadi basa lemah dan air
Pengaturan sistem Pernapasan thd keseimbangan asam-basa
• Carbon dioxide pd darah diubah menjadi ion bicarbonate dan dipindahkan
oleh plasma
• Peningkatan konsentrasi ion hydrogen menghasilkan banyak asam
carbonic
• ion hydrogen yang berlebihan dapat diturunkan dengan pelepasan carbon dioxide dari paru
• Frekuensi pernapasan : meningkat dan menurun tergantung perubahan pH
darah
Pengaturan Ginjal terhadap keseimbangan asam-basa
• Ekskresi ion bicarbonate jika dibutuhkan
• Merobah atau membuat ion bicarbonate jika dibutuhkan • pH Urine : 4.5 - 8.0
Keseimbangan Cairan
Dua pertiga dari berat badan adalah air.
Berat badan 75 kg mengandung sekitar 38,4 L air dalam tubuhnya, dimana:
- 23-27 L berada di dalam sel
- 7,7 L berada di rongga antar sel dan
- kurang dari 3,84 L atau sekitar 8% dari total air, berada dalam aliran darah.
Jumlah cairan yang relatif sedikit dalam aliran darah itu sangat penting untuk
fungsi tubuh dan harus terus dijaga agar tetap konstan. Air yang berada diluar
aliran darah berfungsi sebagai cadangan yang dapat mengisi maupun menyerap
Air masuk ke dalam tubuh terutama melalui penyerapan dari saluran pencernaan.
Air meninggalkan tubuh terutama sebagai air kemih yang dikeluarkan dari ginjal.
Ginjal bisa mengeluarkan sampai beberapa liter air kemih dalam sehari atau dapat
menahannya dengan membuang kurang dari 0,5 l air kemih dalam sehari.
Sekitar 1 l air juga dibuang setiap harinya melalui penguapan dari kulit dan
paru-paru. Keringat yang berlebihan (misalnya karena latihan berat atau cuaca panas),
bisa meningkatkan jumlah air yang hilang melalui penguapan.
Dalam keadaan normal, sedikit air dibuang melalui saluran pencernaan. Pada
muntah yang berkepanjangan atau diare yang berat, sebanyak 3,84 L air bisa
hilang melalui saluran pencernaan. Bila asupan cairan sesuai dengan cairan yang
hilang, cairan tubuh akan tetap seimbang. Untuk menjaga keseimbangan cairan,
orang sehat dengan fungsi ginjal yang normal dan tidak berkeringat berlebihan,
harus minum sedikitnya 1 L cairan/hari. Untuk mencegah dehidrasi dan
pembentukan batu ginjal, dianjurkan untuk minum cairan sebanyak 1,5-2 L/hari.
Bila otak dan ginjal berfungsi dengan baik, tubuh dapat mengatasi perubahan
yang ekstrim dalam asupan cairan. Seseorang biasanya dapat minum cairan yang
cukup untuk menggantikan kehilangan air yang berlebihan dan mempertahankan
volume darah dan konsentrasi dari garam-garam mineral yang terlarut (elektrolit)
dalam darah. Jika seseorang tidak dapat minum air yang cukup untuk
menggantikan kehilangan air yang berlebihan (seperti yang terjadi pada muntah
berkelanjutan atau diare hebat), maka bisa mengalami dehidrasi. Jumlah air dalam
tubuh berkaitan erat dengan jumlah elektrolit tubuh. Konsentrasi natrium darah
merupakan indikator yang baik dari jumlah cairan dalam tubuh.
Tubuh berusaha untuk mempertahankan jumlah total cairan tubuh sehingga kadar
natrium darah tetap stabil. Jika kadar natrium terlalu tinggi, tubuh akan menahan
air untuk melarutkan kelebihan natrium. Akan timbul rasa haus dan lebih sedikit
mengeluarkan air kemih. Jika kadar natrium terlalu rendah, ginjal mengeluarkan
MAINTENANCE LINGKUNGAN INTERNAL
Mempertahankan lingkungan internal tetap konstan dari pengaruh luar merupakan
sesuatu yang amat penting. Sel hanya akan berfungsi normal cairan interstitial
yang mengelilingi dapat mempertahankan temperatur yang tepat dan susunan
kimiawi internal, maka sel akan mengalami fungsi atau kematian. Untuk
menambah suplai energi dan oksigen, sel memerlukan lingkungan sekitar dalam
keadaan konsentrasi, bahan-bahan organik dan anorganik yang tepat. Keadaan
dimana tubuh mempertahankan lingkungan internal yang konstan disebut dengan
homeostatic. Dengan adanya perubahan-perubahan yang terjadi, tubuh sudah
mengatur sel atau merespon perubahan tersebut. Demikian pula adanya suatu
kerjaan sama dengan lingkungan eksternal. Misalnya adanya reseptor sensoris,
