Contoh Perubahan Kimia yang terdapat dalam tubuh manusia?

Contoh Perubahan Kimia yang terdapat dalam tubuh manusia?

Kimia: LARUTAN PENYANGGA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Peranan larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari cukup banyak, baik dalam tubuh mahkluk hidup maupun aplikasinya di bidang industru. Perhatikan beberapa contoh larutan penyangga alami dan sintetis berikut ini

1. Larutan Penyangga Alami

a. Larutan penyangga dalam darah

Pada orang sehat, pH darah tidak pernah berbeda lebih dari 0,2 satuan dari pH normal, yaitu 7,4. pH darah tidak boleh turun di bawah 7,0 ataupun naik di atas 7,8 karena akan berakibat fatal bagi tubuh. Untuk mempertahankannya, darah memiliki bebarapa larutan penyangga alami yaitu hemoglobin, H2CO3 / HCO3- dan H2PO4- / HPO42-

 

1) Penyangga hemoglobin

Agar sel-sel dalam tubuh kita dapat berfungsi, diperlukan O2 yang diperoleh melalui pernapasan dan dibawa ke seluruh tubuh. Transportasi O2 oleh darah di dalam tubuh digambarkan dengan reaksi kesetimbangan berikut. 

 

HHb+ + O2  HbO2 + H+

 

Asam hemoglobin

oksi hemoglobin

Ion H+ akan diikat oleh ion HCO3- membentuk H2CO3 yang oleh enzim karbonat anhidrase terurai menjadi H2O dan CO2. Pelepasan CO2 oleh paru-paru mengakibatkan pengurangan H+ dalam darah. Oleh karena itu CO2 yang dihasilkan dalam jaringan sel diubah oleh enzim karbonat hidrase dalam darah menjadi H2CO3 yang segera terurai menghasilkan ion H+ dan HCO3-. Selanjutnya, ion H+ diikat oleh basa konjugasi HbO2 menghasilkan O2 yang masuk ke jaringan sel dan digunakan untuk reaksi metabolisme. 

 

2) Penyangga karbonat H2CO3 / HCO3- 

 

Penyangga ini terlibat untuk mengontrol pH darah agar perbandingan [H2CO3]:[HCO3-] adalah 1 : 20, agar dapat mempertahankan pH darah normal yaitu 7,4 

 

3) Penyangga fosfat H2PO40 / HPO42-

Penyangga ini mengontrol pH darah terutama dalam sel, seperti ginjal. Ion H+ juga dikeluarkan dari tubuh oleh ginjal melalui pembentukan ion HPO42- dan dibuang sebagai garam dalam urine. 

 

Taukah anda bahwa penyakit diabetes mellitus adalah salah satu penyebab asidosis (kondisi dimana pH darah di bawah mormal)? Mengapa?

Penderita diabetes memiliki kelebihan asam organic dalam darahnya, artinya [H+] dalam darah naik (pH darah turun). Oleh karena itu, HbO2 dipaksa melepas O2. Akibatnya, Hb

tidak dapat mengedarkan O2 ke seluruh tubuh. 

 

Kehidupan Sehari-Hari

1. Darah Sebagai Larutan Penyangga

Ada beberapa faktor yang terlibat dalam pengendalian pH darah, diantaranya penyangga karbonat, penyangga hemoglobin dan penyangga fosfat.

 

a. Penyangga Karbonat

Penyangga karbonat berasal dari campuran asam karbonat (H ₂ CO ₃ ) dengan basa konjugasi bikarbonat (HCO ₃ ).

H ₂ CO _{3 (aq)} --> HCO _3(aq) + H ⁺ _(aq)

Penyangga karbonat sangat berperan penting dalam mengontrol pH darah. Pelari maraton dapat mengalami kondisi asidosis, yaitu penurunan pH darah yang disebabkan oleh metabolisme yang tinggi sehingga meningkatkan produksi ion bikarbonat. Kondisi asidosis ini dapat mengakibatkan penyakit jantung, ginjal, diabetes miletus (penyakit gula) dan diare. Orang yang mendaki gunung tanpa oksigen tambahan dapat menderita alkalosis, yaitu peningkatan pH darah. Kadar oksigen yang sedikit di gunung dapat membuat para pendaki bernafas lebih cepat, sehingga gas karbondioksida yang dilepas terlalu banyak, padahal CO ₂ dapat larut dalam air menghasilkan H ₂ CO ₃ . Hal ini mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris).

 

b. Penyangga Hemoglobin

Pada darah, terdapat hemoglobin yang dapat mengikat oksigen untuk selanjutnya dibawa ke seluruh sel tubuh. Reaksi kesetimbangan dari larutan penyangga oksi hemoglobin adalah:

HHb + O _{2 (g)} « HbO ₂ ^- + H ⁺

 

Asam hemoglobin ion aksi hemoglobin

Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H ⁺, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O ₂ bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O ₂ dapat mengikat H ⁺ dan membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H ⁺ yang dilepaskan pada peruraian H ₂ CO ₃ merupakan asam yang diproduksi oleh CO ₂ yang terlarut dalam air saat metabolisme.

 

 

c. Penyangga Fosfat

Pada cairan intra sel, kehadiran penyangga fosfat sangat penting dalam mengatur pH darah. Penyangga ini berasal dari campuran dihidrogen fosfat (H ₂ PO ₄ ^- ) dengan monohidrogen fosfat (HPO ₃ ^2- ).

H ₂ PO ₄ ^- _(aq) + H ⁺ _(aq) --> H ₂ PO _4(aq)

H ₂ PO ₄ - _(aq) + OH ^- _(aq) --> HPO ₄ ^2- _{(aq) )} + H ₂ O _(aq)

Penyangga fosfat dapat mempertahankan pH darah 7,4. Penyangga di luar sel hanya sedikit jumlahnya, tetapi sangat penting untuk larutan penyangga urin.

1. Air Ludah sebagai Larutan Penyangga

Gigi dapat larut jika dimasukkan pada larutan asam yang kuat. Email gigi yang rusak dapat menyebabkan kuman masuk ke dalam gigi. Air ludah dapat mempertahankan pH pada mulut sekitar 6,8. Air liur mengandung larutan penyangga fosfat yang dapat menetralisir asam yang terbentuk dari fermentasi sisa-sisa makanan.

1. Menjaga keseimbangan pH tanaman.

Suatu metode penanaman dengan media selain tanah, biasanya ikerjakan dalam kamar kaca dengan menggunakan mendium air yang berisi zat hara, disebut dengan hidroponik . Setiap tanaman memiliki pH tertentu agar dapat tumbuh dengan baik. Oleh karena itu dibutuhkan larutan penyangga agar pH dapat dijaga.

1. Larutan Penyangga pada Obat-Obatan

Asam asetilsalisilat merupakan komponen utama dari tablet aspirin, merupakan obat penghilang rasa nyeri. Adanya asam pada aspirin dapat menyebabkan perubahan pH pada perut. Perubahan pH ini mengakibakan pembentukan hormon, untuk merangsang penggumpalan darah, terhambat; sehingga pendarahan tidak dapat dihindarkan. Oleh karena itu, pada aspirin ditambahkan MgO yang dapat mentransfer kelebihan asam.

Larutan penyangga dalam kehidupan sehari-hari

Fungsi Larutan dalam tubuh manusia
Reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh manusia merupakan reaksi enzimatis, yaitu reaski yang melibatkan enzim sebagai katalis. Enzim sebagai katalis hanya dapat bekerja dengan baik pada pH tertentu (pH optimumnya). Agar enzim tetap bekerja secara optimum, diperlukan lingkungan reaksi dengan pH yang relative tetap, unutk itu maka diperlukan larutan penyangga.

Didalam setiap cairan tubuh terdapat pasangan asam-basa konjugasi yang berfungsi sebagai larutan penyangga. Cairan tubuh, baik sebagai cairan intra sel (dalam sel) dan cairan ekstra sel (luar sel) memerlukan system penyangga tersebut unutk mempertahankan harga pH cairan tersebut. System penyangga ekstra sel yang penting adalah penyangga karbonat ( H2CO3/HCO3-) yang berperan dalam menjaga pH darah, dan system penyangga fosfat (H2PO4-/HPO42-) yang berperan menjaga pH cairan intra sel.

Fungsi Larutan penyangga dalam industri
Dalam indutri farmasi, larutan penyangga berperan untuk pembuatan obat-obatan agar zat aktif dari obat tersebut mempunya pH tertentu. Selain itu larutan penyangga juga digunakan unutk industri makanan dan minuman ringan seperti yang sering digunakan adalah Natrium asetat dan asam sitrat.
Contohnya pada asam sitrat :

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus Citrus (jeruk-jerukan). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup, sehingga ditemukan pada hampir semua makhluk hidup. Zat ini juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan.

Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut).
Rumus kimia asam sitrat adalah C6H8O7 (strukturnya ditunjukkan pada tabel informasi di sebelah kanan). Struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat.
Sifat-sifat fisis asam sitrat dirangkum pada tabel di sebelah kanan. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat. Sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air