Buffer dalam tubuh

Definisi sistem penyangga tubuh!

Dalam keadaan normal pH dari cairan tubuh termasuk darah kita adalah antara 7.35-7.5. walaupun sejumlah besar ion H⁺  selalu ada sebagai hasil metabolisme dari zat-zat tetapi keadaaan setimbang harus selalu di pertahankan dengan jalan membuang kelebihan asam tersebut, sebab penurunan pH sedikit saja menujukkan keadaan sakit misalnya pada diabetic coma dimana pH darah turun sampai 6.82 sehingga harus selalu ada kesetimbangan asam basa dalam tubuh kita. Untuk ini maka tubuh kita mempunyai :

a.       Sistem buffer

Untuk mempertahankan pH tubuh agar tetap normal.

b.      Sistem pernafasan.

Dengan mengatur pernafasan CO₂ melalui pernafasan, jadi juga mengatur kosentrasi H2CO3 dalam tubuh.

c.       Ginjal

Mengatur kelebihan asam basa melalui ginjal

Sistem Buffer

Buffer atau penyangga adalah larutan kimia yang menahan perubahan PH jika terdapat penambahan asam atau basa. Larutan buffer terdiri dari : larutan asam lemah dan garamnya,seperti asam karbonat dan natrium bikarbonat atau larutan basa lemah dan garamnya,seperti larutan amonia dan amonium klorida.

Jika pH menurun, maka garam ( natrium bikarbonat ) berperan sebagai basa yang akan menerima ion hidrogen yang ditambahkan pada larutan. Jika Ph meningkat asam lemah ( asam karbonat ) akan mendonorkan ion hidrogen kepada larutan, sehingga perubahan pH akan “disangga”. Hal yang dsebaliknya berlaku untuk basa lemah dan garamnya.

Secara umum buffer bereaksi dengan melepaskan atau mengambil ion hidrogen:

←Penurunan konsentrasi ion hidrogen

H⁺  + Buffer^-  Hbuffer

Peningkatan konsentrasi ion hidrogen→

Perhatikan bahwa ion hidrogen tidak dibuang dari tubuh hanya “ terperangkap “ oleh buffer. Sistem buffer kimiawi utama dalam tubuh adalah:

a.    Sistem Buffer Bikarbonat

b.    Sistem Buffer Fosfat

c.    Sistem Buffer Protein

d.   Sistem Buffer Hemoglobin

e.    Sistem Buffer Amonia

Semua sistem buffer akan bekerja sama untuk mengembalikan pH dalam sekejap, tetapi terdapat keterbatasan perubahan pH sebesar apa yang dapat dijaga konstan oleh buffer. Hal ini tergantung pada cadangan buffer yang tersedia, disebut juga kapasitas buffer. Jumlah asam atau basa yang ditambahkan sangat besar maka sistem buffer tidak bisa mengatasinya.

1)   Sistem Buffer bikarbonat

Sistem buffer bikarbonat merupakan buffer ekstra selular utama dan bertanggung jawab mempertahankan pH darah. Karbondioksida yang terbentuk selama respirasi sel akan larut dalam air plasma untuk membentuk asam karbonat. Asam Karbonat ini akan berdisosiasi sebagai menghasilkan ion hidrogen dan ion bikarbonat. Ion bikarbonat akan berperanasebagai akseptor ion hidrogen. Jika ion hidrogen ditambahkan kedalam tubuh, seperti asam laktat yang dihasilkan saat berolahraga, maka ion bikarbonat dan ion hidrogen yang terbentuk dari asam laktat akan membentuk asam karbonat. Asam karbonat berperan sebagai donor ion hidrogen. Jika ion hidrogen hilang dari tubuh, sepereti pada kasus muntah-muntah berat, asam karbonat akan berdisosiasi lebih banyak untuk melepaskan ion hidrogen dan ion bikarbonat. Rasio normal bikarbonat terhadap asam karbonat adalah 20:1 (lihat persamaan 1). Sistem bikarbonat menyangga 90% ion hidrogen dalam darah dan sngat penting karena jumlah karbondioksida dan ion bikarbonat juga dapat diatur oleh paru dan ginjal. Jumlah ion bikarbonat yang tersedia untuk buffer disebut juga cadangan alkali.

2)   Sistem buffer Fosfat

Sistem ini serupa dengan sistem buffer bikarbonat. Garam natrium dari dihidrogen fosfat dan monohidrogen fosfat masing-masing akan berperan sebagai asam lemah dan basa lemah (lihat persamaan 2). Buffer fosfat terutama mempertahankan Ph fluida intra selular dan tubulus ginjal, sehingga tidak akan mempertahankan Ph darah, namun merupakan buffer yang penting untuk urine.

3)   Sistem Buffer Protein

Protein merupakan rantai panjang asam-asam amino yang bersatu. Asam amino mengandung gugus amino dasar ( NH₂ ) dan gugus asam (COOH). Tiga bentuk asam amino yang ada tergantung dari Ph ( lihat persamaan 3). Buffer protein merupakan sistem yang sangat komplek dan akan mempertahankan Ph fluida intra selular dan plasma. Protein hemoglobin memiliki dua fungsi khusus, yaitu mentransport oksigen kejaringan dan juga menyangga ion hidrogen yang transit dari sel ke paru.

4)   Sistem Buffer Hemoglobin

Karbondioksida berdifusi ke dalam eritrosit (sel darah merah). Di dalam sel, karbon dioksida akan diubah menjadi asam karbonat oleh enzim karbonat anhidrase. Asam karbonat akan berdisosiasi sebagian menghasilkan ion hidrogen dan ion bikarbonat (lihat persamaan 4). Kemudian hemoglobin dan ion hidrogen tersebut bergabung membentuk hemoglobin tereduksi (lihat persamaan 5).Reaksi ini terjadi karena hemoglobin tereduksi merupakan asam yang lebih lemah dibandingkan oksihemoglobin dan asam karbonat sehingga akan berikatan lebih kuat dengan hidrogen. Sehingga ketika oksigen dilepas, ion hidrogen yang terbentuk dari asupan karbondioksida akan terperangkap oleh hemoglobin, dan hal ini akan mencegah perubahan pH.

Saat ion bikarbonat terbentuk dalam eritrosit, ion bikarbonat ini akan berdifusi keluar kedalam plasma, menjadi bagian jadangan alkali dan menyangga ion hidrogen. Pada saat ion bikarbonat berdifusi keluar eritrosit, ion klorida akan berdifusi masuk kedalam. Hal ini terjadi untuk mempertahankan muatan sel tetap netral atau seimbang, dan disebut juga reaksi pergeseran klorida.

Di alveoli paru terjadi kebalikan dari seluruh proses ini, karbondioksida dan air akan dibuang melalui proses pernafasan.

1)   Sistem buffer amonia

Amonia terbentuk dalam tubulus ginjal dari pemecahan asam amino. Amonia akan berdifusi kedalam tubulus ginjal, menyanggha ion hidrogen dalam filtrat ginjal dan membentuk ion amonium. Ion amonium diekskresi diurin dan mencegah urin terlalu asam.

NH₃           +       H⁺                                       NH₄⁺

Amonia        ion hidrogen                      ion amonium