Anatomi SISTEM CAIRAN & ELEKTROLITBy Sawiji AmaniMobile phone: 081 328 028333E-mail: sawijiamani@gmail.com

Basic Sciences DepartmentMuhammadiyah Gombong UniversityCentral Java Indonesia

METABOLISME AIR DAN MINERALMETABOLISME AIR:PENDAHULUANAIR SEBAGAI BAHAN KIMIAFUNGSI AIRDISTRIBUSI AIR TUBUHKESEIMBANGAN AIRKEBUTUHAN AIR

I. METABOLISME AIR

A. PENDAHULUANSumber kehidupan, 70% >bobot hampir semua bentuk kehidupanzat gizi yang sangat penting bagi tubuhkomponen utama dari semua struktur sel dan merupakan media kelangsungan proses metabolisme.Reaksi biokimia dapat berjalan medium air.Memindahkan berbagai senyawa melintasi membran, mempertahankan suhu tubuh, membuat cairan pencernaan dan melarutkan sampah metabolisme.

Keseimbangan air sangat dipertahankanMasukan air diperoleh dari makanan, air minum dan air metabolikOksidasi 100 g lemak protein : 42 g air oksidasiOksidasi 100 g karbohidrat : 60 g air metabolikOksidasi 100 g lemak : 108 g air metabolikKeluaran air melalui : urin, tinja, pernafasan, keringat.Apabila masukan air jauh melebihi keluaran : odemApabila keluaran melebihi masukan : dehidrasi

B. AIR SEBAGAI BAHAN KIMIA Air merupakan:zat makanan yang sangat penting, namun perannya berbeda dengan zat makanan lain.tidak dicerna terlebih dahulu sebelum diabsorpsi dari usus halus.tidak mensuplai energi untuk pertumbuhan, pemeliharaan maupun untuk kerja fisik.media untuk terjadinya reaksi kimia dalam tubuh.

Air tetap berada dalam bentuk cair pada temperatur kamar dan dalam temperatur tubuh.Jika bukan karena adanya tarik menarik yang kuat dari molekul air, sebagai hasil dari ikatan hidrogen, maka air akan berbentuk zat yang menguap dalam kondisi kehidupan yang normal.Sejumlah panas diperlukan untuk memecah ikatan hidrogen yang menyebabkan molekul air dapat melekat satu dengan lainnya air mengandung kapasitas panas yang tinggi air membutuhkan sejumlah panas yang tinggi untuk meningkatkan temperatur air.

Air merupakan konduktor panas yang buruk menguntungkan tubuh meskipun air membantu menyebarkan panas secara merata ke seluruh tubuh, tetapi air juga menyerap panas yang dihasilkan tanpa menyebabkan air itu sendiri menjadi panas.Air mempunyai panas laten yang tinggi untuk evaporasi, yaitu panas yang dibutuhkan untuk menghasilkan uap dari suatu cairan.Hanya pada temperatur 100 oC, seluruh ikatan hidrogen diantara molekul-molekul air dapat menyebabkan air mendidih dan oleh karenanya membentuk uap air.

Sifat tersebut sangat penting sehubungan dengan cara penyebaran kelebihan panas tubuh yaitu dengan cara penguapan air melalui kulit.Jika air menguap pada temperatur yang lebih rendah, apa yang terjadi ? manusia tidak dapat bertahan untuk hidup pada iklim tropis atau dalam kondisi panas tubuh yang tinggi akibat demam.

C. FUNGSI AIR: pengatur temperatur tubuhkomponen jaringan tubuh, misal darah mengandung 90-95% airbantalan sistem syarafpelumas persendianpengatur hidrolisis dan reaksi biologis lainpelarut zat-zat biokimia.

D. DISTRIBUSI AIR TUBUH Jumlah air dalam tubuh tergantung pada umur, komposisi jaringan dan jenis kelamin.Jumlah air relatif tinggi pada awal kehidupan, misal janin manusia mengandung 97% cairan tubuh, dan tubuh bayi yang baru dilahirkan mengandung 77% air.Pria dewasa dengan bobot normal, jumlah air tubuh 60% dari bobot tubuh.Kehilangan air dari jaringan akan terus berlangsung seiring dengan perubahan fisik dan umur.

Babies and kids have more water (%) than adults70-80% water during birthDrops to 65% after 1 yearObese people have less water (%) than skinny peopleMuscle is 75% waterFat is 20% waterFor this reason, older people (who generally have a higher fat %) have less water (%) then younger peopleWomen have less water (%) than menWomen have naturally higher (%) body fat

Human body water composition by sex, weight and ageTulang : 10% airGigi : 5% airJaringan adiposa 25-35% airJaringan otot : 72% air older people (who generally have a higher fat %) have less water (%) then younger peopleJaringan otot orang dewasa yang tidak mengandung lemak : 70% dari bobot badanManusia obese : 50% airWanita dibanding pria ? Women have less water (%) than menWomen have naturally higher (%) body fat

1. Kompartemen (bagian) cairan ManusiaTiga model kompartemen dibagi oleh membran semipermiabel: [1] Intracellular = Cytoplasmic (dalam sel)Extracellular, dibagi menjadi :[2] Interstitial = Intersellular = Lymph (di antara sel dalam jaringan)[3] Plasma (bagian cairan dalam darah)Cairan Transelular (ekstraselular khusus), meliputi cairan sinovial, peritoneum, perikardial, intraokular, dan LCS

TOTAL AIR TUBUH 60% BBCairan intraseluler60% cairan tubuh40% bobot badan Cairan ekstraseluler40% air tubuh20% bobot badanAB

Keterangan gambar A & B:A = cairan interstitiil dan transeluler20% dari cairan ekstraseluler8% dari air tubuh15% dari bobot badanB = Cairan intravaskuler80% dari cairan ekstraseluler32% dari air tubuh5% dari bobot badan

Kompartemen (bagian) cairan ManusiaTotal Body Water (TBW) - 42L, 60% BB tubuhIntracellular Fluid (ICF) - 28L, 67% BB tubuh Extracellular Fluid (ECF) - 14L, 33% BB tubuhInterstitial Fluid - 11L, 80% ECFPlasma - 3L, 20% of ECF

Air Keseimbangan air Sumber : 2500 ml minum sehari2Metabolic WaterPreformed WaterIngested FoodsIngested LiquidsKeseimbangan tercapai jika pengeluaran sehari2 juga = 2500 mlGI tractLungs Skin evaporation perspiration Kidneys

Keseimbangan cairan Seimbang jika cukup air dan didistribusikan ke seluruh kompartemen berdasarkan kebutuhan tubuh Lemak (jaringan adiposa) adalah bebas air, sehingga jumlah air tergantung % komposisi lemakAir adalah pelarut sbgn besar molekul tubuh dan berperan dalam reaksi biokimia, baik anabolik maupun katabolikBanyak tjd pertukaran diantara kompartemen cairan tubuh Gerakan air :aliran (i.e., sirkulasi darah & limfe)difusi & osmosis pd sbgn besar tubuh

Konsentrasi larutan (Solut)Non-elektrolitMolekul terbentuk hanya melalui ikatan kovalenTak dapat tjd pertukaran ion ElektrolitMolekul terbentuk melalui ikatan ion; Berubah bentuk (disosiasi) menjadi kation (+) & anion (-) pada larutan/solution (asam, basa, garam)4 fungsi fisiologis penting :Mineral dasar untuk reaksi biokimiaKontrol osmosis = kontrol gerakan air diantara kompartemenMempertahankan keseimbangan asam-basaMelakukan aliran listrik (keadaan depolarisasi)

K+

Mg2+

PhosphatesProteinsNa+

Cl-

HCO3-Kompartemen cairan: Extrasellular IntrasellularCa 2+

2. Kandungan Cairan TubuhSelain cairan, sel dalam tubuh mengandung bermacam-macam zat makanan yang diperlukan untuk proses metabolisme dalam tubuh.Zat yang larut dalam tubuh disebut solute yang mempengaruhi gerakan cairan tubuh :elektrolit-elektrolitmolekul-molekul besar seperti plasma proteinmolekul-molekul kecil seperti glukosa dan urea

Elektrolit adalah molekul-molekul yang berdisosiasi dalam larutan air menjadi anion (bermuatan -) dan kation (bermuatan +).Anion utama : chlorida, bikarbonat, fosfat, sulfat.Kation utama : sodium, potasium, kalsium, magnesium.

KONSTITUEN CAIRAN EKSTRASELULAR DAN INTRASELULAR

Kation

AnionCairan EkstraselulerCairan intraselulerKation(mEq/l)Anion(mEq/l)Kation(mEq ci)Anion(mEq ci)Na +14211K +5164Ca ++52Mg ++328Cl -103HCO3 -2710HPO4 =2105SO4 =120Protein1665As.org.65Jumlah155155205205

Dalam setiap bagian, konsentrasi kation akan sama dengan konsentrasi anion larutan berada dalam keseimbangan elektris yang netral.Kation terbanyak yang terdapat dalam cairan ekstraseluler : NatriumAnion terbanyak yang terdapat dalam cairan ekstraseluler : KaliumCairan ekstraseluler Na: K= 28:1Cairan intraseluler Na: K= 15:1

Distribusi Elektrolit MayorNa+ & CL- : dominan di cairan ekstrasel (cairan interstitial fluid & plasma) tapi sangat rendah di cairan intrasel (sitoplasma)K+ & HPO42- dominan di cairan intrasel (sitoplasma) tapi sangat rendah di cairan extrasel (cairan interstitial fluid & plasma) Pada pH cairan tubuh, protein (P-) bertindak sbg anion; total konsentrasi protein [P-] relatif tinggi, di sitoplasma [P-] konsentrasi di plasma darah cukup, dan sangat rendah di cairan interstitial.

Distribusi Elektrolit MinorHCO3- konsentrasinya cukup di semua cairan, lebih rendah di cairan intrasel (sitoplasma); merupakan pH buffer penting dalam kompartemen ekstrasellular.Ca++ konsentrasinya rendah di semua cairan, tetapi sangat diatur oleh tubuh, jika konsentrasinya sedikit dapat menimbulkan efek yang serius.Mg++ konsentrasinya rendah di semua cairan, tapi Mg++ sedikit lebih tinggi pada cairan intrasel (sitoplasma), yang merupakan komponen pada sebagian besar pada enzim sel.

Distribusi Cairan

Pengaturan Keseimbangan Cairan Tubuh dan ElektrolitMembran sel mempunyai permeabilitas tertentu yang memungkinkan dapat dilalui air dan beberapa solute.Air secara tetap dan teratur mengalir, masuk dan meninggalkan setiap membran sel.Setiap detik sebanyak 100 kali volume sel melewati membran sel, meskipun demikian jumlah volume sel tidak mengalami perubahan.Pergerakan molekul air melewati membran sel dikenal dengan peristiwa osmosis

Kandungan elektrolit dengan konsentrasi tertentu dalam cairan kedua sisi membran akan mengatur aliran cairan.Cairan akan bergerak dari area dengan konsentrasi elektrolit rendah ke area dengan konsentrasi elektrolit tinggi, untuk mempertahankan agar konsentrasi cairan kedua sisi membran selalu dalam keadaan seimbang.Mekanisme utama yang mendasari transpor air melalui membran sel adalah tekanan osmose dan tekanan filtrasi.

Pembuluh kapiler merupakan tempat terbanyak terjadinya pertukaran cairan tubuh, dinding pembuluhnya sangat tipis memungkinkan cairan dan partikel kecil mudah melewati membran air, glukosa dan urea dapat setiap saat melewati membran sel.Hemoglobin dan serum albumin yang mempunyai molekul besar akan tinggal dalam pembuluh kapiler.

Molekul plasma protein yang besar dan tinggal dalam pembuluh kapiler akan membentuk tekanan osmotik koloid yang mempunyai kecenderungan menahan air dalam pembuluh kapiler dan menghambat masuknya cairan ke dalam ruang antar sel (interstitiil).Sementara itu denyut jantung akan memberikan tekanan hidrostatis yang mengakibatkan air dan partikel-pertikel kecil didesak keluar dari pembuluh kapiler.

fitranto arjadi-anatomi fkik-blok kardiovaskuler 2008

fitranto arjadi-anatomi fkik-blok kardiovaskuler 2008Lymphatic Organs TonsilsSpleenThymus(GALT)Lymph nodesRed bone marrow

fitranto arjadi-anatomi fkik-blok kardiovaskuler 2008

Perubahan dalam permeabilitas membran akan mempengaruhi pergerakan air. Status fisiologis individu juga dapat mengubah permeabilitas, terutama akibat pengaruh hormon.Dalam keadaan normal, sirkulasi cairan limfe membantu mengatur mekanisme keseimbangan cairan dengan cara mengeluarkan kelebihan cairan yang terdapat dalam jaringan yang akhirnya akan kembali ke dalam sirkulasi darah

Permeabilitas membran kapiler dari beberapa molekul dengan berat molekul yang berbeda

NutrienBerat MolekulCm3/dtk/100g jaringanAir183.7Urea601.83Glukosa1800.64Sukrosa3420.35Myoglobin17.0000.005Hemoglobin68.0000.001Serum albumin69.0000.000

Dalam kondisi patologis, mekanisme keseimbangan akan terganggu sehingga cairan yang berlebih akan tinggal dalam rongga antar sel (interstitiil) dan mengakibatkan edema.Kenaikan tekanan darah yang tajam merupakan salah satu contoh mekanisme keseimbangan cairan tubuh yang terganggu.Infeksi pembuluh limfe dan malnutrisi protein yang parah Konsentrasi protein dalam plasma menjadi sangat rendah cairan tidak dapat ditarik kembali ke dalam pembuluh kapiler dan akan menumpuk dalam cairan interstitiil yang menyebabkan pembengkakan

E. KESEIMBANGAN AIR1. Sumber-sumber masukan air: Bahan makananAir minumAir metabolikLambung dan usus mendapat tambahan dari : saliva, sekresi lambung, sekresi empedu, sekresi pankreas, sekresi mukosa usus.

Air Keseimbangan air Sumber : 2500 ml minum sehari2Metabolic WaterPreformed WaterIngested FoodsIngested LiquidsKeseimbangan tercapai jika pengeluaran sehari2 juga = 2500 mlGI tractLungs Skin evaporation perspiration Kidneys

Keseimbangan cairan Seimbang jika cukup air dan didistribusikan ke seluruh kompartemen berdasarkan kebutuhan tubuh Lemak (jaringan adiposa ) adalah bebas air, sehingga jumlah air tergantung % komposisi lemakAir adalah pelarut sbgn besar molekul tubuhAir juga berperan dalam reaksi biokimia, baik anabolik maupun katabolikBanyak sekali tjd pertukaran dianatar kompartemen cairan tubuh, khususnya air Gerakan air :Aliran (i.e., sirkulasi darah & limfe)diffusi & osmosis pd sbgn besar tubuh

PENGELUARAN AIR TUBUH Tanpa diatur (insensible)

Akan keluar secara tetap dan terus menerus tanpa disadari

Melalui kulit dan paru-paru (800-1000ml/hr) dalam kondisi normal Secara diatur (sensible)

Hilang secara disadari

Feses dan urine

Volume darah yang melalui ginjal berlangsung beberapa kali dalam sehari, dengan kecepatan 1200 ml/menit.

Disaring oleh nephron (bagian dari ginjal) memisahkan filtrat bebas dari protein

Mengandung air, glukosa, asam amino, mineral dan sisa metabolisme zat makanan.

Masuk dalam tubulus panjang(tubulus proksimalis) yang mempunyai sel-sel yang sangat selektif terhadap proses reabsorpsi glukosa, asam amino & sejumlah elektrolit yang terdapat dalam filtrat bersama 80% air.

Menghasilkan urine yang terutama mengandung natrium, urea dan hasil sisa metabolisme zat makanan yang larut dalam air.Pada kondisi normal dalam urine biasanya tidak ditemukan glukosa.Ginjal mempunyai mekanisme transpor aktif sangat efisien mampu menyalurkan glukosa kembali ke dalam peredaran darah.Jika kadar gula dalam darah melebihi 160 mg/dl melewati ambang toleransi kemampuan ginjal yang mengakibatkan glukosa tumpah ke dalam urin

Mekanisme transpor aktif berperan dalam membawa kalium, hidrogen dan ion-ion lain dari pembuluh darah kapiler melalui membran sel tubulus ginjal, yang kemudian disekresi ke dalam urine.Proses sekresi berfungsi untuk mempertahankan keseimbangan asam basa dalam tubuh.Gabungan antara proses filtrasi, reabsorpsi dan sekresi dalam ginjal, membantu tekanan osmotis cairan tubuh, juga berperan untuk mengatur keseimbangan cairan dan elektrolit serta untuk mempertahankan keseimbangan asam basa.Pada kondisi normal, produksi urin oleh ginjal berkisar 900-1400 ml/hr, bergantung pada banyaknya konsumsi cairan.

Jika terjadi penurunan volume di luar sel, misal perdarahan volume urin menurunKonsumsi air berlebihan volume urin meningkat.Makanan dengan kadar protein tinggi, kadar garam tinggi dan karbohidrat rendah volume urin turun

Hasil metabolisme makanan tersebut memberikan produk akhir: urea, natrium dan badan-badan keton dengan konsentrasi tinggi

Peningkatan konsumsi air menurunkan konsentrasi produk yang terbentuk sekresi urin meningkat

Keseimbangan air

Banyaknya air yang dikonsumsi :Cairan berasal dari minumanAir dalam makananAir metabolik1.250 ml 900 ml 350 mlJumlah2.500 mlBanyaknya air yang disekresi :Ekskresi melalui urineEkskresi melalui feseEkskresi melalui kulit (keringat)Ekskresi melalui paru-paru1.400 ml 100 ml 700 ml 300 mlJumlah2.500 ml

Dengan adanya variasi individu, temperatur lingkungan dan perbedaan aktivitas seseorang, jumlah kehilangan air dapat berbeda

Sumber air yang hilang melaluiPada suhu normal (ml/hr)Pada suhu tinggi (ml/hr)Aktifitas berat dan lama (ml/hr)KulitPernafasanUrineKeringatFeses 350 350 1400 100 100 350 25012001400 100 350 650 5005000 100Jumlah230033006600

Meskipun tubuh sebagian besar terdiri dari air, tubuh tidak tahan terhadap kehilangan air tubuh dalam jumlah banyak.Kehilangan air tubuh 4% bobot air tubuh ketahanan jaringan muskuler akan mengalami penurunan 30%.Kehilangan air tubuh sebanyak 10-12% dari total air tubuh, dapat menyebabkan kematian.

F. KEBUTUHAN AIR 1. Metode Penghitungan Air MetabolikTabel : Jumlah air metabolik yang dihasilkan oleh 100 gkarbohidrat, protein dan lemak

Bahan makananAir metabolik (g)100 g bahan mengandung energi (kkal)Air metabolis per 100 kkal ME (g)KarbohidratProteinLemak 60 4210040040090015.010.511.1

Absorpsi Air9 liter cairan masuk ke dalam gastrointestinal setiap hariUsus halus melakukan reabsorpsi 8 liter, sedangkan usus besar menyerap 90 % dari sisa air yang masuk setelah 3 sampai 10 jam. Absorpsi terjadi secara osmosis melalui dinding sel masuk ke dalam pembuluh darah kapiler villi.

*Fitranto Arjadi @copyright *

Fitranto Arjadi @copyright

*The dominant extracellular ion is a cation, Na+. Electroneutrality within the extracellular space is maintained with chloride and bicarbonate anions.Intracellularly, the dominant ion is also a cation, K+. Intracellular anions include phosphates and proteins. Magnesium is an important cofactor for essential intracellular metabolic processes. Calcium, a potent intracellular messenger, is sequestered within intracellular organelles and within the bodys bone reservoir.fitranto arjadi-anatomi*FG23_01.JPGTitle: Lymphatic SystemNotes: An overview of the arrangement of lymphatic vessels, lymph nodes, and lymphoid organs.Keywords: lymphatic system, components, lymph nodes, cervical, axillary, pelvic, inguinal, lumbar, right lymphatic duct, thoracic lymphatic duct, mammary gland, spleen, gut-associated, cisterna chyli, thymus, lymphatics of lower limb