Tradition of Excellence
AIR & MINERAL
PROGRAM STUDI ILMU KEPERAWATAN UNIVERSITAS JEMBER
AIR - CAIRAN
AIR o
o
o o
Air media semua reaksi kimia biomolekul organik & anorganik polar dlm sel hidup
Air melarutkan & mengubah struktur biomolekul (asam nukleat, protein & karbohidrat) membentuk ikatan hidrogen dengan gugus fungsional polarnya Biomolekul non-polar (spt lipid) mengubah struktur air Mekanisme homeostasis mempertahankan lingkungan intrasel tetap konstan (pH, volume cairan & elektrolit)
AIR o
Pelarut biologis ideal
o
Bentuk molekul: tetrahedron
o
Molekul membentuk bipolar (muatan listrik tsebar tak merata)
o
Membentuk ikatan hidrogen ikatan paling lemah berpotensi menguraikan molekul lain
o
Terdisosiasi proton/ ion H+ & ion hidroksil OH-
CAIRAN TUBUH
Sekitar 50-60% BB 67% intrasel, 33% ekstrasel
Distribusi tekanan osmotic
Tekanan osmotik diperlihatkan oleh: 1. Senyawa organik BM tinggi (ex. protein) 2. Senyawa organik BM kecil, jmlh besar (ex. glukosa) 3. Ion Na+ di ekstrasel & K+ di intrasel
CAIRAN TUBUH
Dipengaruhi : umur, aktivitas, & tekanan hidrostatik
Keseimbangan cairan: Input cairan output cairan
Jalur pembuangan air saling berhubungan ex: udara panas: keringat >, urin < udara dingin: keringat <, urin > Air oksidasi:
0,6 gr air/gr KH; 1,07 gr air/gr Fat; 0,41 gr air/gr protein
FUNGSI CAIRAN TUBUH 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Sarana untuk mengangkut zat-zat makanan ke sel-sel Mengeluarkan buangan-buangan sel Mmbentu dalam metabolisme sel Sebagai pelarut untuk elektrolit dan non elektrolit Membantu memelihara suhu tubuh Membantu pencernaan Mempemudah eliminasi Mengangkut zat-zat seperti (hormon, enzim, SDP, SDM)
MINERAL - ELEKTROLIT
MINERAL - ELEKTROLIT A. “Trace Element” (Unsur Kelumit) * Dlm tubuh jumlahnya sangat sedikit. * Esensial: Fe, Zn, Cu, Mn, I, Mo, Co, Se, Cr * Kemungkinan esensial: Ni, F, Br, As, Va, Cd, Ba, Sr * Non-esensial: Al, Hg, Ag, Pb, Ge MINERAL B. Makro Elemen
* Ca, Mg, Na, K, P, Li, S, Cl * 60 – 80% dari senyawa organik dalam tubuh
1. Fe (IRON)
Nutrien esensial yang diperlukan oleh setiap sel, dapat berperan:
Sebagai pembawa oksigen dan elektron
Sebagai kofaktor dlm reaksi oksigenasi, hidroksilasi dan proses metabolik kusus lainnya.
Turut serta dlm sejumlah reaksi yang yang menghasilkan radikal bebas.
Kekurangan atau kelebihan Fe dalam tubuh dapat menyebabkan kondisi klinis.
Senyawa yang Mengandung Fe yang secara Biologis Aktif Senyawa
Fungsi
A. Besi Heme Hemoglobin Mioglobin Sitokrome Peroksidase,Katalase B. Besi Non-heme Transferrin Ferritin, hemosiderin Flavoprotein, dehidrogenase dan oksidase
Pembawa O2
Pembawa elektron Substratnya H2O2 Pengangkut Fe Simpanan Fe Enzim pengoksidasi
Protoporfirin digabungkan Fe
Hematin (Ferri)
Heme (Ferro) * 4 heme dan 4 rantai polipeptida globin * 1 heme dan 1 rantai polipeptida panjang * Heme merupakan komponen enzim sitokrom
Hemoglobin Myoglobin
Besi Heme 1. Hemoglobin * mengandung Fe2+ 0.34% (3.4 mg Fe2+/g Hb) * Bila defisiensi Fe, jumlah Hbnya menurun tetapi kandungan Fe tidak berubah.
Senyawa Besi Heme 1. Hemoglobin * Mengandung Fe2+ 0.34% (3.4 mg Fe2+/g Hb) * Bila defisiensi Fe, jumlah Hbnya menurun tetapi kandungan Fe tidak berubah. 2. Mioglobin * Menyediakan oksigen untuk kebutuhan yang cepat selama kontraksi otot. 3. Sitokrom * Merupakan enzim respirasi seluler * Terletak dalam mitokondria. * Berfungsi memberikan elektron melalui perubahan reversible Fe2+ Fe3+ 4. Peroksidase dan katalase * Besi enzim ini dalam bentuk Fe3+. * Bekerja dalam peroksidase (contoh H2O2) untuk menghasilkan oksigen.
Senyawa Besi non-Heme 1. Transferrin (siderofilin) * Transferrin pembawa Fe ke sumsum tulang belakang dan bagianbagian lain. * Dua Fe3+ dapat terikat pada setiap transferrin. * normal dlm plasma 300mg/100ml dan dapat mengikat + 300ug Fe3+. 2. Ferritin dan hemosiderin * Besi disimpan dalam bentuk ferritin (ada pada hampir semua sel) dan hemosiderin (dalam sel sistem retikuloendotel) 3. Beberapa enzim mengandung Fe : feroksidase, akonitase, suksinat dehidrogenase, sitokrom C reduktase, kolin dehidrogenase.
Table 3. Distribusi Fe pada orang dewasa Konsentrasi (mg/kg) Tipe Fe Fungsi Fe Hemoglobin Mioglobin Enzim Heme Enzim Nonheme Transport Fe Transferrin Simpanan Fe Ferritin Hemosiderin
Total
Laki-laki 31 5 1 1
< 1 (0.2)
Wanita 28 4 1 1
< 1 (0.2)
8 4
4 2
50
40
Absorpsi Fe * ~ terjadi di duodenum dan jejunum proksimal ~ dikontrol oleh masuknya Fe ke dlm sel dan transportnya melalui sel (Crosby) * Dlm keadaan normal, sedikit Fe dalam lumen masuk sel mukosa dan ditransport ke dalam sirkulasi dan dalam disimpan sebagai ferritin
• Bila defisiensi Fe, Fe yang masuk sel epitel lebih banyak dan hampir semua ditransport ke dalam sirkulasi. * Bila kelebihan Fe, pembentukan ferritin lebih banyak dan pelepasan ke dalam plasma menurun.
* Mukosa intestinal mengatur absorpsi Fe absorpsi terjadi pada anak-anak, remaja wanita, ibu hamil, dan anemia hemolitik dan pendarahan
absorpsi terjadi bila cadangan Fe tinggi
* Asam askorbat dan asam lambung Vitamin C Fe3+ Fe2+
absorpsi Fe
* Absorpsi Fe lebih baik bila sumbernya dari makanan hewani (Fe dalam bentuk heme) * Fitat dan fosfat; defisiensi protein iron senyawa tidak larut.
absorpsi
Kebutuhan Fe * Kebutuhan Fe per hari seperti tabel 4.
Tabel 4. Kebutuhan Fe per hari pada kelompok yang berbeda Kelompok Bayi Anak-anak Remaja: laki - laki wanita Wanita menstruasi Wanita hamil trimester 1 trimester 2 Wanita menyusui Laki-laki dan wanita non-menstruasi
Kebutuhan per hari dalam mg 0,5 1,0 1,8 2,4 2,8 0,8 3,0 2,4 0,9
Ekskresi Fe bersama urin, empedu,juga keringat. Keseimbangan Fe ~ Keseimbangan negatif bila kebutuhan tubuh melebihi persediaan yang ada
Dapat menyebabkan defisiensi Fe dan anemia ~ Keseimbangan positif bila konsumsi melebihi kebutuhan toksisitas.
Sumber : - Pisang - Lobak - Buncis - Ikan
- Cereal - Bayam - Daging
Defisiensi Fe * Sebab-sebabnya : 1. Kekurangan Fe diet. Banyaknya fitat dalam sereal menghambat absorpsi Fe. 2. Penurunan absorpsi. Terjadi pada malabsorpsi sindrom. 3. Peningkatan kebutuhan. terjadi selama pertumbuhan cepat pada bayi dan ibu hamil. 4. Simpanan kurang saat lahir. Ditemukan pada prematur dan lahir kembar. 5. Kehilangan darah Patologis. ~ Infeksi cacing pengait ~ Perdarahan, peptik ulcer, kanker saluran gastrointestinal, konsumsi aspirin terus-menerus, varises oesofagus, kolitis ulseratif dll.
2. ZINK (ZN) • Zink terdistribusi luas di jaringan tubuh. ~ Prostate (102 ug/g), otot hepar dan ginjal (50-58 ug/g) kadarnya paling tinggi. • Zink diabsorbsi terutama di duodenum. • Absorpsi zink dan copper dapat berkompetisi. • Ekskresi zink (sebagian besar zink tidak diabsorpsi) t/u bersama feces • Zink endogen disekresi ke dalam usus halus terutama bersama juice pankreas dan sebagian bersama empedu. • Sumber Zink Gandum, Bawang, Biji bunga matahari, Tiram, Sayuran berhijau daun
Sindrom Defisiensi Zink • Sindrom defisiensi zink Karakteristik : kemunduran pertumbuhan, lesi kulit, gangguan perkembangan dan fungsi reproduksi. • Peran zink metabolisme asam nukleat. • Bila defisiensi zink: • Sintesis nukleotid fosfate dan penggabungannya ke dalam asam nukleat hepar, testis, spleen, ginjal dan timus terganggu. • Aktivitas beberapa metaloenzim atau enzim yang diaktifkan zink dalam ginjal, testis, hepar dan tulang terganggu. Contoh: LDH, alkalin fosfatase.
3. CUPRUM (CU) • + 32% Cu per oral diabsorbsi dari duodenum • Fitat, tinggi asam askorbat, zink, Mo, Cd, Ag dan Hg, AA tertentu dan ligan mengganggu absorpsi • Dalam plasma, Cu terikat albumin dan di bawa ke jaringan. • Hepar memetabolisme dan menyimpan Cu. • Simpanan Cu dilepas untuk membentuk protein yang mengandung Cu dan enzimenzim. • Contoh : ceruloplasmin dalam hepar, eritrokuprein dalam sumsum tulang belakang. • Sumber Cu : = sumber Fe, Kacang polong, Buncis, Padi-padian, Sayuran berhijau daun
* Ekskresi Cu terutama dalam feses (Cu yang tidak diabsorpsi), sebagian kecil dalam urin. * Defisiensi Cu menyebabkan : ~ gangguan pertumbuhan dan tulang, anemia, ~ gangguan fungsi reproduksi, gastrointestinal, ~ kerusakan kardiovascular * Transfer Fe dari mukosa duodenal, sistem retikuloendotelium dan parenkim hepar ke dalam plasma memerlukan Cu ceruloplasmin Fe3+ Fe2+ * Defisiensi Cu juga mengganggu penggabungan Fe ke dalam hemoglobin dalam normoblas.
4. IODIUM (I) • Komponen hormon tiroid tetraiodotironin (T4) dan triiodotironin (T3) • Defisiensi iodium : • Pembesaran glandula tiroid yang disebut gondok. • Hipotiroidisme : Anak-anak : kretin Dewasa : myxedema. • Sumber Iodium : Bit (seperti lobak), Bawang putih, Nanas, Buah per, Lobak, Jeruk, Seafood, Minyak hepar ikan
5. MAGNESIUM (MG) • Merupakan kofaktor dalam reaksi enzimatis yang melibatkan ATP ATP-Mg complex • Contoh : alkalin fosfatase, heksokinase, fruktokinase, fosfofruktokinase. • Setengah dari total Mg tubuh terdapat dalam tulang sebagai garam komplex dengan Ca dan P. • Garam Mg yamg larut diabsorpsi oleh usus halus dan + 1/3 nya diekskresi dalam urin. • Defisiensi magnesium : gangguan neuromuskular, nifritis kronis dan pankreatitis akut. • Sumber : kacang-kacangan, kedelai, sayuran berhijau dun, apel, jeruk limun, ikan salmon
6. MANGAN (MN) Dalam darah, Mn terikat -globulin. Dalam sel sekitar 80% Mn terikat protein dan asam nukleat. Sekitar 3-4% Mn yang dikonsumsi diabsorpsi. Ekskresi bersama empedu dalam feses. Kelebihan Ca dan P diet menurunkan availabilitas Mn. Defisiensi mangan gangguan pertumbuhan, abnormalitas tulang, penurunan fungsi reproduksi. • Mn merupakan komponen piruvat karboksilase. • Sumber : bayam, bit, blueberry, jeruk, anggur, aprikot, tumbuhan laut, sayuran berhijau daun • • • • • •
7. MOLIBDENUM • Komponen enzim xanthine oxidase. • Toksisitas Molibdenum Hambatan pertumbuhan, kehilangan berat badan, anemia, diarhea, pengeroposan tulang.
• Sumber : beras merah, polong-polongan, air alami, makanan yang dimasak dengan ragi
8. KROMIUM (CR) • Memacu pertumbuhan pada hewan. • Menstimulasi sintesis biotin oleh Aerobacter aerogenes. • Dalam plasma, kromium sebagian besar terikat pada transferrin Cr3+ dan Fe3+ berkompetisi untuk menempati sisi pengikatan logam dari transferrin • Cr6+ lebih mudah diabsorpsi dibanding Cr3+ dan cepat melewati membran eritrosit dan terikat pada hemoglobin. • Defisiensi kromium gangguan pertumbuhan, gangguan metabolisme glukose, lipid dan protein
• Dalam sel, kromium merupakan kofaktor insulin. • Kromium berperan penting dalam homeostasis kolesterol. • Kromium menekan kadar kolesterol serum. • Sumber : air alami, padi-padian, jamur, makanan yang dimasak dengan ragi
9. STRONTINUM • 90Sr merupakan senyawa radioaktif yang berbahaya yang • dihasilkan dari pembelahan nuklear.
• Senyawa ini tidak mudah diabsorpsi. • Jaringan tulang mempunyai afinitas yang kuat terhadap strontium
10. SELENIUM (SE) • • • • •
Dalam darah, Se terikat protein plasma. Dalam sel, selenium sebagai selenosistein dan selenometionin. Se diekskresi dalam feces, urin dan pernafasan. Merupakan komponen glutathione peroxidase dan iodothyronine deiodinase. Glutathione peroxidase adalah enzim antioxidant yang dapat mencegah oksidasi lipid dalam sitosol sel. • Iodothyronine deiodinase mengkatalisis deiodinasi tetraiodothyronine (T4) menjadi triiodothyronine (T4). • Sumber : air laut, makanan yang dimasak dengan ragi, jamur, seafood, sebagian besar sayuran
11. FLOUR • Fluor tidak mempunyai fungsi esensial bagi manusia. • Dalam jumlah yang sangat sedikit, flour berperan dalam • perkembangan gigi dan mencegah karies gigi. • Sumber : biji bunga matahari, wortel, bawang putih, air laut dan air tawar
12. COBALT (CO) • Merupakan komponen vitamin B12 (4%). • Paling banyak terdapat dalam hepar, ginjal dan tulang.
13. NICKEL (NI) • Nutrien essensial untuk tumbuhan dan hewan. • Tidak mudah diabsorpsi dan diekskresi dalam feses. • Dalam laboratorium, Ni berpotensi sebagai aktivator beberapa enzim Termasuk arginase, carboxylase, acetyl Co A-synthetase dan tripsin.
• Akan tetapi aktivitas asam fosfatase dihambat oleh Ni.
14. NATRIUM (NA) • Sodium merupakan kation utama cairan ekstrasel • Kadar normal dalam plasma/serum 136-145 mmol/L • Kadar diatur oleh hormon aldosteron • Aldosteron meningkatkan jumlah channel Na+ membran shg masuk Na+ masuk sel. • Ikut mengatur volume plasma • Ikut mengatur keseimb. Asam-basa • Komponen Na+/K-ATPase • Sumber : tumbuhan laut, seledri, selada, semangka, garam
15. KALSIUM (CA) • tulang mengandung 99% dari simpanan kalsium tubuh (sebagai kristal hidroksi apatit). • kebutuhan kalsium orang dewasa 0.5-1.0 mgCa/hari meningkat pada anak, wanita hamil dan menyusui • bbrp faktor mempengaruhi absorpsi kalsium misal: intake kalsium, kand. protein dan vitamin d dlm diet.
• bbrp kalsium disekresi dalam usus bersama cairan pencernaan. • kehilangan kalsium per hari + 75-150 mg.
• Def. vit. D, kelebihan filtrat, rasio Ca/P diet rendah dan sindrom malabsorption mempengaruhi absorpsi Ca , dan sebaliknya. • Ekskresi Ca terutama bersama urin dan feses. Sedangkan yang hilang bersama keringat sedikit • Pd hipokalsemia, hormon paratiroid menstimulasi osteoklas, memperkuat efek kalsitriol pada absorpsi Ca2+ di intestinum, menurunkan ekskresi kalsium ginjal. • Pd hiperkalsemia, kalsitonin dr sel C tiroid menghambat osteoklas dan meningkatkan ekskresi Ca2+
Kalsium berperan dalam beberapa proses biologis.
1. Neuromuscular Ca terlibat dalam eksitabilitas saraf, transmisi saraf, kontraksi otot jantung & skelet 2. Pembekuan darah Ca diperlukan dlm inaktivasi protrombin
3. Membran Ca terlibat dlm transport ion inorganik melewati membrane sel dan melepaskan neurotransmitter pada pertemuan sinapsis. 4. Dalam reaksi enzimatik.
~ Melepaskan enzim seluler (amilase dari parotid) ~ Kofaktor enzim intrasel enzime (isositrat DH, fosforilase, kinase, fosfofruktokinase).
5. Dalam pengaturan sekresi hormon peptida ttt. Hormon pituitary, paratiroid, kalsitonin dan vasopresin diatur lewat konsentrasi ion kalsium.
• Kadar normal Ca darah: - 9.5-10.5 mg/100 ml;
- 35-45% terikat protein, terutama albumin. - hampir semua kalsium dlm bentuk ion (55-65%), 5 - 10 % Ca bergabung dengan asam organik, fosfat, sitrat dll. • Sumber : sayuran berdaun gelap, biji wijen, boncis, biji bunga matahari, ikan sarden dan salmon yang diawetkan.
16. FOSFOR • + 15% fosfor berada di otot dan jaringan lunak lain, sedangkan 85% sisanya dalam tulang. • Fosfor dpt merupakan bagian integral beberapa makromolekul (fosfolipid, fosfoprotein & asam nukleat) • Absorpsi fosfat dengan proses aktif secara cepat (70%) terjadi di jejunum. • Ekskresi fosfor lewat urin dan seband. dgn intake fosfat. • Peran biologis fosfor terutama mempertahankan struktur mineral tulang. • Fungsi lain mempertahankan sistem buffer, transport asam lemak, vitamin, beberapa enzim dan metabolisme energi dalam otot. • Sumber : padi-padian, biji-bijian, jagung, buah yang dikeringkan.
KESEIMBANGAN AIR DAN ELEKTROLIT DIPERTAHANKAN MELALUI INTEGRASI DAN FUNGSI ORGAN sbb:
1. Ginjal 2. Hormonal
3. Saraf
KADAR NATRIUM DALAM PLASMA DIATUR OLEH HORMON Hormon
Sumber sekresi
Efek
Aldosteron
Kelenjar adrenal
Reabsorpsi Na di tubulus ginjal
Jantung
↓Renin-angiotensin ↓ sekresi aldosteron dari kelenjar adrenal ↑ Sekresi Na ke dalam urin
Atrial Natriuretik Peptide (ANP)
REGULASI KESEIMBANGAN KALIUM GINJAL Keseimbangan K terutama diatur ginjal ± 60-90 mEq kalium
diekskresikan oleh ginjal stiap hr Kemampuan ginjal untuk mempertahankan kalium adalah lemah
(tdk terhadap natrium) sekalipun pd keadaan cadangan total kalium tubuh berkurang
HORMONAL a. Aldosteron:
m↑ sekresi kalium ke dalam urine
m ↑ sekresi kalium dari kelenjar keringat b. Insulin
m↑ uptake kalium oleh otot rangka
FAKTOR LAIN A. Perubahan pH
Keadaan asidosis: H+ terakumulasi di CIS K+ keluar dari CIS ke CES K+ CIS↓ sekresi K+ oleh ginjal ↓ Hiperkalemia
Keadaan alkalosis: Hipokalemia B. Ekskresi melalui saluran cerna dan kulit: 5-10 mEq/hari
REFERENSI Hardjasasmita, P. 2000. Ikhtisar Biokimia Dasar A. Jakarta: Balai Penerbit FKUI Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes, P.A., & Rodwell, V.W. 1996. Harper’s Biochemistry. 24th ed. London: Prentice-Hall International, Inc.
