Peranan Larutan Penyangga dalam Tubuh Mahluk Hidup

Kebanyakan reaksi-reaksi biokimia dalam tubuh makhluk hidup hanya dapat berlangsung pada pH tertentu. Oleh karena itu, cairan tubuh harus merupakan larutan penyangga agar pH senantiasa konstan ketika metabolisme berlangsung. Dalam keadaan normal, pH dari cairan tubuh termasuk darah kita adalah 7,35 – 7,5. Walaupun sejumlah besar ion H+ selalu ada sebagai hasil metabolisme dari zat-zat, tetapi keadaan setimbang harus selalu dipertahankan dengan jalan membuang kelebihan asam tersebut. Hal ini disebabkan karena penurunan pH sedikit saja menunjukkan keadaan sakit.Larutan penyangga sangat berperan dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa fungsi larutan penyangga dalam kehidupan dapat kalian pelajari pada uraian di bawah ini.

 pH darah tubuh manusia berkisar antara 7,35-7,45. pH darah tidak boleh kurang dari 7,0 dan tidak boleh melebihi 7,8 karena akan berakibat fatal bagi manusia. Organ yang paling berperan untuk menjaga pH darah adalah paru-paru dan ginjal. Kondisi di mana pH darah kurang dari 7,35 disebut asidosis. Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya kondisi asidosis antara lain penyakit jantung, penyakit ginjal, kencing manis, dan diare yang terus-menerus. Sedangkan kondisi di mana pH darah lebih dari 7,45 disebut alkolosis. Kondisi ini disebabkan muntah yang hebat, hiperventilasi (kondisi ketika bernafas terlalu cepat karena cemas atau histeris pada ketinggian). Untuk menjaga pH darah agar stabil, di dalam darah terdapat beberapa larutan penyangga alami.

Larutan Penyangga pada darah

a. Penyangga hemoglobin
 Oksigen merupakan zat utama yang diperlukan oleh sel tubuh yang didapatkan melalui pernapasan. Oksigen diikat oleh hemoglobin di dalam darah, di mana O2 sangat sensitif terhadap pH. Reaksi kesetimbangan yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.
 HHb+ + O2 <=> H+ + HbO2
 Keberadaan oksigen pada reaksi di atas dapat memengaruhi konsentrasi ion H+, sehingga pH darah juga dipengaruhi olehnya. Pada reaksi di atas O2  bersifat basa. Hemoglobin yang telah melepaskan O2 dapat mengikat H+ dan  membentuk asam hemoglobin. Sehingga ion H+ yang dilepaskan pada peruraian H2CO3 merupakan asam yang diproduksi oleh CO2 yang terlarut dalam air saat metabolisme.
 Produk buangan dari tubuh adalah CO2-  yang di dalam tubuh bisa membentuk senyawa H2CO3 yang nantinya akan terurai menjadi H+ dan HCO3-. Penambahan H+ dalam tubuh akan mempengaruhi pH, tetapi hemoglobin yang telah melepaskan O2 dapat mengikat H+ membentuk asam hemoglobin (HHb+).

b. Penyangga karbonat
 Penyangga karbonat juga berperan dalam mengontrol pH darah. Reaksi kesetimbangannya adalah:
 H+(aq) + HCO3-(aq) <=> H2CO3(aq) <=> H2O(aq) + CO2(aq)
 Perbandingan molaritas HCO3- terhadap H2CO3 yang diperlukan untuk mempertahankan pH darah 7,4 adalah 20:1. Jumlah HCO3 - yang relatif jauh lebih banyak itu dapat dimengerti karena hasil-hasil metabolisme yang diterima darah lebih banyak bersifat asam. 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 CO2 dapat larut dalam air menghasilkan H2CO3 . Hal ini  mengakibatkan pH darah akan naik. Kondisi alkalosis dapat mengakibatkan hiperventilasi (bernafas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas dan histeris).

c. Penyangga fosfat
 Penyangga fosfat merupakan penyangga yang berada di dalam sel. Penyangga ini adalah campuran dari asam lemah H2PO4- dan basa konjugasinya, yaitu HPO4 2-. Jika dari proses metabolisme sel dihasilkan banyak zat yang bersifat asam, maka akan segera bereaksi dengan ion HPO4 2-
 HPO4 2-(aq) + H+(aq) <=> H2PO4-(aq)
 Dan jika proses metabolisme sel menghasilkan senyawa yang bersifat basa, maka ion OH- akan bereaksi dengan H2PO4-.
 H2PO4-(aq) + OH-(aq) <=> HPO4 2-(aq) + H2O(l)
 Sehingga perbandingan [H2PO4- ] / [HPO4 2-] selalu tetap dan akibatnya pH larutan tetap.Penyangga ini juga ada di luar sel, tetapi jumlahnya sedikit. Selain itu, penyangga fosfat juga berperan sebagai penyangga urin. Apabila mekanisme pengaturan pH dalam tubuh gagal, seperti dapat terjadi selama sakit, sehingga pH darah turun di bawah 7,0 atau naik ke atas 7,8, dapat menyebabkan kerusakan permanen pada organ tubuh atau bahkan kematian. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan keadaan asidosis(penurunan pH) adalah penyakit jantung, penyakit ginjal, diabetes mellitus(penyakit gula), diareyang terus menerus, atau makanan berkadar protein tinggi dalam jangka waktu lama. Keadaan asidosis sementara dapat terjadi karena olahraga intensif yang dilakukan terlalu lama. Alkalosis (peningkatan pH darah) dapat terjadi sebagai akibat muntah yang hebat, hiperventilasi(bernapas terlalu berlebihan, kadang-kadang karena cemas atau histeris atau berada di ketinggian). Suatu penelitian yang dilakukan terhadap para pendaki gunung yang mencapai puncak Everest (8.848 m) tanpa oksigen tambahan menunjukkan pH darah mereka berada di antara 7,7–7,8. Hiperventilasi diperlukan untuk mengatasi tekanan oksigen yang amat rendah (kira-kira 43 mmHg) di tempat setinggi itu.

Larutan Penyangga Pada Sistem pernapasan

 Di sini dipakai buffer H2CO3/HCO3–Misalnya konsentrasi H3O+ dalam darah naik, berarti pH-nya turun.
 H3O+ + HCO3– <=> H2CO3 + H2O
 Bila pH turun maka pusat pernapasan kita akan dirangsang, akibatnyakita bernapas lebih dalam sehingga kelebihan CO2 akan dikeluarkanmelalui paru-paru.  Sedangkan bila konsentrasi OH– naik
 H2CO3 + OH–  <=> HCO3 – + H2O
 Karena kemampuan mengeluarkan CO2 ini, maka bufer H2CO3 dan HCO3 – paling baik untuk tubuh.

 Larutan Penyangga pada Ginjal

 Ginjal kita juga menolong untuk mengatur konsentrasi H3O+ dalam darah agar tetap konstan, dengan jalan mengeluarkan kelebihan asam melalui urine, sehingga pH urine dapat berada sekitar 4,8 – 7,0.

Larutan Penyangga Pada Air Ludah

 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.