Air Sebagai Komponen Utama Penyusun Makhluk Hidup

Air meliputi kira-kira 70% berat bersih dari sel dan merupakan unsur yang menentukan bagi semua sel. Air merupakan uatu zat yang istimewa dalam banyak hal. Dalam berbagai proses dalam sistem hidup menggunakan H₂O sebagai pereaksi. Air merupakan sumber yang selalu tersedia untuk memberikan ion-ion H₃0⁺ dan OH^- baik melalui reaksi sendiri maupun melalui reaksi dengan asam atau basa. Air merupakan pelarut yang baik bagi larutan ionik dan larutan polar, dan pelarut yang tidak baik bagi larutan non-polar. Ketidakmampuan air untuk melarutkan zat non-polar adalah fakor utama yang menentukan struktur membran (David s.page.1997.hal:12-13).

Sifat fisik air berbeda sama sekali dengan pelarut lainnya, meliputi:

1.       Kalor penguapan; air dengan kalor penguapan yang tinggi membantu pendinginan tubuh dengan penguapan luar biasa baiknya, yaitu dengan keluarnya keringat.

2.       Kalor jenis; air merupakan buffer yang baik. Pada suatu sistem berair pada  suhu lingkungan yang panas, suhu sistem berair itu tidak akan naik dengan cepat walaupun suhu sekelilingnya berubah dengan cepat. Dengan sifat ini, sangat membantu orgnisme sehingga tidak mudah mengalami kekeringan.

3.       Titik didih; ini sangat tinggi untuk suatu zat dengan bobot molekul 18.air tetap cair pada suhu suhu fisiologik.

Ahli kimia zaman dahulu mencoba menemukan pelarut universal yang dapat melarutkan segalam macam zat dan mereka tidak menemukan zat pelarut yang lebih baik daripada air. Namun demikian, air bukanlah merupakan pelarut universal karena jika air merupakan pelarut universal maka air tidak dapat disimpan dalam sel-sel tubuh manusia. Kenyatannya, sel-sel tubuh manusia tersusun sebagaian besar adalah air. Tetapi air merupakan pelarut yang sangat serbaguna, suatu ciri daripada air yang dapat ditelusuri melalui polaritas molekul air. Suatu senyawa tidak perlu berbentuk senyawa ionik agar dapat larut dalam air, senyawa polar juga merupakan senyawa yang dapat larut dalam air. Misalnya, gula dapat larut dalam air karena molekul air dapat menyelubungi molekul polar gula. Bahkan molekul sebesar protein dapt larut dalam air jika memiliki daerah ionik dan daerah polar ada permukannya. Berbagai senyawa polar dapat dilarutkan dalam air cairan-cairan biologis, seperti darah, sari tumbuhan, maupun cairan-cairan dalam sel (Campbell. 1999. Hal: 45).

Lingkungan akua dari system biologi memiliki konsentrasi ion hydrogen yang benar-benar tetap konstan. Dalam metabolism yang dinamik, keberadaan dan produksi dari banyak biomolekul secara terus menerus mempengaruhi jumlah H⁺ yang ada. Jika tidak terdapat mekanisme untuk mengontrol perubahan konsentrasi H⁺, maka koordinasi efektif dari banyak reaksi yang merupakan metabolisme akan hilang dengan cepat, akibatnya proses kehidupan akan mati. Oleh karena itu, pengendalian konsentrasi H⁺ sangat penting untuk menjaga kelangsungan proses kehidupan.

Air sendiri menyumbang ion hidrogen bagi sistem biologi. Air mengalami ionisasi menghasilkan suatu ion hydrogen dan suatu ion hidroksil (OH^-). Ion hidrogen tidak terdapat dalam larutan akua saja, tetapi juga dalam molekul air (transfer proton) untuk membentuk ion hidronium (H₃O⁺).

H₂O + H₂O                 H₃O⁺ + OH^-

Disosiasi dapat dinyatakan menurut konsep Hukum Aksi Massa, sebagai berikut:

Keq = [H⁺][ OH^-] / [H₂O]

Pernyataan ini menyatakan bahwa pada keseimbangan, hasil matematis dari konsentrasi produk disosiasi ([H⁺][ OH^-]) dibagi dengan konsentrasi air yang tidak terdisosiasi ([H₂O]) adalah sama dengan nilai yang diketahui sebagai konstan keseimbangan (Keq). Konsentrasi H⁺ dalam air murnni adalah  1 x 10^-7.

            Konsentrasi ion hidrogen secara rutin dinyatakan sebagi nilai pH. pH menyatakan [H⁺] sebagai fungsi lagaritmik dan didefinisikan sebagai logaritme negetif dari konsentrasi ion hidrogen. Dalam system akua, penambahan atau pengeluaran ion hidrogen akan dimengerti dengan baik dipandang dari konsep asam dan basa Bronsted-Lowry. Suatu asam Bronsted-Lowry didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat mendonasikan proton (H⁺), sebaliknya, suatu basa Bronsted-Lowry didefinisikan sebagai suatu zat yan dapat menerima suatu proton. Asam ada dua maca, yaitu asam kuat dan asam lemah, demikian pula dengan basa. Asam lemah, yang memperlihatkan suatu afinitas yang tinggi terhadap  protonnya, mempunyai kepentingan yang sangat besar karena bertindak sebagai dapar untuk melawan perubahan pH, mengingat sistem biologi sangat peka terhadap perubahan pH. Dengan demikian membantu mempertahankan pH internal yang cocok dari suatu organisme.

Walaupun bukan merupakan biomolekul organik, air merupakan komponen yang tersebar di seluruh sel hidup. Pada manusia, air terdistribusi hampir secara merata di antara dua kompartemen utama (intraseluler dan ekstraseluler) dari tubuh.

Tabel. Distribusi air dalam tubuh

Kompartemen	Cairan Tubuh Total (%)
Cairan intraseluler Cairan ekstraseluler plasma Interstisial dan limfe Jaringan ikat padat, kartilago, dan tulang	55.0 7.5 22.5            45.0 15.0

Dari sudut pandang biologi, air memiliki sifat-sifat yang penting untuk adanya kehidupan. Air dapat memunculkan reaksi yang dapat membuat senyawa organik untuk melakukan replikasi. Semua makhluk hidup diketahui memiliki ketergantungan terhadap air. Air merupakan zat pelarut yang penting untuk makhluk hidup dan adalah bagian penting dalam proses metabolisme. Air juga dibutuhkan dalam fotosintesis dan respirasi. Fotosintesis menggunakan cahaya matahari untuk memisahkan atom hidroden dengan oksigen. Hidrogen akan digunakan untuk membentuk glukosa dan oksigen akan dilepas ke udara

Referensi:

Amstrong, Frank B.. 1995. Buku Ajar Biokimia. Kedokteran EGC.

Campbell. 1999. Biologi. Jakarta : Erlangga.

Page David S.. 1997. Prinsip Biokimia. Jakarta : Erlangga.