SIKLUS KALIUM

KALIUM

Sejarah

(Inggris, potasium; Latin, kalium, Arab, qali, alkali). Ditemukan oleh Davy pada tahun 1807, yang mendapatkannya dari caustic potash (KOH). Ini logam pertama yang diisolasi melalui elektrolisis. Dalam bahasa Inggris, unsur ini disebut potassium.

Sumber

Logam ini merupakan logam ketujuh paling banyak dan terkandung sebanyak 2.4% (berat) di dalam kerak bumi. Kebanyakan mineral kalium tidak terlarut dalam air dan unsur kalium sangat sulit diambil dari mineral-mineral tersebut.
Mineral-mineral tertentu, seperti sylvite, carnalite, langbeinite, dan polyhalite ditemukan di danau purba dan dasar laut yang membentuk deposit dimana kalium dan garam-garamnya dengan mudah dapat diambil. Kalium ditambang di Jerman, negara bagian-negara bagian New Mexico, California, dan Utah. Deposit besar yang ditemukan pada kedalaman 3000 kaki di Saskatchewan, Kanada diharapkan menjadi tambang penting di tahun-tahun depan. Kalium juga ditemukan di samudra, tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit ketimbang natrium.

Produksi

Kalium tidak ditemukan tersendiri di alam, tetapi diambil melalui proses elektrolisis hidroksida. Metoda panas juga lazim digunakan untuk memproduksi kalium dari senyawa-senyawa kalium dengan CaC2, C, Si, atau Na.

Kegunaan

Permintaan terbanyak untuk kalium adalah untuk pupuk. Kalium merupakan bahan penting untuk pertumbuhan tanaman dan ditemukan di banyak tanah. Campuran logam natrium dan kalium (NaK) digunakan sebagai media perpindahan panas. Banyak garam-garam kalium seperti hidroksida, nitrat, karbonat, klorida, klorat, bromida, ioda, sianida, sulfat, kromat dan dikromat sangat penting untuk banyak kegunaan.

Fungsi Kalium :

1. Pembentukan protein dan karbohidrat
2. Membantu membuka dan menutup stomata
3. Meningkatkan daya tahan terhadap penyakit tanaman dan serangan hama
4. Memperluas pertumbuhan akar tanaman
5. Efisiensi penggunaan air (ketahanan pada masa kekeringan)
6. Memperbaiki ukuran dan kwalitas buah pada masa generatif dan menambah rasa manis/enak pada buah
7. Memperkuat tubuh tanaman supaya daun, bunga dan buah tidak mudah rontok.

Gejala kekurangan Kalium :

1. Daun terlihat lebih tua, mengerut keriting dan timbul bercak-bercak merah coklat lalu kering dan matI
2. Buah tumbuh tidak sempurna, kecil, mutunya jelek dan tidak tahan simpan (cepat busuk)
3. Kematangan buah terhambat, ukuran kecil dan mudah rontok
4. Batang dan cabang lemah mudah rebah
5. Biji buah menjadi kempes mengkerut

Sifat-sifat

Unsur ini sangat reaktif dan yang paling elektropositif di antara logam-logam. Kecuali litium, kalium juga logam yang sangat ringan. Kalium sangat lunak, dan mudah dipotong dengan pisau dan tampak keperak-perakan pada permukaan barunya. Elemen ini cepat sekali teroksida dengan udara dan harus disimpan dalam kerosene (minyak tanah). Seperti halnya dengan logam-logam lain dalam grup alkali, kalium mendekomposisi air dan menghasilkan gas hidrogen. Unsur ini juga mudah terbakar pada air. Kalium dan garam-garamnya memberikan warna ungu pada lidah api.

Isotop

17 isotop kalium telah diketahui. Kalium normal mengandung 3 isotop, yang satu pada 40 derajat Kelvin (.0118%) merupakan isotop radioaktif dengan paruh waktu 1.28 x 109 tahun.

Penanganan

Radioaktivitas yang ada pada kalium tidak terlalu berbahaya.

Keterangan Unsur:
o Simbol: K
o Radius Atom: 2.35 Å
o Volume Atom: 45.3 cm3/mol
o Massa Atom: 39.0983
o Titik Didih: 1033 K
o Radius Kovalensi: 2.03 Å
o Struktur Kristal: bcc
o Massa Jenis: 0.86 g/cm3
o Konduktivitas Listrik: 16.4 x 106 ohm-1cm-1
o Elektronegativitas: 0.82
o Konfigurasi Elektron: [Ar]4s1
o Formasi Entalpi: 2.33 kJ/mol
o Konduktivitas Panas: 102.5 Wm-1K-1
o Potensial Ionisasi: 4.341 V
o Titik Lebur: 336.8 K
o Bilangan Oksidasi: 1
o Kapasitas Panas: 0.757 Jg-1K-1
o Entalpi Penguapan: 76.9 kJ/mol

Kalium Atur Keseimbangan Elektrolit Tubuh

KALIUM sangat penting bagi sistem saraf dan kontraksi otot, kata Dr. Samuel Oetoro, Sp.GK, MS, ahli nutrisi dari Semanggi Specialist Clinic. Kalium juga dimanfaatkan oleh sistem saraf otonom (SSO), yang merupakan pengendali detak jantung, fungsi otak, dan proses fisiologi penting lainnya.

Potasium ditemukan di hampir seluruh tubuh dalam bentuk elektrolit dan banyak terdapat pada saluran pencernaan. Sebagian besar kalium tersebut berada di dalam sel, sebagian lagi terdapat di luar sel. Mineral ini akan berpindah secara teratur dari dan keluar sel, tergantung kebutuhan tubuh.

Di dalam tubuh, kalium biasanya bekerja sama dengan sodium atau natrium (Na) dalam mengatur keseimbangan muatan elektrolit cairan tubuh. Keseimbangan ini dijaga dengan menyesuaikan jumlah asupan kalium dari makanan dan jumlah kalium yang dibuang.

Cukup mudah memperoleh kalium dari makanan sehari-hari. Kalium banyak ditemukan pada jeruk, pisang, kentang, alpukat, bayam, tomat, daging, susu, dan kacang-kacangan. Orang sakit yang kurang konsumsi makanan melalui mulut, tentunya asupan kalium akan berkurang pula.

Dalam keadaan normal, organ ginjal berperan menyesuaikan antara asupan dan jumlah kalium yang dibuang tubuh. Sebagian besar kalium dibuang melalui urin, walaupun ada juga yang keluar bersama tinja.

Penggunaan Pencahar

Dijelaskan Dr. Samuel, kadar kalium dalam darah orang normal 3,5-5 mEq/liter. Bila kurang dari itu dibilang kekurangan kalium atau dikenal dengan istilah hipokalemia. “Orang jarang kekurangan kalium,” kata Dr. Samuel.

Olahragawan membutuhkan asupan kalium lebih banyak karena banyak mengeluarkan keringat. Pengguna obat pencahar juga butuh asupan kalium lebih untuk menggantikan kalium yang keluar akibat proses diuretik. Sebaliknya, orang yang mempunyai penyakit diabetes dan gagal ginjal disarankan tidak mengasup kalium terlalu banyak. Ini karena tubuh mereka tidak dapat lagi secara normal memetabolisme mineral ini.
Ginjal yang normal dapat menahan kalium dengan baik. Jika konsentrasi kalium darah terlalu rendah, biasanya karena ginjal tidak berfungsi normal atau terlalu banyak kalium yang hilang melalui saluran pencernaan akibat diare, muntah, penggunaan obat pencahar dalam waktu lama, atau polip di usus besar.

Ginjal juga mengeluarkan banyak kalium pada orang yang mengonsumsi sejumlah besar kayu manis atau mengunyah tembakau. Kalium bisa hilang lewat air kemih karena beberapa alasan. Yang paling sering adalah akibat penggunaan obat diuretik yang menyebabkan ginjal membuang natrium, air, dan kalium dalam jumlah berlebihan. Obat-obatan seperti insulin dan obat asma jenis albuterol, terbutalin, dan teofilin bisa meningkatkan perpindahan kalium ke dalam sel dan mengakibatkan hipokalemia. Namun, pemakaian obat-obatan ini jarang menjadi penyebab tunggal terjadinya hipokalemia.

Mudah lelah

Hipokalemia ringan biasanya tidak menyebabkan gejala sama sekali. Kondisi yang lebih berat dapat mengakibatkan kelemahan fungsi otot dan tubuh mudah lelah. Kelemahan otot biasanya terjadi pada otot kaki dan tangan, tetapi kadang juga mengenai otot mata, otot pernapasan, dan otot untuk menelan. Kedua keadaan terakhir ini dapat berakibat fatal. Kondisi lemah otot ini dialami Rianti, yang sering kram di kaki jika terlalu banyak beraktivitas. “Pernah sampai lumpuh,” kata gadis 24 tahun ini.
Oleh dokter ia disarankan banyak makan pisang. “Sekarang aku tak bisa jauh dari pisang,” ujarnya. Pada kondisi hipokalemia parah, sistem saraf juga mengalami gangguan dalam mengantarkan rangsangan. “Yang lebih parah, meskipun jarang terjadi, hipokalemia dapat menyebabkan masalah serius seperti detak jantung tak beraturan hingga berhentinya detak jantung,” imbuh Dr. Samuel.
Beberapa penelitian menyebutkan, orang yang kekurangan potasium lebih berisiko terkena penyakit hipertensi, yang merupakan faktor pemicu penyakit jantung dan stroke. Kurang asupan kalium mudah digantikan dengan mengonsumsi makanan sumber kalium atau garam kalium (kalium klorida) dengan cara ditelan (oral). Pengobatan oral ini lebih mudah, tetapi karena kalium dapat mengiritasi saluran pencernaan, hanya diberikan dalam dosis kecil. Pemberian 40-60 mEq dapat menaikkan kadar kalium sebesar 1-1,5 mEq/L, sedangkan 135-160 mEq dapat menaikkan kalium 2,5-3,5 mEq/L.
Pada hipokalemia berat, kalium bisa diberikan secara intravena. Hal ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati dan hanya di rumah sakit, untuk menghindari kenaikan kadar kalium yang terlalu tinggi. Konsentrasi kalium dalam darah orang dengan hipokalemia berat ini mesti diperiksa ulang secara periodik. Bila kondisi membaik, jenis pengobatan dapat diubah.

PENGATURAN KADAR KALIUM

Kalium memiliki peranan penting dalam metabolisme sel serta dalam fungsi sel saraf dan otot. sebagian besar kalium terdapat di dalam sel.

Konsentrasi kalium yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat menyebabkan masalah yang serius, seperti irama jantung yang abnormal atau henti jantung.
Kalium yang disimpan di dalam sel membantu memelihara konsentrasi kalium dalam darah tetap konstan.

Keseimbangan kalium dijaga dengan menyesuaikan jumlah asupan kalium dalam makanan dan jumlah kalium yang dibuang. Sebagian besar kalium dibuang melalui air kemih, walaupun ada beberapa yang dibuang melalui tinja.

Dalam keadaan normal, ginjal menyesuaikan pembuangan kalium agar seimbang dengan asupan kalium melalui makanan.

Beberapa obat dan keadaan tertentu menyebabkan kalium berpindah ke dalam atau keluar sel; dan hal ini mempengaruhi konsentrasi kalium dalam darah.

SIKLUS KALIUM PADA TANAH

Kerak bumi mempunyai kandungan kalium rata-rata sebesar 2,6 %.
Bahan induk dan tanah-tanah muda dapat dengan mudah berisi kalium sebesar 40.000 - 50.000 kg per hektar irisan alur.

Selama pelapukan, ion kalium K+ dilepaskan ke dalam larutan tanah.
Tanaman mengabsorbsi kalium sebagai K+ (terutama dalam larutan tanah) dengan sejumlah kecil K+ terdapat dalam larutan tanah. Diatas beberapa ratus kilogram dalam irisan bajak seluas 1 hektar terdapat pertukaran kation pada sebagian besar mineral tanah.

Suatu kesetimbangan juga terjadi diantara kalsium tertukar dan kalium terikat.
Fiksasi terjadi oleh perpindahan K+ dalam posisi kosong kisi-kisi Hydrous mika ketika K+ telah dipindahkan oleh pelapukan.

Pelapukan dimulai pada tepi partikel mineral dan kemudian masuk kedalam.
Sepanjang tepi tersebut diatas kalium terlapuk akan meninggalkan ruang kosong berupa kisi-kisi. Sementara itu bagian dalam partikel tetap segar dan tidak terlapuk.
Kalium sepanjang tepi akan memindahkan penghubung kalium yang menahan lapisan kristal yang berdekatan bersama lapisan-lapisan terpisah atau tersebar sepanjang tepi.

KALIUM DI LAUT

Dalam air laut, jumlah Kalium jauh lebih sedikit daripada jumlah Natrium, tetapi di dalam batuan endapan jumlah Kalium lebih banyak dibandingkan jumlah Natrium. Bukti tertentu menjelaskan bahwa sel-sel kehidupan bertanggung jawab terhadap pengambilan Kalium dari laut dalam jumlah besar. Organisme-organisme laut mengabsorpsi Kalium ke dalam sel-sel tubuh mereka. Apabila organisme-organisme ini mati, mereka akan menyatu dengan batu-batuan di dasar laut bersama Kaliumnya.

KALIUM PADA MAKHLUK HIDUP

Apabila kadar Kalium darah meningkat lebih dari 3-4 kali nilai normal, maka denyut jantung akan terhenti. Peningkatan sedikit lagi akan mengakibatkan saraf berhenti menyampaikan impuls-impuls listrik dan otot-otot menjadi lumpuh. Apabila 6% saja dari Kalium di dalam sel dibiarkan terlepas dengan cepat ke dalam rongga luar sel, maka organisme akan segera mati. Untunglah hal itu tidak terjadi dalam keadaan normal. Pengendalian kesetimbangan ion Na-K dibantu oleh adanya pompa ion yang beroperasi. ATP menarik kembali ion K yang keluar dari sel. Kadar ion K di luar sel pada tumbuhan relatif lebih tinggi daripada kadar ion K dalam sel hewan. Unsur Kalium juga diperlukan untuk proses fotosintesis.

Kalium merupakan ion bermuatan positif (kation) utama yang terdapat di dalam cairan intrasellular (ICF) dengan konsentrasi ±150 mmol/L. Sekitar 90% dari total kalium tubuh akan berada di dalam kompartemen ini. Sekitar 0.4% dari total kalium tubuh akan terdistribusi ke dalam ruangan vascular yang terdapat pada cairan ekstraselular dengan konsentrasi antara 3.5-5.0 mmol /L. Konsentrasi total kalium di dalam tubuh diperkirakan sebanyak 2g/kg berat badan. Namun jumlah ini dapat bervariasi bergantung terhadap beberapa faktor seperti jenis kelamin, umur dan massa otot (muscle mass). Kebutuhan minimum kalium diperkirakan sebesar 782 mg/hari. Di dalam tubuh kalium akan mempunyai fungsi dalam menjaga keseimbangan cairan-elektrolit dan + + keseimbangan asam basa. Selain itu, bersama dengan kalsium (Ca ) dan natrium (Na ), kalium akan berperan dalam transmisi saraf, pengaturan enzim dan kontraksi otot. Hampir sama dengan natrium, kalium juga merupakan garam yang dapat secara cepat diserap oleh tubuh. Setiap kelebihan kalium yang terdapat di dalam tubuh akan dikeluarkan melalui urin serta keringat

 

 

 

 

 

NITROGEN

Siklus nitrogen adalah suatu proses konversi senyawa yang mengandung unsur nitrogen menjadi berbagai macam bentuk kimiawi yang lain. Transformasi ini dapat terjadi secara biologis maupun non-biologis. Beberapa proses penting pada siklus nitrogen, antara lain fiksasi nitrogen, mineralisasi, nitrifikasi, denitrifikasi.

Walaupun terdapat sangat banyak molekul nitrogen di dalam atmosfir, nitrogen dalam bentuk gas tidaklah reaktif.^[1] Hanya beberapa organisme yang mampu untuk mengkonversinya menjadi senyawa organik dengan proses yang disebut fiksasi nitrogen.

Fiksasi nitrogen yang lain terjadi karena proses geofisika, seperti terjadinya kilat. Kilat memiliki peran yang sangat penting dalam kehidupan, tanpanya tidak akan ada bentuk kehidupan di bumi. Walaupun demikian, sedikit sekali makhluk hidup yang dapat menyerap senyawa nitrogen yang terbentuk dari alam tersebut. Hampir seluruh makhluk hidup mendapatkan senyawa nitrogen dari makhluk hidup yang lain. Oleh sebab itu, reaksi fiksasi nitrogen sering disebut proses topping-up atau fungsi penambahan pada tersedianya cadangan senyawa nitrogen.

Vertebrata secara tidak langsung telah mengonsumsi nitrogen melalui asupan nutrisi dalam bentuk protein maupun asam nukleat. Di dalam tubuh, makromolekul ini dicerna menjadi bentuk yang lebih kecil yaitu asam amino dan komponen dari nukleotida, dan dipergunakan untuk sintesis protein dan asam nukleat yang baru, atau senyawa lainnya.

Sekitar setengah dari 20 jenis asam amino yang ditemukan pada protein merupakan asam amino esensial bagi vertebrata, artinya asam amino tersebut tidak dapat dihasilkan dari asupan nutrisi senyawa lain, sedang sisanya dapat disintesis dengan menggunakan beberapa bahan dasar nutrisi, termasuk senyawa intermediat dari siklus asam sitrat.

Asam amino esensial disintesis oleh organisme invertebrata, biasanya organisme yang mempunyai lintasan metabolisme yang panjang dan membutuhkan energi aktivasi lebih tinggi, yang telah punah dalam perjalanan evolusi makhluk vertebrata.

Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa.

Kelebihan asam amino yang tidak digunakan dalam proses metabolisme akan dioksidasi guna memperoleh energi. Biasanya kandungan atom karbon dan hidrogen lambat laun akan membentuk CO₂ atau H₂O, dan kandungan atom nitrogen akan mengalami berbagai proses hingga menjadi urea untuk kemudian diekskresi.

Setiap asam amino memiliki lintasan metabolismenya masing-masing, lengkap dengan perangkat enzimatiknya.

Siklus Urea

Pada eukariota, siklus urea (bahasa Inggris: urea cycle, ornithine cycle) merupakan bagian dari siklus nitrogen, yang meliputi reaksi konversi amonia menjadi urea. Siklus ini ditemukan pertama kali oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit pada tahun 1932.

Pada mamalia, siklus urea terjadi di dalam hati, produk urea kemudian dikirimkan ke organ ginjal untuk diekskresi. Dua jenjang reaksi pada siklus urea terjadi di dalam mitokondria.^[2] Ringkasan reaksi siklus urea adalah:^[3]

Amonia

Amonia merupakan produk dari reaksi deaminasi oksidatif yang bersifat toksik. Pada manusia, kegagalan salah satu jenjang pada siklus urea dapat berakibat fatal, karena tidak terdapat lintasan alternatif untuk menghilangkan sifat toksik tersebut selain mengubahnya menjadi urea. Defisiensi enzimatik pada siklus ini dapat mengakibatkan simtoma hiperamonemia yang dapat berujung pada kelainan mental, kerusakan hati dan kematian. Sirosis pada hati yang diakibatkan oleh konsumsi alkohol berlebih terjadi akibat defisiensi enzim yang menghasilkan Sarbamil fosfat pada jenjang reaksi pertama pada siklus ini.

Ikan mempunyai rasio amonia yang rendah di dalam darah, karena amonia diekskresi sebagai gugus amida dalam senyawa glutamina. Reaksi hidrolisis pada glutamina akan menkonversinya menjadi asam glutamat dan melepaskan gugus amonia.

Sedangkan manusia hanya mengekskresi sedikit sekali amonia, yang dikonversi oleh asam di dalam urin menjadi ion NH₄⁺, sebagai respon terhadap asidosis karena amonia memiliki kapasitas seperti larutan penyangga yang menjaga pH darah dengan menetralkan kadar asam yang berlebih.

Urea

Urea merupakan zat diuretik higroskopik dengan menyerap air dari plasma darah menjadi urin. Kadar urea dalam darah manusia disebut BUN (bahasa Inggris: Blood Urea Nitrogen). Peningkatan nilai BUN terjadi pada simtoma uremia dalam kondisi gagal ginjal akut dan kronis atau kondisi gagal jantung dengan konsekuensi tekanan darah menjadi rendah dan penurunan laju filtrasi pada ginjal. Pada kasus yang lebih buruk, hemodialisis ditempuh untuk menghilangkan larutan urea dan produk akhir metabolisme dari dalam darah.

Pada hewan seperti burung dan reptil yang harus mencadangkan air di dalam tubuhnya, nitrogen diekskresi sebagai asam urat yang bersenyawa dengan sedikit kandungan air. Sedang pada manusia, asam urat tidak disintesis dari amonia, melainkan dari adenina dan guanina yang terdapat pada berbagai nukleotida. Asam urat biasanya diekskresi dalam jumlah sedikit, melalui urin. Kadar asam urat dalam darah dapat meningkat pada penderita gangguan ginjal dan leukimia. Bentuk garam dari asam urat dapat mengendap menjadi batu ginjal maupun batu kemih. Pada artritis, endapan garam dari asam urat terjadi pada tulang rawan yang terdapat pada persendian.

Jenjang reaksi

Sarbamil fosfat sintetase, sebuah enzim, merupakan katalis pada reaksi dengan substrat NH₃, CO₂ dan ATP menjadi sarbamil fosfat,

  

yang kemudian diaktivasi oleh asam N-asetilglutamat yang terbentuk dari asam glutamat dan asetil-KoA dengan enzim N-asetilglutamat sintetase. N-asetilglutamat merupakan regulator yang penting dalam ureagenesis selain arginina, kortikosteroid dan protein yang lain.

Reaksi kondensasi yang terjadi pada ornitina lantas memicu konversi sarbamil fosfat menjadi sitrulina dengan bantuan enzim ornitina transarbamilase.

Kemudian sitrulina dilepaskan dari dalam matriks menuju sitoplasma, dan kondensasi terjadi dengan asam aspartat dan enzim argininosuksinat sintetase, membentuk asam argininosuksinat, yang kemudian diiris oleh argininasuksinat liase menjadi asam fumarat dan arginina. Asam fumarat akan dioksidasi dalam siklus sitrat di dalam mitokondria, sedangkan arginina akan teriris menjadi urea dan ornitina dengan enzim arginase hepatik. Baik argininosuksinat liase maupun arginase diinduksi oleh rasa lapar, dibutiril cAMP dan kortikosteroid.

Sumber :htttp/wikipedia ensiklopedia bebas bahasa Indonesia.