Homeostasis asam–basa

Homeostasis asam–basa adalah mekanisme pengaturan pH pada cairan ekstraseluler tubuh (CES) secara homeostatis. Keseimbangan antara asam dan basa (direpresentasikan dengan nilai pH) di CES penting untuk fungsi fisiologi tubuh dan metabolisme sel. Nilai pH cairan intraseluler dan cairan ekstraseluler perlu dipertahankan pada tingkatan yang konstan. Struktur tiga dimensi protein ekstraseluler sangat sensitif terhadap perubahan pH ekstraseluler, sama seperti protein plasma dan protein membran. Oleh karena itu, terdapat mekanisme untuk mempertahankan pH dalam batas-batas yang sangat sempit. Apabila pH ekstraseluler keluar dari batas-batas tersebut, protein dapat terdenaturasi akibat perubahan struktur tiga dimensinya. Peristiwa tersebut dapat menyebabkan enzim dan saluran ion mengalami kerusakan. Pada manusia dan banyak hewan lain, homeostasis asam–basa dipertahankan oleh beberapa mekanisme yang terbagi dalam tiga garis pertahanan. Garis pertahanan pertama adalah berbagai larutan penyangga kimia yang meminimalkan perubahan pH. Larutan penyangga tidak mengoreksi penyimpangan pH, tetapi hanya berfungsi untuk mengurangi tingkat perubahan yang terjadi. Larutan penyangga tersebut diantaranya adalah sistem penyangga bikarbonat, sistem penyangga fosfat, dan sistem penyangga protein. Garis kedua dan ketiga pertahanan adalah koreksi pH secara fisiologis. Mekanisme koreksinya adalah dengan membuat perubahan pada larutan penyangga, yang masing-masing terdiri dari dua komponen: asam lemah dan basa lemah. Rasio dari asam lemah dengan basa lemah akan menentukan pH larutan penyangga. Dengan memanipulasi konsentrasi asam lemah dan kemudian basa lemah, pH cairan ekstraseluler (CES) dapat disesuaikan dengan sangat akurat pada nilai yang normal. Sistem penyangga bikarbonat, yang terdiri dari campuran asam karbonat (H2CO3) dan garam bikarbonat (HCO−3) dalam larutan, adalah larutan penyangga yang paling umum terdapat di cairan ekstraseluler. Sistem penyangga tersebut juga merupakan larutan yang rasio asam terhadap bassanya dapat berubah dengan sangat mudah dan cepat. Dengan demikian, garis pertahanan kedua dari homeostasis pH CES terdiri dari pengendalian konsentrasi asam karbonat di CES. Hal ini dapat dicapai dengan perubahan laju dan volume pernapasan (melalui mekanisme hiperventilasi atau hipoventilasi), yang melepaskan atau mempertahankan karbon dioksida (dan dengan demikian asam karbonat) dalam plasma darah. Garis pertahanan ketiga adalah sistem ginjal, yang dapat menambah atau menghilangkan ion bikarbonat di CES. Bikarbonat berasal dari metabolisme karbon dioksida yang secara enzimatis dikonversi menjadi asam karbonat dalam sel-sel tubulus ginjal. Asam karbonat secara spontan berdisosiasi menjadi ion hidrogen dan ion bikarbonat. Ketika pH dalam CES cenderung menurun (yaitu menjadi lebih asam) dan ion hidrogen mulai diekskresikan ke dalam urin, ion bikarbonat yang disekresikan ke dalam plasma darah dan menyebabkan pH plasma akan meningkat (mengoreksi awal penurunan pH pada awalnya). Hal yang sebaliknya terjadi jika pH di CES cenderung naik: ion bikarbonat kemudian diekskresikan ke dalam urin dan ion hidrogen ke dalam plasma darah sehingga pH plasma akan menurun. Sebuah ketidakseimbangan asam–basa dikenal sebagai kondisi acidaemia ketika keasaman tinggi, atau alkalaemia ketika keasaman rendah.