Pendahuluan

Air merupakan salah satu bahan dasar penyusun dan penunjang kehidupan bagi seluruh makhluk hidup di Bumi ini. Kehidupan di bumi ini dimulai dari organisme uniseluler yang tinggal di air, yang kemudian bergerak ke daratan tapi tetap tak bisa lepas dari air dan selalu beradaptasi mencari cara untuk menemukan air, bahkan di gurun sekalipun..Air sendiri memiliki peran yang sangat vital bagi kelangsungan hidup dan proses metabolism manusia sehingga ada perumpamaan manusia bisa hidup seminggu tanpa makanan namun hanya bisa bertahan 3 hari tanpa air. Dengan memahami peran dan fungsi air dalam mendukung proses hayati maka kita akan dapat menghargai ketersediaan air bersih dibumi ini.

Diantara sekian banyak zat kimia atau molekul organic, air memiliki keistimewaan berupa daya tarik antarmolekulnya dan kecenderungan air untuk mengionisasi yang penting bagi biomolekul lain dan terutama bagi kehidupan. Sifat air yang unik ini ditentukan oleh atom penyusun dan struktur air itu sendiri. Air dibentuk oleh 2 atom hidrogen dan satu atom oksigen yang bersifat elektronegatif. Atom oksigen memiliki hibridisasi sp³ dengan elektron bebas yang memungkinkan oksigen untuk berikatan secara kovalen dengan atom lain dengan berbagi elektron(Lehninger et al, 2005). Pada molekul air, ikatan kovalen melibatkan 2 atom hidrogen yang masing-masing berbagi elektronnya dengan atom oksigen. Karena atom oksigen memiliki keelektronegatifan yang lebih tinggi daripada atom hidrogen, maka elektron yang digunakan untuk berikatan secara kovalen cenderung mendekat ke arah atom O sehingga menyebabkan atom O menjadi bermuatan negatif parsial dan atom H bermuatan positif parsial. Sifat polar dari molekul air disebabkan karena polaritas dari ikatan polar dan bentuknya. Sudut yang dibentuk oleh molekul air menyebabkan air bersifat polar.

Ikatan hidrogen yang terjadi antar molekul air mempengaruhi sifat air , seperti tingginya titik lebur es dan fase air. Hal ini dapat terjadi karena molekul air dalam es membentuk 4 ikatan hidrogen sehingga dibutuhkan energi yang besar untuk merusak ikatan hidrogen dalam es. Ketika es mencair, masing-masing molekul dari air masih memiliki kemampuan untuk membentuk 4 ikatan hidrogen. Namun ikatan ini lebih mudah terdistorsi jika dibandingkan dengan ikatan pada es, sehingga struktur air dalam wujud cair lebih tidak beraturan. Sifat air yang mudah berubah bentuk disebabkan karena pola tidak beraturan dari ikatan hidrogen pada air, yang secara konstan berubah-ubah (putus kemudian menyambung kembali).

Ikatan hidrogen juga mempengaruhi sifat lain dari air yaitu kalor jenis/kapasitas panas dan titik uapnya. Kalor jenis adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 gram zat sebanyak 1°C.  Ikatan hidrogen antarmolekul air menyebabkan relatif tingginya energi yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu air karena ada banyak ikatan hidrogen yang harus dirusak untuk meningkatkan energi kinetik dari molekul air. Titik uap air juga lebih tinggi jika dibandingkan dengan cairan lainnya. Hal ini disebabkan karena banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk merusak ikatan hidrogen antarmolekul air, membuat air berdisosiasi dan mengubah air dari fase cair ke fase gas.

Air juga merupakan pelarut yang baik. Banyak senyawa penting bagi kehidupan yang larut dalam air seperti elektrolit, asam amino, beberapa senyawa golongan hidroksil, dan karbonil. Hal ini disebabkan karena air memiliki sifat polar sehngga mampu berikatan dengan senyawa tersebut dengan mengikuti prinsip “like dissolves like”. Namun kelarutan suatu molekul dalam air dipengaruhi oleh  banyaknya jumlah gugus polar dalam suatu molekul dan juga rasio gugus polar dan nonpolar dalam suatu molekul. Contohnya terdapat dalam alkohol, alkohol dengan 3 karbon masih dapat larut dalam air, namun alkohol dengan rantai hidrokarbon panjang dan satu gugus hidroksil saja akan sulit larut dalam air(Horton et al,2006).

            Molekul air memiliki kecenderungan untuk bergerak dari daerah dengan konsentrasi air tinggi ke daerah dengan konsentrasi air rendah. Ketika ada suatu membran semipermeabel membatasi 2 jenis larutan dengan konsentrasi yang berbeda, maka air dari akan bergerak dari konsentrasi air tinggi ke konsentrasi air rendah, pergerakan air dari melewati membran semipermeabel akibat perbedaan konsentrasi larutan ini dinamakan osmosis. Tekanan yang diperlukan untuk menahan proses pergerakan air ini disebut dengan tekanan osmosis.

Molekul air yang bergerak aktif terkadang menyebabkan air memiliki kecenderungan untuk terionisasi menghasilkan ion hidrogen dan ion hidroksida dengan persamaan reversibel.

H₂O           ↔       H⁺        +          OH^-  (Lehninger et al, 2005). Ionisasi dari air ini dapat ditunjukkan dari kemampuannya mengalirkan arus listrik. Ionisasi air memiliki konstanta keseimbangan tertentu (karena ionisasi air merupakan reaksi reversibel yang selalu berlangsung sehingga pasti memiliki laju reaksi tertentu yang seimbang) yang disebut denga K_w. Konstanta ini jugalah yang menjadi dasar dari skala pH. Nilai 7 pada skala pH dinyatakan sebagai netral karena 7 merupakan nilai pH dari air pada suhu 25°C.

Air tidak dapat dilepaskan dari kehidupan, karena menurut teori evolusi kehidupan berasal dari air.Air memegang peranan vital bagi makhluk hidup baik di tingkat seluler maupun perilaku makhluk hidup. Ada makhluk yang sebagian besar tubuhnya terdiri dari air, ada makhluk yang tinggal di air, namun yang terpenting semua makhluk hidup pasti membutuhkan air. Air memiliki peran penting bagi makhluk hidup karena air memiliki sifat-sifat baik fisika maupun kimia yang vital bagi keberlangsungan hidup suatu organisme.

Air merupakan pelarut yang baik. Karena air cenderung bersifat polar, maka senyawa yang dilarutkannya adalah senyawa yang polar pula. Hal ini penting karena banyak hormone, vitamin, ion, dan substansi-substansi yang penting bagi kehidupan manusia yang diedarkan dan larut dalam air. Selain itu sifat air yang mampu menembus membrane semipermeable sangat penting bagi transportasi zat keluar/masuk kedalam sel. Kemampuan air untuk menembus membrane sel sangat penting untuk menjaga agar kadar air dalam sel tet  ap seimbang dengan kadar air di luar sel (isotonis). Sel yang berada di larutan hipertonis dapat mengalami kematian karena krenasi dan sel yang berada di larutan hipotonis dapat mengalami kematian karena lisis.

Darah manusia memiliki pH normal senilai 7.4 yang sering disebut sebagai pH fisiologis. Darah dari penderita penyakit tertentu seperti diabetes dapat memiliki pH yang lebih rendah(lebih asam) dari 7.4, suatu kondisi yang disebut dengan asidosis. Sementara kondisi pH darah yang lebih tinggi dari 7.4 (lebih basa), disebut dengan alkalosis, yang dapat berakibat pada muntah yang terus menerus.

Tingginya kalor jenis air berperan penting bagi kehidupan karena air terdapat dalam jumlah banyak di dalam sel dan jaringan dari organisme multiseluler, air dalam jumlah banyak ini berperan untuk meminimalisir fluktuasi suhu didalam sel karena laju dari kebanyakan reaksi biokimia sensitive terhadap suhu. Tingginya kalor yang diserap selama proses penguapan juga menjadikan perspirasi (pengeluaran panas tubuh melalui keringat) merupakan mekanisme efektif untuk menurunkan suhu tubuh.

Dengan semakin banyaknya pemukiman manusia dan pabrik yang didirikan didekat sumber air bersih, banyak sumber air bersih yang kian menurun kualitasnya karena perilaku masyarakat dan oknum industry yang membuang sampah dan limbah sembarangan. Penulis berharap makalah ini dapat memberikan pencerahan kepada pembaca mengenai pentingnya peran air bagi kehidupan dan fisiologis manusia, sehingga diharapkan kita semua dapat menjaga kebersihan dan kualitas air di lingkungan kita.

Horton H.R, L.A Moran, G.Scrimgeour, M.Perry, D.Rawn .2006.Principles of Biochemistry.Prentice Hall.New Jersey

Lehninger A.L., D.L.Nelson, M.M.Cox.2005. Principles of Biochemistry.W.H.Freeman.New York

Catatan diatas merupakan rangkuman yang ditulis oleh R.M. Farchan Fathoni FAKULTAS BIOLOGI UNIVERSITAS GADJAH MADA.