Tubuh harus mampu memelihara konsentrasi semua elektrolit yang sesuai di dalam cairan tubuh, sehingga tercapai kesimbangan cairan dan elektrolit. Pengaturan ini penting bagi kehidupan sel, karena sel harus secara terus menerus berada di dalam cairan dengan komposisi yang benar, baik cairan di dalam maupun di luar sel.
Mineral makro terdapat did alam bentuk ikatan garam yang larut dalam cairan tubuh. Sel-sel tubuh mengatur kemana garam harus bergerak dengan demikian menetapkan kemana cairan tubuh harus mengalir, karena cairan mengikuti garam. Kecenderungan air mengikuti garam dinamakan osmosis.
Disosiasi garam dengan air
Bila garam larut dalam air, misalnya garam NaCl, akan terjadi disosiasi sehingga terbentuk ion-ion bermuatan positif dan negatif. Ion positif dinamakan kation, sedangkan ion negatif anion. Ion mengandung muatan listrik dan dinamakan elektrolit.
Cairan tubuh yang mengandung air dan garam dalam keadaan disosiasi dinamakan larutan elektrolit. Dalam semua larutan elektrolit, ada keseimbangan antara konsentrasi anion dan kation.
Daya tarik elektrolit terhadap air
Tubuh menggunakan elektrolit untuk mengatur keseimbangan cairan tubuh. Sel-sel tubuh memilih elektrolit untu ditempatkan di luar (terutama natrium dan klorida) dan di dalam sel (terutama kalium, magnesium, fosfat, dan sulfat).
Molekul air, karena bersifat plar, menarik elektrolit. Walaupun molekul air bermuatan nol, sisi oksigennya sedikit bermuatan negatif, sedangkan hidrogennya sedikit bermuatan positif. Oleh sebab itu, dalam suatu larutan elektrolit, baik ion positif maupun ion negatif menarik molekul air di sekitarnya.
Air mengikuti elektrolit
Air akan bergerak ke arah larutan elektrolit yang berkonsentrasi lebih tinggi. Hal ini dilakukan melalui membran sel semipermeabel yaitu yang bersifat permeabel untuk air tetapi tidak permeabel untuk elektrolit. Kekuatan yang mendorong air untuk bergerak ini dinamakan tekanan osmosis.
Pengaturan keseimbangan cairan dan elektrolit oleh protein
Membran sel mengandung alat transpor berupa protein yang mengatur penyeberangan ion positif dan bahana lain melalui membran sel tersebut. ion negatif akan mengikuti ion positif dan air akan mengalir ke arah cairan yang lebih tinggi konsentrasinya.
Salah satu contoh alat transpor ini adalah pompa natrium-kalium, suatu enzim yang memompa natrium keluar lebih cepat daripada proses difusi biasa. Pada waktu yang sama, kalium akan dipompa ke dalam sel. Pompa ini secara aktif mempertukarkan natrium dengan kalium melalui membran sel, dengan demikian mempertahankan tingkat konsentrasi masing-masing elektrolit. Pompa ini menggunakan ATP sebagai sumber energi dan enzim natrium-natrium ATP-ase guna melepas energi dari ATP.
Pemeliharaan keseimbangan cairan tubuh dan elektrolit
Jumlah berbagai jenis garam di dalam tubuh hendaknya dijaga dalam keadaan konstan. Bila terjadi kehilangan garam dari tubuh, maka harus diganti dari sumber di luar tubuh, yaitu dari makanan dan minuman. Tubuh mempunyai suatu mekanisme yang mengatur agar konsentrasi semua mineral berada dalam batas-batas normal. Pengaturan ini terutama dilakukan oleh saluran cerna dan ginjal.
Bagian atas saluran cerna, yaitu lambung dan usus halus, secara terus menerus memperoleh mineral melalui getah pencernaan dan cairan empedu. Mineral ini kemudian diserap kembali di bagian bawah saluran cerna, yaitu di bagian kolon/usus besar. Melalui mekanisme ini sebanyak 8 liter cairan mengalami daur ulang, yang cukup berarti untuk pemeliharaan keseimbangan elektrolit.
Hormon ADH menentukan jumlah air yang dikeluarkan ginjal dan jumlah yang diserap kembali. Untuk mengatur keseimbangan elektrolit, ginjal memanfaatkan kelenjar adrenal melalui hormon aldosteron. Bila kadar natrium tubuh menjadi rendah, aldosteron meningkatkan reabsorpsi dari tubula ginjal. Bila terjadi reabsorpsi natrium, kaliuam akan dikeluarkan dari tubuh sesuai dengan aturan bahwa jumlah ion positif di dalam tubuh harus tetap sama.
Kemampuan ginjal mengatur kandungan natrium tubuh luar biasa. Makanan biasanya mengandung lebih banyak natrium daripada yang dibutuhkan tubuh. Natrium mudah diabsorpsi oleh saluran cerna di dalam darah. Ginjal akan mengeluarkan kelebihan natrium ini dan menjaga konsentrasinya dalam darah pada tingkat normal.
Rasa haus juga membantu kadar natrium di dalam darah. Bila kadar natrium tinggi, reseptor di dalam otak merangsang seseorang untuk minum hingga tercapai rasio normal natrium terhadap air. Kemudian ginjal akan mengeluarkan kelebihan air dan kelebihan natrium secara bersamaan.
Ketidaksemibangan cairan dan elektrolit
Secara normal tubuh mampu mempertahankan diri dari ketidakseimbangan cairan dan elektrolit. Namu, adakalanya tubuh tidak mampu mengatasinya. Hal ini terjadi bila kehilangan terjadi dalam jumlah banyak sekaligus, seperti pada muntah-muntah, diare, berkeringat luar biasa, terbakar, luka/perdarahan.
Dalam keadaan ini elektrolit pertama yang hilang adalah natrium dan kliroda, karena keduanya merupakan elektrolit ekstraseluler utama dalam tubuh. Biasanya perlu segera diberikan cairan elektrolit.
Cairan elemtrolit yang paling sederhana dan dikenal oleh masyarakat adalah oralit atau larutan gula garam (LGG). Bila terjadi ketidakseimbangan cairan dan elektrolit perlu segera dilakukan tindakan medis.