BIOKIMIA PENCERNAAN BIOKIMIA PENCERNAAN Blok 13Blok 13

Yanti RositaFK UMP

Tujuan Pembelajaran

Memahami enzim pencernaanMemahami proses pencernaan makanan (KH, Lipid dan Protein)Memahami absorpsi hasil pencernaan (KH,Lipid,Protein,Nukleotida)Memahami proses pembusukan dan detoksikasi sisa makanan

Proses PencernaanProses Pencernaan

Proses pencernaan = pemecahan zat makanan secara alamiah menjadi bentuk yang sesuai untuk diabsorbsi sel-sel tubuh

Enzim pencernaan mengkatalisis hidrolisis (makromolekul):a) Protein → asam aminob) Karbohidrat → monosakaridac) Lemak → trigliserida →gliserol & asam lemakd) Vitamine) Mineral

Proses lengkap Proses lengkap pencernaanpencernaan

Ada beberapa langkah mulai dari intake makanan hingga absorpsi ke dalam darah :

Homogenisasi makanan : pencampuran makanan dengan cairan sekresi tractus digestivusSekresi enzim : hidrolisasi makromolekul menjadi oligomer, dimer & monomerSekresi asam basa & elektrolit : untuk menciptakan lingkungan tepat untuk pencernaan enzimatik optimalSekresi asam empedu : sebagai deterjen untuk melarutkan & memudahkan absorbsi lipidHidrolisa oligomer/dimer nutrien oleh enzim permukaan intestinumTranport molekul nutrien & elektrolit dari lumen intestinum ke darah/limfe melalui sel epitel

Human digestive Human digestive systemsystem

Pembagian PencernaanPembagian Pencernaan

Pencernaan dalam MulutPencernaan dalam LambungPencernaan PankreasPencernaan Hati & Kantong EmpeduPencernaan Usus

Pencernaan dalam mulutPencernaan dalam mulutI. Secara Mekanik oleh organ2 : bibir,

lidah, gigi, otot rongga mulutII. Secara Kimiawi oleh peran saliva

• Faktor yg merangsang sekresi saliva :

a) Syaraf parasimpatis :

nuclei salivarius pada batang otak

b) Makanan kering/asam :

melalui syaraf sensoris ke pusat salivarius batang otak

• Faktor yang menghambat sekresi saliva :

Syaraf simpatis

• Disekresi oleh 3 pasang kelenjar saliva :

a). Kel. Parotis : saliva serosa

b). Kel.Submandibular : saliva serosa & mukosa

c). Kel.Sublingualis : saliva serosa & mukosa

• Sifat-sifat saliva :

- cairan tidak berwarna

- konsistensi kental

- volum 1-2 L/hari

- pH 6,4-6,8 (inaktif bila ≤ 4)

- B.J. 1,002 – 1,008

• Susunan zat dalam saliva & fungsinya:a). Air : 99,5%, pelicin rongga mulut & membasahi makanan

b). Mukus : melumasi bolus&saliva, menjadikan lengket

c). Enzim :

- Amilase (Ptialin) : menghidrolisa pati &glikogen menjadi maltosa, penting untuk rasa manis, perlu Cl- u aktivitas

- Lipase : disekresi oleh kel. Ebner

d). Natrium

e). Lysozim : sebagai desinfektan, menghancurkan bakteri makanan (melisis dinding sel)

Pencernaan dalam LambungPencernaan dalam Lambung

I. Sekresi LambungII. Motilitas/peristaltik LambungIII. Pengosongan Lambung

I. SEKRESI LAMBUNG (=GASTRIC JUICE)

• Faktor yang merangsang sekresi :a). Mekanisme syaraf : terdapat 3 fase

- Fase cephalic : stimulasi N.vagus oleh hipotalamus karena sensasi pikiran, penglihatan, bau & rasa makanan → produksi HCl ↑

- Fase gastrik : makanan me ↑ sekresi gastrin (oleh sel G)

- Fase intestinal : beberapa produk dari lambung → duodenum→ pergeseran kimia pada sekresi lambung

b). Hormon : Sekretin/Gastrin

c). Histamin

d). Kafein

e). Alkohol

f). Insulin

g). Nikotin

h). Pilocarpin

i). Mecholyl

j). Prostigmin

• Faktor yang menghambat sekresi

a). Asam amino

b). Hiperglikemia

c). Fat (Enterogastrone)

d). Atropin

e). Urogastrone

• Sifat getah lambung (gastric juice) :

- cairan jernih, kuning muda

- sekresi 2-4L/24 jam

- pH 1 - 2

- B.J. 1,007

Susunan gastric juice :a). Air : 97 – 99 %

b). HCl : 0,2-0,5%

c). Enzim : pepsinogen, renin,lipase, kathepsin

d). Faktor intrinsik : mukoprotein

e). Garam anorganik : K+, Na+, Cl-, PO4-

f). dll

Fungsi Fungsi dan dan PembentukanPembentukanGetah LambungGetah Lambung

HCl-

• Fungsi getah lambung :- melarutkan makanan yang tidak larut dalam air

- merubah makanan basa menjadi asam

- sebagai desinfektan

- membantu membuka katup pilorus

- menghidrolisa beberapa disakarida

- melembutkan makanan sehingga mudah dicerna enzim

- menstimulasi duodenum u sekresi empedu&pancreatic juice

- merubah Fe3+ menjadi Fe2+ (pH ≤3)

- mengaktifkan enzim pepsin

• Sumber :

- sekresi oleh sel parietal

- dikontrol oleh : gastrin, acetylcholine, histamin

- distimuli oleh : peptida kecil, asam amino, kafein, Ca

- diinhibisi oleh : asam duodenum & lemak duodenum

16

ASAM LAMBUNG ( HCl LAMBUNG ) :Pembentukan asam lambung di parietal cell mukosa lambung

SEL PARIETAL

Carbonic Anhidrase

CO2 H2CO3

H2OHCO3 H+

H+

K+ K+

HCO-

CO2

Cl- Cl- Cl-

PLASMADARAH

LUMEN LAMBUNG

proses ini sama dengan proses “pergeseran klorida (chloride shift) pada sel darah merah dan tubulus ginjal untuk sekresi H+ .

Pepsin

Pepsinogen Pepsin (aktif)H+ (pH 1-2)

Pepsin Autokatalisis (pH ±4,6)

Pencernaan lambung yang utama adalah protein

PROTEIN Proteosa + Pepton

Diproduksi oleh chief cell & sel-sel mukus fundus sebagai pepsinogen yang inaktif.pH optimal untuk hidrolisa proteolisis protein adalah 0,8-1Dapat bekerja pada hampir semua protein kecuali :

keratin, sutera, mukoprotein, mukoid, protamin

Rennin (Chymosine)

Enzim ini menyebabkan koagulasi susu yang penting pada proses pencernaan infant

Lipase

Lingual lipase, aktivitas pd pH lambung yang rendah

Mencerna 30% triasil gliserol

Lebih aktif pada yang mempunyai fatty acid rantai pendek

II . MOTILITAS/PERISTALTIK LAMBUNG

• Makanan masuk lambung → sekresi gastric juice → kontraksi lemah dari fundus to pylorus → makanan dicampur dengan gastric juice (chyme)

• Frekuensi peristaltik ↓ → lebih kuat → chyme terdorong ke sfingter pilorus yang tertutup → mengalir kembali

• Sel pacemaker otot dinding gaster merangsang kontraksi• Sfingter terbuka → chyme masuk duodenum• Hormon gastrin & syaraf parasimpatis meregulasi kekuatan

kontraksi.Rasio proses tergantung jenis makanan- Karbohidrat → cepat kosong- Protein → sedang- Lemak → lambat

III . PENGOSONGAN LAMBUNG

• Peristaltik lambung mendorong chyme ke usus halus

- Chyme tinggi liquid (makanan KH) → ↑ rasio pengosongan

- Chyme tinggi asam(makanan protein)→↑ rasio pengosongan- Chyme tinggi lemak → ↓ rasio pengosongan

Pancreas Pancreas

Pencernaan PankreasPencernaan Pankreas

Chyme masuk ke duodenum secara intermiten melalui sfingter pilorus

Saluran pankreas & empedu bermuara ke duodenum

Sekresi pankreas & empedu menetralkan chyme → pH ↑ (alkali), penting untuk aktivitas enzim pankreas & usus

Faktor yg merangsang sekresi getah pankreas :HCl, KH, Protein, Lemak, Zat makanan → merangsang duodenum & upper jejenum → sekresi hormon → absorbsi usus → pankreas, hati, kandung empedu (via vena porta hati)

Hormon-hormon◦ Sekretin◦ Pankreozimin ◦ Kolesistokinin◦ Enterokinin◦ Gastrin◦ Vasoactive Intestinal Polypeptide (VIP)

• Sifat-sifat getah pankreas :- sekresi ± 500 cc/hari

- volum 0,5-1 L/hari

- pH 7,5-8,0

- B.J. ± 1,007

• Susunan getah pankreas :a). Air : 98,7 %

b). Senyawa organik & anorganik :

- Terutama : K+, Na+, Cl-, HCO3-

- Sedikit : Zn2+, Ca2+, HPO42-, SO2

2-

c). Enzim :

- Tripsin, chymotripsin, elastase, karboksipeptidase

- Amilase, lipase, cholesterol esterase

- RNase, DNase

Pencernaan Hati & Kandung Pencernaan Hati & Kandung EmpeduEmpedu

Makanan yg masuk duodenum → stimulasi sekresi CCK → relaksasi sfingter oddi & kontraksi kandung empedu → empedu terdorong ke intestinum

Fungsi Empedu :1. Mengemulsi lemak, absobsi vitamin A,D,E,K2. Menetralisir kimus dari lambung3. Ekskresi obat2an,toksin, pigmen empedu, anorganik (Cu, Hg, Zn)4. Mempertahankan kolesterol tetap dlm bentuk

larutan5. Untuk diagnosis klinik6. Metabolisme pigmen empedu

Susunan empedu1. Pigmen empedu(bilirubin,biliverdin): 1,5 g/hari2. Garam empedu : 4 gr/hari3. Asam empedu: cholic acid & deoxycholic acid4. Air (97%)5. Kolesterol6. Protein : mucin7. Asam lemak : ester/non-ester8. Garam anorganik : NaCl, KCl9. Lesitin, Fosfolipid, Urea (jumlah sedikit)

• Sifat empedu :

- disekresi oleh hati 0,5 - 1 L/hari

- pH empedu hati 7,1-7,3

- B.J. empedu hati 1,01

- pH dlm kandung empedu 6,9-7,7

- B.J. dlm kandung empedu 1,04

• Faktor yg mempengaruhi sekresi empedu :a). Rangsangan syaraf

b). Hormonal : kolesistokinin

c). Garam empedu

d). Zat kimia : HgCl, etc.

Pencernaan UsusPencernaan UsusDisekresi oleh kelenjar Brunner & Lieberkühn Mengandung enzim-enzim :1. Aminopeptidase (dipeptidase) 2. Spesific Disaccharidase & Oligosaccharidase

a). α glucosidase (maltase) b). α dextrinase (isomaltase) c). β galaktosidase (laktase) d). Sucrase e). Trehalase

3. Phosphatase 4. Polynucleotidase 5. Nucleosidase=Nucleoside Phosphorilase 6. Phospholipase

Karbohidrat Mulut Pati sugar/gula ׀ salivari maltosa sukrosa fruktosa amilase=ptialin Lambung dekstrin maltosa sukrosa laktosa ׀ pancreatic amilase Usus halus maltosa intestinal intestinal intestinal maltase sukrase laktase Dinding usus halus glukosa glukosa glukosa

+ + + glukosa fruktosa galaktosa

Mulut Protein

gastric protease

Lambung Proteosa dan Pepton

Pancreatic protease

Intestinal protease

Usus Halus Dipeptida

Intestinal dipeptidase

Dinding usus halus Asam amino

Mulut Lemak teremulsi Lemak belum teremulsi

empedu

Lambung Lemak sudah teremulsi

Intestinal Lipase Pancreatic Lipase

Usus halus

Asam lemak Monogliserida Digliserida

+ gliserol + Trigliserida

Absorpsi Absorpsi Tractus DigestivusTractus Digestivus

Absorbsi MakananAbsorbsi Makanan

proses masuknya zat makanan dalam darah/limfe melalui dinding usus halus

Organ utama untuk pencernaan & absorbsi adalah usus halus (90%),pemekatan di usus besar.

Transport melalui intestinum ada 2 jalan :a). Sistem hepatik portal (hati)b). Pembuluh limfe (ductus thoracicus)

Absorbsi MakananAbsorbsi Makanan

Karbohidrat diserap sebagai monosakarida

Protein diserap sebagai asam aminoLemak diserap sebagai asam lemak,

gliserol, monoasil gliserolNucleoprotein diserap sebagai basa

purin /pirimidin + pentosa

Kolesterol, Klorida, Fosfat dapat diserapErgosterol & Sulfat tidak diserapHeksosa lebih mudah diserap daripada

pentosa

Absorbsi KarbohidratAbsorbsi KarbohidratPencernaan yang utama adalah polisakarida :

- Amilum (60-70%)- Sukrosa (20-30%)- Laktosa (5%)

Ada 2 absorbsi monosakarida :1. Transpor aktif (glukosa, galaktosa)

Konfigurasi molekulnya :- Mempunyai gugus OH pada C2- Mempunyai cincin piranosa- Memiliki gugus metil/hidroksimetil pada C5

2. Difusi(fruktosa & pentosa)

Kecepatan absorbsi KH (urut-urutan) : galaktosa – glukosa – fruktosa – mannosa – xylosa – arabinosa

Transpor aktif glukosa melalui Transpor aktif glukosa melalui mukosa usus halusmukosa usus halus

Dianggap ada pengembang yang bergerak → mengikat glukosa & Na+ pada tempat berbeda → angkut → membran plasma sel usus halus → dilepaskan ke sitosol → pengemban mengambil “muatan” lagi

Energi dari hidrolisis ATP & pompa Na+ mendorong Na+ keluar dari sel

RINGKASAN PENCERNAAN DAN ABSORPSI KARBOHIDRAT

Absorbsi LemakAbsorbsi LemakOrg dewasa makan lemak ±60-100 g/hr (90%

TG)Ada 5 tahap digesti & absorbsi lemak :

1). Hidrolisa TG : oleh lipase pankreas & colipase menjadi FFA (asam lemak bebas) & monogliserida

2). Solubilisasi : FFA & monogliserida oleh garam empedu dan transport dari lumen ke sel permukaan

3). Masuknya FFA & monogliserida & resintesa jadi TG

4). Sintesa TG baru → kilomikron5). Eksositosis kilomikron dari sel ke limfe

Mekanisme Pencernaan lipidsMekanisme Pencernaan lipids

Mekanisme Penyerapan LipidsMekanisme Penyerapan Lipids

Absorbsi ProteinAbsorbsi Protein

1. Fase Gastric : autokatalitik Chief cell → pepsinogen pepsin karboksil AA aromatik

H+(HCl)

ikatan peptida peptida kecil/AA bebas

2. Fase PancreaticHCO3

- menetralkan asam lambung → pancreatic secretionenteropeptidase

Tripsinogen Tripsin

KimotripsinogenKimotripsin

Proelastase Elastase

3. Fase Intestinal

Protein makanan dicerna → asam amino → absorbsi usus halus → vena porta

Bila protein belum terhidrolisa → absorbsi → jadi antigen → terbentuk antibodi → bila terpapar protein yang sama → reaksi antigen-antibodi (Rx alergi)

Cara absorpsi asam amino :a). Asam amino L-isomer → transpor aktif

dari mukosa ke serosa usus halus. Butuh : vit B6, energi ATP, Na+ dependent carrier

b). Asam amino D-isomer → difusi bebas ke pemb darah

Absorbsi & Digesti NukleoproteinAbsorbsi & Digesti NukleoproteinNUKLEOPROTEIN

Asam nukleat (RNA & DNA) Protein

Mononukleotida (purin/pirimidin nukleotida)

Asam fosfat Nukleosida (purin/pirimidin nukleosida)

Absorbsi Basa purin/pirimidin

Ekskresi (urin) Absorbsi (mukosa usus)

Ribonuclease & Deoxyribonuclease (Pankreas)

Polynucleotidase (Usus)

Phosphatase & Nucleotidase (Usus)

Perubahan di Usus besarPerubahan di Usus besar

Proses enzimatis hampir tidak adaAbsorbsi air lebih banyakAksi bakteri/jamur usus pada KH →

fermentasiMenghasilkan :

- Asam Organik : formiat, asetat, propionat, oksalat, butirat, suksinat, laktat

- Gas : CO2, H2, CH4, Etil alkohol

Lecithin Organisme Choline Neurine

Sphingomyelin Anorganik (pd hewan toksik)

O.A.

Cephaline Serine Amino ethyl alkohol

(Colamine)

Aksi mikroorganisme pd lemak :1. Hidrolisa sederhana2. Saturasi pada asam lemak tidak jenuh3. Sintesa beberapa lipid

Aksi enzim bakteri pd protein membentuk :polipeptida (proteosa & pepton), peptida kecil, asam amino, amonia

Nitrogen sampai ke usus besar karena proteolisis & pembusukan oleh MO terhadap :- Residu makanan yg sebagian tidak dicerna- Residu makanan yg tidak dicerna- Protein dari bakteri mati- Protease tripsin yg tidak hancur- Protease dari epitel yg tidak utuh/sel bakteri- Enzim aktif dari bakteri hidup

Kerja mikroorganisme melalui 2 jalan :1. Dekarboksilasi2. Deaminasi

Bisa juga : oksidasi, reduksi, hidrolisis

Proses Deaminasi → dekarboksilasi → hasil asam2Proses Dekarboksilasi → deaminasi → hasil amino

Beberapa asam amino oleh O.A. → tyramin, putrescine, cadaverin, histamin

Asam amino aromatik oleh O.A. → fenol, indol, cresol, skatol

Cystine (A.O.) → H2S, methane, mercaptane

Amonia dalam usus besar, hasil aktivitas pembusukan zat nitrogen oleh bakteri usus.

Sumber NH3 :colon, oksidasi AA, deaminasi (glutamin, glutamat, adenilat), jaringan otot, jaringan otak, hati, ginjal, jaringan lain

Bilirubin MesobilirubinStercobilinogen

(Urobilinogen)

Stercobilin / UrobilinProduk toksik dikelompokkan (Ptomaines) :

muscarine, neurine, cadaverine, putrescineBotulisme = keracunan makanan krn

clostridium botulinum

DetoksikasiDetoksikasiDetox = perubahan biokimia dlm tubuh

dimana senyawa yg toksik diubah menjadi senyawa tidak toksik atau kurang toksik.

Terjadi terutama di hati, sebagian kecil di ginjal atau organ lain

Proses detoksikasi melalui reaksi2 :1. Oksidasi2. Reduksi3. Hidrolisis4. Konjugasi

Zat yg dioksidasi :1. Alkohol primer2. Hidrokarbon aromatik3. Grup metil4. Benzene (oksidasi-konjugasi)

Zat yang direduksi1. Beberapa aldehida (chloral)2. Ikatan nitro aromatik (p-

nitrobenzaldehyde)

Zat yang dihidrolisa1. Asam salisilat2. Glukosida

Bahan konjugasi & zat yg dikonjugasi1. Asam glukoronat → as.aromatik (benzoat) &

fenol, alkohol alifatik sekunder/tersier2. Asam sulfat → grup phenolic hidroksil3. Glisin → nuclear carboxyl group (benzoat) &

grup karboksil 4. Cystein → senyawa aromatik (benzene,

hidrokarbon cincin halogen)Glutamin → phenyl acetic acid

5. Asam asetat → sulfanilamide6. Pembentukan thiosianat 7. Grup metil (metilasi)

- senyawa pyridine & quinoline- senyawa heterosiklik aromatik- p-monometil aminoazobenzene- phenolic hidroksil (epinefrin, norepinefrin)- estrogen

FaecesFaecesEkskresi : 80-200 gr (± 100 g)Reaksi : Alkalis (pH 7-7,5)Warna : Coklat (stercobilin), dapat berubah

menjadi hitam/darah (melena) atau pucat (steatorrhoea)

Bau : indol, gas (H2S, metil merkaptan), skatol

Komposisi normal :- air (60-80%)- makanan yg tidak dapat dicerna- pigmen empedu (stercobilin)- mukus, enzim, sel epitel, bakteri- indol, skatol - gas ± 1 L (12 ml-2600 ml) tergantung diet