Biokimia Pencernaan
Dr. Syazili Mustofa, M.BiomedLektor mata kuliah ilmu biomedik
Departemen Biokimia, Biologi Molekuler, dan FisiologiFakultas Kedokteran Unila
Pencernaan di usus halus• Pankreas dan hati menambah volume cairan di saluran
cerna melalui saluran yang bermuara ke duodenum, sedangkan usus kecil juga mensekresikan cairan. Cairan cairan ini mengandung enzim pencernaan, bikarbonat, dan cairan empedu.
• Cairan pankreas (mengandung natrium bikarbonat) menetralkan chyme asam saat memasuki usus kecil isi saluran pencernaan netral atau sedikit basa Enzim usus dan pankreas bekerja paling baik di lingkungan ini.
• Empedu bukan enzim tapi berupa pengemulsi lemak membuat lemak tersuspensi dalam air enzim pencerna lemak dapat bekerja
3
PENCERNAAN KARBOHIDRAT
* MULUT :
- MEKANIS
- ENZIMATIK
AMYLASE * OLIGOSAKARIDA
AMILUM * MALTOTRIOSA
SALIVA * MALTOSA
ION Cl-
pH : 7,1
4
* USUS HALUS
AMILUM AMYLASE - OLIGOSAKARIDA
GLIKOGEN PANCREAS - MALTOTRIOSA
pH : 7,1 - MALTOSA
SUKRASE
SUKROSA GLUKOSA + FRUKTOSA
pH : 5 – 7
MALTASE
MALTOSA GLUKOSA
pH : 5,8 – 6,2
5
LACTASE
LAKTOSA GLUKOSA + GALAKTOSA
pH : 5,4 – 6
TRIHALASE
TRIHALOSA GLUKOSA
GLUKOSIDASE
OLIGOSAKARIDA GLUKOSA
INHIBITOR GLUKOSIDASE : dipakai sebagai Obat Anti Diabetes
6
ABSORPSI KARBOHIDRAT
* ABSORPSI : - HEKSOSA : * GLUKOSA
* GALAKTOSA
* FRUKTOSA
* MANNOSA
- PENTOSA : RIBOSA
* ABSORPSI : - PASIF : * SIMPLE DIFFUSION
* FACILITATED DIFFUSION (GLUT-5)
- ACTIF :
SGLT-1 (K+)Na+ PUMP)
7
KETERANGAN
1. ACTIVE TRANSPORT
2. FACILITATED DIFFUSION
3. SIMPLE DIFFUSION12
3
Gluc.
Gluc. Obat Penghambatan transport aktif
- Ouabain ( inhibitor K+ / Na+ pump )
- Phlorizin
8
ASPEK KLINIK1. LACTOSE INTOLERANCE
* DEF. : ENZIM LACTASE* GEJALA : - COLIC USUS
- DIARE- FLATULENS
a). DEF. LACTASE HEREDITER- JARANG TERJADI- PADA NEONATUS- PEMBERIAN SUSU DIARE- TERAPI : * LLM (LOW LACT MILK)
* YOGURT (PENGGANTI SUSU)
9
b). PRIMARY LOW LACTASE ACTIVITY
- SERING TERJADI
- PADA ORANG DEWASA
- PENURUNAN AKTIVITAS LAKTASE SECARA
BERANGSUR-ANGSUR
c). SECONDARY LOW LACTASE ACTIVITY
- SEKUNDER DARI PENYAKIT :
* TROPICAL SPRUE
* CELIAC DISEASE
* KWASHIORKOR
* COLITIS
* GASTRO ENTERITIS
10
2. SUCRASE DEFICIENCY- HEREDITER- NEONATUS- BERSAMA-SAMA DENGAN ISOMALTASE
DEFICIENCY- GEJALA : * DIARE
* COLIC USUS* FLATULENS
3. DISSACHARIDURIA- DEF. : DISACHARIDASE- > 30 mg DISAKARIDA ( URINE )
11
4. MONOSACHARID MALABSORPSION
- CONGENITAL
- ABSORPSI GLUK / GAL : LAMBAT
- GANGGUAN : GLUT : SGLT-1
- GEJALA : * DIARE
* COLIC USUS
* FLATULENS
13
GLUCOSE TRANSPORTERS
Tissue Location FunctionsFacilitative bidirectional transportersGLUT 1 Brain, kidney, colon, placenta, erythrocyte Uptake of glucoseGLUT 2 Liver, pancreatic B cell, small intestine, Rapid uptake and
kidney release of glucoseGLUT 3 Brain, kidney, placenta Uptake of glucoseGLUT 4 Heart and skeletal muscle, adipose tissue Insulin-stimulated uptake
of glucose GLUT 5 Small intestine Absorption of glucoseSodium-dependent unidirectional transporterSGLT 1 Small intestine and kidney Active uptake of glucose
from lumen of intestineand reabsorption ofglucose in proximaltubule of kidney againsta concentration gradient
14
CARBOHYDRATE METABOLISM GLUCOSE METABOLISM
NONCARBOHYDRATE SUBSTRATE PENTOSE-PHOSPHATE
LACTATE Gluconeogenesis Hexose Monophosphate Shunt
Anaerobiccondition
PYRUVATE GLUCOSE GLUCORONATEGlycolysis EM Uronic acid Pathway
Aerobic (Embden Meyerhof)condition
Glycogenesis Glycogenolysis LACTATE PYRUVATEACETYL-CoA (liver)
GlycogenolysisGLYCOGEN GLUCOSE-6-P
(Muscle)TCC
CO2 + H2O + E TCC = TRI CARBOXYLIC ACID CYCLE
Pencernaan Protein
• Tujuan : untuk menghidrolisis semua ikatan peptida sehingga menghasilkan asam amino bebas.
• No chemical digestion of protein occurs in the mouth.
(ikatan peptida adalah ikatan amida)
HCl dalam lambung akan mendenaturasi protein makanan (pH lambung 1–2).
Lambung juga mensekresikan pepsinogen, yang akan diaktifkan oleh asam untuk menjadi pepsin.
Pepsin stabil dan aktif pada pH 1–2, pepsin menghidrolisis beberapa ikatan peptida pada protein yang terdenaturasi sehingga menjadi polipeptida yang lebih kecil.
Digesti Protein
Pencernaan Protein
Enzim proteolitik/protease sebagian besar disekresikan dalam bentuk
inaktif (zimogen)
Masing-masing enzim memiliki spesifisitas berbeda sehingga harus bekerja sama membentuk asam amino
Memutuskan ikatan peptida pada gugus karboksil yang
dibentuk asam amino aromatik atau asam
Memutuskan ikatan peptida yang dibentuk asam amino lisin atau arginin
Memutuskan ikatan peptida yang cenderung pada asam
amino hidrofobik atau asam
Memutuskan ikatan peptida pada asam amino rantai sisi
pendek dan elastin
ENDOPEPTIDASE
EKSO- Karboksipeptidase A melepaskan asam amino hidrofobik,
karboksipeptidase B melepaskan asam amino basa
Penyerapan Asam Amino
Asam amino diserap lumen usus halus/ginjal melalui transpor aktif sekunder yang tergantung Na+ melalui difusi berfasilitas
Paling sedikit terdapat 6 macam transporter pembawa asam amino yang tergantung Na+ pada brush border
Pada saat kelaparan, epitel usus menyerap asam amino dari darah (bersifat 2 arah)
Penyerapan Asam Amino
Asam amino diserap lumen usus halus/ginjal melalui transpor aktif sekunder yang tergantung Na+ melalui difusi berfasilitas
Paling sedikit terdapat 6 macam transporter pembawa asam amino yang tergantung Na+ pada brush border
Pada saat kelaparan, epitel usus menyerap asam amino dari darah (bersifat 2 arah)
Lanjutan…Siklus γ-glutamil
Asam amino bereaksi dengan glutation (γ-glutamil-sistenil-glisin) yang dikatalis oleh transpeptidase pada membran sel usus halus/ginjal
Pencernaan LemakManusia memiliki kebutuhan energi basal yang harus
dipenuhi bertahan hidupLemak sebagai sumber energi tertinggi dibanding
karbohidrat dan protein
Manusia dapat mensintesis sebagian besar asam lemak, sebagian lemak harus didapat dari makanan (asam lemak
esensial) Makanan yang kita makan memiliki kecenderungan
mengandung lemak (cadangan makanan) hewan atautumbuhan
Pencernaan makanan untuk memudahkan penyerapan nutrien yang dibutuhkan
Sistem Pencernaan Manusia
Saluran pencernaan: rongga mulut, kerongkongan, lambung, usus halus, usus besar, rektum
Kelenjar aksesoris: kelenjar ludah, pankreas, hati, kantung empedu
Pencernaan (fisikokimia dan enzimatis)
Diabsorpsi dalam usus halus: asam amino, monosakarida, gliserol dan asam lemak
Pencernaan dan absorbsi Lemak
Lemak sebagai sumber energi tertinggi dibanding karbohidrat dan protein
Manusia dapat mensintesis sebagian besar asam lemak, sebagian lemak harus didapat dari makanan (asam lemak
esensial) Makanan yang kita makan memiliki kecenderungan
mengandung lemak (cadangan makanan) hewan atau tumbuhan
Pencernaan makanan untuk memudahkan penyerapan nutrien yang dibutuhkan
LipidTersusun atas asam lemak dan gliserol
Triasilgliserol (trigliserida)
gliserolasam lemak Lipid bersifat nonpolar
Fungsi biologis:- Cadangan energi- Penyusun membran sel- Pensinyalan molekul
Lipid berasal dari gugus ketoasil dan isoprena, sehingga membagi lipid menjadi: asil lemak (asam lemak), gliserolipid (trigliserida), gliserofosfolipid (fosfolipid), sfingolipid, sakarolipid (lipopolisakarida), poliketida, lipid sterol (kolesterol) dan lipid prenol (karatenoid)
Pencernaan TriasilgliserolTriasilgliserol merupakan lemak yang paling banyak dalam makanan cadangan makanan hewan atau tumbuhan
Triasilgliserol Asam lemak2-monoasilgliserol
Hidrolisis lipid dalam lumen usus halus
Rongga mulut – lambung pencernaan secara mekanik dan enzimatik (lipase lingual dan gastrik)
Pencernaan Lipid Dalam Usus Halus
Garam EmpeduDisintesis di hati dan disekresikan oleh kantung empedu yang berfungsi mengemulsi lipidmeningkatkan luas permukaan pemecahan enzim pencernaan (pankreas)
Hormon cholecystokinin menstimulasi kontraksi kantung
empedu dan sekresi enzim pankreas
globul-globul lemak diikat garam empedu dipecah gerak peristaltik otot usus halus
Pankreatik LipaseDisintesis dan disekresikan oleh pankreas serta enzim lain (kolipase)Peptida hormon sekretin juga dihasilkan usus halus terhadap respons HCl yang masuk mensekresikan bikarbonat pH ~6(optimal bagi enzim pankreatik lipase)
Garam empedu menghambat aktivitas pankreatik lipase melapisi substrat
Kolipase mengikat lemak dan lipase mengurangi hambatan tersebut pankreatik lipase bekerja (menghidrolisis posisi 1 & 3 as lemak bebas + 2-monoasilgliserol)
Pankreas juga mesekresikan esterase (menghilangkan asam lemak) dan fosfolipase (diaktifkan tripsin) menghasilkan asam
lemak bebas dan lisofosfolipid
Absorpsi LipidAsam lemak dan 2-monoasilgliserol dilapisi garam empedu misel (mikrodoplet)
Kolesterol, lisofosfolipid dan vitamin larut lemak membentuk misel juga
Mikrofili mengabsorpsi micel: mengabsorpsi lipid tetapi meninggalkan garam empedu
Sintesis CyclomicronDi dalam dinding usus halus, asam lemak + 2-monoasilgliserol dikondensasi triasilgliserol (RE halus), asam lemak diaktifkan oleh fatty acil koenzim A
Triasilgliserol ditranspor dalam partikel protein (apoprotein) sehingga larut air chylomicron
Transpor Lipid dalam Darahnascent cyclomicron disekresikan secara eksositosis dari sel epitel usus halus sistem limfatik sirkulasi darah
Ketambahan protein dari HSL mature cyclomicron
Lemak Cyclomicron
Insulin menstimulasi sintesis dan sekresi lipoprotein lipase (LPL) setelah makan menghidrolisis asam lemak dan gliserol (membentuk kompleks dengan protein albumin)
Bagian sisa cyclomicron sebagai reseptor dicerna oleh lisosom, sedangkan produk lain dapat digunakan kembali
Kolesterol • Kolesterol adalah molekul
yang sangat hidrofobik• Mengandung:
– empat cincin hidrokarbon (A,B,C,D) disebut inti steroid
– 8 atom karbon yang melekat pada atom c nomor 17 ekor hidrokarbon
• Sebagian besar kolesterol plasma dalam bentuk teresterifikasi (dengan sebuah asam lemak yang melekat pada atom karbon nomor 3)
Kolesterol • Hati adalah organ penyimpan kolesterol• Sumber utama kolesterol hati
– Dari makanan. Dibawa ke hati oleh kilomikron
– Dari jaringan ekstrahepatik. Dibawa kehati oleh HDL
– Sintesis de novo. Hati membuat sendiri kolesterol.
• sekresi kolesterol hati :– Dibawa ke jaringan ekstra hepatik oleh VLDL– Disekresikan dalam bentuk kolesterol bebas
dalam empedu– Dirubah menjadi garam empedu