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

12

TRANSPORT GLUKOSA KE DALAM SEL

(PERANAN GLUT)

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

Denaturasi Protein

Figure 6.5

Asam amino esensial dannonesensial

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

Pencernaan Protein di Lambung

Lanjutan…Pengaktifan pepsinogen bersifat

autokatalitik

Pepsin sebagai endopeptidase

Pencernaan Protein oleh EnzimPankreasbikarbonat

Pencernaan Protein di Usus Halus

Enzim permukaan sel usus halus

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…

Lanjutan…

Lanjutan…Siklus γ-glutamil

Asam amino bereaksi dengan glutation (γ-glutamil-sistenil-glisin) yang dikatalis oleh transpeptidase pada membran sel usus halus/ginjal

Food combo’s that have allAA’s make complete protein

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

Garam empedu mengalami resirkulasi (95%) hati kantung empedu digesti lipid

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