Biokimia Sal Pencernaan FKUNPARA-edit

BIOKIMIA SALURAN PENCERNAAN

Sri Widia A JusmanDepartemen Biokimia & Biologi Molekuler

FKUI

sriwidiaaj/GITr/FKUNPARA


Nutrien EnergiPencernaan

PenyerapanKH

Protein

Lipid

Vitamin

Mineral

Air

Metabolisme


KH

Protein

Lipid

Glukosa

Asam amino

Asam lemak + gliserol

Sel

Sintesis / cadangan energi

ekskresi

Makromolekul Mikromolekul

PENCERNAAN KHKH – bagian terbesar dalam makanan• Amilum• Laktosa• Sukrosa

Amilum – polisakarida – ribuan unit glukosil dengan ikatan α-1,4-glikosidik

Laktosa – disakarida - glukosa + galaktosa dengan ikatan β-1,4-glikosidik

Sukrosa – disakarida - glukosa + fruktosa dengan ikatan α-1,2-glikosidik


PENCERNAAN KARBOHIDRATDi dalam mulut terdapat saliva, mengandung

musin (glikoprotein) – sebagai lubrikan - menyebabkan makanan mudah ditelan – makanan hanya sebentar berada di dalam mulut

Pengunyahan luas permukaan makanan lebih >> mudah dicapai dan dicerna enzim


• amilase liur – menghidrolisis ikatan (1,4) glikosidik dari amilum / glikogen, menghasilkan α-dekstrin + maltosa + isomaltosa

• amilase liur dapat menghidrolisis amilum glukosa – praktis tidak terjadi karena makanan sebentar di dalam mulut

• Dari mulut esofagus lambung – aktivitas amilase terhenti karena pH lambung yang asam

• Dalam lambung tidak terjadi pencernaan KH Asam lambung mempermudah pemutusan ikatan glikosidik


• Di dalam duodenum terdapat muara dari saluran dari kelenjar pankreas & empedu – sekret pankreas & empedu menetralkan pH makanan dari lambung

• Enzim -amilase pankreas – menghidrolisis ikatan (1,4)-glikosidik – menghasilkan maltosa + isomaltosa + limit dekstrin


Di usus halus terdapat disakaridase – dihasilkan oleh brush border dari sel mukosa usus halus

• Kompleks enzim sukrase – isomaltase : - sukrosa fruktosa + glukosa - maltosa 2 glukosa - isomaltosa 2 glukosa

• Laktase : laktosa galaktosa + glukosa


Intoleransi laktosa (Lactose intolerance)

• Intoleransi terhadap laktosa - disebabkan aktivitas laktase

• Laktosa yang tidak dicerna laktase – difermentasi oleh bakteri usus – bersifat osmotik aktif – menarik air – gejala: mulas, kembung, diare setelah minum susu

• Dapat bersifat - primer (primary lactose intolerance) banyak dijumpai pada ras non Kaukasian - sekunder (secondary lactose intolerance) akibat penyakit radang usus, Kwashiorkor


PENYERAPAN KH

• Hasil pencernaan KH – glukosa, fruktosa, galaktosa

• Glukosa & galaktosa – diserap masuk ke dalam sel epitel usus - melalui Na+-dependent glucose transporter (SGLT1) - difusi berkemudahan (facilitated diffusion) (GLUT5)

• Fruktosa – diserap ke dalam epitel usus melalui difusi (GLUT 5)

• Glukosa, fruktosa, galaktosa – dari sel mukosa usus masuk ke dalam pembuluh darah melalui difusi (GLUT 2)



Gambar 1. Mekanisme penyerapan karbohidrat

PENCERNAAN LIPID

Lipid dalam makanan

• Triasil gliserol (TAG) – komponen ter>>• Kolesterol• Kolesterol ester• fosfolipid



Gambar 2. Struktur triasilgliserol (TAG)

PENCERNAAN LIPID

• Dimulai di mulut – lipase lidah menghidrolisis triasilgliserol (TAG) pada posisi 3, menghasilkan 1,2-diasilgliserol (1,2-DAG) + asam lemak

• Lipase lidah – menghidrolisis TAG yang mengandung asam lemak rantai pendek (SCT) atau rantai sedang (MCT)

• Masih tetap dapat bekerja di dalam lambung pada pH yang asam

• Hasil pencernaan langsung masuk pembuluh darah


• Suhu lambung hangat – membuat lemak lebih cair

• Gerak peristaltik lambung – emulsifikasi lemak

• Lipase lambung tidak berperan dalam pencernaan lemak di lambung

• Yang berperan – lipase lidah – masih aktif dalam lambung


• Di dalam duodenum, TAG dihidrolisis oleh lipase pankreas

• Untuk aktivitas, lipase pankreas memerlukan kolipase

• Spesifik memecah ikatan ester posisi 1 & 3 – hasil pencernaan 2-monoasilgliserol (2-MAG) + asam lemak

• 2-MAG diubah menjadi 1-MAG dihidrolisis gliserol + asam lemak


Hasil akhir pencernaan TAG oleh lipase pankreas• 2-MAG ( 72 %)• 1-MAG ( 6 %)• Gliserol ( 22 %)• Asam lemak Empedu – membantu pencernaan &

penyerapan lemak – membentuk misel – mempermudah kelarutan lemak


Kolesterol ester dihidrolisis oleh kolesterol esterase kolesterol + asam lemak

Fosfolipid dihidrolisis oleh fosfolipase A2 lisofosfolipid + asam lemak

Hasil pencernaan kolesterol ester, fisfolipid – diserap bersama hasil pencernaan TAG – dalam bentuk kilomikron


PENYERAPAN LEMAKDi dalam sel epitel usus

• 2-MAG, 1-MAG, asam lemak diubah kembali menjadi TAG - diangkut melalui pembuluh limfe dalam bentuk kilomikron pembuluh darah

• Gliserol – langsung masuk ke dalam vena porta hati



Gambar 3. Penyerapan lemak (resintesis TAG)

PENCERNAAN PROTEIN• Pencernaan protein dimulai di dalam lambung

• HCl lambung - membuat pH lambung 1-2 pH optimum pepsin - mendenaturasi protein - disintesis oleh sel parietal - sintesis HCl memerlukan energi

• Pepsin – dihasilkan oleh chief cells – disekresi dalam bentuk prekursor inaktif – pepsinogen

• Pengaktifan pepsinogen dilakukan oleh HCl dan juga oleh pepsin (otokatalisis)


CO2CO2 H2CO3

H2OH+

K+HCO3

-

Anhidrase karbonat

Cl- Cl-Cl-

Gambar 4. Sintesis HCL lambung

Sel parietal lambung

HCl

Plasma Lumen lambung

• Pepsin – suatu endopeptidase

• Menghidrolisis ikatan peptida yang terdapat di dalam molekul protein, dekat ujung-C asam amino aromatik atau asam amino bersifat asam

• Hasil pencernaan protein oleh pepsin – belum ada asam amino bebas


• Di dalam lambung juga terdapat enzim rennin – penting pada bayi

• Mengubah kasein menjadi parakasein, yang kemudian diuraikan oleh pepsin

Kasein parakasein peptida


rennin pepsin

Getah pankreas mengandung enzim protease• Tripsinogen• Kimotripsinogen• Proelastase• Prokarboksipeptidase

Tripsinogen diaktifkan oleh enteropeptidase (dihasilkan oleh sel epitel duodenum)

Tripsin mengaktifkan kimotripsinogen, proelastase, prokarboksipeptidase


• Tripsin – memutus ikatan peptida dekat gugus karboksil residu Lys atau Arg

• Kimotripsin memutus ikatan peptida dari residu hidrofobik atau asam

• Elastase memutus ikatan peptida residu Ala, Gly, Ser

Tripsin, kimotripsin, elastase – endopeptidase

Karboksipeptidase – eksopeptidase – memutus ikakan peptida pada ujung karboksil bebas – menghasilkan asam amino bebas


• Sel mukosa usus halus menghasilkan aminopeptidase

• Hasil akhir pencernaan protein - asam amino - tripeptida - dipeptida

• Tripeptida, dipeptida, di dalam mukosa usus diuraikan oleh tripeptidase, dipeptidase menjadi asam amino


Asam amino ditransport ke dalam sel melalui • transport aktif yang Na+-dependent - memerlukan energi - carrier protein khusus untuk asam amino tertentu • siklus -glutamil - asam amino bereaksi dengan glutation (- glutamil-sisteinil-glisin) - -glutamil-asam amino melewati membran – dilepaskan ke dalam sel

• Difusi – dari sel epitel usus masuk kedalam pembuluh darah



Gambar 5. Penyerapan asam amino

EMPEDU


• Empedu dibentuk oleh hati – disimpan dalam kantung empedu – dikeluarkan bila terdapat makanan mengandung lemak

• Mengandung – asam empedu, pigmen empedu, kolesterol, asam lemak, garam inorganik

• Fungsi - emulsifikasi lemak – membantu pencernaan & penyerapan lemak + vitamin A, D, E, K - netralisasi asam - alat ekskresi untuk asam empedu, pigmen empedu, kolesterol, toksin, obat-obatan - kelarutan kolesterol


METABOLISME PORFIRIN & PIGMEN EMPEDU


PORFIRIN

• Senyawa siklik yang terbentuk dari 4 cincin pirol yang dihubungkan melalui jembatan metenil

• Dapat membentuk kompleks dengan - Fe hem (bagian nonprotein dari hemoglobin / mioglobin) - Mg klorofil (pigmen tumbuhan, akseptor energi cahaya pada fotosintesis)

• Senyawa yang mengandung cincin porfirin - Hb - Mb - sitokrom - katalase


BIOSINTESIS PORFIRIN• Langkah pertama: Glisin + suksinil KoA -amino levulinat (ALA) - dikatalisis oleh ALA sintase, memerlukan piridoksal fosfat - regulasi sintesis porfirin, terjadi pada langkah ini, melalui - Inhibisi umpan balik oleh hem - Represi sintesis ALA sintase pada tingkat gen

• Langkah akhir: Inkorporasi Fe ke dalam cincin porfirin, dikatalisis oleh hem

sintase atau ferokelatase

• Porfirinogen – tidak berwarna Porfirin - berwarna



Suksinil KoA + glisin

ALA

Porfobilinogen

Uroporfirinogen III

Koproporfirinogen III

Protoporfirinogen III

Protoporfirin III

Hem

Hb, Mb, Cyt, katalase

Fe

Protein

Ferokelatase

ALA sintase, piridoksal-P

Gambar 6. Biosintesis porfirin / hem

KATABOLISME HEM – Pembentukan pigmen empedu

• Umur sel darah merah rata2 – 120 hari

• Sel darah merah tua dikeluarkan dari sirkulasi – didegradasi dalam RES / limpa

• 1 g Hb – menghasilkan 35 mg bilirubin

• Pembentukan bilirubin pada manusia dewasa 350 mg / hari



Hem

Hemin

Biliverdin

Bilirubin

O2

NADPH

Hem oksigenase

Fe2+, CO

Gambar 7. Katabolisme Hem

NADPH


Gambar 8. Struktur hem & pigmen empedu


Gambar 9. Katabolisme hem menjadi pigmen empedu

ASAM / GARAM EMPEDU• Disintesis dari kolesterol di hati melalui hidroksilasi, reduksi,

oksidasi

• Konjugasi dengan glisin & taurin – membentuk glikokolat & glikokenokolat, taurokolat & taurokenokolat – asam/garam empedu primer

• Disekresi ke dalam empedu

• Disimpan dalam kantung empedu

• Dilepaskan ke dalam usus pada saat makan makanan mengandung lemak

• Berperan sebagai deterjen – membantu pencernaan lemaksriwidiaaj/GITr/FKUNPARA

• Di dalam usus – asam empedu primer mengalami dekonjugasi & dehidroksilasi oleh bakteri usus – membentuk asam empedu sekunder – asam deoksikolat & asam litokolat

• Di ileum – > 95 % mengalami reabsorpsi dibawa ke hati (sirkulasi enterohepatik) – disekresikan kembali ke dalam empedu

• < 5 % - diekskresi melalui feses

• Eksresi asam empedu melalui feses merupakan jalur utama untuk ekskresi kolesterol



Gambar 10. Struktur asam empedu


Gambar 11. Sirkulasi enterohepatik asam / garam empedu

PEMBUSUKAN• Makanan yang tidak dicerna, tidak diserap –

didorong gerak peristaltik – masuk usus besar

• Dalam usus besar terjadi penyerapan air – isi usus menjadi > padat

• Bersamaan dengan itu terjadi pembusukan dan fermentasi oleh bakteri usus besar

• Bakteri usus - 25 % berat feses – berperan dalam sintesis vitamin K & vitamin B12


Terbentuk• Asam laktat, asetat, propionat, butirat

• Gas CO2, metan, H2, N2, H2S

• Zat toksik dari senyawa mengandung N - ptomain (amin toksik) - amonia

• Indol & skatol – hasil pembusukan triptofan – menyebabkan bau khas feses

• Etil merkaptan, metil merkapatan – hasil pembusukan dari asam amino sistein


• Amonia / amin toksik diserap kembali bersama air – masuk ke hati – mengalami detoksikasi – diubah menjadi urea - diekskresi melalui ginjal urin

• Pada penyakit hati, fungsi detoksikasi - amonia darah - toksik untuk jaringan saraf – pe kesadaran (koma hepatikum)

• Untuk mencegah koma hepatikum – diberi - neomisin – untuk membasmi bakteri usus – sehingga amonia darah - diet rendah protein


SERAT (FIBER)• Selulosa, hemiselulosa, pektin, lignin

• KH yang tidak dapat dicerna dan tidak diserap oleh manusia

• Penting ada dalam makanan sehari-hari

• Me volume usus, karena menarik air – mempermudah defekasi

• Dapat menurunkan absorpsi kolesterol – mencegah hiperkolestrolemia & aterosklerosis

• Diet serat – me insidens Ca kolon


METABOLISME XENOBIOTIK


Xenobiotik

• senyawa bukan makanan, senyawa asing

obat, food additive, polutan, bahan

industri

• Masuk melalui peroral, injeksi, inhalasi, kulit

• Contoh : PCB, insektisida, obat, kosmetik, dll


Manusia • setiap saat terpapar berbagai senyawa kimia (xenobiotik)• Obat-obatan, zat aditif makanan, polutan, kosmetik

Pengetahuan mengenai xenobiotik – penting untuk memahami • Farmakologi• Toksikologi• Kanker• Adiksi obat-obatan

Metabolisme xenobiotik – 2 fase


Tujuan metabolisme xenobiotik

• Membuat senyawa tersebut (lipofilik) menjadi > polar mudah diekskresi

Metabolisme xenobiotik – dulu dikenal sebagai reaksi detoksikasi – tidak sepenuhnya tepat – karena seringkali pada metabolisme xenobiotik – senyawa bertambah toksik

Lebih tepat – reaksi biotransformasi


• Hati, ginjal & usus – tempat utama untuk reaksi biotransformasi

• Sebagian besar senyawa xenobiotik mengandung cincin aromatik (a.l benzopiren dalam asap rokok, cincin heterosiklik dalam nikotin) – bersifat hidrofobik – dapat diakumulasi di dalam jaringan adiposa bila tidak dapat diolah dan diekskresi oleh hati & ginjal melalui reaksi biotransformasi

• Reaksi biotransformasi melibatkan segolongan enzim dengan spektrum aktivitas biologik yang sangat >>


DUA TAHAP REAKSIReaksi fase I

• senyawa xenobiotik menerima gugus fungsional – menjadi

> polar

• reaksi hidroksilasi, dikatalisis oleh monooksigenase /

sitokrom P450

• reaksi reduksi

• reaksi hidrolisis

• juga deaminasi, dehalogenasi, desulfurasi, epoksidasi,

peroksigenasi

reaksi fase I mempersiapkan senyawa xenobiotik untuk

bereaksi dengan substrat endogen pada reaksi fase II

sriwidiaaj/met xeno/s2 herbal

Reaksi fase I metabolisme xenobiotikHidroksilasi oleh sitokrom P450 / monooksigenase

RH + O2 R-OH + H2O

Sit P450 (CYP450)- Hemoprotein- Terdapat pada membran retikulum endoplasma- Memerlukan NADPH sebagai koenzim (dari HMP shunt)- Juga berperan pada biosintesis asam lemak dan kolesterol


NADPH + H+

NADP

• Sit P450 (CYP) karena serapan maks pada nm

• isoform >> (±150)

- Isoform CYP1A1 – peran pada metab.hidrokarbon

aromatik polisiklik (PAH) prokarsinogen pada

reaksi hirdroksilasi karsinogen aktif

- Isoform CYP2E1 – berperan pada metabolisme

etanol



• dalam hati / >> jar terutama dalam mikrosom

• bersifat indusibel peran penting pada interaksi obat

contoh: penderita yg mengkonsumsi warfarin (dimetab. o/

CYP2C9) dan fenobarbital (induser sit P450)

• dihambat oleh produk metabolit

• terdapat polimorfisme genetik

• umumnya menghasilkan senyawa radikal bebas pada

reaksinya

Juga berpengaruh terhadap interaksi obat

Reaksi fase II –metabolisme xenobiotik Senyawa yang telah mengalami reaksi fase 1 dikonjugasi

dengan senyawa endogen• Asam glukuronat• Sulfat• Asetat• Glutation (GSH)• Asam amino• Gugus metil

Produk dari reaksi fase I & fase II – me kelarutan / polaritas – sehingga mudah diekskresi



absorpsi biotransformasi

Fase I Fase II

ekskresi

X Metabolit polar

Metabolit aktif

Metabolit inaktif

X

konjugasi

konjugasi

lipofilik hidrofilik

X

Gambar 12. Reaksi biotransformasi xenobiotik


EFEK TOKSIK XENOBIOTIK

1. Kematian sel karena metabolit berikatan dengan makromolekul ( protein,

lipid, DNA ) secara kovalen mempengaruhi fungsi sel

kematian sel

2. Perubahan antigenisitas protein sel metabolit bereaksi dengan protein – perubahan antigenisitas

berperan sebagai hapten merangsang pembentukan antibodi

reaksi Ag-Ab merusak sel

3. Mutasi keganasan karena berikatan dengan DNA / RNA secara kovalen


xenobiotik Metabolit reaktif Metabolit non toxik

Sit P450

Pengikatan kovalen dg makromolekul

Cedera sel hapten mutasi

antibodi kanker

Cedera sel

Fase 2

Documents

Biokimia Sal Pencernaan FKUNPARA-edit