BiokimiaPencernaan

Tri Hapsari Retno Agustiyowati,SKp.,MKes

08522181411191593485

PENCERNAANPencernaan dimulai di mulut• Liur mengandung glikoprotein, musin u/

pelumas saat mastikasi• Liur jg merupakan sarana mengekskresikan

obat2 tt spt etanol, morfin, ion2 organik spt K, Ca, HCO3, Tiosianat (SCN), iodium dan imunoglobulin

• Liur mengandung amilase dan lipase• Alfa amilase liur mampu membuat pati dan

glikogen dihidrolisis menjadi maltosa dan oligosakarida lain

• Lipase liur tidak mempunyai arti bermakna

Pencernaan protein berawal di lambung• Getah lambung mengandung HCl 0,2-0,5% dgn pH 1,0• Asam hidroklorida mendenaturasi protein dan

membunuh bakteri• Sel2 parietal sumber HCl• Pembentukan H2CO3 dari H2O dan CO2 melalui

katalisis karbonat anhidrasi• Sekresi H+ ke dalam lumen lambung merupakan

proses aktif yg digerakkan o/ enzim H+-K+ ATPase• Sel2 parietal banyak mengandung mitokondria yg

diperlukan u/ pembentukan ATP u/ menggerakkan H+-K+ ATPase

• HCO3- melintas ke dalam plasma melalui pertukaran

dengan Cl

• Sel2 parietal jg menghasilkan faktor intrinsik glikoprotein yg memfasilitasi absorbsi Vit B 12 dari Illeum

• Akibat kontak dengan HCl protein akan di denaturasi struktur tertier hilang akibat penghancuran ikatan hidrogen

• Hal ini memungkinkan terbukanya rantai polipeptida mudah dijangkau enzim proteolitik (protease)

Pepsin mengawali pencernaan protein• Pepsin dihasilkan oleh chief cell sebagai zimogen yg

inaktif, pepsinogen• Pepsinogen diaktifkan menjadi pepsin o/ H+• Pepsin memecah protein yg terdenaturasi menjadi

derivat polipeptida berukuran besarRenin (kimosin, rennet) mengkoagulasi susu• Renin memiliki peran penting pada proses

pencernaan o/ bayi k/ mencegah susu melintas secara cepat dari lambung

• Dengan adanya Ca, renin mengubah kasein di susu menjadi parakasein

• Pepsin bekerja pd parakasein• Renin tidak ada pd lambung orang dewasa

Lipase u/ pencernaan Triasilgliserol• Lambung menyekresikan lipase lambung• Lipase memulai pencernaan lemak dengan

menghidrolisis triasilgliserol yang mengandung asam lemak rantai pendek, sedang dan asam lemak tak jenuh rantai panjang u/ membentuk asam lemak bebas serta 1,2 diasilgliserol dengan ikata sn-3 ester sebagai hidrolisis utamanya

• Asam lemak hidrofilik rantai pendek dan sedang yg dilepas akan diserap melalui dinding lambung dan masuk ke vena porta, asam lemak rantai panjang larut dalam droplet lemak dan melintas ke dalam duodenum

Pencernaan di dalam usus• Chyme, masuk secara terputus2 melalui katup

pilorus ke dalam duodenum selama proses pencernaan

• Kandungan sekret pankreas dan biliaris yg alkalis akan menetralisir kimus yg asam, dan merubah pH

• Pergeseran pH diperlukan u/ kerja enzim yg terdapat dalam getah pankreas dan usus tapi menghambat kerja pepsin

Getah empedu mengemulsikan, menetralkan dan mengekskresikan kolesterol serta pigmen empedu

• Sifat getah empedu:1. Emulsifikasi: garam empedu mempunyai

kemampuan cukup besar u/ menurunkan ketegangan permukaan. Kemampuan ini membuat empedu mampu mengemulsikan lemak dalam usus dan melarutkan asam lemak serta sabun yg tak larut air

Keberadaan getah empedu dalam usus pelengkap dalam proses pencernaan lemak dan absorbsi ADEK, bila pencernaan lemak tgg maka bhn mknan <terserap k/ lemak bertugas membungkus partikel mknan dan menghalangi kerja enzim pd partikel tsb

2. Netralisasi asam: pH sedikit > 7, menetralkan kimus asam dari lambung dan menyiapkan proses pencernaan dalam usus

3. Ekskresi: getah empedu merupakan vehikulum penting bagi ekskresi asam empedu dan kolesterol, tapi juga berfungsi mengeluarkan sejumlah besar obat, toksin, pigmen empedu dan bbg substansi anorganik, spt tembaga, seng dan air raksaProses pembentukan Bilirubin:

Berasal dari hemoglobin yg dihancurkan 6 gram /hari

Globin diuraikan asam amino pembentuknya digunakan kembali

Zat besi masuk depot kembali u/ digunakan kembali

Katabolisme heme dari semua protein heme dilaksanakan dalam fraksi mikrosom sel retikuloendotel o/ sistem enzim yg kompleks yg dinamakan heme oksigenase

Zat besi biasanya sudah teroksidasi menjadi bentuk feri yg merupakan hemin

Hemin direduksi dengan NADPH, dgn penambahan NADPH, O2 ditambahkan pd jembatan α-metenil antara pirol I dan II porfirin

Besi fero sekali teroksidasi menjadi feri

Dengan penambahan O2, feri dilepaskan, dan CO dilepaskan dan biliverdin IX-α dibentuk dari pemecahan cincin tetrapirol

Enzim biliverdin reduktase mereduksi jembatan metenil antara pirol III dan pirol IV menjadi gugus metilen u/ menghasilkan birubin IX-a, pigmen berwarna kuning

1 gram Hb hasilkan 35 mg bilirubinPembentukan bilirubin 250-350 mg/hari berasal dari

Hb dan eritropoiesis yg tdk efektifMetabolisme bilirubin 3 proses:1.Ambilan bilirubin o/ parenkim hati2.Konjugasi bilirubin dlm retikulum endoplasma halus

dengan penambahan asam glukoronat3.Sekresi bilirubin terkonjugasi ke dalam empedu

Bilirubin- terkonjugasi direduksi menjadi urobilinogen oleh bakteri usus

• Setelah bilirubin terkonjugasi mencapai illeum terminalis usus besar, glukoronida dilepaskan o/ enzim bakteri yg spesifik (enzim β-glukoronidase) dan pigmen tsb selanjutnya direduksi o/ flora faeses menjadi senyawa tetrapirol tdk berwarna yg dinamakan urobilinogen

• Sebagian besar urobilinogen tidak berwarna terbentuk dalam kolon o/ flora feses akan teroksidasi menjadi urobilin (senyawa berwarna) dan diekskresikan dalam feses

Sekret pankreas mengandung enzim u/ menyerang semua bahan makanan utama

Getah pankreas cairan encer mengandung protein dan senyawa organik dan anorganik seperti : Na, K, HCO3, Cl serta Ca, Zn, HPO4 dan SO4 dalam bentuk kecil, sifat alkalis, pH 7,5-8,0

Enzim yang terkanndung: Tripsin:, kimotripsin dan elastase merupakan

endopeptidase, yg menyerang protein serta polipeptida yg dilepas dari lambung u/ membentuk polipeptida dan dipeptida. Tripsin u/ ikatan peptida asam amino dasar. Kimotripsin u/ ikatan peptida yg mengandung residu asam amino tak bermuatan, spt asam amino aromatik. Elastase u/ menyerang ikatan di sebelah residu asam amino kecil, spt glisin, alanin, serin

Ketiga enzim ini disekresikan sbg zimogen

Pengaktifan tripsinogen akibat enzim proteolitik lain yaitu enteropeptidase (enterokinase), yg disekresikan mukosa usus

Enzim ini menghidrolisis ikatan polipetida lisin dalam zimogen terbentuklan tripsin aktif

Tripsin yg terbentuk menyerang molekul tambahan tripsinogen dan getah pankreas : kimotripsinogen, proelastase dan prokarboksi-peptidase yg masing2 membebaskan kimotripsin, elastase dan karboksipeptidase

Karboksipeptidase merupakan eksopeptidase yg menyerang terminal ikatan peptida , membebaskan asam amino tunggal

Amilase menyerang pati dan glikogen, k/ adanya enzim α-amilase pankreas

Amilase pankreas menghidrolisis pati dan glikogen menjadi maltosa, maltotriosa dan campuran senyawa oligosakarida bercabang (dekstrin α-limit) oligosakarida tak bercabang, serta bbrp glukosa

Lipase menyerang hubungan ester primer triasilgliserol

Lipase bekerja pd permukaan air minyak droplet lipid yg teremulsi halus akibat gerak mekanik dari usus pada garam empedu, kolipase (protein dlm getah pankreas), fosfolipid dan fosfolipase A2

Pencernaan triasilgliserol berlangsung dgn pengeluaran bag terminal asam lemak u/ menghasilkan 2-monoasilgliserol

Bagian asam lemak terakhir ini berangkai melalui suatu ikatan ester sekunder, agar terjadi hidrolisis sempurna , pengeluarannya membutuhkan reaksi isomerisasi menjadi ikatan ester primer

Akibatnya 2-monoasilgliserol menjadi produk akhir utama pencernaan triasilgliserol dan hanya < ¼ triasilgliserol yg dikonsumsi dipecah sempurna menjadi asam lemak dan gliserol

Ester kolesteril dipecah o/ enzim hidrolase spesifik. Hidrolase ester kolesteril (kolesterol esterase) mengkatalisis senyawa ester kolesteril, yg diabsorbsi di usus dalam bentuk bebas yg tidak terseterifikasi

Ribonuklease (RNase) dan dioksiribonuklease (DNase) bertanggung jawab atas pencernaan asam nukleat diet

Fosfolipase A2, menghidrolisis ikatan ester yg terdapat pd posisi 2 gliserofosfolipid, baik yg berasal dari sistem empedu maupun dari diet u/ membentuk lipofosfolipid, k/ sifatnya detergen ,membantu emulsifikasi dan pencernaan lemak

GETAH USUS MENYEMPURNAAN PROSES PENCERNAAN

Getah usus dikeluarkan o/ kel Brunner dan lieberkuhn mengandung enzim pencernaan, yaitu:

Aminopeptidase: eksopeptidase yg menyerang ikatan peptida di dekat terminal amino asam amino polipeptida serta oligopeptida dan dipeptidase, yg akan menyempurnakan pencernaan pencernaan dipeptida menjadi asam amino bebas

Disakaridase dan oligosakaridase spesifik, α-glukosidase (maltase) , membuang residu glukosa tunggal dari oligosakarida dan disakarida berikatan α, bermula dari ujung bukan pereduksi

Kompleks sukrase-isomaltase, yg ditemukan sbg proenzim pd satu rantai polipeptida, tetapi sbg enzim aktif pd polipeptida terpisah dgn menghidrolisis sukrosa serta ikatan 1 6 dalam dekstrin α-limit, β-glikosidase (laktase), u/ mengeluarkan galaktosa dari laktosa

Trehalase u/ menghidrolisis trehalosa

Fosfatase, mengeluarkan gugus fosfat dari senyawa organik fosfat ttt spt: heksosa fosfat, gliserofosfat dan nukleotida dari diet serta hasil cerna asam nukleotida o/ nuklease

Polinukleotidase, memecah asam nukleat menjadi nukleotida

Nukleotidase (nukleosida fosforilase) : mengkatalisis proses fosforolisis nukleosida u/ menghasilkan basa nitrogen bebas plus pentosa fosfat

Fosfolipase yg menyerang fosfolipid u/ menghasilkan gliserol, asam lemak, asam fosfat serta basa spt kolin

Produk utama pencernaan akan diasimilasi

• Hasil akhir kerja enzim pencernaan adalah mereduksi bahan makanan menjadi bentuk yg bisa diserap serta diasimilasikan

• Produk akhir karbohidrat: monosakarida• Produk akhir protein: asam amino• Produk akhir triasilgliserol: asam lemak,

gliserol, monoasilgliserol• Produk asam nukleat: nukleobasa,

nukleosida, pentosa

ABSORBSI NUTRIEN DARI SALURAN CERNA KE VENA PORTA ATAU LIMFATIK

• Dalam lambung: sedikit, kecuali asam lemak rantai pendek, sedang dan etanol

• Usus haslus tempat absorbsi utama (90%)• Jalur absorbsi : jalur sistem portal hepatik

dan pembuluh limfe

Karbohidrat diserap sebagai monosakarida

• KH diserap dari jejenum ke vena porta dlm bentuk monosakarida sbg heksosa (glukosa, fruktosa, manosa, galaktosa) dan sbg gula pentosa (ribosa), oligosakarida dari pati dan pd hidrolisis menghasilkan 3-10 unit monosakarida dan disakarida dihidrolisis o/ enzim yg bersesuaian dari permukaan mukosa usus halus. Aktivitas ini berhubungan dengan tombol kecil pd brush border sel epitel intestinal

• 2 mekanisme absorbsi:Transport aktif: melawan gradien konsentrasi

glukosa dan galaktosaTransport pasif: mengikuti gradien konsentrasi

fruktosa dengan bantuan transporter• Absorbsi aktif glukosa digerakkan oleh pompa Natrium• Produk pencernaan lemak diserap dari misel garam

empedu Senyawa 2-monoasilgliserol, asam lemak dan

sejumlah kecil 1-monoasilgliserol meninggalkan fase minyak pd emulsi lipid dan berdifusi ke dalam misel yg bercampur serta liposom yg terdiri atas garam empedu, fosfatidil kolin dan kolesterol, dilapisi getah empedu

Karena larut air, misel diangkut melewati lumen usus menuju brush border sel mukosa, tempat produk diserap ke dalam epitel usus.

Garam empedu berlanjut ke ileum, tempat sebagian besar diserap ke sirkulasi enterohepatik o/ transport aktif

Fosfolipid dari diet dan sistem biliaris dihidrolisis o/ fosfolipase A2 getah pankreas menjadi asam lemak dan fosfolipid, yg diserap dari misel

Ester kolesteril dihidrolisis o/ hidrolase ester kolesteril getah pankreas dan kolesterol bebas bersama kolesterol sistem biliaris, diserap melalui brush border setelah transportasi di dalam misel

Dalam usus halus, 1-monoasilgliserol dihidrolisis menghasilkan gliserol bebas dan asam lemak, hidrolisis dilaksanakan o/ lipase yg beda dgn lipase pankreas

2-monoasilgliserol diubah menjadi triasilgliserol melalui lintasan monoasilgliserol

Sintesi triasilgliserol dalam mukosa usus Gliserol bebas dalam lumen usus tidak

digunakan kembali, tapi melintas lgs ke dalam vena porta

Tapi gliserol yg dilepas dalam usus dapat digunakan u/ sintesis triasilgliserol setelah diaktifkan menjadi gliserol 3-fosfat o/ ATP

Triasilgliserol setelah disintesis tidak diangkut dalam vena porta

Sebagian besar lipid yg diserap termasuk fosfolipid, ester kolesteri, kolesterol dan vit larut lemak akan membangun kilomikron ,yg dikumpulkan o/ pemb lymph regio abdomen dan didilewatkan ke darah melalui duktus torasikus

Asam lemak rantai karbon lebih pendek (10-12) diangkut dalam vena porta sbg asam lemak tak-teresterifikasi (asam lemak bebas)

Produk pencernaan protein diserap sebagai asam-asam amino individual

• Keadaan normal Protein diet hampir dicerna sempurna menjadi asam amino dan diproduk akhir protein ini diserap cepat dari usus ke dalam vena porta

• Sebagian hidrolisis , misal hidrolisis dipeptida , disempurnakan di dalam dinding usus

• Bentuk isomer L alami, tetapi tidak isomer D- sebuah asam amino diangkut aktif melalui usus dari tunika mukosa ke tunika serosa, vit B6 (piridoksal pospat) terlibat.

• Transport aktif L-amino bergantung pd energi, sebagaimana terbukti o/ kenyataan bahwa 2,4 dinitroferol, senyawa yg memutus reaksi fosforilasi oksidatif, menghambat transport tsb

• Asam amino diangkut melalui brush border o/ pengangkut yg banyak diantaranya: Na seperti sistem transporter glukosa

• Unsur pembawa selain Na, ada unsur pembawa netral, unsur pembawa fenilalanin dan metionin, unsur pembawa spesifik u/ asam amino, spt prolin dan hidroksiprolin

METABOLISME XENOBIOTIK

• Manusia menghadapi ribuan xenobiotik yg harus dimetabolisme sebelum diekskresikan

• Xenobiotik: senyawa yg asing bagi tubuh• Yg termasuk xenobiotik :obat2an,

karsinogen kimia, insektisida• Xenobiotik dibagi dalam 2 fase:

• Fase1: reaksi utama yg terlibat hidroksilasiyg dikatalisis kel enzim monooksigenase atau sitokrom P450

• Hidroksilasi dapat mengakhiri kerja sebuah obat

• Selain hidroksilasi, enzim ini mengkatalisis reaksi deaminasi, dehalogenasi, desulfurasi, epoksidasi, peroksigenasi dan reduksi

• Reaksi yg melibatkan hidrolisis (reaksi yg dikatalisis oleh esterase) dan reaksi tt lainnya o/ P450 jg terdapat dalam fase 1

• Fase 2: senyawa yg terhidroksilasi atau senyawa lain yg diproduksi pd fase 1, diubah o/ enzim yg spesifik menjadi bbg metabolit polar lewat konjugasi dengan asam glukoronat, sulfat, asetat, glutation atau asam amno ttt atau metilasi

• Tujuan kedua fase dalam xenobiotik adalah meningkatkan daya larut air shg mudah diekskresikan dari dalam tubuh

• Istilah detoksifikasi: dipakai u/ menyebutkan banyak reaksi xenobiotik. Istilah ini tidak selalu tepat mengingat pd sebagian reaksi yg dijalankan xenobiotik benar2 meningkatkan aktivitas biologik dan toksisitas xenobiotik tsb

Bentuk isoform sitokrom P450 menghidroksilasi banyak xenobiotik pd fase

1 metabolismenya• Hidroksilasi merupakan reaksi utama yg

terlibat dalam fase 1• Enzim yg bertanggung jawab

monooksigenase atau sitokrom P450• Reaksinya: • RH + O2 + NADPH + H+ R—OH +H2O

+ NADP

• RH di atas mewakili xenobiotik: mencakup obat2an, zat karsinogen, pestisida, produk petrolium dan polutan. Serta senyawa endogen spt: steroid ttt, eikosanoat, asam lemak dan retinoid sebagai substrat, substrat merupakan lipofilik dan dibuat lebih lipofilik o/ hidroksilasi

• Mekanisme reaksi sangat komplek• Dengan menggunakan 18 O2 diperlihatkan satu

atom Oksigen memasuki R-OH dan satu atom lagi masuk ke molekul air

• Enzim monooksigenase yg utama pd RE adalah sikrom P450

• Enzim ini sangat penting k/ sekitar 50% obat2an yg dikonsumsi akan dimetabolisasi o/ bentuk isoform sitokrom P450, enzim ini jg bekerja pd bbg karsinogen dan polutan

Reaksi Konjugasi menyiapkan ekskresi xenobiotik pd fase2 dalam proses

metabolismenya• Pada fase 1: xenobiotik diubah menjadi

derivat terhidroksilasi yg lebih polar• Pada fase 2: derivat ini terkonjugasi dgn

molekul spt: glukoronat, sulfat atau glutation. Peristiwa ini membuat molekul lebih bersifat larut air, shg akhirnya diekskresikan ke dalam urine atau getah empedu

Tipe reaksi fase 2

• Glukoronidasi: seperti glukoronidasi bilirubin

• Sulfasi: sebagian alkohol, arilamin dan fenol akan mengalami prose sulfasi

• Konjugasi dengan glutation: glutation merupakan tripeptida yg terdiri atas asam glutamat, sistein, glisin. xenobiotik elektrofilik yg potensial beracun akan terkonjugasi

• Reaksi lain:Asetilasi: X + Astil Ko A Asetil-X + KoAX menyatakan xenobiotik, asetil Ko A

merupakan donor asetil, reaksi ini dikatalisis o/ asetiltransferase yg terdapat dalam sitosol jaringan, khususnya hati

Metilasi: sejumlah kecil xenobiotikakan mengalami metilasi o/ enzim metiltransferase

Respon thp xenobiotik mencakup farmakologik, toksik, imunologik dan

karsinogenik• Bila xenobiotik dalam bentuk obat fase 1 dapat

menghasilkan bentukaktifnya u/ mengurangi atau mengakhiri kerja obat

• Ada 3 efek xebiotik:1. Efek cedera sel (sitotoksisitas) yg bisa cukup

berat shg mengakibatkan kematian sel. Mekanisme mencederai sel:

• Pengikatan kovalen dengan makromolekul sel • Target makromolekul ini mencakup: DNA, RNA

dan protein2. Spesies reaktif xenobiotik dapat terikat dengan

protein, memodifikasinya dan mengubah sifat antigenisitas

• Xenobiotik ini bekerja sebagai hapten, yaitu molekul kecil yg tidak dengan sendirinya merangsang sintesisantibodi tetapi bergabung dengan antibodi begitu unsur ini terbentuk

• Antibodi yg dihasilkan kemudian dapat merusak sel melalui bbrp mekanisme imunologi yg nyata mengganggu proses biokimia seluler yg normal

3. Reaksi antara spesies karsinogen kimiawi yg aktif dengan DNA sangat penting dalam peristiwa karsinogenesis kimiawi