Lembar Tugas Mandiri Pemicu 1 Modul GastrointestinalBiokimia absorpsi kerbohidrat, lemak, dan protein dan biokimia pembusukan

Melissa Lenardi, 0906508296

I. PendahuluanBahan makanan terdiri dari makronutrien dan mikronutrien. Makronutrien terbanyak yang ada dalam bahan makanan adalah karbohidrat, lemak, dan protein. Bahan makanan yang masuk akan mengalami beberapa proses dalam saluran gastrointestinal. Proses yang pertama adalah proses ingesti (memasukan makanan dan minuman kedalam mulut/ makan), sekresi (pengeluaran berbagai cairan yang mengandung air, asam, buffer san enzim), mix—propultion (dilakukan oleh gerakan kontraksi-relaksasi otot polos), digesti (proses pemecahan bahan makanan menjadi senyawa yang kebih sederhana secara mekanis dan kimiawi), absorpsi (masuknya cairan, ion, produk digesti memasuki epitel kemudian masuk ke pembuluh darah maupun limfe dan mengalami sirkulasi), dan defekasi (sisa metabolisme, makanan yang tidak tercerna, bakteri, pengelupasan sel pada GIT dan hasil digesti yang tidak terserap keluar melalui anus).1 Maka dari itu, penting untuk mempelajari biokimia absorpsi karbohidrat, lemak, dan protein serta biokimia pembusukan

II. Tinjauan Materi1. Biokimia absorpsi kerbohidrat, lemak, dan protein1.1. Absorpsi karbohidratSetelah melewati fase digestif, karbohidrat yang berada dalam bentuk monosakarida (glukosa, galaktosa, dan fruktosa) selanjutnya akan diserap. Monosakarida ini akan disalurkan melalui sel absorptif usus, atau bisa juga disebut membran brush border. Proses penyerapan ini dapat dibagi menjadi 2 fase, yaitu fase dari lumen ke sel epitel dinding usus pada sisi lumen/mukosa, dan fase dari sel epitel ke darah kapiler (sisi kontralumen/serosa).2

Molekul monosakarida bersifat polar sehingga tidak dapat berfifusi menembus lapisan bifosfolipid pada membran sel. Sehingga monosakarida masuk ke dalam sel absorptif melalui pengikatan dengan protein transpor (protein yang menembus membran). 2

Pada fase pertama terdapat 2 jenis protein transpor. Transpor aktif untuk glukosa dan galaktosa dilakukan oleh transporter glukosa dependen-Na+. Pada transporter ini, glukosa dari lumen usus (pada kondisi berlawanan dengan gradien konsentrasi) masuk ke dalam sel bersama-sama dengan masuknya Na+. Peningkatan konsentrasi Na+ dalam sel yang terjadi membutuhkan mekanisme pengeluaran Na+

dengan pompa Na-K yang membutuhkan ATP yang terdapat pada sisi serosal (darah), maka disebut transpor aktif sekunder. Transpor pasif dilakukan oleh transporter glukosa fasilitatif, dengan GLUT 5 yang sangat aktif untuk fruktosa. Transpor pasif

1Gambar 1. Transporter dependen Na+ dan fasilitatif

dalam sel epitel usus. 2

juga terjadi pada glukosa dan galaktosa apabila konsentrasi glukosa dan galaktosa lebih tinggi pada lumen usus dibandingkan pada sel absorptif.2

Pada fase kedua, transport yang terjadi adalah transpor pasif dengan GLUT 1 untuk glukosa, galaktosa, maupun fruktosa. selanjutnya, monosakarida akan dotranspor melalui ena porta ke hati, kemudian memasuki sirkulasi umum hingga mencapai jaringan perifer. 2

Transporter glukosa fasilitatif sebenarnya terdapat di berbagai sel sebagai suatu kelompok protein yang serupa dengan kemiripan 50-76%, disebut GLUT 1-5. Sifat dan distribusi jaringan dari kelima isoform yang ditemukan di membran plasma diperlihatkan pada tabel 1. 2

Tabel 1. Sifat GLUT1-5, bentuk-bentuk Isoform Protein Transpor Glukosa2

Transporter

Distribusi jaringan Sifat khusus

GLUT 1

GLUT 2GLUT 3GLUT 4

GLUT 5

Sel darah merah, pembuluh mikro,otak (sawar darah-otak), ginjal, kolon, dan sel lainHati, sel β pankreas, permukaan basolateral usus halusNeuron, plasenta, testisLemak, otot rangka, jantung

Usus halus, testis dan sperma. Dan kadar rendah di ginjal, otot rangka, jaringan adiposa, dan otak

Dapar membatasi transpor glukosa ke dalam otakKapasitas tinggi, afinitas rendahKm rendahMemperantarai ambilan glukosa yang dirangsang insulinTransporter fruktosa

1.2. Absorpsi Lemak

Lemak makanan paling banyak terdapat dalam bentuk Triacilgliserol (TAG), setelah mencapai lumen intestinal, oleh lipase pankreas, TAG akan dipecah menjadi asam lemak dan Diacilglicerol (DAG). DAG kemudian dipecah lagi menjadi asam lemak dan monoacilglicerol (MAG) yang memiliki isomer 2-MAG dan 1-MAG. 1-MAG akan dipecah lagi menjadi asam lemak dan gliserol yang akan melewati sel epitelial langsung menuju vena porta. 2,3

2

Gambar 2. Absorpsi lemak di sel epitel intestinal3

Asam lemak, 2-MAG yang dihasilkan oleh proses pencernaan dikemas kedalam bentuk micelle, suatu butiran halus yang mengalami emulsifikasi oleh garam empedu. Lemak makanan lainnya, misalnya kolesterol dan vitamin larut lemak juga dikemas dalam bentuk ini. Kemudian micelle ini berdifusi ke sel epitel mukosa usus halus. 2,3

Di dalam sel epitel usus, asam lemak dan 2-MAG mengalami re-sterifikasi (penggabungan kembali) menjadi triacilgliserol melalui reaksi enzimatik di dalam retikulum endoplasma haus. Asam lemak diaktifkan menjadi asil lemak KoaA yang akan bereaksi dengan 2-MAG untuk membentuk diasilgliserol untuk kemudian bereaksi dengan asil lemak KoA lain untuk membentuk triasilgliserol. Reaksi pembentukan TAG ini berbeda dengan yang terjadi di hati maupun sel adiposa, karena zat antara yang terbantuk adalah 2-MAG, bukan fosfatidat. 2

3

Gambar 3. Resintesis triasilgliserol di dalam sel epitel usus. Asam lemak (AL), yang dihasilkan dari proses pencernaan, diaktifkan di sel epitel usus dan diesrerkan ke 2-MAG yang juga dihasilkan dari proses pencernaan. TriasTAG dikamas

dalam kilomikron dan disekresikan ke dalam limfe.

Triasilgliserol kemudian beredar dalam pembuluh darah dalam bentuk lipoprotein, karena sifatnya yang tidak larut dalam air sehingga dapat menyebabkan sumbatan pembuluh. TAG dan protein (disebut apoprotein) dikemas dalam bentuk kilomikron. Kilomikron juga dapat menyimpan kolesterol maupun vitamin yang larut dalam lemak. Komponen protein pada lipoprotein disintesis di retikulum endoplasma kasar. TAG yang dibentuk di retikulum endoplasma halus akan membentuk kilomikron. 2,3

Melalui proses eksositosis, kilomikron disekresikan oleh sel epitel usus ke dalam kilus sistem limfatik dan masuk ke dalam darah melalui duktus toratsikus. Kilomikton mulai masuk ke pembuluh darah 1-2 jam setelah mulai makan. Seiring dengan pencernaan dan penyerapan makanan, kilomikron terus masuk ke dalam darah selama berjam-jam. Pada awalnya, partikel tersebut disebut kilomikron nasens (imatur). Setelah menerima protein dari HDL di dalam limfe dan daragh. Kilomikron tersebut menjadi kilomikron matang.di dinding kapiler, lipoprotein lipase (LPL) yang diaktifkan oleh apoC II

menerima TAG pada kilomikron menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak dioksidasi atau disimpan dalam sel sebagai TAG. Sisa kilomikron diserap olej hati melalui proses endositosis dengan bantuan reseprot. Enzim lisosom mencerna kilomikron tersebut dan membebaskan produk tersebut dalam sitosol untuk penggunaan kembali oleh sel. 2

Gliserol, lemak rantai pendek dan medium (C4-12) tidak memerlukan garam empedu. Asam lemak ini diserap langsung ke dalam sel epitel usus. Karena tidak perlu dikemas ke dlam kilomikron, asam lemak tersebut masuk ke dalam darah portal (bukan limfe) dan siangkut ke hati berikatan dengan albumin. 2

Garam empedu, yang tetap berada di dalam usus, mengalai penyerapan ekstensif saat mencapai ileum. Lebih dari 95% garam empedu mengalami resirkulasi, yakni beredae melalui sirkulasi enterohepatik ke hati, Hati mensekresikan garm tersebut ke dalam empedu unutuk disimpan dalam kandung empedu dan disemprotkan ke dalam lumen usus pada daur pencernaan berikutnya. 2

4

Gambar 4. Daur ulang garam empedu. garam empedu dihasilkan di hati, disimpan dalam kantung empedu, kemudian deisekresikan ke dalam usus halus, kemudian mengalami resorbsi di ileum, kemudian kembali ke hati melalui sirkulasi entrohepatik

1.3. Absorpsi protein

Absorpsi asam amino berlangsung di usus halus yang dapat dibagi menjadi 2 fase, fase dari lumen ke sel epitel dinding usus dan asam amino keluar dari sel epitel ke cairan intersisial. Pada fase yang pertama, transport dapat digolongkan menjadi transpor aktif sekunder yang dependen Na+, transpor pasif melalui difusi dengan fasilitasi, dan melalui transpor yang melibatkan siklus γ glutamat untuk asam amino tertentu. Sedangkan pada fase kedua, asam amino keluar dari sel epitel ke cairan intersisial memasuki pembuluh darah kapiler dengan transport terfasilitasi untuk kemudian mencapai vena porta. 3

Pada fase pertama, asam amino terutama melalui transpor semispesifik yang dependen Na+ dan asam amino dari bagian luar membran apikal ke bagian dalam sel didorong oleh konsentrasi Na+

intrasel yang rendah. Na+ intrasel yang rendah akibat pemompaan Na+ keluar sel oleh pompa Na-K di membran serosa. Proses ini memungkinkan sel mengkonsentrasikan asam amino dari lumen usus. 2,3

Paling sedikit terdapat 6 macam jenis transporter dependen Na+ yang terdapat di membran brush border apikal sel epitel. Prmbaawa ini memiliki spesifisitas yang tumpang tindih untuk berbagai jenis asam amono. Transporter yang satu cenderung mengangkut asam amino netral, yang lain mengangkut prolin dan hidroksiprolin, yang ketiga cenderung mengangukut asam amino asam, yang keempat membawa asam amino basa (lisin, arginin, zat siklus aurea ornitin) dan sistin. Transpor yang lain adalah transpor terfasilitasi, namun kebanyakan asam amino ditranspor oleh lebih dari satu sistem transpor. 2

Yang khusus pada penyerapan protein adalah penyerapan melalui siklus γ glutamil. Asam amino bereaksi dengan glutation (γ glutamil-sisteinil-glisin) dalam reaksi yang dikatalis transpeptidase yang terdapat di membran sel. Terbentuk sebuah γ glutamil, yang melintasi membran sel dan melepaskan asam aminonya dalam sel. Produk lain dari reaksi ini diubah kembali menjadi glutation. 2

2. Pembusukan

Residu makanan menuju usus makanan yang tidak diabsorpsi menuju usus besar dan terjadi absorpsi air dalam jumlah besar. Aktivitas fermentasi oleh bakteri usus meningkat sehingga terbentuk gas (CO2, metan, H2S) dan asam (laktat, asetat, propionat, butirat). Penguraian fosfatidilkolin oleh

5

bakteri menghasilkan kolin dan senyawa amin toksik seperti neurin. Banyak asam amino mengalami dekarboksilasi yang memproduksi amina toksik (ptomain). Reaksi karboksilasi ini menghasilkan kadaverin dari lisin, agmatin dari arginin, tiramin dari tirosin, putresin dari ornitin, dan histamin dari histidin. Banyak dari amin ini merupakan zat vasopresor yang kuat. Asam amino triptofan menghasilkan serangkaian reaksi membentuk indol dan metilindol (skatol), substansi yang terutama menjadi penyebab bau pada feses. Asam amino sistein yang mengandung sulfur akan terkena serangkaian proses transformasi sehingga terbentuk merkaptan, misalnya etil dan metil merkaptan, serta H2S. Usus besar menghasilkan amonia dalam jumlah besar sebagai produk kerja bakteri terhadap substrat nitrogenosa (mengandung nitrogen). Amonia akan diserap ke sirkulasi darah porta dan dibawa ke hati. Di hati, amonia diubah menjadi urea, dan dikeluarkan dari tubuh melalui urin oleh ginjal. 3

Gangguan fungsi hati menyebabkan tingginya konsentrasi amonia di darah menyebabkan intoksifikasi amonia dan pasien mengalami koma hepaticum (kesadaran menurun). Terapi dengan pemberian neomisin per oral untuk menurunkan jumlah amonia yang diangkut dari usus ke dalam darah akibat kerja antibakteri. Bakteri usus ini dapat menyelenggarakan sintesis asam amino esensial dan vitamin, khususnya vitamin K dan vitamin B kompleks (misal biotin). 3

III. Tinjauan Pustaka1. Tortora GJ, Derrickson B. Principles of Anatomy and Physiology. 12th ed. Danvers: John Wiley &

Sons; 20092. Marks, Dawn B. Biokimia kedokteran dasar: sebuah pendekatan klinis. Brahm U. Pendit dkk,

penerjemah; Joko Suyono, Vivi Sadikin,Lydia I. Mandera, penyunting.Jakarta: ECG; 2000. Terjemahan dari: Basic medical biochemistry: a clinical approach

3. Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. Harper’s Illustrated Biochemistry. 27th ed. United states of America: The McGraw-Hill Companies; 2006

6