Biokimia, pencernaan dan penyerapan makro dan mikro nutrien



Karbohidrat

Karbohidrat diklasifikasikan menjadi monosakarida (glukosa, galaktosa, dan fruktosa), disakarida (maltosa, laktosa, sukrosa), oligosakarida dan polisakarida (amilum/pati). Dalam kondisi sehari-hari, ada tiga sumber utama karbohidrat dalam diet makanan, yaitu sukrosa (gula pasir), laktosa (gula susu) dan pati/starch (gula tumbuhan).

Pencernaan karbohidrat dimulai semenjak berada di mulut. Enzim ptyalin (α–amilase) yang dihasilkan bersama dengan liur akan memecah polisakarida menjadi disakarida. Enzim ini bekerja di mulut sampai fundus dan korpuslambung selama satu jam sebelum makanan dicampur dengan sekret lambung. Enzim amilase juga dihasilkan oleh sel eksokrin pankreas, di mana ia akan dikirim dan bekerja di lumen usus halus sekitar 15-30 menit setelah makanan masuk ke usus halus. Amilase bekerja dengan cara mengkatalisis ikatan glikosida α(1à4) dan menghasilkan maltosa dan beberapa oligosakarida.

Setelah polisakarida dipecah oleh amilase menjadi disakarida, maka selanjutnya ia kembali dihidrolisis oleh enzim-enzim di usus halus. Berbagai disakaridase (maltase, laktase, sukrase, α-dekstrinase) yang dihasilkan oleh sel-sel epitel usus halus akan memecah disakarida di brush border usus halus. Hasil pemecahan berupa gula yang dapat diserap yaitu monosakarida, terutama glukosa.

 

Sekitar 80% karbohidrat diserap dalam bentuk glukosa, sisanya galaktosa dan fruktosa. Glukosa dan galaktosa diserap oleh usus halus melalui transportasi aktif sekunder. Dengan cara ini, glukosa dan galaktosa dibawa masuk  dari lumen ke interior sel dengan memanfaatkan gradien konsentrasi Na+ yang diciptakan oleh pompa Na+ basolateral yang memerlukan energi melalui protein pengangkut SGLT-1. Setelah dikumpulkan di dalam sel oleh pembawa kotranspor, glukosa dan galaktosa akan keluar dari sel mengikuti penurunan gradien konsentrasi untuk masuk ke kapiler darah. Sedangkan frukosa diserap ke dalam sel melalui difusi terfasilitasi pasif dengan bantuan pengangkut GLUT-5.

Lemak

Lemak merupakan suatu molekul yang tidak larut air, umumnya berbentuk trigliserida (bentuk lain adalah kolesterol ester dan fosfolipid). Pencernaan lemak dilakukan oleh lipase yang dihasilkan oleh sel eksokrin pankreas. Lipase yang dihasilkan pankreas ini akan dikirim ke lumen usus halus dan menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak dan monogliserida. Selain dihasilkan oleh sel lipase pankreas, juga diketahui bahwa lipase juga dihasilkan oleh kelenjar lingual dan enterosit, namun lipase yang dihasilkan oleh bagian ini hanya mencerna sedikit sekali lemak sehingga tidak begitu bermakna.

 

Untuk memudahkan pencernaan dan penyerapan lemak, maka proses tersebut dibantu oleh garam empedu yang dihasilkan oleh kelenjar hepar (hati). Garam empedu memiliki efek deterjen, yaitu memecah globulus-globulus lemak besar menjadi emulsi lemak yang lebih kecil (proses emulsifikasi). Pada emulsi tersebut, lemak akan terperangkap di dalam molekul hidrofobik garam empedu, sedangkan molekul hidrofilik garam empedu berada di luar. Dengan demikian lemak menjadi lebih larut dalam air sehingga lebih mudah dicerna dan meningkatkan luas permukaan lemak untuk terpajan dengan enzim lipase.

Setelah lemak (trigliserida) dicerna oleh lipase, maka monogliserida dan asam lemak yang dihasilkan akan diangkut ke permukaan sel dengan bantuan misel (micelle). Misel terdiri dari garam empedu, kolesterol dan lesitin dengan bagian hidrofobik di dalam dan hidrofilik di luar (permukaan). Monogliserida dan asam lemak akan terperangkap di dalam misel dan dibawa menuju membran luminal sel-sel epitel. Setelah itu, monogliserida dan asam lemak akan berdifusi secara pasif ke dalam sel dan disintesis kembali membentuk trigliserida. Trigliserida yang dihasilkan akan dibungkus oleh lipoprotein menjadi butiran kilomikron yang larut dalam air.  Kilomikron akan dikeluarkan secara eksositosis ke cairan interstisium di dalam vilus dan masuk ke lakteal pusat (pembuluh limfe) untuk selanjutnya dibawa ke duktus torasikus dan memasuki sistem sirkulasi.

Selain lipase, terdapat enzim lain untuk mencerna lemak golongan nontrigliserida seperti kolesterol ester hidrolase (untuk mencerna kolesterol ester) dan fosfolipase A2 (untuk mencerna fosfolipase). Khusus untuk asam lemak rantai pendek/sedang dapat langsung diserap ke vena porta hepatika tanpa harus dikonversi (seperti trigliserida), hal ini disebabkan oleh sifatnya yang lebih larut dalam air dibandingkan dengan trigliserida.

Protein

Pencernaan protein (pemutusan ikatan peptida) dilakukan terutama di antrum lambung dan usus halus (duodenum dan jejunum). Sel utama (chief cell) lambung menghasilkan pepsin yang menghidrolisis protein menjadi fragmen-fragmen peptida. Pepsin akan bekerja pada suasana asam (pH 2.0-3.0) dan sangat baik untuk mencerna kolagen (protein yang terdapat pada daging-dagingan). Selanjutnya, sel eksokrin pankreas akan menghasilkan berbagai enzim, yaitu tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, dan elastase yang akan bekerja di lumen usus halus. Tiap-tiap enzim akan menyerang ikatan peptida yang berbeda dan menghasilkan campuran asam amino dan rantai peptida pendek. Hasil dari pencernaan oleh protease pankreas kebanyakan masih berupa fragmen peptida (dipeptida dan tripeptida), hanya sedikit berupa asam amino.

 

Setelah itu sel epitel usus halus akan menghasilkan enzim aminopeptidase yang akan menghidrolisis fragmen peptida menjadi asam-asam amino di brush border usus halus. Hasil dari pencernaan ini adalah asam amino dan beberapa peptida kecil.

Setelah dicerna, asam amino yang terbentuk akan diserap melalui transpor aktif sekunder (seperti glukosa dan galaktosa). Sedangkan peptida-peptida kecil masuk melalui bantuan pembawa lain dan diuraikan menjadi konstituen asam aminonya oleh peptidase intrasel di sitosol enterosit. Setelah diserap, asam-asam amino akan dibawa masuk ke jaringan kapiler yang ada di dalam vilus.

Garam dan air

Natrium dapat diserap secara pasif atau aktif di usus halus maupun di usus besar. Secara pasif Na+ dapat berdifusi di antara sel-sel epitel melalui taut erat yang ‘bocor’. Secara aktif, Na+ menembus sel dengan bantuan pompa Na+ bergantung ATPase. Pompa ini akan memindahkan Na+ melawan gradien konsentrasinya dan proses tersebut memerlukan energi. Setelah berada di dalam sel, Na+ akan dipompa secara aktif ke ruang lateral dan berdifusi ke dalam kapiler untuk selanjutnya diangkut menuju sistem sirkulasi. Perpindahan Na+ tersebut dapat mempengaruhi perpindahan zat-zat lain seperti Cl, glukosa, dan asam amino, hal ini disebut sebagai transpor aktif sekunder.

 

Penyerapan (perpindahan) Na+ akan menciptakan daerah dengan tekanan osmotik yang tinggi di antara sel-sel. Dengan adanya tekanan osmotik yang tinggi ini, air (H2O) akan masuk menembus sel menuju ruang lateral (untuk menurunkan tekanan osmotik yang tinggi tersebut). Masuknya air mengakibatkan peningkatan tekanan hidrostatik, sehingga air tersebut akan didorong lagi ke ruang interior vilus untuk selanjutnya diserap di kapiler darah.

Vitamin

Pada umumnya vitamin larut-air akan diserap bersama dengan air, dan vitamin larut-lemak akan diangkut ke dalam misel dan diserap secara pasif bersama dengan produk akhir pencernaan lemak. Adapun vitamin B12 bersifat unik, karena harus berikatan dengan faktor intrinsik yang dihasilkan oleh sel parietal agar dapat diserap di ileum terminal.

Ion bikarbonat

Penyerapan ion bikarbonat agak sedikit berbeda dibandingkan dengan penyerapan zat-zat lainnya. Ketika sodium (Na+) diserap oleh sel epitel, akan dilepaskan ion H+ ke lumen usus. Ion H+ ini akan berikatan dengan ion bikarbonat menjadi asam karbonat (H2CO3). Selanjutnya, asam karbonat ini akan terdisasosiasi menjadi air dan karbon dioksida. Air akan diserap secara osmosis, sedangkan karbon dioksida akan diserap ke kapiler darah dan dikeluarkan dari tubuh melalui paru.

Besi dan kalsium

Besi diserap sesuai dengan kebutuhan tubuh (tidak semua besi yang masuk akan diserap). Dari lumen, besi akan dipindahkan ke sel epitel melalui transpor aktif, di mana besi Fe2+ lebih mudah diserap dibanding besi Fe3+. Dari epitel, besi kemungkinan akan diangkut ke kapiler darah oleh transferin atau disimpan di sel dalam bentuk ferritin. Sedangkan penyerapan kalsium (Ca2+) terjadi di duodenum, melalui transpor aktif yang bergantung kepada pengaturan oleh hormon paratiroid dan vitamin D (vitamin D akan menginduksi sintesis kalbindin, suatu protein pengikat kalsium intrasel). Penyerapan kalsium dapat dihambat oleh asam fitat, yang terdapat dalam sereal.

Ion-ion lain

Potassium, magnesium, pospat dan ion lain diserap di mukosa intestinal. Ion monovalen lebih mudah diserap dibandingkan dengan ion bivalen. Walaupun demikian, hanya sedikit ion bivalen yang dibutuhkan oleh tubuh manusia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Apa yang sebenarnya kita butuhkan dari setiap makanan yang kita makan? Yang kita butuhkan adalah zat makanan atau nutrisi yang lebih populer dengan istilah gizi.

Makanan dikatakan bergizi jika mengandung zat-zat makanan atau nutrisi yang diperlukan oleh tubuh dalam jumlah yang cukup. Setidaknya ada enam macam zat makanan yang diperlukan oleh tubuh, yaitu :

  • Karbohidrat
  • Lemak
  • Protein
  • Vitamin
  • Mineral
  • Air

Karbohidrat, lemak, protein, dan vitamin merupakan senyawa organik karena semua mengandung elemen karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Adapun mineral dan air merupakan senyawa anorganik. Zat-zat tersebut harus selalu tersedia di dalam bahan makanan yang kita makan.

1. Karbohidrat

 

Karbohidrat merupakan suatu senyawa kimia dengan rumus dasar (CH2O)n. Molekul karbohidrat ada yang berukuran kecil dan ada pula yang berukuran sangat besar. Macam karbohidrat sangat banyak. Berdasarkan jumlah rantai penyusunnya, karbohidrat dapat dibedakan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida.

  • Monosakarida merupakan karbohidrat yang tersusun atas satu unit molekul gula. Sifat monosakarida ialah manis dan mudah larut dalam air. Contohnya: glukosa, fruktosa, dan galaktosa.
  • Disakarida merupakan karbohidrat yang tersusun atas dua unit monosakarida. Sifat disakarida ialah manis dan mudah larut dalam air Contohnya: maltosa (tersusun atas dua molekul glukosa), sukrosa atau gula tebu (tersusun atas fruktosa dan glukosa), dan laktosa atau gula susu (tersusun atas galaktosa dan glukosa).

  • Polisakarida merupakan polimer yang tersusun atas banyak rantai monosakarida. Polisakarida merupakan molekul berukuran besar dan bersifat pahit/tawar serta tidak mudah larut dalam air. Contohnya: pati atau amilum yang tersusun atas banyak rantai molekul glukosa, lignin, selulosa, pektin, amilopektin, kitin, dan hemiselulosa

 

Pada makanan, ada tiga karbohidrat terpenting, yaitu amilum, sukrosa, dan selulosa. Amilum atau pati merupakan zat tepung yang terdapat pada makanan pokok. Sukrosa merupakan disakarida yang rasanya manis, disebut juga gula tebu. Sementara itu, selulosa adalah serat kasar yang merupakan komponen dinding sel tumbuhan. Namun, karbohidrat terpenting bagi sel tubuh manusia ialah glukosa dengan rumus kimia C6H12O6. Glukosa berasal dari pemecahan amilum yang terdapat pada makanan yang kita makan sehari-hari.

 

Fungsi Karbohidrat

Di dalam tubuh, karbohidrat memiliki beberapa fungsi penting antara lain:

  • Sebagai sumber energi utama tubuh (pembakaran 1 gram karbohidrat = 4,1 kilokalori; 1 kalori = 4,2 kilojoule)
  • Sebagai bahan baku penyusun senyawa lain, misalnya asam amino dan lemak
  • Sebagai bahan baku penyusun komponen sel, misalnya asam  nukleat dalam nukleus, dan glikoprotein pada permukaan sel
  • Karbohidrat dalam bentuk serat kasar (selulosa) membantu kelancaran proses pencernaan makanan

Sumber Karbohidrat

Sumber karbohidrat terutama berasal dari makanan pokok kita. Makanan pokok biasanya berupa biji-bijian atau umbi-umbian yang banyak mengandung amilum/pati, seperti beras, jagung, gandum, ubi kayu atau singkong, ketela rambat, dan kentang. Buah-buahan yang manis dan minuman manis juga merupakan sumber karbohidrat, terutama sukrosa.

 

2. Lemak

 
Lemak merupakan suatu senyawa organik yang tidak dapat larut dalam air. Berdasarkan komponen penyusunnya, lemak dapat dibedakan menjadi trigliserida (lemak sederhana), fosfolipid, lipoprotein, dan steroid. Senyawa lemak yang paling sederhana adalah trigliserida atau triasilgliserol. Lemak ini tersusun atas satu molekul gliserol dan tiga rantai asam lemak. Berdasarkan ada tidaknya ikatan rangkap pada rantai karbon asam lemaknya, lemak dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

  • Lemak jenuh : tidak memiliki ikatan rangkap pada rantai karbon asam lemaknya
  • Lemak tak jenuh : memiliki ikatan rangkap pada rantai karbon asam lemaknya

Fosfolipid adalah lipid atau lemak yang mengandung fosfat. Lipoprotein merupakan gabungan antara lemak dan protein. Steroid juga merupakan salah satu bentuk lipid. Namun, yang paling dikenal adalah kolesterol, yang dapat menyebabkan penyumbatan pembuluh darah sehingga mengakibatkan aterosklerosis.

Fungsi Lemak

Beberapa fungsi lemak bagi tubuh antara lain

  • Sebagai cadangan energi (pembakaran 1 gram lemak = 9,3 kilokalori)
  • Lapisan lemak pada kulit melindungi tubuh dari hawa dingin
  • Sebagai komponen penyusun membran sel dan membran organel sel
  • Melindungi organ-organ vital, misalnya jantung dan ginjal
  • Sebagai pelarut vitamin A, D, E, dan K agar dapat diserap tubuh

Sumber Lemak

Berdasarkan sumbernya, lemak dapat dibedakan menjadi :

  • Lemak nabati, yaitu lemak yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, merupakan lemak tak jenuh
  • Lemak hewani, yaitu lemak yang berasal dari hewan, merupakan lemak jenuh

Ciri makanan yang mengandung lemak adalah berminyak. Contoh tanaman yang banyak mengandung lemak, antara lain kacang-kacangan, kelapa, kemiri, dan wijen. Contoh bahan pangan dari hewan yang merupakan sumber lemak, antara lain mentega, susu, telur, daging, dan keju.

 

3. Protein

 

Protein merupakan polimer yang tersusun atas monomer yang berupa asam amino. Ada 20 jenis asam amino penyusun protein tubuh manusia yang dapat dikelompokkan menjadi asam amino esensial dan asam amino nonesensial.

  • Asam amino esensial merupakan asam amino yang tidak dapat dibuat di dalam tubuh manusia
  • Asam amino nonesensial merupakan asam amino yang dapat dibuat di dalam tubuh manusia sehingga kebutuhan asam amino ini tidak harus didatangkan dari luar tubuh dalam bentuk makanan.

Asam amino esensial :

  • Lisin
  • Leusin
  • Isoleusin
  • Metionin

  • Fenilalanin
  • Triptofan
  • Valin
  • Treonin
  • Arginin
  • Histidin

Asam amino nonesensial :

  • Alanin
  • Asparagin
  • Asam aspartat
  • Asam glutamat
  • Glutamin
  • Prolin
  • Sistin
  • Glisin
  • Serin
  • Tirosin

Fungsi Protein

Protein memiliki fungsi yang sangat penting bagi pertumbuhan karena protein merupakan zat pembangun sel-sel tubuh. Anak-anak memerlukan protein lebih banyak dibandingkan orang dewasa karena anak-anak sedang mengalami masa pertumbuhan. Di dalam tubuh, protein memiliki banyak fungsi, yaitu :

  • Sebagai biokatalisator atau enzim (protein yang memiliki aktivitas katalisis), yaitu membantu reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh
  • Sebagai molekul pengangkut, misalnya hemoglobin yang berfungsi untuk memgangkut oksigen
  • Sebagai penyusun komponen sel, misalnya aktin dan miosin
  • Sebagai alat pertahanan tubuh, misalnya antibodi
  • Sebagai alat pengatur fungsi fisiologis, misalnya hormon
  • Sebagai cadangan nutrisi, misalnya kasein yang terdapat dalam susu

Sumber Protein

Banyak sekali sumber makanan yang merupakan sumber protein. Berdasarkan sumbernya, protein dapat dibedakan menjadi :

  • Protein hewani yang berasal dari hewan dan memiliki kandungan asam amino esensial yang lengkap. Contohnya: daging, telur, ikan, udang, susu, kerang, dan kepiting.
  • Protein nabati yang berasal dari tumbuhan. Contohnya: kacang tanah, kedelai, jagung, kelapa, tempe, dan tahu.

4. Vitamin
Vitamin merupakan senyawa organik yang diperlukan oleh tubuh dalam jumlah tidak banyak, tetapi harus selalu tersedia dalam tubuh. Hampir semua vitamin merupakan senyawa organik esensial sehingga harus disediakan dari makanan karena tubuh kita tidak dapat memproduksinya, kecuali vitamin D. Vitamin D dapat diproduksi di dalam kulit di bawah sinar matahari langsung.

 

Vitamin dapat dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :

  • Vitamin yang larut dalam lemak : vitamin A, D, E, dan K
  • Vitamin yang larut dalam air : vitamin B dan C

5. Mineral

 

Mineral merupakan senyawa anorganik yang diperlukan tubuh dalam jumlah sedikit. Namun, unsur ini harus tersedia dalam bahan makanan kita karena banyak fungsi organ tubuh yang bergantung pada mineral. Umumnya, mineral terdapat dalam bentuk garam-garaman yang terdapat pada makanan dan minuman.

 

Mineral terdiri atas dua jenis, yaitu :

  • Makromineral : setiap hari tubuh kita memerlukan setidaknya 100mg makromineral yang terdiri atas natrium, klorin, kalium, magnesium, kalsium, belerang, dan fosfor
  • Mikromineral (trace element) : diperlukan tubuh dalam jumlah yang lebih sedikit lagi. Misalnya: tembaga, besi, krom, kobalt, iodin, dan fluorin.

6. Air

 

Kurang lebih 70% tubuh manusia tersusun atas air. Cairan tubuh (seperti darah, saliva, keringat, dan urine) terutama tersusun atas air. Semua sel, termasuk sel-sel tulang dan otot, juga mengandung air. Manusia dapat bertahan hidup selama dua bulan tanpa makan, tetapi tidak dapat hidup lebih dari beberapa hari tanpa air. Meskipun tidak mengandung nutrisi dan kalori, peran air sangat besar, antara lain :

  • Sebagai pelarut hampir semua senyawa-senyawa yang diperlukan tubuh
  • Sebagai tempat berlangsungnya semua proses metabolisme atau reaksi kimia di dalam tubuh
  • Sebagai sarana transportasi senyawa-senyawa yang diperlukan tubuh
  • Sebagai sarana homeostasis suhu tubuh

Kebutuhan air bagi tubuh manusia tercukupi melalui air minum dan dari makanan yang mengandung air, sepert sayuran dan buah-buahan. Air harus tersedia dalam jumlah yang cukup. Jika tubuh kekurangan air, kerja ginjal akan lebih berat sehingga dapat mengalami gangguan. Jika kehilangan 12% cairan tubuh, Anda akan mengalami dehidrasi yang dapat menyebabkan kematian! Kebutuhan air bagi orang dewasa adalah sekitar 8 gelas atau 2 liter setiap harinya. Kelebihan air akan dikeluarkan melalui keringat dan urine.

 

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s