Pencernaan

Pencernaan adalah sebuah proses metabolisme di mana suatu makhluk hidup memproses sebuah zat, dalam rangka untuk mengubah secara kimia atau mekanik sesuatu zat menjadi nutrisi. Pencernaan terjadi pada organisme multi sel, sel, dan tingkat sub-sel, biasanya pada hewan.

Pencernaan biasanya dibagi menjadi aktivitas mekanik dan kimia. Dalam kebanyakan vertebrata, pencernaan adalah suatu proses banyak-tingkat dalam sebuah sistem pencernaan, setelah ingesti dari bahan mentah, kebanyakan organisme lain. Proses ingesti biasanya melibatkan beberapa tipe manipulasi mekanik.

Pencernaan dibagi menjadi lima proses terpisah:

Injesti: Menaruh makanan di mulut
Pencernaan mekanik: Mastikasi, penggunaan gigi untuk merobek dan menghancurkan makanan, dan menyalurkan ke perut.
Pencernaan kimiawi: Penambahan kimiawi (asam, 'bile', enzim, dan air) untuk memecah molekul kompleks menjati struktur sederhana
Penyerapan: Gerakan nutrisi dari sistem pencernaan ke sistem sirkulator dan 'lymphatic capallaries' melalui osmosis, transport aktif, dan difusi
Penyingkiran: Penyingkiran material yang tidak dicerna dari 'tract' pencernaan melalui defekasi.

Di belakang proses tersebut adalah gerakan otot di seluruh sistem deglutisi dan peristalsis.

Pencernaan kimiawi

Protein, lemak dan polisakarida yang merupakan senyawa organik dasar yang ditemukan pada makanan, akan mengalami pencernaan kimiawi untuk mengiris bentuk polimer senyawa tersebut menjadi bentuk monomer, sebelum dapat digunakan sebagai sumber energi atau bahan baku untuk sintesis molekul lain.^[1]

Tahap pertama pemecahan molekul nutrisi merupakan reaksi enzimatik ekstraselular yang dilakukan pada saluran pencernaan di luar sel, dan reaksi enzimatik intraselular yang terjadi di dalam organel khusus, yang disebut lisosom. Protein akan dicerna menjadi asam amino, polisakarida menjadi glukosa, lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Setelah itu, masing-masing monomer akan diserap ke dalam sitosol untuk memulai proses oksidasi.

Tahap kedua adalah 10 jenjang reaksi dalam proses glikolisis yang terjadi di dalam sitosol, termasuk pada mikroorganisme anaerob yang tidak mendayagunakan O₂ sebagai salah satu energi penopang. Proses glikolisis terlebih dahulu mengkonversi setiap polimer glukosa menjadi senyawa metabolit yang kemudian diiris menjadi bentuk monomer dengan 6 atom karbon, lalu diiris lebih lanjut menjadi dua molekul yang lebih kecil berupa asam piruvat dengan masing-masing 3 atom karbon.

Untuk setiap monomer glukosa yang teriris, dua molekul ATP akan mengalami hidrolisis sebagai energi pemicu reaksi, namun empat molekul ATP akan terbentuk pada akhir reaksi. Dua elektron akan terlepas dari gugus aldehid senyawa intermediat glukosa dengan 3 atom, gliseraldehid 3-fosfat, oleh oksidasi senyawa NAD⁺ yang menghasilkan dua molekul NADH, menjadi asam 3-fosfogliserat, lalu menjadi asam piruvat. Asam piruvat kemudian diserap dari sitosol ke dalam mitokondria.

Tahap 3 merupakan reaksi katabolisme oksidasi yang terjadi di dalam mitokondria.

Sebelum memasuki siklus asam sitrat, asam piruvat terlebih dahulu dioksidasi oleh enzim kompleks piruvat dehidrogenase menjadi CO₂ dan dua gugus asetil. Kedua gugus asetil tersebut akan dioksidasi oleh 1 molekul FAD menghasilkan FADH. FADH lalu mendonorkan dua elektronnya ke dua molekul NAD⁺ sehingga terbentuk dua molekul NADH dan satu FAD. Reaksi ini disebut reaksi oksidasi asam piruvat.

Dua gugus asetil yang telah teroksidasi kemudian bereaksi dengan dua koenzim A, menghasilkan dua molekul asetil-KoA. Masing-masing asetil-KoA akan bereaksi dengan satu molekul H₂O, melepaskan gugus koenzim-A dan masuk ke siklus asam sitrat dengan mendonorkan dua atom yang tersisa ke senyawa asam oksaloasetat.

Asetil-KoA juga dihasilkan dari oksidasi asam lemak dan asam amino di dalam mitokondria.

Satu periode siklus asam sitrat memproduksi 3 molekul NADH, 1 molekul FADH₂ dan 1 molekul GTP.

Siklus asam sitrat juga menghasilkan asam oksaloasetat dan asam ketoglutarat-alfa yang dilepaskan mitokondria kembali ke dalam sitosol sebagai prekursor sintesis senyawa lain lain seperti asam amino dalam proses anabolisme.

NADH dan FADH₂ akan mengusung dan melepaskan elektron ke rantai transpor elektron pada membran mitokondria bagian dalam. Elektron yang terlepas akan menarik ion H⁺ dari sitosol mendekati ke arah membran mitokondria bagian luar. Daya tarik antara keduanya akan berfungsi sebagai energi seperti baterai yang digunakan, antara lain, bagi GTP untuk mendonorkan gugus fosfatnya ke ADP dan menghasilkan ATP melalui proses fosforilasi oksidatif, yang mengonsumsi molekul O₂ dan lambat laun menghasilkan H₂O oleh karena reaksi kemiosmosis.

Melalui sintesis ATP, energi yang didapat dari pengirisan glukosa dan asam lemak didistribusikan kembali sebagai paket energi kimiawi untuk digunakan di bagian sel yang lain. Paling tidak sekitar setengah dari keseluruhan energi yang didapat dari konversi global glukosa dan asam lemak menjadi H₂O dan CO₂ digunakan untuk menggerak reaksi Pi + ADP → ATP. Sisa energi akan dilepaskan sel dalam bentuk panas agar tubuh menjadi hangat.

Cadangan energi kimiawi

Semua organisme perlu untuk memelihara rasio ATP:ADP yang cukup tinggi demi kelangsungan metabolisme selular. Namun hewan hanya memiliki kesempatan periodik untuk mendapatkan asupan nutrisi, dan tumbuhan harus dapat mempertahankan metabolisme melewati saat malam yang tidak diterangi cahaya matahari, sehingga tidak terdapat kemungkinan dilakukan fotosintesis. Untuk alasan ini, baik tumbuhan maupun hewan mengkonversi gula dan lemak menjadi bentuk khusus untuk cadangan energi metabolisme.

Hewan akan membuat cadangan energi dengan mengkonversi asam lemak menjadi triasilgliserol untuk disimpan di dalam adiposit, sebagai cadangan jangka panjang, dan mengkonversi glukosa menjadi glikogen untuk disimpan di dalam sitoplasma sebagai cadangan jangka pendek. Ketika dibutuhkan lebih banyak ATP, sel akan mengkonversi glikogen menjadi glukosa-1 fosfat sebelum dapat diproses lebih lanjut dengan lintasan glikolisis.

Diagram sistem pencernaan manusia

Diagram sistem pencernaan manusia

Gangguan pencernaan

Gangguan yang biasanya menyerang sistem pencernaan antara lain diare, sembelit, masuk angin, panas dalam, maag, dan tifus.

Bacaan lebih lanjut

Gunawan, Andang (1999). Food Combining: Kombinasi Makanan Serasi Pola Makan untuk Langsing & Sehat. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama. ISBN 979-655-336-8. (Indonesia)
Aryulina, Diah (2007). Biologi 2 SMA dan MA Untuk Kelas XI. Jakarta: Esis/Erlangga. ISBN 974-734-550-5 Periksa nilai: checksum |isbn= (bantuan). (Indonesia)

Rujukan

^ (Inggris)Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell - How Cells Obtain Energy from Food (edisi ke-4). Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. Diakses tanggal 2010-07-11.

Pranala luar

Artikel bertopik biologi ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

[1] (Inggris)Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, and Peter Walter (2002). Molecular Biology of the Cell - How Cells Obtain Energy from Food (edisi ke-4). Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. Diakses tanggal 2010-07-11.

[1]