PERCOBAAN I pH SALURAN PENCERNAAN A. Tujuan
Untuk dapat memahami mekanisme dan fungsi perbedaan pH pada bagian bagian saluran pencernaan.
B. Dasar Teori
Pencernaan makanan secara kimiawi terjadi dengan bantuan zat kimia tertentu. Enzim pencernaan merupakan zat kimia yang berfungsi memecahkan molekul bahan makanan yang kompleks dan besar menjadi molekul yang lebih sederhana dan kecil. Molekul yang sederhana ini memungkinkan darah dan getah bening (limfe) mengangkut ke seluruh sel yang membutuhkan (Guyton, 1993). Enzim bekerja pada substrat tertentu, memerlukan suhu tertentu dan keasaman (pH) tertentu pula. Suatu enzim tidak dapat bekerja pada substrat lain. Molekul enzim juga akan rusak oleh suhu yang terlalu rendah atau terlalu tinggi. Demikian pula enzim yang bekerja pada keadaan asam tidak akan bekerja pada suasana basa dan sebaliknya (Swenson, 2007). 2007). Proses pencernaan terbatas pada organ-organ pencernaan, yaitu pada saluran
pencernaan
dan
kelenjar-kelenjarnya.
Saluran
pencernaan
(gastrointestinal) disebut juga canalis canalis atau tractus almentary almentary yang terdiri dari mulut, faring, esofagus, lambung, intestin (usus halus), usus besar dan anus. Kelenjar pencernaan makanan merupakan bagian sistem pencernaan makanan yang berfungsi menyediakan enzim-enzim pencernaan. Kelenjar-kelenjar pencernaan tersebut adalah kelenjar ludah, mukosa lambung atau kelenjar getah lambung, hati, kelenjar pankreas dan kelenjar getah usus (Soewolo, 2000). Proses pencernaan sangat terkait dengan kerja enzim-enzim pencernaan. Aktivitas enzim sangat terpengaruh oleh keadaan suhu dan pH tertentu dan aktivitasnya dapat berkurang dalam keadaan di bawah atau di atas titik
tersebut. Misalnya enzim pepsin pencerna protein bekerja paling efektif pada nilai pH 1-2, sedangkan enzim proteolitik lainnya misalnya tripsin menjadi tidak aktif pada pH tersebut, tetapi akan berkerja sangat efektif pada nilai pH 8 (Kimball, 1983). Organ pencernaan mempunyai enzim pada kisaran pH optimum masingmasing, sesuai dengan tempat kerjanya. Misalnya enzim pepsin yang terdapat di lambung dan bernuansa asam memiliki pH optimum 2 sedangkan enzim ptialin yang terdapat di mulut dan bernuansa basa memiliki pH optimum 7,5 sampai 8. Setiap enzim dapat berkerja baik pada pH optimum. Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan kunci asam amino pada sisi aktif enzim, sehingga dapat menghalangi sisi aktif enzim bergabung dengan substratnya (Poedjiadi, 2006). Kelenjar ludah menghasilkan air ludah yang mengandung berbagai zat kimia, satu diantaranya adalah enzim ptialin atau amilase ludah. Ptialin berfungsi membantu mempercepat perombakan tepung (polisakarida) menjadi maltosa (disakarida) dan monosakarida (glukosa, fruktosa, dan galaktosa) (Soewolo, 2000). Bersama-sama makanan lain, amilum yang telah tercerna maupun yang belum akan masuk ke dalam lambung. Protein dan lemak dalam mulut hanya mengalami pencernaan secara mekanis dan tidak secara enzimatik sebab dalam mulut tidak ada enzim yang mengkatalisis hidrolisis protein dan lemak (Sumardjo, 2006). Derajat keasaman pH dan kapasitas buffer saliva ditentukan oleh susunan kuantitatif dan kualitatif elektrolit di dalam saliva terutama ditentukan oleh susunan bikarbonat, karena susunan bikarbonat sangat konstan dalam saliva dan berasal dari kelenjar saliva. Derajat keasaman saliva dalam keadaan normal antara 5,6 – 8,0 dengan rata-rata pH 6,7. Beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan pada pH saliva antara lain adalah rata-rata kecepatan aliran saliva, mikroorganisme dalam rongga mulut, dan kapasitas buffer saliva. Derajat keasaman (pH) saliva optimum untuk pertumbuhan bakteri adalah 6,5 – 7,5 dan apabila rongga mulut pH-nya rendah antara 4,5 – 5,5
akan memudahkan pertumbuhan bakteri asidogenik seperti Streptococcus mutans dan Lactobacillus (Soesilo, 2005). Mukosa lambung atau kelenjar getah lambung, menghasilkan HCl, pepsin, rennin, dan lipase. HCl berfungsi melarutkan partikel-partikel makanan, membunuh bakteri, dan mengaktifkan pepsin. Pepsin berfungsi mengubah protein menjadi polipeptida (oligopeptida, proteosa dan pepton). Renin (yang hanya terdapat pada anak-anak dan hewan) berfungsi mengubah kaseinogen menjadi asam lemak dan gliserol (Soewolo, 2000). Pada lumen lambung, kerja enzim ptialin yang masuk bersama-sama makanan dari mulut dihentikan dengan adanya asam klorida (HCl). Jadi, polisakarida, oligosakarida dan disakarida dalam labung tidak mengalami perubahan; protein yang kontak dengan asam klorida lambung akan mengalami denaturasi sehingga mudah dicerna oleh tubuh. Protein yang berada di dalam lambung akan diubah oleh pepsin menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil, yaitu oligopeptida, proteosa dan pepton. Berbeda dengan amilase dan enzim lainnya, pepsin berkerja dalam suasana sangat asam (pH 1,0-2,5) sesuai dengan kondisi asam cairan lambung. Hasil semua digesti makanan dalam labung ini bersamasama makanan lain akan masuk ke dalam usus halus ( Sumardjo, 2006). Hati merupakan kelenjar pencernaan yang paling besar yang berfungsi membntuk cairan empedu yang akan dialirkan ke dalam usus halus. Empedu tidak mengandung enzim tetapi sangat penting untuk mengemulsikan lemak (Soewolo, 2000). Kelenjar pankreas menghasilkan getah pankreas yang juga dialirkan ke dalam usus halus. Getah pankreas mengandung lipase, tripsin, dan amilase. Lipase berfungsi mengubah lemak yang telah diemulsikan empedu menjadi asam lemak dan gliserol. Tripsin (tripsinogen yang telah diaktifkan) berfungsi mengubah protein menjadi peptida dan dan asam amino. Tripsin dapat bekerja dengan baik dalam hidrolisis protein pada pH antara 8,0-9,0. Amilase berfungsi mengubah amilum menjadi maltosa dan disakarida yang lain (Soewolo, 2000). Aktivitas enzim lipase dapat bertambah dengan adanya ion CaH dan asam empedu, dan bekerja secara optimal pada pH 7,0-8,8. Pemecahan lemak
dengan cara hidrolisis dibantu oleh garam asam empedu yang terdapat dalam cairan empedu dan berfungsi sebagai emulgator. Dengan adanya garam asam empedu sebagai emulgator, maka lemak dalam usus dapat dipecah-pecah menjadi partikel-partikel kecil sebagai emulasi, sehingga luas permukaan lemak bertambah besar. Hal ini menyebabkan proses hidrolisis berjalan lebih cepat (Soewolo, 2000). Enzim amilase umumnya stabil pada kisaran nilai pH 5,5-7,0. Aktivitas optimum umumnya terjadi pada nilai pH 4,8-6,5. Tetapi nilai pH optimum aktivitas enzim berbeda-beda tergantung organisme penghasil enzimnya (Dewi, 2005). Kelenjar dinding usus menghasilkan maltase, sukrase, laktase, dan peptidase. Peptidase mengubah polipeptida menjadi asam-asam amino. Sukrase mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Kedua zat yang dihasilkan tersebut, struktur kimianya lebih simpel dan lebih mudah diterima sebagai nutrisi tubuh manusia. Laktase mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Maltase mengubah maltosa menjadi dua molekul glukosa. Sehingga lebih mudah direaksikan secara kimiawi oleh tubuh untuk diserap sebagai sumber energi. Di samping itu dinding usus halus juga menghasilkan enterokinase yang berfungsi mengaktifkan tripsinogen dari pankreas menjadi tripsin. Enzim ini dihasilkan oleh duodenum (Soewolo, 2000). pH usus halus bersifat alkalis terutama disebabkan oleh garam natrium bikarbonat dari pankreas dan keadaan alkalis ini sesuai dengan daerah pH optimum enzim-enzim yang berkerja di dalam usus halus (Sumardjo, 2006).
C. Alat dan Bahan 1. Alat
a. Papan bedah b. Peralatan bedah c. Wadah anestesi 2. Bahan
a. Hewan coba (tikus) b. Kapas c. Kloroform d. pH indikator
D. Prosedur Kerja
1. Disiapkan masing-masing satu ekor tikus yang telah dipuasakan makan selama 12 jam (tetap diberi minum) oleh tiga kelompok. Tiga kelompok lainnya menyiapkan masing-masing satu ekor tikus yang tidak dipuasakan. 2. Dilakukan anastesi pada stadium ke-3 pada tikus menggunakan kloroform. 3. Dibedah tikus dan dioperasi tiap segmen pada saluran pencernaannya (tanpa ada pemotongan organ). 4. Dilakukan operasi pada saat gerakan peristaltik masih berlangsung. Dibuka sayatan dengan lebar secukupnya untuk memasukkan kertas lakmus untuk mengukur pH tiap bagian. Dilakukan pengukuran pH sebanyak dua kali untuk tiap bagian dan jika hasilnya berbeda maka dilakukan pengukuran ketiga. 5. Diukur pH pada segmen mulut, esofagus, permulaan lambung, fundus lambung, sphincter pylori, bagian permulaan usus halus, bagian tengah usus halus, bagian akhir usus halus, usus kosong, permulaan usus besar (ascenden colon), pertengahan usus besar (transversum colon) dan bagian akhir usus besar (descenden colon) serta bagian anus. 6. Dicatat keseluruhan hasil dan dibahas mekanisme perbedaan pH serta kegunaannya.
7. Dibahas perbedaan yang terjadi pada tikus yang dipuasakan dan tidak dipuasakan.
E. Hasil Pengamatan 1. Tikus yang dipuasakan SEGMEN
pH normal
pH ke 1
pH ke 2
pH ke 3
Mulut
6-7
7
9
8
Esofagus
5-6
9
7
6
Permulaan Lambung
7
3
3
1
Fundus Lambung
1-3
3
3
1
Sphincter Pylori
4-6
4
3
1
Permulaan Usus Halus
7-8
6
5
6
Bagian Tengah Usus Halus
7-8
7
5
7
Bagian Akhir Usus Halus
7-8
7
5
6-7
Usus Kosong
9
9
7
5
Permulaan Usus Besar
7
8
6
7
Pertengahan Usus Besar
8
7
6-7
6-7
Bagian Akhir Usus Besar
7-8
6
7
6
Anus/Rektum
8
7
7
7
SEGMEN
pH normal
pH ke 1
pH ke 2
pH ke 3
Mulut
6-7
7
7
7
Esofagus
5-6
7
6
4
Permulaan Lambung
7
2
4
1
Fundus Lambung
1-3
4
6
1
Sphincter Pylori
4-6
4
6
1
Permulaan Usus Halus
7-8
7
7
6
Bagian Tengah Usus Halus
7-8
7
7
7
Bagian Akhir Usus Halus
7-8
7
7
7
Usus Kosong
9
7
8
7
Permulaan Usus Besar
7
7
7
8
Pertengahan Usus Besar
8
7
7
6
Bagian Akhir Usus Besar
7-8
7
7
6
Anus/Rektum
8
7
7
6
2. Tikus yang tidak dipuasakan
F. Pembahasan
Pencernaan makanan pada saluran pencernaan manusia meliputi dua proses yaitu pencernaan mekanik (pencernaan yang dilakukan oleh gigi di dalam mulut) dan pencernaan kimiawi (pencernaan yang melibatkan enzim). Saluran pencernaan manusia terdiri dari mulut (cavum oris), kerongkongan (esofagus), lambung (ventrikulus), usus halus, usus besar (kolon) dan anus. Percobaan kali ini bertujuan untuk memahami mekanisme dan perbedaan pH pada segmen-segmen saluran pencernaan. Hewan coba yang digunakan yaitu tikus yang telah dipuasakan dan yang tidak dipuasakan. Pada hewan tersebut dilakukan proses anestesi. Proses anestesi yaitu proses menghilangkan rasa nyeri dan rasa kesadaran dengan menggunakan kloroform yang telah dijenuhkan di dalam toples. Setelah dilakukan proses anestesi tersebut, selanjutnya hewan tersebut dibedah dan dioperasi. Proses pembedahan mengunakan guntingan bidang median sagital yaitu potongan vertikal pertengahan tubuh membagi sisi kiri dan kanan yang sejajar dengan bidang median. Fase anestesi dibagi menjadi 4 yaitu, stadium 1 (induksi) yaitu proses menghilangkan rasa sakit dan masih terdapat kesadaran; stadium 2 (eksitasi involunter) yaitu proses tidak sadarkan diri; stadium 3 (pembedahan atau operasi) yaitu tahap koma; dan stadium 4 (paralisis) yaitu proses yang tidak dapat bergerak dan tidak dapat merespon stimulus yang diberikan. Objek yang diamati perubahan pHnya adalah tikus. Tikus yang diamati terdiri dari tikus yang dipuasakan dan tikus yang tidak dipuasakan. Segmen segmen yang diukur pH-nya adalah mulut, esofagus, permulaan lambung, fundus lambung, spchincter pylori, usus halus, bagian permulaan, usus halus bagian tengah, usus halus bagian akhir, usus kosong, permulaan usus besar (ascenden colon), pertengahan usus besar (transversum colon), dan bagian akhir usus besar (descenden colon) serta bagian anus. Mulut adalah rongga lonjong pada permukaan saluran pencernaan. Terdiri atas dua bagian, bagian luar yang sempit yaitu ruang diantara gusi serta gigi
dengan bibir dan pipi dan bagian dalam yaitu rongga mulut yang dibatasi di sisi-sisinya oleh tulang maxillaris dan semua gigi dan di sebelah dengan awal taring. Mulut terdapat tiga kelenjar ludah yaitu kelenjar parotis, kelenjar submandibularis
dan
kelenjar
sublingualis.
Kelenjar
saliva
berfungsi
mengeluarkan saliva. Saliva memiliki pH 6,0-7,0. Saliva mengandung enzim ptialin atau amilase yang akan mengubah amilum (polisakarida) menjadi maltosa. Hasil yang didapatkan pada tikus yang dipuasakan dan tikus yang tidak dipuasakan yaitu memiliki pH 7, pH mulut pada tikus yang dipuasakan dan yang tidak dipuasakan tidak memiliki perbedaan, hal ini sesuai dengan teori. Esofagus adalah suatu organ silinder berongga dengan panjang lebih 20 cm dan lebarnya 2 cm. Esofagus merupakan saluran panjang dan tipis sebagai jalan makanan yang telah dikunyah dari mulut ke lambung dengan gerakan peristaltik. Esofagus memiliki pH 5-6. Hasil yang didapat pada tikus yang dipuasakan yaitu memiliki pH 9 sedangkan pada tikus yang tidak dipuasakan yaitu meiliki pH 7. Saluran pencernaan selanjutnya yaitu lambung dan pilorus. Pilorus merupakan pembukaan dari lambung ke dalam bagian pertama usus halus (duodenum). Pada kedua ujung lambung terdapat klep yaitu klep pertama ( spinchter esofagus) berfungsi menjaga makanan agar tetap di lambung dan hanya terbuka pada saat makanan masuk. Klep kedua ( spinchter pilorus) berfungsi tempat batasan dengan duodenum. Getah lambung adalah campuran zat-zat kimia yang sebagian besar terdiri dari asam lambung (HCl) serta enzim pepsin, renin dan lipase. Asam lambung berfungsi membunuh bakteri
yang terdapat
dalam
makanan,
mengubah
sifat
protein
dan
mengaktifkan pepsin. Pepsin merupakan enzim yang dapat menghidrolisis molekul-molekul protein menjadi molekul-molekul peptida. Renin adalah enzim yang dapat mengubah karsinogen menjadi kasein. Lipase adalah enzim yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol. Lambung terdiri dari 4 lapisan, yaitu mucosa (tempat diproduksinya enzim dan mucus), terdiri dari sel goblet (memproduksi mucus atau lendir), sel parietal (memproduksi asam lambung) dan sel chief (memproduksi enzim pepsinogen).
Lalu ada lapisan submucosa yang terdiri dari arteri dan vena untuk transportasi makanan dan respirasi. Lalu lapisan muscularis, terdiri dari otot-otot polos yang berfungsi untuk mencerna makanan secara mekanis dengan cara kontraksi dan relaksasi. Dan terakhir, lapisan serosa, berfungsi sebagai lapisan epitelium untuk melindungi lambung. Lapisan ini juga memproduksi semacam cairan/lendir untuk mengurangi gesekan lambung dengan organ lainnya. Lambung memiliki pH 1,0-3,5. Hasil yang didapat pada pengukuran pH lambung pada tikus yang dipuasakan yaitu memiliki pH 3 sedangkan pH pada tikus yang tidak dipuasakan yaitu memiliki pH 2. Tikus yang dipuasakan pHnya lebih basa karena tidak ada makanan didalam lambung, sehingga enzim pada saluran lambung menigkat karena tidak mendapatkan nutrisi. Hanya enzim tertentu yang dapat bekerja pada suasana asam atau basa (pH) sehingga mempengaruhi pH tersebut. pH saluran pencernaan ini dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain banyaknya makanan yang masuk serta sifat makanan yang masuk. Saat berpuasa tidak ada makanan yang masuk sehingga lambung
yang
terus
menerus
mengeluarkan
asam
lambung
dapat
mengakibatkan pH lambung menjadi semakin asam dan menyebabkan iritasi pada lambung. Sedangkan pada saat ada makanan, asam lambung akan diproduksi untuk membantu memecahkan molekul makanan menjadi molekul yang lebih sederhana. Sifat makanan asam yang masuk ke dalam saluran pencernaan juga dapat mempengaruhi pH dalam lambung. pH lambung yang sudah bersifat asam akan meningkat menyesuaikan sifat asam makanan. Pada saluran pencernaan terdapat kelenjar pankreas, yang dapat menghasilkan getah pankreas. Getah pankreas mengandung zat-zat yaitu natrium bikarbonat (berfungsi menetralkan keasaman isi usus, amilase (berfungsi
menghidrolisis
pati
menjadi
glukosa),
lipase
(berfungsi
mengidrolisis lemak menjadi campuran asam lemak dan monogliserida), tripsin dan kimotripon (berfungsi memecah molekul protein), peptidase (berfungsi membantu hidrolisis peptida menjadi asam amino).
Usus halus adalah tempat absorpsi makanan, terdiri dari tiga bagian yaitu duodenum (usus duabelas jari), jejenum (usus kosong), dan ileum (usus penyerapan). Usus halus memiliki pH 7,5-8.0. Usus kosong (jejunum) panjang lebih dari 7 m. Berfungsi sebagai tempat penyelesaian dari semua proses pencernaan makanan, memiliki pH 9. Hasil pengujian pada tikus yang dipuasakan adalah 9. Hal ini menunjukkan adanya kesesuaian dengan literature sedangkan hasil pada tikus yang tidak dipuasakan pHnya adalah 7, ketidaksesuaian hasil dari literatur kemungkinan disebabkan karena makanan yang berasal yang dimakan bersifat asam sehingga pH pada usus halus yang seharusnya basa menjadi netral. Pada tikus yang dipuasakan di permulaan usus halus memiliki pH 6, bagian tengah usus halus memiliki pH 7, bagian akhir usus halus memiliki pH 7. Sedangkan pada tikus yang tidak dipuasakan dari permulaan usus halus sampai bagian akhir usus halus memiliki pH 7. Usus besar merupakan kelanjutan dari usus halus. Usus besar dibagi menjadi tiga yaitu kolon naik (ascending colon), kolon datar (transversum colon), dan kolon turun (descending colon). Fungsi usus besar tidak untuk absorpsi, tetapi sebagai organ dehidran dan saluran untuk mengeluarkan feses (defekasi). Usus besar memiliki pH 7,5-8,0. Hasil dari percobaan tikus uji yang dipuasakan dari permulaan, pertenghan dan akhir menghasilkan pH berturutturut 8, 7 dan 6 sedangkan tikus uji yang tidak dipuasakan berturut-turut pHnya adalah 7. Pada pH yang sesuai atau tidak sesuai karena adanya flora normal seperti E.coli. Jadi jika pH sesuai maka flora normal dalam usus besar pun sesuai namun jika pH tidak sesuai maka flora normal tersebut tidak dalam jumlah yang sesuai pula. Terakhir adalah anus, Feses yang terkumpul dalam rektum dikeluarkan melalui saluran pengeluaran yang dinamakan anus. Proses pengeluaran feses lewat anus ini disebut proses defikasi. Pada anus terdapat otot sfingter anus yang berupa otot polos dan otot lurik. Masing -masing otot ini berturut-turut berada di dalam dan bagian luar lubang anus. Saat feses menyentuh dinding rektum, otot lurik terangsang melakukan proses defikasi. Akibatnya, secara
sadar akan melakukan kontraksi. Tindakan ini akan menjadikan otot polos mengendur, sehingga feses keluar dari tubuh. pH normal pada anus adalah 8. Pada hasil tikus yang dipuasakan maupun yang tidak dipuasakan memiliki pH 7 yang berarti tidak sesuai dengan literatur. pH netral ini kemungkinan dikarenakan pH sebelumnya pun 7.
G. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. pH normal pada mulut 6-7; esofagus 5-6; lambung 1-2,5; usus halus 7-8; usus besar 7,5-8,0; anus atau rektum 7,5-8,0. 2. Perbedaan pH pada saluran pencernaan berfungsi agar enzim pencernaan dapat bekerja dengan baik dan optimal.
DAFTAR PUSTAKA
Dewi, C., Tjahjadi P., dan Artini P. 2004. Production of Reducing Sugar from Rice Brans Substrate by Using Rhizopus oryzae. Bioteknologi Vol. 2 (1): 21-26. Guyton, D.C. 1993. Fisiologi Kedokteran Edisi 2. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. Kimball, John W. 1983. Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Poedjiadi, Anna, dkk. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia Press. Soesilo, D., Rinna E. S., dan Indeswati D. 2005. The Role of Sorbitol in Maintaining Saliva's pH to Prevent Caries Process. Jurnal Kedokteran Gigi Vol. 38 (1): 25-29. Soewolo. 2000. Pengantar Fisiologi Hewan. Jakarta: PPGSM. Sumardjo, D. 2006. Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC. Swenson, GM. 2007. Dules Physiology or Domestic Animals. USA: Publishing Co. Inc.
