LAPORAN PRAKTIKUM FISIOLOGI MODUL GASTROINTESTINAL
Disusun Oleh : 1. Leonardo Dwiko Yurianto 2. M. Tegar Nurachman 3.Taupan Tagasta Mahardhika
I1011171045 I1011171047 I1011171055
PROGRAM STUDI KEDOKTERAN FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK 2019
1.
PENDAHULUAN Setiap manusia memerlukan makanan untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Makanan tersebut akan diolah dan diubah menjadi energi melalui proses pencernaan. Proses pencernaan pada manusia dibedakan menjadi dua, yaitu pencernaan mekanik dan pencernaan kimiawi. Pencernaan mekanik terjadi di rongga mulut. Pada proses ini memerlukan bantuan lidah dan gigi. Sedangkan pada pencernaan kimiawi terjadi di rongga mulut, lambung, dan usus. Proses ini memerlukan bantuan zat kimiawi yang disebut enzim. 8 Saliva merupakan hasil sekret kelenjar yang penting bagi tubuh. Saliva terdiri dari 99,5 % H2O serta 0,5 % protein, glikoprotein dan elektrolit. Protein yang terpenting dari saliva yaitu amilase, mukus, dan lisozim yang berperan penting dalam fungsi saliva. Air liur (saliva) mempermudah proses pen elanan dengan membasahi partikel -partikel makanan, sehingga mereka saling menyatu serta dapat menghasilkan pelumasan karena adanya mukus yang kental dan licin. Selain itu, saliva juga berfungsi untuk menjaga higiene mulut karena mampu membersihkan residu-residu makanan dalam mulut karena berfungsi sebagai penyangga bikarbonat yang berfungsi untuk menetralkan asam dalam makanan serta asam yang dihasilkan oleh bakteri di mulut sehingga membantu mencegah karies. 3 Digesti (pencernaan) adalah proses pemecahan zat-zat makanan sehingga dapat diabsorpsi oleh saluran pencernaan. Alat yang berfungsi untuk menghancurkan makanan ini disebut alat pencernaan. Agar makanan yang dicerna dapat diserap oleh tubuh dengan baik, maka alat pencernaan haruslah dalam keadaan sehat. Proses digesti meliputi: 8 (1) pengambilan makanan (Ingesti), (2) mengunyah (mastikasi), (3) penelanan (deglutisi), (4) pencernaan (digesti), (5) proses penyerapan, terjadi di usus halus (Absorpsi), (6) pengeluaran sisa makanan yang sudah tidak berguna ( Defekasi) Sistem pencernaan makanan pada manusia terdiri dari beberapa organ, berturu t -turut dimulai dari 1.Rongga Mulut, 2. Esofagus, 3. Lambung, 4. Usus Halus, 5. Usus Besar, 6. Rektum, 7. Anus. Hasil akhir proses pencernaan adalah terbentuknya molekul-molekul atau partikelpartikel makanan yakni: glukosa, asam lemak, dan asam amino yang siap diserap (absorpsi) oleh mukosa saluran pencernaan. 8 Selanjutnya, partikel-partikel makanan tersebut dibawa melalui sistem sirkulasi (tranportasi) untuk diedarkan dan digunakan oleh sel-sel tubuh sebagai bahan untuk proses metabolisme (assimilasi) sebagai sumber tenaga (energi), zat pembangun (struktural), dan molekul-molekul fungsional (hormon, enzim) dan keperluan tubuh lainnya.Karbohidrat yang dapat dibedakan menjadi; glukosa (C6H12O6), glikogen (C6H10O5)m, pati (amilum, starch), dan molekul sangat panjang (selulose). 1. Lemak dibedakan menjadi; asam lemak, gliserol, lipoprotein, dan kolesterol.
2. Protein dapat dibedakan menjadi; protein sederhana, peptida, asam nukleat (DNA dan RNA), dan asam amino. m inum atau 3. Air, dapat dibedakan menjadi air yang didapat secara langsung dari air minum air yang berasal dari makanan yang mengandung air dan yang diproduksi, oleh sel tubuh pada proses pembakaran seluler. 4. Vitamin dapat dibedakan menjadi: kelompok vitamin yang larut lemak (ADEK) dan larut air (B, C).\6. Mineral; natrium, kalium, klorida, iodium, zat besi.
1
2.
TUJUAN
1.
3.
2.
Untuk menentukan saluran pencernaan, kelenjar aksesori, pencernaan,hidrolase, saliva amilase, karbohidrat, protein, lipid, garam empedu, pepsin, dan lipase Untuk memahami fungsi utama dan proses sistem pencernaan
3.
Untuk memahami kekhususan aksi enzim
4.
Untuk menjelaskan dampak dari tingkat suhu dan pH pada aktivitas enzim
5.
Untuk mengidentifikasi tiga kategori utama dari molekul makanan
6.
Untuk menjelaskan bagaimana aktivitas enzim dapat d inilai dengan tes enzim
7.
Untuk mengidentifikasi utama enzim, substrat, dan produk dari karbohidrat, protein, dan pencernaan lemak
ALAT DAN BAHAN 3.1
Alat Alat umum:
1.
Komputer/ Laptop
2.
Program simulasi Physio Ex 9.0
Alat khusus:
3.2
1.
Inkubator
2.
Pipet tetes
3.
Rak tabung
4.
Tabung reaksi
5.
Penangas
6.
Spektrofotometer (aktivitas pepsin)
7.
pH meter (aktivitas lipase)
Bahan Bahan khusus:
a. Aktivitas 1 dan 2: 1. Amilase 2.
Pati
3.
Maltosa
4.
Buffer pH 2.0
5.
Buffer pH 7.0
6.
Buffer pH 9.0
7. Air 8.
Glukosa
9.
Selulosa
10. Peptidase 11. Bakteri 12. IKI 13. Benedict b. Aktivitas 3: 1.
Pepsin
2.
BAPNA
3.
Buffer pH 2.0
4.
Buffer pH 7.0
2
5.
Buffer pH 9.0
6. Air c. Aktivitas 4: 1.
Lipase
2.
Minyak sayur
3.
Garam Empedu
4.
Buffer pH 2.0
5.
Buffer pH 7.0
6.
Buffer pH 9.0
7. Air
3
4.
PROSEDUR/ CARA KERJA 4.1 Prosedur/ Cara kerja Umum:
1. Unduh lembar kerja (worksheet) Physio Ex 9.0 Exercise 8. 2. Baca lembar kerja tersebut sebelum memulai praktikum simulasi ini. 3. Jalankan program simulasi Physio Ex 8.0 4. Pilih Exercise 8: Chemical and Physical Process of Digestion pada kotak yang tersedia dan klik Go. 5. Lakukan praktikum fisiologi sesuai kegiatan simulasi yang tertera pada lembar kerja 6. Buatlah laporan praktikum dan jawab semua pertanyaan pada lembar kerja yang diberikan 4.2
Prosedur/ Cara Kerja Khusus:
a. Aktivitas 1: 1.
2.
Klik tabung reaksi yang berada dekat inkubator dengan mouse, drag tabung reaksi tersebut ke kolom 1 diatas inkubator, dan lepaskan. Tabung reaksiakan terletak secara otomatis pada kolom tersebut. Ulangi langkah ini isi kolom 2,3, dan seterusnya hingga ke tujuh kolom telah ditempati oleh semua tabung reak si diatas inkubator. Isi ke tujuh tabung reaksi tersebut dengan 3 substansi, sebagai berikut: Tabung reaksi #1: isi dengan pati,deionized water,pH 7.0 buffer Tabung reaksi #2: amilase,deionized water, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #3: Pati,amilase,pH 7.0 buffer Tabung reaksi #4: Pati,amilase,pH 7.0 buffer Tabung reaksi #5: Maltosa,deionized water,pH 7 Buffer Tabung reaksi #6: Pati,amilase,pH 2.0 buffer Tabung reaksi #7: Pati,amilase,pH 9.0 buffer
3.
4. 5.
6.
Klik nomor 3, dibawah tabung reaksi #3. Tabung reaksi tersebut akan masuk kedalam alat inkubasi. Kemudian klik ‘Boil’. Tabung reaksi tersebut akan mendidih dan naik k embali ke atas inkubator. Pastikan suhu inkubasi telah ditetapkan pada suhu 37 0c dan pastikan pula timer telah di set di 60 menit. Klik “incubate”. Ketujuh tabung reaksi tersebut akan turun ke dalam unit inkubasi. Saat proses inkubasi telah selesai ,tabung tersebut akan muncul kembali di atas inkubator. Kliktabung reaksi #1 yang ada diatas inkubator, maka akan tampak kursor tersebut berubah menjadi miniatur tabung reaksi. Drag miniatur tabung reaksi ini ke dalam assay kabinet, isi dari miniature tabung reaksi tersebut akan kosong dan masuk ke dalam tabung assay
4
7.
Ulangi langkah 6 pada tabung yang tersisa, lakukan secara berurutan pada tiap tiap tabung reaksi. 8. Ketika larutan dari setiap tabung telah dipindahkan ke tabung reaksi dalam assay kabinet, klik tutup botol IKI dan drag tutup botol tersebut menuju tabung reaksi pertama yang telah dipindahkan sebelumnya. Tetesan IKI akan tecampur rata. Tutup botol tadi ak an secara ototmatis mengisi tabung reaksi yang tersisa pada kabinet assay. Amati perubahan warna yang terjadi warna biru-kehitaman atau abu- abu mengindikasikan reaksi positif pada pati. Warna kuning mengindikasikan hasil tes yang negative. Klik record 9. Kemudian, klik tutup botol benedict drag ke tabung reaksi #1. Tetesan benedict akan tercampur kedalam tabung reaksi. Ulangi langkah tersebut pada tabung reaksi yang tersisa 10. Setelah semua reagen telah diteteskan ke tabung reaksi, klik boil. Setelah selesai amati perubahan warna yang terjadi. warna hijau,orange,atau kemerahan menunjukan adanya kehadiran maltosa yang menujukan hasil positive dari uji benedict. Warna biru mengindikasikan bahwa tidak terdapt maltosa dan disumpulkan hasil uji benedictnya negatif. Rekam data dalam Chart1. Gunakan (+) untuk sample berwarna hijau, tanda (++) untuk sampel yang berwarna merah kecoklatan,dan tanda (-) untuk sampel berwarna biru. 11. Klik Record Data.
12. Klik dan drag setiap tabung reaksi ke pencuci tabung reaksi, tabung reaksi akan menghilang b. Aktivitas 2: 1.
2.
3.
4. 5.
Klik tabung reaksi yang menggantung terdekat dengan inkubator, tarik tabung itu ke slot nomor 1 di atas inkubator, dan lepaskan tombol mouse. Tabung reaksiakan terletak otomatis ke tempatnya. Ulangi ini tindakan ini, mengisi slot yang nomor 2, slot nomor 3, dan seterusnya, sampai semua tujuh slot di atas inkubator berisi tabung reaksi. Isi ke tujuh tabung reaksi dengan 3 substansi , sebagai berikut: Tabung reaksi #1: amilase, pati, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #2: amilase, pat i, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #3: amilase, glucose, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #4: amilase, cellulose, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #5: amilase, cellulose, deionized water Tabung reaksi #6: peptidase, pati, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #7: bakteri, cellulose, pH 7.0 buffer Klik nomor 1, dibawah tabung reaksi #1. Tabung reaksi tersebut akan masuk kedalam alat inkubasi. Kemudian klik ‘freeze’. Tabung reaksi tersebut akan membeku dan naik k embali ke atas inkubator Pastikan temperatur inkubasi adalah 37ᵒ C dan pastikan pula timer di set 60 menit. Jika tidak, klik (+) atau (-) untuk menyesuaikan. Klik inkubasi. Ketujuh tabung reaksi akan diturunkan ke unit inkubasi. Di akhir masa inkubasi tabung akan muncul kembali dan pintu kabinet assay akan terbuka. Sekali lagi Anda akan melihat bahwa ada tujuh tabung reaksi kosong dan botol penetes IKI dan Benedict dalam kabinet assay. Ingatlah bahwa tes IKI untuk menguji pati, sementara Tes Benedict untuk menguji glukosa atau maltosa. IKI menjadi biru-
5
hitam dengan adanya selulosa serta pati. Tambahkan reagen ini untuk ketujuh tabung uji untuk menentukan apakah ada atau tidaknya proses pencernaan. 6. Klik tabung reaksi #1 pada slot 1 di inkubator. Kamu akan melihat kursor berubah menjadi miniatur tabung reaksi. Tarik tabung reaksi miniatur ini ke tabung reaksi pertama di dalam kabinet assay, kemudian lepaskan mouse. Isi dari tabung reaksi miniatur akan terisi ke dalam tabung reaksi assay. 7. Ulangi langkah 6 pada tabung yang tersisa. Pastikan dilakuk an dengan beurutan, diikuti oleh tabung reaksi 2, kemudian tabung reaksi 3, and seterusnya. 8. Ketika larutan dari setiap tabung telah dipindahkan ke tabung reaksi dalam kabinet assay, klik tutup botol IKI dan drag tutup botol tersebut menuju tabung reaksi pertama yang telah dipindahkan sebelumnya. Tetesan IKI akan tecampur rata. Tutup botol tadi akan secara otomatis mengisi tabung reaksi yang tersisa pada kabinet assay. Amati perubahan warna yang terjadi warana biru-kehitaman atau abu- abu mengindikasikan reaksi positif pada pati. Warna kuning mengindikasikan hasil tes yang negatif. Simpan hasil IKI pada tabel berikut. 9. Kemudian, klik tutup botol benedict drag ke tabung reaksi #1. Tetesan benedict akan tercampur kedalm tabung reaksi. Ulangi langkah tersebut pada tabung reaksi yang tersisa 10. Setelah semua reagen telah diteteskan ke tabung reaksi, klik boil. Setelah selesai amati perubahan warna yang terjadi. warna hijau,orange,atau kemerahan menunjukan adanya kehadiran glukosa atau maltosa yang menujukan hasil positive dari uji benedict. Warna biru mengindikasikan bahwa tidak terdapt glukosa atau maltosa dan disumpulkan hasil uji benedictnya negatif. Rekam data dalam Chart 2. Gunakan (+) untuk sampel berwarna hijau, tanda (++) untuk sampel yang berwarna merah kecoklatan,dan tanda (-) untuk sampel berwarna biru. 11. Klik Record Data.
12. Klik dan drag setiap tabung reaksi ke pencuci tabung reaksi, tabung reaksi akan menghilang c. Aktivitas 3: 1.
2.
Klik tabung reaksi yang berada dekat inkubator dengan mouse, drag tabung reaksi tersebut ke kolom 1 diatas inkubator, dan lepaskan. Tabung reaksi akan terletak secara otomatis pada kolom tersebut. Ulangi langkah ini isi kolom 2,3, dan seterusnya hingga enam dari ke tujuh kolom telah ditempati oleh semua tabung reaksi diatas inkubator. (tidak seperti aktivitas sebelumnya, kali ini hanya mengguanakan enam tabung reaksi). Isi keenam tabung reaksi dengan tiga substansi, sebagai berikut: Tabung reaksi #1: pepsin, BAPNA, ph 2,0 buffer Tabung reaksi #2: pepsin, BAPNA, pH 2,0 buffer Tabung reaksi #3: pepsin, deionized water, pH 2,0 buffer Tabung reaksi #4: deionized water, BAPNA, pH 2 buffer Tabung reaksi #5: pepsin, BAPNA, pH 7, 0 buffer
6
Tabung reaksi #6: pepsin, BAPNA, pH 9 buffer
3.
6.
Klik nomor 1, dibawah tabung reaksi #1. Tabung reaksi tersebut akan masuk kedalam alat inkubasi. Kemudian klik ‘Boil’. Tabung reaksi tersebut akan mendidih dan naik k embali ke atas inkubator Pastikan temperatur inkubasi adalah 37ᵒ C dan pastikan pula timer di set 60 menit. Jika tidak, klik (+) atau (-) untuk menyesuaikan Klik inkubasi. Ketujuh tabung reaksi akan diturunkan ke unit inkubasi. Di akhir masa inkubasi tabung akan muncul kembali dan pintu kabinet assay akan terbuka. Ketika kabinet assay terbuka, akan terlihat spectrofotometer, sebuah alat untuk menentukan jumlah dari absorpsi cahaya (dinamakan densitas optik). Gunakan spectrofotometer untuk menentukan seberapa banyak pewarna kuning yang dilepaskan ketika BAPNA di “cerna”. Untuk melakukan ini, kamu harus menarik setiap tabung reaksi ke dalam spectofotometer dan klik analyze. Spectrophotometer akan memancarkan cahaya melalui solustion untuk menetukan optical densitynya. Densitas optik terhebat, jika lebih banyak pencernaan BAPNA oleh pepsin terjadi. Kliktabung #1, tarik ke spectrofotometer, lepaskan tombol mouse.
7.
Klik analyze
4. 5.
8.
Catat densitas optik yang yang terbaca dari tabung reaksi ini. Simpan dalam grafik berikut 9. Pindahkan tabung reaksi dan kembalikan tabung reaksi ke slotnya di atas inkubator 10. Ulangi langkah 6-9 pada tabung r eaksi yang tersisa
11. Setelah semua tabung reaksi telah terbaca, klik record data untuk menyimpan datamu pada screen 12. Tarik setiap tabung reaksi ke dalam pencuci tabung reaksi untuk membersihkannya 13. Klik tools→print data untuk ngeprint datamu. d. Aktivitas 4: 1.
2.
Klik tabung reaksi yang berada dekat inkubator dengan mouse, drag tabung reaksi tersebut ke kolom 1 diatas inkubator, dan lepaskan. Tabung reaksiakan terletak secara otomatis pada kolom tersebut. Ulangi langkah ini isi kolom 2,3, dan seterusnya hingga ke tujuh kolom telah ditempati oleh semua tabung reak si diatas inkubator. Isi ke tujuh tabung reaksi tersebut dengan 3 substansi, sebagai berikut: Tabung reaksi #1: lipase, minyak nabati, garam empedu ,pH 7.0 buffer Tabung reaksi #2: lipase, minyak nabati, garam empedu, pH 7.0 buffer Tabung reaksi #3: lipase, minyak nabati, deionized water, pH 7 buffer Tabung reaksi #4: lipase, deionized water, garam empedu, pH 9 buffer Tabung reaksi#5: deionized water, minyak nabati, garam empedu, pH 7,0 buffer Tabung reaksi #6: lipase, minyak nabati, garam empedu, pH 2,0 buffer
7
6.
Tabung reaksi #7: lipase, minyak nabati, garam empedu, pH 9,0 buffer Klik nomor 1, dibawah tabung reaksi #1. Tabung reaksi tersebut akan masuk kedalam alat inkubasi. Kemudian klik ‘Boil’. Tabung reaksi tersebut akan mendidih dan naik k embali ke atas incubator Pastikan temperatur inkubasi adalah 37ᵒ C dan pastikan pula timer di set 60 menit. Jika tidak, klik (+) atau (-) untuk menyesuaikan Klik inkubasi. Ketujuh tabung reaksi akan diturunkan ke unit inkubasi. Di akhir masa inkubasi tabung akan muncul kembali dan pintu kabinet assay akan terbuka. Kamu akan melhat sebuah pH meter dalam kabinet assay. Pencernaan minyak nabati akan melepaskan asam lemak, yang mana menurunkan pH. Oleh karena itu kamu akan menggunakan pH meter untuk membantu kamu mendeteksi keberadaan dari asam lemak ( dan , karenanya, bukti pencernaan ) dengan membandingkan pH dari sampel yang sekarang dengan pH awalnya. Kamu harus klik dan menarik tabung reak si tersebut ke dalam pH meter. Ketika tabung reaksi telah masuk, klik measure pH. Sebuah elektroda akan turun ke dalam isi tabung dan menyatakan pH-nya. Clicik dan tarik tabung reaksi #1 ke dalam pH meter
7.
Klik measure pH
8.
Catat nilai pH pada grafik 4, kemudian kembalikan tabung reaksi ke dalam slot-nya di inkubator Ulangi langkah 6-8 untuk tabung reaksi yang tersisa
3.
4. 5.
9.
10. Ketika semua tabung reaksi telah di analisa, klik record data 11. Klik tools di atas screen dan print data jika kamu ingin print out hard copy dari data-mu. 12. Cuci tabung reaksi dengan menariknya ke dalam pencuci tabung reaksi.
5.
HASIL 5.1
Aktivitas 1: Reagent 1 Reagent 2
Tub e No. 1
Amylase
Starch
2
Amylase
Starch
3
Amylase
Starch
4
Amylase
Deionized
Deionized
Water Starch
5
Treatment
Time
Temp .
pH 7.0 Buffer
Boiled
60
37
+
-
pH 7.0 Buffer pH 7.0 Buffer
Frozen
60
37
-
++
None
60
37
-
++
pH 7.0 Buffer
None
60
37
-
-
pH 7.0 Buffer
None
60
37
+
-
pH 7.0 Buffer
None
60
37
-
++
Reagent 3
I K I
Benedict 's
Water 6
Deionized
Maltose
8
7
Water Amylase
Starch
pH 2.0 Buffer
None
60
37
+
+
8
Amylase
Starch
pH 9.0 Buffer
None
60
37
+
+
5.2
Tabung 1. 2. 3. 4. 5. 6. 5.1
Aktivitas 2: Reagen 1 Amilase Amilase Amilase Amilase Peptidase Bakteri
Reagen 1 Pepsin Pepsin Pepsin
4.
Air yang ter-deio nisasi Pepsin Pepsin
5.2
Aktivitas 4:
Tabung 1.
Reagen 1 Lipase
2. 3. 4. 5. 6.
Reagen 3 pH 7.0 pH 7.0 pH 7.0 Air pH 7.0 pH 7.0
Dibekukan + -
Waktu 60 60 60 60 60 60
Suhu 37 37 37 37 37 37
IKI
Reagen 2 BAPNA BAPNA Air yang ter-deio nisasi BAPNA
Reagen 3 pH 2.0 pH 2.0 pH 2.0
Dipanaskan + -
Waktu 60 60 60
Suhu 37 37 37
Densitas Optik 0,00 0,40 0,00
pH 2.0
-
60
37
0,00
BAPNA BAPNA
pH 7.0 pH 9.0
-
60 60
37 37
0,03 0,00
Reagen 2 Minyak
Reagen 3 Garam
Sayur Minyak
empedu Garam
pH 7.0
empedu Garam
+ + + -
Benedict ++ ++
++
Aktivitas 3:
Tabung 1. 2. 3.
5. 6.
Reagen 2 Pati Glukosa Selulosa Selulosa Pati Selulosa
Lipase Lipase
Sayur Air
Reagen 4 Dipanaskan pH 7.0 +
Waktu 60
Suhu 37
pH 6,21
-
60
37
7,00
pH 9.0
-
60
37
9,00
pH 7.0
-
60
37
7,00
Air
Minyak
empedu Garam
Lipase
Sayur Minyak
empedu Garam
pH 2.0
-
60
37
2,00
Lipase
Sayur Minyak
empedu Garam
pH 9.0
-
60
37
8,97
Sayur
empedu
9
6.
PEMBAHASAN 6.1
Aktivitas 1: Berdasarkan hasil praktikum, pada tabung nomor 1 menunjukkan bahwa ditemukan adanya adanya amilum dan tidak ditemukannya maltose, enzim Amilase bekerja memecah karbohidrat rantai panjang seperti amilum dan dekstrin, akan diurai menjadi molekul yang lebih sederhana maltosa. Maltosa tidak hadir disebabkan karena tidak terdapat enzim amilase untuk memecah substrat menjadi maltosa dan dekstrin. Sedangkan pada tabung nomor 2 menunjukan bahwa tidak terdapat maltosa maupun amilum. maltosa tidak hadir karena hanya terdapat enzim amilase namun tidak terdapat substrat sehingga tidak akan ada yang dicerna oleh enzim amilase. Enzim pertama yang ditemukan dan diisolasi. Jika tubuh mengalami kekurangan enzim, perut mudah berontak saat mengkonsumsi makanan-makanan tertentu. Pada tabung nomor 4 tidak ditemukannya amilum dan hanya menunjukkan bahwa adanya maltosa, karena amilum dipecah oleh enzim amilase menjadi dekstrin dan maltosa. Pada tabung 5 di dapatkan hasil akhir yaitu maltosa karena pada tabung nomor tidak terdapat enzim amilase yang dapat digunakan untuk memecah substrat menjadi hasil akhirnya. Amilase, yaitu enzim yang menguraikan amilum (suatu polisakarida) menjadi maltosa (suatu disakarida). 5 Enzim-enzim hingga kini diketahui berupa molekul-molekul besar yang berat molekulnya ribuan. Karena enzim tersebut dilarutkan dalam air, maka akan menjadi suatu koloid. Beberapa enzim, diketahui memiliki kemampuan untuk mengubah substrat menjadi hasil akhir dan sebaliknya, yaitu mengubah kembali hasil akhir menjadi substrat jika kondisi lingkungan berubah. 5 Tabung nomor 3 menunjukkan bahwa adanya amilum pada tabung, karena amilum tidak dipecah oleh enzim amilase. Hal tersebut disebabkan karena enzim amilase rusak ketika di panaskan pada suhu tinggi. Pada tabung 6 dengan pH 2 (asam) dan tabung 7 dengan pH 9 (basa), menunjukkan IKI test positif dan benedict’s test positif, disebabkan karena amilum tidak dipecah seluruhnya oleh enzim amilase. Seperti reaksi kimia pada umumnya, maka reaksi enzimatik dipengaruhi oleh suhu. Kenaikan suhu sampai optimum akan di ikuti pula oleh kenaikan kecepatan reaksi enzimatik. Suhu menjadi faktor utama yang mampu memberikan pengaruh signifikan terhadap aktivitas dan cara kerja enzim dalam tubuh seseorang. Kenaikan reaksi enzim menjadi dua kali lipat tiap kenaikan suhu 10ºC dalam batas suhu wajar. Kenaikan suhu tersebut menstimulasi peningkatan energi kinetik pada molekul substrat dan enzim sehingga energi substrat mengalami penurunan saat bertubrukan dengan enzim. Akibatnya, aktivitas dan cara kerja enzim pun menurun. Pada manusia, suhu optimum enzim berkisar pada 37ºC, sedangkan tumbuhan mempunyai suhu optimum yang lebih rendah, yaitu 25ºC. Kepekaan enzim terhadap suhu pada keadaan suhu melebihi optimum disebabkan terjadinya perubahan fisikokimia protein penyusun enzim. Apabila suhu terlalu tinggi, struktur tiga dimensi enzim akan rusak, sehingga substrat tidak lagi dapat terikat dengannya. Dengan demikian enzim tersebut tidak akan dapat menjalankan fungsinya lagi sebagai biokatalisator.
Jawab pertanyaan: 1.
List the substrate and the subunit product of amylase.
1
Jawaban: Amilase merupakan enzim yang berfungsi untuk menghidrolis amilum (pati) menjadi gula-gula sederhana seperti dekstrin dan glukosa. Enzim amilase dapat digunakan dalam proses pembuatan biskuit, minuman beralkohol, dan pembuatan sirup glukosa. Amilase merupakan enzim yang paling penting dan keberadaanya paling besar, pada bidang bioteknologi, enzim ini diperjual belikan sebanyak 25% dari total enzim yang lainya. Amilase didapatkan dari berbagai macam sumber, seperti tanaman, hewan dan mikroorganisme. Amilase yang berasal dari mikroorganisme banyak digunakan dalam industri, hal ini dikarenakan mikroorganisme periode pertumbuhanya pendek. Amilase pertama kali yang diproduksi adalah amilase yang berasal dari fungi pada tahun 1894. Produksi enzim amilase dapat menggunakan berbagai sumber karbon. Contoh-contoh sumber karbon yang murah adalah sekam, molase, tepung jagung, jagung, limbah tapioka dan sebagain ya. Jika digunakan limbah sebagai substrat, maka limbah tadi dapat diperkaya nutrisinya untuk mengoptimalkan produksi enzim. Sumber karbon yang dapat digunakan sebagai suplemen antara laian: pati, sukrosa, laktosa, maltosa, dekstyrosa, fruktosa, dan glukosa. Sumber nitrogen sebagai suplemen antara lain: pepton, tripton, ekstrak daging, ekstrak khamir, amonium sulfat, tepung kedelai, urea dan natrium nitrat.12 2.
What effect did boiling have on enzyme activity? Wh y? How well did the results this compare with your prediction? Jawwaban: Pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi reaksi berlangsung lebih cepat. Disamping itu, karena enzim adalah suatu protein, maka kenaikan suhu dapat menyebabkan terjadinya proses denaturasi. Apabila terjadi proses denaturasi, maka bagian aktif enzim akan terganggu dan dengan demikian konsentrasi efektif enzim menjadi berkurang dan kecepatan reaksinya pun akan menurun. Kenaikan suhu sebelum terjadinya proses denaturasi dapat menaikkan kecepatan reaksi.13
3. At what pH was the amylase activity the most active? Describe the significance of this result. Jawaban: Pada pH 7,0 aktivitas amilase adalah yang paling aktif, ini karena ketika enzim adalah yang paling aktif pada pH. Setiap orlower tinggi akan menyebabkan enzim menjadi tidak aktif atau akan mendenaturasinya. PH ini juga ditemukan di daerah di mana pencernaan pati terjadi seperti mulut dan duodenum. 13 4.
Briefly describe the need for controls and give an example used in this activity. Jawaban: Kontrol diperlukan untuk memvalidasi hasil percobaan. Tube # 5 adalah contoh di mana enzim yang menguji untuk mengkontaminasi glukosa dalam pati atau buffer tidak ada Describe the significance of using a 37°C incubation temperature to test
1
5.
salivary amylase activity. Jawaban: Enzim tidak tahan terhadap perubahan suhu dan pH yang ekstrem. aktivitas hilang karena denaturasi enzim. suhu optimal untuk enzim amilase untuk bertindak adalah 37 oC karena enzim sangat aktif pada suhu ini. suhu tubuh manusia rata-rata 37 oC.14
6.2
Aktivitas 2: Dalam praktikum, tersedia 7 tabung yang dimasukkan beberapa reagen yang berbeda dan diinkubasi pada suhu yang sama (37 oC), dan diberikan reagen IKI dan Benendict sebagai penanda. IKI adalah reagen penanda adanya pati sedangkan Benedict adalah reagen yang menandakan adanya glukosa dan maltosa. pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa, dan terdiri atas amilosa dan amilopektin. 6 Pada tabung nomor 1, dicampurkan reagen amilase dan pati dengan pH 7,0 dan dibekukan. Pada tes IKI menunjukan negatif (kuning) yang berarti pati tercerna dan telah terurai menjadi glukosa dan maltosa yang ditunjukkan dengan tes Benedict positif yaitu menunjukan perubahan warna menjadi orange. 6 Pada tabung kedua dan ketiga yang masing-masing dimasukan glukosa dan pati menunjukkan hasil yang sama, yaitu IKI tetap kuning dan Benedict positif. Ini menunjukkan bahwa pati dan glukosa tercerna oleh optimase secara optimal. 7 Pada tabung 4 dan 5, perlakuan yang diberikan dan reagen yang diberikan sama, kecuali pada tabung 4 diberi air dan tabung 5 diberi buffer pH 7.0, namun menunjukkan hasil yang sama, yaitu tes IKI positif dan tes Benedict negatif, ini menandakan bahwa walaupun terjadi perbedaan pH, amilase tidak bekerja pada selulosa dan pencernaan tidak terjadi. 7 Pada tabung 6, tidak terjadi pencernaan pati oleh peptidase yang ditunjukan dengan hasil IKI positif dan benedict negatif, ini sesuai dengan teori Lock and Key bahwa enzim bekerja pada substrat tertentu, pada kasus ini peptidase hanya bisa memecah ikatan peptida, bukan ikatan glukosa. Pada tabung 7, dimasukan bakteri dan selulosa dalam pH basa (pH 9.0), dalam perlakuan ini terjadi penguraian selulosa oleh bakteri yang ditunjukan oleh tes IKI yang negatif dan tes Benedict yang positif. 7 Pertanyaan 1. Jelaskan mengapa hasil dalam tabung 1 dan tabung 2 sama. Jawabanmu: Karenaamilase merupakan enzim yang mengkatalisis pemecahan pati menjadi g ula . Amilase hadir pada manusiaair liur , di mana ia memulai proses kimia pencernaan . Makanan yang mengandung pati banyak, tetapi sedikit gula, seperti beras dan kentang , rasa sedikit manis karena mereka mengunyah karena ternyata beberapa amilase pati mereka menjadi gula di dalam mulut. Para pankreas juga membuat amilase ( amilase alfa ) untuk menghidrolisis pati makanan menjadi disakarida dan trisaccharides yang dikonversi oleh enzim lain untukglukosa untuk memasok tubuh dengan energi.
12
2.
6.3
Tumbuhan dan beberapa bakteri juga menghasilkan amilase. Sebagai diastase , amilase adalah enzim pertama yang ditemukan dan diisolasi). amilase Khusus protein yang ditunjuk oleh huruf Yunani yang berbeda. Semua amilase adalahhidrolisis glikosida dan bertindak atas α-1, 4 - obligasi glikosidik. 10 Jelaskan hasil dalam tabung 3. Seberapa baik hasil dibandingkan dengan prediksi Anda? Jawabanmu: tidak boleh positif untuk tes ini karena amilase tidak boleh mencerna selulosa karena Enzim Amilase bekerja memecah karbohidrat rantai panjang seperti amilum dan dekstrin, akan diurai menjadi molekul yang lebih sederhana maltosa. 11
Aktivitas 3: BAPNA adalah suatu protein sintesi yang digunakan dalam praktikum kali ini. Tabung 3 dan tabung 4 merupakan tabung kontrol yang dimana diketahui tidak akan terjadi pencernaan BAPNA (protein) tanpa adanya pepsin pada pH dan suhu yang sesuai. Sedangkan pada tabung 2 dengan pH 2 memiliki nilai densitas optik yang paling tinggi karena pencernaan BAPNA oleh pepsin akan terjadi optimal pada keadaan asam yaitu dengan nilai pH 2, dimana pepsin sebagai enzim proteolitik akan aktif pada medium yang sangat asam yakni dengan kisaran (pH optimal 1,8 – 3,5), dan menjadi tidak aktif pada pH dengan kisaran diatas 5. 1 Hal ini pula yang menyebabkan tabung 5 dan tabung 6 dengan pH diatas 5, menghasilkan hasil yang tidak optimal yakni negatif. Berbeda dengan enzim pencernaan lain, dimana mereka akan optimal bekerja pada pH 6-8 dan akan terdenaturasi pada pH 2. 2 Tabung 1 dilakukan pemanasan dan didapatkan hasil densitas optiknya yakni 0,00. Peningkatan suhu akan meningkatkan laju baik reaksi yang tidak dikatalisis maupun yang dikatalisis oleh enzim. Namun, energi panas juga dapat meningkatkan energy kinetik enzim hingga ke suatu titik yang melebihi hambatan energi untuk merusak interaksi nonkovalen yang mempertahankan struktur tiga dimensi enzim. Rantai polipeptida enzim akan terurai atau mengalami denaturasi disertai hilangnya kemampuan katalik enzim. Hal inilah yang menyebabkan hasil negatif pada tabung yang dipanaskan. Pepsin bertugas untuk memulai proses pencernaan protein, dan biasanya hanya menghasilkan 10-20% pencernaan protein total untuk mengubah protein menjadi proteosa, pepton dan sedikit polipeptida. Pemecahan protein ini terjadi akibat proses hidrolisis pada ikatan peptida di antara asam-asam amino. Jawab pertanyaan: 1. Describe the effect that boiling had on pepsin and how you could tell that it had that effect. Your answer: Aktivitas enzim sangat dipengaruhi oleh suhu. Untuk enzim hewan suhu optimal antara 35°C dan 40°C, yaitu suhu tubuh. Pada suhu di atas dan di bawah optimalnya, aktivitas enzim berkurang. Di atas suhu 50° C enzim secara bertahap menjadi inaktif karena protein terdenaturasi. Pada suhu 100°C semua enzim rusak. Pada suhu yang sangat rendah, enzim tidak benar-benar rusak tetapi aktivitasnya sangat banyak berkurang (Gaman & Sherrington, 1994). Enzim memiliki suhu optimum yaitu sekitar 180230C atau maksimal 400C karena pada suhu 450C enzim akan terdenaturasi karena merupakan salah satu bentuk protein. 9 Suhu yang tinggi akan menaikkan aktivitas enzim namun sebaliknya
13
juga akan mendenaturasi enzim. Peningkatan temperatur dapat meningkatkan kecepatan reaksi karena molekul atom mempunyai energi yang lebih besar dan mempunyai kecenderungan untuk berpindah. Ketika temperatur meningkat, proses denaturasi juga mulai berlangsung dan menghancurkan aktivitas molekul enzim. Hal ini dikarenakan adanya rantai protein yang tidak terlipat setelah pemutusan ikatan yang lemah sehingga secara keseluruhan kecepatan reaksi akan menurun. 9 2. Was your prediction correct about the optimal pH for pepsin activity? Discuss the physiological correlation behind your results. Your answer: prediksi yang benar adalah pH 2.0 ini k arena pepsin paling aktif pada pH jus lambung yaitu sekitar 2,0 pH 3. What do you think would happen if you reduce the incubation time to 30 minutes for tube 5? Your answer: Mungkin saja tidak ada pencernaan protein yang akan terlihat karena hanya sedikit yang terlihat Berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa suhu (pemanasan) dapat mempengaruhi kerja enzim. Seperti yang kita ketahui kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali.
6.4
Aktivitas 4: Pada tabung 1, tabung 4, tabung 5, dan tab ung 6 tidak mengalami pencernaan lemak oleh lipase garam empedu. Sedangkan pada tabung 2, tabung 3, dan tabung 7 mengalami pencernaan lemak lipase oleh garam empedu dengan berbagai tingkatan, dan tabung dengan tingkatan yang paling optimal adalah tabung ke-2. Mekanisme ini dapat dijelaskan secara fisiologis yakni pencernaan di lumen usus halus dilaksanakan oleh enzim-enzim pankreas, pencernaan lemak ditingkatkan oleh sekresi empedu. Akibat aktivitas enzim pankreas, lemak direduksi secara sempurna menjadi satuan-satuan monogliserida dan asam lemak bebas yang dapat diserap. Protein diuraikan menjadi fragmen peptide kecil
14
dan beberapa asam amino, serta karbohidrat direduksi menjadi disakarida dan beberapa monosakarida. Dengan demikian, pencernaan lemak terjadi secara optimal dalam lumen usus halus, tetapi pencernaan karbohidrat dan protein belum optimal (selesai). 3 Terdapat sekitar 1-2 liter sekresi usus halus, sekresi ini merupakan cairan kuning yang jernih, cairan ini akan disekresikan setiap hari. Sekresi usus halus mengandung air dan mucus yang mana bersifat sedikit basa (pH 7,6). Sehingga, dalam mekanisme pencernaan, enzim-enzim tertentu harus dapat bekerja pada pH yang sesuai dengan lumen usus tersebut. 4 Berdasarkan hasil praktikum pada tabung ke-6 tidak mengalami pencernaan lemak dan tabung 7 mengalami pencernaan tidak optimal, hal ini dikarenakan enzim lipase pancreas tersebut tidak aktif dalam suasana pH 2 (asam) dan aktif sebagian pada pH 9 (basa). Sedangkan pada tabung 2 terjadi pencernaan optimal karena pH mendekati 7,6. Kebanyakan lipid pada makanan terdiri atas trigliserida, yang terdiri atas molekul ikatan gliserol dengan tiga molekul asam lemak. Enzim yang memecah trigliserida dan fosfolipid disebut Lipase. Mengingatkan kembali, bahwa ada tiga jenis lipase yang dapat berpartisipasi dalam pencernaan lipid : lipase lingual, lipase gastric dan lipase pancreas. Walaupun beberapa pencernaan lipid terjadi di lambung melalui aksi lipase lingual dan gastric, pencernaan lemak yang teroptimal terjadi di usus halus melalui aksi lipase pancreas. Trigliserida terurai oleh enzim lipase ke dalam bentuk asam lemak dan monogliserida. Pelepasan asam lemak dapat berupa asam lemak rantai pendek (dengan karbon kurang dari 10-12) atau asam lemak rantai panjang, dengan dihasilkannya asam lemak dapat menjadi indikator aktivitas enzim lipase dan garam empedu melalui pengukuran pH, jik a pH menurun berarti terjadi pencernaan lemak sebaliknya, jika pH tetap maka tidak terjadi pencernaan lemak.4 Sebelum globulus besar lipid yang terdiri dari trigliserida dapat dicerna di usus halus, mereka harus melalui tahap pertama yaitu emulsifikasi. 4 Garam empedu yang disekresikan kantong empedu ke lumen usus halus, dapat memiliki efek deterjen pada globulus lipid yang berukuran besar, dengan mengubahnya menjadi bentukan butir – butir lemak kecil yang terbenam di dalam cairan kimus. Dengan demikian, luas permukaan yang tersedia untuk aktivitas lipase pankreas meningkat. Agar dapat mencerna lemak dengan optimal, lipase harus berkontak langsung dengan molekul trigliserida . Karena tidak larut dalam air, molekulmolekul lemak cenderung menggumpal menjadi butir-butir besar dalam lingkungan lumen usus halus yang banyak mengandung air, molekul – molekul lemak cenderung menggumpal menjadi butir-butir besar dalam lingkungan lumen usus halus yang banyak mengandung air. Jika garam empedu tidak mengemulsifikasi lemak-lemak ini, lipase hanya dapat bekerja pada lemak yang terdapat dipermukaan butiran tersebut, dan pencernaan trigliserida akan berlangsung sangat lama dan kurang optimal. Dari penjelasan tersebut, pada t abung 3 diketahui terjadi pencernaan lemak tidak optimal karena tidak adanya agen pengemulsi lemak yaitu garam empedu. 3 Beberapa hal lain yang dapat memengaruhi aktivitas enzim adalah temperatur, temperatur yang tinggi akan menyebabkan enzim yang merupakan protein dapat dengan mudah terdenaturasi. Ini terbukti dalam hasil paraktikum pada tabung 1. Sedangkan untuk tabung 4 dan 5 merupakan kontrol positif sehingga tidak terjadi pencernaan lemak karena tidak terdapat substaat lemak dan enzimnya.
15
Jawab Pertanyaan: 1. Explain why you can't fully test the lipase activity in tube 5. Jawaban: Lipase adalah enzim yang menghidrolisis triasilgliserol menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Salah satu faktor yang mempengaruhi lipase adalah pH. pH optimum pada enzim lipase adalah pH 7. Kondisi optimum ialah kondisi lingkungan dimana enzim dapat mengkatalisis substrat pada pH optimum. pH yang jauh dari kondisi optimum menyebabkan inaktivasi enzim karena enzim mengalami kerusakan struktur protein sehingga aktivitasnya berkurang dan bahkan menjadi tidak aktif. Aktivitas lipase diukur dengan penurunan nilai pH. Dikarenakan pH pada tabung 5 sangat kecil, maka sulit mendeteksi asam lemak yang terlepas. 15 2. Which tube had the highest lipase activity? How well did the results compare with your prediction? Discuss possible reasons why it may or may not have matched. Jawaban: Aktivitas lipase tertinggi ada di tabung pertama, karena tabung ini memiliki nilai penurunan pHterbesar, dan mendekati pH pada usus halus. 3. Explain why pancreatic lipase would be active in both the mouth and the pancreas. Jawaban: Karena aktivitas pankreas lipase adalah tertinggi pada pH 6-7, enzim aktif pada mulut dan pancreas. Pankreas lipase yang mendegradasi trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol. 16 4. Describe the process of bile emulsification of lipids and how it improves lipase activity. Jawaban: Empedu berfungsi untuk secara mekanis menjepit butiran lemak besar dan menghasilkan tetesan kecil yang secara efektif meningkatkan luas permukaan dari lipid. Emulsi stabil terbentuk dengan penambahan albumin sebagai emulgator. Susanti, Wulan., Nur Wal Jiniana, Dessy Rositasari, Nur Firti, Dan Nuri Purnama. 17
16
7.
DAFTAR PUSTAKA
1. 2. 3. 4.
Guyton AC, Hall JE. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Edisi 11. Jakarta: EGC; 2007. Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. Biology. 7 th Edition. USA: Pearson Education Benjamin Cummings; 2005. Sherwood L. Fisiologi Manusia: Dari sel ke Sistem. Edisi 6. Jakarta: EGC; 2011. h. 567, 572, 641-42. Tortora GJ, Derrickson B. Principles Of Anatomy And Physiology: The Digestive System. 12th Edition. USA: John Wiley & Sons Inc; 2009. p. 953-54.
5.
Lieberman M, Marks AD, Smith C. Marks’ Essentials Of Medical Biochemistry: A Clinical Approach. 2th edition. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2007. p. 319-21. 6. Anna P. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia PRESS; 2006.
7. 8.
Swanson TA, Kim SI, Marc. Biokimia Disertai Biologi Molekular dan Genetik. Edisi 5. Jakarta: Bina Rupa Aksara; 2012. Pearce Evelyn C. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta : PT Gramedia.2006
9.
Tranggono dan Setiaji, B., 1989, Biokimia Pangan, 112-113, Pusat Antar Universitas pangan Gizi UGM, Yogyakarta.
10. Aiyer, P.V. 2005. Amylases and Their Applications. African Journal of Biotechnology 4: 125 –135.
11. Abu, E.A., Ado, S.A., and James, D.B.. 2005. Raw Starch Degrading Amylase Production by Mixed Culture of Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisae Grown on Sorghum
Pomace. African Journal of Biotechnology
4: 8, 785-790,
12. Salisbury, F.B., dan C.W. Ross, 1995, Fisiologi Tumbuhan Jilid 2, ITB Press, Bandung.
13. Ciornea, E., Vasile, G., Cojocaru, D., 2008, On The Influence Of The Temperature And pH Of The Incubation Medium On The Activity Of Total Amylase In Some Spontaneous And Cultivated poaceae.
14. The Effect of a Brief Salivary α-Amylase Exposure During Chewing on Subsequent in Vitro Starch Digestion Curve Profiles [Internet]. [cited 2019 Feb 17]. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2996734
15. Tunggala, S., Hasnah N., Nunuk H.S. Optimasi Produksi Enzim Lipase dari Bak teri Sumber Air Panas Tamalantik, Mamasa Sulawesi Barat. Makassar: Universitas Hasanudin. 2011.
16. Mukhlisin, Ahmad. Enzim-Enzim Pencernaan pada Lambung, Pankreas, Usus Halus. 2018
17. Susanti, Wulan., Nur Wal Jiniana, Dessy Rositasari, Nur Firti, Dan Nuri Purnama. Kelarutan Lipid Serta Pengaruh Emulgator Terhadapkelarutan Lipid. Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. 2011
17
8.
LAMPIRAN 8.1 Aktivitas 1:
18
8.2
Aktivitas 2:
19
8.3
Aktivitas 3:
8.4
Aktivitas 4:
20
21
