LAPORAN TUTORIAL BIOMEDIS 1 Disusun oleh : KELOMPOK III TUTOR: Nanda Fadhilah Witris Salamy,dr PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN DOKTER FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS NAHDLATUL ULAMA SURABAYA 2016 HALAMAN PENGESAHAN Laporan tutorial berjudul “Skenario 3 ” Biomedis 1 telah melalui konsultasi dan disetujui oleh Tutor Pembimbing Surabaya, 14 Desember 2016 Pembimbing Nanda fadhilah witris salamy,dr Kelompok Penyusun DINI PUTRI A (6130016023) DIAN SAFIRA (6130016024) SY. ALI GOVINDA (6130016025) KARINA DWIYANTI (6130016026) DINDA HIDAYATUL R (6130016027) MUHAMMAD IMAMUDDIN IZZATUL I. (6130016028) ANNISA RAKHMAWATI (6130016029) MIRNA WAHYUNING TYAS (6130016030) ARDAVA PRAKOSA ADITIYAS (6130016031) AFIRA FEBRIANI S.W (6130016032) SITTI KUBANGSINAWATI SERANG (6130016033) SKENARIO 4 Jasmine seorang anak SMP diberi tugas oleh gurunya untuk membuktikan adanya enzim ptyalin dengan mengunyah nasi lebih lama dan sangat lembut kemudian jasmine merasakan nasi tersebut merasa nasi tersebut menajdi lebih manis , jasmine kemudian mencari tau apa itu enzim , bagaimana strukturnya dan mengapa enzim tersebut dapat menyebabkan nasi lebih manis serta bagaimana enzim itu dapat dibentuk oleh tubuh , ternyata jasmine menemukan bahwa enzim tersebut memeliki struktur protein yang dapat memecah amilum menjadi disakarida kemudian dbentuk melalui ekspresi gen. STEP 1 IDENTIFIKASI KATA SULIT Enzim ptialin : Suatu enzim dari golongan hidrolase yang mengatalis hidrolisis ikatan (Dorland 2010: 79) Amilum : Molekul protein yang memngatalisis reaksi kimia substansi lain tanpa merusak atau mengubah dirinya sendiri (Dorland 2010: 734) Ekspres gen : Aliran informasi genetik dari gen ke protein (Dorland 2010: 773) Protein : Kelompok senyawa organik kompleks yang mengandung karbon , hidrogen, oksigen, nitrogen, dan biasanya sulfur , unsur khas adalah nitrogen protein , konstituen utama protoplasma semua sel , mempunyai berat molekul yang tinggi dan pada dasarnya terdiri atas gabungan asam α-amino dengan ikatan peptida (Dorland 2010: 1782) Enzim : Molekul protein yang memngatalisis reaksi kimia substansi lain tanpa merusak atau mengubah dirinya sendiri (Dorland 2010: 734) KATA KUNCI 1. Enzim ptialin 2. Ekspresi gen 3. Protein 4. Amilum STEP 2 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana hubungan ekspresi gen dengan enzim ? 2. Bagaiman proses pemecahan amilum menjadi disakarida ? 3. Apa itu enzim ptyalin? 4. Kapan enzim ptyalin mulai bekerja? 5. Dimana enzim ptyalin bekerja dan dihasilkan? 6. Siapa yang membuat enzim ptyalin terbentuk? 7. Mengapa enzim ptyalin bias terbentuk? 8. Bagaiaman struktur enzim ptialin ? STEP 3 JAWABAN PERTANYAAN DARI STEP 2 1. Ekspresi gen berperan dalam pembentukan protein dan enzim contohnya laktosa : laktosa ( gula disakarida ) mengubah glukosa menjadi galaksota dan di bantu enzim B – galaktosidae. Laktosa merupakan sumber karbon maka bakteri mampu mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa merupakan sumber karbohidrat berupa gula yang dimanfaatkan untuk proses metabolisme. 2. Amilum karbohidrat kompleks dikatalis . Enzim amilase bekerja memecahkan kabhodirat rantai panjang seperti amilum dan dekstrin kemudian akan diurai menajdi molekul yang lebih sederhana yakni maltose ( disakarida ) . Amilum amilodekstrin eritrodekstrin akrodekstrin dekstrin – dekstrin sederhana malktosa glukosa . Enzim amilase adalah enzim yang mampu menurunkan energy activator sehingga dapat memecah rantai polimer polisakarida menjadi monomer gula penyusunya. 3. Enzim ptyalin ialah enzim yang termasuk kedalam enzim amilase yang berpesan dalam mengkatalis/mempercepat proses hidrolisis pati menjadi gula sederhana 4. Enzim ptyalin mulai bekerja ketika terjadinya pengunyahan/pencernaan kimiawi oleh saliva pada makanan yang mengandung karbohidrat. 5. Enzim ptyalin bekerja pada bagian mulut dan dihasilkan oleh kelenjar saliva. 6. Enzim ptyalin disekresikan oleh kelenjar – kelebjar saliva di rahang bawah,bawah telinga dan bawah lidah. 7. Enzim ptyalin terbentuk karena adanya pengunyahan / pencernaan kimiawi oleh saliva pada makanan yang mengandung karbohidrat. 8. Struktur enzim ptyalin secara ilmiah ptialin adalah enzim logam, membutuhkan ion kalsium untuk berfungsi sebagai alpha – amilase. STEP 4 MIND MAPPING NASI + AIR LIUR KARBOHIDRAT PENCERNAA N KIMIAWI EKSPRESI GEN ENZIM PTIALIN AMILUM DISAKARIDA MALTOSA MONOSAKARIDA GLUKOSA STRUKTUR PROTEIN STEP 5 LEARNING OBJECTIVE 1. Untuk menganalisa tentang serba – serbi enzim 2. Untuk menganalisa ekspresi gen . 3. Untuk menganalisa hubungan ekspresi gen dengan enzim 4. Untuk menganalisa pemecahan amilium oleh enzim ptialin . 5. Untuk menganalisa proses kerja enzim ptialin. STEP 7 HASIL BELAJAR MANDIRI 1. Untuk meganalisa enzim Cara Kerja Enzim 1. Teori lock and key Menurut teori lock and key, cara kerja enzim mirip dengan mekanisme kerja kunci dan gembok. Enzim diibaratkan sebagai kunci yang memiliki sisi aktif, sedangkan substratnya diibaratkan sebagai gembok. Substrat memasuki sisi aktif dari enzim seperti halnya kunci memasuki gembok. Substrat tersebut kemudian diubah menjadi produk tertentu. Produk inilah yang kemudian dilepaskan dari sisi aktif enzim untuk kemudian enzim siap menerima substrat baru. Didalam enzim terdapat sisi aktif yang tersusun dari sejumlah kecil asam amino. Bentuk sisi aktif sangat spesifik,sehingga hanya molekul dengan bentuk tertentu yang dapat menjadi substrat bagi enzim. Enzim dan substrat akan bergabung bersama membentuk kompleks,seperti kunci yang masuk ke dalam gembok. Di dalam kompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskan produk serta membebaskan enzim. 2. Teori kecocokan yang terinduksi (induced fit theory) Berdasarkan teori induksi pas (induced fit), enzim diibaratkan dapat melakukan penyesuaian bentuk untuk berikatan dengan suatu substrat. Hal ini ditujukan untuk meningkatkan kecocokan dengan substrat dan membuat ikatan antara enzim dan substrat menjadi lebih reaktif. Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisi aktif termodifikasi melingkupinya membentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas dari kompleks, enzim kembali tidak aktif menjadi bentuk yang lepas, hingga substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzim tersebut. Berdasarkan bukti dari kristalografi sinar x, analisis kimia sisi aktif enzim,setara teknik yang lain, diduga bahwa sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku. Molekul enzim mempunyai sisi aktif tempat menempelnya substrat sehingga terbentuklah molekul kompleks enzim substrat. Pengikatan substrat menginduksi penyesuaian pada enzim sehingga meningkatkan kecocokan antara keduanya dan mendorong molekul kompleks enzim-enzim substrat ada dalam kondisi yang lebih reaktif. Saat substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi melingkupinya dan membentuk kompleks. Saat produk sudah lepas dari kompleks, enzim berubah menjadi tidak aktif lagi dan menjadi bentuk yang lepas. Substrat lain pun kemudian kembali bereaksi dengan enzim tersebut. Begitu seterusnya. (Campbell 2008 hal 102). Macam-macam enzim di saluran pencernaan : 1. Enzim Ptialin 2. Enzim Pepsin 3. Enzim Renin 4. Enzim Lipase 5. Enzim Amilase 6. Enzim Tripsin 7. Enzim Sakrase 8. Enzim Maltase 9. Enzim Isomaltase 10. Enzim Laktase 11. Enzim Ribonuklease 12. Enzim Peptidase Dalam tubuh, kehadiran enzim pencernaan terbukti memberikan peranan yang cukup penting pada proses pencernaan seseorang. Keberadaannya membuat manusia dapat menikmati nutrisi penting yang membuatnya mampu tumbuh dan berkembang. (Syaifudin: 2002). 2. Untuk menganalisa ekspresi gen A. Ekspresi gen Ekspresi gen merupakan proses penerjemahan informasi yang dikode didalam gen, menjadi urutan asam amino selama sintesis protein (Buku Saku Biologi SMA, hlm 509) Ekspresi gen di dalam sel memerlukan dua proses, transkripsi dan translasi. DNA mengalami transkripsi untuk menghasilkan asam ribokluneat (RNA). Dihasilkan tiga bentuk utama RNA dari transkripsi DNA dan kemudian ketiganya berpartisipasi dalam proses translasi (sintesis protein). RNA messenger (mRNA) membawa informasi genetik dari inti sel ke sitoplasma, tempat translasi berlangsung pada ribosom, struktur yang mengandung kompleks protein-RNA ribosomal (rRNA). RNA transfer (tRNA) membawa asam amino ke ribosom, tempat asam amino tersebut disatukan dalam ikatan peptidauntuk membentuk protein. Selama translasi, urutan basa pada mRNA dibaca tiga-tiga (setiap set yang terdiri dari tiga basa terdapat sebuah kodon). Urutan kodon pada mRNA menentukan urutan asam amino pada protein. (Biokimia Kedokteran Dasar 2000 : hlm 143) B. Replikasi DNA Replikasi DNA secara semikonservatif menunjukan bahwa DNA anakan terdiri atas pasangan untaian DNA induk dan untaian DNA hasil sintesis baru. Model ini memberikan gambaran bahwa DNA induk berperan sebagai cetakan bagi pembentukan untaian DNA baru. Seperti diketahui molekul DNA untaian-ganda terdiri atas dua untai DNA yang berpasangansecara komplementer yaitu antara basa nukleotida A dengan T, dan antara C dengan G. Oleh karena itu, proses replikasi DNA harus diawali dengan pemutusan (denaturasi) ikatan antara untaian DNA yang satu dengan untaian komplementernya. Denaturasi merupakan titik awal replikasi dimana ikatan hidrogen antara A-T dan C-G akan terputus dan diikuti oleh pembukaan untaian DNA. Untaian DNA yang terbuka akan membentuk struktur yang disebut garpu replikasi. Garpu replikasi akan bergerak sehingga molekul DNA induk membuka secara bertahap. Masing masing DNA induk yang terpisah akan berfungsi sebagai cetakan untuk penempelan nukleotida- nukleotida yang akan menyusun molekul DNA baru. Nukleotida – nukleotida baru akan dipolimerasi menjadi untaian DNA yang akan dipasangkan sesuai urutannya basa nukleotida A dengan basa T yang ada pada cetakan. Lalu basa C akan dipasangakan dengan basa G. Polimerasi DNA akan terjadi pada kedua untaian DNA cetakan , sehingga dalam sekali replikasi akan terbentuk dua molekul DNA yang terdi atas DNA induk dan DNA baru hasil polimerasi selama proses replikasi(Tribowo 2007 : hlm 96-98) C. Transkripsi RNA Tanskripsi RNA adalah sintesis RNA dibawah arahan DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasi hanya ditranskripsi, atau disalin, dari satu molekul menjadi molekul lain. Selain menjadi cetakan untuk sintesis untai komplementer baru saat replikasi DNA, untaian DNA juga bisa berperan sebagai cetakan untuk merakit sekuens nukleotida RNA komplementer. Untuk gen pengode protein, Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip akurat dari instruksi pembangunan protein yang dikandung oleh gen. Molekul RNA transkrip bisa dikiram dalam banyak salinan. Tipe molekul RNA ini disebut RNA duta (messenger RNA, mRNA) karena mengandung pesan genetik dari DNA ke mekanisme penyintesisan protein sel (Champbell 2008 : hlm 355) D. Translasi Protein merupakan produk dari aliran informasi genetik. Sel membutuhkan ribuan protein yang berbeda setiap waktu. Protein-protein ini harus di sintesis, dibawa ke tempatnya berfungsi dan didegradasi bila tidak diperlukan lagi. Sintesis protein eukariot melibatkan 70 jenis protein ribosom, 20 jenis enzim untuk mengaktifkan prekursor asam amino, 20 atau lebih enzim dan faktor protein lain untuk inisiasi, elongasi dan terminasi polipeptida; mungkin 100 enzim untuk pemrosesan protein; dan 40 atau lebih transfer dan ribosomal RNA. Secara keseluruhan, hampir sekitar 300 makromulekul yang berbeda terlibat pada sintesis polipeptida. Namun protein di sintesis dengan kecepatan yang tinggi. Polipeptida dengan 100 residu asam amino dalam E. coli (pada 37 o C), disintesis dalam waktu sekitar 5 detik. Sintesis ribuan protein yang berbeda di dalam sel di regulasi dengan ketat, sehingga protein hanya di sintesis sesuai dengan kebutuhan metabolik sel. (Gaffar 2007: hlm 27-40) Translasi adalah sintesis polipeptida, yang terjadi di bawah arahan mRNA. Selama tahap ini, terjadi proses perubahan bahasa. Sel harus menerjemahkan alias mentranslasi sekuens basa molekul mRNA menjadi sekuens asam amino polipeptida. Tempat translasi adalah ribosom, partikel – partikel kompleks yang memfasilitasi penautan teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. (Champbell 2008: hlm 355). 3. Untuk menganalisa hubungan ekspresi dengan enzim Hubungan Enzim dan Ekspresi gen Enzim adalah makromolekul yang bekerja sebagai katalis, agen kimiawi yang mempercepat reaksi tanpa ikut terkonsumsi oleh reaksi. Enzim merupakan protein (champbell 2008 : hlm 163) Dalam ekspresi gen terjadi proses sintesis dalam proses inilah enzim terbentuk. Jadi memungkinkan bahwa protein katalis yang berada pada susunan enzim terbentuk melalui ekspresi gen. 4. Untuk menganalisa proses kerja amilium terhadap enzim ptyalin Di dalam mulut,polisakarida makanan,yaitu amilum,mengalami pencernaan atau digesti secara mekanis karena adanya gigi dan secara enzimatik karena adanya ptialin atau amilase di dalam ludah.ptialin mengkatalisis hidrolisis amilum menjadi maltosa.perubahan amilum menjadi maltosa tak berjalan spontan,tetapi bertahap yang disertai dengan hasil antara:amilodekstrin,eritrodekstrin,akrodekstrin,dan dekstrin-dekstrin lain yang mempunyai rantai pendek (oligosakarida). Didalam mulut,amilum yang diubah menjadi maltosa haya sedikit sebab makanan berada di dalam mulut hanya sebentar.bersama-sama makanan lain,amilum yang telah tercena 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 mengkatalis hidrolisis protein dan lemak. Pada lumen lambung,kerja enzim ptialin yang masuk bersama-sama makanan dari mulut dihentikan dengan adanya asam klorida (HCL) yang disekresikan oleh sel-sel parietal.jadi polisakarida,oligosakarida,dan disakarida dalam lambung tidak mengalami perubahan,protein yang kontak dengan asam klorida lambung akan diubah oleh pepsin menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil,yaitu oligopeptida,proteose,dan pepton.protein susu dalam bentuk kalsium para kaseinat (protein susu yang berikatan dengan kalsiumyang membentuk gumpalan sehingga muda/lebih lama dipengaruhi pepsin)juga akan dicerna oleh pepsin berbeda dengan amilase dan enzim lainnya,pepsin bekerja dalam suasana sangat asam (PH 1,0-2,5) sesuai dengan kondisi asam cairan lambung.hasil samua digesti makanan dalam lambung ini bersama-sama makanan lain masuk ke dalam intestin.(sumardjo:2008) 5. Untuk menganalisa proses kerja enzim ptyalin Aktivitas enzim disebut juga sebagai kinetik enzim. Kinetik enzim adalah kemampuan enzim dalam membantu reaksi kimia. Tubuh manusia menghasilkan berbagai macam enzim yang tersebar di berbagai bagian dan memiliki fungsi tertentu. Salah satu enzim yang penting dalam sistem pencernaan manusia adalah enzim ptyalin amilase. Enzim ini terdapat dalam saliva atau air liur manusia. Saliva yang disekresikan oleh kelenjar liur selain mengandung enzim amilase juga mengandung 99,5% air, glikoprotein, dan musin yang bekerja sebagai pelumas pada waktu mengunyah dan menelan makanan. Saat terjadi pencernaan kimiawi terhadap makanan yang mengandung karbohidrat dalam mulut, Amilase atau ptialin akan muncul. Amilase atau ptialin yang terdapat dalam saliva adalah α-amilase liur yang mampu membuat polisakarida (pati) dan glikogen dihidrolisis menjadi maltosa dan oligosakarida lain dengan menyerang ikatan glikosodat α (1 4). Amilase liur akan segera terinaktivasi pada pH 4,0 atau kurang sehingga kerja pencernaan makanan dalam mulut akan terhenti apabila lingkungan lambung yang asam menembus partikel makanan (Taufik, 2009). Aktivitas enzim disebut juga sebagai kinetik enzim. Kinetik enzim adalah kemampuan enzim dalam membantu reaksi kimia. Tubuh manusia menghasilkan berbagai macam enzim yang tersebar di berbagai bagian dan memiliki fungsi tertentu. Salah satu enzim yang penting dalam sistem pencernaan manusia adalah enzim amilase. Enzim ini terdapat dalam saliva atau air liur manusia. Saliva yang disekresikan oleh kelenjar liur selain mengandung enzim amilase juga mengandung 99,5% air, glikoprotein, dan musin yang bekerja sebagai pelumas pada waktu mengunyah dan menelan makanan. Amilase atau ptialin yang terdapat dalam saliva adalah α-amilase liur yang mampu membuat polisakarida (pati) dan glikogen dihidrolisis menjadi maltosa dan oligosakarida lain dengan menyerang ikatan glikosodat α (1 4). Amilase liur akan segera terinaktivasi pada pH 4,0 atau kurang sehingga kerja pencernaan makanan dalam mulut akan terhenti apabila lingkungan lambung yang asam menembus partikel makanan (Taufik, 2009). DAFTAR PUSTAKA Champbell. 2010. Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga Dorland. 2010. Kamus Kedokteran Dorland edisi 31. Jakarta: EGC Media Publiser Gaffar Shabarn. 2007 Buku Ajar Bioteknologi Molekul. Bandung: Universitas Padjadjaran. Jayanti, Risha Tiara. 2011. Pengaruh pH, Suhu Hidrolisis Enzim Alpha Amilase dan Konsentrasi Ragi Roti Untuk Produksi Etanol Menggunakan Pati Berkatul. Surakarta: Universitas Sebelas Maret. Sumardjo,damin.2008.pengantar kimia.jakarta:EGC William & Wilkins. 2000. Biokimia Kedokteran Dasar. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC Yuwono, Tribowo. 2009. Biologi Molekular. Jakarta: Penerbit Erlangga
