Biologi notesnota, bab 9
Nutrisi dan Sistem Pencernaan Manusia
Notes made with reference toNota dibuat dengan rujukan kepada TextbookBuku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), pageshalaman 142-165
What this chapter coversMatlamat bab ini
- Saya boleh mengenal pasti struktur sistem pencernaan manusia (9.1.1)
- Saya boleh memerihalkan pencernaan fizikal dan pencernaan kimia (9.2.1)
- Saya boleh mencerakinkan proses dan hasil pencernaan karbohidrat dalam mulut (9.2.2)
- Saya boleh mencerakinkan proses dan hasil pencernaan protein dalam perut (9.2.3)
- Saya boleh memerihalkan pencernaan karbohidrat, protein dan lipid dalam usus kecil (9.2.4)
- Saya boleh mengeksperimen untuk mengkaji pencernaan kanji, protein dan lipid dalam sampel makanan (9.2.5)
- Saya boleh mengenal pasti struktur vilus dalam ileum (9.3.1)
- Saya boleh berkomunikasi tentang penyesuaian ileum dan vilus dalam penyerapan makanan tercerna (9.3.2)
- Saya boleh memerihalkan peranan sistem peredaran dalam asimilasi makanan tercerna (9.4.1)
- Saya boleh membincangkan fungsi hati dalam asimilasi makanan tercerna (9.4.2)
- Saya boleh menerangkan fungsi usus besar, iaitu penyerapan air dan vitamin serta pembentukan tinja (9.5.1)
- Saya boleh mengeksperimen untuk mengkaji nilai tenaga dalam sampel makanan (9.6.1)
- Saya boleh mengeksperimen untuk menentukan kandungan vitamin C dalam jus buah-buahan atau sayur-sayuran (9.6.2)
- Saya boleh mewajarkan pengubahsuaian diet bagi individu yang obes atau menghidap diabetes melitus, penyakit kardiovaskular dan kanser (9.6.3)
- Saya boleh meramalkan kesan mengubah suai organ pencernaan terhadap kesihatan manusia (9.7.1)
- Saya boleh merangkakan isu kesihatan berkaitan penyahtinjaan (9.7.2)
- Saya boleh menghubungkaitkan isu kesihatan dengan tabiat pemakanan (9.7.3)
9.1Sistem pencernaan
Sistem pencernaan manusia terdiri daripada salur alimentari yang panjang dan berotot, bermula dari mulut hingga ke dubur: mulut, esofagus, perut, usus kecil, usus besar dan dubur. Hati, pundi hempedu dan pankreas ialah organ lain sistem pencernaan. Kelenjar liur, kelenjar gaster dan kelenjar usus merembeskan jus pencernaan ke dalam salur alimentari.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 144.
Hati, pundi hempedu dan pankreas ialah organ sistem pencernaan, tetapi makanan tidak melaluinya. Organ-organ ini bukan bahagian salur alimentari.
9.2Pencernaan
Pencernaan ialah proses penguraian butiran makanan besar dan kompleks kepada butiran kecil yang ringkas dan terlarut supaya mudah diserap.
| Pencernaan fizikal | Pencernaan kimia | |
|---|---|---|
| Maksud | Pemecahan makanan secara mekanikal untuk membentuk butiran yang kecil | Proses penguraian molekul kompleks menjadi molekul ringkas |
| Melibatkan | Pengunyahan dan peristalsis | Tindakan enzim (tindak balas hidrolisis) |
Pencernaan karbohidrat dalam mulut
- Kehadiran makanan dalam mulut merangsang kelenjar liur merembeskan air liur.
- Air liur mengandungi amilase air liur yang menghidrolisis kanji menjadi maltosa. pH air liur ialah 6.5–7.5, sesuai untuk amilase air liur bertindak secara optimum.
Kanji + air → maltosa (dimangkinkan oleh amilase air liur)
- Air liur membantu makanan membentuk bolus supaya mudah ditelan. Semasa penelanan, epiglotis menutup bukaan trakea supaya makanan tidak memasukinya.
- Peristalsis ialah tindakan pengecutan dan pengenduran otot secara beritma di sepanjang salur alimentari. Peristalsis menolak bolus melalui esofagus sehingga memasuki perut.
Pencernaan protein dalam perut
| Sel dalam kelenjar gaster | Merembeskan |
|---|---|
| Sel utama | Pepsinogen (enzim tidak aktif) |
| Sel parietal | Asid hidroklorik |
| Sel mukus | Mukus |
- Asid hidroklorik mengaktifkan pepsinogen menjadi pepsin. Pepsin menghidrolisis protein menjadi polipeptida.
- Fungsi asid hidroklorik: menyediakan medium pH 1.5–2.0 untuk pepsin, menghentikan tindakan amilase air liur dan membunuh bakteria dalam makanan.
- Mukus melindungi dinding perut daripada tindakan asid hidroklorik dan enzim pencernaan.
- Peristalsis otot dinding perut menggaul makanan dengan jus gaster selama beberapa jam sehingga menjadi cecair separa cair yang disebut kim. Kim memasuki duodenum dengan perlahan-lahan apabila otot sfinkter mengendur.
Pencernaan dalam usus kecil
Usus kecil terdiri daripada duodenum, jejunum dan ileum. Duodenum menerima kim daripada perut, hempedu daripada hati dan jus pankreas daripada pankreas.
- Hempedu dihasilkan oleh hati, disimpan dalam pundi hempedu dan disalurkan ke duodenum melalui duktus hempedu. Fungsinya: meneutralkan kim yang berasid, menyediakan keadaan beralkali (pH 7.6–8.6) untuk enzim dan mengemulsikan lipid kepada titisan halus untuk menambah luas permukaan bagi tindakan lipase. Hempedu tidak mengandungi enzim.
- Jus pankreas mengandungi amilase pankreas, tripsin dan lipase.
- Kelenjar pada dinding ileum merembeskan mukus dan jus usus (maltase, sukrase, laktase, lipase dan erepsin). Medium beralkali dalam ileum membolehkan enzim bertindak secara optimum.
| Makanan | Enzim | Tindak balas |
|---|---|---|
| Karbohidrat | Amilase pankreas | Kanji → maltosa |
| Maltase | Maltosa → glukosa | |
| Sukrase | Sukrosa → glukosa + fruktosa | |
| Laktase | Laktosa → glukosa + galaktosa | |
| Protein | Tripsin | Polipeptida → peptida yang lebih pendek |
| Erepsin | Peptida → asid amino | |
| Lipid | Lipase | Lipid → asid lemak + gliserol |
Jejaki satu makanan. Kanji: mulut (amilase air liur) → duodenum (amilase pankreas) → ileum (maltase) → glukosa. Protein: perut (pepsin) → duodenum (tripsin) → ileum (erepsin) → asid amino.
Orang yang tidak boleh minum susu biasanya kekurangan enzim laktase. Laktosa tidak dicernakan dan menyebabkan cirit-birit serta kembung perut.
Eksperimen pencernaan (Aktiviti 9.1 hingga 9.3)
| Eksperimen | Susunan dan pemerhatian |
|---|---|
| Kanji dan amilase | Tabung A: 3 ml ampaian kanji 1% + 3 ml amilase 0.5%. Tabung B: kanji + air suling. Kukus air 37 °C selama 10 minit. Tabung A: ujian iodin tidak memberi warna biru tua dan ujian Benedict memberi mendakan merah bata (gula penurun terhasil). Tabung B: iodin memberi biru tua dan Benedict kekal biru. |
| Albumen dan pepsin | Tabung A: ampaian albumen + asid hidroklorik 0.1 M + pepsin 1%. Tabung B: albumen + asid + air suling. Pada 37 °C, campuran A bertukar daripada keruh kepada jernih selepas 20 minit kerana protein dihidrolisis menjadi polipeptida. B kekal keruh. Asid memberi pH yang sesuai untuk pepsin. |
| Lipid dan lipase | Minyak masak + natrium karbonat 0.2 M + cecair pencuci pinggan mangkuk + fenolftalein (merah jambu) + lipase (A) atau air suling (B) pada 37 °C. Asid lemak yang terhasil menurunkan pH, maka warna merah jambu hilang dalam masa yang lebih singkat dalam A. Cecair pencuci mengemulsikan minyak seperti hempedu. |
Dalam setiap eksperimen, tabung uji B tanpa enzim ialah kawalan. Tabung ini menunjukkan perubahan dalam A disebabkan oleh enzim, bukan oleh masa atau suhu.
Mengapakah jus gaster mengandungi asid hidroklorik, dan mengapakah dinding perut tidak dicerna?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Asid mengaktifkan pepsinogen menjadi pepsin, memberi pH rendah untuk pepsin dan membunuh bakteria. Mukus daripada sel mukus melindungi dinding perut.
9.3Penyerapan
Molekul ringkas hasil pencernaan diserap di ileum. Lapisan dalam ileum berlipat-lipat dan dilitupi unjuran halus yang disebut vilus.
Rajah daripada buku teks Biologi Tingkatan 4 (KSSM), m.s. 151.
| Ciri | Penyesuaian untuk penyerapan |
|---|---|
| Ileum yang panjang, berlipat dan bervilus | Luas permukaan besar |
| Mikrovilus pada sel epitelium | Luas permukaan yang lebih besar, meningkatkan kadar penyerapan |
| Epitelium setebal satu sel | Penyerapan nutrien lebih cepat |
| Jaringan kapilari darah | Memudahkan pengangkutan hasil pencernaan ke seluruh badan |
| Lakteal | Mengangkut titisan asid lemak dan gliserol |
| Sel goblet | Merembeskan mukus |
| Kelenjar usus | Merembeskan jus usus yang mengandungi enzim pencernaan |
| Makanan tercerna | Diserap ke dalam | Cara penyerapan |
|---|---|---|
| Glukosa dan galaktosa | Kapilari darah | Pengangkutan aktif |
| Fruktosa | Kapilari darah | Resapan berbantu |
| Asid amino | Kapilari darah | Pengangkutan aktif |
| Air | Kapilari darah | Osmosis |
| Vitamin B dan C | Kapilari darah | Diserap bersama air |
| Asid lemak dan gliserol | Lakteal | Resapan ringkas, kemudian berpadu semula melalui kondensasi menjadi titisan halus lipid dalam sel epitelium |
| Vitamin A, D, E, K (larut dalam lipid) | Lakteal | Resapan ringkas |
Struktur manakah menyerap asid lemak dan gliserol, dan struktur manakah menyerap asid amino?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Asid lemak dan gliserol memasuki lakteal. Asid amino memasuki kapilari darah.
9.4Asimilasi
Asimilasi ialah proses nutrien tercerna digunakan dalam sel untuk membentuk sebatian kompleks atau komponen struktur.
- Sistem peredaran (peredaran darah dan sistem limfa) mengangkut nutrien untuk diasimilasikan.
- Kapilari darah di usus kecil bergabung membentuk vena portal hepar yang membawa darah ke hati.
- Lakteal bergabung membentuk salur limfa. Kandungan salur limfa memasuki duktus toraks dan mengalir ke dalam vena subklavikel kiri. Lipid kemudian diangkut oleh darah ke semua sel badan.
| Fungsi hati | Butiran |
|---|---|
| Metabolisme makanan tercerna | Glukosa digunakan untuk respirasi sel. Asid amino digunakan untuk sintesis protein plasma dan enzim. Asid amino berlebihan ditukar menjadi urea melalui pendeaminaan dan dikumuhkan melalui air kencing. Jika bekalan glukosa tidak mencukupi, asid amino ditukar kepada glukosa. |
| Penyimpanan nutrien | Glukosa berlebihan ditukar kepada glikogen dan disimpan. Apabila aras glukosa darah menurun, glikogen ditukar kepada glukosa. Apabila simpanan glikogen maksimum, glukosa berlebihan ditukar menjadi lemak. |
| Penyahtoksinan | Sel hati menyingkirkan bahan toksik daripada darah. Bahan toksik disingkirkan melalui air kencing. |
Asimilasi dalam sel
- Asid amino: mensintesis protoplasma baharu, membaiki tisu yang rosak dan mensintesis hormon serta enzim.
- Glukosa: dioksidakan melalui respirasi sel untuk membebaskan tenaga, air dan karbon dioksida. Glukosa berlebihan disimpan sebagai glikogen dalam otot.
- Lipid: fosfolipid dan kolesterol membina membran plasma. Lemak berlebihan disimpan dalam tisu adipos di bawah kulit. Apabila glukosa kurang, lemak dioksidakan untuk membebaskan tenaga.
Pencernaan berlaku dalam salur alimentari. Asimilasi berlaku dalam hati dan sel badan selepas penyerapan. Jangan tukar ganti dua istilah ini.
9.5Penyahtinjaan
Makanan yang tidak tercerna, sel yang mati, sel epitelium, serat dan air memasuki usus besar dan bergerak perlahan-lahan melalui peristalsis. Serat terdiri daripada selulosa dinding sel tumbuhan. Usus besar mempunyai dua fungsi utama.
- Penyerapan air dan vitamin: air, garam mineral dan hasil sampingan metabolisme sesetengah bakteria, misalnya vitamin B, vitamin K dan asid folik.
- Pembentukan tinja: selepas air diserap, sisa separa pepejal yang tinggal ialah tinja. Tinja mengandungi sel mati daripada lapisan dalam usus, pigmen hempedu, bakteria dan bahan toksik. Mukus melicinkan pergerakan tinja. Tinja mengambil masa 12 hingga 24 jam sebelum memasuki rektum.
Tinja dikumpulkan dalam rektum sehingga tekanan meningkat dan menimbulkan keinginan untuk menyingkirkannya. Otot rektum mengecut untuk mengeluarkan tinja melalui dubur. Proses ini disebut penyahtinjaan.
Mengapakah penyerapan air dalam usus besar penting?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Air diserap semula supaya badan tidak kehilangan air dan sisa menjadi tinja separa pepejal. Jika terlalu banyak air diserap, tinja menjadi keras dan sukar dikeluarkan.
9.6Gizi seimbang
Gizi seimbang mengandungi kesemua tujuh kelas makanan (karbohidrat, lipid, protein, vitamin, garam mineral, serat dan air) dalam kadar yang betul dan kuantiti yang seimbang mengikut keperluan seseorang individu.
Nilai tenaga
Nilai tenaga ialah jumlah tenaga yang dibebaskan apabila satu gram makanan dioksidakan dengan lengkap, diukur dalam kJ g−1. 1 kalori = 4.2 joule. Makanan dibakar di bawah tabung didih berisi air dan kenaikan suhu air diukur.
Nilai tenaga (kJ g−1) = (jisim air × 4.2 × kenaikan suhu air) ÷ (jisim sampel makanan × 1000)
Contoh yang dikira
0.50 g kacang memanaskan 20 g air daripada 28 °C kepada 43 °C. Kenaikan suhu = 15 °C.Nilai tenaga = (20 × 4.2 × 15) ÷ (0.50 × 1000) = 1260 ÷ 500 = 2.52 kJ g−1
Nilai tenaga eksperimen lebih rendah daripada nilai teori kerana sebahagian haba hilang ke persekitaran dan makanan mungkin tidak terbakar dengan lengkap. Menggunakan penghadang dan meletakkan nyalaan dekat dengan tabung didih boleh mengurangkan kehilangan haba.
Kandungan vitamin C
Vitamin C melunturkan warna biru larutan DCPIP. Semakin sedikit isi padu jus yang diperlukan untuk melunturkan DCPIP, semakin tinggi kandungan vitamin C. Larutan asid askorbik 0.1% digunakan sebagai larutan piawai.
Peratus vitamin C = (isi padu asid askorbik ÷ isi padu jus) × 0.1%
Contoh yang dikira
1 ml DCPIP memerlukan 2.0 ml asid askorbik 0.1% atau 4.0 ml jus X.Peratus vitamin C dalam X = (2.0 ÷ 4.0) × 0.1% = 0.05%
Suhu mempengaruhi kemerosotan vitamin C (pengoksidaan). Jus yang terdedah terlalu lama atau dipanaskan kehilangan vitamin C. Buah-buahan dan sayur-sayuran perlu disimpan pada suhu yang sesuai.
Pengubahsuaian diet
Gizi seimbang berbeza mengikut gaya hidup, keadaan kesihatan dan keperluan nutrien. Pinggan Sihat Malaysia menunjukkan kuantiti relatif pelbagai kelas makanan dalam gizi seimbang.
| Individu | Pengubahsuaian diet dan sebab |
|---|---|
| Obes (lemak berlebihan akibat pengambilan makanan melebihi penggunaan tenaga) | Kurangkan karbohidrat dan lemak, tambah sayur-sayuran dan buah-buahan |
| Diabetes melitus dan penyakit kardiovaskular | Elakkan lemak tepu berlebihan dan kolesterol tinggi yang menyebabkan aterosklerosis dan hipertensi, seterusnya serangan jantung atau strok |
| Penghidap kanser yang menjalani rawatan | Perlu tenaga yang mencukupi, mengurangkan risiko jangkitan dan sembuh lebih cepat |
20 g air naik suhu 10 °C apabila 0.40 g makanan dibakar. Hitung nilai tenaga makanan.
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
(20 × 4.2 × 10) ÷ (0.40 × 1000) = 840 ÷ 400 = 2.1 kJ g−1
9.7Isu kesihatan berkaitan sistem pencernaan dan tabiat pemakanan
Pengubahsuaian organ pencernaan
Pintasan gaster ialah pembedahan yang mengecilkan saiz perut untuk merawat obesiti. Kesan jangka pendek: refluks asid, mual, muntah-muntah, esofagus mengembang, tidak boleh makan beberapa jenis makanan dan risiko jangkitan. Kesan jangka panjang: pening-pening, aras gula darah rendah, malnutrisi, ulser perut dan masalah penyahtinjaan.
Penyahtinjaan
Serat merangsang peristalsis, menyerap dan menyingkirkan bahan toksik, mengawal atur penyerapan glukosa (penting bagi pesakit diabetes melitus) dan meningkatkan populasi bakteria berfaedah. Diet serat tinggi dan air yang banyak mengelakkan sembelit, kanser kolon, kanser rektum dan hemoroid.
Tabiat pemakanan
| Keadaan | Penerangan |
|---|---|
| Gastritis | Keradangan dan kakisan lapisan epitelium perut oleh jus gaster apabila perut kosong. Puncanya makan pada masa tidak tentu, alkohol atau ubat penahan sakit berlebihan. Boleh menjadi ulser gaster. |
| Anoreksia nervosa | Mengelak makan untuk mencapai berat badan idaman. Gangguan psikologi dan kekurangan nutrien. |
| Bulimia nervosa | Makan banyak kemudian memuntahkannya atau mengambil laksatif. Penyahhidratan, masalah nutrisi, penyakit kardiovaskular atau kerosakan ginjal. |
| Dismorfia otot | Merasakan diri terlalu kecil lalu bersenam berlebihan dan mengambil steroid atau suplemen pembina otot. |
Mengapakah serat penting dalam penyahtinjaan?
Tunjuk jawapanSembunyi jawapan
Serat merangsang peristalsis dan menjadikan tinja mudah bergerak, maka sembelit, hemoroid dan kanser kolon dapat dielakkan.