Sintesis Asam Amino

1. Sintesis Asam Amino Rachmad Dharmawan UB 2013 135050100111075@mail.ub.ac.id

2. Struktur Umum Asam Amino • COOH (GugusKarboksil) • H - C - R (Rantai sisi) • NH2 (GugusAmino ) • Semua asam amino mengandung atom C, H, O dan N; Kecuali cystein,dan metionin (mengandung S) • Semua asam amino memiliki atom C asimetrik (atom Cdimanakeempattangannyamemegangempatgugusatauradikal yang berbeda sehingga mempunyai dua struktur tiga dimensi yang berbeda) kecuali glisin. • Atom C asimetrisitudikenaldengansebutanpusatkhiral • Dalam larutan, muatan asam amino tergantung pH. pH dimana asam amino tidak bermuatan disebut titik isoelektrik (TIL). • Dibawah TIL asam amino bermuatan positif sedangkan diatasnya bermuatan negatif

3. Klasifikasi Asam Amino • Berdasarkan Rantai Sisinya • Berdasarkan dapat – tidaknya disentesis oleh tubuh manusia atau hewan Klasifikasi berdasarkan rantai sisi • Asam Amino Polar /hidrofilik mudahlarutdalam air: • Asparagin, Glutamin, Tyrosin , Serin, Threonin • Asam amino nonpolar /Hidrofobikkurangdapatlarutdalam air : • Glysin , Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin, Triptofan, Prolin, Phenilalanin, Cystein, Metionin. • Asam Amino dengan R bermuatannegatifpada Ph 7 (bersifatasam) : • AspartatdanGlutamat. • Asam Amino dengan R bermuatanpositifpada Ph 7 (bersifatbasa) : • Lysin , Arginin, Histidin

4. Klasifikasi berdasarkan sintesis Esensial: Asam amino yang diperlukanolehtubuhdanharusdiperolehdarimakanansehari-hari Arginin, Fenilalanin,Valin, Histidin, Isoleusin, Leusin, Lisin, Metionin, Treonin, dan Triptofan Semi esensial : Asam amino yang dapatdisintesatubuhtetapikecepatansintesatidakmencukupiuntukmendukungtumbuhkembanganak yang termasukarginindanhistidin. Non esensial: Asam amino yang diperlukanolehtubuhtetapitubuhdapatmensintesasendiridalamjumlah yang diperlukan alanin, serin, aspartat, glutamat, asparagin, glutamin, prolin, tirosin, Glisin, sistein

6. Biosintesis Arginin • Arginin diubah oleh enzim arginase menjadim ornitin dan urea . • Sebagian ornitin diubah menjadi prolin dan asam glutamat hyang dapat diubah menjadi asam ketoglutarat yang masuk siklus krebs • Arginin pada anak-anak diperlukan untuk pertumbuhan badan karena kecepatan produksi belum optimal sehingga diperlukan tambahan arginin dalam protein makanan

7. Biosintesis Fenilalanin • Fenilalanin dapat diubah menjadi tirosin yang kemudian melalui beberapa tahap dapat diubah menjadi asam formiat dan asam asetoasetat • Reaksi pembentukan tirosin dan fenilalanin adalah reaksi irreversible • Biosintesis fenilalanin terjadi pada organisme mikro dan dapat dibentuk dari asam fosfoenol piruvat dan eritrosa 4-fosfat , melalui beberapa tahap reaksi dibentuk fenilpiruvat • Fenilpiruvat dengan reaksi transaminasi berbentuk fenilalanin

8. Biosintesis Valin • Valin dapat bdiubah menjadi suksinil Co-a yang kemudian masuk ke dalam siklus asam sitrat • Biosintesis hanya terjadi dalam tumbuhan dan organisme mikro • Biosintesis diawali dari asam piruvat yang berturut turut diubah menjadi aselolaktat a, β Dihidroksi isovalerat, a ketoisovalerat dan kemudian valin

9. Biosintesis Histidin • Biosintesis histidin merupakan jalur metabolic terakhir untuk proteinogenic asam amino pada tumbuhan . • Biosintesis ini memiliki hubungan dekat dengan metabolism nukleotida, yaitu melalui precursor ATP dan 59-phosphoribosyl19-pyrophosphate (PRPP). • Biosintesis ini dimulai dengan kondensasi ATP dan PRPP dikatalisis oleh ATP-phosphoribosyltransferase (ATP-PRT) 

10. Biosintesis Isoleusin • Dalam metabolisme isoleusin mengalami reaksi transaminasi oksidatif sehingga berbentuk asam keto • Isoleusin disintesis dalam organisme mikro • Biosintesis isoleusin dimulai dari asam a ketobutirat yang dibentuk dari treonin • Mealui beberapa tahap reaksi asam ketobutirat diubah menjadi isoleusin

11. Biosintesis Leusin • Leusin dapat diubah menjadi asam keto melalui reaksi transaminasi oksidatif • Asam keto melalui beberapa tahap reaksi diubah menjadi asetil Co-a • Leusin adalah salah satu asam amino esensial yang disintesis oleh organisme mikro atau tumbuhan dari asam piruvat

12. Biosintesis Lisin • Lisin adalah asam amino monokarboksilat • Lisin dapat diubah menjadi asam amino lain namun irreversible artinya tidak terjadi reaksi deaminasi • Melalui beberapa tahap reaksi , lisin dapat diubah menjadi asam glutarat • Lisin dapat terbentuk dari asam aspartat melalui beberapa tahap reaksi • Asam aspartat diubah menjadi aspartat beta semialdehid yang bereaksi dengan asam piruvat menjadi lisin • Biosintesis lisin terjadi dalam bakteri • Ragi dapat memproduksi lisin dari asam a ketoglutarat dengan asetil Co-a

13. Biosintesis Metionin • Metionin dapat diubah menjadi sistein dan bersifat irreversible • Homoserin yang terbentuk pada reaksi pengubahan metionin menjadi serin dapat diubah menjadi asam a ketobutirat. • Biosintesis metionin berawal dari asam aspartat. • Asam aspartat ini dapat diubah berturut-turut menjadi beta aspartilfosfat , aspatatsemialdehida , homoserin , sistationin , homosistein dan metionin • Biosintesis ini terjadi pada tumbuhan dan organisme mikro.

14. Biosintesis Treonin • Treonin mengalami metabolisme yang serupa dengan serin, asam ketobutirat kemudian diubah menjadi propionil Co-a yang selanjutnya diubah menjadi suksinil Co-a • Treonin juga dapat diubah menjadi glisin dan asetaldehida dengan cara pemecahan molekulnya • Reaksi pemecahan molekul treonin ini berlangsung oleh enzim aldolase treonin dan piridoksalfosfat sebagai koenzim • Biosintesis treonin berasal dari asam aspartat melalui beberapa tahap

15. Biosintesis Triptofan • Triptofan mengandung ciincin indol • Metabolisme Triptofan melalui jalur kinurenin-antarnilat , yaitu suatu metabolisme melalui tahap reaksi yang menhghasilkan asam a , ketoadipat yang membentuk asetoasetil Co-a • Metabolisme kinurenin dan asam 3-hidroksi antarnilat merupakan senyawa antara • Triptofan juga dibentuk dari reaksi fosfoenolpiruvat eritrosa 4 –fosfat

16. Biosintesis Alanin • Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. • Alanin dibentuk dari piruvat dan oksaloasetat oleh transaminasi dari glutamat . • Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin melalui kerja enzim alanin transaminase. • Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin yaitu: • 1.   Secara langsung melalui degradasi protein • 2.   Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT). • Glutamat + piruvat ßàα-ketoglutarat + alanin

17. Biosintesis Serin • Metabolisme serin berlangsung melalui reaksi deaminasi yang menghasilakn asam piruvat • Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. • NADH- dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. • Aktivitas aminotransferase  dengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase. • Metabolismenya menggunakan treonin aldolase selaku katalis

18. Biosintesis Aspartat • Biosintesis aspartat seperti halnya glutamat, aspartat ini disintesis dengan satu langkah sederhana melalui reaksi transaminasi dibantu dengan kerja enzim pengkatalisis, yaitu aspartat aminotransferase. • Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. • Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase . • Aspartat ini akan menjadi senyawa turunan untuk jalur biosintesis lisin, metionin, treonin, dan isoleusin pada tumbuhan

19. Biosintesis Glutamat • Glutamat dibentuk dari ammonia dan α-ketoglutarat, suatu senyawa antara siklus asam sitrat, melalui kerja L-glutamat dehidrogenase (GDH). • α-ketoglutarat dan ammonia membentuk glutamat dengan bantuan tenaga pereduksi, yaitu NADPH. • Reaksi ini merupakan dasar penting dalam biosintesis asam amino karena glutamat merupakan donor gugus amino dalam biosintesis asam amino yang lain melalui reaksi transaminasi.

20. Biosintesis Asparagin • pembentukan asam amino asparagin berasal langsung dari prekursornya yaitu aspartat dengan dikatalisis oleh asparagin sintetase

21. Biosintesis Glutamin • Glutamin dibentuk dari sebuah kerja enzim glutamin sintesis. • Glutamat sintase merupakan enzim yang bereaksi pada reaksi yang irreversible namun glutamat dehydrogenase berperan dalam reaksi yang dapat balik (reversible) • Glutamin dibentuk langsung dari glutamat dan ammonia, energi untuk sintesis ini didapatkan dari adenosine tri phosphate (ATP). • Aktivitas glutamat sintetase berlokasi di sitoplasma

22. Biosintesis Prolin • Prolin disintesis dari glutamat atau ornitin.  • Prolin disintesis dari glutamat direduksi menjadi α-semialdehida dengan bantuan glutamat kinase dehidrogenase.  • Kemudian metabolit ini mengalami penutupan menjadi pirolin 5-karboksilat dan reduksi lebih lanjut menjadi prolin dengan bantuan enzim pirolin karboksilat reduktase.  • Prolin adalah penghambat alosterik pada reaksi awal biosintesisnya. • Langkah utama sintesis prolin juga dibentuk dari ornitin melalui ornitin δ-aminotransferase (OAT).

23. Biosintesis Tirosin • Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin dengan bantuan enzim fenilalanin hidroksilase sebagai katalis. • Tirosin dapat diubah menjadi asam p-hidroksifenil piruvat dengan cara transaminiasidengan bantuan enzim tirosin ketoglutarat transaminase dan piridoksal fosfat sebagai koenzim • Asam p-hidroksifenil piruvat diubah menjadi asam fumarat dan asetoasetat lalu diubah menjadi asetil co-a dan asam asetat

24. Biosintesis Glisin • Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin hidroksimetiltransferase. • Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF. • Glisin dapat mengalami reaksi deaminasi oksidati oleh glisin oksidase , yaitu enzim yang terdapat pada jaringan hati dan ginjal • Glisin akan diubah menjadi asam glioksilat dan amino • REAKSI KIMIA GLISIN: • GLISIN ASAM GLIOKSILAT • CH₂ (NH₂) COOH + ½ O₂ CHO – COOH + NH₃ • Dapet berfungsi dalam proses penawar racun • Serin dibentuk dari asam 3-fosfogliserat

25. Biosintesis Sistein • Sistein dan sistin adala 2 senyawa yang reversible dan mengalami metabolisme yang sama dalam tubuh • Dalam metabolisme sistein dapat diubah menjadi asam piruvat melalui 3 cara : • Mengubah sistein dengan enzim sistein desulfhidrase • Melalui pembentukan asam sisteinsulfinat , kemudian diubah menjadi asam beta sulfinilpiruvat sehingga membentuk asam piruvat • Melalui reaksi transaminasi membentuk asam tiolpiruvat dan diubah jadi asam piruvat • Sistein dan sistin dibuat dari metionin , terlebih dahulu diubah menjadi homosistein lalu bereaksi dengan serin membentuk homoserin dan sistein