METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO

1. METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO Drh Kadek Rachmawati, M.Kes

2. PROTEIN : polimer asam amino • Fungsi protein : * sebagai enzim * sebagai hormon * sbg alat transport dalam darah, mis : transfe- rin transpor zat besi * mempertahankan keseimbangan asam-basa cairan tubuh * sebagai antibodi * bagian dr struktur sel/jaringan/organ

3. PROTEIN STRUKTURAL : protein yg berfungsi struktural, mis.: kolagen, keratin dll. • PROTEIN FUNGSIONAL : protein yg mengerjakan fungsi tertentu, mis. : enzim, hormon. RUMUS ASAM AMINO : R - CH – NH3+ NH3+ gugus amino COO- R – CH – kerangka karbon COO-

4. PENCERNAAN PROTEIN Protein Pepsin dalam lambung Duodenum Tripsin, Kimotripsin, Elastase Peptida Kecil Sel mukosa usus halus Dipeptidase, Karboksipeptidase, Aminopeptidase Asam amino, Dipeptida & Tripeptida Asam amino Darah Asam amino Sel tubuh

5. PENCERNAAN PROTEIN : • Protein dalam makanan dicerna proteosa pepton polipeptida asam amino • HCl lambung : 1. Mengaktifkan proenzim 2. Denaturasi protein 3. pH optimum pepsin akan menghidrolisis protein dalam lambung selanjutnya pencer- naan diteruskan dalam usus oleh enzim2 endo- peptidase lainnya dan enzim2 eksopeptidase. dipeptidase Dipeptida asam amino ke dlm darah Rennin : koagulasi susu pd hewan muda/bayi

6. DAFTAR ASAM AMINO PENYUSUN PROTEIN : • Essesial : Non-essensial : • Arginin * Alanin • Histidin * Asparagin • Isoleusin * Aspartat • Leusin * Sistein • Lisin * Glutamat • Metionin * Glutamin • Fenilalanin * Prolin • Treonin * Serin • Triptofan * Tirosin • Valin * Hidroksilisin * Hidroksiprolin

7. METABOLISME ASAM AMINO • Asam amino yg terbentuk di usus akan diabsorbsi dan dibawa oleh peredaran darah ke dalam sel-sel tubuh. • METABOLISME ASAM AMINO DI DALAM SEL : 1. KATABOLISME : * Katabolisme Nitrogen asam amino UREA * Katabolisme kerangka karbon asam amino se- nyawa amfibolik 2. ANABOLISME sintesis protein Ada 20 jenis asam amino dasar : 10 macam adalah asam amino essensial 3. PEMBENTUKAN PRODUK KHUSUS

8. ASAM AMINO PROTEIN N PRODUK KHUSUS UREA KERANGKA C SENYAWA AMFIBOLIK ENERGI BIOSINTESIS MENJADI SENYAWA LAIN • Apabila asam amino dr makanan berlebihan (melebi- hi kebutuhan tubuh untuk sintesis protein, produk khu sus dll.) maka kelebihan/sisanya tak dapat ditim bun diubah menjadi lemak sebagai cadangan ka- lori tubuh

9. PADA KEADAAN ASAM AMINO DR MAKANAN BER- LEBIHAN : 1. Untuk sintesis protein 2. Untuk sintesis produk khusus (serotonin) dll. 3. Sisa katabolisme N urea Kerangka C senyawa amfibolik ( mis. Anggota Siklus Asam Sitrat ) Sintesis lemak & glikogen • PADA KEADAAN KELAPARAN > katabolisme Asam amino : 1. N urea 2. Kerangka C dr asam amino senyawa amfibolik Energi & Sintesis glukosa

10. KESEIMBANGAN NITROGEN : • Protein dlm tubuh bersifat dinamis, selalu ada sintesis dan degradasi • Dengan mengukur jumlah Nitrogen yg masuk dan ke luar dpt diperkirakan kondisi meta- lisme protein tubuh, oleh krn Nitrogen dlm tubuh t.u. tdp pd protein • ‘N’ masuk tubuh lewat makanan • ‘N’ ke luar tubuh lewat urin, keringat & feses

11. Keseimbangan Nitrogen tubuh positif bila ‘N’ masuk tubuh > ‘N’ ke luar dr tubuh sin- tesis protein > katabolisme asam amino Mis. : pertumbuhan, hamil, penyembuhan • Keseimbangan Nitrogen tubuh negatif berar ti katabolisme asam amino > sintesis protein Mis. Saat kelaparan, sakit • Keseimbangan Nitrogen yg seimbang Mis. : pada orang dewasa normal dan sehat

12. BIOSINTESIS ASAM AMINO 1. Dari senyawa amfibolik α-ketoglutarat glutamat glutamin Piruvat alanin Oksaloasetat aspartat asparagin D-3-fosfogliserat serin 2. Dari asam amino non essensial lain Glutamat prolin hidroksiprolin Glisin serin

13. 3. Dari asam amino essensial Metionin + serin sistein Phenilalanin tirosin Lisin hidroksilisin

14. KATABOLISME NITROGEN ASAM AMINO As.α-amino As α-ketoglutarat NH3 CO2 As.α-keto L-glutamat urea transaminasi Hasil akhir : 1. Organisme ureotelik urea (mamalia) 2. Organisme urikotelik asam urat (reptil & burung ) 3. Organisme ammonitelik ammonia (NH3) pd ikan bertulang

15. TAHAP KATABOLISME NITROGEN ASAM AMINO 1. TRANSAMINASI 2. DEAMINASI OKSIDATIF 3. TRANSPOR AMONIA 4. SIKLUS UREA

16. TRANSAMINASI R-CH-NH2 R’-C=O COOH COOH R-C=O R’-CH-NH2 COOH COOH • Dikatalisis oleh enzim transaminase = aminotransferase • Koenzim : piridoksal fosfat

17. Enzim transaminase didapatkan pada hampir seluruh jaringan mamalia, yaitu : 1. Alanin transaminase Piruvat Asam α-amino L-alanin Asam α-keto 2. Glutamat transaminase α-ketoglutarat Asam α-amino L-glutamat Asam α-keto

18. Praktis semua ‘N’ asam amino yg dikatabo- lisme akhirnya menjadi bagian dari asam amino glutamat • Hal ini penting krn pd proses deaminasi oksi datif, yg paling cepat pd mamalia adalah : dari asam amino glutamat

19. DEAMINASI OKSIDATIF NAD(P)+ NAD(P)H + H+ NH3 L-GLUTAMAT -KETOGLUTARAT • ENZIMNYA: L-GLUTAMAT DEHIDROGENASE • REVERSIBEL • SEBAGAI ENZIM PENGENDALI • INHIBITOR ALLOSTERIK: ATP, GTP, NADH • AKTIVATOR ALLOSTERIK: ADP, GDP • DIDAPAT DI BERBAGAI JARINGAN DALAM SITOPLASMA DAN MITOKONDRIA

20. TRANSPOR AMONIA • Amonia bersifat toksik, jadi tidak diangkut dlm bentuk bebas dr jaringan ekstrahepatik • Mekanisme utama : 1. Terjadi pada sebagian besar jaringan : Enzim Glutamin sintetase akan mengubah ammonia menjadi glutamin nontoksik Glu + NH4+ + ATP Gln + H2O + ADP + Pi glutamin sintetase Glu = glutamat, Gln = glutamin

21. Glutamat didapat dr α-ketoglutarat (TCA cy- cle) melalui reaksi transaminasi dgn asam ami- no lain Glutamin diangkut dlm darah ke hati, ginjal dan gut • Dlm hati glutamin dihidrolisis untuk melepas ammonia yg akan masuk siklus urea • Glutamin + H2O Glutamat + NH4+ • Dalam ginjal glutaminase membebaskan ammonia untuk diekskresikan dgn kelebihan asam darah

22. 2. Mekanisme yg terjadi di otot * 30% dr amino Nitrogen yg dibentuk dr kata- bolisme protein dikirim ke hati sebagai alanin * Siklus glukosa – alanin Glikolisis pd otot menghasilkan asam piruvat, piruvat akan mengalami transaminasi mem- bentuk alanin Piruvat + Glutamat Alanin + α-ketoglutarat Kemudian Alanin diangkut ke hati, di hati terjadi reaksi sebaliknya : α-ketoglutarat + Alanin Glutamat + Piruvat

23. Glutamat kemudian mengalami deaminasi oksi- datif membentuk ammonia dan α-ketoglutarat. • Ammonia masuk siklus urea • Piruvat yg terbentuk mengalami Glukoneogene- sis di hati membentuk glukosa kemudian di angkut dalam darah kembali ke otot Pada kelaparan sumber utama glukoneogene- sis di hati adalah asam2 amino hasil pemecahan protein otot

24. SKEMA TRANSPOR AMONIA Sebagian besar jaringan OTOT HATI Asam2 amino NH4+ -KG Glu Ala Pyr Glukosa Glutamat ATP NH4+ H2O ADP, Pi Glutamin GutamatUrea NH4+ Glutamines H2O Glutamin Glu-KG Pyr Ala Glukosa Glutamin sintetase

25. SIKLUS UREA NH2dari ammonia • C = Odari CO2 NH2dari aspartat • Terjadi di hati, produk akhirnya urea masuk sirkulasi darah dibuang lewat ginjal (urin) • Termasuk reaksi endergonik : Sintesis 1 mol urea perlu 3 mol ATP

26. SIKLUS UREA

27. KATABOLISME KERANGKA KARBON ASAM AMINO • Kerangka C asam amino senyawa amfibolik ( se- nyawa keto) • Asam amino yg membentuk senyawa amfibolik anggo ta siklus asam sitrat : Oksaloasetat, fumarat, suksi nil KoA, ketoglutarat bersifat glukogenik (dapat membentuk glukosa) • Asam amino yg membentuk piruvat akan membentuk oksaloasetat bersifat glukogenik • Asam amino yg membentuk asetil KoA (tidak lewat piruvat) / aseto asetil KoA bersifat ketogenik dapat membentuk senyawa keton

28. Asam amino yg murni ketogenik : Leusin & Lisin • Asam amino ketogenik dan glukogenik : Isoleusin, Fenilalanin, Tirosin • Asam amino yg lain bersifat Glukogenik

29. KATABOLISME KERANGKA KARBON ASAM AMINO

30. PRODUK KHUSUS • ASAM AMINO PRODUK KHUSUS • Glisin heme, purin, glutathion, kre atin, asam glikokholat • Metionin donor gugusan metil • Arginin kreatin • Histidin histamin • Triptofan serotonin • Fenilalanin, Tirosin melanin, adrenalin, noradre- nalin, tiroksin • Glutamat GABA (Gamma Amino Buti- ric Acid)

31. TERIMA KASIH