6-metabolisme_asam_amino

8/2/2019 6-metabolisme_asam_amino

http://slidepdf.com/reader/full/6-metabolismeasamamino 1/9

METABOLISME ASAM AMINO

Disajikan sebagai Bahan Kuliah Biokimia bagi Mahasiswa D IIIKebidanan

Penyusun:Heru Santoso Wahito Nugroho, S.Kep., Ns., M.M.KesTelefon:0352-752747 (rumah), 081335251726 (mobile), 0351-895216 (kantor)E-mail:[email protected]

website:www.medikes.dikti.net

Referensi:

Anonim, 2000, P e tu n ju k P r ak ti ku m B io k im i a U n tu k P S IK ( B ) F ak u lt as

Kedok te r an Un i v er s it a s Gad j ah Mada , Yogyakarta: Lab. Biokimia FK UGM

Guyton AC, Hall JE, 1996, Buku A ja r F i s i o l og i Kedok t e r an, Edisi IX, Penerjemah:Setiawan I, Tengadi LMAKA, Santoso A, Jakarta: EGC

http://www.biology.arizona.edu\biochemistry, 2003, The B iol ogy Proje ct -Biochemistry

http://www.bioweb.wku.edu\courses\BIOL115\Wyatt, 2008, WKU Bio 113Biochemistry

http://www.gwu.edu\_mpb, 1998, The Metabolic Pathways of Biochemistry,Karl J. Miller

http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc, 2008, General , Organic andBiochemistry

http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_transport, 2008, Interactive Concepts in B iochemistry: Oxidat ivePhosphorylation

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV,Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC

Stryer L, 1996, B iok im ia , Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah BagianBiokimia FKUI), Jakarta: EGC

1 Mineral-Biokimia-Progsus D3 Kebidanan di Dinkes Ponorogo

mailto:[email protected]

http://www.medikes.dikti.net/

mailto:[email protected]

http://www.medikes.dikti.net/



Pendahuluan

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat

diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalamtubuh kita. Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuhsecara terus menerus diganti (protein turnover ). Contoh dari protein turnover ,tercantum pada tabel berikut.

Contoh protein turnover.

Protein Turnove r r a t e (waktu paruh)

EnzimDi dalam hatiDi dalam plasmaHemoglobinOtotKolagen

7-10 menit10 hari10 hari120 hari180 hari1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:- Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

- Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim

dll.- Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

- Hormon dan fosfolipidSelain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakansebagai sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asamamino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asamamino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketigaadalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta siklus ureasebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino. Keempat

adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam aminoberlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan lipid), tubuhakan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat




dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudiandibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkanglutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkanasam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi menghasilkan amonium (NH 4

+ ). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.




Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklusasam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk

ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnyadibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus ureadigambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2

menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi denganL-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat

menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi

fumarat dan L-arginin




5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan

menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam aminomenjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hatimerupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogentoksik potensial dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi danpembentukan urea. Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui

jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak.Berkaitan dengan hal ini, asam amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asamamino glukogenik, ketogenik serta glukogenik dan ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalurproduksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atauoksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui

jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifatglukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yanghanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dantirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan penguranganrangka karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi

menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehinggaharus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asamamino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam aminolain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-esensial.




Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transaminasisederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase danselanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran pentingglutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi.

Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikantransaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksiurea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosadari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci darisiklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor piruvatdan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen

dieliminir. Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot 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 α-ketoglutarat + alanin


Asamamino non-

esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine,Glycine, Proline, Serine, Tyrosine

Asamaminoesensial

Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*,Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine



Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionindikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin(SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi

norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAMmenjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadihomosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase.Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peranS-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein(secara esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM,semua fosfat dari ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubahmenjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkansistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzimsistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.




Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah darifenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal iniakan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigendigabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yangdihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankandalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase(DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin




Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadiintermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salahsatu dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkanperan signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memilikiperan penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitindari glutamat penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitindari semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasiarginin meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamatsemialdehid yang menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi

semialdehid. Semialdehid didaur secara spontan menjadi Δ 1pyrroline-5-carboxylateyang kemudian direduksi menjadi prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linkeddehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat, sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferasedengan glutamat sebagai donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadiserin oleh fosfoserin fosfatase.

Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serinhidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serinuntuk kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis olehglutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat jugadihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikanoleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum

nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartattransaminase, AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat,oksaloasetat, dan glutamat sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin danglutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat denganinkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapiasparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.


6-metabolisme_asam_amino

Documents