Metabolisme Asam AminoSantoso

Bag. Biokimia Fakultas Kedokteran

Unviersitas Diponegoro

Tujuan Instruksional Umum (TIU)

Setelah mengikuti pokok bahasan Metabolisme Asam Amino diharapkan mahasiswa mampu

menjelaskan pemanfaatan asam amino dalam tubuh manusia

Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

• Menjelaskan klasifikasi asam amino berdasarkan biosintesisnya.

• Menjelaskan biosintesis asam amino.• Menjelaskan klasifikasi asam amino

berdasarkan proses katabolismenya.• Menjelaskan peran asam amino dalam

menghasilkan energi.

Tujuan Instruksional Khusus (TIK)

• Menjelaskan peran asam amino untuk menghasilkan produk lain selain energi.

• Menjelaskan siklus urea sebagai mekanisme pembuangan unsur nitrogen dari tubuh.

• Menjelaskan kaitan biomedik metabolisme asam amino dengan beberapa kelainan atau penyakit dengan pemberian contoh kasus klinik.

Prior Knowledge

• Bab 4 : Asam Amino, Murray et al, Biokimia Harper (Hafalkan singkatan asam amino)– Contoh : Glisin (Gly), Glutamin (Gln) dsb

• Bab 17 : Ikhtisar Metabolisme Antara, Murray et al, Biokimia Harper (Fokus pada metabolisme antara protein)

• Bab 18 : Siklus Asam Sitrat, Murray et al, Biokimia Harper (Fokus pada molekul intermediate)

Referensi

• Murray et al, Biokimia Harper, Bab 30-33• Santoso., Seri Buku Biokimia Kedokteran :

Metabolisme Asam Amino, Fakultas Kedokteran UNDIP, 2012

• themedicalbiochemistrypage.org

Perjalanan ProteinDan Metabolisme Asam Amino

Asupan Protein dicerna menjadi asam amino

Transport di sirkulasi ke sel

Sintesis protein Protein Fungsional

Degradasi

Protein

Asam Amino

Metabolit

8

Pencernaan Protein

Lambung: Pepsinogen Pepsin (max. act. pH 2)

Usus halus: Tripsinogen Tripsin

Trypsin membantu :Chymotrypsinogen menjadi chymotrypsinProelastase menjadi elastaseProcarboxypeptidase menjadi carboxypeptidase

Aminopeptidases (intestinal epithelia)

Enteropeptidase

9

LumenO

lig

op

epti

des

A

sam

Am

ino

Penyerapan di usus halus

Oligopeptides

Amino Acids

Peptidases

DarahProteinTransport

Epitel

Overview

Asam Amino

Asupan Protein

(70-100 g/hari)Protein Tubuh

(35-200 g/hari)

PurinPirimidinHemeNiasin

NeurotransmiterPoliamina

NH3 Urea

Asam Keto

Glukosa

Benda Keton

CO2

+Air

Adrenalin DOPA NoradrenalinTiroksin Melanin

11

Klasifikasi Asam Amino

• Essential and Non-essential

• Glukogenik and Ketogenik

Asam Amino non essensial pada manusia

• Dapat diperoleh bukan dari makanan

• Dapat dibentuk dari asam -keto dengan transaminasi dan reaksi kelanjutannya

• Alanine• Asparagine• Aspartate• Glutamate• Glutamine

• Glycine• Proline• Serine• Cysteine (from Met*)• Tyrosine (from Phe*)

* Asam amino esensial

13

Asam Amino esensial pada manusia

• Diperoleh dari makanan

• Manusia tidak dapat membuat dalam tubuh

• Arginine*• Histidine*• Isoleucine• Leucine• Valine

• Lysine• Methionine• Threonine• Phenylalanine• Tryptophan

* Essential in children, not in adults

14

Biosintesis Asam amino

Amino Acid1 +-Keto Acid2 Amino Acid2 +-Keto Acid1

NH3+

-O2CCH 2CH2CHCO 2-

Glutamate

OR-CCO 2

-+

O-O2CCH 2CH2CCO 2

-

-Ketoglutarate

NH2

R-CHCO 2-

+

Pyridoxal phosphate (PLP)- Dependent Aminotransferase

Alanin

Piruvate

Transaminasi

Enzim : Transaminase = amino transferase

GOT = Glutamat Oksaloasetat Transaminase = Aspartat transaminase

GPT = Glutamat Piruvat Transaminase = alanin transaminase

Glutamat --------------------- Glutarat

Aspartat ---------------------- Oksaloasetat

Alanin ----------------------- Piruvat

Pasangan asam amino dengan asam ketonya

16

Transaminasi

Glutamate -Ketoglutarate + +Pyruvate Alanine

Glutamate -Ketoglutarate + +Oxaloacetate Aspartate

Glutamate-PyruvateAminotransferase(Alanine Transferase ALT)

Glutamate-OxaloacetateAminotransferase(Aspartate Transferase AST)

Blood levels of these aminotransferases, also called transaminases,are important indicators of liver disease

Overview non-e aa biosynthesis

Cys

Suksinil

LysAla

asetil-koA

Oksalo asetat

Asp

Fumarat

Asn

Propionil

Phe

Glu

ProHis

Arg

Gln

Hyp

Tyr

Piruvat

sitrat

koA

GlutaratMalat

Ser

Gly

Hyl

Biosintesis Asam amino non-esensial

Siklus Krebs

SUKSINIL-KoA

KARBOHIDRAT LIPID PROTEIN

ASETIL-KoA

OKSALOASETAT SITRAT

ISOSITRAT

α-KETOGLUTARAT

MALAT

SUKSINAT

FUMARAT

NAD+

NAD+

NAD+

NADH + H+

NADH + H+

NADH + H+

FAD

FADH2

GTP GDP

SIKLUS KREBS

Silus Krebs

• GLIKOGEN

• GLUKOSA

PIRUVAT ASETIL-KoA ASETO ASETIL-KoA

ASAM LEMAK

TRIGLISERIDA STEROID

KOLESTEROL

BENDA KETON

ASAM AMINO GLUKOGENIK

ASAM AMINO

KETOGENIK

LAKTAT

KREBS CYCLE

20

Asam Amino Glukogenik• Akan dimetabolisme menjadi -

ketoglutarate, pyruvate, oxaloacetate, fumarate, atau succinyl CoA

Phosphoenolpyruvate Glucose• Aspartate• Asparagine• Arginine• Phenylalanine• Tyrosine• Isoleucine

• Methionine• Valine• Glutamine• Glutamate• Proline• Histidine

• Alanine• Serine• Cysteine• Glycine• Threonine• Tryptophan

21

Asam Amino Ketogenik• Dimetabolisme menjadi asetil KoA atau

asetoasetil KoA

• Isoleucine• Leucine *• Lysine *• Threonine

• Tryptophan• Phenylalanine• Tyrosine

* Leucine and lysine are only ketogenic

Katabolisme Unsur Karbon

(C)

Using amino acids for energy

• Carbohydrates --> 4 calories/gram• Fat ---------------- -> 9 calories/gram• Amino acids ----> 4 calories/gram

How are amino acids metabolized for energy?

Overview of ketoacid katab.

Cys

Suksinil

Leu

LysAla

asetil-koA

Asetoasetat

Oksalo asetat

Asp

Fumarat

Asn

PropionilVal

Phe

Glu

ProHis

IleArg

Gln

Hyp

Tyr

Pir uvat

sitrat

koA

GlutaratMalat

TrpSer

Thr Gly

Met

glucose

Glycogenic ; overall

Cys

Suksinil -koA

Ala

asetil-koA

Oksalo asetat

Asp

Fumarat

Asn

PropionilVal

Glu

ProHis

Arg

Gln

Hyp

Pyruvate

sitrat

koA

GlutaratMalat

Ser

Gly

Met

glucoseAsam amino glikogenik

Glycogenic ; pyruvic

Cys

Suksinil

Ala

asetil-koA

Oksalo asetat

Fumarat

Hyp

Pyruvate

sitrat

koA

GlutaratMalat

Ser

Gly glucoseAsam amino glikogenik

Keluarga piruvat

Glycogenic ; oxaloacetic

Suksinil

asetil-koA

Oksalo asetat

Asp

Fumarat

Asn

sitrat

koA

GlutaratMalat

glucoseAsam amino glikogenik

Keluarga Oksaloasetat

Glycogenic ; glutaric

Suksinil

asetil-koA

Oksalo asetat

Fumarat

Glu-semiald

Glu

Pro

His

Arg

Glnsitrat

koA

GlutaratMalat

glucose

Orntn

Keluarga Glutarat

Asam amino glikogenik

Glycogenic ; via succinyl-c0A

Suksinil-koA

asetil-koA

Oksalo asetat

Fumarat

Propionil-koAVal

Pyruvate

sitrat

koA

GlutaratMalat

Met

glucoseAsam amino glikogenik

Keluarga suksinil-koA

Ketogenic

Suksinil

Leu

Lys

asetil-koA

Asetoasetat

Oksalo asetat

Fumarat

Pyruvate

sitrat

koA

GlutaratMalat

glucose

Asam amino ketogenik

Ketogenic & Glycogenic

Suksinil

Ala

asetil-koA

Asetoasetat

Oksalo asetat

Fumarat

Propionil

Phe Ile

Tyr

Pyruvate

sitrat

koA

GlutaratMalat

TrpSer

Thr Gly glucose

Biosintesis Produk Lain

Special products :

Adrenalin Noradrenalin DOPA

Thyroxine Melanin Purines

Pyrimidines Heme Creatin phosphate

Polyamines Carnitine Neurotransmitters

Histamine NO Niacin

Overview of special product synthesis.

melanine

Uric acid

Tyr

Gly

Dopamin, norepinephrin, epinephrin

Creatine phosphate

Asp

serotonin

Gln

Histamine

Niacin

Gln

Purine

His

Bilirubin

T3, T4(Tyroxine)

melatonin

pyrimidineAsp

Trp

Creatinine

Arg

Gly

Arg

Hem

Gly

NO

NAD/NADP

Katabolisme Unsur Nitrogen

(N)

Pengambilan N dari asam amino

1. Oksidasi deaminasi Glutamat

2. Transaminasi

Oksidasi deaminasi Glutamat

Reactions of glutamate dehydrogenase

Ringkasan pengambilan N

glutamate dehydrogenase

trans- aminase

Amino acids

Keto acids

alpha-keto- glutarate

glutamate

NH4+

NADH

NAD

CO2 + H2OKetone bodies

glucose

Katabolisme Unsur N

As. amino

Kreatinin

Creatin fosfat

Asam urat

Basa PurinAmonia

UREA

N ditransport ke Liver sebagai Glutamin dan Alanin

Amoniak berbahaya terhadap SSP

Sel otak mengirim NH3 sbg Glutamin

+H3N COO-

COO-

O COO-

COO-

glutamate-keto-glutarate

+H3N CONH2

COO-

glutamine

transaminase

Glutamine synthetase

Sel Otot mengirim NH3 sbg Ala

+H3N CH3

COO-

O CH3

COO-

alaninepyruvate transaminase

•Terutama sel otot skelet

Gln dan Ala diangkut ke liver...

• Di Liver, Gln dikonversi kembali menjadi glutarat

+H3N COO-

COO-

glutamate+H3N CONH2

COO- glutaminase

+ NH3glutamine

Releasing the N...•Glutamate dehydrogenase can work here too...

+H3N COO-

COO- O COO-

COO-

glutamate

alpha-keto-glutarate

glutamatedehydrogenase

+NH3

NAD+ NADH

Alanine can release N...

+H3N CH3

COO-

O CH3

COO-

+H3N COO-

COO-

O COO-

COO-

alanine pyruvatetrans-aminase

glutamate-keto-glutarate

++

NH3

glutamatedehydrogenase

Glucose-alanine cycle

muscle liver

Ala Ala pyruvate

glucoseglucose

pyruvate

Glu -KG -KG Glu

NH3 NH3glutamate

dehydrogenaseglutamate

dehydrogenase

amino acids urea cycle

Disposing of NH3

• In the liver, NH3 is converted to urea

O

H2N NH2

The Urea Cycle

Keseimbangan Nitrogen

Tubuh

Protein + Asam amino

Urea

Kreatinin

As. Urat

Amonium

Keseimbangan Nitrogen

Positip

Negatip

Seimbang

Pertumbuhan, pemulihan

Sakit, Trauma, perdarahan

Terima Kasih