MAKALAH biokimia
-
Upload
nununglupphayah -
Category
Documents
-
view
25 -
download
0
description
Transcript of MAKALAH biokimia
BAB I
PENDAHULUAN
Asam amino adalah salah satu senyawa yang ada di dalam tubuh makhluk
hidup yang diantaranya hewan dan manusia yang berguna untuk sebagai sumber
bahan utama pembentukan protein dalam tubuh.
Asam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus
fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimia
seringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C)
yang sama (disebut atom C "alfa" atau α). Gugus karboksil memberikan sifat
asam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam amino
bersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basa
pada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadi
zwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyak
dipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitu
sebagai penyusun protein.
Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikat
empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H),
dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai samping
yang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.
Atom C pusat tersebut dinamai atom Cα ("C-alfa") sesuai dengan
penamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsung
dengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom Cα ini,
senyawa tersebut merupakan asam α-amino.
Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantai
samping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asam
amino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar,dan hidrofobik
jikanonpolar
BAB II
PEMBAHASAN
Jalur metabolik utama dari asam amino
Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi
asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis
asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan
ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi melalui siklus asam serta
siklus urea sebagai proses pengolahan hasil sampingan pemecahan asam amino.
Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.
Jalur-jalur metabolik utama asam amino
Reaksi Metabolisme Asam AminoTahap awal metabolism asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino,
kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino.
Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
1. Transaminasi
Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan
pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain.
Dalam reaksi transaminasi ini gugus dari suatu asam amino dipindahkan
kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat, α ketoglutarat
atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino,
2
sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Ada dua enzim
penting dalam transaminasi yaitu alanin transaminase dan glutamate
transaminase yang bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut : Alanin
transaminase
Asam amino + asam piruvat asam α keto + alanin glutamat
transaminase
asam amino + asam α ketoglutarat asam α keto + asam
glutamat
Reaksi transaminasi bersifat reversible. Pada reaksi ini tidak ada gugus
amino yang hilang, karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino
diterima oleh asam keto.
Alanin transaminase merupakan enzimyang mempunyai
kekhasaterhadap asam-asam amino yang lain. Dengan demikian, alanin
transaminase dapat mengubah berbagai jenis asam amino menjadi alanin,
selama teersedia asam piruvat. Glutamate transaminase merupakan enzim
yang mempunyai kekhasan terhadap glutamate-ketoglutarat sebagai satu
pasang substrat, karena itu enzim ini dapat mengubah asam-asam amino
menjadi asam glutamate. Apabila alanin transaminaseterdapat dalam jumlah
banyak, maka alanin yang dihasilkan dari reaksitransaminasi akan diubah
menjadi asam glutamate.
Alanin + asam α ketoglutarat asam piruvat + asam glutamat
Enzim yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi tersebut ialah alanin-
glutamat transaminase.
Dari reaksi-reaksi di atas dapat dilihat bahwa walaupun ada beberapa
jalur reaksi transaminasi, namun asam ketoglutarat merupakan akseptor gugus
amino yang terakhir. Dengan demikian hasil reaksi transaminasi keseluruhan
ialah asam glutamate.
Reaksi transaminasi ini terjadi dalam mitokondria maupun dalam cairan
sitoplasma. Semua enzim transaminase tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat
sebagai koenzim. Telah diterangkan bahwa piridoksalfosfat tidak hanya
3
merupakan koenzim pada reaksi transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi
metabolism yang lain.
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,
menghasilkan asam amino baru.
2. Deaminasi Oksidatif
Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam
glutamate. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamate dapat
mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamate
dehidrogenase sebagai katalis.
Asam glutamate + NAD+ asam α ketoglutarat + NH4+ +
NADH + H+
4
Dalam proses ini asam glutamate melepaskan gugus amino dalam
bentuk NH4+. Salain NAD+ glutaat dehidrogenase dapat pula menggunakan
NADP+ sebagai akseptor electron. Oleh karena asam glutamate merupakan
hasil akhir proses transaminasi, maka glutamate dehidrogenase merupakan
enzim yang penting dalam metabolism asam amino.
Sua jenis dehidrogenase lain yang penting ialah L-asam amino oksidase
dan D-asam amino oksidase. L-asam amino oksidase adalah enzim
flavoprotein yang mempunyai gugus prostetik flavinmononukleotida (FMN).
Enzim ini terdapat dalam sel hati pada endoplasmic reticulum dan bukan
merupakan enzim penting. D-asam amino oksidase adalah juga enzim
flavoprotein . enzim ini mempunyai FAD sebagai gugus prostetik dan
terdapat dalam sel hati. Oleh karena D-asam amino oksidase jarang terdapat
dalam tubuh manusia, maka fungsinya belum diketahui dengan jelasContoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi
menghasilkan amonium (NH4+). 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 siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.
5
Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi
energi
Pada gambar terlihat bahwa asetil Koenzim A merupakan senyawa
penghubung antara metabolism asam amino dengan siklus asam sitrat. Ada dua
jalur metabolic yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A, yaitu jalur
asam piruvat dan melalui asam asetoasetat.
Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam pirufat
ialah alanin, sistein, glisin, serin, dan treonin. Alanin menghasilkan asam piruvat
dengan langsung pada reaksi transaminasi dengan α ketoglutarat. Serin mengalami
reaksi dehidrasi dan deaminasi oleh enzim serin α dehidratase. Treonin diubah
menjadi glisin dan asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. Glisin kemudian
diubah menjadi asetil KoA melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan
satu atom karbon, seperti metil, hidroksi metil, dan formil. Koenzim yang bekerja
disini adalah tetrahidrofosfat.
SIKLUS UREA
Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang
selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea
yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam
siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:
6
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
dengan L-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
Metabolisme Beberapa Asam amino
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non
esensial, melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non
asam amino menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen.
7
Tetapi, hati merupakan tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi
surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam amino dikeluarkan melalui
transaminasi, deaminasi dan pembentukan 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 asam amino glukogenik, ketogenik serta
glukogenik dan ketogenik.
Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke
jalur produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat
atau oksaloasetat. Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa
melalui jalur glukoneogenesis. Semua asam amino kecuali lisin dan leusin
mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah asam amino yang semata-
mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil KoA atau
asetoasetil KoA
Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin,
triptofan, dan tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita
kenal bahwa ada 3 kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan
kelaparan pengurangan rangka 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
sehingga harus ada di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini
dinamakan asam amino esensial. Selebihnya adalah asam amino yang dapat
disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini dinamakan asam amino non-
esensial.
Asam
amino non-
esensial
Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate,
Glutamine, Glycine, Proline, Serine, Tyrosine
Asam Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine,
8
amino
esensial
Methionine*, Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine
Glutamat dan aspartat
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi
sederhana. Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan
selanjutnya oleh aspartat aminotransferase, AST.
biosintesis glutamat
Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran
penting glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi
transaminasi. Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus
urea.
Alanin
Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya
oleh otot. Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma,
kebalikan transaminasi yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan
produksi urea. Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi
glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin.
Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul, alanin, jaringan perifer
mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon didaur ulang dan
mayoritas nitrogen dieliminir.
9
Siklus glukosa-alanin
Sistein
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan
metionin dikatalisis 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 SAM menjadi S-adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein
selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim
10
adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali menjadi metionin
oleh metionin sintase.
Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus
ini peran S-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 diubah menjadi metionin bukan AMP.
Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin
menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan
bantuan enzim sistationin liase sistationin diubah menjadi sistein dan α-
ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi.
Peran metionin dalam sintesis sistein
Tirosin
11
Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah
dari fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin,
hal ini akan mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.
Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen
digabungkan ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang
dihasilkan adalah tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan
dalam status tereduksi oleh NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase
(DHPR).
Biosintesis tirosin dari fenilalanin
Serin
Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat.
NADH-linked 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.
Glisin12
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.
Aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin
Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis
oleh glutamat dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat
juga dihasilkan oleh reaksi aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino
diberikan oleh sejumlah asam amino lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor
umum nitrogen amino.
Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat
transaminase, 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
dan glutamin dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat
dengan inkorporasi langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen
lain. Tetapi asparagin terbentuk oleh reaksi amidotransferase.
13
BAB III
PENUTUP
Reaksi yang Umum Terjadi pada Metabolisme Asam Amino
Transaminasi
Katalis: enzim aminotransferase.
Mentransfer gugus amino ke α-ketoglutarate hasilnya: asam keto +
glutarate.
1. Alanin transaminase
Piruvat + asam α-amino jadinya: L-alanin + Asam α-keto.
2. Glutamate transaminase
α-ketoglutarat + asam α-amino jadinya: L-glutamat + asam α-keto.
Lysine, threonine, proline, dan hidroksiproline tidak mengalami
transaminasi.
Deaminasi
Pemindahan gugus amino dan ion H.
Hasilnya ammonia (NH3).
Rangka karbonnya mengalami:
o Dioksidasi pada siklus krebs.
o Digunakan untuk glukoneogenesis.
o Diubah menjadi asam lemak.
Enzimnya glutamate dehidrogenase:
14
o Reversibel.
o Sebagai enzim pengendali.
o Inhibitor alosterik: ATP, GTP, NADH.
o Aktivator alosterik: ADP, GDP.
o Didapat di berbagai jaringan dalam sitoplasma dan mitokondria.
Enzimnya glutamate dehidrogenase:
Siklus Urea
Ammonia yang toxic (NH3) diubah menjadi ammonium ion (NH4+).
NH4+ diubah di liver jadi urea.
Urea terdiri dari 2 NH2:
o 1 dari NH4+.
o 1 dari aspartate.
Urea diekskresikan ke urin.
Jika asam amino berlebihan:
Untuk sintesis protein.
Untuk sintesis produk khusus.
Kalau masih sisa, dikatabolisme:
o N untuk urea.
o Kerangka karbon untuk senyawa amfibolik (bisa dipecah jadi
energi atau sintesis glukosa).
o Senyawa amfibolik yang terbentuk dapat digunakan untuk sintesis
lemak dan glikogen.15
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2009. Metabolisme Asam Amino. http://mastegar.blogspot.com/2009/11/ metabolisme-asam-amino.html diakses pada 25 Mei 2010.
Poedjadi, Anna dan Titin Supriyanti. 2007. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta : UI-Press.
16