Makalah Biokimia

Judul MakalahTrimetilamina N-oksida (TMAO) dan Siklus Urea

DISUSUN UNTUK MEMENUHI TUGAS BIOKIMIA

Kelompok 2

Penyusun :

Mujizat Alam230210130065

M Taufiq Hidayah230210130056

Taufik Candra 230210130057

Khairul Umami230210130055

Luthfi Fauzan A230210130058

M Albar Ghiffar230210130060

Fahmi Ghiffari N230210130022

Lukman Bima P230210130075

Elsi Sri Mulyani230210130052

Joana Viviani230210130054

Nurul Fadliani230210130053

Justine Ardelia230210130077

Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan

Universitas Padjadjaran

2014

KATA PENGANTARPuji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan Rahmat, Inayah, Taufik dan Hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam administrasi pendidikan dalam profesi keguruan.Adapun makalah biokimia tentang Trimetilamina N-oksida (TMAO) dan Siklus Urea ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan bayak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam pembuatan makalah ini.Harapan semoga makalah ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga penyusun dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini.

Jatinangor,16 November 2014Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Trimetilamina N-oksida (TMAO) adalah senyawa organik dalam kelas amina oksida dengan rumus (CH3) 3NO. TMAO berupa padatan tidak berwarna biasanya ditemui sebagai dihidrat, merupakan produk dari oksidasi trimetilamina dan metabolit umum pada hewan. Osmolyte-nya ditemukan dalam ikan air asin, hiu, pari, moluska, dan krustasea. Kandungan ini lebih tinggi terdapat pada ikan laut dalam dan krustasea, di mana ia dapat menangkal protein-mendestabilisasi efek tekanan. TMAO terurai menjadi trimetilamina (TMA) yang merupakan pemberi utama bau khas pada ikan. TMAO berfungsi untuk mempertahankan tekanan osmotik dalam tubuh yang berpengaruh pada sistem osmoregulasi.Alat ekskresi ikan berupa ginjal opistonefros yaitu merupakan tipe ginjal yang paling primitive. Pada ginjal ini, tulbulus-tubulus bagian anterior telah lenyap, beberapa tubulus bagian tengah berhubungan dengan testis serta terdapat konsentrasi dan pelipatgandaan tubulus di bagian posterior. Mekanisme eksresi ikan air tawar berbeda dengan ikan air laut. Ikan air tawar mengeksreksi ammonia dan aktif menyerap ion anorganik melalui insang serta mengeluarkan urine dalam jumlah besar. Sebaliknya pada ikan air laut mengeksresksikan sampah nitrogen berupa trimetilamin oksida (TMO), mengekresikan ion-ion lewat insang dan mengeluarkan urine sedikit. (Buku Biologi unuk SMU, Hartini Etik Widayati, Intan Pariwara, 2009).Sistem Osmoregulasi ialah sistem pengaturan keseimbangan tekanan osmotik cairan tubuh (air dan darah) dengan tekanan osmotik habitat (perairan). Tekanan osmotik adalah tekanan yang diberikan pada larutan yang dapat menghentikan perpindahan molekul-molekul pelarut ke dalam larutan melalui membran semi permeabel (proses osmosis). Karena begitu besar manfaat dari TMAO, sehingga membuat kami mencoba untuk mempelajari dan memahami mengenai TMAO beserta siklus urea pada ikan ini secara lebih mendalam baik dari definisi TMAO itu sendiri, kemudian peranan TMAO, dan terakhir siklus urea pada ikan.

1.2. Rumusan Masalah

1.2.1. Apa itu Trimetilamina N-oksida (TMAO)?

1.2.2. Bagaimana sifat dan reaksi dari Trimetilamina N-oksida (TMAO) ?

1.2.3. Bagaimana siklus urea pada ikan?

1.3. Tujuan

1.3.1. Untuk mengetahui zat Trimetilamina N-oksida (TMAO).

1.3.2. Untuk mengetahui lebih mendalam mengenai sifat dan reaksi Trimetilamina N-oksida.1.3.3. Untuk mengetahui siklus urea pada osmoregulasi dan ekskresi ikan.BAB IIPEMBAHASAN2.1. Pengertian Trimetilamina N-oksida

Trimetilamina adalah senyawa organik dengan rumus N (CH3)3. Senyawa ini tak berwarna, higroskopik, dan mudah terbakar dimana amina tersier memiliki bau kuat amis rendah konsentrasi dan amonia seperti bau pada konsentrasi yang lebih tinggi. Ini adalah gas pada suhu kamar, namun biasanya dijual di tabung gas bertekanan atau sebagai 40% larutan dalam air. Trimetilamina merupakan produk dari dekomposisi tumbuhan dan hewan. Ini adalah substansi terutama bertanggung jawab untuk bau yang sering dikaitkan dengan fouling ikan, beberapa infeksi, dan bau mulut. Hal ini juga terkait dengan mengambil dosis besar kolin dan karnitin.

Trimetilamina adalah dasar nitrogen dan dapat mudah terprotonasi untuk memberikan kation trimethylammonium. Trimethylammonium Klorida adalah senyawa higroskopis tak berwarna berwujud solid dibuat dari asam klorida. Trimetilamina adalah barang nukleofil, dan reaksi ini adalah dasar dari sebagian besar aplikasi tersebut. Berikut merupakan srtruktur dari trietilamin :

Trimetilamina disusun oleh reaksi amonia dan metanol menggunakan katalis:

3 CH3OH + NH 3 (CH3)3N + 3H2O

Reaksi ini coproduces yang methylamines lain, dimetilamin (CH3) 2NH dan metilamina CH3NH 2. Trimetilamina juga telah disiapkan melalui reaksi amonium klorida dan paraformaldehyde, menurut persamaan berikut:

9 (CH 2 =O) n + 2n NH 4 Cl 2n (CH 3 ) 3 NHCl + 3n H 2 O + 3n CO 2

Pada aplikasinya trimetilamina digunakan dalam sintesis kolin, hidroksida tetramethylammonium, pengatur pertumbuhan tanaman, sangat dasar resin pertukaran anion, dan pewarna agen meratakan. Gas sensor untuk menguji kesegaran ikan mendeteksi trimetilamina.2.2. Siklus UreaPada hewan, ureotelik, ammonia yang dihasilkan dari deaminasi asam amino diubah menjadi urea di dalam hati oleh mekanisme siklik, yaitu siklus urea, yang pertama kali ditemukan leh Hans Krebs dan Kurt Henseleit pada 1932. Krebs dan Henseleit menemukan bahwa kecepatan pembentukan urea dari ammonia oleh irisan tipis hati yang disuspensikan di dalam medium buffer aerobic dipercepat oleh penambahan salah satu dari tiga senyawa spesifik, ornitin, sitrulin, atau arginine. Pembentukan urea berasal dari ornitin, sitrulin, dan arginin yang disebut daur ornitin.

Langkah-langkah pembentukan urea: Sitrulin dibentuk dengan penambahan CO2 dan amonia pada ornitin. CO2 dan amonia berasal dari karbamilfosfat. Karbamilfosfat berasal dari CO2 dan amonia, dan membutuhkan energi dari ATP.

Dari sitrulin akan terbentuk arginin dalam dua langkah intermediet. Langkah pertama, sitrulin dan aspartat membentuk arginosuksinat yang memerlukan ATP dan ion Mg. Pada tahap kedua terbentuk arginin dari arginosuksinat.

Arginin tentunya merupakan salah satu asam amino baku yang ditemukan pada protein. Walaupun ornitin dan sitrulin juga merupakan asam -amino, golongan ini tidak terdapat sebagai unit pembangun molekul protein. Ketiga senyawa ini merangsang aktivitas sintesis urea jauh melampaui aktivitas senyawa bernitrogen umum lainnya yang diuji. Struktur ketiga senyawa aktif ini memperlihatkan bahwa ketiganya mungkin berhubungan satu sama lain dalam satu urutan, dengan ornitin sebagai pemula sitrulin dan selanjutnya sitrulin menjadi pemula arginin.Arginin telah lama diketahui dapat terhidrolisa menjadi ornitin dan urea oleh kerja enzim arginase.

Arginin + H2O ( ornitin + ureaKrebs menyimpulkan bahwa suatu proses siklik terjadi, dengan ornitin memegang peranan serupa dengan oksalaasetat di dalam siklus asam sitrat. Molekul ornitin bergabung dengan satu molekul NH3 dan satu CO2 membentuk sitrulin. Molekul kedua ammonia ditambahkan ke sitrulin, membentuk arginin, yang lalu terhidrolisis menghasilkan urea, dengan pembentukan kembali molekul ornitin. Semua organisme yang mampu melakukan biosintesis arginin dapat mengkatalisis reaksi-reaksi ini sampai ke titik arginin, tetapi hanya hewan ureotelik yang dilengkapi sejumlah besar enzim arginase, yang mengkatalisis hidrolisis tidak dapat kembali menjadi arginin, membentuk urea dan ornitrin. Ornitrin yang diregenerasi ini lalu siap untuk memulai putaran selanjutnya siklus urea ini.Urea, yang merupakan produk siklus ini, merupakan senyawa netral, tidak beracun dan larut di dalam air. Molekul ini diangkut melalui darah menuju ginjal dan dikeluarkan ke dalam urin.2.3. Tahapan kompleks siklus urea Gugus amino pertama yang memasuki siklus urea muncul dalam bentuk ammonia bebas, oleh deasimenasi oksidatif glutamate di dalam mitokondria sel hati. Reaksi ini dikatalisis oleh glutamate dehidrogenase, yang memerlukan NAD+.Glutamat- + NAD+ + H2O -ketoglutarat2- + NH4+ + NADH + H+1. Reaksi pada sintesis karbamil fosfatAmonia bebas yang terbentuk segera dipergunakan, bersama-sama dengan karbon dioksida yang dihasilkan di dalam mitokondria oleh respirasi, untuk membentuk karbamoil fosfat di dalam matriks, pada suatu reaksi yang bergantung kepada ATP, yang dikatalisis oleh enzim karbamoil fosfat sintetase I. Angka Romawi ini menunjukkan bentuk mitokondria enzim ini, untuk membendakannya dari bentuk sitosolnya (II).

Dalam reaksi pembentukan karbamil fosfat ini, satu mol ammonia bereaksi dengan satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamoil fosfat sintetase. Reaksi ini membutuhkan energy, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Disamping itu sebagai kofaktor dibutuhkan Mg2+ dan N-asetil-glutamat.

Karbamoil fosfat + CO2(Go= -3,3 kkal/molKarbamoil fosfat sintetase I merupakan enzim pengatur, enzim ini memerlukan N-asetilglutamat sebagai modulator positif atau perangsangnya. Karbamoil fosfat merupakan senyawa berenergi tinggi, molekul ini dapat dipandang sebagai suatu pemberi gugus karbamoil yang telah diaktifkan. Perhatikan bahwa gugus fosfat ujung dari dua molekul ATP dipergunakan untuk membentuk satu molekul karbamoil fosfat.2. Reaksi pada pembentukan siturulinPada tahap selanjutnya dari siklus urea, karbamoil fosfat memberikan gugus karbamoilnya kepada ornitin untuk membentuk sitrulin dan membebaskan fosfatnya, dalam suatu reaksi yang dikatalisis oleh ornitin transkarbamoilase yang terdapat pada bagian mitokondria sel hati, yakni enzim mitokondria yang memerlukan Mg2+.

Karbamoil fosfat + ornitin ( sitrulin + Pi- + H+Sitrulin yang terbentuk sekarang meninggalkan mitokondria dan menuju ke dalam sitosol sel hati.

Gugus amino yang kedua sekarang datang dalam bentuk L-aspartat, yang sebaliknya diberikan dari L-glutamat oleh kerja aspartat transaminase.

Oksalasetat + L-glutamat L-aspartat + -ketoglutarat

L-Glutamat tentunya menerima gugus amino dari kebanyakan asam amino umum lainnya oleh transaminasi menjadi -ketoglutarat. Pemindahan gugus amino kedua ke sitrulin terjadi dengan reaksi pemadatan di antara gugus amino aspartat dan karbon karbonil sitrulin dengan adanya ATP, untuk membentuk agininosuksinat. Reaksi ini dikatalisa oleh arginosuksinat sintetase sitosol hati, suatu enzim yang tergantung kepada Mg2+.

3. Reaksi pada asam argininosuksinatSelanjutnya siturulin bereaksi dengan asam aspartat membentuk asam argininosuksinat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinat sintese. Dalam reaksi tersebut ATP merupakan sumber energy dengan jalan melepaskan gugus fosfat dan berubah menjadi AMP.

Sitrulin + aspartat + ATP argininosuksinat + AMP + PPi + H+Pada tahap selanjutnya argininosuksinat segera terurai oleh argininosuksinat liase untuk membentuk arginin dan fumarat bebas.

Argininosuksinat arginin + fumarat

Fumarat yang terbentuk, kembai menuju kumpulan senyawa antara siklus asam sitrat4. Reaksi pada penguraian asam argininosuksinatDalam reaksi ini asam asam argininosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam fumarat. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinase, suatu enzim yang terdapat dalam hati dan ginjal.2.4. Daur Urea Berkaitan dengan Daur Asam SitratStokiometri sintesis urea adalah: CO2+NH4++3ATP+Aspartat+2H2O(Urea+2ADP+2Pi+AMP+PPi+fumaratPirofosfat dihidrolisis dengan cepat dan dengan demikian 4 ikatan fosfat energy tinggi (-P) digunakan dalam reaksi ini untuk membentuk 1 molekul urea. Sintesis asam fumarat pada daur urea merupakan reaksi penting sebab reaksi ini mengkaitkan daur urea dengan daur asam sitrat. Fumarat mengalami hidrasi menjadi malat, yang pada gilirannya dioksidasi menjadi oksaloasetat. Oksaloasetat dapat mengalami:1. Mengalami transaminasi menjadi aspartat

2. Berubah menjadi glukosa melalui jalur glukoneogenesis

3. Berkondensasi dengan Asetil Ko-A membentuk sitrat

4. Berubah menjadi pirufat

Pengkotak-kotakan daur urea dan reaksi-reaksi yang menyertainya juga penting. Pembentukan NH4+ oleh glutamate dehidrogenase, penggabungannya ke dalam karbomoil fosfat dan sintesis siturulin berikutnya terjadi di matriks mitokondria. Sebaliknya tiga reaksi dalam daur urea berikutnya terjadi dalam sitosol.2.5. Pengeluaran Kelebihan NH4+ pada HewanDari penelitian biokimia komparatif pada berbagai spesies hewan, telah ditemukan bahwa nitrogen amino dikeluarkan dalam salah satu dari tiga bentuk utama, yaitu sebagai ammonia, urea, atau sebagai asam urat. Kebanyakan spesies ekuatik, seperti golongan teleos atau ikan bertulang, mengeluarkan nitrogen amino sebagai ammonia dan karenanya dinamakan hewan ammonotelik; kebanyakan hewan terrestrial (daratan) mengeluarkan nitrogen amino dalam bentuk urea dan karenanya merupakan hewan ureotelik; dan burung, kadal, serta ular mengeluarkan nitrogen aminonya sebagai asam urat dan dinamakan hewan urikotelik.

Dasar perbedaan tersebut terletak pada anatomi dan fisiologi organisme yang berbeda dalam hubungannya dengan kebiasaan organisme tersebut. Ikan bertulang mengangkut nitrogen amino di dalam darah sebagai glutamine, tetapi mengeluarkannya dalam bentuk ammonia melalui insangnya, yang mengandung glutaminase, dan karenanya menyebabkan hidrolisis glutamine menjadi glutamate dan ammonia. Karena ammonia larut di dalam air, molekul ini segera terbawa pergi dan terlarutkan oleh sejumlah besar air yang melalui insang tersebut. Ikan bertulang, karenanya memerlukan sistem urin yang kompleks untuk mengeluarkan ammonia.

Namun demikian, selama berlangsung evolusi biologi dan beberapa spesies akuatik belajar hidup pada daerah kering, pengeluaran nitrogen amino sebagai ammonia melalui insang tidak dimungkinkan. hewan daratan lambat laun mengembangkan metode yang berbeda untuk mengeluarkan nitrogen amino. Hewan tersebut memerlukan ginjal dan kelenjar urin untuk mengeluarkan produk buangan bernitrogen yang larut dalam air, tetapi karena NH3 bebas dapat segera dapat segera menembus membrane secara langsung ke dalam urin dapat mengakibatkan absorbsinya kembali ke dalam darah. Terdapat kerugian lain karena ammonia terdapat di dalam darah terutama sebagai ion NH4+, pengeluarannya akan memerlukan pengeluaran anoin dalam jumlah yang sama seperti anion klorida atau fosfat. Untuk menghasilkan hal yang kompleks ini kebanyakan hewan darat dilengkapi oleh kemampuan mengeluarkan nitrogen amino sebagai urea, yang bersifat netral, larut di dalam air, dan tidak beracun. Akan tetapi, kapasitas untuk membuat dan mengeluarkan urea memerlukan tenaga dalam bentu energi ATP.BAB III

PENUTUP

3.1 KesimpulanTrimetilamina adalah senyawa organik dengan rumus N (CH3)3. Senyawa ini tak berwarna, higroskopik, dan mudah terbakar dimana amina tersier memiliki bau kuat amis.Sintesis asam fumarat pada daur urea merupakan reaksi penting sebab reaksi ini mengkaitkan daur urea dengan daur asam sitrat. Nitrogen amino dapat dikeluarkan dalam tiga bentuk utama, yaitu sebagai ammonia, urea, atau sebagai asam urat. Kebanyakan spesies ekuatik, seperti golongan teleos atau ikan bertulang, mengeluarkan nitrogen amino sebagai ammonia (hewan ammonotelik); kebanyakan hewan terrestrial (daratan) mengeluarkan nitrogen amino dalam bentuk urea (hewan ureotelik); dan burung, kadal, serta ular mengeluarkan nitrogen aminonya sebagai asam urat (hewan urikotelik).3.2 Saran

Akan lebih baik lagi jika kami diberi waktu didalam mempelajari ini lebih mendalam, sehingga kedepannya dalam pengaplikasian kami sebagai sarjana kelautan bias lebih maksimal karena pemahaman dasar kami yang cukup.DAFTAR PUSTAKAAlasalvar, C. and T. Taylor. 2002. Seafood Quality, Technology and Association of Official Analytical Chemist (AOAC). 1984. Official Methods of Analysis. 14th Edition. Washington DC.Lehninger, A. L. 1987. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid II. Erlangga: Surabaya.

Strayer, L. 1995. Biochemistry. W.H freeman and Company: New York.Martoharsono, S. 1976. Biokimia Jilid II. UGM Press: Yogyakarta.