STEP 7

PROTEIN

G.J. MULDER ahli kimia Belanda (1838) memberi nama protein.

Greek – Proteios = Pertama

Terdapat pada tumbuhan dan binatang suatu zat yang paling penting pada molekul makanan karena melengkapi organisme tidak hanya C dan H saja, tetapi juga N dan S; selain itu terdapat paling melimpah dan yang paling banyak melaksanakan kerja dalam sel. Protein berfungsi sebagai perlindungan infeksi, mendukung mekanika dan kekuatan, dan reaksi metabolisme, seluruh fungsi ini penting untuk kehidupan

PROTEIN merupakan suatu makromolekul, juga disebut POLIAMIDA, bila dihidrolisis menghasilkan ASAM-ASAM AMINO; dalam tubuh hidrolisis dimulai pada lambung dengan bantuan enzim pepsin

C. Ciri Molekul Protein

Berat molekul : tinggi (ribuan-jutaan)

MAKRO MOLEKUL

Protein dalam tubuh, umumnya terdiri dari : 20 (dua puluh) macam asam a -amino

Struktur ionik yang benar untuk asam amino pada atau sekitar pH fisiologis.

D. PEMBAGIAN PROTEIN

Asam amino non essensial

Asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh.

Asam amino essensial

Asam amino yang tidak disintesis di dalam tubuh karena itu harus ada dalam makanan. Protein lengkap mengandung semua asam amino essensial contohnya: telur, susu, ginjal, hati.

Protein tidak lengkap

Jagung, protein utamanya Zein, kurang lisina & triptofan.

Gandum, kurang lisina.

Gelatin, kurang triptofan.

Histidin merupakan asam amino essensial pada anak-anak, sedangkan arginin masih dapat disintesis oleh tubuh tapi lambat dan jumlahnya sedikit sehingga tidak mencukupi kebutuhan.

Sisteina dan tirosina, diperkirakan sebagai asam amino semiessensial, diperlukan oleh bayiprematur dan orang dewasa yang sedang sakit.

ASAM AMINO

ESSENSIAL

Isoleusin

Leusina

Treonina

Lisina

Metionina

Fenilalanina

Triptofan

valina

ASAM AMINO

NONESSENSIAL

Alanina

Arginina *

Asparagina

Asam aspartat

Sisteina

Asam glutamat

Histidina *

Glutamina

Glisina

Prolina

Serina

Tirosina*

E. KLASIFIKASI PROTEIN

Berdasarkan hasil Hidrolisa

a-1. PROTEIN SEDERHANA

hidrolisis

ASAM-ASAM AMINO

Contoh : - albumin - histon

- globulin - skleroprotein

a-2. PROTEIN TERKONYUGASI

hidrolisis

asam-asam amino

+ senyawa lain

Contoh : - fosfoprotein - nukleoprotein

- glikoprotein - lipoprotein

- khromopotein

a-3.PROTEIN TURUNAN

( hasil antara hidrolisa tak sempurna)protein sebelum asam aminoContoh :

Proteosa

Pepton

Polipeptida

peptida

Berdasarkan Fungsi

1. ENZIM Contoh: - Tripsin

- Lipase

- Laktase 

2. PROTEIN PEMBANGUN Contoh: - Glikoprotein

- Keratin

- Elastin   

   

3. PROTEIN KONTRAKTIL Contoh: - Miosin

- Aktin    

 

4. PROTEIN PENGANGKUT Contoh: - Hemoglobin - Mioglobin

5. HORMON Contoh: - Insulin

- Growth Hormon

6. RACUN Contoh: - Racun Ular

- Racun Bakteri

7. PROTEIN PELINDUNG Contoh: - Antibodi

- Fibrinogen

8. PROTEIN CADANGAN Contoh: - Ovalbumin

- KaseinA

Berdasarkan Bentuk

Protein Globuler

Rasio Aksial

Panjang : lebar < 10

Contoh : - globulin - albumin

- insulin

2. Protein Fibrous

Rasio aksial > 10

Contoh : - keratin - fibrin

- miosin - kolagen

F. PENCERNAAN PROTEIN

* LAMBUNG

Pepsin

PROTEIN PROTEOSA + PEPTON

Aktivasi : HCl

pH OP : 1 – 2

Rennin

CASEIN CASEIN YANG MENGGUMPAL

Aktivasi : Ca

pH op : 4

Karboksi Peptidase

* POLIPEPTIDA POLIPEPTIDA + AS. AMINO

Akt. : Trypsin

Amino Peptidase

* USUS HALUS PROTEIN PROTEOSA PEPTON PROTEIN PROTEOSA PEPTON

Trypsin

* Aktivasi : Enterorokinase* pH : 5,2 - 6* pH 7, 9 : Autokatalisis

POLIPEPTIDADIPEPTIDA

Khimo-Trypsin

* Aktivasi : Trypsin* pH op : 8

POLIPEPTIDADIPEPTIDA

Elastase

* Aktivasi : Trypsin

POLIPEPTIDADIPEPTIDA

PROTEINPROTEOSAPEPTON

* POLIPEPTIDA POLIPEPTIDA + AS. AMINO

Dipeptidase

* DIPEPTIDA ASAM AMINO

Oksidasi Asam Amino

Pada umumnya, degradasi asam amino dimulai dengan pelepasan gugus amino menghasilkan kerangka C diubah mjd senyawa antara metabolisme utama tubuh

Metabolisme asam amino pada umumnya terjadi di hati

Kelebihan di luar liver dibawa ke hati diekskresikan

Ammonia digunakan kembali utk proses biosintesis

diekskresi scr langsung atau diubah terlebih dahulu mjd asam urat / urea.

Metabolisme Protein

Proses transaminasi : proses yang mana suatu gugus amino dipindahkan, biasanya dari Glu suatu α – keto acid dan reaksi ini menghasilkan asam amino yg terkait plus α-ketoglutarat.

Reaksi transaminasi dikatalis oleh enzim transaminase (aminotransferase)

Reaksi transaminasi membutuhkan koenzim piridoxal phosphat (PLP) yang berasal dari vitamin B6

Aminotranferase mengkatalisis

Glutamate α – KG

Aspartate OAA

Alanine pyruvate

Degradasi asam amino berlanjut dengan pelepasan gugus amino diekskresi

Di dalam mitokondria reaksi deaminasi oxidative dikatalisis oleh L-glutamate dehydrogenase (enzim terdapat dlm matrik mitokondria)

Reaksi kombinasi dr aminotransferase dan glutamate DH trandeaminasi

Glu DH enzim allosterik komplek.

Positive modulator ADP

Negative modulator GTP TCA

Ammonia diubah menjadi Urea dng SIKLUS UREA (UREA CYCLE)

Ditemukan oleh Hans Krebs dan Kurt Henseleit (5thn sblm TCA)

Prekursor urea arginin dgn enzim arginase urea & ornithine

Pembentukan Carbamoyl phosphat simpel molekul tp komplek biosintesisnya

CO2 + NH4+ +2 ATP + H2O Carbamoyl phosphat + 2 ADP + Pi + 3H+

Cp synthetase

Stoickhimotry dr sintesis urea

CO2 + NH4+ + 3 ATP + Aspartat + 2 H2O Urea + 2 ADP + 2 Pi + AMP + PPi+

fumarate

secara energetic high cost

PPi langsung di hidrolisis shg urea cycle 4 phosphat

Fumarat menghubungkan dengan TCA cycle

Fumarat malate OAA

OAA mempunyai beberapa alternatife pathway

Transaminasi mjd aspartate

Diubah mjd glukosa dengan glukoneogenesis pathway

Berkondensasi dgn acetyl co A citrate

Diubah mjd pyruvate

Sintesa urea jalur utama utk pelepasan Ammonia

Gangguan pada salah satu tahap dr urea cycle sngt berbahaya karena tidak ada alternatif jalur yg lain

Arginosuccinase defiesiensi diet surplus arg dan low protein diet

Atom C hasil degradasi Asam amino senyawa intermediet metabolisme utama tubuh

Hyperammonemia

Koma, mutah2 mati

Strategi degradasi asam amino mengubah kerangka C nya menjadi senyawa intermediete dr metabolisme primer yang kemudian dpt diubah menjadi glukosa atau dioksidasi oleh TCA

Kerangka karbon menjadi 7 senyawa :

α –KG OAA

asetil Ko A Suksinil Ko A Piruvat

Asetoasetil Ko A fumarat

Ketogenik Glukogenik

Leusin

Lysine Ile, Phe, Trp, Tyr The rest of A.A

Siklus Nitrogen

Nitrogen adalah elemen yang esensial untuk biomolekul spt as, amino, nukleotida

Semua organisme mampu mengubah ammonia (NH3) menjadi substansi atau senyawa organik yang mengandung N

Reduksi N2 NH3 hanya dapat dilakukan oleh mikroorganisme baik bebas atau yang memerlukan simbiose dengan tumbuhan

proses ini disebut fiksasi nitrogen secara biologis

Reduksi NO3- NH3 : banyak ditemukan pada mikroorganisme dan tumbuhan

Di biosfer harus selalu dipelihara keseimbangan antara N inorganik dan N organik

Konversi nitrogen inorganik nitrogen organik : fiksasi nitrogen dan reduksi nitrogen

Nitrogen organik nitrogen inorganik : katabolisme, dan denitrifikasi

Nitrosomonas mengoksidasi ammonia nitrit

Nitrobacter mengoksidasi nitrit menjadi nitrat

Fiksasi Nitrogen

Merupakan reaksi reduksi nitrogen (N2) menjadi ammonia (NH3)

Beberapa organisme yg mampu melakukan fiksasi nitrogen scr biologis: Kleibsella dan Azotobacter, cyanobacteria

Rhizobium yang bersiombiosis dengan tumbuhan leguminous

Rhizobium akan menginfeksi akar tanaman legum terdapat di dalam sel tumbuhan yang terinfeksi bakteroid

Fiksasi nitrogen melibatkan 2 sistem enzim :

Nitrogenase (komponen I atau protein komplek molibdenum-besi) mengkatalisis reduksi N2

Nitrogenase reduktase (Komponen II atau protein besi) mengkatalisis transfer elektron dari feredoksin / flavodoksin ke nitrogenase

Enzim-enzim yang terlibat sangat sensitif thdp O2

Di dalam akar tanaman lingkungan anaerobik diperoleh dgn adanya protein leghemoglobin yang mengikat O2

Reaksi keseluruhan pada Kleibsella pneumoniae

N2 + 8e- + 16ATP + 16H2O -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16 Pi + 8 H+

Semua asam amino berasal dari senyawa intermediet

Glikolisis, siklus asam sitrat, dan pentose phosphat pathway

Nitrogen masuk ke dalam metabolisme melalui

Glutamat dan Glutamin

Kemampuan organisme utk mensintesis asam amino berbeda-beda

Bakteri dan tumbuhan pada umumnya mampu mensintesis semua asam amino

Mammal hanya separo dari total asam amino

Asam amino esensial Asam amino non esensial

Val, Leu, Phe, Trp, His, Met, Thr, Ile, Lys dan Arg

(utk Arg manusia hanya mampu mensintesis 2/3 dr kebutuhan

Ala, Cys, Gly, Tyr, Asp, Glu, Gln, Pro, Ser, Asn

Asam amino esensial harus diperoleh dari makanan

Berdasarkan prekursor nya, biosintesis asam amino dibagi menjadi 5 famili:

- α – ketoglutarat - piruvat

- 3-phosphogliserat - fosfoenolpiruvat dan eritrose -4P

- Oksaloasetat - Ribosa 5-P

Reaksi Transaminasi telah menghasilkan

Glutamat

Glutamin

Aspartat

Asparagin

Alanin