TUGAS BIOKIMIA PANGAN METABOLISME PROTEIN DAN APLIKASI BIOKIMIA

TUGAS BIOKIMIAPANGANMETABOLISME PROTEIN DAN APLIKASI BIOKIMIAJuwita Desturia Putri Pureta123020106BMetabolisme ProteinProtein adalah komponen penting atau utama bagi sel hewan atau manusia. Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor.Protein memiliki peran yang penting bagi tubuh manusia antara lain sebagai berikut :Sumber energiPembentukan dan perbaikan sel dan jaringanSebagai sintesis hormon, enzim, dan antibodiPengatur keseimbangan kadar asam basa dalam sel

Metabolisme adalah segala proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup. Proses metabolisme terbagi menjadi dua yaitu Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme adalah proses sintesis molekul kimia kecil menjadi besar yang mebutuhkan energi (ATP), katabolisme adalah proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil yang melepaskan energi (ATP).

Metabolisme Protein Protein yang terdapat dalam makanan kita dicernakan dalam lambung dan usus menjadi asam-asam amino, yang diabsorbsi dan dibawa oleh darah ke hati.

Proses metabolisme protein dimulai dari proses pencernaan di mulut sampai di usus halus, dilanjutkan dengan proses metabolisme asam amino. Yaitu sebagian besar zat makanan yang mengandung protein dipecahkan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil terlebih dahulu sebelum diabsorpsi dari saluran pencernaan. Protein diabsorpsi di usus halus dalam bentuk asam amino masuk darah. Dalam darah asam amino disebar keseluruh sel untuk disimpan. Didalam sel asam amino disimpan dalam bentuk protein (dengan menggunakan enzim). Hati merupakan jaringan utama untuk menyimpan dan mengolah protein Perubahan kimia dalam proses pencernaan dilakukan dengan bantuan enzim-enzim saluran pencernaan yang mengkatalisis hidrolisis protein menjadi asam amino.Ada tiga kemungkinan mekanisme pengubahan protein yaitu:sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan dibentuk sel-sel baruMasing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein baru, tanpa ada sel yang mati.Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru. Reaksi metabolisme asam aminoTahap awal reaksi metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan gugus amino, yaitu transminasi dan deaminasi yaitu:a. Transminasi transminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain.Ada dua enzim penting dalam reaksi transminasi yaitu alanin transaminase dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai katalis dalam reaksi berikut : alanin transaminaseAsam amino + piruvat asam keto + alanin glutamat transaminaseAsam amino + asam ketoglutarat asam keto+ asam glutamat Reaksi transminasi bersifat reversibel. Pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang, karena gugus amino yang dilepaskan oleh asam amino diterima oleh asam keto.Alanin transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap asam piruvat-alanin sebagai satu pasang substrat, tetapi tidak terhadap asam-asam amino yang lain.Glutamat transaminase merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai satu pasang substrat.Reaksi transminasi ini terjadi dalam mitokondria maupun dalam cairan sitoplasma. Semua enzim transaminase dibantu oleh piridoksalfosfat sebagai koenzim.b. Deaminasi OksidatifAsam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis.

Asam glutamat + NAD asam ketoglutarat + NH4 + NADH + HDalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4 . Selain NAD glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP sebagai akseptor elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transminasi, maka glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam amino.Pembentukan Asetil Koenzim AAsetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam amino dengan siklus asam sitrat. Ada dua jalur metabolik yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam asetoasetat.Amonia (NH3) merupakan racun bagi tubuh yang dapat meracuni otak sehingga menjadi coma, tetapi tidak dapat dibuang oleh ginjal, sehingga harus diubah dahulu jadi urea (di hati), agar dapat dibuang oleh ginjal. Namun jika hati ada kelainan (sakit) maka proses perubahan NH3 menjadi urea terganggu dan akan menimbulkan penumpukan NH3 dalam darah yang disebut uremia. Siklus UreaDari uraian tentang metabolisme asam amino telah diketahui bahwa NH3 dapat dilepaskan dari asam amino melalui reaksi transaminasi dan deaminasi. Pada reaksi transaminasi gugus-NH2 yang dilepaskan diterima oleh suatu asam keto, sehingga terbentuk asam amino baru dan asam keto lain, sedangkan pada reaksi deaminasi, gugus NH2 dilepaskan dalam bentuk amonia yang kemudian dikeluarkan dari dalam tubuh dalam bentuk urea dalam urine. Amonia dengan kaar yang tinggi merupakan racun bagi tubuh.Urea terbentuk dari ammonia dan karbondioksidamelalui serangkaian reaksi kimia yang berupa siklus, yang mereka namakan siklus urea. Pembentukan urea ini terutama berlangsung didalam hati. Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air, bersifat netral, terdapat dalam urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.

Asam amino yang berlebih akan diuraikan dan tidak disimpan. Untuk mempertahankan kesehatan, seorang dewasa membutuhkan 30-60 gram protein setiap hari. Mutu protein ditentukan dari kelengkapan asam aminonya, jika ada asam amino yang terserap melalui proses pencernaan dan penyerapan namun asam amino tersebut tidak dibutuhkan di dalam tubuh maka asam amino yang bersangkutan akan segera diuraikan menjadi urea. Karena itu kelebihan konsumsi protein (asam amino) yang berlebih tidak akan memberikan manfaat apapun.Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan digunakan untuk memproduksi senyawa Nitrogen yang lain, untuk mengganti N yang telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Adapun enzim yang berperan dalam penguraian protein adalah enzim Protease intrasel berperan dalam menghidrolisis ikatan peptida internal protein sehingga terjadi pelepasan peptida yang kemudian akan diuraikan menjadi asam amino bebas oleh enzim peptidase. Enzim-enzim lain yang bertugas menguraikan asam amino menjadi unit-unit asam amino adalah enzim endopeptidase, aminopeptidase dan karboksipeptidaseBiosintesis Protein Penyusunan protein yang merupakan bagian dari protoplasma berbentuk suatu rantai panjang, sedangkan molekul protein-protein yang lain mirip bola. Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Tahapan sintesis protein yaitu:1. TranskripsiDNA membuka menjadi 2 rantai terpisah. Karena mRNA berantai tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi (dicopy). Rantai yang ditranskripsi dinamakan DNA sense atau template dan kode genetik yang dikode disebut kodogen. Sedangkan yang tidak ditranskripsi disebut DNA antisense/komplementer. RNA Polimerase membuka pilinan rantai DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA sense sehingga terbentuklah rantai mRNA.

2. TranslasiTranslasi adalah proses penerjemahan urutannukleotida atau kodon yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatupolipeptida atauprotein. Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkanrRNA dantRNA tidak ditranslasi.Tempat translasi ini ialahribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaian secara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida.Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaituinisiasi,elongasi,danterminasi.Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.InisiasiTahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom membaca kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya.ElongasiPada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida.

TerminasiTahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian diproses menjadi protein.Aplikasi BiokimiaBiokimia merupakan ilmu yang mempelajari tentang reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul dalam sel hidup. Jika dikaitkan dengan bidang pertanian, khususnya mengenai tanaman, berarti ilmu yang mempelajari tentang reaksi-reaksi kimia atau interaksi molekul yang terjadi pada tanaman.

Aplikasi biokimia banyak membantu perkembangan di bidang pertanian,kedokteran, pangan, farmasi, dan lain-lain. Di bidang kedokteran berperan dalam deteksipenyakit dandiagnosis.Biokimia mempunyai peranan dalam memecahkan masalah gizi, penyakit-penyakit akibat dari kurang gizi terutama pada anak-anak. Adapun salah satu penyebab dari kekurangan gizi adalah asupan makanan, infeksi penyakit. Seperti halnya yang telah di jelaskan di atas dengan mengetahui reaksi-reaksi apa saja yang terjadi dalam tubuh kita, kita dapat mengatasi kekurangan gizi dan kita akan dapat mengatur makanan yang akan kita konsumsi sehingga kita memperoleh manfaat dari makanan secara optimal. Serta kita mampu menghindari dampak dari suatu lingkungan yang tercemar oleh limbah yang membahayakan kesehatan.

Manfaat mempelajari biokimia untuk kita adalah untuk mengetahui tentang reaksi-reaksi kimia penting yang terjadi dalam sel sehingga kita dapat memahami proses-proses yang terjadi dalam tubuh kita. Dengan demikian diharapkan kita dapat menghindari hal-hal dari luar tubuh yang mempengaruhi proses dalam sel-sel tubuh, misalnya kita dapat mengatur makanan yang akan kita makan sehingga kita dapat memperoleh manfaat makanan secara optimal.Fermentasi merupakan salah satu aplikasi dari biokimia.Fermentasiadalah proses produksi energi dalamseldalam keadaananaerobik(tanpaoksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentukrespirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagairespirasidalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.Fermentasi ada tiga, yaitu:Fermentasi alkoholFermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2+ 2 ATP

Contoh fermentasi alkoholFermentasi wine adalah proses dimana juice anggur bersama-sama dengan bahan yang lain yang diubah secara reaksi biokimia oleh khamir dan menghasilkan wine. Bahan untuk proses fermentasi adalah gula ditambah khamir yang akan menghasilkan alkohol dan CO2. CO2akan dilepaskan dari campuran wine menuju udara dan alkohol akan tetap tinggal di fermentor. Jika semua gula buah sudah diubah menjadi alkohol atau alkohol telah mencapai sekitar 15% biasanya fermentasi telah selesai atau dihentikan.Fermentasi asam laktatFermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat.Glukosa dipecah manjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis , membentuk 2 ATP dan 2 NADH.C6H12O6 2Asam Piruvat 2 Asam laktat + 2 ATP

Contoh fermentasi asam laktatYoghurt berasal susu yang kemudian ditambahkan dengan bakteri yang akan membentuk asam laktat. Bakteri yang biasa digunakan dalam proses pembuatan yogurt adalah bakteriBifidobacterium sp., Lactobacillus sp. atau bakteri Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus.

Bakteri-bakteri ini yang akan memicu proses fermentasi dari susu, mengubah laktosa pada susu menjadi asam laktat. Efek lain dari proses fermentasi adalah pecahnya protein pada susu yang menyebabkan susu menjadi kental. Hasil akhirnya susu akan terasa asam dan kental, inilah bentuk yoghurt dasar yang telah jadi.Fermentasi asam cukaMerupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.C6H12O6 2 C2H5OH 2 CH3COOH + H2O + 116 kal(glukosa)

Contoh fermentasi asam cuka Fermentasi asam cuka merupakan satu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini biasa dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter) dengan substrat etanol. Jika diberikan oksigen yang cukup, bakteri-bakteri ini dapat memproduksi cuka dari bermacam-macam bahan makanan yang beralkohol. Bahan makanan yang biasa digunakan yaitu sari buah apel, anggur, biji-bijian fermentasi, malt, beras, atau bubur kentang. Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol.TERIMA KASIH