METABOLISME PROTEIN

METABOLISME PROTEINFUNGSI PROTEIN SUMBER ENERGIMEMBENTUK STRUKTUR SELMEMBENTUK SISTEM PERTAHANAN TUBUHMEMBENTUK SENYAWA TUBUH YANG ESENSIALKESEIMBANGAN ASAM BASAKESEIMBANGAN CAIRAN TUBUHTRANSPOR ZAT GIZI

1. SUMBER ENERGIPROTEIN DIGUNAKAN SEBAGAI SUMBER ENERGI BILA SUPLAI KARBOHIDRAT DAN LEMAK KURANG

KARBOHIDRAT DAN LEMAK ADALAH PROTEIN-SPARING

2. MEMBENTUK STRUKTUR SELSEL TERSUSUN ATAS PROTEINFUNGSI PERTUMBUHAN DAN PEMELIHARAANFUNGSI KOLAGEN YAITU SUATU PROTEIN FIBROUSA DI DALAM TUBUH YANG MEERUPAKAN KOMPONEN JARINGAN IKAT (CONNECTIVE TISSUE)

3. SISTEM PERTAHANAN TUBUH PROTEIN MEMBENTUK ANTIBODY YANG BERTANGGUNG JAWAB UNTUK MELAWAN INFEKSI DAN BENDA ASING YANG MASUK DALAM TUBUH

ANTIBODY : PROTEIN YANG DIHASILKAN OLEH B LIMFOSIT SEBAGAI RESPON ADANYA ANTIGEN (PROTEIN PADA VIRUS ATAU BAKTERI)

IMUNOGLOBULIN (Ig A, Ig E, Ig M) ADALAH PROTEIN

4. KESEIMBANGAN CAIRAN TUBUH PROTEIN DARAH DAPAT MENGHASILKAN TEKANAN ONKOTIK, YAITU TEKANAN UNTUK MEMPERTAHANKAN AGAR CAIRAN TUBUH TETAP BERADA PADA KOMPARTEMENNYA

CAIRAN : - INTRASEL : DI DALAM SEL - EKSTRASEL : a. INTERSELULER B. INTRAVASKULAR

DEFISIENSI PROTEIN DI DALAM DARAH AKAN MENYEBABKAN ODEMA KARENA TEKANAN ONKOTIK YANG DIHASILKAN OLEH PROTEIN TIDAK MAMPU MEMPERTAHANKAN CAIRAN UNTUK TETAP BERADA DI DALAM KOMPARTEMEN, SEHINGGA CAIRAN AKAN KELUAR----ODEMA

Tekanan onkotik

Tekanan darah yang dihasilkan jandtung (tek. Hidrostatik mendorong cairan keluar dari pembuluh darah -----odemaProtein darah akan menarik cairan kedalam Asam amino dalam darahJumlah asam amino dalam darah tergantung jumlah yang diterima dan jumlah yang digunakanProses absorbsi asam amino dalam dingding usus adalah proses transport aktif yang memelukan energiDalam keadaan berpuasa. Konsentrasi asam amino dalam darah 3.5-5 mg/ 100ml darah. Setelah ada asupan makanan menjadi 5-10mg/100ml darah. Dan turun kembali setelah 6 jam.5. MENGATUR ASAM BASA PROTEIN DARAH DAPAT BERPERAN SEBAGAI BUFERPH DARAH DITENTUKAN OLEH KONSENTRASI ION HIDROGENSEMAKIN TINGGI KONSENTRASI ION H SEMAKIN RENDAH PH (SEMAKIN ASAM)ASAM : PH < 7

6. MEMBENTUK SENYAWA TUBUH ESENSIAL HORMON SUATU SENYAWA YANG DIHASILKAN OLEH TUBUH TERSUSUN ATAS PROTEIN UNTUK FUNGSI REGULATOR ENZIM ADALAH PROTEIN YANG MENGKATALIS REAKSI KIMIA DI DALAM TUBUH

HEMOGLOBIN KOMPONEN DARAH YANG TERSUSUN ATAS PROTEIN DAN ZAT BESI

7. TRANSPOR ZAT GIZI PROTEIN DI DALAM DARAH DAPAT BERPERAN PENGANGKUT ZAT GIZI LAINNYACONTOH : - RETINOL BINDING- PROTEIN (RBP) - TRANSFERIN - LIPOPROTEINHuman Insulin

Human insulin is relatively small protein that consist of 51 amino acid in two short Polypeptide chains. Two brigdes link he two chains. A third bridge spans a section within the short chain. Known as disulfide bridges, these link involve the amino acidCystein (Cys), whose side group contains sulfur (S). Cystein connect to each other when bonds form between these side group.

H2NAminogroupCSide chainRHCOOHCarboxylgroupNon-ionized form STRUCTUR ASAM AMINO13Figure: 3.3a, left

Caption:All amino acids have the same general structure. Here is the non-ionized form.

CNOOCHHHHHCNOOCCHHHHHHHGlycineThe simplest amino acid AlanineThe side groupStructure of Amino Acid

20 AminoAcids

Note: VariableR Group15Amino Acids

16PRODUK KHUSUS DARI ASAM AMINO DAN PERAN ASAM AMINO INDIVIDUALPRODUK KHUSUS DAPAT BERASAL DARI ASAM AMINO ITU SENDIRI, KERANGKA C ATAU BAGIAN DARI ASAM AMINO ITU.

ASAM AMINO KECILGLISIN = GLYBERKAITAN DGN SINTESIS: HEME, PURIN, GLUTATION (GLU-CYS-GLY), ASAM GLIKOKHOLAT, KREATINALANIN = ALAASAM AMINO GLUKOGENIK TERPENTING DIEKSPOR DARI OTOT SELAMA PUASA DAN EXERCISEASAM AMINO AROMATIKPHENIL ALANIN (PHE)ZAT BAKAL TYROSINEPADA PENDERITA FENILKETONURIA ENZIM YANG MENGKATALISIS REAKSI DI ATAS YAITU FENILALANIN HIDROKSILASE DEFISIEN (CACAT GENETIK)TYROSIN (TYR)ZAT BAKAL MELANIN PADA MELANOSITZAT BAKAL HORMON TIROID PADA KELENJAR TIROIDZAT BAKAL KATEKOLAMIN: ADRENALIN, NORADRENALIN DAN DOPAMIN NEUROTRANSMITTER PENTINGLanjutan asam amino aromatikTRYPTOPHAN (TRP)ZAT BAKAL SEROTONIN, SUATU NEUROTRANSMITTERZAT BAKAL NICOTINAMIDE HISTIDIN (HIS)ZAT BAKAL UNIT KARBON-TUNGGAL / ONE-CARBON UNIT(FORMIMINO-FH4)DEKARBOKSILASI HISTAMIN MERANGSANG SEKRESI ASAM LAMBUNG DAN KONTRAKSI OTOT POLOS. ASAM AMINO BERCABANG :VAL, ILE, LEUSEMUA ASAM AMINO BERCABANGDIKATABOLISME LEWAT SISTEM BCKADH (BRANCHED-CHAIN KETOACID DEHYDROGENASE) SISTEM INI DEFEKTIF PADA MAPLE SYRUP URINE DISEASELEUCIN (LEU)METABOLISMENYA PERLU BIOTIN

ASAM AMINO BASA ARGININ (ARG)ZAT BAKAL KREATINDIBENTUK PADA DAUR UREA DARI ORNITHINEZAT BAKAL NITRIC OXIDE

LYSIN (LYS)GUGUS LYS BERINTERAKSI DGN GLUTAMIN KETIKA FAKTOR XIIIa MENGUBAH POLIMER FIBRIN MENJADI BEKUAN FIBRIN YG STABIL

ASAM AMINO YG MENGANDUNG S (SULPHUR)CYSTEIN (CYS)MENYEDIAKAN GUGUSSH BAGI GLUTATION, PROTEIN PENGANGKUT ASIL (ACYL) DN KOENZIM A METHIONIN (MET)S-ADENOSIL-METHIONIN ( METHIONIN AKTIF) MERUPAKAN DONOR METIL PADA REAKSI METILASI, MIS: NORADRENALIN ADRENALINMENYEDIAKAN S UNTUK BIOSINTESIS CYSTEINASAM AMINO HIDROKSISERIN (SER)MENYEDIAKAN C UNTUK SINTESIS CYSTEINBAGIAN DARI FOSFATIDIL SERINDIPERLUKAN UTK SINTESIS SFINGOLIPIDSUMBER UTAMA UNIT 1-CARBON DALAM TUBUHTHREONIN (THR)FOSFORILASI THR OLEH PROTEIN KINASE TEJADI PD BEBERAPA MEKANISME TRANSDUKSI SIGNAL

ASAM AMINO ASAM DAN AMIDANYA

GLUTAMATBERPERAN PADA KATAB. N ASAM AMINO (TRANSAMINASI) KOMPONEN GLUTATHION DAN TETRAHIDROFOLATDEKARBOKSILASI PADA NEURON GABA (GAMMA AMINO BUTYRIC ACID)

GLUTAMIN LIHAT SLIDE LANJUTNYAGLUTAMINMENGANGKUT AMONIA DARI JARINGAN EKSTRAHEPATIK KE HATI DAN SPHLANCHNIC BEDIKUT DALAM BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURINIKUT DALAM BIOSINTESIS GMPIKUT DALAM BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PIRIMIDINMENGHASILKAN ION AMONIUM MELALUI KERJA GLUTAMINASE PADA RESPON RENAL TERHADAP ASIDOSISREAKSI DETOKSIFIKASI DI HATIZAT BAKAL GLUTAMAT DALAM NEURONBAHAN BAKAR UTK ENTEROSITASPARTATBIOSINTESIS UREABIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURINBIOSINTESIS AMPBIOSINTESIS NUKLEOTIDA PIRIMIDINBERLAKU SEBAGAI NEUROTRANSMITTER

ASPARAGINSINTESIS N-LINKED DIOGOSAKARIDA

SUMBER ASAM AMINO Asam amino yang beredar dalam darah dapat berasal dari : - katabolisme protein makanan - sintesis dalam tubuhProtein makanan Protein yang berasal dari makanan mengandung 20 macam/jenis asam amino yang penting secara biologis.Dalam lambung:Enzim Pepsin dan Renin dalam suasana asam (pH 1) terjadi denaturasi protein.

Dalam sel-sel mukosa usus halus :Tripsin dan kimotripsinAminopeptidase dan karboksipeptidaseAsam2 amino yang terbentuk , secara aktif ditransport ke dalam darah porta dan kemudian ke sel-sel tubuh untuk homeostasis.Asam amino yang terus menerus beredar dalam darah 2-6 mmol/LPengeluaran asam amino terutama melalui hati, sedikit melalui ginjal dan otot.

Sintesis dalam tubuh :Asam amino hasil pencernaan makanan tidak terdapat dalam perbandingan seperti yang diperlukan oleh tubuh, oleh karena itu perlu disintesis dalam tubuh, terutama asam amino nonesensial.Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak dapat disintesis dalam jumlah yang cukup yaitu : fenilalanin, valin, triptofan, treonin, isoleusin, metionin, histidin, arginin,leusin dan lisin (Pvt Tim Hall)

H2NHHCCOOHCarboxylgroupH2NHCH3CCOOHAminogroupH2NHHCOCNCCHHCH3OHOPeptidebond+H2O+FORMATION OF A DIPEPTIDE BY WAY OF A PEPTIDE BOND30Figure: 3.9a

Caption:(a) When the carboxyl group on one amino acid reacts with the amino group on a second amino acid, a peptide bond forms.

HHHHHHHOOOHHOHHONCCNNCCCCHCH3CH2OHN-terminusNCCCH2COOHCH2NCCCHCH3H3CCH2OHHHONCCHHONCCHHONCCCH2SHOHC-terminusH2NHHCCOOHCarboxylgroupH2NHCH3CCOOHAminogroupH2NHHCOCNCCHHCH3OHOPeptidebond+H2OH2NGlyAlaSerAspN-terminus21354678PheValTyrCysC-terminusCOOH+SUMMARY OF PROTEIN STRUCTURE31Figure: 3.9a-c

Caption:(a) When the carboxyl group on one amino acid reacts with the amino group on a second amino acid, a peptide bond forms. (b) Amino acids can be linked into long chains by peptide bonds. (c) The sequence of amino acids in a polypeptide chain is numbered from the N-terminus (or amino-terminus) to the C-terminus (or carboxyl-terminus).

TABLE 3.2 A Summary of Protein StructureLevelDescriptionPrimarySecondaryTertiaryThe sequence ofamino acidsFormation of-helices and -pleated sheetsOverall three-dimensional shape of a polypeptideQuaternaryShape produced bycombinations ofpolypeptidesStabilized by:Peptide bondsHydrogen bonding betweenpeptide groups along thepeptide backboneBonds and other interactionsbetween R-groups, or between R-groups and thepeptide backboneBonds and other interactionsbetween R-groups, and between peptide backbonesof different polypeptidesGly SerAsp GlsExample: HemoglobinPROTEIN STRUCTURE32Table 3.2

Caption:A summary of protein structure

PENGANTAR METABOLISMEMetabolisme adalah semua perubahan kimia dan energi yang terjadi di dalam jasad hidup atau karena kegiatan jasad hidup.Yang mengalami perubahan adalah substrat reaksi dan energi. Perubahan dikatalisis oleh enzim.Fungsi metabolisme adalah mengekstrak energi dari substrat atau sekelilingnya, menyimpannya dalam senyawa energi tinggi untuk melaksanakan aktivitas/fungsi kehidupan.Secara umum metabolisme mengandung arti pemecahan (katabolisme) dan pembentukan (sintesis/anabolisme). PENGANTAR METABOLISMEKATABOLISME : pemecahan enzimatik dari bahan-bahan yang bermolekul besar (bahan makanan : karbohidrat, lemak dan protein) menjadi senyawa bermolekul kecil/sederhana, seperti : glukosa, laktat, asetat, asam urat, amoniak, CO2 dan urea, sehingga terbebaskan energi.

ANABOLISME : sintesis enzimatik senyawa molekul besar dari senyawa yang lebih sederhana, pada umumnya diperlukan energi. PENGANTAR METABOLISMEMAKANAN DICERNA PRODUK CERNA

DISERAP DI MUKOSA INTESTINUM METABOLISME

HASILNYA : ENERGI DAN METABOLITUNTUK AKTIVITASDIEKSKRESIKARTBOHIDRATPROTEINLEMAKPENCERNAAN DAN ABSORBSIMONOSAKARIDA/TERUTAMA GLUKOSAASAM AMINOASAM LEMAK DAN GLISEROLKATABOLISME--------------------------------------------------------ASETIL - koASIKLUS ASAM SITRAT2H+ATPCO2LINTASAN KATABOLISME UNSUR MAKANANLINTASAN METABOLISME PROTEINDIET PROTEINASAM AMINOTRANSAMINASIKARBOHIDRAT/GLUKOSANITROGEN AMINO DALAM GLUTAMATDEAMINASINH3UREA/UREUMASETIL-KOA SIKLUS ASAM SITRATBENDA KETONDERIVAT NITROGEN (non proteinProtein jaringan

D. DIGESTION AND ABSORPTIONDigestion is facilitated mostly by the stomachs acid and enzymes, wich first denature dietary protein, then cleave them into smaller polypeptides and some amino acid.

Pancreatic an dintestinal enzymes split this poly peptides further to oligo-, tri-,and dipeptides, and then split most of these to single amino acid.

Then carries in the membranes of intestinal cells transport the amino acid into the cells, where they are releases into the bloodstream

What happen in each organd on protein and HCl & enzymes?

MOUTHSalivaryglands

gallbladerliveresophagusstomachpancreasPancreaticductSmall intestinePENCERNAAN PROTEINMULUT : BELUM TERJADI PENCERNAAN

LAMBUNG : PROTEINPEPTIDAHCLPEPSINUSUS HALUS : PEPTIDA ASAM AMINOPANKREATIK PROTEASE PEPTIDASEALKALIPENCERNAANDI LAMBUNG

Terjadi denaturasi protein oleh HCl, sehingga protein mudah dipecah oleh enzim

Dinding lambung menghasilkan pro-enzim pepsinogen, yang diaktifkan oleh HCl menjadi enzim pepsin

Pepsin sangat aktif pada pH 2,5 dan inactif pada pH >5

Sekresi cairan lambung pH 0,8 dan bila bercampur dengan makanan maka pH menjadi 2-2,5 menjadi pH yang ideal untuk mengaktifkan pepsin Pepsin bertanggung jawab 10-20% dari proses pencernaan PENCERNAANDI USUS HALUS

Pemecahan protein terjadi secara efektif di usus halus

Dinding usus dan pankreas menghasilkan pro-enzim tripsinogen dan kimotripsinogen sebagai respon masuknya protein di dalam usus, yang berubah menjadi enzim tripsin dan kimotripsin karena suasana alkali

Enzim lainnya adalah peptidase memecah dipeptida menjadi asam amino

Makanan (protein)Asam AminoHATIASAM KETOUREAS. AS SITRATSEL TUBUHESENSIALAlanine carries amino groups from muscle to the liver for excretionAla-keto- glutaratepyruvateCO2-C=OCH3GluNH4+glucoseCO2-+H3N C HCH3urealiverAla-keto- glutaratemuscle proteinpyruvateCO2-C=OCH3Gluamino acidsglucoseCO2-+H3N C HCH3musclebloodOH2N-C-NH2 44METABOLISME PROTEINDALAM KONDISI NORMAL, HANYA HANYA 15% PROTEIN DI DALAM TUBUH YANG DIUBAH MENJADI ENERGI

PROTEIN DI DALAM TUBUH MENGALAMI TURN OVERPROTEIN SYNTHESISProtein can be synthesized in the body cell (ribosome)Each human being is unique because of small differences in the bodys proteins., which in turn, are determined by genes.When a cell makes a protein, its called the gene for that protein has been expressed. Cells can regulate gene expression to make the type of protein.

Biosintesa proteinDNARNAProteinReplikasitranskripsitranslasiRNA terdiri atas : mRNA (mesenger RNA)(5%)rRNA (ribosomal RNA) (70%)t RNA ( transfer RNA

48

49Protein SynthesisCopyright 2008 John Wiley & Sons, Inc.6-18

Gene expression: information coded in a gene is used to synthesize a producta protein or a molecule of RNA.50

51

53

54Several common functional groups in a single biomolecule.

PROTEIN TURN OVER & AMINO ACID POOLProtein turn over :Whitin each cell, protein are continually being made and brokenWhen protein break down, they free amino acidThese amino acid mix with amino acid from dietary protein form an amino acid pool within the cells and circulating bloodDIETARY PROTEINASAM AMINOPOOL AADLM SELHATI : Kel. AA

Carbon UreaGINJALAsam LemakGlukosaEnergiSintensis proteinBODY PROTEINPemecahan AADari sellDegradasiproteinSintesis senyawaNon proteinTURN OVER PROTEINNITROGEN BALANCEIn healthy adults, protein synthesis balance with degradation, and protein intake from foof balances with nitrogen excretion in the urine, feces and sweat.Nitrogen status is positive in growing infants, children, adolescents, pregnant womenNitrogen status is negative in people who are starving or suffering other severe stresses such as burn, injuries, infections, feverMETABOLISME PROTEINPROSES METABOLISME PROTEIN ADA 2 MACAM : 1. PROSES TRANSAMINASI 2. PROSES DEAMINASI

TRANSAMINASI : PROSES PEMINDAHAN GUGUS AMIN DARI SATU ASAM AMINO UNTUK MEMBENTUK ASAM AMINO BARU CONTOH : PEMBENTUKAN SISTIN DARI METIONIN

DEAMINASI PROSES PENGHILANGAN GUGUS AMIN SEHINGGA AKAN MEMBENTUK SENYAWA BARU CONTOH : PEMBENTUKAN NIASIN DARI TRIPTOFAN

DEAMINATIONWhen amino acid are broken down (as occurs when they are used for energy), they are first deaminated, stripped of their amino groups.Deamination produce ammonia, which the cells release into the bloodstream. The liver pick up the ammonia, converts it into urea (a less toxic compound), and returns urea into the blood.The production of urea increase as dietary protein increase (max 250 g/day)Two products result from deamination : 1. keto acid (the carbon structure without amino group) 2. Ammonia (NH3), a toxic compound Most amino acids can be used to synthesize glucose from pyruvate, they are called a glucogenic amino acidSome amino acids are converted directly to acetyl CoA, they called ketogenic amino acid

PROTEINKARBOHIDRATLEMAKGLUKOSAASAM AMINOGLISEROLASAM LEMAKACETYL Co APIRUVATTCA CYCLENH3H2OCO2JALUR METABOLISME PROTEINGlucogenicAmino acidsNH2NH2PiruvateAcetyl CoATCA CycleKetogenicAmino acidsNH2GlucogenicAmino acidsNH2NH2CoACoenzymeAMINO ACID ENTER THE ENERGY PATHWAYCoenzymeH+E-To electronTransport chainCO2TRANSAMINATIONThe transfer of an amino group from one amino acid to keto acid, producing a new non essential amino acid and a new keto acidThrough many such transamination reactions, involving many different keto acids, the liver cells can synthesize the non essential amino acids COCOOHSide groupCHNH2SidegroupCOOH+CHNH2COOHCOCOOHSidegroupSide group+Keto acid AAmino acid BAmino acid AKeto acid BTRANSAMINATIONKATABOLISME PROTEINPendahuluanKatabolisme atau penguraian protein merupakan satu dalam pertukaran protein tubuh yang terjadi secara kontinu dalam semua bentuk kehidupan.Dewasa normal : 1-2 % protein tubuh diganti/hariProtein diuraikan menjadi asam aminoAs.Amino :- 75-80 % sintesis protein baru - 20-25 % amina membentuk ureum karbon jadi KH dan LemakKecepatan penguraian protein tergantung pada :Respon terhadap kebutuhan fisiologikUsia/waktu paruh proteinEnzim pemecah protein :Protease intraselPeptidaseAminopeptidase dan karboksipeptidasePada Lisosom :Protein ekstrasel, pada membran dan protein intrasel usia panjang, tanpa ATP

Pada Sitosol:Protein berusia pendek, perlu ATP dan Ubikuitin

Katabolisme atom Nitrogen/Amina :1. TransaminasiPemindahan/interkonversi antara sepasang asam amino dan sepasang asam keto.Sebagian besar asam amino (kecuali : lisin,treonin,prolin dan hidroksi prolin)Perlu enzim transaminaseKoenzim piridoksamin fosfat via basa Schiff.

* Gugus amino dipindahkan ke alfa-ketoglutarat membentuk GlutamatGlutamat melepaskan amonia (enzim glutamat dehidrogenase)Inhibitor : ATP, GTP dan NADHAktivator : ADP2. Deaminasi oksidatifAsam amino jadi asam keto mengeluarkan amoniaEnzim asam amino oksidasePerlu FlavinOrgan yang penting dalam mempertahankan kadar asam amino :1. Otot menghasilkan :- Alanin hati- Glutamin ginjal- Valin otak2. Ginjal mengeluarkan :- Amonium urine- Alanin dan serin hati3. Usus menghasilkan :- Alanin hati4. Hati menghasilkan :- Ureum ginjal/urine- Glukosa darah (siklus glukosa-alanin)

Konsumsi 100 gr protein/hari 16,5 gr Nitrogen/hari : - 95 % lewat urine - 5 % lewat fesesKatabolisme asam amino Pemecahan asam amino baik berasal dari diet atau dari biosintesis dimulai dengan melepaskan gugus alfa-amino dari molekulnya melalui 2 reaksi utama :Deaminasi Oksidatif ion amonium Transaminasi asam keto

Semua jaringan tubuh menghasilkan ion amonium dan kadarnya dalam darah tepi sangat rendah.Ion amonium sangat beracun bagi sistem saraf pusat (SSP) dan harus dihilangkan.Otak mengubah amonium menjadi glutamin.Glutamin mempunyai peranan membawa amonium ke hati dan diubah menjadi urea.(urea/ureum sedikit beracun pada SSP)

Bila fungsi hati gagal Keracunan amoniak- penglihatan kabur- tremor- bicara tidak jelas- akhirnya koma (koma hepatikum)- meninggalMETABOLISME ASAM AMINOASAM AMINO YG TERBENTUK DI USUS AKAN DIABSORPSI DAN DIBAWA OLEH PEREDARAN DARAH KE DALAM SEL-SEL TUBUH.METABOLISME ASAM AMINO DI DALAM SEL KATABOLISME :KATABOLISME NITROGEN ASAM AMINO UREAKATABOLIME KERANGKA KARBON ASAM AMINO SENYAWA AMFIBOLIKANABOLISME SINTESIS PROTEINADA 20 MACAM ASAM AMINO DASAR : 10 MACAM ADALAH ASAM AMINO ESENSIAL PEMBENTUKAN PRODUK KHUSUS Overview of Amino Acid Catabolism:Interorgan Relationships

Overview of Amino Acid Catabolism:Interorgan RelationshipsLiverSynthesis of liver and plasma proteinsCatabolism of amino acidsGluconeogenesisKetogenesisBranched chain amino acids not catabolizedUrea synthesisAmino acids released into general circulationEnriched in BCAA (2-3X)Overview of Amino Acid Catabolism:Interorgan RelationshipsSkeletal MuscleMuscle protein synthesisCatabolism of BCAAAmino groups transported away as alanine and glutamine (50% of AA released)Alanine to liver for gluconeogenesisGlutamine to kidneysKidneyGlutamine metabolized to a-KG + NH4a-KG for gluconeogenesisNH4 excreted or used for urea cycle (arginine synthesis)Important buffer from acidosis SEL TUBUH ASAM AMINO N KERANGKA C PROTEIN PRODUK KHUSUS UREA SENYAWA AMFIBOLIK ENERGI BIOSINTESIS MENJADI SENYAWA LAINARAH PANAH TERGANTUNG KONDISIAPABILA ASAM AMINO DARI MAKANAN BERLEBIHAN (MELEBIHI KEBUTUHAN TUBUH UNTUK SINTESIS PROTEIN, PRODUK KHUSUS DLL) MAKA KELEBIHAN/SISANYA TAK DAPAT DITIMBUN JADI DIUBAH MENJADI LEMAK SEBAGAI CADANGAN KALORI TUBUH. PADA KEADAAN ASAM AMINO DARI MAKANAN BERLEBIHAN:UNTUK SINTESIS PROTEINUTK SINTESIS PRODUK KHUSUS (SEROTONIN) DLLSISA KATABOLISME N UREA KERANGKA C SENYAWA AMFIBOLIK (MISALNYA ANGGOTA SIKLUS ASAM SITRAT) SINTESIS LEMAK, SINTESIS GLIKOGEN PADA KEADAAN KELAPARAN: KATABOLISME ASAM AMINO MENINGKAT N UREA KERANGKA C SENYAWA AMFIBOLIK

ENERGI SINTESIS GLUKOSA BIOSINTESIS ASAM AMINO NON ESENSIAL DARI SENYAWA AMFIBOLIKLIHAT SKEMA DARI SEYAWA AMFIBOLIKALFAKETOGLUTARAT GLU GLNPYR ALAOKSALOASETAT ASP ASND-3 FOSFOGLISERAT SERKHOLIN/ GLIOKSILAT GLYDARI ASAM AMINO NON ESENSIAL LAINGLU PRO HIDROKSIPROLINSER GLYDARI ASAM AMINO ESENSIALMET + SER (A.A. NON ESS) CYSPHE TYRLYS HIDROKSILISINSENYAWA AMFIBOLIKSENYAWA AMFIBOLIK:DAPAT DISINTESIS MENJADI SENYAWA LAIN (ANABOLISME)DAPAT DIKATABOLISME / DIOKSIDASI

CONTOH : ANGGOTA SIKLUS ASAM SITRATBIOSINTESIS, MISALNYA DARI -KETOGLUTARAT DAPAT DISINTESIS MENJADI GLUTAMAT ASAM KETO + GUGUS AMINO ASAM AMINO BIOSINTESIS ASAM AMINO NON ESENSIAL DARI SENYAWA AMFIBOLIK

CONTOH:ANGGOTA SIKLUS ASAM SITRAT DAPAT DIUBAH MENJADI ASAM AMINO MELALUI REAKSI TRANSAMINASI (TRANSFER GUGUS AMINO) YG DIKATALISIS OLEH ENZIM TRANSAMINASE (AMINO TRANSFERASE), MISALNYA -KETOGLUTARAT ALANIN / ASPARTAT

GLUTAMAT PIRUVAT/ OKSALOASETAT-KETOGLUTARAT (SUATU ASAM KETO) + GUGUS AMINO (DARI ALANIN) MENJADI GLUTAMAT (SUATU ASAM AMINO), SEDANGKAN ALANIN KEHILANGAN GUGUS AMINONYA DAN BERUBAH MENJADI PIRUVAT (SUATU ASAM KETO) KALAU PEMBERI GUGUS AMINONYA ASPARTAT ASP AKAN MENJADI OKSALOASETAT

CATATAN : PADA TANAMAN/ MIKROORGANISME : GLUTAMAT DIBENTUK DARI -KETOGLUTARAT DGN KATALISIS ENZIM GLUTAMAT DEHIDROGENASE. -KETOGLUTARAT + NH4+ + NADPH + H+ L-GLU + NADP+ + H2O

CONTOH LAIN: ASP :DARI OKSALOASETAT (LEWAT TRANSAMINASI)ALA: DARI PYR (TRANSAMINASI)GLUTAMIN (GLN) Mg++ L-GLU + NH4+ + ATP L-GLN + ADP + PiGLUTAMIN SINTETASECATATAN : BIOSINTESIS ASAM AMINO LAINNYA LIHAT TEXTBOOK KATABOLISME NITROGEN ASAM AMINOAS.-AMINO AS.- KG NH3 CO2 AS.-KETO L-GLUTAMAT UREA TRANSAMINASIHASIL AKHIR:ORGANISME UREOTELIC : UREA ( MAMALIA)ORGANISME URICOTELIC : URIC ACID = ASAM URAT ( REPTIL, BURUNG)ORGANISME AMMONOTELIC : AMMONIA (NH3) IKAN BERTULANG TAHAP KATAB. N ASAM AMINOA. TRANSAMINASIB. DEAMINASI OKSIDATIFC. TRANSPOR AMONIAD. SIKLUS UREA

TRANSAMINASIR CH NH2 R C = O COOH COOH

R C = O R CH NH2 COOH COOH ENZIM TRANSAMINASE = AMINOTRANSFERASEKOENZIM : PIRIDOKSAL FOSFATTRANSAMINASE YG DIDAPATKAN PADA HAMPIR SELURUH JARINGAN PADA MAMMALIA ADALAH: ALANIN TRANSAMINASE PIRUVAT ASAM -AMINO

L-ALANIN ASAM -KETO

GLUTAMAT TRANSAMINASE-KETOGLUTARATASAM -AMINO

L-GLUTAMATASAM -KETOPRAKTIS SEMUA N ASAM AMINO YG DIKATABOLISME AKHIRNYA MENJADI BAGIAN GLUTAMAT. INI PENTING KARENA DEAMINASI OKSIDATIF YG BERJALAN PALING CEPAT PADA MAMMALIA ADALAH DARI L-GLUTAMATASAM AMINO + -KETOGLUTARAT ASAM -KETO + L-GLUTAMATL-GLUTAMAT + NAD(P)+ + H2O -KG + NAD(P)H + H+ + NH4+ ------------------------------------------------------------------ASAM AMINO + NAD(P)+ + H2O ASAM -KETO + NAD(P)H + H+ + NH4+

SENYAWA AMFIBOLIK UREA

DEAMINASI OKSIDATIF

NAD(P)+ NAD(P)H + H+ NH3

L-GLUTAMAT -KETOGLUTARAT

ENZIMNYA: L-GLUTAMAT DEHIDROGENASEREVERSIBEL SEBAGAI ENZIM PENGENDALI INHIBITOR ALLOSTERIK: ATP, GTP, NADHAKTIVATOR ALLOSTERIK: ADP, GDPDIDAPAT DIBERBAGAI JARINGAN DALAM SITOPLASMA DAN MITOKONDRIA TRANSPOR AMMONIAAMMONIA BERSIFAT TOKSIK, JADI TIDAK DIANGKUT DALAM BENTUK BEBAS DARI JARINGAN EKSTRAHEPATIK MEKANISME UTAMA:TERJADI PADA KEBANYAKAN JARINGAN :GLUTAMIN SINTETASE AKAN MENGUBAH AMMONIA MENJADI GLUTAMIN YG NONTOKSIK GLU + NH4+ + ATP GLN +H2O+ADP+Pi GLUTAMIN SINTETASEGLU DIDAPAT DARI -KETOGLUTARAT (TCA CYCLE) MELALUI REAKSI TRANSAMINASI DGN A.A LAIN.GLN DIANGKUT DLM DARAH KEHATI, GINJAL DAN GUT (USUS)

DALAM HATI GLN DIHIDROLISIS UNTUK MELEPAS AMMONIA YG AKAN MASUK SIKLUS UREA GLN +H2O GLU + NH4+ glutaminaseDALAM GINJAL GLUTAMINASE MEMBEBASKAN AMMONIA UNTUK DIEKSKRESIKAN DGN KELEBIHAN ASAM DARI DARAH LIHAT KULIAH KESEIMBANGAN ASAM-BASA

MEKANISME PADA OTOT30% DARI AMINO NITROGEN YG DIBENTUK DARI KATABOLISME PROTEIN DIKIRIM KE HATI SEBAGAI ALANIN (SEBAGAIMANA JUGA GLUTAMIN)SIKLUS GLUKOSA-ALANIN:GLIKOLISIS PADA OTOT MENGHASILKAN PYR (PIRUVAT). PYR DAPAT MENGALAMI TRANSAMINASI MEMBENTUK ALANIN (PYR + GLU ALA + -KG).GLUTAMAT YANG DIGUNAKAN PADA REAKSI TRANSAMINASI TERSEBUT DIBENTUK DARI -KG DAN NH4+ YG BERASAL DARI KATABOLISME ASAM2 AMINO, DGN KATALISIS GLUTAMAT DEHIDROGENASE. KEMUDIAN ALA AKAN DIANGKUT KE HATI. DI HATI TERJADI REAKSI YG SEBALIKNYA :-KG + ALA GLU + PYR. GLU YANG TERBENTUK KEMUDIAN MENGALAMI DEAMINASI OKSIDATIF MEMBENTUK AMMONIA DAN -KG . AMMONIA AKAN DIUBAH MENJADI UREA MELALUI SIKLUS UREA. PYR YG TERBENTUK KEMUDIAN DAPAT DIUBAH MENJADI GLUKOSA MELALUI GLUKONEOGENESIS DI HATI KEMUDIAN GLUKOSA DIANGKUT DALAM DARAH KEMBALI KE OTOT. PADA KELAPARAN SUMBER UTAMA GLUKONEOGENESIS DI HATI ADALAH ASAM2 AMINO HASIL PEMECAHAN PROTEIN OTOT. BANYAK ASAM AMINO DALAM OTOT YG KATABOLISMENYA MENGHASILKAN PYR PYR DARI OTOT INI AKAN DIANGKUT KE HATI SEBAGAI ALANIN. INGAT MASSA PROTEIN TERBANYAK DALAM TUBUH ADALAH DALAM OTOT.SKEMA TRANSPOR AMMONIAPADA SEBAGIAN BESAR JARINGAN HATI OTOTGutamat Urea NH4+ Glutaminase H2O Glutamin Glu -KG

Pyr Ala

Glukosa Glutamat NH4+ATP

H2OADP, Pi Glutamin

Glutaminsintetase Asam2 amino

NH4+

-KG Glu

Ala Pyr

GlukosaGlutamat dehidrogenaseSIKLUS GLUKOSA- ALANIN

GlucogenicKetogenicBoth Glucogenic & KetogenicCitrateIsocitratea-KetoglutarateSuccinyl CoASuccinateFumarateMalateOxaloacetateGluGlnArgHisProAsnAspPhosphoenol-pyruvateGlucosePyruvateAcetyl CoAAcetoacetateLeuLysPheTrpTyrIleAlaCysGlySerThrTrpIleMetThrValPheTyrCitric Acid CycleFates of Amino Acid degradation productsSINTESIS UREA1. Pembentukan Karbamoil fosfat2. Pembentukan Sitrulin3. Pembentukan Arginosuksinat4. Pembentukan Arginin . 5. Pembentukan UreaKelima reaksi diatas terjadi dalam suatu siklus urea dankemudian urea dikeluarkan dari tubuh melalui ginjal.Kegagalan ginjal akan menimbulkan suatu keadaan yang disebutdengan Uremia: mual, muntah, koma (koma uremik) dan dapatmenimbulkan kematian.Terapi dengan alat Hemodialisa

Blood streamLiverBlood streamUreaUreaAmonia+CO2(NH3)UreaKidneyTo blader & out of bodyUREA EXCRETION

The liver and kidneys both play a role inDisposing of excess nitrogen.

Person with liver disease has high blood ammonia

Person with kidney disease has high blood ureaMost mammals convert amino-acid nitrogen to urea for excretionNH4+ ammonium ionuric acidH2N-C-NH2 ureaONH4+ OOHNNHNHNHOmost terrestrial vertebratesbirds & reptilesfish & other aquatic vertebratesSome animals excrete NH4+ or uric acid.amino acidsThe carbon chains are broken down to molecules that feed into the TCA cycle.97Carbamoyl phosphate(High concentrations of ammonia (NH4+) will drive glutamate formation and deplete a-Ketoglutarate.)

Links between Urea Cycle and Citric Acid CycleCitrulineArginino-succinateArginineOrnithineFumerateMalateOxaloacetateCitratecis-AconitateIsocitratea-KetoglutarateSuccinyl CoASuccinateAspartateGlutamateNH4+CO2UreaCitric Acid CycleUrea CyclePhosphoenol-pyruvateGlucosePyruvateAcetyl CoACO2CO2KERANGKA C ASAM AMINO SENYAWA AMFIBOLIK (SENYAWA KETO)ASAM AMINO YG MEMBENTUK SENYAWA AMFIBOLIK ANGGOTA SIKLUS ASAM SITRAT: OKSALOASETAT, FUMARAT, SUKSINIL-KoA, -KETOGLUTARAT BERSIFAT GLUKOGENIK (DAPAT DIBENTUK MENJADI GLUKOSA)ASAM AMINO YG MEMBENTUK PYR AKAN MEMBENTUK OKSALOASETAT BERSIFAT GLUKOGENIK ASAM AMINO YG MEMBENTUK ASETIL KoA (TIDAK LEWAT PYR)/ ASETO ASETIL KoA BERSIFAT KETOGENIK DAPAT MEMBENTUK SENYAWA KETON.YANG MURNI KETOGENIK : LEU (LEUSIN), LYS (LISIN). YANG CAMPURAN : ILE, PHE, TYR (KARENA MEMBENTUK FRAGMEN KETOGENIK DAN FRAGMEN GLUKOGENIK). TRP (TRIPTOFAN) ?A.A LAINNYA: GLUKOGENIK SAJAKATABOLISME KERANGKA KARBON ASAM AMINO METABOLISME KARBON-TUNGGAL (1 - C)SUMBER DARI UNIT 1-C: YANG DIBAWA OLEH FH4 (TETRAHIDROFOLAT): SER, GLY, HISYANG DIBAWA OLEH SAM (S-ADENOSIL-METHIONIN): METIL-FH4GUNA UNIT 1-CYANG DIBAWA OLEH FH4:UNTUK SINTESIS NUKLEOTIDA PURIN DAN PIRIMIDINYANG DIBAWA OLEH SAM: UNTUK BIOSINTESIS KREATIN, ADRENALIN DAN FOSFATIDILKHOLINKatabolisme kerangka karbonDalam penelitian terbukti bahwa ada kemampuan interkonversi antara :Kerangka karbon lemak, karbohidrat dan protein.Setiap asam amino dapat dikonversi jadi :Karbohidrat (13 aa)Lemak (leusin)Karbohidrat dan lemak (5 aa)Sebelum terjadi katabolisme kerangka karbon didahului oleh pengeluaran nitrogen alfa-amino.

Reaksi metabolisme asam aminoMeliputi reaksi pelepasan gugus asam aminoKemudian perubahan kerangka karbonA1. transaminasi : Proses katabolisme asam amino berupa pemindahan gugus amino darisuatu asam amino ke senyawa lain (keto. Asam piruvat, ketoglutarat atau oksaloasaetat). Sehingga (keto)senyawa tersebut dirubah menjadi asam amino. Sedangkan asam amino dirubah menjadi senyawa keto) The first step in catabolism of most amino acids is transamination-ketoglutarateglutamate-keto acidamino acidThe main function of transamination is to funnel amino groups into a small number of amino acids, particularly Glu & Asp.Some amino transferases (transaminases) are specific for -ketoglutarate and Glu; others use oxaloacetate and Asp.CO2-CO2-C=OCH2CH2CO2-CO2-+H3N C HCH2CH2CO2-+H3N-C-HRCO2-RC=O103

104Enzim utama rekasi transaminasi adalah:Alanin transaminase alaninGlutatamat transaminase glutamatA.2 Deaminasi oksidatif:Asam glutamat dapat mengalami deaminasi oksidatif mengunakan glutamat dehidrogenase, menghasilkan NH4+ NADP NAD sebagai akseptor elektronThe amino groups of glutamic acid and glutamine can be released as ammonia in liver mitochondriaH2ONAD+ or NADP+Glu-keto acidscellular proteiningested proteinNADH or NADPH + H+-keto-glutarateCO2-+H3N C HRCO2-CO2-C=OCH2CH2CO2-CO2-+H3N C HCH2CH2CO2-C=ORamino acidsGln from muscle & other tissueNH4+ But ammonia is toxic, particularly to neural tissue. Organisms must get rid of it.CONH2CO2-+H3N C HCH2CH2transaminasesglutamate dehydrogenaseNH4+ 106Pembentukan Asetil koenzim AMerupakn senyawa penghubung antra metabolisme asam amino dengan sikulus asam sitrat(merubah menjadi energi) 1. jalur asam piruvat 2. jalur asam asetoasetat

AMINO ACID DEGRADATION INTERMEDIATESCO2CO2PyruvateAcetyl-CoAAcetoacetate

CitrateIsocitrate-ketoglutarateSuccinyl-CoAFumarateOxaloacetateCitricAcidCycleCO2GlucoseAlaSerCysThr*GlyTrp*Ile*LeuLysThr*LeuTrp*LysTyr*Phe*AsnAspAspPhe*Tyr*Ile*MetValArgHisGluProGlnGlucogenicKetogenic* Both Glucogenic and Ketogenic Purely Ketogenic108KELAINAN BAWAAN METABOLISME ASAM AMINO1. Fenilketonuria- Defisiensi enzim fenilalanin hidroksilase- Cacat bawaan- Keterlambatan mental- Dalam urine terdapat* fenil piruvat* fenil asetat* fenil laktat2. Alkaptonuria - Defisiensi enzim homogentisat oksidase- Homogentisat hitam- Klinis tak ada3. Sistinuria - Kelainan ginjal / absorbsi kurang- Batu ginjal (sistin)- Dalam urine terdapat : * sistin * lisin * argininO24. Urine sirup Mapel- Defisiensi enzim -keto dekarboksilase- Kurang dari 1 minggu meninggal- Dalam urine terdapat :* valin* isoleusin* leusin* asam2 keto RINGKASAN METABOLISME