Sikus Ornitin 13-14
Click here to load reader
description
Transcript of Sikus Ornitin 13-14
Protein
Pencernaan
Usus halus
Protease pankreas dan usus mencerna polipeptida
menjadi :
○ oligopeptida (oligo berarti beberapa; 2-40 asam amino)
○ Tripeptida
○ Dipeptida
○ Dan asam amino
Peptidase memecah hampir semua dipeptida dan
tripeptida menjadi asam amino tunggal
Protein
Absorpsi
Karier spesifik membawa asam amino dan
beberapa dipeptida/tripeptida kedalam sel
usus
Setelah berada dalam sel usus, asam
amino dapat digunakan untuk energi atau
membentuk protein
Protein
Transpor
Sisa asam amino masuk kedalam darah
dan dibawa ke hati
Apakah karier asam amino diperlukan
untuk mentranspor asam amino kedalam
darah?
Protein
Apa yg terjadi pada fungsi protein jika tidak
cukup:
a) Asam amino esensial dalam makanan?
Mengapa?
b) Asam amino non-esensial dalam makanan?
Mengapa? Jelaskan!
Apa yg terjadi pada fungsi protein jika ada
cukup:
c) Asam amino esensial dalam makanan?
Jelaskan
Metabolisme
Anabolisme Protein
Asam amino bergabung dengan asam amino
Gambar 6-7 Rolfes et al
Fig. 6-7, p. 188
Metabolisme
Katabolisme Protein
Pencernaan dalam lambung dan usus halus
Katabolisme non-saluran pencernaan
© 2009 Cengage - Wadsworth
Metabolisme
Keseimbangan Nitrogen Equilibrium
○ N masuk = N keluar
○ Orang dewasa sehat
Keseimbangan nitrogen negatif
○ N masuk < N keluar
○ Sakit, lapar
Keseimbangan nitrogen positif
○ N masuk > N keluar
○ Orang dalam masa penyembuhan
○ Anak sedang tumbuh
Pengaturan metabolisme asam amino
dan protein
Anabolisme asam amino dan protein diperlukan
Jika keseimbangan N positif diperlukan atau untuk
mempertahankan N equilibrium
Jika glukosa banyak tersedia
Untuk katabolisme asam amino dan protein – contohnya
jika dalam keseimbangan N negatif atau untuk
mempertahankan N equilibrium
Jika kekurangan glukosa
© 2009 Cengage - Wadsworth
Definisi
Siklus urea (disebut juga siklus ornitin)
merupakan siklus reaksi biokimia yg terjadi
pada berbagai hewan yg memproduksi urea
(NH2)2CO dari amonia (NH3)
Oksidasi asam amino dan
pembentukan urea
Dibuang atau
digunakan kembali
Oksidasi
Gugus karboksil
Karbon α Rantai samping
Gugus amin
Amonia harus dikeluarkan
Amonia berasal dari katabolisme asam amino,
diproduksi melalui degradasi protein – makanan
maupun dalam sel:
Enzim pencernaan
Protein yg dikeluarkan melalui digesti sel-sel yg
luruh dari dinding saluran cerna
Protein otot
Hemoglobin
Protein intraseluler (rusak, tidak diperlukan)
Amonia harus dikeluarkan
Amonia bersifat toksik, terutama untuk syaraf pusat, karena bereaksi dengan -ketoglutarat, menghambat siklus asam sitrat ATP menurun
Kerusakan hati atau kelainan metabolik sehingga terjadi peningkatan amonia dapat mengakibatkan tremor, cadel, pandangan kabur, koma, dan kematian
Konsentrasi normal amonia dalam darah : 30-60 µM
Katabolisme asam amino pada mamalia
2 pillihan:
1. Gunakan kembali
2. Siklus urea
Fumarat
Oksaloasetat
Biosintesis asam
amino, nukleotida,
dan amin biologis
Pelepasan Nitrogen dari Asam amino
Aminotransferase PLP
(piridoksal fosfat) TRANSAMINASI
DEAMINASI
OKSIDATIF
α - Ketoglutarat L - Glutamat
α – Asam amino α – Asam keto
SIKLUS UREA
Pelepasan Nitrogen dari Asam amino
Tahap 1: Pelepasan gugus amin
Tahap 2: Gugus amin dibawa ke hati untuk
ekskresi nitrogen
Tahap 3: Masuk kedalam mitokondria
Tahap 4: Persiapan nitrogen masuk kedalam
siklus urea
Tahap 5: Siklus urea
Bentuk-bentuk ekskresi nitrogen
a) Kelebihan NH4+ diekskresikan dalam
bentuk amonia (mikroba, vertebrata air atau larva amfibi),
b) Urea (vertebrata darat pada umumnya)
c) Atau asam urat (burung dan reptil darat)
Tahap 1. Pelepasan gugus amin
Transfer gugus amin
asam amino ke -
asam keto AA
menjadi asam -keto
dan sebaliknya.
Transaminasi dikatalisis oleh transaminase
(aminotransferase)
Asam amino
piridoksalfosfat Schiff base
Yg memerlukan piridoksalfosfat : AST
Transfer gugus amin aspartat glutamat
Tahap 2: Gugus amin dibawa ke hati untuk ekskresi
nitrogen
Glutamat
dehidrogenase
Glutamat melepaskan gugus amin dlm bentuk amonia di hati.
Gugus amin dari AA- diakumulasi di hati dalam bentuk gugus amin molekul L-glutamat.
Glutamat dehidrogenase hati mamalia memiliki kemampuan untuk menggunakan NAD+ atau NADP+ sebagai kofaktor
Karier Nitrogen
1. Glutamat
mentransfer satu gugus amin di dalam sel: Aminotransferase → membentuk glutamat dari -ketoglutarat
Glutamat dehidrogenase → kebalikannya
2. Glutamin
mentransfer dua gugus amin antar sel → melepas gugus amin di hati
3. Alanin
mentransfer gugus amin dari jaringan (otot) ke hati
Dalam sel
SynthAtase = ATP
Di hati
Antar sel
Siklus Glukosa-alanin
Alanin punya peran khusus
dalam transpor gugus amin ke
hati.
Ala merupakan karier amonia &
kerangka karbon piruvat dari otot
ke hati.
Amonia diekskrasikan, piruvat
digunakan untuk produksi
glukosa. Glukosa kembali ke
otot.
Menurut D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition
serum glutamic pyruvic transaminase
Sumber-sumber amonia untuk siklus urea:
Deaminasi oksidatif glutamat, diakumulasi di hati akibat aktivitas transaminase dan glutaminase
Reaksi glutaminase membebaskan NH3 yg kemudian masuk kedalam siklus urea di hati (di ginjal diekskresikan bersama urin)
Katabolisme Ser, Thr, dan His (deaminasi nonoksidatif) juga membebaskan amonia:
Serin - treonin dehidratase
Serin →→ piruvat + NH4+
Treonin →→ -ketobutirat + NH4+
Bakteri usus juga menghasilkan amonia
Review
Karier Nitrogen glutamat, glutamin, alanin
2 enzime di luar hati, 2 enzim di dalam hati:
Aminotransferase (PLP) → -ketoglutarat →
glutamat
Glutamat dehidrogenase (tanpa PLP) →
glutamat → -ketoglutarat (di hati)
Glutamin sintase → glutamat → glutamin
Glutaminase → glutamin → glutamat (di hati)
Tahap 3: Nitrogen masuk kedalam mitokondria
Tahap 4: Persiapan nitrogen masuk kedalam siklus urea
Pengaturan
Tahap 5: Siklus urea
aspartat
Ornithine
transcarbamoylase
Argininosuksinat
sintase
Argininosuksinat
lyase
Arginase 1
Oksaloasetat → aspartat
OOA
Review – siklus urea
(urutan reaksi)
Pembentukan Karbamoil fosfat di mitokondria merupakan prasyarat siklus urea
(Karbamoil fosfat sintetase)
Pembentukan Sitrulin dari karbamoil fosfat dan ornitin
(Ornitin transkarbamoilase)
Aspartat menyumbangkan tambahan nitrogen untuk membentuk argininosuksinat di sitosol
(Argininosuksinat sintase)
Pembentukan Arginin dan fumarat
(Argininosuksinat lyase)
Hidrolisis arginin menjadi urea dan ornitin
(Arginase)
Kesetimbangan kimia biosintesis urea
NH3 + CO2 + 2ATP →
Karbamoil fosfat + ornitin →
Sitrulin + ATP + aspartat →
Arginosuksinat →
Arginin →
karbamoil fosfat + 2ADP + Pi
sitrulin + Pi
argininosuksinat + AMP + PPi
arginin + fumarat
urea + ornitin
Jumlah: 2NH3 + CO2 + 3ATP urea + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi
Keseimbangan Nitrogen
Protein jaringan
Protein
makanan
Pool
asam amino
Ekskresi dalam
bentuk urea dan
NH4+
Purin, heme, dll.
Energi
Jumlah nitrogen yg dimakan diseimbangkan dengan pengeluaran
sejumlah nitrogen yg sama. Sekitar 80% nitrogen diekskresikan dalam
bentuk urea.
Pengaturan siklus urea
Siklus diatur pada dua level:
Makanan utama protein banyak urea (asam amino
digunakan sebagai bahan bakar)
Kelaparan berkepanjangan protein otot dipecah juga
banyak urea
Tingkat sintesis empat enzim siklus urea dan karbamoil
fosfat sintase I (CPS-I) di hati diatur oleh perubahan
permintaan aktivitas siklus urea.
Pengaturan siklus urea
Tingkat sintesis enzim-enzim lebih tinggi pada hewan selama: kelaparan
makanan sangat kaya protein
Tingkat sintesis enzim lebih rendah jika makanan: baik, mengandung karbohidrat dan lemak
tidak mengandung protein
Pengaturan siklus urea
Asam N-asetilglutamat –
aktivator alosterik CPS-I
Konsentrasi Arg
tinggi→ stimulasi N-
asetilasi glutamat oleh
asetil-KoA
Keracunan Amonia
Ensefalopati Amonia Peningkatan konsentrasi amonia dalam darah dan cairan
tubuh lainnya → difusi amonia kedalam sel, melewati
blood/brain barrier → peningkatan sistesis glutamat dari -
ketoglutarat, peningkatan sinstesis glutamin
-ketoglutarate berkurang pada susunan syaraf pusat →
siklus TCA dan produksi ATP terhambat
Neurotransmiter – glutamat (eksitatori) dan GABA
(inhibitori), dapat berdampak pada susunan syaraf pusat –
perilaku menyimpang.
Defisiensi enzim siklus urea
Bayi lahir dengan defisiensi satu atau lebih enzim siklus urea dapat
bertahan beberapa hari.
Umumnya defisiensi terjadi parsial → enzim mengalami perubahan
nilai Km.
Defisiensi dapat terjadi pada setiap enzim.
Gangguan siklus pada setiap titik siklus urea memberi dampak
berbeda-beda terhadap metabolisme nitrogen – beberapa intermedier
dapt berdifusi dari hepatosit → terakumulasi di darah → keluar
bersama urin.
Jika gejala tidak terdeteksi secara dini → keterbelakangan mental berat
→ kerusakan otak tidak dapat diperbaiki.
Defisiensi N-asetilglutamat sintase:
Defisiensi atau mutasi genetik enzim (resesif) → kegagalan
siklus urea.
Kelainan neonatal yg berakibat fatal jika tidak terdeteksi
secara dini.
Hiperamonemia dan hiperaminoasidemia umum pada bayi
baru lahir (hati terdeteksi tidak memiliki kemampuan untuk
mensintesis N-asetilglutamat).
Gejala awal seperti: lesu, muntah, dan koma.
Pengobatan dengan analog struktural N-karbamoil-L-
glutamat – mengaktifkan CPS-I, mengurangi derajat
keparahan
Defisiensi Karbamoil fosfat sintetase
(CPS I): Kelainan metabolik resesif, berkaitan dengan
keterbelakangan mental dan keterlambatan pertumbuhan.
Hiperamonemia dapat terlihat pada 0 – 50% sintesis normal CPS-I di hati.
Pengobatan dengan benzoat dan fenilasetat → hippurat dan Phe-Ac-Gln dikeluarkan bersama urin:
Defisiensi Ornitin transkarbamoilase
(OTC) : Kelainan siklus urea yg paling sering dijumpai,
mengakibatkan mutasi bentuk enzim sehingga tidak berfungsi.
Kelainan resesif terpaut kromosom-X yg disebabkan oleh berbagai mutasi pada gen OTC – pada laki-laki berdampak lebih serius dibandingkan perempuan (gejala pada laki-laki tidak terlihat karena heterozigot).
Komplikasi OTC mengakibatkan keterbelakangan mental dan keterlambatan pertumbuhan.
Defisiensi Argininosuksinat sintase –
sitrulinemia (sitrulinuria) Kelainan metabolik resesif, ketidakmampuan
untuk mereaksikan sitrulin dengan aspartat.
Akumilasi sitrulin di darah dan ekskresi melalui urin.
Sitrulinemia tipe I – biasanya terlihat pada bayi berumur beberapa hari.
Sitrulinemia tipe II – gejala muncul setelah dewasa dan mempengaruhi sistem syaraf.
Terapi – suplementasi arginin untuk sintesis protein dan untuk pembentukan kreatin dan ornitin.
Defisiensi Argininosuksinat lyase
(argininosuksinat asiduria)
Kelainan resesif yg jarang terjadi,
argininosuksinat diekskresikan dalam jumlah
besar bersama urin.
Keparahan gejala bervariasi, sulit
mengamati efek pengobatan – lebih baik
mengurangi nitrogen dalam makanan.
Defisiensi Arginase (argininemia)
Kelainan resesif yg jarang terjadi, mengakibatkan
abnormalitas perkembangan & fungsi susunan
syaraf pusat.
Akumulasi dan ekskresi arginin dalam urin dan
prekursor & produk metabolisme arginin .
Terapi – makanan rendah nitrogen (termasuk
asam amino esensial)
Terima Kasih