• Pengantar• Transaminase & Deaminase,

• Degradasi asam amino• Degradasi asam amino• Biosintesis Asam amino

PENGANTARB d k j l hBerdasarkan jumlahnya

Protein biomolekul yang sangat penting Berat orang= 70 kg proteinnya 10 kgBerat orang= 70 kg proteinnya ~ 10 kg

(sebagian besar di otot)tetapi jumlah senyawa Nitrogen sedikittetapi jumlah senyawa Nitrogen sedikit

Metabolisme protein menetukan Nitrogen-balanceN-balance = keseimbangan antara senyawa NN-balance = keseimbangan antara senyawa N

yang masuk dan yang keluarN-balance seimbang yang masuk = yang keluarg y g y gN-balance positif yang masuk > yang keluar N-balance negatif yang masuk < yang dibutuhkanKebutuhan protein diukur dari Nitrogen-balance

PENGANTARMasa hidup Protein dalam sel singkat (+ 2-8 hari)

Di dalam tubuh protein dipecah menjadi komponen p p j ppenyusunnya (asam amino/peptida), tetapi dalam waktu bersamaan protein baru juga disintesis untuk mengganti yang lama Turnover proteinyang lama Turnover protein

Proteolisis = penguraian protein asam Amino

Enzim proteolitik dibedakan:Enzim proteolitik dibedakan:Endopeptidase menghidrolisis ikatan peptida di dalam rantai

peptida

Contoh: Serin proteinase, cystein preteinase

Exopeptidase menghidrolisis ikatan peptida di bagian ujungnya

A i tid t ik t tid d j NAminopeptidase : memutus ikatan peptida pada ujung N

KArboksipeptidase : memutus ikatan peptida pada ujung

TRANSAMINASI & DEAMINASISelama degradasi protein, nitrogen amino terakumulasi, dan tidak dapat digunakan untuk produksi energi oksidatif.

Gugus amino yang tidak dapat digunakan lagi untuk biosintesis digabungkan dengan urea dan di k k idiekskresi

Reaksi transfer gugus –NH2 yang penting d l hadalah:

Transaminasi

Deaminasi

TransaminasiDikatalisis transaminaseTerlibat dalam katabolik dan anabolik asam aminoProses kombinasi aminasi dan deaminasi, Asam amino 1+ α-ketoglutarat ⇋ asam mino2 + L-glutamat .

Contoh reaksi transmaninasi yang penting: L-aspartat + α-ketoglutarat ⇋ oksaloasetat + L-glutamatL l i k l i L lL-alanin + α-ketoglutarat ⇋ piruvat + L- glutamatL-leusin + α-ketoglutarat ⇋ α-ketoisokaproat + L- glutamatL tirosin + α ketoglutarat ⇋ p hidroksifenilpiruvat + L glutamatL-tirosin + α-ketoglutarat ⇋ p-hidroksifenilpiruvat + L- glutamat

+ ++ +1 12 2

2 21 1

Enzim transaminaseEnzim transaminase mempunyai 2 sub unit, dengan kofaktor Pisidoksal fosfat (PLP). PLP diikat pada enzim melalui interaksi

k l dnonkovalen dan ikatan basa Schiff pada residu Lysine pada sisi aktifnyapada sisi aktifnya

Mekanisme reaksi Transaminasi

Deaminasi oksidatifDeaminasi = reaksi pelepasan gugus amino sebagai amonia

Deaminasi hidrolitik pelepasan NH3 dari gugus amidaDeaminasi hidrolitik pelepasan NH3 dari gugus amida

Contoh: reaksi glutaminase

Deaminasi eliminasi gugus NH3 dieliminasiDeaminasi eliminasi gugus NH3 dieliminasi

Deaminasi oksidatif gugus amino dioksidasi menjadi gugus imino oleh (NAD+ atau NADP+) kemudian gugusgugus imino oleh (NAD+ atau NADP+), kemudian gugus imino didilepaskan dengan hidrolisis

Contoh: reaksi glutamat dehidrogenase

DEGRADASI ASAM AMINODEGRADASI ASAM AMINOAam amino walaupun berfungsi utama sebagai unit pembangun bagi biosintesis protein asam amino dapatpembangun bagi biosintesis protein, asam amino dapat mengalami degradasi oksidatif dalam 3 keadaan metabolik:

S l ikl di ik l t i t b h jikSelama siklus dinamik normal protein tubuh, jika asam amino yang dibebaskan tidak diperlukan untuk sintesis protein tubuh yang baru.Asam amino tidak dapat disimpan, Jika yang masuk dari diet jumlahnya melebihi kebutuhan untuk sintesis protein. Kelebihannya didegradasiSelama puasa atau penderita DM, jika karbohidrat tidak tersedia atau tidak dapat dimanfaatkan, maka asam amino dari protein didegradasi untukasam amino dari protein didegradasi untuk menghasilkan energi melalui siklus TCA.

Diagram katabolisme asam amino pada mamalia

FOODTURNOVER

Katabolisme gugus amino pada hati vertebrata

Kelebihan gugus amonium (NH4+) diekresi dalam bentuk ammonia, urea, dan asam urat

Degradasi asam amino di hati melepaskan amonia (NH3) baik langsung atau tak langsungAmonia adalah basa kuat, racun bagi sel. Pada konsentrasi tinggi dapat merusak saraf sel. Karenanya NH3 harus segera diinaktifkan atau disekresi.Berdasarkan bentuk ekskresi amonia hewan dibedakan menjadi:Berdasarkan bentuk ekskresi amonia, hewan dibedakan menjadi:

Ammonotelik amonia diekskresi secara langsungUreotelik amonia diekskresi dalam bentuk ureaU i t lik i di k k i d l b t k tUricotelik amonia diekskresi dalam bentuk asam urat

Siklus Glukosa-Alanin Alanin mentransport gugus amino ke hati dalam bentuk non toksikke hati dalam bentuk non toksik melalui jalur siklus glukosa-alanin.

Glutamat diubah menjadi glutamin G u a a d uba e jad g u auntuk ditransport ke hati

Atau glutamat mentransfer gugus α-aminonya ke piruvat hasil glikolisis otot dikatalisis alanin aminotransferaseaminotransferase

Alanin yang terbentuk dibawa ke hati melewati darah.

D hati, gugus amino dari alanin ditransfer ke α–ketoglutarat membentuk piruvat dan asam glutamat kembali.

Siklus Urea dan Reaksi gugus Amino dalam Siklus

Hubungan antara Siklus Urea dengan TCA

Katabolisme Kerangka KarbongKerangka karbon dari 20 jenis asam amino proteinogenik hanya menghasilkan 7 hasil degradasi yang berbeda, yang semuanya dapat masuk ke siklus TCA untuk dioksidasi sempurna menghasilkan CO2 dan H2O yatu:

Acetoacetyl CoAAcetoacetyl-CoA

Acetyl-CoA

P tPyruvate

Oxaloacetate

Fumarate

Succinyl-CoA

α-Ketoglutarate

Ringkasan Katabolisme asam amino

BIOSINTESIS OS S SASAM AMINO

Semua kerangka karbon asam amino diturunkan dari intermediet yangdari intermediet yang berasal dari 3 sumber:

glikolisis (warna pink),

TCA (warna hijau), atau

jalur pentosa fosfat (warna biru ungu)(warna biru ungu)

DOGMA SENTRALDOGMA SENTRAL

REPLIKASIREPLIKASI

TRANSKRIPSI

TRANSLASI

5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA SINTESIS PROTEIN• 20 asam amino

• 20 aminoastl I-

Aktivasi asam amino 1

RNA sintetase• 20 atau leblh

RNA i d hInisiasi rantai polipeptida

P j

RNA pemindah• ATP• Mg2+Pemanjangan

Terminasi

• Mg2+

Pdipatan dan pengolahan

5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA SINTESIS PROTEIN

• RNA pembawa pesan

Aktivasi asam amino• N-

Formilmetionil~tRNA• KlYJon lnisiasi pada

mRNA (AUG)Inisiasi rantai polipeptida

Pemanjangan

2 mRNA (AUG)• Subunit 30 ri m• Subunit.50 ribosom• GTPPemanjangan

Terminasi• Mg2+• Faktor inisias, (IF-I,

1F-2, 1F-3).

Peipatan dan pengolahan

5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA SINTESIS PROTEIN

Aktivasi asam amino• Ribosom 70s fungsional

(lkompleks inisiasii)Inisiasi rantai polipeptida

Pemanjangan 3(lkompleks inisiasii)

• t-RNA aminoasil, dikhusus kan oleh kodon

• Mg2+Pemanjangan

Terminasi

3 • Faktor pemanjangan (Tu, Ts, dan G)

• GTP• Peptidil transferase

Pdipatan dan pengolahan• Peptidil transferase

5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA SINTESIS PROTEIN

Aktivasi asam amino

Inisiasi rantai polipeptida

Pemanjangan• Kodon terminasi

pada mRNAPemanjangan

Terminasi 4pada mRNA

• Faktor pembeba>

Pdipatan dan pengolahanppolipeptida (R" ~, dan S)

5 TAHAP UTAMA5 TAHAP UTAMA SINTESIS PROTEIN

Aktivasi asam amino • Enzim dan kofaktor khusus untuk melepaskan residu penginisiasiInisiasi rantai polipeptida

Pemanjangan

kan residu penginisiasi dan pemuka yang m emberi isyarat. untuk rnelakukan modifikasi Pemanjangan

Terminasiresidu ujung.

• pengikatan gugusprostetik enzim, dan modifikasi kovalen gugus

Peipatan & pengolahanmodifikasi kovalen gugusR asam amino pesifik melalul pengikatan gugus fosfat, metil, karboksil, , , ,atau gugus karbohidrat

T h I Akti i A A iTahap I: Aktivasi Asam Amino

terjadi di dalam sitosol, bukan pada ribosom, masing-masing dari 20 asam amino ini diikatmasing masing dari 20 asam amino ini diikat secara kovalen dengan suatu RNA pemindab spesifik. dengan memanfaatkan energi ATP. dikatalisis oleh enzim pengaktif dg Mg2+ sebagai kofaktor, Masingmasing spesilik bagi satu asam amino g g p gdan bagi tRNA-nya

Tahap 2: Inisiasi Rantai PolipeptidaTahap 2: Inisiasi Rantai Polipeptida

RNA pembawa pesan yang membawa sandi bagi polipeptida yang akan dibual diikat olehsubunit ribosom yang berukuran lebih kecil, diikuti oleh inisiasi asam amino yang diikat oleh tRNA-nya. membentuk suatu kompleks inisiasi tRNAasam amino penginisiasi berpasangan dg tripletnukleotida spesifik / kodon pada mRNA yang

di l t i li tidmenyandi permulaan rantai polipeptida. Proses diatas memerlukan GTPdilangsungkan oleb tiga faktor inisiasi (protein sitosol)

T h 3 P jTahap 3: PemanjanganA i di k t j ib dAsam amino diangkut menuju ribosom dan diletakkan ke tempatnya secara benar oleh tRNA masing-masing yang berpasangan dengantRNA masing-masing, yang berpasangan dengan kodonnya pada molekul RNA pembawa pesan. Pemanjangan digiatkan oleh protein sitosolPemanjangan digiatkan oleh protein sitosol (faktor pemanjangan). Energi untuk mngikat setiap aminoasil t RNAEnergi untuk mngikat setiap aminoasil t-RNA yang datang dan untuk pergerakan ribosom di sepanjang mRNA satu kodon dari hidrolisis duasepanjang mRNA satu kodon dari hidrolisis dua molekul GTP

Tahap 4: Terminasi dan PembebasanTahap 4: Terminasi dan Pembebasan

Penyempurnaan rantai polipeptida. yang dicirikan oleh sualu kodon terminasi (pengakhir) pada mRNA,

diikuti oleh pembebasannya dari ribosomdiikuti oleh pembebasannya dari ribosom, yang dilangsungkan oleh faktor pembebaspembebas

Tahap 5: Pelipatan dan PengolahanTahap 5: Pelipatan dan PengolahanUnluk memperoleh benluk aktifnya secara biologis polipeptida baru mengalamipolipeptida baru mengalami

pelipatan menjadi konformasi 3D yang benar.

Sebelum atau setelah pelipatan, polipeptida baru dapat mengalami pengolahan aleh kerja enzimatik g g juntuk

melepaskan asam amino penginisiasi, dan p p g ,

mengikat gugus fosfat, metil, karboksil atau gugus lain pada residu asam amino tertentup

atau gugus oligosakarida atau gugas prostetik