BIOSINTESIS ASAM AMINO BIOSINTESIS ASAM AMINO DAN NUKLEOTIDADAN NUKLEOTIDA

By: Dr. Ace Baehaki, S.Pi, M.Si

Pendahuluan Pendahuluan Lintas biosintesis yg menghasilkan 20

asam amino protein dan 8 nukleotida asam nukleat, tidak hanya banyak jumlahnya tetapi juga kebanyakan bersifat agak kompleks

Mahluk hidup berbeda dalam kemampuannya melakukan sintesis 20 asam amino, juga berbeda dalam hal bentuk bentuk nitrogen yg dpt digunakan sebagai prekursor gugus amino. Sebagai contoh tikus albino dan manusia hanya dpt melakukan sintesis 10 asam amino. Ke-10 asam amino ini disebut asam amino esensial

Tumbuhan tingkat tinggi lebih beragam, golongan ini dpt membuat semua asam amino yg dibutuhkan utk sintesis protein, juga oraganisme ini dpt menggunakan baik amonia maupun nitrat sebagai prekursor gugus amonianya

Mikroorganisme berbeda2 dlm kemampuannya melakukan sintesis asam amino, contoh E.coli dpt membuat semua asam amino yg dibutuhkan utk sintesis protein dari prekursor sederhana, tetapi bakteri asam laktat tidak dpt dan harus memperoleh asam amino tertentu dari lingkungannya

Glutamat, glutamin dan prolin Glutamat, glutamin dan prolin mengambil bagian dlm lintas mengambil bagian dlm lintas biosintesis bersamabiosintesis bersamaLintas biosintetik menuju hubungan asam amino

glutamat, glutamin dan prolin adalah sederhana dan nampaknya identik dalam semua bentuk kehidupan. Glutamat dibentuk dari amonia dan a-ketoglutarat, suatu senyawa antara siklus krebs melalui kerja L-glutamat dehidrogenase. Reaksinya:

NH4 + a-ketoglutarat + NADPH L-glutamat + NADP + H2O

Glutamin dibentuk dari glutamat melalui kerja glutamin sintetaseGlutamat + NH4 + ATP glutamin + ADP + Pi + H

Prolin dibentuk dari lintas: glutamat mula2 direduksi menjadi senyawa y-semialdehidnya, kemudian mengalami penutupan dan reduksi lebih lanjut menjadi prolin

Alanin, aspartat dan asparagin Alanin, aspartat dan asparagin berasal dari metabolit sentralberasal dari metabolit sentral

Asam amino non esensial alanin dan aspartat berturut-turut berasal dari piruvat dan oksaloasetat oleh transaminasi dari glutamat

Glutamat + piruvat a-ketoglutarat + alanin Glutamat + oksaloasetat a-ketoguluarat +

aspartatUtk bakteri, aspartat adalah prekursor langsung

asapargin dalam suatu reaksi yg dikatalisis oleh asparagin sintetase, analog dgn reaksi glutamin sintetase

Aspartat + NH4 + ATp asparagin + ADP + Pi + H

Pada mamalia ada perbedaan lintas utk sintesis asparagin: gugus amino dipindahkan dari gugus amida glutamin menjadi gugus B-karboksil aspartat oleh asparagin sintetase

Glutamin + aspartat + ATP + H20 glutamat + asparagin + AMP + Pi

Tirosin dibuat dari asam amino Tirosin dibuat dari asam amino essensial, fenilalaninessensial, fenilalaninTirosin adalah asam amino

nonesensial, dibuat oleh hewan dari asam amino esensial fenilalanin melalui hidroksilasi pada posisi 4 pada gugus fenil oleh fenilanin oksigenase yg juga ikut serta dalam degradasi fenilalanin.

Fenilalanin + NADPH + H + O2 tirosin + NADP + H2O

Sistein dibuat dari 2 asam Sistein dibuat dari 2 asam amino lainnya metionin dan amino lainnya metionin dan serinserinPd mamalia, sistein dibuat dari 2 asam

amino lainnya, metionin yg esensial di dalam makanan dan serin yg tidak esensial.

Metionin memberikan atom sulfur dan serin memberikan kerangka karbon pd sintesis sistein. Pd reaksi pertama di dlm lintas ini, metionin di ubah menjadi S-adenosilmetionin oleh reaksi ATP

L-metionin + ATP + H2O S-adenosilmetionin + PPi + Pi

S-adenosilmetionin + penerima gugus metil S-adenosilhomosistein + penerima termetilasi

S-adenosilhomosistein + H2O adenosin + homosistein

Homosistein + serin sistationin + H2O

Sistationin + serin a-ketobutirat + NH4 + sistein

Serin adalah prekursor Serin adalah prekursor glisinglisinReaksinya:Serin + tetrahidrofolat glisin +

N5, N10-metilentetrahidrofolat + H20

Biosintesis Asam Amino Biosintesis Asam Amino EsensialEsensialLintas bagi sintesis asam amino

esensial pada nutrisi tikus albino dan manusia telah disimpulkan dari penelitian biokimia dan genetik mikroorganisme yang mampu membuat senyawa ini

Lintas yang mengarah pada sintesis asam amino esensial biasanya lebih panjang (5 sampai 15 tahap) dan lebih kompleks dibandingkan dengan lintas asam amino non esensial

Hewan tingkat tinggi tidak mampu membuat asam amino esensial karena tidak memiliki satu atau dua enzim pada lintas sintesis tsb

Lintas AA esensial yang paling kompleks adalah lintas menuju fenilalanin, triptopan dan histidin yang memiliki cincin benzen atau heterosiklik.

Sintesis cincin ini terutama kedua cincin pusat triptopan memerlukan sejumlah tahap reaksi enzimatis yang kompleks

Lima asam amino esensial bagi hewan disintesis oleh tanaman dan mikroorganisme dari AA non esensial: treonin, metionin dan lisin yang dibentuk dari aspartat, arginin dan histidin dibentuk dari glutamat dan isoleusin dibentuk oleh bakteri dari treonin.

Biosintesis Asam Amino Biosintesis Asam Amino EsensialEsensial

Biosintesis AA diatur secara Biosintesis AA diatur secara alosterikalosterik

Pengontrolan sintesis AA paling responsif adalah penghambatan alosterik reaksi pertama di dalam urutan biosintesis oleh produk akhirnya

Reaksi pertama pada urutan tsb biasanya bersifat tidak balik, dikatalisis oleh enzim alosterik

Contoh: pengaturan alosterik bagi sintesis isoleusin dari treonin. Produk akhir isoleusin adalah modulator negatif bagi reaksi pertama pada urutan ini.

Biosintesis AA juga diatur Biosintesis AA juga diatur oleh perubahan konsentrasi oleh perubahan konsentrasi enzimenzimMekanisme lain pengaturan biosintesis

AA adalah melali pengontrolan konsentrasi enzim-enzim biosintesis

Bila sel tidak memerlukan suatu asam amino tertentu karena konsentrasinya tinggi, enzim yang diperlukan dalam sintesis AA ini terdapat pada tingkat yang rendah, akan tetapi jika konsentrasi AA menurun sel mulai membuat lebih banyak enzim yang diperlukan untuk membuat AA tsb

Glisin adalah prekursor Glisin adalah prekursor porfirinporfirinSelain peranannya sebagai unit

pembangun protein, AA adalah prekursor sejumlah biomolekul khusus termasuk berbagai hormon, vitamin, koenzim, alkaloida, polimer dinding sel, porfirin, antiobiotik, pigmen dan senyawa neurotransmitter

Contoh: pembentukan kreatin yang penting dalam bioenergetika otot dan syaraf dalam bentuk fosfokreatin. Kreatin dibentuk dari tiga asam amino: glisin, arginin dan metionin

Urutan reaksi: Suksinil KoA + Glisin aminolevulinat

2 molekul aminolevulinat porfobilinogen Protoporfirin IX

Glisin adalah prekursor Glisin adalah prekursor porfirinporfirin

Degradasi gugus heme Degradasi gugus heme menghasilkan pigmen menghasilkan pigmen empeduempeduPorfirin besi atau gugus heme dilepaskan

dari sel darah merah matididalam ginjal diuraikan menghasilkan Fe3+ bebas dan bilirubin

Bilirubin menjadi terikat pada albumin serum darah dan diangkut ke hati selanjutnya diubah menjadi senyawa turunan larut air dan diekresikan ke dalam empedu

Pada gangguan hati (sakit kuning), bilirubin adalah pigmen yang menyebabkan warna kuning pada kulit dan bola mata

Nukleotida purin dibentuk Nukleotida purin dibentuk melalui jalur yang kompleksmelalui jalur yang kompleksD-ribosa 5-fosfat 5-fosfo D-

ribosil-1 firofosfat + glutamin 5-fosfo D-ribosilamin cincin imiazol asam iosinat adenilat atau gunilat

Nukleotida Pirimidin dibuat Nukleotida Pirimidin dibuat dari Aspartat dan Ribosa dari Aspartat dan Ribosa FosfatFosfatKarbamoil fosfat + Aspartat N-

karbamoil aspartat L-Dihidroorotat Orotinilat Uridilat Sistidin 5 trifosfat

Ribonukleotida merupakan Ribonukleotida merupakan prekursor prekursor deoksiribonukleotidadeoksiribonukleotidaDeoksiribonuklotida unit

pembangun DNA diturunkan dari ribonukleotida