Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, menyusun bermacam-macam

persenyawaan penting, baik organik maupun anorganik. Nitrogen menempati porsi 1 – 2 %

dari berat kering tanaman. Ketersediaan nitrogen dialam berada dalam beberapa bentuk

persenyawaan, yaitu berupa : N2 (72 % volume udara), N2O, NO, NO2, NO3 dan NH4+. Di

dalam atanah, lebih dari 90% nitrogen adalah dalam bentuk N-organik. Di alam terjadi siklus

N sebagai bagian proses aliran materi. Persenyawaan nitrogen diluar tubuh organisme lebih

banyak sebagai N-anorganik. Sebagian berupa anion dan kation yang larut dalam air, berada

dalam sistem tanah. Sebagian lain persenyawaan nitrogen beradadalam fase gas di udara.

Terjadi perubahan siklis antara fase N-anorganik dan N-organik, yang melibatkan hewan,

tumbuhan, jamur dan mikro organisme lain dan faktor lingkungan abiotiknya (Hardjasasmita,

1993).

Nitrogen merupakan penyusun asam amino dan asam nukleat. Senyawa nitrogen makhluk

hidup berasal

1. NO3- dari tanah digunakan oleh tanaman

2. N2 dari udara diikat oleh bakteri Rhizobium, manusia, hewan, tumbuhan ≠ N2 dari udara.

N2 memasuki kehidupan lewat bakteri yg hidup pada akar leguminosa.

Ekskresi Nitrogen

Ketika protein dan senyawa N dipecah oleh sel hewan :

1.C dieksresikan sbg CO2 (oleh paru-paru)

2. H dieksresikan sbg H2O ( paru-paru, keringat, urin)

3. N dieksresikan sbg apa ? NH3 atau urea atau asam urat

NH3 beracun bagi jaringan bila konsentrasinya agak tinggi

Hewan laut mengeksresikan NH3 krn dpt diencerkan oleh air laut

Hewan darat mengubah NH3 menjadi senyawa yg lebih aman yaitu urea dan asam urat.

Metabolisme asam amino

Klasifikasi asam amino dapat dilihat dari beberapa aspek , seperti :

1. Aspek struktur kimia

- Asam amino yang bersifat netral

- Asam amino yang bersifat asam

- Asam amino yang bersifat basa

2. Aspek kepentingannya dalam tubuh

- Asam amino esensial

- Asam amino nonesensial

3. Aspek jalur metabolisme yang ditempuh

- Asam amino ketogenik

- Asam amino glikoketogenik

- Asam amino glikogenik

Beberapa reaksi dasar yang terjadi dalam metabolisme asam amino adalah

1. Reaksi transaminasi

Reaksi pemindahan gugus amino (-NH2) asam amino sebagai senyawa donor gugus

-NH2 ke asam alfa ketoglutarat sebagai reseptor sehingga dihasilkan asam amino baru

(Murray, 2003) .

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan gugus amin dan menghasilkan ion amonium (Murray, 2003)

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam

sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke

dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui

ginjal berupa urin (Murray, 2003). Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan

terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2

menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin

menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat

menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat

dan L-arginin

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-

ornitin dan urea.

Biosintesis asam amino

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi transaminasi sederhana.

Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat

aminotransferase, AST (AIBS, 1985) .

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat

adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat

adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga dikenal

sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT) (AIBS, 1985) .

Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin

dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM)

(AIBS, 1985) .

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin dengan enzim fenilalanin

hidroksilase (AIBS, 1985)

Biosintesis Prolin

Prolin disintesis dari glutamat (AIBS, 1985)

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked

dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat,

sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai

donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase (AIBS,

1985).

Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin

hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk

kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF (AIBS, 1985).

Biosintesis asparagin

Pembentukannya melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim asparagin sintetase dengan ATP

menghasilkan asparagin+AMP+Ppi (AIBS, 1985)

Biosintesis glutamat

Dihasilkan melalui reaksi dehidrogenasi yang dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase

Chlorophyll (Klorofil) adalah pigmen warna hijau atau zat hijau pada daun

(tumbuhan) yang menyimpan energi dari matahari saat terjadinya proses fotosintesis.

Chlorophyll mempunyai kemampuan merubah energi yang didapat dari sinar matahari

menjadi berbagai fungsi penunjang hidup. Dari mineral dan zat yang ada pada tanah,

Chlorophyll membuat tumbuhan dapat memanfaatkan sinar matahari dengan merubahnya

menjadi vitamin, lemak, protein dan karbohidrat kompleks. Zat yang sama yang juga

dibutuhkan oleh tubuh manusia.

Secara kimia Klorofil memiliki struktur yang serupa dengan sel darah merah manusia

(hemoglobin), hanya berbeda pada pusat atomnya yang berupa magnesium (Mg), sedangkan

pada darah manusia adalah zat besi (Fe). Kesamaan struktur inilah yang membuat klorofil

bisa bekerja secara efektif di dalam darah manusia & tidak dianggap "benda asing".

Chlorophyll memiliki bagian Kepala & Ekor dengan fungsinya masing-masing. Bagian

Kepala: bersifat Hydrophilic (sangat suka air), akan menarik bagian Ekor yang telah

mengikat senyawa Hidrokarbon & membawanya keluar bersama-sama dengan kotoran

(feses).

Bagian Ekor: Bersifat Lipophilic (sangat suka lemak) & Hydrophobic (tidak suka air).

Mampu masuk kedalam sel/jaringan & mengangkat senyawa Hidrokarbon (pewarna &

pengawet makanan, pestisida, timbunan obat-obatan, nikotin), logam berat, bakteri dan virus.

Klorofil telah digunakan untuk penyembuhan berbagai macam penyakit sejak zaman Yunani

kuno dan sekarang dengan kemajuan teknologi yang telah ada ditambah lagi dengan

menurunnya kualitas hidup manusia modern, klorofil kembali lagi dengan berbagai

keunggulannya yang telah ditingkatkan untuk menunjang dan memulihkan manusia modern

dari gaya hidupnya sekarang.

Klorofil menyerap cahaya berupa radiasi elektromagnetik pada spektrum kasat mata

(visible). Misalnya, cahaya matahari mengandung semua warna spektrum kasat mata dari

merah sampai violet, tetapi seluruh panjang gelombang unsurnya tidak diserap dengan baik

secara merata oleh klorofil. Klorofil dapat menampung energi cahaya yang diserap oleh

pigmen cahaya atau pigmen lainnya melalui fotosintesis, sehingga klorofil disebut sebagai

pigmen pusat reaksi fotosintesis. Dalam proses fotosintesis tumbuhan hanya dapat

memanfaatkan sinar dengan panjang gelombang antara 400-700 nm.

Pada tanaman tingkat tinggi ada 2 macam klorofil yaitu klorofil-a (C55H72O5N4Mg)

yang berwarna hijau tua dan klorofil-b (C55H70O6N4Mg) yang berwarna hijau muda.

Klorofil-a dan b paling kuat menyerap cahaya di bagian merah (600-700 nm), sedangkan

yang paling sedikit cahaya hijau (500-600 nm). Sedangkan cahaya berwarna biru dari

spektrum tersebut diserap oleh karotenoid. Karotenoid ternyata berperan membantu

mengabsorpsi cahaya sehingga spektrum matahari dapat dimanfaatkan dengan lebih baik.

Energi yang diserap karotenoid diteruskan kepada klorofil-a untuk diserap digunakan dalam

proses fotosintesis, demikian pula dengan klorofil-b.

Struktur molekul klorofil memiliki kesamaan dengan struktur hemoglobin (heme), pigmen

merah dalam darah manusia, perbedaannya hanya pada atom pusat dari molekul. Atom pusat klorofil

adalah magnesium (Mg) dan atom pusat hemoglobin adalah besi Fe (Ferrum), sehingga klorofil dapat

membantu menaikkan kadar oksigen dalam darah dan sebagai pembentuk sel darah merah yang paling

cepat dalam tubuh manusia.

Makanan yang terdiri atas daging merah dan hasil peternakan (dairy products) atau semacam

ini akan membentuk zat asam, dan terlalu banyak asam dapat berdampak merusak pada kebanyakan

sistem tubule. Klorofil dapat melindungi tubuh dari senyawa-senyawa karsinogen dengan bertindak

menguatkan sel-sel tubuh, melepaskan zat racun dari heme dan aliran darah serta secara kimiawi

menetralisir polutan-polutan dan membantu menyeimbangkan PH (tingkat keasaman) dalam tubuh.

Fungsi Utama KLOROFIL

1. Cleansing,

Detoksifikasi / membuang racun seperti sisa-sisa metabolisme, bahan pengawet, penyedap,

pestisida, formalin, asam urat, kolesterol, logam berat, nikotin, dll dari dalam tubuh.

2. Balancing,

Menyeimbangkan kadar asam dan basa di dalam tubuh, sistem hormonal, tekanan darah dan

kadar gula darah.

3. Activating,

Membantu mempercepat regenerasi sel darah merah, menambah energi, memberi nutrisi,

meningkatkan kadar oksigen dalam darah dan menghambat proses oksidasi (sebagai antioksidan).

Heme

Adalah kompleks senyawa protoporfirin IX dengan logam besi yang merupakan

gugus prostetik berbagai protein seperti hemoglobin, mioglobin, katalase, peroksidase,

sitokrom c, dan triptophan pirolase.

Gambaran dari struktur heme adalah Heme terdiri atas bagian organik dan suatu atom

besi. Bagian organik protoporfirin tersusun dari empat cincin pirol. Keempat nya terikat satu

sama lain melalui jembatan metenil, membentuk cincin tetrapirol. Empat rantai samping

metil, dua rantai samping vinil dan dua rantai samping propionil terikat kecincin tetrapirol

tersebut . Atom besi didalam heme mengikat keempat atom nitrogen dipusat cincin

protoporfirin. Atom besi dapat berbentuk fero (Fe2+) atau feri (Fe3+) sehingga untuk

hemoglobin yang bersangkutan disebut juga sebagai ferohemoglobin dan ferihemoglobin atau

methemoglobin. Hanya bila besi dalam bentuk fero, senyawa tersebut dapat mengikat

oksigen .

Langkah-langkah sintesis heme

Biosintesa porfirin dan heme

Langkah awal biosintesa porfirin pada mamalia ialah

- kondensasi suksinil ko-A yang berasal dari siklus asam sitrat dalam mitokondria

dengan asam amino glisin membentuk asam amino ketoadipat, dikatalisis oleh

amino levulenat sintase dan memerlukan piridoksal phosfat untuk mengaktifkan

glisin. Asam diatas segera mengalami dekarboksilasi membentuk amino levulenat

atau sering disingkat ALA. Enzym ALA sintase merupakan enzym pengendali

kecepatan reaksi. Koenzim dari enzim ini adalah piridoxal phosphat (PLP) (Streyer,

1996).

- Didalam sitosol 2 molekul ALA berkondensasi dan mengalami reaksi dehidrasi

membentuk porfobilinogen/PBG yang dikatalisis oleh ALA dehidratase. 4 molekul

PBG berkondensasi membentuk hidroksi metil bilana, suatu tetrapirol linier oleh

enzym uroporfirinogen I sintase atau disebut juga PBG deaminase kemudian terjadi

reaksi siklisasi spontan membentuk uroporfirinogen, suatu tetrapirol siklik. Pada

keadaan normal uroporfirinogen I sintase adalah kompleks enzym dengan

uroporfirinogen III kosintase sehingga kerja kedua kompleks enzym tersebut akan

membentuk uroporfirinogen III, yang mempunyai susunan rantai samping asimetris

(Streyer, 1996).

- Rangka porfirin sekarang telah terbentuk, uroporfirinogen I atau III mengalami

dekarboksilasi membentuk koproporfirinogen I atau III dengan melepas 4 molekul

CO hingga rantai samping asetat pada uroporfinogen menjadi metil,reaksi ini

dikatalisis oleh uroporfirinogen dekarboksilase. Hanya koproporfirinogen III yang

dapat kembali masuk kemitokondria, mengalami dekarboksilasi dan

oksidasimembentuk protoporfirinogen III oleh enzym koproporfirinogen oksidase,

dimanadua rantai samping propionat koproporfirinogen menjadi vinil (Streyer, 1996).

- Protoporfirinogen III dioksidasi menjadi protoporfirin III oleh protoporfirinogen

oksidase yang memerlukan oksigen. Protoporfirin III diidentifikasi sebagai isomer

porfirin seri IX dan disebut juga dengan protoporfirin IX. Porfirin tipe I dan III

dibedakan berdasar simetris tidaknya gugus substituen seperti asetat, propionat dan

metil pada cincin pirol ke IV. Penggabungan besi (Fe 2+) ke protoporfirin IX yang

dikatalisa oleh Heme sintase atau Ferro katalase dalam mitokondria akan membentuk

heme (Streyer, 1996).

Pemecahan Heme

Bila sel darah merah sudah tua, maka sel darah merah akan pecah . Pemecahan sel darah

merah ini diikuti juga dengan pemecahan gugus heme . Langkah awal pemecahan gugus

heme ialah pemutusan jembatan metena membentuk biliverdin, suatu tetrapirol linier. Besi

mengalami beberapa kali reaksi reduksi dan oksidasi, reaksi reaksi ini memerlukan oksigen

dan NADPH. Pada akhir reaksi dihasilkan Biliverdin, suatu pigmen berwarna hijau akan

direduksi oleh biliverdin reduktase yang menggunakan NADPH sehingga rantai metenil

menjadi rantai metilen antara cincin pirol III – IV dan membentuk pigmen berwarna kuning

yaitu bilirubin. Perubahan warna pada memar merupakan petunjuk reaksi degradasi ini.

Bilirubin bersifat lebih sukar larut dalam air dibandingkan dengan biliverdin (Streyer, 1996).

Daftar Pustaka

AIBS. 1985. Biological Science A Molecular Approach. Toronto,D.C. Heat and Company.

Hardjasasmita, P. 1988. Ikhtisar Biokimia Jilid II-unpublished.

Hardjasasmita, P. 1993. Ikhtisar Biokimia B. Jakarta: Balai Penerbit Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia.

Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC

Streyer L, 1996, Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah Bagian Biokimia FKUI), Jakarta: EGC

Sediaoetama, A.D. 1987. Ilmu Giziuntuk profesi dan mahasiswa Jilid 1. Penerbit P.T Dian Rakyat.

Metabolisme Nitrogen, Biosintesis Asam Amino, Siklus Urea, serta Perbedaan Heme dan Klorofil

Tugas Biokimia

Oleh Setyo Budi Prakoso NIM 412010013Jefri NIM 412010016

Fakultas Biologi

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

2011