metabolisme asam amino harton

7/26/2019 Metabolisme Asam Amino Harton

1/50

METABOLISME ASAM AMINO

Metabolisme asam amino meliputi ratusan molekul enzimatik kecil. Banyak dari reaksi

ini melibatkan atom nitrogen. Kemampuan organisme untuk mensintesis asam amino sangat

berbeda. Beberapa organism dapat mengasimilasi dan senyawa karbon sederhana menjadi asam-

amino. Sedangkan yang lainnya dapat mensintesis karbon rantai asam amino tetapi memerlukan

nitrogen dalam bentuk ammonia. (Horton.!!"#

Beberapa spesies tidak dapat mensintesis kerangka karbon dari setiap asam amino.

Mamalia$ misalnya$ hanya dapat membuat sekitar setengah dari asam amino yang mereka

butuhkan% sisanya$ disebut asam amino esensial$ dan harus diperoleh dari makanan. &sam amino

'onesensial adalah &sam amino yang dapat sintesis mamalia dalam jumlah yang cukup$ asalkan

mereka menerima total protein yang cukup. (Horton.!!"#

(rudy McKee.!!)#

A. Siklus Nitrogen dan Nitrogen Fiksasi

1. Nitrogen fiksasi

'itrogen yang diperlukan dalam asam amino (dan untuk basa heterosiklik nukleotida#

berasal dari dua sumber utama* gas nitrogen di atmos+er dan nitrat didalam tanah dan air. ,i


2/50

atmos+er nitrogen terdapat sekitar !$ dan merupakan sumber utama dari nitrogen biologis.

(Horton.!!"#

Karena stabilitas kimia dari gas dinitrogen ('# di atmos+er$ maka ' membutuhkan

energi yang besar untuk bereduksi membentuk 'H/.Hal ini disebut sebagai +iksasi nitrogen.

Sedikitnya 0" &1 diperlukan untuk mereduksi satu 'untuk dua 'H/. (rudy McKee.!!)#

Meskipun telah banyak penelitian$ +iksasi nitrogen belum sepenuhnya dapat dipahami.

'amun$ beberapa aspek dari +iksasi nitrogen telah dijelaskan.

'&,H (atau '&,1H# adalah sumber utama dari elektron yang diperlukan dalam reduksi

dinitrogen. Molekul koenzim yang berkurang menyumbangkan elektron pada besi-sul+ur

+erredo2in protein$ yang kemudian di trans+er untuk dinitrogenase reduktase. Hidrolisis 0"

molekul &1 diperlukan untuk mentrans+er elektron dari reduktase dinitrogenase untuk

dinitrogenase untuk mem+asilitasi reduksi satu ' menjadi dua molekul 'H/ dan dua ion

hidrogen pada satu molekul H. sekali disintesis$ amonia ditranslokasikan keluar dari sel bakteri

ke simbiosis sel inang$ di mana digunakan dalam sintesis glutamine. (rudy McKee.!!)#

2. Siklus Nitrogen

&liran nitrogen dari ' ke nitrogen oksida$ amonia$ dan biomolekul nitrogen dan kemudian

kembali ke ' disebut siklus nitrogen. (Horton.!!"#


3/50

(Horton.!!"#

B. Asimilasi Amoniak

&monia sering berasimilasi dengan sejumlah besar metabolit dengan molekul berat rendah$

melalui glutamat$ asam amino dan glutamin. 1ada pH 3$ bentuk ionik amonia adalah ion

amonium$ 'amun$ amonia tak berproton 'H/adalah spesies reakti+ di pusat katalitik dari banyak

enzim.


4/50

(Horton.!!"#

1. Amonia dalam Glutamat dan Glutamin

&minasi redukti+ 4-ketoglutarate ke glutamat oleh glutamat dehidrogenase merupakan salah satu

rute yang sangat e+isien untuk penggabungan amonia menjadi pusat jalur metabolisme asam

amino.

(Horton.!!"#


5/50

&da dua prinsip utama pada penggabungan ion ammonium ke dalam asam amino dan

metabolit lain$ yaitu redukti+ aminasi asam 4-keto dan pembentukan amida dari aspartat dan

asam glutamat kemudian amida nitrogen ditrans+er untuk membentuk asam amino lainnya.

(rudy McKee.!!)#

5lutamat dehidrogenase$ enzim yang ditemukan di kedua mitokondria dan sitoplasma sel

eukariotik dan dalam beberapa sel bakteri$ mengkatalisis aminasi langsung 4-ketoglutarat*

Bila kelebihan amonia hadir$ reaksi didorong menuju sintesis glutamat. 6on amonium

juga digabungkan ke dalam metabolit sel dengan +ormasi glutamin$ amida glutamat*

1ada tumbuhan$ 'H)7yang dimasukkan ke dalam molekul organik membutuhkan dua

enzim* glutamin sintase dan glutamat sintase. Setelah 'H)7digabungkan ke dalam glutamin oleh

glutamin sintase$ gugus amida nitrogen -keto ditrans+er dari-ketoglutarat oleh glutamat sintase.

elektron diperlukan dalam reaksi ini disediakan oleh +erredo2in di beberapa jaringan tanaman

(misalnya$ daun# dan '&,1H pada jaringan lain (misalnya$ akar dan biji berkecambah#. (rudy

McKee.!!)#


6/50

Salah satu dari dua produk glutamat reaksi ini kemudian digunakan sebagai substrat

dalam katalis reaksi sintaase glutamin. &kibatnya$ pada tanaman$ ada satu molekul jaringan

produksi glutamat untuk setiap 'H)7yang masuk ke dalam proses.(rudy McKee.!!)#

8eaksi glutamat dehidrogenase berperan pada +isiologis yang berbeda$ tergantung pada

substrat dan ketersediaan koenzim dan spesi+isitas enzim. 1eran utama dari glutamat

dehidrogenase pada mamalia adalah degradasi asam amino dan pelepasan 'H)7

. (Horton.!!"#

8eaksi penting lain untuk asimilasi amonia di banyak organisme adalah pembentukan

glutamin dari glutamat dan 'H)7yang dikatalisis oleh glutamin sintetase . 5lutamine adalah

donor nitrogen dalam banyak reaksi biosintesis. 1ada mamalia$ glutamin membawa nitrogen dan

karbon antara jaringan$ menghindari tingkat tinggi racun dalam aliran darah. (Horton.!!"#

2. Reaksi Transaminasi

5ugus amino glutamat dapat ditrans+er menjadi beberapa asam 4-keto dalam reaksi yang

menggunakan enzim sebagai katalis yang disebut transaminase atau aminotrans+erase. Sebagian

besar asam amino dapat dibentuk oleh transaminasi. Semua transaminase memerlukan koenzim


7/50

piridoksal +os+at . ransaminasi lengkap membutuhkan dua setengah reaksi yang digabungkan

dengan enzim pyrido2amine +os+at (1M1#. (Horton.!!"#

8eaksi ini$ dikatalisasi oleh sekelompok enzim disebut sebagai aminotrans+ yang

menghapus atau transaminase$gugus 4-amino ditrans+er dari asam 4-amino ke 4-keto acid*

1ada asam 4-keto seperti-ketoglutarat dan piru9at$ 5ugus karbonil berbatasan langsung

dengan gugus karboksil. Karena reaksi transaminasi bolak-balik$ Karbonil berperan penting

dalam kedua sintesis dan degradasi asam amino.

8eaksi transaminasi membutuhkan koenzim piridoksal :;-+os+at-(1


8/50

dari tiga ikatan atom 4-karbon selekti+ akan rusak dalam sisi akti+ pada setiap jenis enzim pada

1


9/50

ransaminasi reaksi adalah contoh dari mekanisme reaksi yang disebut sebagai reaksi

biomolekuler ping-pong. Mekanisme ini dinamakan demikian karena pertama substrat harus

meninggalkan situs akti+ sebelum yang kedua bisa masuk.

(rudy McKee.!!)#

Sintesis Asam Amino


10/50

&. &spartat dan &sparagin

&spartat merupakan anggota pertama dari keluarga aspartat asam amino$ berasal dari

oksaloasetat dalam reaksi transaminasi.

Anzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah aspartat transaminase . &spartat transaminase

(&S# (juga dikenal sebagai glutamat oksaloasetat transaminase$ atau 5#$ yang paling akti+

dari aminotrans+erase$ dan ditemukan di sebagian besar sel. Karena 6sozim &S terjadi baik di

mitokondria dan sitoplasma$ reaksinya re9ersible. &kti9itas enzim ini secara signi+ikan

mempengaruhi aliran karbon dan nitrogen dalam sel. (rudy McKee.!!)#

Keluarga aspartat juga mengandung asparagin$ lisin$ metionin$ dan treonin. reonin

berkontribusi pada jalur reaksi dimana isoleusin disintesis. &sparagin$ amida dari aspartat$ tidak

terbentuk langsung dari aspartat dan 'H)7. (rudy McKee.!!)#

&sparagin disintesis oleh &1 dari nitrogen amida glutamin dalam reaksi yang

dikatalisasi oleh asparagin sintetase. ,alam beberapa bakteri$ asparagin sintetase mengkatalisis

pembentukan asparagin dari aspartat menggunakan amonia daripada glutamat sebagai sumber

dari kelompok amida. 8eaksi ini mirip dengan reaksi yang dikatalis oleh glutamine sintetase.

,alam beberapa kasus$ asparagin sintetase dapat menggunakan salah amonia atau glutamat

sebagai substrat. (Horton.!!"#


11/50

B.


12/50

(rudy McKee.!!)#

1iru9at bergabung dengan 4-ketobutyrate melalui serangkaian tiga reaksi yang mengarah

ke rantai bercabang antara 4-keto-D-methyl9alerate. Kompleks ini kemudian dikon9ersi ke

isoleusin dalam reaksi transaminasi. Anzim yang menjadi katalis sintesis 4-keto-D-methyl9alerate

juga mengkatalisis sintesis dari-ketoiso9alerate dengan menggabungkan dua molekul piru9at

daripada satu molekul piru9at dan satu molekul 4-ketobutyrate. 4-Ketoiso9alerate diubah

langsung ke 9alin oleh 9alin transaminase. Anzim yang sama yang mengkatalis sintesis isoleusin

dari 4-keto-D-methyl9alerate

(Horton.!!"#

Caline dan isoleusin disintesis paralel dengan empat enzim yang sama. Sintesis 9alin

diawali dengan kondensasi piru9at dengan hidroksietil - 11 ( produk dekarboksilasi dari piru9at

tiamin piro+os+at #.1roduk 4-acetolactate kemudian dikurangi untuk membentuk 4$D-

dihydro2yiso9alerate diikuti oleh dehidrasi 4- ketoiso9alerate . Calin diproduksi dalam reaksi

transaminasi berikutnya.

Sintesis isoleusin juga melibatkan hidroksietil - 11 $ yang mengembun dengan 4-

ketobutyrate untuk membentuk 4- aceto - 4- hidroksibutirat . ( 4- Ketobutyrate berasal dari reaksi

deaminasi < - treonin dengan katalis treonin deaminase . # 4$ D - ,ihydro2y -D- methyl9alerate $

berkurangnya produk 4- aceto - 4- hidroksibutirat $ dan hilangnya molekul H $ maka

terbentuklah 4-keto-D-methyl9alerat . isoleusin kemudian dihasilkan selama reaksi transaminasi .


13/50


14/50

(rudy McKee.!!)#

1rolin merupakan turunan glutamat. E-glutamyl +os+at direduksi menjadi glutamat-y-

semialdehid. enzim yang mengkatalisis +os+orilasi glutamat (E-glutamil kinase# diatur oleh

umpan balik negati+ inhibisi oleh prolin. Siklus glutamat-E-semialdehid spontan membentuk F-

pyrroline-:-karboksilat. 8eduktase F-pyrroline-:-karboksilat mengkatalisis reduksi F-pyrroline-

:-karboksilat membentuk prolin. interkon9ersi F-pyrroline-:-karboksilat dan prolin dapat

bertindak sebagai shuttle mekanisme untuk mentrans+er kekurangan eki9alen yang berasal dari

jalur +os+at pentosa ke dalam mitokondria. 1rolin juga dapat disintesis dari ornithine$ pada siklus

urea. (rudy McKee.!!)#

(Horton.!!"#

A. Serine$ 5lycine$ and =ysteine

iga asam-serin$ glisin$ dan amino sistein-berasal dari glikolitik G gluconeogenic /-

+os+ogliserat. Serin disintesis dari / -phosphoglycerate dalam tiga langkah. 1ertama$ substituen

hidroksil sekunder /-+os+ogliserat dioksidasi menjadi kelompok keto$ membentuk /-

phosphohydro2ypyru9ate. Senyawa ini mengalami transaminasi dengan glutamat untuk


15/50

membentuk /-phosphoserine dan 4-ketoglutarat. &khirnya$ / - phosphoserine dihidrolisis untuk

memberikan serin dan 1i. (Horton.!!"#

Serin merupakan sumber utama dari glisin melalui reaksi re9ersibel yang dikatalisasi oleh

serin hydro2ymethyltrans+erase . ,alam mitokondria tanaman dan bakteri$ aliran +luks reaksi ini

adalah menuju serin yang menyediakan rute ke serin yang berbeda atau yang lain. 8eaksi Serin

hydro2ymethyltrans+erase membutuhkan dua ko+aktor* 1


16/50

Sintesis sistein adalah komponen utama dari metabolisme belerang. Kerangka karbon

sistein berasal dari serin.

Hewan tidak memiliki jalur biosintesis sistein yang normal. 'amun demikian$ sistein

masih dapat disintesis pada hewan sebagai produk sampingan degradasi metionin. ,alam

langkah pertama$ serin mengembun dengan homosistein$ senyawa antara dalam biosintesis

metionin. 1roduk dari reaksi kondensasi$ cystathionine$ dibelah menjadi ketobutyrate dan sistein.

(Horton.!!"#


17/50

. enilalanin $ irosin $ dan ripto+an

Keluarga aromatic asam amino meliputi +enilalanin$ tripto+an dan tirosin. Kuncipenjelasan dari jalur sintesis asam amino aromatik adalah dari beberapa pengamatan bakteri

dengan mutasi gen tunggal yang membutuhkan sebanyak lima senyawa untuk pertumbuhan *

+enilalanin $ tirosin $ tripto+an $ p - hydro2ybenzoate $ dan p - aminobenzoate . Senyawa ini

semuanya mengandung cincin aromatik . ketidakmampuan mutan tumbuh tanpa senyawa ini

akan dibatalkan pada saat shikimate tersedia. Hal ini menunjukkan bahwa metabolit ini

merupakan perantara dalam biosintesis semua senyawa aromatik. =horismate $ turunan dari

shikimate $ adalah cabang dalam sintesis asam amino aromatik . @alur untuk shikimate dan

chorismate dimulai dengan kondensasi +os+oenolpiru9at dan erythrose ) - +os+at untuk

membentuk tujuh turunan gula karbon dan 1i. @alur dari shikimate ke chorismate melibatkan

+os+orilasi shikimate $ penambahan gugus asetil dari +os+oenolpiru9at $ dan de+os+orilasi. Hewan

tidak memiliki enzim dari jalur chorismate . Mereka tidak dapat mensintesis chorismate dan $

akibatnya $ tidak dapat mensintesis salah satu asam amino aromatik . (Horton.!!"#

,alam sintesis +enilalanin pada A. coli$ chorismate bi+unctional dehydratase mutase-

prephenate mengkatalisis penataan chorismate untuk menghasilkan prephenate$ suatu senyawa

yang sangat reakti+. Selanjutnya$ enzim mengkatalisis penghapusan ion hidroksida dan = dari


18/50

prephenate untuk membentuk sepenuhnya aromatic phenylpyru9ate produk$ yang kemudian

ditransaminasi untuk +enilalanin. Sebuah chorismate bi+unctional mutase-prephenate

dehidrogenase yang mirip mempercepat pembentukan prephenate dan kemudian )-

hydro2yphenylpyru9ate di cabang tirosin. ,an mengalami transaminasi perantara untuk

membentuk tirosin. Beberapa bakteri dan beberapa tanaman mengikuti jalur yang sama dari

chorismate ke +enilalanin dan tirosin sebagai A. coli meskipun mutase chorismate dan

dehydratase prephenate atau kegiatan dehidrogenase prephenate berada di rantai polipeptida

terpisah.

Beberapa bakteri lain menggunakan jalur alternati+ di mana prephenate pertama

ditransaminasi dan kemudian dekarboksilasi. Biosintesis tripto+an dari chorismate membutuhkan

lima enzim.


19/50

,ua reaksi akhir dari biosintesis tripto+an dikatalisis oleh tryptophan synthase. ,alam

beberapa organisme $ dua domain katalitik independen sintase tryptophan terdapat pada rantai

polipeptida tunggal . 1ada organisme lain $ enzim terdiri dari dua jenis subunit dalam tetramer

4D . Subunit al+a atau domain mengkatalisis pembelahan indole gliserol +os+at menjadi

gliseraldehida / - +os+at dan indole . Subunit beta atau domain mengkatalis kondensasi indole

dan serin dalam reaksi yang memerlukan 1


20/50

(Horton.!!"#

5. Histidin

0! langkah biosintesis histidin pada bakteri diawali dengan kondensasi antara cincin

pirimidin dengan turunan ribosa $ phosphoribosyl piro+os+at (1811# . 1ada reaksi berikutnya

$enam bagian dari cincin adenin dibelah$ dan glutamine akan memberikan atom nitrogen yang

dimasukkan melalui tahap siklisasi ke cincin produk imidazol $ imidazole gliserol +os+at.

Sebagian besar atom karbon dan nitrogen dari &1 yang dibebaskan sebagai aminoimidazole

carbo2amide ribonucleotide$ dalam biosintesis purin (Bagian 0.0#. Metabolit ini kemudian

dapat didaur ulang menjadi &1. 6midazole gliserol +os+at mengalami dehidrasi$ transaminasi

oleh glutamat$ penghapusan hidrolitik dari +os+at$ dan oksidasi dari tingkat alkohol primer

dengan asam karboksilat dalam dua langkah berurutan$ membentuk histidin. (Horton.!!"#


21/50

DAFTAR PUSTAA

Horton$8obert.!!".Principle of Biocemistr!.

McKee$McKee.!!).Biocemistr! " Te #olecular Basis $f %ife & 'rdedition. Mc 5raw

Hill.'ew Jork

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

&


22/50

&sam amino yang diperoleh dari degradasi protein endogen atau dari makanan dapat

digunakan untuk biosintesis protein baru. &sam amino yang tidak diperlukan untuk sintesis

protein merupakan proses katabolisasi teratur dengan meman+aatkan nitrogen dan kerangka

karbonnya.


23/50

Kelompok-kelompok amida glutamin dan asparagin yang dihidrolisis oleh enzim

spesi+ik-glutaminase dan asparaginase$ masing-untuk menghasilkan amonia dan asam amino

dikarboksilat yang sesuai glutamat dan aspartat. &monia dari amida dan gugus amino yang tidak

digunakan dalam reaksi biosintesis diekskresikan.

( Horton$8ober.!0 * :/)-:/: #

&. &lanin$ &sparagin$ aspartat$ glutamat$ dan 5lutamin


24/50

&lanin$ aspartat$ dan glutamat disintesis oleh reaksi transaminasi re9ersibel. 8incian dari

tiga asam amino ini melibatkan masuknya kembali ke jalur yang kerangka karbonnya muncul.

&lanine untuk meningkatkan piru9at$ aspartat untuk oksaloasetat$ dan glutamat ke 4-ketoglutarat

oleh pembalikan reaksi transaminasi semula. Ketiga asam amino ini merupakan glucogenic

setelah aspartat dan glutamat dikon9ersi menjadi asam sitrat pada siklus intermediet dan alanin

diubah menjadi piru9at.

,egradasi dari glutamin dan asparagin dimulai dengan hidrolisis menjadi glutamat dan

aspartat$ masing-masing. ,engan demikian$ glutamin dan asparagin merupakan glucogenic.

8eaksi hidrolisis dikatalisis oleh enzim spesi+ik -asparaginase (Kotak 03.0# dan

glutaminase.

( Horton$ 8obert. :/: #

B. &rginine$ Histidin$ dan 1roline

@alur untuk degradasi arginin$ histidin$ dan prolin berkumpul di glutamat (5ambar 03./!#.


25/50

,alam kasus arginin dan prolin$ jalur degradasi menyerupai jalur biosintesis. ,egradasi

arginin dimulai dengan reaksi dikatalisis oleh arginase. rnithine yang dihasilkan

ditransaminasikan menjadi glutamat :-semialdehid$ yang dioksidasi untuk membentuk glutamat.

1rolin diubah menjadi glutamat dalam tiga langkah.


26/50

,ua enzim yang pertama dalam jalur ini adalah enzim-enzim yang terpisah dalam semua

eukariota dan sebagian besar dari bakteri$ tetapi pada beberapa spesies bakteri dua gen untuk

enzim ini telah menyatu untuk membuat protein he2americ bi+unctional yang mengkatalisis

reaksi kedua. Secara kinetik ini menguntungkan karena intermediet (0-pyrroline :-karboksilat

dan glutamat :-semi-aldehida# tidak memisahkan dari kompleks sebelum dikon9ersi ke glutamat.

@alur utama untuk degradasi histidin juga memproduksi glutamat. Histidin mengalami

deaminasi non-oksidati+$ hidrasi$ dan pembukaan cincin untuk membentuk '-

+ormiminoglutamate. Bagian +ormimino (=H 'H# kemudian ditrans+er ke tetrahydro+olate$

membentuk :-+ormiminotetrahydro+olate dan glutamat. Kemudian :-ormiminotetrahydro+olate

secara enzimatis mengalami deaminasi untuk membentuk :$0!-methenylte-trahydro+olate. Satu

karbon (methenyl# kelompok tetrahydro+olate deri9ati+ ini dapat digunakan dalam jalur seperti

sintesis pirimidin.

( Horton$ 8obert. !0* :/:-:/" #

=. 5lycine dan Serine

&da dua jalur untuk pemecahan serin (5ambar 03./0#. Sebagian kecil serin dikon9ersi

langsung menjadi piru9at oleh dehydratase serin$ yang tergantung pada enzim 1


27/50

Kebanyakan serin$ bagaimanapun$ diubah menjadi glisin oleh aksi serin

hydro2ymethyltrans+erease. 6ni adalah reaksi yang sama yang menghasilkan sintesis glisin dalam

jalur biosintesis dan itu adalah reaksi yang menghasilkan tetrahydro+olate :$0!-methylene (:$0!-

methylene H#.

beberapa glisin dapat dikon9ersi menjadi serin oleh reaksi balik dari serin hidroksil-

methyltrans+erase dan atom karbon glisin dapat berakhir di piru9at ketika molekul serin

terdeaminasi. 'amun$ jalur utama untuk degradasi glisin pada semua spesies adalah kon9ersi

menjadi 'H) dan H=/ oleh sistem belahan glisin.

Katalisis oleh sistem pembelahan glisin memerlukan sebuah enzim kompleks yang

mengandung empat subunit nonidentical. 1


28/50

Seperti ditunjukkan dalam 5ambar 03./ sistem pembelahan glisin adalah contoh lain dari

mekanisme lipoamide yang mirip ayun lengan dalam prinsip yang sama dengan dehidrogenase

piru9at. Meskipun kerusakan glisin terjadi secara in 9itro re9ersibel$ sistem pembelahan glisin

merupakan sebagai reaksi ire9ersibel dalam sel. ,iputarbalikkannya urutan reaksi ini

menyebabkan sebagian nilai-nilai Km untuk produk amonia dan metilen tetrahydro+olate jauh

lebih besar daripada konsentrasi senyawa ini dalam 9i9o.

( Horton$ 8obert . !0 *:/"-:/3 #

5lycine dapat dikon9ersi menjadi serin oleh serin hydro2ymethyltrans+erase. (Kelompok

hidroksimetil disumbangkan oleh ':$ '0!-metilen H .


29/50

&da beberapa rute untuk degradasi treonin. ,i jalur utama$ treonin dioksidasi menjadi -

amino-/-ketobutyrate dalam reaksi yaLng dikatalisis oleh treonin dehidrogenase (5ambar 03.//#.

-&mino-/-ketobutyrate dapat menjalani thiolysis untuk membentuk asetil Ko& dan glisin. 8ute

lain untuk katabolisme treonin adalah pembelahan menjadi asetaldehida dan glisin oleh aksi

treonin aldolase. reonin aldolase sebenarnya adalah kegiatan kecil serin

hydro2ymethyltrans+erase pada berbagai jaringan dan organisme. &setaldehida dapat dioksidasi

menjadi asetat oleh aksi asetaldehida dehidrogenase dan asetat dapat dikon9ersi menjadi asetil

=o& oleh asetil-=o& sintetase.

Sebuah rute ketiga untuk treonin katabolisme pada mamalia adalah deaminasi menjadi

ketobutyrate. 8eaksi ini dikatalisis oleh serin dehydratase$ enzim yang sama pada katalisis

kon9ersi serin menjadi piru9at. 8eaksi ini menghasilkan 4-ketobutyrate untuk sintesis isoleusin

di sebagian besar spesies (Bagian 03./=#. a-Ketobutyrate dapat dikon9ersi menjadi propionyl=o& dalam jalur degradati+ dan propionil Ko& merupakan prekursor dari siklus asam sitrat

suksinil =o& menengah. Sehingga treonin dapat menghasilkan baik suksinil =o& atau glisin 7

asetil =o& tergantung pada jalur dengan yang terdegradasi.

( Horton$ 8obert. !0* :/3 #


30/50

,i jalur degradati+ utama$ treonin dioksidasi oleh treonin dehidrogenase untuk membentuk-

amino-b-ketobutyrate. Molekul terakhir dimetabolisme lebih lanjut untuk membentuk laktat

melalui piru9at$ atau dapat dibelah oleh-amino-b-ketobutyrate lyase untuk membentuk asetil-

=o& dan glisin. Seperti telah dibahas sebelumnya$ glisin diubah menjadi asetil-=o& melalui

piru9at. &tau$ treonin dapat terdegradasi ke-ketobutyrate oleh treonin dehydratase dan

selanjutnya untuk propionil-=o&. 1ropionil-=o& kemudian dikon9ersi menjadi suksinil-=o&.

( Mc kee . !!) * :0 #

A. &sam &mino 8antai bercabang


31/50

dan komplek a - ketoglutarat dehydrogenase$ dan mengandung subunit dihidrolipoamide

dehidrogenase yang sama ( A/ # yang ditemukan di dua kompleks dehidrogenase lainnya.

Molekul asil =o& rantai bercabang dioksidasi oleh asil-=o& dehidrogenase &, yang

mengandung reaksi yang analog dengan langkah pertama pada reaksi oksidasi lemak asil =o&.

Alektron yang dihapus dalam langkah oksidasi ini ditrans+er melalui trans+er elektron

+la9oprotein (A# menjadi ubiLuinone (#.

1ada poin ini$ langkah-langkah dalam katabolisme asam amino rantai cabang mengalami

penyimpangan. Semua karbon leusin akhirnya dikon9ersi menjadi asetil =o&$ sehingga leusin

adalah murni bersi+at ketogenic. Calin akhirnya dikon9ersi menjadi propionil Ko&. Seperti

dalam degradasi treonin$ propionil Ko& diubah menjadi suksinil =o& yang memasuki siklus

asam sitrat. Calin adalah glucogenic. ,egradasi isoleusin mengarah ke kedua propionil =o& dan

asetil Ko&. leh karena itu$ isoleusin keduanya menjadi glucogenic (melalui suksinil =o&

dibentuk dari pro-pionyl =o dan ketogenik (melalui asetil =o. @adi$ meskipun langkah-

langkah awal dalam degradasi tiga asam amino rantai bercabang adalah sama$ kerangka karbon

mereka memiliki jalan yang berbeda setidaknya pada hewan.

( Horton$ 8obert . !0 * :/3-:/ #


32/50

Homosistein dapat dimetilasi oleh :-methyltetrahydro+olate untuk membentuk metionin

atau dapat bereaksi dengan serin membentuk cystathionine yang dapat dibelah menjadi sistein

dan 4-ketobutyrate. Kita dapat menemukan jenis reaksi ini lebih awal sebagai bagian dari jalur

untuk pembentukan sistein.

,engan jalur ini$ mamalia dapat membentuk sistein menggunakan atom sul+ur dari

metionin asam amino esensial. a-Ketobutyrate diubah menjadi propionil Ko& oleh aksi suatu

dehidrogenase asam a-keto. 1ropionil Ko& dapat dimetabolisme menjadi suksinil =o&$ sehingga

metionin bersi+at glucogenic.

( Horton$ 8obert . !0 * :/-:)! #

5. =ysteine

8ute utama sistein katabolisme adalah jalur tiga langkah yang mengarah ke piru9at

(5ambar 03./"#.


33/50

leh karena itu$ sistein adalah glucogenic. Sistein pertama teroksidasi menjadi

cysteinesul+inate yang kehilangan gugus amino oleh transaminasi menjadi b-sul+inylpyru9ate.

,esul+urisasi non enzimatik menghasilkan piru9at.

( Horton$ 8obert.!0 * :)!-:)0 #

H. enilalanin$ ryptophan$ dan irosin

&sam amino aromatik merupakan corak umum dari katabolisme. Secara umum$ jalur

dimulai dengan oksidasi$ diikuti dengan penghapusan nitrogen transaminasi atau hidrolisis dan

kemudian pembukaan cincin ditambah dengan oksidasi.

Kon9ersi +enilalanin menjadi tirosin$ dikatalis oleh +enilalanin hidroksilase$ merupakan

langkah penting dalam katabolisme +enilalanin (5ambar 03./3#.


34/50

Hal ini juga ber+ungsi sebagai sumber tirosin pada hewan karena mereka tidak memiliki

jalur chorismate normal untuk sintesis tirosin. 8eaksi +enilalanin hidroksilase membutuhkan

oksigen molekuler dan mengurangi agen tetrahydrobiopterin. Salah satu atom oksigen dari

dimasukkan ke tirosin dan lainnya diubah menjadi air.

etrahydrobiopterin dibuat ulang dalam dua langkah. ) a-=arbinolamine dehydratase

mengkatalisis produk dehidrasi yang teroksidasi pertama dan mencegah isomerisasi untuk bentuk

tidak akti+ di mana rantai samping pada =-3$ bukan =-". 8eduktase ,ihydropteridine

mengakatalis pengurangan dihydrobiopterin Luinonoid yang dihasilkan untuk :$"$3$-tetrahy-

drobiopterin dalam reaksi yang memerlukan '&,H. etrahydrobiopterin juga merupakan agen

pereduksi dalam biosintesis oksida nitrat dari arginin (Bagian 03.)=#.

Katabolisme tirosin dimulai dengan penghapusan yang gugus amino dalam reaksi

transaminasi dengan a-ketoglutarat.


35/50

banyak mikroorganisme mengarah ke 4-ketoadipate dan akhirnya menjadi asetil =o& (5ambar

03./#.

&lanin$ diproduksi di awal katabolisme tripto+an$ yang ditransaminasi untuk piru9at.

,engan demikian$ katabolisme tripto+an adalah ketogenik dan glucogenic.

( Horton$ 8obert .!0 * :)0-:) #

6.


36/50

8eaksi oksidasi menghasilkan urutan 4-aminoadipate yang kehilangan gugus amino oleh

transaminasi 4-ketoglutarat menjadi-ketoadipate. 4-Ketoadipate selanjutnya diubah menjadi

asetil =o& dengan langkah-langkah yang sama yang terjadi pada degradasi tripto+an. Seperti

leusin$ lisin adalah ketogenik (kedua adalah satu-satunya asam amino umum yang murni

ketogenik#.

( Horton$ 8obert. !0 *:) #


37/50

,&&8 1OS&K&

Horton$ 8obert.dkk . !0.Principle of Biocemistr! (t ed. 'ew Jork *

1earson Aducation

Mc-kee . !!) .Biocemistr!" Te #olecular Basis of %ife& 'rd ed. 'ew Jork *

Hill =ompanies

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------

!ANUARISA

""#$%$$

Asam Amino se&agai Meta&olik Prekursor

1eran utama dari asam amino yaitu sebagai substrat dalam sintesis protein. &sam amino

ber+ungsi sebagai prekursor dari berbagai jenis molekul kecil yang memiliki peran biologis yang

penting dan beragam. ,alam hal ini$ asam amino yang baru disintesis diakti+kan oleh ko9alenlampiran t8'& dan aminoasil-t8'& digunakan sebagai substrat untuk sintesis polipeptida

dengan sintesis protein . (Horton$!0#


38/50

Beberapa asam amino merupakan prekursor penting dalam proses biosintesis. Beberapa

amina yang memiliki penting di antaranya histamin$ 5&B&$ epine+rin$ tiroksin dan metionin

dalam sintesis S-adenosylmethionine . (Horton$!0#


39/50

&. 1roduk Berasal dari 5lutamat$ 5lutamin$ dan aspartat

5lutamat dan glutamin memiliki penting dalam asimilasi nitrogen. Selain itu$ glutamat

dan aspartat merupakan golongan amino donor dalam reaksi transaminasi . Hal tersebut dapatkita lihat dalam siklus urea yang memerlukan glutamat dan aspartat. (Horton$!0#

5lutamine dan aspartat juga diperlukan sebagai prekursor di kedua biosintesis purin dan

pirimidin. 1urin dan pirimidin berasal sebagian besar dari asam amino . Ojung reakti+

sphingosine $ perantara dalam sintesis sphingolipids berasal dari serin . Histamin yangmerupakan 9asodilator kuat berasal dari histidin oleh dekarboksilasi . irosin merupakan

prekursor hormon tiroksin ( tetraiodothyronine # dan epine+rin dan melanin $ pigmen polimer

kompleks . he neurotransmitter serotonin ( : - hydro2ytryptamine # dan cincin nikotinamidadari '&, 7 disintesis dari tripto+an .

(@eremy M Berg$ !!#

(@eremy M Berg$ !!#

1ada sintesis tertahydro+olate biologis akti+ melibatkan penambahan hingga enam residu

glutamat pada bagian tetrahydro+olate. (Horton$!0#


40/50


41/50

5lutamat adalah salah satu yang paling akti+ secara metabolik dari semua asam amino ( 5ambar

0.0 # . http*GGwww.pearsonhighered.comGmathewsGch0Gc0gbroa.htm

5ambar 0.0

6ni adalah prekursor glutamin $ arginin $ kreatin +os+at ( 5ambar 0./ # $ prolin$hidroksiprolin$ poliamina $ glutathione $ dan - aminobutyric acid ( 5&B& # .

http*GGwww.pearsonhighered.comGmathewsGch0Gc0gbroa.htm


42/50

5ambar 0./

5&B& adalah neurotransmitter $ dan juga terlibat dalam sintesis glutathione . Selain itu$

glutamat sendiri adalah neurotransmitter .

http://www.pearsonhighered.com/mathews/ch21/c21gbroa.htmhttp://www.pearsonhighered.com/mathews/ch21/c21gbroa.htm


43/50


5ambar 0. (di atas# menunjukkan urutan reaksi yang mengubah glutamat ke ornithine (siklus urea menengah # . Biosintesis ornitin dari glutamat .


44/50



45/50

5ambar 0. (di atas# menunjukkan urutan reaksi yang mengubah glutamat ke ornithine (

siklus urea menengah # . Biosintesis ornitin dari glutamat .


,alam jalur ini $ pengurangan energi membutuhkan glutamat untuk glutamat P semialdehid adalah sebanding dengan pengurangan aspartat untuk semialdehid aspartat ( lihat

gambar dibawah#

dan juga menyebabkan sintesis prolin ( lihat di bawah# .

,alam sintesis prolin $ bagaimanapun $ siklisasi diinginkan karena produk cyclized dapatdikurangi dengan '&,1H untuk prolin .



46/50

1rolin dimasukkan ke dalam prokolagen $ prekursor polipeptida kolagen . ,alam

prokolagen $ prolin dikon9ersi menjadi hidroksiprolin oleh enzim prokolagen prolin hidroksilase

( 5ambar 0.) # .

,alam rangka melaksanakan kon9ersi prokolagen kolagen $ prokolagen prolin

hidroksilase membutuhkan asam askorbat ( 9itamin = # $ besi besi $ molekul oksigen $ dan -ketoglutarat . Kudis ( disebabkan oleh kekurangan 9itamin = # memimpin tode+ects dalam +ungsi

jaringan ikat $ yang mungkin disebabkan oleh sintesis rusak atau pematangan kolagen dalam

jaringan ikat . http*GGwww.pearsonhighered.comGmathewsGch0Gc0gbroa.htm

,alam struktur asam +olat 9itamin ( lihat di sini juga # $ " Pacid ( 1&B& # untukmembentuk asam pteroic $ yang terkait pada gilirannya melalui amida untuk glutamat $

membentuk pteroylmonoglutamate ( lihat gambar di bawah # .


47/50

olat alami mungkin berbeda dari senyawa ini dalam jumlah residu glutamat per molekul

9itamin $ yang berkisar dari tiga sampai delapan atau lebih . 8esidu ini terkait satu sama lain $

bukan oleh ikatan peptida akrab melainkan oleh ikatan peptida dimodi+ikasi antara aminokelompok dan kelompok karboksil.


B. 1roduk Berasal dari serin dan 5lycine

Serin dan glisin merupakan prekursor metabolik dari banyak senyawa lain (5ambar03.)#. 1eran serin dalam biosintesis lipid telah dijelaskan pada bab sebelumnya. 5lisin dan

suksinil =o& adalah prekursor utama dalam jalur yang mengarah ke por+irin heme dan kloro+il.

5lycine juga diperlukan dalam biosintesis purin. (Horton$!0#

Kon9ersi serin untuk glisin digabungkan dengan sintesis metilen tetrahydro+olate.

,eri9ati+ tetrahydro+olate penting dalam banyak reaksi yang mengkatalisis trans+er unit satu

karbon. Salah satu yang paling penting dari reaksi ini adalah sintesis deo2ythymidylate.(Horton$!0#
http://www.pearsonhighered.com/mathews/ch21/c21gbroa.htmhttp://www.pearsonhighered.com/mathews/ch21/c21gbroa.htm


48/50

=. Sintesis 'itric 2ide dari &rginine

ksida nitrat ('# adalah pembawa pesan penting dalam banyak proses transduksi

9ertebrata. 5as radikal bebas ini diproduksi secara endogen dari arginin dalam reaksi kompleksyang dikatalisis oleh nitric o2ide synthase. '&,1H dan yang diperlukan untuk sintesis

oksida nitrat (5ambar ).//#. ksida nitrat bertindak dengan cara mengikat dan mengakti+kan

adenilat guanylate$ yang merupakan enzim penting dalam transduksi sinyal. Anzim ini homologdengan adenilat siklase tapi juga meliputi domain heme yang dapat mengikat '. (@eremy M

Berg$ !!#

(5ambar ).//#

=ontoh yang menarik dari asam amino sebagai prekursor metabolik adalah peran argininsebagai substrat untuk sintesis oksida nitrat $ turunan gas yang tidak stabil dari nitrogen dengan

jumlah elektron ganjil . Meskipun itu adalah radikal bebas dan berpotensi beracun $ oksida nitratreakti+ secara +isiologis begitu penting . Sebagai gas $ ' dapat menyebar dengan cepat ke

dalam sel$ karena oksida nitrat dalam larutan air bereaksi cepat dengan oksigen dan air untuk

membentuk nitrat dan nitrit . (Horton$!0#

Sebuah enzim yang ditemukan pada mamalia $ oksida nitrat sintase $ mengkatalisispembentukan oksida nitrat dan citrulline dari arginin.


49/50

5ambar 03.:

8eaksi ini memerlukan ko+aktor '&,1H $ M' $ &, $ sebuah sitokrom 1):! $ dan

tetrahydrobiopterin . Mekanisme kerja dari tetrahydrobiopterin dalam reaksi ini belum

dijelaskan$ tetapi tampaknya menjadi agen mengurangi diperlukan untuk hidroksilasi arginin .'itrat oksida sintase hadir dalam dua bentuk $ yang konstituti+ (yaitu $ terus disintesis #

tergantung kalsium bentuk di otak dan sel-sel endotel dan diinduksi ( yaitu $ 9ariabel disintesis #

kalsium - independen bentuk dalam makro+ag ( sejenis sel darah putih # . (Horton$!0#

'itrat oksida adalah molekul utusan yang mengikat guanylyl siklase larut danmerangsang pembentukan 5M1 siklik . 6ni memiliki beberapa +ungsi $ misalnya $ ketika

makro+ag dirangsang $ mereka mensintesis oksida nitrat . ksida nitrat berumur pendek radikal

bebas adalah salah satu senjata yang digunakan oleh makro+ag untuk membunuh bakteri dan sel-

sel tumor . 'itrat oksida dapat berinteraksi dengan anion superoksida ( Q # untuk membentukreaktan lebih beracun yang dapat menghentikan akti+itas sel. (Horton$!0#

'itrat oksida sintase juga ada dalam sel-sel yang melapisi pembuluh darah . ,alam

kondisi tertentu $ oksida nitrat diproduksi dan berdi+usi ke sel-sel otot polos pembuluh darah$menyebabkan mereka untuk bersantai dan menurunkan tekanan darah . Hipertensi dan gagal

jantung melibatkan gangguan relaksasi pembuluh darah . 'itrogliserin $ digunakan untuk

melebarkan arteri koroner dalam pengobatan angina pectoris $ diberikannya e+eknya berdasarkankon9ersi metabolik untuk oksida nitrat . (Horton$!0#

'itrat oksida juga ber+ungsi sebagai neurotransmitter dalam jaringan otak . @umlah

abnormal tinggi oksida nitrat yang terbentuk selama stroke muncul untuk membunuh beberapaneuron dengan cara yang sama makro+ag membunuh bakteri . (Horton$!0#


50/50

,a+tar 1ustaka

Horton$ 8obert.dkk . !0.Principle of Biocemistr! (t ed. 'ew Jork * 1earson Aducation

Berg @M.!!.Biocemistr! (t ed. 'ew Jork* reemen


metabolisme asam amino harton

Documents