METABOLISMEASAM AMINOBIOKIMIA HARPER , EDISI 24BASUKIHARDJO DRS MS APT *

SISTIMATIKAMacam Asam Amino menurut nutrisi : Esensial Non EsesnsialBiosintesa Asam Amino , Urea .Katabolisme N , C dari Asam Amino .Konversi Asam Amino menjadi produk khusus .

BIOSINTESIS ASAM AMINOYANG SECARA NUTRISI NON ESENSIAL*

PENDAHULUANAsam amino secara nutrisi dibagi dua :Asam amino esensial atau in dispensabel , asam amino yang tidak dapat dibuat sendiri dalam tubuh .Asam amino non esensial atau dispensabel , asam amino yang dapat dibuat sendiri dalam tubuh .

*

Asam amino yang secara nutrisi non esensial itu lebih penting bagi sel dari pada asam amino yang secara nutrisi esensial , karena dalam tubuh organisme / manusia sudah terjadi evolusi penurunan kemampuan untuk membuat sendiri asam amino esensial , sementara kemampuan pembuatan asam amino non esensial masih dipertahankan .

Penekanan ajaran pada proses metabolisme yang terjadi dalam jaringan tubuh manusia , sehingga pembicaraan hanya biosintesis asam amino non esensial .Tidak dibahas biosintesis asam amino esensial oleh tanaman serta mikro organisme .*

ASAM AMINO ESENSIAL

ARGININ ( semi esensial ) , pertumbuh an anakHISTIDIN ( semi esensial ) , pertumbuh an anakISOLEUSINLEUSIN*

ASAM AMINO ESENSIAL , LANJUTAN

LISINMETIONINFENIL ALANINTREONINTRIPTOFANVALIN

ASAM AMINO NON ESENSIAL

ALANIN ASPARAGINASPARTATSISTEINGLUTAMAT*

ASAM AMINO NON ESENSIAL , lanjutanGLUTAMINGLISINHIDROKSI PROLIN ( tak diperlukan untuk sintesa protein )HIDROKSI LISIN ( tak diperlukan untuk sintesa protein )PROLINSERINTIROSIN

KEPENTINGAN BIOMEDISDefisiensi asam amino Triptofan dan Lisin , sindrom Kwashiorkor dan Marasmus di Afrika Utara .Sebelum timbul sindroma , defisiensi dapat diperbaiki dengan pemberian susu , ikan , daging .*

ASAM AMINO ESENSIALAsam amino yang secara nutrisi esensial , memiliki lintasan biosintesis yang panjang .Karena kebutuhan gizi , pasokan senyawa antara dari luar mempunyai nilai survival yang lebih besar dari pada kemampuan untuk mensintesis nya .*

Jika senyawa antara yang spesifik terdapat dalam makanan , organisme yang dapat mensintesisnya akan memproduksi dan memindahkan informasi genetik nilai survival negatif ke generasi selanjutnya .Nilai survival tidak dianggap nol tetapi negatip karena ATP dan sejumlah nutrien digunakan untuk mensintesis DNA yang tidak diperlukan .

Jumlah enzim yang diperlukan oleh sel sel prokariotik untuk mensintesis asam amino yang setara nutrisi esensial cukup besar bila dibandingkan dengan jumlah enzim yang diperlukan untuk mensintesis asam amino yang secara nutrisi non esensial .*

Keuntungan survival dalam mempertahankan kemampuan untuk membuat asam amino yang mudah sementara kehilangan kemampuan untuk membuat asam amino yang sukar .

ASAM AMINO NON ESENSIALSebagian besar asam amino yang secara nutrisi non esensial mempunyai lintasan biosintesis pendek .Dari 12 asam amino yang secara nutrisi non esensial , 9 asam amino dibentuk dari senyawa antara amfibolik . Tiga sisanya ( Cys , Tyr , Hyl ) dibentuk dari asam amino yang secara nutrisi esensial .*

Transformasi ion amonium anorganik menjadi nitrogen amino organik pada berbagai asam amino , dikatalis oleh enzim glutamat dehidrogenase , glutamin sintetase , transaminase .

1 . GLUTAMAT

Reaksi aminasi reduktif ketoglutarat dikatalis oleh enzim glutamat dehidro genase . Di samping pembentukan L glutamin dari senyawa antara amfibolik ketoglutarat , reaksi ini merupakan tahap pertama yang menjadi kunci dalam biosintesis banyak asam amino lainnya .

*

2 . GLUTAMIN

Biosintesis glutamin dari glutamat dikatalis oleh enzim glutamin sintetase . Reaksi tersebut memperlihatkan kesamaan maupun perbedaan dengan reaksi glutamat dehidrogenase . *

Keduanya mengikat nitrogen anorganik , gugus amino dan ikatan amida . Kedua reaksi dirangkaian dengan sejumlah reaksi eksergonik , untuk glutamat dehidrogenase reaksi oksidadi NAD(P)H , dan untuk glutamin sintetase reaksi hidrolisa ATP .

3 . ALANIN dan ASPARTAT

Transaminasi piruvat membentuk L alanin , dan transaminasi oksalo asetat membentuk L aspartat . Pemindahan gugus amino pada glutamat kepada senyawa antara amfibolik ini melukis kan kemampuan enzim transaminase untuk menyalurkan ion amonium , lewat glutamat , kepada nitrogen amino pada asam asam amino . *

4 . ASPARAGIN

Pembentukan asparagin dari aspartat , yang dikatalis oleh enzim asparagin sintetase , menyerupai sintesis glutamin . Asparagin sintetase tidak mengikat nitrogen anorganik .*

5 . SERIN

Serin dibentuk dari senyawa antara D 3 fosfo gliserat yang bersifat glikolitik Gugus hidroksil direduksi menjadi gugus okso oleh NAD+ , kemudian mengalami transaminasi yang memben tuk fosfoserin , lalu mengalami fosforilasi terbentuk serin .*

6 . GLISIN Sintesis glisin , mamalia , ada beberapa cara :Sitosol hati mengandung enzim glisin transaminase , mengkatalis sintesis glisin dari glioksilat dan glutamat atau alanin . Reaksi ini sangat mendorong sintesis glisin .Dua jalur tambahan pembentukan glisin , dari kolin , dan dari serin lewat reaksi serin hidroksi metil transferase .*

7 . PROLIN

Prolin pada mamalia beberapa kehidupan lain , dibentuk dari glutamat melalui pembalikan reaksi katabolisme prolin .*

8 . SISTEIN

Sistein dibentuk dari metionin dan serin Metionin pertama dikonversi menjadi homosistein lewat S adenosil metionin dan S adenosil homosistein . Lalu homosistein dan serin dikonversi menjadi sistein dan homoserin . *

9 . TIROSIN

Tirosin dibentuk dari fenilalanin melalui reaksi yang dikatalis oleh enzim fenilalanin hidroksilase . Reaksi itu tidak reversible . *

10 . HIDROKSIPROLIN

Karena prolin bertindak sebagai prekursor hidroksi prolin , maka prolin dan hidroksi prolin termasuk dalam kelompok asam amino glutamat . Yang dibahas hanya trans 4 hidroksiprolin ( 3 atau 4 hidroksiprolin tidak dibahas ) .

*

Hidroksiprolin , hidroksilisin , mempu nyai kaitan dengan kolagen , protein yang paling berlimpah jumlahnya pada jaringan tubuh mamalia .Sepertiga bagian kolagen mengandung glisin , sepertiga lagi prolin plus hidroksiprolin .

Asam keto valin , leusin dan isoleu sin dapat menggantikan asam amino dalam makanan .

Leusin , valin , isoleusin adalah asam amino yang secara nutrisi esensial bagi mamalia , *

namun enzim transaminase dalam jaringan mamalia dapat mengadakan interkonversi reversibel ketiga asam amino itu dari asam keto padanannya . Jadi asam keto ini dapat menggantikan asam aminonya dalam makanan .

Histidin dan Arginin secara nutrisi bersifat semi esensial .

Arginin , yang merupakan asam amino yang secara nutrisi esensial bagi manusia yang sedang tumbuh , dapat disintesis oleh tikus , namun jumlahnya tidak cukup untuk memungkinkan pertumbuhan yang normal .*

Histidin , merupakan asam amino semi esensial . Manusia dewasa dan tikus dewasa mempunyai keseimbangan nitrogen yang dipertahankan untuk periode waktu yang singkat dalam keadaan tanpa histidin . Hewan yang sedang tumbuh perlu histidin dalam makanannya , manusia juga .

RANGKUMAN

Semua vertebra termasuk manusia , dapat membentuk 12 asam amino yang secara nutrisi non esensial dari senyawa amfibolik atau dari asam amino lain yang ada dalam makanan .*

Vertebra tidak dapat melakukan biosintesis 10 asam amino yang secara nutrisi esensial .Biosintesis asam amino non esensial dari senyawa antara amfibolik lewat lintasan metabolik yang meliputi lima atau kurang reaksi yang dikatalisasi oleh enzim .

Senyawa antara amfibolik induk dan asam amino yang dihasilkan adalah senyawa antara siklus asam sitrat , ketoglutarat ( Glu , Gln , Pro , Hyp ) , oksaloasetat ( Asp , Asn ) , senyawa antara yang bersifat glikolitik , 3 fosfogliserat ( Ser , Gly ) .

*

Ketiga asam amino lainnya ( Cys , Tyr , Hyl ) dibentuk dari asam amino yang secara nutrisi esensial .Serin menghasilkan kerangka karbon dan homosistein , sulfur bagi biosinte sis sistein , sedangkan enzim fenil alanin hidroksilase mengkonversikan fenilalanin menjadi tirosin .

Karena tidak ada kodon atau tRNA yang menentukan penyisipan Hyp atau Hyl ke dalam peptida , maka baik hidroksi prolin maupun hidroksi lisin dari makanan tidak disatukan ke dalam protein .Asam amino yang terhidroksilasi ini timbul lewat hidroksilasi post translasional oleh enzim oksidase dengan fungsi campuran dari peptidil Pro atau Lys .*

KATABOLISME NITROGENASAM AMINO*

PENDAHULUANDibahas cara pengeluaran nitrogen dari asam amino .Pengubahannya menjadi urea .Permasalahan medis yang terjadi , bila terjadi gangguan pada proses ini .*

KEPENTINGAN BIOMEDIS

Keseimbangan nitrogen mengacu kepa da perbedaan antara asupan total nitrogen dan kehilangan total nitrogen dalam feses , urin , keringat .*

Keseimbangan nitrogen positip , konsumsi lebih banyak dari pada ekskresi , bayi sedang tumbuh , ibu hamil .Keseimbangan normal , konsumsi = ekskresi , orang dewasa normal .Keseimbangan nitrogen negatip , konsumsi lebih kecil dari pada ekskresi , pembedahan , kanker .

Amonia , terutama berasal dari deaminasi nitrogen amino pada asam amino , merupakan senyawa yang toksik bagi manusia .Dilakukan detoksifikasi amonia dengan mengubahnya menjadi glutamin untuk diangkut ke hati .Di hati , dilakukan deaminasi glutamin , sehingga amonia lepas , lalu diubah menjadi senyawa non toksik yang kaya nitrogen , yaitu urea .*

Pada penderita sirosis hepatis yang masif atau hepatitis yang berat , amonia akan menumpuk dalam darah , keluhan dan gejala klinik . Terjadi kerusakan pada keseluruhan lima enzim dari siklus urea . Perlu pemahaman biokimia sintesis urea .

PERTUKARAN PROTEIN

Pertukaran protein , yaitu penguraian dan resintesis semua protein sel yang berlangsung terus menerus , merupa kan proses fisiologis yang penting dalam semua bentuk kehidupan

*

Orang dewasa menguraikan 1 2 % protein tubuhnya setiap hari . Atau dapat dikatakan antara 50 100 hari , protein tubuh 100 % habis diuraikan .Setiap hari , manusia menukar atau menggantikan 1 2 % total protein tubuh , khususnya protein otot .

Dari asam amino yang dibebaskan , 75 80 % digunakan kembali untuk sintesis protein yang baru Nitrogen pada 20 25 % dari asam amino sisanya membentuk urea .Kerangka karbon kemudian diuraikan menjadi senyawa antara amfibolik .

*

Protein diuraikan dengan kecepatan yang bervariasi :Kecepatan ini bervariasi , mengikuti responnya terhadap kebutuhan fisio logik .Kecepatan rata rata penguraian protein yang tinggi menandai jaringan yang tengah mengalami penyusunan struktural kembali secara luas , misal

Jaringan uterus selama kehamilan .Jaringan ekor kecebong selama metamorfosis .Penguraian protein otot kerangka dalam keadaan starvasi berat .Kerentanan suatu protein terhadap penguraian , dinyatakan dengan usia paruhnya t , yaitu waktu yang diper lukan untuk penurunan konsentrasinya hingga 50 % dari nilai awal .*

Usia paruh protein hati , 30 menit 150 jam .Protein dengan usia paruh yang singkat memiliki rangkaian PEST , yaitu sejumlah regio yang kaya akan asam amino Prolin ( P ) , Glutamat ( E ) , Serin ( S ) , Treonin ( T ) , target penguraian cepat .

Banyak enzim pengatur yang penting memiliki usia paruh yang singkat seperti enzim triptofan oksigenase , tirosin transaminase , HMG KoA reduktase , nilai usia paruhnya hanya 0,5 2 jam .Enzim aldolase , laktat dehidrogenase , sitokrom , usia paruhnya lebih dari 100 jam .

*

Sebagai respons terhadap kebutuhan fisiologis , kecepatan penguraian enzim penting dapat dipercepat atau diperlam bat dengan mengubah konsentrasi enzim , sehingga mengubah aliran metabolit dan menyekat metabolit diantara berbagai lintasan metabolik yang berbeda .

Asam amino yang berlebihan , diuraikan dan tidak disimpan .

Untuk mempertahankan kesehatan , orang dewasa memerlukan 30 60 gram protein per hari , atau unsur ekuivalennya dalam bentuk asam amino bebas .

*

Namun mutu protein , yaitu proporsi asam amino esensial dalam makanan terhadap proporsinya terhadap protein yang disintesis , merupakan faktor penting yang sangat menentukan .

Tanpa memperdulikan sumbernya , asam amino yang tidak segera disatukan menjadi protein baru akan diuraikan dengan cepat .Jadi konsumsi asam amino secara berlebihan tidak memberikan manfaat apapun selain pembentukan energi yang juga bisa dilakukan oleh karbohidrat dan lipid dengan biaya yang lebih rendah .*

BINATANGBinatang mengubah nitrogen amino menjadi berbagai hasil akhir

Binatang mengekskresikan nitrogen dari asam amino dan sumber lainnya sebagai salah satu dari hasil akhir berikut : amonia , asam urat , urea / ureum .

*

Ikan teleostean , amonotelik , amonia .Burung , urikotelik , asam urat ( guano semi solid ) .Manusia , ureotelik , urea .

BIOSINTESIS UREADibagi menjadi 4 tahap reaksi :TransaminasiDeaminasi oksidatif Pengangkutan amoniaReaksi pada siklus urea*

Gugus amino dikeluarkan lewat transaminasi Asam amino bebas yang terlepas dari protein dalam makanan atau protein intrasel , akan dimetabolisasi dengan cara yang identik .

Nitrogen asam amino disalur kan ke dalam glutamat :

Transaminasi melakukan interkonversi , yang umum nya asam amino dan asam keto .Sebagian besar asam amino menjalani transaminasi , kecuali asam amino lisin , treonin , asam imino siklik prolin serta hidroksi prolin .

*

Transaminasi bersifat reversibel bebas , maka enzim transaminase ( amino transferase ) dapat bekerja baik dalam proses katabolisme asam amino maupun dalam biosintesisnya .Piridoksal fosfat terdapat pada tempat katalitik dari semua enzim transaminase dan banyak enzim lainnya dengan substrat asam amino .

Pada semua reaksi asam amino yang bergantung piridoksal fosfat , tahap awal pembentukan senyawa antara basa Schiff yang terikat enzim dan distabilkan oleh interaksi dengan regio kationik tempat aktif tersebut . Senyawa antara itu dapat disusun kembali dengan berbagai cara .*

Selama transaminasi , koenzim yang terikat berfungsi sebagai pembawa gugus amino . Penyusunan kembali membentuk asam keto dan piridoksamin fosfat yang terikat enzim . Piridoksal fosfat yang terikat kemudian bersama dengan asam keto kedua membentuk basa Schiff .

Enzim alanin piruvat transaminase ( alanin transaminase ) dan glutamat keto glutarat transaminase ( glutamat transaminase ) , yang terdapat dalam sebagian besar jaringan mamalia , mengkatalisa pemindahan gugus amino dan kebanyakan asam amino untuk membentuk alanin ( dari piruvat ) atau glutamat ( dari ketoglutarat ) Kadar serum transaminase meninggi pada beberapa penyakit .

*

Transaminase merupakan enzim yang spesifik bagi satu pasang asam amino dan keto saja :Setiap enzim transaminase bersifat spesifik untuk satu pasangan substrat dan non spesifik untuk pasangan lainnya .Karena alanin juga merupakan substrat bagi glutamat transaminase , maka semua nitrogen amino dari asam amino yang dapat menjalani transaminasi , bisa terkonsentrasi dalam glutamat .

*

Penting , sebab L glutamat merupakan satu satunya asam amino dalam jaringan mamalia yang menjalani deaminasi oksidatif dengan kecepatan yang cukup tinggi .Jadi pmbentukan amonia dari gugus amino , terutama terjadi lewat konversi menjadi nitrogen amino pada L glutamat .

Gugus non amino dapat melaku kan trans aminasi .

Gugus amino pada ornitin ( tapi bukan gugus amino pada lisin ) mudah mengalami transaminasi , sehingga terbentuk glutamat semialdehid .*

METABOLISME NITROGEN. Enzim L glutamat dehidrogenase menempati posisi sentral dalam metabolisme nitrogen :Gugus amino pada kebanyakan asam amino , akhirnya akan dipindah kan kepada ketoglutarat melalui transaminasi , sehingga terbentuk L glutamat .*

Pelepasan nitrogen sebagai amonia , dikatalis enzim L glutamat dehidrogenase , suatu enzim yang terdapat dimana mana dalam jaringan mamalia yang menggunakan NAD+ atau NADP+ sebagai oksidan .Jadi konversi netto gugs amino menjadi amonia , memerlukan kerja yang seirama antara enzim glutamat transaminase dan glutamat dehidrogen ase .

Aktivitas enzim glutamat dehidrogen ase hati diatur oleh inhibitor alosterik ATP , GTP , NADH , aktivator ADP .Reaksi yang bersifat reversibel bebas ini bekerja baik pada katabolisme maupun biosintesis asam amino .*

Secara katabolik , reaksi ini menyalur kan nitrogen dari glutamat kepada urea Secara anabolik , enzim ini mengkata lisa aminasi ketoglutarat melalui amonia bebas .

Enzim oksidase asam amino juga mengeluarkan amonia dari asam amino :

Sebagian besar amonia yang lepas dari asam L amino mencerminkan kerja transaminase dan L glutamat dehidrogenase yang berpasangan .*

Namun , enzim oksidase asam L amino terdapat dalam jaringan hati dan ginjal mamalia .Senyawa senyawa flavoprotein yang dapat teroksidasi sendiri ini , mengoksidasi asam amino mejadi asam imino yang menambahkan air serta terurai menjadi asam keto yang bersesuaian dan disertai dengan pelepasan ion amonium .

Flavin yang tereduksi , akan mengalami oksidasi langsung oleh oksigen molekuler , sehingga terbentuk hidrogen peroksida ( H2O2 ) , yang akan terpecah menjadi O2 dan H2O oleh enzim katalase yang terdapat dalam banyak jaringan , khususnya hati .

*

Intoksikasi amonia dapat membawa kematian :

Amonia yang dihasilkan bakteri enterik , diserap ke dalam darah vena porta yang dengan demikian darah ini mengandung amonia dengan kadar yang lebih tinngi dibandingkan darah sistemik .

Karena hati yang sehat akan segera mengeluarkan amonia ini dari dalam darah porta , maka darah perifer pada hakekatnya tidak mengandung amonia .Penting , karena amonia dengan jumlah renik sekalipun , akan bersifat toksik bagi sistem saraf pusat .

*

Jika darah porta tidak mengalir lewat hati , maka amonia dapat meningkat hingga mencapai kadar yang toksik dalam darah sistemik .Keadaan ini terjadi setelah fungsi hati mengalami gangguan yang berat atau setelah terdapat hubungan kolateral antara vena porta dan vena sistemik , sebagaimana terjadi pada keadaan sirosis .

Gejalanya mirip dengan sindrom koma hepatikum yang terjadi ketika kadar amonia darah dan otak mengalami kenaikkan .Tindakan , bertujuan menurunkan kadar amonia darah .

*

Glutamin sintetase mengikat amonia sebagai glutamin : Meski diproduksi terus menerus dalam jaring an , amonia dengan cepat akan dikeluarkan dari sirkulasi darah oleh hati dan kemudian diubah menjadi glutamat , glutamin , urea .Dalam keadaan normal , terdapat amonia dengan jumlah renik , 10 20 g / dl .

Pembentukan glutamin :

Pengikatan amonia , reaksi glutamat dehidrogenaseDikatalis enzim glutamin sintetase , enzim mito kondria dalam jumlah besar dalam jaringan ginjal . Sintesis ikatan amida pada glutamin , beban hidrolisis satu ekivalen ATP menjadi ADP dan Pi . *

KATABOLISME NITROGENUrea merupakan hasil akhir katabolis me nitrogen yang penting pada manusia .

Seorang manusia yang mengkonsumsi 300 g karbohidrat , 100 g lemak dan 100 g protein setiap harinya , akan mengeks kresikan sekitar 16 , 5 g nitrogen per hari . *

95 % dari jumlah ini akan dikeluarkan ke dalam urin dan 5 % ke dalam feses .Pada manusia yang mengikuti diet ala Barat , urea yang disintesis dalam hati , dilepas ke dalam darah dan dibersihkan dari darah oleh ginjal , membentuk 80 90 % dari nitrogen yang diekskresikan .

Urea dibentuk dari Amonia , CO2 dan Aspartat :Sintesis 1 mol urea memerlukan 3 mol ATP dan 1 mol masing masing ion amonium serta nitrogen amino dan aspartat , dikatalis oleh 5 enzim .Dari 6 asam amino yang berpartisipasi , N asetil glutamat hanya bertindak sebagai zat pengaktif enzim . Yang lain bertindak sebagai pembawa atom yang akhirnya akan menjadi urea .*

Pada mamalia , peran metabolik utama dari ornitin , sitrulin dan arginino suksinat dalam sintesis urea .Biosintesis urea sebagian merupakan proses siklik .Ornitin , sitrulin , arginino suksinat , arginin , tak ada yang hilang , juga tidak ada perolehan .

Akan tetapi , ion amonium , CO2 , ATP dan aspartat akan terpakai .Sebagian reaksi sintesis urea , terjadi dalam matriks mitokondria , dan sebagian lainnya berlangsung dalam sitosol .*

SIKLUS / BIOSINTESIS UREAEnzim karbamoil Fosfat Sintase I , mengawali biosintesis urea :

Dimulai terjadi kondensasi CO2 , amonia dan ATP , membentuk karbamoil fosfat , dikatalis oleh enzim karbamoil fosfat sintetase .*

Karbamoil fosfat sintase I , enzim mitokondria hepatik , amonia sebagai donor nitrogen , bekerja pada sintesis urea .Karbamoil sintase II , enzim sitosol , menggunakan glutamin sebagai donor nitrogen , biosintesis pirimidin .

Perlu 2 mol ATP , satu molekul sebagai sumber fosfat , konversi ATP kedua menjadi AMP dan piro fosfat bersama sama hidrolisis pirofosfat menjadi ortofosfat akan menghasilkan energi pendorong bagi sintesis ikatan amida serta ikatan anhidrida asam campuran dari karbamoil fosfat .*

Kerja yang seirama antara enzim glutamat dehidrogeenase dan karbamoil fosfat sintase I , akan menggerakkan nitrogen secara ulang alik ke dalam karbamoil fosfat , suatu senyawa antara dengan potensi pemindahan gugus yang tinggi .Reaksi yang kompleks ini berlangsung secara bertahap dan kemungkinan terjadi sebagai berikut :

Reaksi bikarbonat dan ATP , membentuk karbamoil fosfat serta ADP. Amonia menggantikan ADP , sehingga terbentuk karbamat dan ortofosfat .Fosforilasi karbamat oleh ATP yang kedua , membentuk karbamoil fosfat .

*

Karbamoil fosfat sintase I , enzim yang bersifat membatasi atau memacu kecepatan reaksi pada siklus urea . Enzim pengatur ini hanya bekerja aktif dengan adanya aktivator alosterik N asetil glutamat yang pengikatannya memicu perubahan struktur yang akan meningkatkan affinitas sintetase terhadap ATP .

Karbamoil fosfat plus ornitin , membentuk sitrulin :

Enzim L ornitin trans karboksilase mengkatalis pemindahan moeitas karbamoil dari karbamoil fosfat kepada ornitin , membentuk sitrulin + ortofosfat *

Meskipun reaksi berlangsung dalam matriks mitokondria , kompartemen tempat terbentuknya substrat ornitin dan tempat produk sitrulin , mengalami metabolisme lebih lanjut dalam sitosol .Masuknya ornitin ke dalam mitokondria dan keluarnya sitrulin dari dalam mito kondria , melibatkan sistem transporta si membran internal mitokondria .

Sitrulin plus aspartat , membentuk argininosuksinat :Reaksi argininosuksinat sintase , menghubungkan aspartat dengan sitrulin lewat gugus amino aspartat , dan memberikan nitrogen kedua dari urea . Reaksi ini perlu ATP dan meliputi pembentukan segera sitrulil AMP . Kemudian , pergeseran selanjutnya AMP oleh asaprtat akan membentuk sitrulin .

*

Pemecahan arginino suksinat , membentuk arginin dan fumarat :

Pemecahan arginino suksinat , reaksi eliminasi trans yang reversibel , dikatalis enzim arginino suksinase , mempertahankan nitrogen dalam produk arginin , melepas kerangka aspartat sebagai fumarat .

Penambahan air pada fumarat , mem bentuk L malat , oksidasi L malat yang bergantung NAD+ , membentuk oksalo asetat , dikatalis enzim fumarat dan malat dehidrogenase , dalam sitosol .Trans aminasi oksalo asetat oleh glutamat , membentuk kembali aspartat Kerangka karbon pada aspartat / fumarat bertindak sebagai karier / pembawa bagi pengangkutan nitrogen glutamat ke dalam prekursor urea .

*

Pemecahan arginin , melepaskan urea dan membentuk kembali ornitin :Reaksi akhir pada siklus urea , pemecahan hidrolitik gugus guanidino pada arginin , dikatalis enzim arginase dalam hati , akan melepas urea .

Ornitin memasuki kembali miutokondria hati untuk melakukan perputaran tambahan dalam siklus urea .Arginase , dalam jumlah lebih kecil , terdapat dalam jaringan renal , otak , kelenjar mammae , jaringan testis dan kulit .Ornitin dan lisin merupakan inhibitor enzim arginase yang poten dengan sifat kompetitifnya terhadap arginin .*

Karbamoil fosfat sintetase I , merupakan enzim pemacu kecepat an pada siklus urea : Aktivitas enzim ditentukan oleh konsentrasi aktivator alosterik N asetilglutamat yang keadaannya tetap .

Kadar yang selalu tetap ini , ditentukan oleh kecepatan sintesisnya dari asetil KoA serta glutamat dan hidrolisisnya menjadi asetat serta glutamat , kedua reaksi dikatalis enzim N asetil glutamat sintetase dan N asetil glutamat hidrolase .*

Perubahan besar dalam diet pada model hewan , dapat mengubah konsentrasi enzim dalam siklus urea sebesar 10 20 kali lipat .Contoh , starvasi akan menaikkan kadar enzim yang kemungkinan terjadi , untuk mengatasi peningkatan produksi amonia yang menyertai kenaikkan penguraian protein .

RANGKUMANNutisi nitrogen , klinikus & ahli gizi membagi :Keseimbangan nitrogen positipKeseimbangan nitrogen ekuilibriumKeseimbangan nitrogen negatipPergantian protein ( sintesis dan katabolisme ) yang berlangsung terus menerus , terjadi dalam semua bentuk kehidupan .*

Setiap hari , seorang manusia mengurai kan 1 2 % protein tubuhnya , khususnya protein otot skeletal .

Kecepatan penguraian protein bervari asi secara luas :Antara berbagai proteinMenurut perbedaan status fisiologisnya

Usia paruh protein , yaitu waktu yang diperlukan untuk menguraikan separuh dari protein yang ada , bervariasi dari 30 menit 150 jam .Usia paruh pendek , menandai enzim yang melaksanakan pengaturan yang penting .Protease dan peptidase , menguraikan protein melalui lintasan yang :Bergantung ATPTidak bergantung ATP*

Glikoprotein yang ada dalam darah , reseptor asialo glikoprotein pada permukaan sel hati akan mengikat dan menyatukan asialo glikoprotein yang tadinya akan diuraikan oleh enzim protease lisosomProtein intrasel , pelekatan beberapa molekul ubikuitin menjadi protein tersebut sebagai target untuk mengalami penguraian .*

Asam amino yang dibebaskan lewat katabolisme protein atau yang dikonsumsi melebihi kebutuhan , tidak akan disimpan , tetapi diuraikan .Amonia bersifat sangat toksik bagi semua binatang .Ikan mengekskresikan amonia secara langsung ke dalam air .Burung melakukan detoksikasi amonia dengan mengubahnya menjadi asam urat .

Manusia dan vertebrata tinggi , mengubah amonia menjadi urea .Pada manusia dan vertebrata tinggi , reaksi inisial katabolisme asam amino adalah pengeluaran gugus amino melalui transaminasi , sebuah reaksi yang memerlukan piridoksal fosfat . Transaminasi menyalurkan nitrogen asam amino ke dalam glutamat .*

Enzim oksidase asam L amino , melakukan deaminasi pada asam amino , makna fisiologis tak begitu besar .Enzim L glutamat dehidrogenase , menempati posisi sentral dalam metabolisme nitrogen .

Intoksikasi amonia , membawa kema tian , reaksi glutamin sintetase mengubah amonia menjadi glutamin yang non toksik untuk diangkut ke hati , lalu enzim glutaminase hati melepas amonia dari glutamin untuk digunakan dalam sintesis urea .Pertukaran antar organ , mempertahan kan asam amino dalam darah , menandai pasca absorpsi .*

Urea / ureum , produk akhir katabolisme nitrogen asam amino , pada manusia , disintesa dari amonia , karbon dioksida , nitrogen amida aspartat .Reaksinya sebagian berlangsung dalam matriks mitokondria dan sebagian lagi dalam sitosol .

Sintesis karbamoil fosfat dari ion amonium dan CO2 berlangsung dalam mitokondria hati , sebagaimana halnya kondensasi karbamoil fosfat dengan ornitin untuk membentuk sitrulin .Reaksi berikutnya berlangsung dalam sitosol .*

Reaksi akhir yang dikatalis enzim orginase , memecah arginin menjadi urea dan ornitin dan menyelesaikan siklus tersebut .Pengaturan biosintesis urea , kadar enzim maupun pengaturan alosterik aktivitas karbamoil fosfat sintase oleh N asetilglutamat .

KATABOLISMEKERANGKA KARBONASAM AMINO*

PENDAHULUAN

Konversi kerangka karbon pada asam L amino yang umum terdapat , menjadi senyawa antara amfibolik .Berbagai penyakit metabolik .Kelainan metabolisme sejak lahir yang berkaitan dengan lintasan katabolik ini . *

KEPENTINGAN BIOMEDISPenyakit pada metabolisme asam amino .Mutasi pada ekson atau regio pengaturan gen .Asidemia arginino suksinat .Karya tulis Scriver et al 1995 .*

KATABOLISME DAN BIOSINTESIS Asam amino dikatabolisasi menjadi substrat bagi bio sintesis karbo hidrat dan lemak .*

Penelitian gizi ( 1920 1940 ) dan penelitian asam amino berlabel ( 1940 1950 ) , memastikan adanya kemampu an interkonversi antara kerangka karbon lemak , karbohidrat dan protein .Setiap asam amino dapat dikonversikan menjadi karbohidrat ( 13 asam amino ) , lemak ( 1 asam amino ) serta keduanya ( 5 asam amino ) .

REAKSI INISIALReaksi inisial sering berupa pengeluaran gugus amino .Pengeluaran nitrogen amino lewat transaminasi , umumnya merupakan reaksi katabolik pertama , tetapi tidak berlaku bagi prolin , hidroksi prolin , treonin , lisin .

*

Nitrogen yang dilepaskan dapat digunakan kembali untuk proses anabolik seperti sintesis protein , atau dikonversi menjadi urea dan diekskresikan .Kerangka hidrokarbon yang mengalami oksidasi parsial dan tetap bertahan , dapat terurai menjadi senyawa antara amfibolik .

Asparagin dan aspartat membentuk oksaloasetat :

Keempat atom karbon dari asparagin dan aspartat , akan membentuk oksalo asetat lewat sejumlah reaksi berturutan , dikatalis enzim asparaginase dan transaminase .

*

Defek metabolik pada lintasan metabolik yang pendek ini tidak pernah diketahui , mungkin terjadi karena defek enzim transaminase , berfungsi amfibolik yang utama , tidak kompatibel dengan kehidupan .

Glutamin dan glutarat , membentuk ketoglutarat : Katabolismenya , transaminase sama , deaminasi glutamin oleh enzim glutaminase .

Prolin membentuk ketoglutarat :

Prolin teroksidasi menjadi hidroksi prolin , lalu ditambah air , membentuk senyawa glutmat semi aldehid . Selanjutnya teroksidasi menjadi glutamat dan mengalami transaminasi menjadi ketoglutarat .Hiperprolinemia , tipe I dan tipe II .*

Arginin dan Ornitin , membentuk ketoglutarat :

Arginin ( 6 atom karbon ) , atom karbon dan 3 atom nitrogen pertama tama harus dikeluarkan . Hidrolisa gugus guanidino dikatalis enzim arginase , terbentuk ornitin .

Ornitin mengalami transaminasi pada gugus 5 aminonya , terbentuk glutamat semi aldehid , lalu membentuk ketoglutarat .Hiperprolinemia , atrofi Girat pada Retina , sindrom Hiper ornitin emia Hiper amon emia .

Histidin , membentuk keto glutarat :Deaminasi histidin , dikatalis enzim histidase , meng hasilkan urokanat . Penambahan air pada reaksi redoks internal , dikatalis enzim urokanase , membentuk 4 imidazolon 5 propionat . Lalu dihidrolisa sehingga terbentuk N formimino glutamat ( Figlu ) . *

Pemindahan gugus formimino pada Figlu kepada tetrahidrofolat , memben tuk glutamat . Transaminasi glutamat , membentuk ketoglutarat . Pada defisiensi folat , Figlu diekskresi kan ke urin .Kelainan , histidinemia , asiduri urokanat ( cacat enzim urokanase ) .

PEMBENTUKAN PIRUVAT6 asam amino membentuk piruvat :

Semua atom karbon pada glisin , alanin , serin dan dua atom karbon pada treonin , membentuk piruvat . Piruvat dikonversi menjadi asetil KoA

*

Katabolisme glisin lewat pemecahan glisin :

Glisin dapat membentuk piruvat lewat konversi pendahuluan menjadi serin .Pemecahan glisin , mungkin merupakan jalur utama katabolisme glisin dan serin pada manusia dan banyak vertebrata .

Kompleks glisin sintase , suatu agregat makro molekuler dalam mitokondria hati , memecah glisin menjadi CO2 dan NH3 , membentuk N , N - metilen tetrahidrofolat secara reversibel .Kelainan metabolisme glisin , glisinuria , hiperoksal uria primer .

*

Alanin membentuk piruvat :

Transaminasi alanin membentuk piruvat , kemudian dapat menjalani dekarboksilasi menjadi asetil KoA .Kelainan metabolisme alanin tidak pernah diketahui .

Katabolisme serin , terjadi lewat lisin

Manusia dan banyak vertebrata , menguraikan serin menjadi glisin dan senyawa N , N - metilen tetra hidrofolat , dikatalis enzimserin hidroksi metil trans ferase , lalu katabolisme serin bergabung dengan katabolisme glisin .*

Hati tikus , mengubah serin menjadi piruvat melalui serin hidratase , yaitu protein piridoksal fosfat , lewat hilangnya air yang diikuti oleh kehilangan hidrolitik amonia .

Sistin reduktase mereduksi sistin menjadi sistein :Manusia , ekskresikan 20 30 nmol sulfur per hari , sebagian besar berbentuk sulfat anorganik .Mamalia , konversi menjadi sistein , dikatalis enzim sistin reduktase , lalu katabolisme sistin bergabung dengan katabolisme sistein .

Konversi sistein menjadi piruvat , lewat 2 lintasan :

Lintasan oksidatif langsung ( sistein sulfinat ) , dikatalis enzim sistein dioksigenase , perlu Fe dan NAD(P)H . Sistein sulfinat , transaminasi , menjadi sulfinil piruvat . *

Kemudian dikonversi menjadi piruvat dan sulfit , dikatalis enzim desulfinase , terjadi dalam keadaan tanpa adanya katalisi enzimatik .Lintasan transaminasi ( 3 merkapto piruvat )

Transaminasi inisial sistein memben tuk 3 merkapto piruvat ( tiol piruvat ) :

Dikatalis enzim sistein transaminase yang spesifik atau enzim glutamat atau aspartat transaminase , yang terdapat dalam hati dan ginjal mamalia .*

Reduksi 3 merkapto piruvat oleh enzim L laktat dehidrogenase , membentuk 3 merkapto laktat ( dalam urin sebagai disulfida ) campuran dengan sistein , ekskresi ke urin pada penderita disulfiduriaAlternatif lain , 3 merkapto piruvat , mengalami desulfurasi , terbentuk piruvat dan H2S .Defek asam amino yang mengandung sulfur , sistin uria ( sistin lisin uria ) , sistinosis , homosistinuria .

Treonin aldolase memulai katabolis me treonin :

Treonin dipecah menjadi asetaldehid dan glisin oleh enzim treonin aldolase .Asetaldehid teroksidasi menjadi asetat , lalu diubah menjadi asetil KoA .

*

4 hidroksi prolin membentuk piruvat dan glioksilat :

Enzim dehidrogenase mitokondria mengoksidasi 4 hidroksi L prolin menjadi L - - pirolin 3 hidroksi 5 karboksilat , yang berada dalam keseimbangan enzimatik dengan senyawa hidroksi L glutamat semi aldehid .

Semi aldehid itu teroksidasi menjadi eritro hidroksi L glutamat , transaminasi menjadi keto hidroksi glutaratPemecahan tipe aldol , membentuk glioksilat plus piruvat .

Lokasi defek metabolik pada keadaan hiper hidroksi prolin emia , merupakan trait autosomal resesif , terletak pada enzim 4 hidroksi prolin dehidrogen ase .Kelainan ini ditandai oleh kadar 4 hidroksi prolin yang tinggi di dalam plasma .

*

Gangguan pada katabolisme prolin , negatif , sebab enzim yang terkena hanya bekerja pada katabolisme hidroksi prolin .Keadaan itu tidak membawa akibat pada metabolis me kolagen , dan seperti halnya hiper prolinemia , hiper hidroksi prolinemia , tampaknya merupakan kelainan yang tidak berbahaya .

PEMBENTUKAN ASETIL KoA 12 asam amino membentuk asetil KoA :Semua asam amino yang membentuk piruvat ( alanin , sistein , sistin , glisin , hidroksi prolin , serin , treonin ) juga membentuk asetil KoA lewat enzim piruvat dehidrogenase .

*

Di samping itu , fenil alanin , tirosin , triptofan , lisin , leusin , membentuk asetil KoA tanpa pertama tama membentuk piruvat .

( 1 ) . Transaminasi tirosin membentuk p hidroksi fenil piruvat , dikatalis enzim tirosin keto glutarat transaminase , enzim induksi hati manusia .

( 2 ) . P hidroksi fenil piruvat membentuk homo gentisat . Reaksi yang tidak lazim ini meliputi hidroksilasi cincin dan migrasi rantai samping . Karena zat pereduksi askorbat , maka penderita skorbut , mengekskresikan produk metabolisme tirosin , yang teroksidasi tidak lengkap . Penderita alkaptonuria , mengekskresi kan homogentisat .

*

( 3 ) . Homogentisat oksidase membuka cincin aromatik . Pemutusan oksidatif cincin benzena homogentisat yang dikatalis enzim homogentisat oksidase pada hati mamalia , membentuk maleil aseto asetat .

( 4 ) . Isomerisasi Cis , Trans , membentuk Fumaril aseto asetat . Isomerisasi maleil aseto asetat yang dikatalis enzim maleil aseto asetat cis , trans isomerase , akan membentuk fumaril aseto asetat .*

( 5 ) . Hidrolisis Fumaril aseto asetat , membentuk fumarat dan aseto asetat , dikatalis enzim fumaril aseto asetat hidrolase . Aseto asetat dapat membentuk asetil KoA plus asetat lewat enzim keto tiolase .

Nitrogen pada Lisin tidak turut serta dalam transaminasi :

Mamalia , mengubah kerangka karbon yang utuh dari L lisin , menjadi amino adipat dan keto adipat , dengan senyawa antara sakaropin .*

Senyawa L lisin dengan keto glutarat membentuk basa Schiff , lalu tereduksi menjadi sakaropin , lalu teroksidasi oleh enzim dehidrogena se sekunder . Penambahan air , membentuk L glutamat dan L amino adipat semi aldehid .Rekasi ini menyerupai pengeluaran gugus nitrogen pada lisin melalui transaminasi , tak terjadi pada jaringan mamalia .

Transaminasi aminoadipat menjadi ketoadipat :Reaksi ini mungkin diikuti oleh dekarboksilasi oksidatif menjadi glutaril KoA .Lisin bersifat ketogenik dan glukogenik katabolit glutaril KoA yang tepat dalam sistem tubuh mamalia masih belum diketahui .*

Triptofan oksigenase memulai katabolisme triptofan :Atom karbon pada rantai samping maupun pada cincin aromatik asam amino triptofan , dapat terurai seluruhnya , menjadi senyawa antara amfibolik , melalui lintasan kinurenin antranilat , yaitu lintasan yang penting untuk penguraian triptofan maupun untuk konversi triptofan menjadi nikotinamida .*

Enzim triptofan oksigenase ( triptofan pirolase ) mengkatalis reaksi pemutus an cincin indol dengan penyatuan dua atom dari molekul oksigen , sehingga terbentuk senyawa N formil kinurenin

Enzim oksigenase , suatu metalo protein besi porfirin , dapat diinduksi dalam hati oleh kortikosteroid adrenal dan triptofan . Enzim ini bentuknya laten , perlu pengaktifan . Triptofan juga menstabilkan enzim oksigenase terhadap reaksi penguraian proteolitik . Triptofan oksigenase dihambat secara umpan balik oleh derivat asam nikotinat , termasuk NADPH .

*

Penimbunan Xanturenat terjadi pada defisiensi vitamin B , dikeskresi ke urina .Kinurenin dan hidroksi kinurenin akan diubah menjadi hidroksi antranilat oleh enzim kinureninase , suatu enzim piridoksal fosfat .

Defisiensi vitamin B mengakibatkan kegagalan partial untuk mengkataboli sasi derivat kinurenin ini , membentuk senyawa xanturenat .Triptofan dapat menggantikan sepenuh nya vitamin B dalam makanan pada binatang pengerat , anjing dan babi .*

Penyakit Hartnup , suatu trait autosomal resesif , terjadi akibat defek pada pengangkutan asam amino netral yang mencakup pula triptofan dalam usus dan ginjal . Gejalanya , asiduria asam amino netral , peningkatan ekskresi derivat indol hasil penguraian triptofan .

PEMBENTUKAN SUKSINIL KoA Metionin , Isoleusin , valin , dikataboli sasi menjadi Suksinil KoA .80 % kerangka karbon valin , 60 % metionin , 50 % isoleusin , membentuk suksinil KoA . *

Atom karbon karboksil , semua membentuk CO2 .2 atom karbon terminal dari isoleusin , membentuk asetil KoA , gugus metil pada metionin dikeluar kan dalam bentuk metil .Konversi metionin dan isoleusin jadi propionil KoA Konversi valin menjadi metil malonil KoA .

Atom karbon Metionil membentuk Propionil KoA :

L metionin pertama tama mengalami konden sasi dengan ATP , membentuk S adenosil metionin , merupakan metionin aktif , gugus S C / metil .Efek netto , konversi homosistein menjadi homo serin , dan konversi serin menjadi sistein .*

Kedua reaksi juga terlibat dalam biosintesis sistein dan serin .Homoserin diubah menjadi ketobutirat oleh enzim homoserin deaminase , lalu dikonversi menja di propionil KoA , kemudian dengan cara yang lazim , membentuk derivat asil KoA .

REAKSI KATABOLIKASAM AMINO RANTAI CABANGValin , bersifat glikogenikLeusin , bersifat ketogenikIsoleusin , bersifat glikogenik & ketogenikKatabolisme asam amino rantai cabang , terjadi di hati , ginjal , otot , jantung serta jaringan adiposa .*

Asam amino masuk ke dalam sel melalui pengangkut pada membran sel . Setelah terjadi transaminasi yang reversibel , asam keto yang di hasilkan , memasuki mitokondria dan mengalami dekarbok silasi oksidatif , terbentuk tioester ketoasil KoA , dikatabolisasi pada lintasan yang berbeda .

Satu enzim melakukan transaminasi pada tiga asam amino yang bercabang :Transaminasi tiga asam amino yang bercabang ( valin , leusin , isoleusin ) dikatalis oleh enzim transaminase tunggal .Karena reaksi ini reversibel , asam keto yang bersesuaian , dapat menggantikan asam amino yang ada dalam makanan .

*

Dekarboksilasi oksidatif Asam keto yang bercabang , merupakan reaksi yang analog dengan konversi Piruvat menjadi Asetil KoA

Kompleks multienzim mitokondria , yaitu enzim dehidrogenase asam keto rantai cabang , mengkatalis reaksi dekarboksilasi oksidatif asam keto yang berasal dari leusin , isoleusin , valin .Struktur dan pengaturan enzim dehidrogenase ini sangat mirip dengan enzim piruvat dehidrogenase .*

Sub unitnya berupa , dekarboksilase asam keto , transasilase , dihidro lipoil dehidrogenase .Kompleks kehilangan aktivitasnya , bila terfosforilasi oleh ATP serta protein kinase , dan diaktifkan kembali oleh enzim fosfatase fosfo protein yang tidak bergantung Ca++ .Enzim protein kinase dihambat oleh ADP , asam keto rantai cabang , preparat hipolipidemik klofibrat serta dikloroasetat dan tioester koenzim A .

Dehidrogenasi tioester Asil KoA yang bercabang , merupakan reaksi yang analog dengan reaksi pada katabolisme Asam Lemak .

Reaksi 3 analog dengan dehidrogenasi tioester asil KoA dalam katabolisme asam lemak .*

Bukti tak langsung menunjukkan sedikitnya ada 2 enzim yang terlibat . Dalam keadaan asidemia iso valerat , konsumsi makanan yang kaya protein , terjadi kenaikkan kadar isovalerat darah . Isovalarat , produk deasilasi isovaleril KoA .

3 reaksi spesifik bagi katabolisme leusin :Reaksi 4LReaksi 5LReaksi 6L *

4 reaksi spesifik bagi katabolisme valin :Reaksi 4LReaksi 5LReaksi 6LReaksi 7LReaksi 8LReaksi 9L

3 reaksi spesifik bagi katabolisme isoleusin :Reaksi 4LReaksi 5LReaksi 6L

RANGKUMANKalau asam amino terdapat melebihi kebutuhan metabolik , kerangka karbonnya akan dikatabolisasi menjadi senyawa antara amfibolik untuk digunakan sebagai sumber energi atau sebagai substrat bagi biosintesis karbohidrat dan lemak .*

Pengeluaran nitrogen amino melalui transami nasi , paling sering berupa reaksi inisial katabolisme asam amino .Reaksi berikutnya , akan mengeluarkan setiap nitrogen tambahan dan membangun kembali ke rangka hidrokarbon yang tersisa untuk konversi menjadi senyawa antara amfibolik seperti :

Oksaloasetat , ketoglutarat , piruvat , asetil KoA , sebagai contoh :Deaminasi asparagin membentuk aspartat yang menjadi oksaloasetat .Glutamin dan glutamat membentuk ketoglutarat melalui reaksi yang analog *

Hiper prolinemia , prolin menjadi ketoglutarat .Reaksi inisial katabolisme arginin dikatalis enzim arginase , suatu enzim pada sintesis urea .Transaminasi nitrogen pada ornitin , membentuk glutamat semialdehid , katabolisme arginin akan bergabung dengan katabolisme histidin

Enam asam amino membentuk piruvat :

Glisin , penyakitnya glisinuria dan hiperoksaluria primer .Transaminasi alanin , membentuk piruvat secara langsung .Serin , dikatabolisasi menjadi glisin .

*

Setelah reduksi sistin menjadi sistein , dua kelom pok reaksi katabolik akan mengubah sistein menjadi piruvat .Sistein , penyakitnya sistin lisin uria , penyakit simpanan sistin , homo sistin uria .

Katabolisme treonin dan glisin bergabung , setelah enzim treonin aldolase memecah treonin menjadi glisin dan asetaldehida .Oksidadi asetaldehid , membentuk asetat dan akhirnya asetil KoA .*

Hidroksi prolin emia , berkaitan dengan gangguan kemampuan untuk menguraikan 4 hidroksi prolin menjadi piruvat dan glioksilat .Duabelas asam amino membentuk asetil KoA .Setelah terjadi transaminasi , kerangka karbon tirosin diuraikan menjadi fumarat dan aseto asetat lewat suatu rangkaian reaksi yang panjang .

Tirosin , penyakitnya tirosinosis , sindrom Richner Hanhart , tirosinemia neonatus dan alkaptonuria .Hidroksilasi fenil alanin , membentuk tirosin .Fenilalanin , penyakitnya fenil keton uria ( PKU ) , hiper fenil alanin emia .

*

Tidak ada satupun nitrogen pada lisin yang menjalani transaminasi . Nitrogen amino tersebut akan dikeluarkan secara tidak langsung lewat sakaropin . Lisin , penyakitnya bentuk periodik dan persisten hiperlisinemia / amonemia .Hasil metabolisme triptofan yang abnormal , yaitu xanturenat , akan bertumpuk pada keadaan defisiensi vitamin B .

Metionin , isoleusin dan valin , dikatabolisasi menjadi suksinil KoA . Katabolisme leusin , valin dan isoleusin , menghasilkan banyak reaksi yang analog dengan reaksi pada katabolisme asam lemak *

Dekarboksilasi oksidatif asam keto rantai cabang , analog dengan konversi piruvat menjadi asetil KoA , dan dehidrogenasi tioester asil KoA yang bercabang , analog dengan rekasi pada katabolisme asam lemak .3 reaksi leusin , 4 reaksi valin , 3 reaksi isoleusin . Penyakitnya hipervalinemia , maple sirop urine , ketonuria , asidemia isovalerat , asiduria metil malonat .

KONVERSI ASAM AMINOMENJADI PRODUK KHUSUS*

PENDAHULUANBiosintesis senyawa nitrogenous bukan protein yang penting dan berasal dari asam amino .Sejumlah topik lain .*

KEPENTINGAN BIOMEDISBerbagai produk yang penting secara fisiologis dan berasal dari asam amino mencakup heme , purin , pirimidin , hormon , neuro transmiter dan peptida yang biologis aktif .*

Banyak protein mengandung asam amino yang sudah dimodifikasi untuk memenuhi fungsi khusus , seperti pengikatan kalsium , atau sebagai senyawa antara yang bekerja untuk menstabilkan protein , yaitu protein struktural , melalui pembentukan ikatan silang kovalen berikutnya . Residu asam amino dalam protein itu bertindak sebagai residu yang sudah dimodifikasi

Terdapat molekul peptida yang kecil atau molekul mirip peptida yang tidak disintesis dalam ribosom yang memiliki fungsi khusus dalam sel .Histamin , yang dibentuk melalui dekarboksilasi histidin , memainkan peranan penting reaksi alergi .Neuro transmiter spesifik yang berasal dari asam amino mencakup :*

amino butirat dari glutamat5 hidroksi triptamin ( serotonin ) dari triptofanDopamin , norepinefrin , epinefrin dari tirosinBanyak obat untuk neurologis dan psikiatris , mempengaruhi metabolisme neuro transmiter tersebut .

GLISINGlisin ikut serta dalam biosintesis konjugat glisin , kreatin , heme dan purin :*

( 1 ) . Konjugat Glisin , banyak metabolit dan preparat farmasi diekskresikan sebagai konjugat Glisin yang larut air . Contoh mencakup asam glikokolat asam ampedu yang terkonyugasi dan asam hipurat yang terbentuk dari bahan aditif makanan benzoat Kapasitas hati untuk mengubah benzoat menjadi asam hipurat pernah digunakan sebagai tes untuk memeriksa faal hati . Obat yang mengandung gugus karboksil , ekskresi ke urin sebagai konjugat glisin .

( 2 ) . Kreatin , komponen sarkosin ( N metil glisin ) pada kreatin berasal dari glisin dan S adenosil metionin .( 3 ) . Heme , Nitrogen dan karbon pada glisin turut memberikan nitrogen serta karbon cincin pirol maupun karbon jembatan metilen pada heme ( 4 ) . Purin , keseluruhan molekul glisin menjadi atom 4 , 5 dan 7 dari senyawa purin .*

ALANIN alanin merupakan asam amino yang utama dalam plasma : alanin bersama glisin membentuk fraksi nitrogen amino yang penting dalam plasma manusia .Dalam bakteri , L alanin maupun D alanin meru pakan komponen utama dinding sel .*

Mamalia mengkatabolisasi alanin melalui malonat semi aldehid :

Sebagian besar alanin dalam jaringan tubuh mamalia terdapat sebagai koenzim A dan dipeptida alanil .

Meskipun mikroorganisme membentuk alanin melalui rekasi dekarboksilasi aspartat , senyawa alanin dalam jaringan mamalia timbul sebagai hasil katabolisme sitosin , karnosin dan anserin .

*

Jaringan mamalia melakukan transaminasi senyawa alanin sehingga terbentuk malonat semi aldehid yang akan teroksidasi menjadi asetat dan dengan demikian menjadi CO2 .Pada kelainan metabolik yang langka , hiper alanin emia , kadar alanin bebas , taurin serta amino isobutirat akan meningkat dalam cairan dan jaringan tubuh .

Karnosin merupakan dipeptida alanil :

Dipeptida alanil karnosin ditemukan dalam otot rangka manusia .

*

Kalau terdapat dalam manusia , dIpeptida alanil anserin ( N metil karnosin ) berasal dari makanan , karena dijumpai dalam otot skeletal yang ditandai oleh aktivitas kontraksi yang cepat ( misal , otot anggota gerak kelinci atau otot pektoralis burung ) .Dengan demikian , anserin dapat memenuhi fungsi fisiologis yang berbeda dengan yang dilaksanakan oleh karnosin .

Senyawa alanil imidazol mendapar pH otot skeletal yang mengadakan kontraksi secara anaerobKarnosin dan anserin mengaktifkan aktivitas ATPase miosin . Kedua dipeptida ini juga merupakan kelasi yang mengikat tembaga dan meningkatkan pengambilan tembaga .

*

Lintasan yang pendek mensintesis dan menguraikan dipeptida alanil :Biosintesis karnosin alanin dan L histidin dikatalis oleh enzim karnosin sintetase .

Kendati manusia tidak menggunakan senyawa S adenosil metionin , namun sebagian binatang menggunakannya untuk mengadakan metilasi karnosin , yaitu reaksi yang dikatalis oleh enzim karnosin N metil transferase .Karnosin dihidrolisis menjadi alanin dan L histidin oleh metalo enzim seng serum karnosinase ( karnosin hidrolase ) .*

Kelainan bawaan defisiensi karnosinase ditandai dengan karnosin uria persisten yang tetap bertahan sekalipun karnosin telah disingkirkan dari makanan Homokarnosin merupakan dipeptida sistem saraf pusat .

Homokarnosin yang terdapat dalam otak manusia dengan konsentrasi yang bervariasi antar berbagai daerah otak , secara struktural dan metabolik berhubungan dengan karnosin tetapi dijumpai dijumpai dalam otak manusia dengan kadar 100 x lipat lebih tinggi dari pada kadar karnosin .

*

Sintesis homokarnosin dalam jaringan otak dikatalis enzim karnosin sintetase Namun demikian sistem karnosinase serum tidak menghidrolisis homo karnosin .

SERINResidu fosfoseril dan fosfotreonil terdapat dalam protein :

Banyak asam amino serin dalam fosfoprotein terdapat sebagai senyawa O fosfoserin .

*

Treonin juga terdapat dalam protein tertentu sebagai O fosfotreonin .Fosforilasi ( oleh enzim kinase ) dan defosforilase yang terjadi berikutnya ( oleh enzim protein fosfatase ) oleh residu seril yang spesifik memiliki fungsi regulasi yang penting .

Fosforilasi menghasilkan perubahan yang cepat pada aktivitas enzim metabolik yang penting sehingga terjadi pengendalian aliran metabolik yang mudah dibalikkan dan diatur dengan halus lewat tintasan biosintesis serta penguraian seperti lintasan pada metabolisme karbohidrat dan lipid .

*

Serin turut serta dalam biosintesis sfingosin dan biosintesis purin dan pirimidin di mana karbonnya memberikan gugus metil timin ( dan kolin ) serta karbon 2 dan 8 basa purin .Karena treonin tidak melakukan transaminasi , maka asam keto maupun D treonin tidak dapat dimanfaatkan oleh mamalia .

METIONINS adenosil metionin memberikan gugus metil untuk biosintesa :S adenosil metionin merupakan sumber utama gugus metil dalam tubuh Di samping itu , senyawa ini ikut serta dalam biosintesis bagian 3 diamino propana pada piloamina spermin dan spermidin .*

SISTEINSenyawa sulfat dalam urine berasal dari sistein : Senyawa sulfat dalam urine pada akhirnya hampir seluruhnya terbentuk dari oksidasi L sistein .Namun demikian , sulfur pada metionin , seperti homosistein , dipindahkan pada serin . *

Dan dengan demikian secara tidak langsung turut membentuk senyawa sulfat dalam urine , seperti misalnya lewat sistein . L sistein berfungsi sebagai prekursor bagian tio etanol amin pada Koenzim A dan taurin yang berkonjugasi dengan asam empedu seperti asam tauro kolat

HISTIDINDekarboksilasi histidin membentuk histamin :Dekarboksilasi histidin membentuk histamin dan reaksi berlangsung dalam jaringan tubuh mamalia yang dikatalis enzim dekarboksilase asam L amino aromatik .*

Enzim ini juga mengkatalis reaksi dekarboksilasi dopa , 5 hidroksi triptofan , fenil alanin , tirosin dan triptofan .Asam amino metil yang menghambat aktivitas dekarboksilase , digunakan dalam klinik sebagai obat anti hipertensi .

Enzim yang berbeda , yakni histidin dekarboksilase , yang ditemukan dalam sebagian besar sel , mengkatalisasi reaksi dekarboksilasi histidin .Senyawa histidin yang terdapat dalam tubuh manusia mencakup ergo tionein , karnosin , anserin yang ada dalam makanan .

*

Senyawa 1 metil histidin yang ada dalam urine manusia mungkin berasal dari anserin . Senyawa 3 metil histidin dalam urine manusia normal ditemukan dengan kadar sekitar 50 mg/dl , menunjukkan kadar rendah yang abnormal di dalam urine penderita penyakit Wilson .

ARGININ ORNITIN Ornitin dan demikian pula arginin membentuk poli amina :Arginin merupakan donor formamidin bagi sintesis kreatin dalam primata dan sintesis streptomisin dalam Streptomyces .

*

Konversi lewat ornitin menjadi putresin , spermin serta spermidin , dan dalam otot invertebrata menjadi arginin fosfat , yaitu senyawa fosfagen yang fungsinya sebagai simpanan fosfat energi tinggi yang analog dengan fungsi kreatin fosfat dalam otot vertebrata .

Ornitin berperan dalam biosintesis urea Ornitin dan metionin , sebagai precursor poliamina mamalia dan bakteri yang dijumpai dimana mana , yakni spermidin dan spermin . Manusia mensintesis 0,5 mmol spermin per hari *

Spermidin dan spermin , berhubungan erat dengan proliferasi dan pertumbuhan sel . Merupakan faktor pertumbuhan bagi sel mamalia serta bakteri yang dibiak dan berfungsi menstabilkan sel yang utuh , organel subseluler serta membran sel . Poliamina , takaran fisiologis , bersifat hipotermik dan hipotensif .

Memiliki muatan positip yang multipel , poliamina mudah berikatan dengan polianion seperti DNA , RNA dan dapat menstimulasi biosintesis DNA , RNA , stabilisasi DNA serta pengemasan DNA dalam bakteriofaga .Efek terhadap sintesis protein tertentu , menghambat enzim mencakup protein kinase

*

Unsur esensial dalam metabolisme mamalia . Enzim ornitin dekarboksilase ( metil ornitin atau difluo ro metil ornitin ) berperan pada metabolisme poli amina .

Poliamina merupakan unsur penting dalam pertumbuhan sel dan jaringan :Biosintesis poliamina , bagian putresin pada spermidin serta spermin berasal dari L ornitin , dan bagian diamino propana berasal dari L metionin yang terbentuk melalui senyawa S adenosil metionin .

Ornitin dekarboksilase ( 10 menit ) dan S adenosil metionin dekarboksilase ( 1 2 jam ) , keduanya , enzim yang bisa diinduksi dengan usia paruh pendek , kemoterapi yang diarahkan oleh enzim . Sebaliknya spermin dan spermidin sintase , bukan enzim yang bisa diinduksi atau jarang bersifat labil *

Peningkatan aktivitas ornitin dekarboksilase sampai sebesar 10 200 kali lipat setelah diberi hormon pertumbuhan , kortikosteroid , testosteron , faktor pertumbuhan epidermal pada kultur sel mamalia .

*

Poliamina yang ditambahkan pada kultur sel , menginduksi sintesis protein yang menghambat aktivitas enzim ornitin dekarboksilase .Enzim S adenosil metionin dekarboksilase dihambat oleh senyawa S adenosil metionin yang mengalami dekarboksilasi dan diaktifkan oleh senyawa putresin .

Hasil katabolisme poliamina diekskre sikan dalam urine :Enzim poliamina oksidase , dalam peroksisom hati , mengoksidasi spermin menjadi psermidin , dan mengoksidasi spermidin menjadi putresin . Kedua moeitas diamino propana diubah menjadi senyawa amino propion aldehid . Putresin mengalami oksidadi parsial menjadi NH4+ dan CO2 .*

Bagian terbesar putresin dan spermidin , diekskresikan ke dalam urine dalam bentuk konjugat , khususnya sebagai derivat asetil .

TRIPTOFANTriptofan membentuk serotonin :

Hidroksilasi triptofan menjadi 5 hidroksi triptofan dikatalis enzim tirosin hidroksilase hati . Dekarbok silasi selanjutnya , membentuk serotonin ( 5 hidroksi triptamin ) , merupakan vaso konstriktor kuat dan stimulator kontraksi otot polos .*

Katabolisme serotonin , diawali oleh reaksi deamin asi oksidatif yang dikatalis enzim monoamina oksi dase , menjadi senyawa 5 hidroksi indol asetat yang pada manusia dikeskresikan ke dalam urine ( 2 8 mg/dl ) .Serotonin menghambat mono amina oksidase .

Karsinoid yang malignan , mening katkan produksi serotonin :

Pada karsinoid ( argentafinoma ) , sel tumor penghasil serotonin di dalam jaringan argentafin kayum abdomen , memproduksi serotonin dengan jumlah yang berlebihan .*

Pada karsinoid , katabolisme serotonin mencakup senyawa N asetil serotonin glukuronida , 5 hidroksi indolaseturat ( konjugat glisin dari senyawa 5 hidroksi indolasetat ) .Peningkatan konversi triptofan menjadi serotonin , menurunkan sintesis asam nikotinat , maka penderi ta karsinoid dapat memperlihatkan gejala pelagra .

Serotonin membentuk melatonin :

Reaksi N asetilasi melatonin , yang diikuti oleh O metilasi dalam jaringan korpus pineale , memben tuk melatonin Juga terjadi reaksi metilasi langsung serotonin dan 5 hidroksi indolasetat .*

Serotonin dan 5 metoksi triptamin dimetabo lisasi menjadi asam yang bersesuaian , oleh enzim mono amina oksidase .Melatonin yang beredar dalam sirkulasi darah , diambil oleh semua jaringan termasuk otak , dan dengan cepat dimetabolisasi melalui hidroksilasi pada posisi 6 yang diikuti oleh konjugasi dengan senyawa sulfat atau asam glukuronat .

Hasil metabolisme triptofan diekskre sikan ke dalam urine dan feses .

Triptofan membentuk sejumlah derivat indol lain .Ginjal mamalia , hati dan bakteri dalam feses manusia , dapat mengadakan dekarboksilasi triptofan menjadi triptamin , lalu teroksidasi menjadi senyawa 3 indol asetat .*

Hasil utama katabolisme triptofan dalam urine yang normal adalah , senyawa 5 hidroksi indolasetat dan indol 3 asetat .

TIROSINMelanin merupakan polimer hasil katabolisme tirosin .Biosintes eumelanin dan feomelanin dalam melanosom yang berkaitan dengan membran sel pada sel sel pigmen , reaksi inisialnya dikatalis tiorsin hidroksilase , enzim tergantung tembaga .*

Polimer eumelanin menangkap radikal bebas dan proses penguraian oleh H2O2 selama autooksidasi . Lalu feomelanin dan eumelanin membentuk senyawa kompleks melano protein .

Albinisme menyertai defek dalam biosintesis melanin : Albinisme , hipomelanosis pada melanosit .Albinisme dengan tirosin hidroksilase negatifAlbinisme dengan tirosin hidroksilase positip

*

Tirosin membentuk epinefrin dan norepinefrin :

Sel dari neuron mengubah tirosin menjadi epinefrin dan norepinefrin .Dopa , senyawa antara pembentukan melanin maupun norepinefrin .

Tirosin dalam melanosit dan tipe sel lainnya , mengalami hidroksilasi oleh enzim dopa dekarboksilase , bergantung pada piridoksal fosfat , membentuk dopamin , dan hidroksilasi selanjutnya oleh enzim dopamin oksidase , bergantung tembaga dan perlu vitamin C , membentuk nor epinefrin .

Dalam medula adrenal , enzim fenil etanolamina N metil transferase memakai senyawa S adenosil metionin , untuk metilasi senyawa amina primer norepinefrin dalam pembentukan epinefrin .Tirosin , prekursor hormon tiroid tri yodo tirosin dan tiroksin .*

KREATININEkskresi kreatinin menunjukkan massa otot :Baik kreatin maupun fosfokreatin ( simpanan energi ) , terdapat dalam otot , otak dan darah .Kreatin ( kreatin anhidrida ) terbentuk dalam otot dari kreatinfosfat melalui proses dehidrasi non enzim atik yang ireversibel dan hilangnya fosfat .*

Ekskresi kreatinin , sebanding massa otot , selalu ada dalam urine , walau jumlah renik .Glisin , arginin , metionin , turut dalam biosintesis kreatin

Pemindahan gugus guanido dari arginin kepada glisin , yang membentuk senyawa guanido asetat ( glikosi amina ) , berlangsung dalam ginjal namun tidak trejadi di dalam hati atau otot jantung .Sintesis kreatinin diselesaikan lewat reaksi metilasi guanido asetat oleh senyawa S adenosil metionin di dalam hati .*

GABA ( AMINO BUTIRIC ACID )Pembentukan dan katabolisme senyawa amino butirat :Meskipun terdapat dalam ginjal dan sel pulau Langerhans pankreas , senyawa GABA pada dasarnya ditemukan dalam jaringan otak , di mana senyawa itu berfungsi sebagai neuro transmiter penghambat , dengan mengubah perbedaan potensial trans membran .*

BIOSINTESIS :GABA dibentuk melalui dekarboksilasi L glutamat , dikatalis L glutamat dekarboksilase , tergantung piridoksal fosfat .Enzim dekarboksilase ini terdapat dalam SSP , khususnya substansia grisea .Dua rangkaian reaksi , mengubah putresin menjadi GABA .

KATABOLISME :Transaminasi senyawa GABA , dikatalis GABA trans aminase , membentuk suksinat semialdehid , lalu direduksi menjadi hidroksi butirat dikatalis L laktat dehidrogenase , atau dioksidasi menjadi suksinat , lalu lewat siklus asam sitrat menjadi CO2 dan H2O .Cacat pada enzim GABA transaminase .*

RANGKUMANAsam amino berperan pada :Struktural dan fungsional pada protein dan poli peptida .Berbagai proses biosintesis , glisin heme , purin , kreatin dan terkonjugasi dengan asam empedu , metabolit banyak obat dalam urine . *

Serin , biosintesis fosfolipid dan sfingosin , memberi karbon nomer 2 dan 8 pada purin , gugus metil pada timin .Derivat metionin , yaitu S adenosil metionin , donor gugus metil bagi banyak proses biosintesis , juga berpartisipasi pada biosintesis spermin dan spermidin .

Glutamat dan ornitin membentuk neuro transmiter GABA ( amino butirat ) :Tioetanolamin koenzim A , taurin pada taurokolat dan asam empedu yang berikatan taurin lainnya , terbentuk dari sistein .Dekarboksilasi histidin akan membentuk histamin ; beberapa senyawa dipeptida berasal dari histidin , asam amino nonprotein , katabolit sitosin alanin . *

Arginin bertindak sebagai donor formamidin bagi bio sintesis kreatin , dan lewat ornitin berparti sipasi dalam biosintesis poliamina .Hasil metabolisme triptofan yang penting menca kup serotonin dan melanin .

*

Serotonin yang merupakan vaso konstriksi yang poten selanjtnya bekerja sebagai prekursor mela tonin .Tirosin membentuk epinefrin maupun nor epinefrin , dan iodinisasinya membentuk hormon tiroid .

TERIMA KASIH*

*********************************************************************************************************************************************