METABOLISME HEREDITER (“Inborn error of metabolism”)

• metabolisme adalah proses pengolahan zat -zat yang diperlukan oleh tubuh agar tubuh dapat menjalankan fungsinya.

• Kelainan metabolisme seringkali disebabkan oleh kelainan genetik

• Disebabkan oleh kerusakan enzim yang terlibat dalam jalur biokemikal untuk merubah komponen cadangan makanan.

• Suatu kekacauan (kesalahan) metabolisme yang mengakibatkan tubuh tidak dapat merubah cadangan makanan menjadi energi.

• Efek samping: dapat mengakibatkan beberapa kelainan, diantaranya retardasi mental.

METABOLISME HEREDITER (“Inborn error of metabolism”)

Beadle dan Tatum berpendapat bahwa:Setiap gen pada organisme mengendalikan produksi suatu enzim khusus.Enzim tersebut selanjutnya melakukan semua kegiatan metabolisme sehingga berakibat perkembangan suatu struktur dan fisiologi yang khas, yaitu fenotipe organisme tersebutAkibat:Tidak adanya gen yang mengawasi pembentukan enzim yang sangat dibutuhkan untuk proses fisiologi akan menimbulkan kelainan pada fenotip

• Reaksi enzimatis

Gen A Gen CGen B

Enzim a Enzim b Enzim c

substrat Zat A Zat B Zat C

Tidak adanya enzim a, enzim b dan enzim c menyebabkan produk dari proses tersebut tidak pernah terbentuk

Akibat pada pada penderita : timbul penyakit/kelainan bawaan secara fisiologis/ fungsi

Mekanisme:Metabolisme merupakan suatu rangkaian reaksi enzimatis, dan setiap proses reaksi dikatalisis oleh enzim yang spesifik

Pembentukan satu enzim dikontrol oleh satu gen pada tempat tertentu

Adanya mutasi salah satu gen yang mengontrol pembentukan enzim menyebabkan enzim tidak pernah terbentuk.

Akibatnya rangakian enzimatis tidak berjalan sebagaimana mestinya (diblok oleh ketiadaan enzim dimaksud)

Akibat dari tidak adanya enzim: 1. Sintesis produk berjalan lambat (produksi

berkurang) 2. sintesis produk tidak pernah terjadi (karena enzim

tidak ada)

Konsekuensi terjadinya blok 1. akumulasi bahan (substrat) sebelum diblok

Bahan tersebut berbahaya

membentuk rangkaian reaksi lainnya yang tidak diharapkan -> menghasilkan produk baru yang bersifat racun

2. kekurangan (deficiency) produkTidak cukup untuk proses berikutnya

Hambatan umpan balik (“feef back inhibition”)

• A B C D

F G

EAB EBC ECDTA

A, B, C dan D = substrat dan produk utama F dan G = produk baru TA = sistem transpor untuk AEAB, EBC dan ECD = enzim yang mengkatalisa produk B, C, D

A

umpan balik

produk baru

Adanya kerusakan enzim -> mengganggu:Metabolisme asam amino

Metabolisme karbohidrat

Metabolisme purin dan pirimidin

Sistem transportasi

Kepekaan terhadap vitamin

Kelainan yang dijumpai pada manusia

1. Phenylketonuria (PKU)

Penyebab: Tidak terbentuk enzim penilalanin-hidrokssilase

Ciri:1. Genotip: Sakit -> Homozigot pp

Normal -> Homozigot PP

Heterozigot Pp

2. Fenotip: Bermata biru, rambut putih, kulit seperti albino, sering menderita eksim, cacat mental

Klinik: Urine

mengandung 300 – 1000 mg/100 mL Penilalanin (Normal 300/100 mL)

berubah warna menjadi hijau (karena mengandung asam penilpirufat)

bau seperti lumut

Koreksi: Diet makanan dengan sedikit mengandung protein

Kelainan yang dijumpai pada manusia

2. Albinisme

Penyebab: Tidak mampu membentuk enzim yang diperlukan

untuk merubah tirosin menjadi beta -3,4-dihidroksi penilalanin yang selanjutnya akan diubah menjadi melanin

Ciri:

1. Genotip: Sakit -> Homozigot aa

Normal -> Homozigot AA

Heterozigot Aa

2. Fenotip: Rambut berwarna putih, kulit dan mata berwarna merah jambu, mata tidak berpigmen

Kelainan yang dijumpai pada manusia

3. Tirosinisis

Penyebab: Tidak mampu membentuk enzim tirosinase

(tirosin transaminase)

Ciri:

1. Genotip: Sakit -> Homozigot tt

Normal -> Homozigot TT

Heterozigot Tt

2. Fenotip: Pigmen kulit cenderung albino, darah mengandung banyak tirosin -> menyebabkan penyakit pada hati, kejang otot, tremor, serangan jantung

Koreksi: Diet makanan tidak mengandung Penilalanin

Kelainan yang dijumpai pada manusia

4. Alkaptonuria

Penyebab: Tidak mampu membentuk enzim asam

homogentisin oksidase Asam homogentisin (alkapton) di ubah menjadi

maleilasetoasetat -> menjadi H2O dan CO2

Ciri:

1. Genotip: Sakit -> Homozigot hh

Normal -> Homozigot HH

Heterozigot Hh

2. Fenotip: Tubuh terdapat bercak-bercak hitam

Klinik: Alkapton dikeluarkan bersama urine

berwarna coklat sampai hitam Alkapton diendapkan dalam jaringan tubuh,

tulang rawan dan tendon serta persendian

Kelainan yang dijumpai pada manusia

5. Kretinisme

Penyebab: Hormon pertumbuhan tirosin dan triodotironin

tidak terbentuk

Ciri:

1. Genotip: Sakit -> Homozigot cc

Normal -> Homozigot CC

Heterozigot Cc

2. Fenotip: badan kerdil

protein

Penilalanin

Tirosin

penilketonuria

kretinisme

tiroksin alkaptonuria

albinisme

melanin

tirosinosis

tirosin dan triodotironin tidak terbentuk

asam homogentisin oksidase

tirosinase

penilalanin-hidroksilase

beta -3,4-dihidroksi penilalanin tdk terbentuk

H2O dan CO2

6. “Fructose intolerance”

• Disebabkan tidak adanya enzim :

1-phosphofructaldolase. • Tidak mampu merubah energi cadangan glikogen

menjadi glukosa (gagal dalam membentuk fructose) Menyebabkan Hipoglikemia (kandungan gula darah menurun).

• Terjadi blok pada jalur metabolisme fruktose mengakibatkan terjadinya kerusakan hati.

7. “Galactosemia”

• Terjadi kegagalan dalam memecah galaktose menjadi lukose

• Mengakibatkan terjadinya penyakit katarak, pembengkakan hati, pembengkakan ginjal dan retardasi mental.

• Sumber makanan ditemukan pada makanan anak yang mengandung susu hewan, misalnya Yogurt, keju, ice cream.

• Sumber lain makanan yang mengandung galaktose yaitu makanan yang mengandung gula beet, gums, pemanis.

glikogenosis

• Glikogenosis (penimbunan glikogen) • Disebabkan oleh tidak adanya 1 atau beberapa

enzim yang diperlukan untuk mengubah gula menjadi glikogen atau mengubah glikogen menjadi glukosa

• Pada glikogenosis, sejenis atau sejumlah glikogen yang abnormal diendapkan di dalam jaringan tubuh, terutama di hati.

8. “Maple sugar urine disease”

• kesalahan dalam merubah asam amino valin, leusin dan isoleusin

• Disebabkan terjadinya kegagalan dalam pemecahan menjadi asam amino valine, leucine, dan isoleucine.

• Biasanya ditemukan pada bayi yang baru lahir.

• ciri khas urine berbau sirup “maple”, gerakan reflek bertambah