Protein

Pencernaan

Usus halus

Protease pankreas dan usus mencerna polipeptida

menjadi :

○ oligopeptida (oligo berarti beberapa; 2-40 asam amino)

○ Tripeptida

○ Dipeptida

○ Dan asam amino

Peptidase memecah hampir semua dipeptida dan

tripeptida menjadi asam amino tunggal

Protein

Absorpsi

Karier spesifik membawa asam amino dan

beberapa dipeptida/tripeptida kedalam sel

usus

Setelah berada dalam sel usus, asam

amino dapat digunakan untuk energi atau

membentuk protein

Protein

Transpor

Sisa asam amino masuk kedalam darah

dan dibawa ke hati

Apakah karier asam amino diperlukan

untuk mentranspor asam amino kedalam

darah?

Protein

Apa yg terjadi pada fungsi protein jika tidak

cukup:

a) Asam amino esensial dalam makanan?

Mengapa?

b) Asam amino non-esensial dalam makanan?

Mengapa? Jelaskan!

Apa yg terjadi pada fungsi protein jika ada

cukup:

c) Asam amino esensial dalam makanan?

Jelaskan

Metabolisme

Anabolisme Protein

Asam amino bergabung dengan asam amino

Gambar 6-7 Rolfes et al

Fig. 6-7, p. 188

Metabolisme

Katabolisme Protein

Pencernaan dalam lambung dan usus halus

Katabolisme non-saluran pencernaan

© 2009 Cengage - Wadsworth

Metabolisme

Keseimbangan Nitrogen Equilibrium

○ N masuk = N keluar

○ Orang dewasa sehat

Keseimbangan nitrogen negatif

○ N masuk < N keluar

○ Sakit, lapar

Keseimbangan nitrogen positif

○ N masuk > N keluar

○ Orang dalam masa penyembuhan

○ Anak sedang tumbuh

Pengaturan metabolisme asam amino

dan protein

Anabolisme asam amino dan protein diperlukan

Jika keseimbangan N positif diperlukan atau untuk

mempertahankan N equilibrium

Jika glukosa banyak tersedia

Untuk katabolisme asam amino dan protein – contohnya

jika dalam keseimbangan N negatif atau untuk

mempertahankan N equilibrium

Jika kekurangan glukosa

© 2009 Cengage - Wadsworth

Definisi

Siklus urea (disebut juga siklus ornitin)

merupakan siklus reaksi biokimia yg terjadi

pada berbagai hewan yg memproduksi urea

(NH2)2CO dari amonia (NH3)

Oksidasi asam amino dan

pembentukan urea

Dibuang atau

digunakan kembali

Oksidasi

Gugus karboksil

Karbon α Rantai samping

Gugus amin

Amonia harus dikeluarkan

Amonia berasal dari katabolisme asam amino,

diproduksi melalui degradasi protein – makanan

maupun dalam sel:

Enzim pencernaan

Protein yg dikeluarkan melalui digesti sel-sel yg

luruh dari dinding saluran cerna

Protein otot

Hemoglobin

Protein intraseluler (rusak, tidak diperlukan)

Amonia harus dikeluarkan

Amonia bersifat toksik, terutama untuk syaraf pusat, karena bereaksi dengan -ketoglutarat, menghambat siklus asam sitrat ATP menurun

Kerusakan hati atau kelainan metabolik sehingga terjadi peningkatan amonia dapat mengakibatkan tremor, cadel, pandangan kabur, koma, dan kematian

Konsentrasi normal amonia dalam darah : 30-60 µM

Katabolisme asam amino pada mamalia

2 pillihan:

1. Gunakan kembali

2. Siklus urea

Fumarat

Oksaloasetat

Biosintesis asam

amino, nukleotida,

dan amin biologis

Pelepasan Nitrogen dari Asam amino

Aminotransferase PLP

(piridoksal fosfat) TRANSAMINASI

DEAMINASI

OKSIDATIF

α - Ketoglutarat L - Glutamat

α – Asam amino α – Asam keto

SIKLUS UREA

Pelepasan Nitrogen dari Asam amino

Tahap 1: Pelepasan gugus amin

Tahap 2: Gugus amin dibawa ke hati untuk

ekskresi nitrogen

Tahap 3: Masuk kedalam mitokondria

Tahap 4: Persiapan nitrogen masuk kedalam

siklus urea

Tahap 5: Siklus urea

Bentuk-bentuk ekskresi nitrogen

a) Kelebihan NH4+ diekskresikan dalam

bentuk amonia (mikroba, vertebrata air atau larva amfibi),

b) Urea (vertebrata darat pada umumnya)

c) Atau asam urat (burung dan reptil darat)

Tahap 1. Pelepasan gugus amin

Transfer gugus amin

asam amino ke -

asam keto AA

menjadi asam -keto

dan sebaliknya.

Transaminasi dikatalisis oleh transaminase

(aminotransferase)

Asam amino

piridoksalfosfat Schiff base

Yg memerlukan piridoksalfosfat : AST

Transfer gugus amin aspartat glutamat

Tahap 2: Gugus amin dibawa ke hati untuk ekskresi

nitrogen

Glutamat

dehidrogenase

Glutamat melepaskan gugus amin dlm bentuk amonia di hati.

Gugus amin dari AA- diakumulasi di hati dalam bentuk gugus amin molekul L-glutamat.

Glutamat dehidrogenase hati mamalia memiliki kemampuan untuk menggunakan NAD+ atau NADP+ sebagai kofaktor

Karier Nitrogen

1. Glutamat

mentransfer satu gugus amin di dalam sel: Aminotransferase → membentuk glutamat dari -ketoglutarat

Glutamat dehidrogenase → kebalikannya

2. Glutamin

mentransfer dua gugus amin antar sel → melepas gugus amin di hati

3. Alanin

mentransfer gugus amin dari jaringan (otot) ke hati

Dalam sel

SynthAtase = ATP

Di hati

Antar sel

Siklus Glukosa-alanin

Alanin punya peran khusus

dalam transpor gugus amin ke

hati.

Ala merupakan karier amonia &

kerangka karbon piruvat dari otot

ke hati.

Amonia diekskrasikan, piruvat

digunakan untuk produksi

glukosa. Glukosa kembali ke

otot.

Menurut D. L. Nelson, M. M. Cox :LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth edition

serum glutamic pyruvic transaminase

Sumber-sumber amonia untuk siklus urea:

Deaminasi oksidatif glutamat, diakumulasi di hati akibat aktivitas transaminase dan glutaminase

Reaksi glutaminase membebaskan NH3 yg kemudian masuk kedalam siklus urea di hati (di ginjal diekskresikan bersama urin)

Katabolisme Ser, Thr, dan His (deaminasi nonoksidatif) juga membebaskan amonia:

Serin - treonin dehidratase

Serin →→ piruvat + NH4+

Treonin →→ -ketobutirat + NH4+

Bakteri usus juga menghasilkan amonia

Review

Karier Nitrogen glutamat, glutamin, alanin

2 enzime di luar hati, 2 enzim di dalam hati:

Aminotransferase (PLP) → -ketoglutarat →

glutamat

Glutamat dehidrogenase (tanpa PLP) →

glutamat → -ketoglutarat (di hati)

Glutamin sintase → glutamat → glutamin

Glutaminase → glutamin → glutamat (di hati)

Tahap 3: Nitrogen masuk kedalam mitokondria

Tahap 4: Persiapan nitrogen masuk kedalam siklus urea

Pengaturan

Tahap 5: Siklus urea

aspartat

Ornithine

transcarbamoylase

Argininosuksinat

sintase

Argininosuksinat

lyase

Arginase 1

Oksaloasetat → aspartat

OOA

Review – siklus urea

(urutan reaksi)

Pembentukan Karbamoil fosfat di mitokondria merupakan prasyarat siklus urea

(Karbamoil fosfat sintetase)

Pembentukan Sitrulin dari karbamoil fosfat dan ornitin

(Ornitin transkarbamoilase)

Aspartat menyumbangkan tambahan nitrogen untuk membentuk argininosuksinat di sitosol

(Argininosuksinat sintase)

Pembentukan Arginin dan fumarat

(Argininosuksinat lyase)

Hidrolisis arginin menjadi urea dan ornitin

(Arginase)

Kesetimbangan kimia biosintesis urea

NH3 + CO2 + 2ATP →

Karbamoil fosfat + ornitin →

Sitrulin + ATP + aspartat →

Arginosuksinat →

Arginin →

karbamoil fosfat + 2ADP + Pi

sitrulin + Pi

argininosuksinat + AMP + PPi

arginin + fumarat

urea + ornitin

Jumlah: 2NH3 + CO2 + 3ATP urea + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi

Keseimbangan Nitrogen

Protein jaringan

Protein

makanan

Pool

asam amino

Ekskresi dalam

bentuk urea dan

NH4+

Purin, heme, dll.

Energi

Jumlah nitrogen yg dimakan diseimbangkan dengan pengeluaran

sejumlah nitrogen yg sama. Sekitar 80% nitrogen diekskresikan dalam

bentuk urea.

Pengaturan siklus urea

Siklus diatur pada dua level:

Makanan utama protein banyak urea (asam amino

digunakan sebagai bahan bakar)

Kelaparan berkepanjangan protein otot dipecah juga

banyak urea

Tingkat sintesis empat enzim siklus urea dan karbamoil

fosfat sintase I (CPS-I) di hati diatur oleh perubahan

permintaan aktivitas siklus urea.

Pengaturan siklus urea

Tingkat sintesis enzim-enzim lebih tinggi pada hewan selama: kelaparan

makanan sangat kaya protein

Tingkat sintesis enzim lebih rendah jika makanan: baik, mengandung karbohidrat dan lemak

tidak mengandung protein

Pengaturan siklus urea

Asam N-asetilglutamat –

aktivator alosterik CPS-I

Konsentrasi Arg

tinggi→ stimulasi N-

asetilasi glutamat oleh

asetil-KoA

Keracunan Amonia

Ensefalopati Amonia Peningkatan konsentrasi amonia dalam darah dan cairan

tubuh lainnya → difusi amonia kedalam sel, melewati

blood/brain barrier → peningkatan sistesis glutamat dari -

ketoglutarat, peningkatan sinstesis glutamin

-ketoglutarate berkurang pada susunan syaraf pusat →

siklus TCA dan produksi ATP terhambat

Neurotransmiter – glutamat (eksitatori) dan GABA

(inhibitori), dapat berdampak pada susunan syaraf pusat –

perilaku menyimpang.

Defisiensi enzim siklus urea

Bayi lahir dengan defisiensi satu atau lebih enzim siklus urea dapat

bertahan beberapa hari.

Umumnya defisiensi terjadi parsial → enzim mengalami perubahan

nilai Km.

Defisiensi dapat terjadi pada setiap enzim.

Gangguan siklus pada setiap titik siklus urea memberi dampak

berbeda-beda terhadap metabolisme nitrogen – beberapa intermedier

dapt berdifusi dari hepatosit → terakumulasi di darah → keluar

bersama urin.

Jika gejala tidak terdeteksi secara dini → keterbelakangan mental berat

→ kerusakan otak tidak dapat diperbaiki.

Defisiensi N-asetilglutamat sintase:

Defisiensi atau mutasi genetik enzim (resesif) → kegagalan

siklus urea.

Kelainan neonatal yg berakibat fatal jika tidak terdeteksi

secara dini.

Hiperamonemia dan hiperaminoasidemia umum pada bayi

baru lahir (hati terdeteksi tidak memiliki kemampuan untuk

mensintesis N-asetilglutamat).

Gejala awal seperti: lesu, muntah, dan koma.

Pengobatan dengan analog struktural N-karbamoil-L-

glutamat – mengaktifkan CPS-I, mengurangi derajat

keparahan

Defisiensi Karbamoil fosfat sintetase

(CPS I): Kelainan metabolik resesif, berkaitan dengan

keterbelakangan mental dan keterlambatan pertumbuhan.

Hiperamonemia dapat terlihat pada 0 – 50% sintesis normal CPS-I di hati.

Pengobatan dengan benzoat dan fenilasetat → hippurat dan Phe-Ac-Gln dikeluarkan bersama urin:

Defisiensi Ornitin transkarbamoilase

(OTC) : Kelainan siklus urea yg paling sering dijumpai,

mengakibatkan mutasi bentuk enzim sehingga tidak berfungsi.

Kelainan resesif terpaut kromosom-X yg disebabkan oleh berbagai mutasi pada gen OTC – pada laki-laki berdampak lebih serius dibandingkan perempuan (gejala pada laki-laki tidak terlihat karena heterozigot).

Komplikasi OTC mengakibatkan keterbelakangan mental dan keterlambatan pertumbuhan.

Defisiensi Argininosuksinat sintase –

sitrulinemia (sitrulinuria) Kelainan metabolik resesif, ketidakmampuan

untuk mereaksikan sitrulin dengan aspartat.

Akumilasi sitrulin di darah dan ekskresi melalui urin.

Sitrulinemia tipe I – biasanya terlihat pada bayi berumur beberapa hari.

Sitrulinemia tipe II – gejala muncul setelah dewasa dan mempengaruhi sistem syaraf.

Terapi – suplementasi arginin untuk sintesis protein dan untuk pembentukan kreatin dan ornitin.

Defisiensi Argininosuksinat lyase

(argininosuksinat asiduria)

Kelainan resesif yg jarang terjadi,

argininosuksinat diekskresikan dalam jumlah

besar bersama urin.

Keparahan gejala bervariasi, sulit

mengamati efek pengobatan – lebih baik

mengurangi nitrogen dalam makanan.

Defisiensi Arginase (argininemia)

Kelainan resesif yg jarang terjadi, mengakibatkan

abnormalitas perkembangan & fungsi susunan

syaraf pusat.

Akumulasi dan ekskresi arginin dalam urin dan

prekursor & produk metabolisme arginin .

Terapi – makanan rendah nitrogen (termasuk

asam amino esensial)

Terima Kasih