metabolisme protein

5/12/2018 Metabolisme Protein - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/metabolisme-protein-55a4d27e335fb 1/19

METABOLISME PROTEIN

1. A. PENDAHULUAN

i. Deskripsi Singkat

Bab ini menjelaskan secara garis besar proses penguraian protein dalam tubuh yang

meliputi reaksi deaminasi, dekarboksilasi dan transaminasi. Siklus urea, beberapa

biosintesis asam-asam amino dan bagaimana keterkaitan antara metabolisme protein

dengan metabolisme karbohidrat dan lipid.

9.1.2 Relevansi

Pembahasan bab ini sangat berhubungan dengan bab selanjutnya yakni asam nukleat.

Mahasiswa akan mengetahui bagaimana hubungan antara DNA, RNA dan protein.

Pemahaman tentang metabolisme protein akan mengungkapkan bagaimana senyawa

ini disintesis dan penting untuk dasar mempelajari biomolekuler9.1.3 Tujuan

Setelah Mempelajari bab ini saudara diharapkan dapat :

1. Menerangkan secara garis besar penguraian protein dalam tubuh.

2. Menjelaskan jenis reaksi metabolisme protein

3. Menerangkan siklus urea

4. Menjelaskan metabolisme beberapa asam amino

5. Menerangkan hubungan antar metabolisme karbohidrat, lipid dan protein.

1. A. PENYAJIAN

9.2.1 Uraian Dan Contoh

Hati merupakan organ tubuh di mana terjadi reaksi katabolisme maupun anabolisme

protein. Asam-asam amino yang terbentuk dibawa oleh darah ke dalam jaringan untuk

digunakan. Proses anabolik maupun katabolik juga terjadi dalam jaringan di luar hati.

Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu 1) absorpsimelalui dinding usus, 2) hasil penguraian protein dalam sel dan 3) hasil sintesis asam

amino dalam sel. Banyaknya asam amino dalam darah tergantung pada keseimbangan

antara pembentukan asam amino dan penggunaannya. Bila kelebihan asam amino dari

jumlah yang digunakan untuk biosintesis protein, maka kelebihan asam amino akan

diubah menjadi asam keto yang dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat atau diubah

menjadi urea. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah.



1. A.

i. a. Proses Penguraian Protein Dalam Tubuh

Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan-perubahan tertentu dengan kecepatan

yang berbeda untuk tiap protein. Protein dalam darah, hati dan organ tubuh lain

mempunyai waktu paruh (half-life) antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang terdapat

pada jaringan otot mempunyai waktu paruh = 120 hari. Rata-rata tiap hari 1,2 gram

protein per kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain. Ada tiga kemungkinan

mekanisme pengubahan protein yaitu :

1. A.

Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolismedan dibentuk sel-sel baru.

B. Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein

baru, tanpa ada sel yang mati.

C. Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru.

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan

digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein

dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen yang

telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam amino yang

dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat diproduksi oleh tubuh dalam jumlah yang

memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut dinamakan asam amino esensial , harus

diperoleh dari makanan.

Asam amino esensial Asam amino non esensial

Histidin Alanin

Isoleusin Arginin

Fenilalanin Aspartat

Leusin Sistein



Treonin Glutamat

Lisin Glutamin

Triptofan Glisin

Metionin Prolin

Valin Serin

Tirosin

asparagin

Kebutuhan asam amino esensial tersebut bagi anak-anak relatif lebih besar daripada

orang dewasa. Makanan yang mengandung protein hewani, misalnya daging, susu, keju,

telur, ikan dan lain-lain, merupakan sumber asam amino esensial. Protein nabati

seringkali kekurangan lisin, metionin dan triptofan. Kebutuhan protein yang disarankan

ialah 1,0 sampai 1,5 gram per kilogram berat badan per hari.

Secara ringkas metabolisme protein mahluk hidup ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 9.1 Metabolisme Protein

Jumlah Asam Amino dalam darah tergantung dari jumlah yang diterima dan . jumlah

yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam

amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzim-enzim yang bersangkutan. Enzim-

enzim yang bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pe psin, tri psin,

kimotri psin, karboksi pe ptidase, amino pe ptidase, tri pe ptidase dan di pe ptidase.

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsimelalui dinding usus, asam amino tersebut sampai ke dalam pembuluh darah. Proses

absorpsi ini ialah proses trans por aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino

dikarboksilat atau asam diamino diabsorpsi lebih lambat daripada asam amino netral.

Dalam keadaan puasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya sekitar 3,5

sampai 5 mg per 100 ml darah. Setelah makan makanan sumber protein, konsentrasi

asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai 10 mg per 100 ml darah.



Konsentrasi ini akan turun kembali setelah 4 sampai 6 jam kemudian. Konsentrasi

asam amino dalam jaringan ±5 ± 10 kali lebih besar. Perpindahan asam amino dari

dalam darah ke dalam sel-sel jaringan juga melalui proses transfor aktif yang

membutuhkan energi.

9.2.1.2 Jenis Reaksi Dalam Metabolisme Protein

Degradasi protein (katabolisme) terjadi dalam dua tahap.

1. Protein mengalami modifikasi oksidatif untuk menghilangkan aktivitas enzimatis.

2. Penyerangan protease yaitu enzim yang berfungsi untuk mengkatalis degradasi

protein.

Protein yang terdapat di dalam sel dan makanan didegradasi menjadi monomer

penyusunnya (asam amino) oleh enzim protease yang khas. Protease tersebut dapat

berada di dalam lisosom maupun dalam lambung dan usus.

Katabolisme protein makanan pertama kali berlangsung di dalam lambung. Di tempat

ini protease khas (pepsin) mendegradasi protein dengan memutuskan ikatan peptida

yang ada di sisi NH2 bebas dari asam amino aromatik, hidrofobik, atau dikarboksilat.

²phe²met²val²lis²leu²tir²trp²arg²gli²ala²ile-asp-

Kemudian di dalam usus protein juga didegradasi oleh protease khas seperti tri psin,

kimotri psin, karboksi pe ptidase dan elastase. Hasil pemecahan ini adalah bagian-

bagian kecil polipeptida. Selanjutnya senyawa ini dipecah kembali oleh aktivitas

aminopeptidase menjadi asam-asam amino bebas. Produk ini kemudian melalui

dinding usus halus masuk ke dalam aliran darah menuju ke berbagai organ termasuk ke

dalam sel.

Pe psin, kimotri psin, tri psin termasuk golongan enzim protease endopeptidase.

Golongan enzim ini menyerang protein dari tengah molekul dan sering juga disebutsebagai enzim proteinase karena menyerang polipeptida tinggi atau protein.Tripsin

menyerang ikatan lisil dan ikatan arginil sehingga peptida yang dihasilkan mempunyai

ujung lisin atau arginin pada terminal karboksil . Pepsin bersifat kurang khas namun

lebih mengutamakan serangan pada titik asam amino aromatik atau asam amino asam.

Hasil degradasi golongan enzim endopeptidase ini adalah oligopeptida atau fragmen

kecil protein.



Sedangkan enzim karboksilase clan aminopeptidase merupakan golongan enzim

protease eksopeptidase yang menyerang ujung dan pangkal oligopeptida atau fragmen

kecil protein. Golongan enzim ini hanya membebaskan asam-asam amino pada ujung

oligopeptida. Karboksipeptidase membebaskan asam amino pada ujung COOH fragmen

kecil protein sedangkan aminopeptidase membebaskan ujung amino pada oligopeptida.

Degradasi golongan enzim ini menghasilkan berbagai asam amino penyusun protein.

Mekanisme degradasi pada jasad hidup tingkat rendah kebanyakan juga dilakukan

dengan cara yang sama. Dan enzim-enzim yang digunakan juga serupa. Walaupun

demikian masing-masing enzim mempunyai spesifitas yang berbeda.

1. Reaksi Transaminasi asam amino

Katabolisme asam amino terjadi melalui reaksi transaminasi yang melibatkanpemindahan gugus amino secara enzimatik dari satu asam amino ke asam amino

lainnya. Enzim yang terlibat dalam reaksi ini

adalah transaminase atau aminotransaminase. Enzim ini spesifik bagi ketoglutarat

sebagai penerima gugus amino namun tidak spesifik bagi asam amino sebagai pemberi

gugus amino.

Transaminase mempunyai gugus prostetik, piridoksal fosfat, pada sisi aktifnya yang

berfungsi sebagai senyawa antara pembawa gugus amino menuju ketoglutarat. Molekul

ini mengalami perubahan dapat balik di antara bentuk aldehidanya ( piridoksal

fosfat), yang dapat menerima gugus amino, dan bentuk teraminasinya ( piridoksamin

fosfat), yang dapat memberikan gugus aminonya seperti terlihat pada reaksi berikut.

transaminase

Asam L-amino + ketoglutrat ===== Asam keto + L-glutamat

alanin transaminase

Alanin + ketoglutarat ======= piruvat + glutamat

As partat transaminase Aspartat + ketoglutarat ======= oksaloasetat + glutamat

leusin transaminse

Leusin + ketoglutarat ======= ketoisokaproat + glutamat

tirosin transaminase



Tirosin + ketoglutarat ====== hidroksifenilpiruvat +glutamat

Dalam reaksi ini tidak terjadi deaminasi total, karena ketoglutarat teraminasi pada saat

asam amino mengalami deaminasi. Dan reaksinya bersifat dapat balik karena tetapan

keseimbangannya mencapai 1.0. Harga delta G°µ bagi reaksi tersebut mendekati nol.

Tujuan keseluruhan reaksi transaminasi adalah mengumpulkan gugus amino dari

berbagai asam amino ke bentuk asam amino glutamat.

Ada sekitar 12 asam amino protein yang mengalami reaksi transaminasi dalam proses

degradasinya. Beberapa asam amino lain mengalami proses deaminasi dan

dekarboksilasi.

2 ) Reaksi Deaminasi Asam amino

Proses deaminasi asam amino dapat terjadi secara oksidatif dan non oksidatif. Contohasam amino yang mengalami proses deaminasi oksidatif adalah asam glutamat. Reaksi

degradasi asam glutamat dikatalis oleh enzim L- glutamat dehidrogenase yang dibantu

oleh NAD atau NADP.

Gambar 9.2. Deaminasi Oksidatif Glutamat

Deaminasi non oksidatif ditunjukkan pada gambar di bawah ini, yaitu pengh ilangan

gugus amino dari asam amino serin yang dikatalis oleh enzim serin dehidratase. Asam

amino treonin juga dapat mengalami deaminasi non oksidatif dengan katalis treonin

dehidratase menjadi keto butirat.

Gambar 9.3 Deaminasi Non Oksidatif Serin

Dekarboksilasi asam amino merupakan cara lain dalam degradasi asam amino

penyusun protein. Reaksi ini menghasilkan senyawa amin. Contoh reaksi dekarboksilasi

adalah sebagai berikut :

histidin dekarboksilase

Histidin - Histamin + CO2

Proses dekarboksilasi histidin ini dikatalis oleh enzim histidin dekarboksilase.Triptofan

dapat juga mengalami proses dekarboksilasi seperti di atas menjadi tri ptamin. 9.2.1.3 DAUR UREA

Degradasi asam amino protein menghasilkan limbah nitrogen berupa amonia. Senyawa

ini bersifat racun bagi organisme tertentu. Agar tidak beracun biasanya gugus amino

diekskresi dari tubuh dalam bentuk urea, yaitu suatu senyawa yang larut dalam air

bersifat nontoksik sebagai bentuk ekskresi nitrogen. Urea disintesis pada daur urea .

Reaksi-reaksi yang terjadi dikemukakan oleh H ans Krebs dan Kurt



H enseleleit (mahasiswa kedokteran) pada tahun 1932, lima tahun sebelum daur asam

sitrat diungkapkan. Nyatanya daur urea merupakan daur jalur metabolisme yang

pertama ditemukan. Salah satu atom nitrogen pada urea yang disintesis pada jalur ini,

berasal dari asam amino aspartat. Nitrogen yang lain berasal dari NH4 + dan atom

karbon dari CO2.

Pembentukan urea dimulai dari reaksi antara gugus amino dengan karbondioksida.

Reaksi ini melibatkan A TP dan menghasilkan karbamoilfosfat. Selanjutnya

karbamoilfosfat bereaksi dengan ornitin menghasilkan sitrulin. Reaksi ini dikatalis

enzim ornitin karbamoil transferase. Reaksi selanjutnya adalah pembentukan asam

arginosuksinat dari reaksi antara sitrulin dan asam aspartat dengan katalis

arginosuksinat sintetase. Reaksi pada tahap ini jugamelibatkan pemakaian A TP.

Kemudian arginosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam fumarat dengan katalis

arginosuksinase.T

erakhir arginin yangGambar 9.4 Daur Urea

diperoleh tersebut diuraikan dengan katalis arginase melalui reaksi hidrolisis

menghasilkan urea dan ornitin.

Urea yang terbentuk dikeluarkan dari tubuh melalui urine. Reaksi lengkap siklus urea

dapat ditulis sebagai berikut :

CO2 + NH4+ + 3A TP + Aspartat + 2H2O UREA + 2ADP + 2Pi + AMP + Ppi + Fumarat.

Dalam daur urea dibutuhkan empat ikatan fosfat berenergi tinggi yang berasal dari 3

A TP dan satu berasal dari Pirofosfat (PPi) yang dapat terhidrolisis lebih lanjut menjadi

fosfat.

Pembentukan urea umumnya terjadi pada mamalia, termasuk manusia dan organisme

lain. Organisme yang membuang amonianya melalui proses ini digolongkan sebagai

organisme ureotelik. Khusus hewan akuatik biasanya mengeluarkan amonia yang

dihasilkan kelingkungannya (perairan) melalui proses difusi lewat kulit. Organisme ini

disebut amoniotelik. Sedangkan untuk hewan unggas dan reptil, nitrogen hasilmetabolisme dikeluarkan dalam bentuk asam urat dan organisme ini digolongkan

sebagai organisme urikotelik.

Daur Urea berkaitan dengan daur Asam Sitrat

Sintesis fumarat pada daur urea merupakan reaksi penting sebab reaksi ini

mengkaitkan daur urea dengan siklus asam sitrat. Fumarat mengalami hidrasi menjadi

malat, yang pada gilirannya dioksidasi menjadi oksaloaetat. Oksaloasetat dapat



mengalami transaminasi menjadi aspartat, berubah menjadi glukosa melalui jalur

glukoneogenesis. Selanjutnya berkondensasi dengan asetik Ko-A membentuk sitrat

yang kemudian berubah menjadi piruvat.

9.5 Hubungan Siklus Asam Sitrat dengan Daur Urea

Pembentukan NH4 oleh glutamat dehidrogenase, dan penggabungannya ke dalam

karbamoil-fosfat dan sintesis sitrulin berikutnya terjadi dimatriks mitokondria.

Sebaliknya tiga reaksi dalam daur urea berikutnya terjadi disitosol.

Setelah pembebasan gugus amino melalui reaksi transaminasi, deaminasi dan

dekarboksilasi, kerangka karbon 20 asam amino penyusun protein mengalami

degradasi lebih lanjut melalui lintas yang berbeda-beda menuju siklus asam

sitrat. Kerangka karbon dari 10 asam amino diuraikan menjadi asetil-KoA. Lima diantaranya, alanin, sistein, glisin, serin dan treonin diuraikan terlebih dahulu menjadi

piruvat sebelum menjadi asetil-KoA. Alanin langsung menghasilkan piruvat melalui

transaminasi.Treonin diuraikan dulu menjadi asetaldehida sebelum menjadi piruvat.

Glisin sebagai hasil penguraian treonin diuraikan melalui reaksi oksidatif menjadi CO2,

NH4+, dan gugus metilen. Glisin yang mendapat penambahan gugus hidroksimetil oleh

tetrahidrofolat (pembawa gugus 1-karbon) membentuk serin, dapat langsung diubah

menjadi piruvat. Demikian juga dengan asam amino sistein.

Lima asam amino lainnya, fenilalanin, tirosin, leusin, lisin dan triptofan, terlebih

dahulu diuraikan menjadi asetoasetil-KoA sebelum menjadi asetil-KoA. Lintas triptofan

paling kompleks dengan 13 tahap reaksi. Lintas ini memungkinkan pembentukan

beberapa produk lain sebagai pemula bagi biosintesis biomolekul lainnya, seperti

serotonin (hormon pemberi tegangan pada pembuluh darah) dan asam nikotinat

(vitamin).

Fenilalanin dan tirosin kerangka karbonnya dapat memasuki siklus asam sitrat pada

dua titik berbeda.

1. fenilalanin dan tirosin menghasilkan asetoasetat bebas lalu diubah menjadi asetil -

KoA.

2. bagian 4 karbon dari kedua asam amino ini diperoleh kembali sebagai fumarat,

senyawa antara siklus asam sitrat.

Kerangka karbon arginin, histidin, asam glutamat, glutamin dan prolin memasuki siklus

asam sitrat melalui ketoglutarat. Prolin dan arginin diubah dulu menjadi glutamat semi



aldehida kemudian menjadi glutamat sebelum menjadi ketoglutarat. Sedangkan

glutamin clan histidin diubah menjadi glutamat sebelum menjadi ketoglutarat. Dan

glutamat langsung diubah menjadi E-ketoglutarat.

Kerangka karbon dari asam amino : metionin, isoleusin dan valin terdegradasi

menghasilkan senyawa antara siklus asam sitrat, suksinil Ko-A. Isoleusin dan prolin

mengalami transaminasi diikuti oleh dekarboksilai oksidatif asam keto yang dihasilkan.

Asam-asam keto yang diperoleh dari ketiga asam amino ini dikatalisis oleh enzim

kompleks yang sama yakni keto dehidrogenase.

Kerangka karbon asparagin dan asam aspartat memasuki siklus asm sitrat melalui

oksaloasetat. Enzim asparaginase mengkatalis hidrolisis asparagin menjadi aspartat dan

gugus amino aspartat diberikan ke ketoglutarat dalam reaksi transaminasi

menghasilkan glutamat. Dan sisa kerangka karbon aspartat, oksaloasetat, memasukisiklus asam sitrat.

Gambar 9.6 Asam amino glukogenik (merah), ketogenik (kuning), Jalur

kerangka karbon asam amino penyusun protein.

Asam amino yang diubah menjadi asetoasetil KoA digolongkan sebagai asam amino

ketogenik, karena produk degradasinya (asetoasetil KoA) dapat menghasilkan senyawa

keton dalam proses pengubahannya. Sedangkan asam amino yang dapat diubah

menjadi piruvat, a-ketoglutarat, suksinat dan oksaloasetat disebut golongan asam

amino glukogenik karena produk tersebut mampu diubah kembali menjadi glukosa clan

glikogen. Asam amino lain mempunyai sifat ketogenik dan glukogenik bersama-sama,

seperti fenilalanin dan tirosin.

Semua molekul hasil katabolisme asam amino memasuki siklus asam sitrat dan

dioksidasi sempurna menjadi karbondioksida dan air. Dan selama transpor elektron,

A TP dihasilkan oleh fosforilasi oksidatif sehingga asam amino dapat berperan

memberikan persediaan energi bagi organisme.

9.2.1.4 Biosintesis Asam Amino

Sintesis ke-20 macam asam amino penyusun protein berbeda- beda pada setiap mahluk

hidup. Tumbuhan umumnya mampu mensintesis sendiri 20 asam amino tersebut.

Sedangkan manusia dan hewan hanya dapat melakukan sintesis 10 dari 20 asam amino

unit pembangun protein. Asam amino yang dapat disintesis sendiri oleh mahluk hidup

tersebut dikenal dengan sebutan asam amino nonesensial . Sedangkan asam amino



yang tidak dapat disintesis sendiri dan harus diperoleh dari makanan disebut asam

amino esensial.

Glutamat, glutamin dan prolin mengambil bagian dalam lintas biosintetik bersama.

Proses biosintesis ketiganya identik dalam semua bentuk kehidupan. Glutamat dibentuk

dari amonia dan alfa-ketoglutarat, suatu senyawa antara siklus asarn sitrat, melalui

kerja enzimglutamat dehidrogenase dengan tenaga pereduksi NADPH.

NH4+ + E-ketoglutarat + NADPH ==== Glutamat + NADP+ + H2O

Glutamat adalah donor gugus asam amino dalam biosintesis asam amino lain melalui

reaksi transaminasi. Glutamin dibentuk dari glutamat melalui kerja glutamin

sintetase dengan bantuan A TP.

Glutamat + NH4+ + A TP ===== Glutamin + ADP+ + Pi + H+

Prolin juga disintesis dari glutamat melalui reaksi bertahap. Mula-mula glutamat

direduksi menjadi a-semialdehida dengan bantuan glutamat kinasedehidrogenase. Kemudian metabolit ini mengalami penutupan menjadi pirolin 5-

karboksilat dan reduksi lebih lanjut menjadi prolin dengan bantuan enzim pirolin

karboksilat reduktase. Prolin adalah penghambat alosterik pada reaksi awal

biosintesisnya. Asam-asam amino alanin, aspartat dan asparagin juga berasal dari

metabolit sentral glutamat. Umumnya alanin berasal dari piruvat dan asapartat dari

oksaloasetat oleh reaksi transaminasi dari glutamat.

Glutamat + Piruvat ===== Alfa-ketoglutarat + Alanin

Glutamat + Oksaloasetat ===== alfa-ketoglutarat + Aspartat

Biosintesis asparagin dalam banyak bakteri menggunakan aspartat sebagai prekursor

dalam reaksi dengan katalis as paragin sintetase. Sedangkan dalam sel mamalia

biosintesis asparagin melalui pemindahan gugus amino dari gugus amida glutamin

menjadi (3karboksil aspartat dengan enzim as paragin sintetase bergantung A TP.

Aspartat + NH4+ + A TP ===== Asparagin + ADP + Pi + H+

Glutamin + Aspartat + A TP + H2O Glutamat + Asparagin + AMP + PPi

Asam amino non esensial tirosin disintesis oleh hewan dari asam amino esensialfenilalanin. Sementara sistein dibuat dari asam amino esensial metionin dan asam

amino non-esensial serin. Metionin menyumbangkan atom sulfur dan serin

memberikan kerangka karbon pada sintesis terse

Phenilalanin + NADPH + H+ + O2 ± Tirosin + NADP+ + H2O

H2O Ppi +Pi penerima metil termetilasi



Metionin S-adenosilmetionin S-adenosilhomosistein

1 2 H2O

3 adenosin

homosistein

4 Serin

H2O

sistationin

5

alfa-ketoglutarat + NH4 Sistein

Gambar 9.7 Biosintesis Asam amino Sistein

Keterangan enzim :

1. metionin adenosiltransferase

2. reaksi pemindahan metil

3. adenosilhomosisteinase

4. sistationin beta-sintase

5. sisKtationin K-liase

Biosintesis serin dan glisin dianggap terjadi bersama-sama karena serin adalah

prekursor glisin, seperti ditampilkan di bawah ini.

NAD+ NADH + H+ Glutamat E-ketoglutarat H2O Pi tetrahidrofolat H2O

3-Fosfogliserat 3-fosfohidroksipiruvat 3-fosfoserin Serin Glisin

1 2 3 4

N5, N10 -metilentetra -

hidrofolat

Gambar 9.8 Biosintesis Asam Amino Serin dan Glisin



Keterangan : 1. fosfogliserat dehidrogenase 3. fosfoserinfosfatase

2. fosfoserintransaminase, 4.serinhidroksimetil transferase

Asam amino esensial seperti fenilalanin, triptofan dan histidin memiliki lintas

biosintetis yang paling kompleks. Ketiga asam amino tersebut memiliki cincin benzena

atau heterosiklik. Sintesis cincin ini, terutama kedua cincin pusat triptofan,

memerlukan sejumlah tahap reaksi enzimatis yang kompleks.

Lima asam amino esensial bagi hewan disintesis oleh tanaman dan mikroorganisme

dari asam amino nonesensial. Treonin, metionin clan lisin disintesis dari aspartat,

arginin clan histidin dibentuk dari glutamat. Isoleusin dibentuk oleh bakteri dari asam

amino esensial treonin.

1. A.

i. a. Hubungan Antara Metabolisme Karbohidrat, Lemak Dan Protein.

Sel merupakan sistem kimia dalam keadaan mantap. Proses metabolisme yang telah

dibicarakan sebelumnya, baik reaksi katabolisme maupun reaksi anabolisme

merupakan proses yang berlangsung serempak. Pembahasan yang dilakukan secara

sendiri-sendiri hanya untuk mempermudah pemahaman dalam mempelajari reaksi-

reaksi kimia dalam mahluk hidup.

Katabolisme dan anabolisme merupakan proses yang saling melengkapi dan berkaitan

satu dengan yang lain. Secara keseluruhan proses anabolisme dan katabolisme harus

berjalan bersama-sama, karena setiap pasang proses menyediakan energi atau bahan

yang diperlukan oleh pasangan yang lain. Hubungan antara keduanya dijelaskan

sebagai berikut, pada :

1. Aspek oksidasi dan reduksi, katabolismenya menggunakan bentuk oksidasi (NAD+ +

NADP+) dan menghasilkan bentuk reduksi (NADH dan NADPH) sementara proses

anabolisme membutuhkan bentuk reduksi dan menghasilkan bentuk oksidasi.

2. Aspek energi, katabolisme merupakan eksargonik (menghasilkan energi) dengan

menggunakan ADP dan menghasilkan A TP. Senyawa A TP yang dihasilkan kemudian



digunakan kembali dalam reaksi endergonik (membutuhkan energi) pada proses

anabolisme dan kembali menghasilkan ADP ( dan AMP).

3. Aspek materi, produk akhir antara yang dihasilkan dalam katabolisme umumnya

menjadi materi awal dalam anabolisme. Demikian juga sebaliknya.

Degradasi molekul dalam proses metabolisme dibagi dalam tiga tahap. T aha p pertama,

polisakarida dihidrolisis menjadi monosakarida, protein dihidrolisis menjadi komponen

asam aminonya dan triasilgliserol, sumber utama lipid makanan, dihidrolisis menjadi

gliserol dan asam lemak. Sedangkan asam nukelat dihidrolisis menjadi mononuleotida.

Tiga makromolekul pertama proses degradasinya berhubungan dengan energi. Proses

ini hidrolitik dan energinya dilepaskan (dari tiga makromolekul = lipid, karbohidrat dan

protein) untuk menyediakan energi bagi mahluk hidup.Gambar 9.9 Hubungan Antara Metabolisme Biomolekul (protein, karbohidrat dan lipid)

T aha p kedua, monosakarida, gliserol dan asam lemak didegradasi lanjut membentuk

asetil KoA melalui proses pembentukan beberapa senyawa fosfat kaya energi. Dalam

glikolisis heksosa diubah menjadi piruvat kemudian menjadi asetil KoA melalui reaksi

seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Hal yang sama terjadi pada asam lemak

rantai panjang dioksidasi menjadi asetil KoA, sementara gliserol diubah menjadi piruvat

dan asetil KoA melalui rangkaian glikolitik. Sedangkan mononukleotida didegradasi

menjadi gula pentosa, basa nitrogen dan lainnya.

Khusus untuk degradasi asam amino keadaannya berbeda. Dalamtaha p kedua, asam

amino alanin, serin, treonin, glisin, dan sistein, didegradasi menjadi piruvat dan diubah

kembali menjadi asetil KoA. Asam amino prolin, histidin, glutamin, dan arginin,

didegradasi menjadi asam glutamat melalui proses transaminasi menghasilkan E-

ketoglutarat, molekul antara siklus asam trikarboksilat. Asam aspartat dan asparagin

ditransaminasi menjadi oksalat, molekul antara lain dalam siklus asam trikarboksilat.

Asam-asam amino leusin, triptofan, lisin, fenilalanin dan tirosin didegradasi

menjadi asetoasetil KoA dan diubah kembali menjadi asetil KoA. Sementara asam-asam

amiino isoleusin, metionin dan valindiubah menjadi suksinil KoA selama

degradasi. Fenilalanin dan tirosin dapat juga didegradasi secara oksidatif

membentuk asam fumarat.

Dengan demikian kerangka karbon asam amino menghasilkan senyawa antara untuk

siklus asam sitrat atau asetil KoA. Produk yang sama dihasilkan dari karbohidrat atau

lipid selama oksidasi senyawa tersebut. Dalam taha p ketiga, A TP kaya energi dihasilkan

melalui fosforilasi oksidatif.



Anabolisme makromolekul juga berlangsung dalam tiga tahap.Tahap pertama sintesis

protein dimulai dari pembentukan asam alfa-keto dan pemula lain. Sintesis lipid

dimulai dengan pembentukan molekul kecil asetat, malonat dan lainnya.Tahap awal

sintesis asam nukleat dimulai dari pembentukan karbamoilfosfat, ribosa dan molekul

lain. Tahap awal sintesis karbohidrat mulai dari molekul piruvat, malat dan seterusnya.

Selanjutnya tahap kedua asam alfa-keto teraminasi oleh donor gugus amino

membentuk asam amino, gugus asetil dibangun menjadi asam lemak, piruvat dan malat

menjadi prekusor untuk pembentukan monosakarida, dan pembentukan

mononukleotida dari gula pentosa, basa nitrogen dan asam fosfat.Tahap terakhir

anabolisme, asam amino disusun menjadi rantai polipeptida membentuk berbagai jenis

protein, asam lemak dan molekul lain yang dirangkaikan membentuk berbagai lipid;

mononukleotida ditata membentuk polinukleotida (asam nukleat); dan mononukleotida

diatur menjadi berbagai polisakarida karbohidrat.

9.2.2 Latihan

Setelah mempelajari materi di atas coba anda kerjakan latihan berikut:

1. Jelaskan bagaimana protein dapat ikut serta berperan sebagai sumber energi bagi

tubuh bila kita kekurangan karbohidrat dan lemak.

2. Gambarkan mekanisme reaksi daur urea sebagai hasil degradasi asam amino.

3. Jelaskan peranan DNA dalam biosintesis protein

4. Sebutkan 2 tahap reaksi pembentukan ikatan asam amino dengan tRNA dan dibantu

oleh enzim apa.

5. Apakah mungkin asam piruvat bisa dibentuk dari metabolisme asam amino sistein?

9.2.3 P etunjuk Jawaban soal-soal latihan

1. Beberapa asam amino akan mengalami penguraian membentuk astoasetat yangdibantu oleh beberapa enzim yang kemudian asetoasetat mengalami dehidrogenasi

membentuk asetil KoA yang kemudian asetil KoA ini masuk jalur daur asam sitrat

untuk kemudian mengalami oksidasi dan menghasilkan energi bagi tubuh.

2. sudah jelas diterangkan pada gambar 9.4



3. Dalam proses biosintesis protein molekul DNA berperan sebagai cetakan bagi

terbentuknya RNA. Sedangkan RNA kemudian mengarahkan urutan asam amino

dalam pembentukan molekul protein yang berlangsung di ribosom.

4. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim amino asil tRNA sintetase dan A TP. Tahap 1; asam

amino dengan enzim dan AMP membentuk kompleks aminoasil-AMP-enzim, tahap

kedua terjadi reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan tRNA. Pada

reaksi ini terbentuk kompleks tRNA-asam amino, sedangkan AMP dan enzim

sintetase dilepaskan.

5. ya dapat. Melalui 3 cara yakni; pengubahan sistein dengan enzim sistein

desulfhidrase; pembentukan asam sisteinsulfinat kemudian diubah menjadi asm

beta sulfinilpiruvat hingga membentuk asam piruvat ; dan melalui reaksitransaminasi membentuk asam tiolpiruvat kemudian diubah menjadi asam piruvat.

9.2.4 Rangkuman

Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan

digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein

dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen yang

telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea.

Dalam sel eukariot, degradasi protein (katabolisme) terjadi dalam dua tahap. 1).Reaksi

Deaminasi Oksidatif yaitu protein mengalami modifikasi oksidatif untuk

menghilangkan aktivitas enzimatis. 2)Reaksi transaminasi adalah penyerangan protease

yaitu enzim yang berfungsi untuk mengkatalis degradasi protein.

Degradasi asam amino protein menghasilkan limbah nitrogen berupa amonia. Senyawa

ini bersifat racun bagi organisme tertentu. Agar tidak beracun biasanya gugus amino

diekskresi dari tubuh dalam bentuk urea, yaitu suatu senyawa yang larut dalam air

bersifat nontoksik sebagai bentuk ekskresi nitrogen. Urea disintesis melalui daur urea .Manusia dapat mensintesis 11 dari 20 macam asam amino dasar yang terdapat dialam.

Asam amino ini disebut asam amino non esensial sedangkan yang lainya disebut asam

amino esensial yang harus didapat dari makanan. Biosintesis asam amino non esensial

sangat sederhana. Glutamat dehidrogenase mengkatalisis aminasi reduktif alfa-

ketoglutarat menjadi glutamat. Alanin dan aspartat disintesis dari transaminasi masing-

masing piruvat dan oksaloasetat. Glutamin disintesis dari NH4 + dan glutamat, demikian



juga asparagin dapat disintesis dengan cara yang sama. Prolin dan arginin berasal dari

glutamat. Serin dihasilkan dari 3 fosfogliserat dan merupakan prekusor glisin dan

sistein. Tirosin disintesis dari hidroksilasi phenilalanin, yang merupakan asam amino

esensial.

Degradasi molekul dalam proses metabolisme dibagi dalam tiga tahap. Tahap pertama,

polisakarida dihidrolisis menjadi monosakarida, protein dihidrolisis menjadi komponen

asam aminonya dan triasilgliserol, sumber utama lipid makanan, dihidrolisis menjadi

gliserol dan asam lemak. Sedangkan asam nukelat dihidrolisis menjadi mononuleotida.

Tiga makromolekul pertama proses degradasinya berhubungan dengan energi. Proses

ini hidrolitik dan energinya dilepaskan (dari tiga makromolekul = lipid, karbohidrat dan

protein) untuk menyediakan energi bagi mahluk hidup.

9.3 PENUTUP 9.3.1 Tes Formatif

1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan transaminasi dan deaminasi oksidatif.

2. Gambarkan mekanisme reaksi daur urea sebagai hasil degradasi asam amino.

3. Tuliskan suatu persamaan reaksi kimia untuk sintesis alanin dari asam glutamat.

4. Tuliskan persamaan reaksi untuk sintesis serin dan tirosin.

5. Uraikan bagaimana hubungan siklus asam sitrat dengan daur urea.

6. Bagaimana hubungan antara DNA, RNA dan protein.

9.3.2 Umpan Balik

Anda dapat menguasai materi ini dengan baik jika memperhatikan hal-hal berikut:

1. Membuat ringkasan materi pada setiap bab sebelum materi tersebut dibahas dalamdiskusi kelas.

2. Aktif dalam diskusi baik kelompok kecil maupun kelompok besar.

3. Mengerjakan latihan.



9.3.3 Tindak Lanjut

1. Apabila mahasiswa dapat menyelesaikan 80% dari test formatif diatas, maka

mahasiswa tersebut dapat melanjutkan ke bab selanjutnya, pengetahuan tentang

metabolisme protein merupakan bagian dari mempelajari dan memahami materi

lain seperti genetika dan asam nukleat khususnya biosintesis protein.

2. Jika ada diantara mahasiswa belum mencapai penguasaan 80% dianjurkan untuk :

mempelajari kembali topik di atas dari awal

berdiskusi dengan teman terutama pada hal-hal yang belum dikuasai

bertanya kepada dosen jika ada hal-hal yang tidak jelas dalam diskusi.

9.3.4 Kunci Jawaban tes formatif

1. Reaksi Deaminasi Oksidatif yaitu protein mengalami modifikasi oksidatif untuk

menghilangkan aktivitas enzimatis, Sedangkan reaksi transaminasi adalah

penyerangan protease yaitu enzim yang berfungsi untuk mengkatalis degradasi

protein.

2. lihat gambar 9.4 tentang siklus urea

3. Glutamat + piruvat ===== Alfa-ketoglutarat + Alanin

4. gambar 9.7 diatas

5. Sintesis fumarat pada daur urea merupakan reaksi penting sebab reaksi ini

mengkaitkan daur urea dengan siklus asam sitrat. Fumarat mengalami hidrasi

menjadi malat, yang pada gilirannya dioksidasi menjadi oksaloaetat. Oksaloasetat

dapat mengalami transaminasi menjadi aspartat, berubah menjadi glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Selanjutnya berkondensasi dengan asetik Ko-A membentuk

sitrat yang kemudian berubah menjadi piruvat. Pembentukan NH4 oleh glutamat

dehidrogenase, dan penggabungannya ke dalam karbamoil-fosfat dan sintesis

sitrulin berikutnya terjadi dimatriks mitokondria. Sebaliknya tiga reaksi dalam daur

urea berikutnya terjadi disitosol (siklus gambar 9.5).



6. Hubungan antara DNA, RNA dan protein dapat dilihat pada proses aliran informasi

genetik dalam dogma sentral berikut:

TranskripsiTranslasi

Replikasi DNA RNA Protein

mRNA

Transkripsi rRNA

balik tRNA

Replikasi vRNA Protein virus

BUKU SUMBER

1. Stryer Lubert., 2000, Biochemistry, volume 1,2,3 edisi 4., EGC Jakarta

2. Lehninger., 1998, Dasar±Dasar Biokimia, Terjemahan Maggi Thenawijaya., Jilid

1,2,3., Erlangga, Jakarta.

3. Murray, Robert (et,al)., 2001, H ar per¶s Review Of Biochemistry., Edisi 25, EGC.,

Jakarta.

4. P.Karlson., 1975, I ntroduktion to Modern Biochemistry., New York., Academic

Press.

5. Arbianto,P., 1993, Biokimia Konse p- Konse p Dasar, DEPDIKBUD, DIK TI, Proyek

Pendidikan Tenaga Akademik; Jakarta.

6. Poedjiadi,A., 1994, Dasar-Dasar Biokimia. Universitas Indonesia-Pres

SENARAI

Asam amino : Molekul organik yang memiliki gugus karboksil dan gugus amino dan

berfungsi sebagai monomer protein.

Aminoasil tRNA-sintetase : aminoacyl - tRNA synthetase suatu keluarga enzim, paling

tidak ada satu ntuk setiap asam amino, yang mengkatalisis pengikatan suatu asam

amino ke molekul tRNA spesifiknya.

Deaminasi : penghilangan gugus amina dari asam amino satu ke asam amino lainnya

Transaminasi : pemindahan gugus amino dari satu asam amino ke asam amino lain



tRNA : transfer RNA, molekul RNA yang berfungsi sebagai penginterpretasi antara

asam nukleat dan bahasa protein

Dekarboksilasi : Penghilangan/pemindahan gugus karboksil dari satu molekul ke

molekul yang lain.

Kofaktor : Setiap molekul atau ion nonprotein yang diperlukan agar suatu enzim bisa

berfungsi dengan baik. Kofaktor dapat berikatan secara permanen dengan tempat aktif

enzim atau bisa berikatan secara longgar dengan substrat selama katalisis.

Lisosom : Kantung enzim-enzim hidrolitik yang terbungkus oleh membran yang

ditemukan dalam sitoplasma sel eukaryotik.

Transpor aktif : Pergerakan suatu substansi melewati melewati suatu membran biologis

melawan gradien konsentrasi atau elektrokimiawinya, dengan bantuan infut energi dan

protein transpor spesifik.

metabolisme protein

Documents