Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
2
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Metabolisme adalah proses penguraian dan pembentukan alami tubuh
yang dilakukan sepanjang hari. Asam amino merupakan senyawa organik
yang merupakan satuan penyusun protein yang mempunyai gugus amino dan
karboksilat. Oleh karena itu asam amino mempunyai sifat asam maupun
basa. Struktur sederhana dari asam amino adalah:
NH2
|
R-CH-COOH
Protein yang terdapat dalam makanan kita dicernakan dalam lambung dan
usus halus menjadi asam amino, yang diabsorpsi dan dibawa oleh darah ke
hati. Sebagian asam amino diambil oleh hati, sebagian lagi diedarkan ke dalam
jaringan-jaringan di luar hati. Protein dalam sel-sel tubuh dibentuk dari asam
amino. Bila ada kelebihan asam amino dari jumlah yang digunakan untuk
biosintesis protein, kelebihan asam amino akan diubah menjadi asam keto
yang dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat atau diubah menjadi urea. Asam
amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses
katabolisme protein dalam hati, dibawa oleh darah ke dalam jaringan untuk
digunakan. Asam amino yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber,
yaitu absorpsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam sel dan
hasil sintesis asam amino dalam sel. Diperkirakan 75% asam amino
digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat diperoleh dari
protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita.
Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh
secara terus menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover,
tercantum pada tabel berikut.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
3
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Asam Amino dan Protein.
Protein berasal dari kata protetos (Yunani) yang berarti “bertingkat
pertama”. Istilah protein pertama kali dikemukakan oleh Mulder (ahli kimia
Belanda) pada tahun 1830-an. Protein adalah suatu polipetida yang
mempunyai bobot molekul yang bervariasi, dari 5.000 hingga lebih dari satu
juta. Di samping berat molekul yang berbeda-beda, protein mempunyai sifatsifat yang berbeda pula. Ada yang mudah larut dalam air seperti bagian putih
telur, ada pula yang sukar larut dalam air seperti rambut dan kuku. Selain itu,
juga ada beberapa fungsi protein diantaranya sebagai transportasi dan
penyimpanan, koordinasi gerak, penunjang mekanis, proteksi imun,
membangkitkan dan menghantarkan imfuls saraf serta mengatur
pertumbuhan dan diferensiasi. Sedangkan unit dasar penyusun struktur
protein adalah asam amino. Dengan kata lain protein tersusun atas asam-asam
amino yang saling berikatan. Jadi asam amino adalah monomer protein
(mono- = satu). Asam amino mengandung dua macam gugus: 1) asam –
COOH; 2) amine –NH2. R = gugus metil (-CH3)n, dan n artinya banyak. N =
1 sampai puluhan. Banyak asam amino menentukan besar atau berat molekul
(BM) suatu protein. Asam amino, yang tersederhana dan terkecil ialah glisin.
Disini R = H atau hidrogen. Lebih besar dari glisin ialah alanin, di sini n = 1.
Fungsi utama asam amino adalah sebagai penyusun protein, termasuk enzim.
Sebagai kerangka dasar sejumlah senyawa penting dalam metabolisme
(terutama vitamin, hormon dan asam nukleat). Serta sebagai pengikat ion
logam penting yang diperlukan dalam dalam reaksi enzimataik (kofaktor).
Asam amino yang umum dihasilkan oleh makhluk hidup, hewan atau
tumbuhan ada 20 macam: glisin, alanin, serin, sistein, valin, leusin,
isoleusin, lisin, fenilalamin, arginin, histidin, treonin, metionin, tirosin,
triptofan, prolin, asparagin, asam aspartat, glutamin, dan asam glutamat.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
4
Yang ke 20 macam itu membina suatu molekul protein, ibarat bata yang
menjadi bahan dasar yang membina suatu rumah.
B. 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 :
a. Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau
katabolisme dan 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.
Secara ringkas metabolisme protein makhluk hidup ditunjukkan pada Gambar
berikut :
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
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
5
asam amino tersebut dinamakan asam amino esensial, harus diperoleh dari
makanan. Asam-asam amino esensial yang dibutuhkan oleh manusia ialah
sebagai berikut : Histidin, Isoleusin, Leusin, Lisin, Metionin, Arginin,
Fenilalanin, Treonin, Triptofan dan Valin.
C. Asam Amino dalam Darah
Jumlah Asam Amino dalam darah tergantung dari jumlahyang diterima
dan .jumlah yang digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein
diubah menjadi asam amino oleh beberapa reaksi hidrolisis serta enzimenzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang bekerja pada proses hidrolisis
protein antara lain ialah pepsin, tripsin, kimotripsin, karboksi peptidase,
amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase.
Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses
absorpsi melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai ke dalam
pembuluh darah. Proses absorpsi ini ialah proses transpor 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.
D. Reaksi Metabolisme Asam Amino
Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama,
produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet
serta sintesis asam amino di hati. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam
amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi
melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
6
sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari
asam-asam amino.
Jalur-jalur utama metabolik asam amino
Tahap awal reaksi metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan
gugun amino, kemudian perubahan karbon pada molekul asam amino. Adapun
2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:
a. Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat
menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
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.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
7
Transminasi
Asam L-amino + ketoglutrat ===== Asam keto + L glutamat
Alanin transaminase
Alanin + ketoglutarat ======= piruvat + glutamat
Aspartat transaminase
Aspartat + ketoglutarat ======= oksaloasetat +glutamate
Leusin transaminse
Leusin + ketoglutarat ======= ketoisokaproat + glutamate
Tirosin transaminase
Tirosin + ketoglutarat ====== hidroksifenilpiruvat +glutamate
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°' 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.
b. Deaminasi oksidatif
Proses deaminasi asam amino dapat terjadi secara oksidatif dan non oksidatif.
Contoh asam 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 Deaminasi Oksidatif Glutamat
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
8
Deaminasi non oksidatif ditunjukkan pada gambar di bawah ini, yaitu
penghilangan 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 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 triptamin.
Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi
menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
9
Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya,
menghasilkan asam amino baru.
Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami
deaminasi menghasilkan amonium (NH4
+
). Selanjutnya ion amonium masuk
ke dalam siklus urea.
Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif
Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat
memasuki siklus asam sitrat melalui jalur yang beraneka ragam. Gugusgugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH
4
+
) yang selanjutnya masuk
ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang
selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.
E. Siklus Urea
Degradasi asam amino protein menghasilkan limbah nitrogen berupa
amonia. Senyawa ini bersifat racun bagi organisme tertentu. Agar tidak
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
10
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, Hans Krebs dan Kurt
Henseleit 1932 mengemukakan serangkaian reaksi kimia tentang
pembentukan urea. Mereka berpendapat bahwa urea terbentuk dari amonia
dan karbondioksida melalui serangkaian reaksi kimia yang berupa siklus,
yang mereka namakan siklus urea. Urea adalah suatu senyawa yang mudah
larut dalam air, bersifat netral, terdapat urine yang dikeluarkan dari dalam
tubuh. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas
beberapa tahap yaitu:
1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi
dengan CO
2
menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan
energi dari ATP
2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi
dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan
3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan
L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan
energi dari ATP
4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah
menjadi fumarat dan L-arginin
5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan
menghasilkan L-ornitin dan urea.
Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
11
F. Biosintesis Protein
Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer
peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai
dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Sintesis protein terdiri dari 2
tahapan besar yaitu:
i. Transkripsi
DNA membuka menjadi 2 rantai terpisah. Karena mRNA berantai
tunggal, maka salah satu rantai DNA ditranskripsi (dicopy). Rantai yang
ditranskripsi dinamakan DNA sense atau template dan kode genetik yang
dikode disebut kodogen. Sedangkan yang tidak ditranskripsi disebut
DNA antisense/komplementer. RNA Polimerase membuka pilinan rantai
DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan
DNA sense sehingga terbentuklah rantai mRNA.
ii. Translasi
mRNA/RNAd yang sudah terbentuk keluar dari anak inti sel menuju
rRNA. Disana mRNA masuk ke rRNA/RNAr diikuti oleh tRNA/RNAt.
Ketika antikodon pada tRNA cocok dengan kodon mRNA kemudian
rantai bergeser ke tengah. Kodon mRNA berikutnya dicocokkan dengan
tRNA kemudian asam amino yang pertama berikatan dengan asam amino
kedua. tRNA pertama keluar dari rRNA. Proses ini berlangsung hingga
kodon stop, ribosom subunit besar dan kecil terpisah, mRNA dan tRNA
keluar dari ribosom.
Kodon stop : UAA,UAG, UGA
Rumus cepat: mRNA = DNA komplementer = DNA antisens e= kode
protein tRNA = DNA template = DNA sense = kodogen.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
12
Berikut ini adalah gambar proses sintesis protein
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
13
BAB III
PENUTUP
A. KESIMPULAN
1. Metabolisme asam amino adalah proses penguraian satuan penyusun
protein yang memiliki gugus amino dan karboksilat.
2. Metabolisme protein adalah proses penguraian dan pembentukan
senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan
polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu
sama lain dengan ikatan peptida.
3. Mekanisme pengubahan protein, yaitu: sel-sel mati, lalu
komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan
dibentuk sel baru. Masing-masing protein mengalami proses
penguraian dan terjadi sintesis protein baru tanpa ada sel yang mati.
Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein
baru.
4. Asam amino, yang terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber,
yaitu absorpsi melalui dinding usus, hasil penguraian protein dalam
sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel.
5. Reaksi metabolisme asam amino meliputi dua reaksi yaitu :
a. Pertama, produksi asam amino dari pembongkaran protein tubuh,
digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati.
b. Kedua, pengambilan nitrogen dari asam amino.
c. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino menjadi energi
melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan
hasil sampingan pemecahan asam amino.
d. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.
6. Reakasi siklus urea: CO2 + NH4 + + 3ATP + Aspartat + 2H2O
UREA + 2ADP + 2Pi + AMP + Ppi + Fumarat.
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
14
7. Proses biosintesis protein berlangsung dalam dua tahap yaitu :
a. Transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan yang
diberikan oleh DNA.
b. Translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan informasi genetika
kedalam proses pembentukan protein.
B. SARAN
1. Asam amino diperlukan oleh makhluk hidup sebagai penyusun protein
atau sebagai kerangka molekul-molekul penting. Ia disebut esensial
bagi suatu spesies organisme apabila spesies tersebut memerlukannya
tetapi tidak mampu memproduksi sendiri atau selalu kekurangan asam
amino yang bersangkutan. Untuk memenuhi kebutuhan ini, spesies itu
harus memasoknya dari luar (lewat makanan). Sehingga asam amino
dan protein ini pada makhluk hidup sangat diperlukan baik orang dari
masa anak-anak sampai dewasa.
2. Bagi manusia, ada delapan (ada yang menyebut sembilan) asam amino
esensial yang harus dipenuhi dari diet sehari-hari, yaitu isoleusina,
leusina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofan, dan valina.
Histidina dan arginina disebut sebagai "setengah esensial" karena
tubuh manusia dewasa sehat mampu memenuhi kebutuhannya. Asam
amino karnitina juga bersifat "setengah esensial" dan sering diberikan
untuk kepentingan pengobatan
Makalah ”Metabolisme Asam Amino dan Protein”
Tugas Biokimia (AKKC 223 ) By Group’7
15
DAFTAR PUSTAKA
Guyton AC, Hall JE, 1996, Buku Ajar Fisiologi Kedokteran, Edisi IX,
Penerjemah: Setiawan I, Tengadi LMAKA, Santoso A, Jakarta: EGC
Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, 2003, Biokimia Harper, Edisi
XXV, Penerjemah Hartono Andry, Jakarta: EGC
Martohargono, S. 1984. Biokimia. Gadjah Mada University Press : Yogyakarta
Poedjiadi, Anna. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. UI Press : Jakarta
Stryer L. 1996. Biokimia, Edisi IV, Penerjemah: Sadikin dkk (Tim Penerjemah
Bagian Biokimia FKUI), Jakarta: EGC
Supardan. 1989. Metabolisme Lemak, Malang: Lab. Biokimia Universitas
Brawijaya
http://www.bioweb.wku.edu\courses\BIOL115\Wyatt, 2008, WKU Bio 113
Biochemistry
http://www.gwu.edu\_mpb, 1998, The Metabolic Pathways of Biochemistry, Karl
J. Miller
http://www.ull.chemistry.uakron.edu\genobc, 2008, General, Organic and
Biochemistry
http://www.wiley.com\legacy\college\boyer\0470003790\animations\electron_tra
nsport, 2008, Interactive Concepts in Biochemistry: Oxidative
Phosphorylation
http://www.biology.arizona.edu\biochemistry, 2003, The Biology ProjectBiochemistry
Tidak ada komentar:
Posting Komentar