Metabolisme Asam Amino

1. Metabolisme Asam Amino MIMI HERMAN 110467/2011

2. Overview jalur metabolisme protein Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

3. Protein makanan dicerna Asam-asam amino dalam darah membran sel Asam amino protein Senyawa mengandung N Nitrogen Karbon Urea CO2 + H2O Metabolisme Asam Amino Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

4. Pencernaan dan Mobilisasi Protein dan Asam Amino • Protein yang berasal dari makanan dicerna didalam lambung • Enzim-enzim proteolitik akan memecah protein menjadi asam amino dan oligopeptida • Oligopetida diserap sel usus halus, kemudian dengan bantuan enzim peptidase dipecah menjadi asam amino, tripeptida dan dipeptida • Selanjutnya dengan bantuan enzim peptidase tripeptida dan dipeptida dipecah menjadi asam amino • Asam amino yang terbentuk diserap oleh sel usus halus, selanjutnya masuk ke sistem tranport darah Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

5. Proses penguraian protein Pada vetebrata asam amino diperoleh dari penguraian protein dengan menggunakan enzim proteolisis yaitu peptidase dan protease. Penguraian protein dimulai di dalam lambung yang mengekskresikan pepsinogen, suatu zimogen (enzim in-aktif) yang oleh pH lambung yang yang rendah diubah yang rendah diubah menjadi pepsin (enzim aktif), selanjutnya pepsin meneruskan katalisis pengaktifan pepsinogen menjadi pepsin (suatu autokatalis). Getah pankreas yang disekresikan ke dalam usus halus menuyumbangkan zymogen kimotripsinogen; tripsinogen; prokarboksipeptidase A dan B dan proelatase yang akan menguraikan protein menjadi asam-asam amino. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

6. Reaksi katabolisme asam amino • Reaksi transaminasi Contoh ; alanin + α -keto glutarat piruvat + glutamat Aspartat + α -keto glutarat OAA + glutamat 2. Reaksi Deaminasi Contoh : Glutamat + NAD+ + H2O α -KG+ NH3 + NADH Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

7. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

8. Metabolisme asam amino Pada hewan tingkat tinggi, asam amino berfungsi sebagai : • Penyusun struktur protein • Prekursor biomolekul seperti hormon; purin; pirimidin; porfirin dan beberapa vitamin. • Sumber energi terutama bila asam amino yang dikonsumsi lebih banyak daripada yang dibutuhkan untuk mengganti protein tubuh • Bila asam amino yang dipakai sebagai sumber energi, asam amino tersebut kehilangan gugus aminonya, selanjutnya kerangka karbonnya diproses menjadi : • glukosa dengan proses glukoneogenesis (kebalikan proses glikolisis), • dioksidasi menjadi karbondioksida dan air dalam daur TCA. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

9. Pada mamalia, sebelum asam amino diubah menjadi glukosa, pertama-tama harus ditransformasi menjadi piruvat atau dikarboksilat pada daur TCA. Sedangkan vetebrata mengoksidasi asam amino eksogen (dari bahan makanan) dan asam amino endogen (dari perombakan protein tubuh). Contoh : Seorang laki-laki dengan berat badan 70 Kg dengan bahan makanan kurang lebih 400 gram protein, ¼ protein diubah menjadi glukosa dan sisanya ¾ protein didaur ulang. Setiap hari, manusia menukar atau menggantikan 1-2% dari 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 senyawa ureum. Untuk mempertahankan kesehatan, seorang dewasa memerlukan 30 hingga 60 gram protein per hari atau ekuivalennya dalam bentuk asam amino bebas. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

10. Laju pemakaian asam amino dan proporsi asam amino yang berlainan yang dipakai tergantung pada berbagai faktor : • tersedianya bahan bakar lain • tersedianya asam amino eksogen • kebutuhan organisme akan asam amino untuk sintesis protein • ketergantungan nutrisi organisme akan asam amino • kebutuhan asam amino spesifik sebagai prekursor biomolekul lain. Proses degradasi asam amino dimulai dengan pengambilan gugus -amino dari asam amino yang akhirnya dieksresikan sebagai urea dalam urine atau amonia atau asam urat tergantung pada spesies organisme. Kelebihan asam amino dari yang dibutuhkan untuk biosintesis protein tidak dapat disimpan, tidak dapat juga diekstraksikan sebagai asam amino. Pada umumnya, gugus amino dari kelebihan asam amino dikeluarkan oleh deaminasi oksidatif dan rangka karbonnya dirubah menjadi asetil atau aseto-asetil-KoA, piruvat atau salah satu dari zat antara siklus asam sitrat. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

11. Amonia dapat diekskresikan dalam beberapa cara seperti dikeluarkan dalam bentuk amonia bebas oleh ikan yang disebut amonotelik, dikeluarkan dalam bentuk asam urat oleh burung yang disebut urikotelik dan dikeluarkan dalam bentuk urea oleh mamalia yang disebut ureotelik. Amonia merupakan senyawa toksik terhadap sistem syaraf pusat. oleh karenanya amonia harus dikeluarkan. Pada mamalia amonia diubah menjadi urea melalui siklus urea yang selanjutnya dikeluarkan lewat urine. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

12. Reaksi katabolisme asam amino • Reaksi transaminasi Contoh ; alanin + α -keto glutarat piruvat + glutamat Aspartat + α -keto glutarat OAA + glutamat 2. Reaksi Deaminasi Contoh : Glutamat + NAD+ + H2O α -KG+ NH3 + NADH Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

13. Semua asam amino dapat didegradasi menjadi senyawa antara dari daur asam sitrat seperti terlihat di bawah ini. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

14. Asam amino merupakan prekursor biosintesis kerangka basa purin dimana 3 asam amino berperan dalam pembentukannya yaitu asam aspartat, format, glisin dan glutamin Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

15. Ganguan metabolik berkaitan dengan setiap reaksi pada siklus ureum. • Hiperamonemia Tipe I • Defesiensi karbamoil fosfat sintase I • Hiperamonemia Tipe II • Defesiensi ornitin transkarboilase • Sitrulinemia • Defesiensi argininosuksinat sintase • Arginosuksinilkasiduria • Defesiensi argininosuksinase • Hiperargininemia • Defesiensi sintesis ureum. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

16. Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

17. PENYAKIT YANG BERHUBUNGAN DENGAN METABOLISME AS. AMINO 1. Alkaptonuria Penyebab tidakadanya enzim homogentisat dioksigenase 2. Phenilketonuria (PKU) Penyebab : tidak adanya enzim fenilalanin 4-monooksigenase atau fenilalanin hidroksilase 3. Albino Penyebab : tidak adanya enzim tirosin 3-monooksigenase Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

18. Metabolisme Porfirin dan Heme Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

19. Biosintesis Heme Metabolisme Heme Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

20. Metabolisme Heme lanjutan Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si

21. Degradasi Heme Biokimia Keperawatan /Syafrizayanti, M.Si Degradasi Heme

22. Metabolisme Asam amino (lanjutan)

23. Transport ammonia ke liver untuk sintesis urea

24. Saat puasa atau keadaan sangat lapar, asam amino yang berasal dari proteolysis protein otot mengalami reaksi transaminasi menjadi glutamat. Glutamat diubah menjadi alanin dan masuk ke liver Di liver alanin diubah menjadi piruvat, yang kemudian bisa digunakan untuk pembentukan glukosa melalui jalur glukoneogenesis Dari proses penggunaan asam amino sebagai sumber glukosa ini, dihasilkan ion amonia.

25. Siklus Urea Regulasi siklus Urea pada enzim Carbamoyl phosphate synthetase Gangguan siklus urea terjadi pada ornithine transcarbaoylase (OTC) Pada anak laki-laki menyebabkan terjadinya hyperammonaemia, bisa menyebabkan kematian. Deteksi dilakukan dengan melihat kadar asam orotat pada urin

26. REAKSI PADA SIKLUS UREA 1. NH4+ + CO2 + 2 ATP Karbamoil Pospat 2. Karbamoil Pospat + Ornitin Sitrulin 3. Sitrulin + aspartat + ATP argino suksinat 4. Argino suksinat fumarat + arginin 5. Arginin + H2O Ornitin + Urea Urea yang tebentuk dikeluarkan melalui urin Reaksi pada siklus urea terjadi di hati

28. Ekskresi Nitrogen

30. Metabolisme Porfirin dan Heme Senyawa tetrapyrroles memiliki empat cincin pirol Empat kelompok senyawa tetrapyrrole: 1)Heme (besi porphyrin) 2) Chlorophylls 3) Phycobilins (pigment fotosintetis alga 4) Cobalamins (Vitamin B12 dan turunannya).

31. Biosisnteisis Heme Biosintesis Heme Fungsi utama glisin dalam jalur metabolisme adalah untuk biosisntesis senyawa tetrapyrrole. Semua senyawa tetrapyrrole disintesis dari asam aminolevulenat (ALA). All of the nitrogen in heme is derived from glycine and all of the carbons are derived from succinate and glycine. Thus, the process by which heme is synthesized is also called the succinate-glycine pathway. The first step in the process is catalyzed by a pyridoxal phosphate-containing enzyme, -aminolevulinic acid synthetase (ALA synthetase) The next step is the synthesis of a substituted pyrrole compound, porphobilinogen from ALA

32. Metabolisme Heme lanjutan The four porphobilinogen molecules condense to yield a porphyrinogen Finally, the side chains are modified and the ring system is dehydrogenated (Figure 21.30). Note that uroporphyrinogen III is an asymmetric compound. It arises from action of uroporphyrinogen I synthase and uroporphyrinogen III cosynthase. If only the first enzyme is active, the symmetric compound, uroporphyrinogen I is produced. In the hereditary condition called congenital erythropoietic porphyria, the uroporphyrinogen III cosynthase is defective and the symmetric type I porphyrins accumulate, causing the urine to turn red, the skin to become photosensitive, and the teeth to become fluorescent. Because insufficient heme is produced, anemia results. The major regulatory step in heme synthesis is the ALA synthetase reaction. Through feedback inhibition, heme regulates the enzyme. Heme also inhibits the translation of ALA synthetase. At even higher levels, heme blocks transport of ALA synthetase to the mitochondrion - its site of action.

33. Hemoglobin is a heme containing protein responsible for transporting oxygen in the bloodstream. The heme in hemoglobin is in the form of an iron complexed with protoporphyrin IX. The protection of an oxygen-binding metal from irreversible oxidation is the functional reason for the existence of myoglobin and hemoglobin. These two molecules provide environments in which the first step of an oxidation reaction (the binding of oxygen) is permitted, but the final step (oxidation) is blocked. Myoglobin is a heme containing protein responsible for storing oxygen. The heme in myoglobin is in the form of an iron complexed with protoporphyrin IX. The protection of an oxygen-binding metal from irreversible oxidation is the functional reason for the existence of myoglobin and hemoglobin. These two molecules provide environments in which the first step of an oxidation reaction (the binding of oxygen) is permitted, but the final step (oxidation) is blocked.

34. Pengikatan oksigen