METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO

1. METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO Oleh : dr. Ida Nurwati, M. Kes

2. BIOSINTESA ASAM AMINO NON ESENSIAL • Pendahuluan • Protein merupakan polipeptida ber BM  • Makna biomedis yg penting • Kwashiorkor jika makanan anak hanya mengandung pati yg kurang mengandung protein • Marasmus jika masukan kalori maupun asam amino spesifik kurang.

3. PROTEIN KOMPLEK SEDERHANA Sec. Nutrisi • Asam amino & bhn lain • Heme • Lipid • KH ASAM ANINO ESENSIAL ASAM AMINO NON ESENSIAL

4. PERBEDAAN MARASMUS KWASHIORKOR

5. KEBUTUHAN ASAM AMINO PADA MANUSIA • Secara nutrisi • ESENSIAL NON ESENSIAL • 1. Arginin * (Arg) R 7 Alanin (Ala) A 1 • 2. Histidin * (His) H 6 Asparagin (Asn) N 1 • 3. Isoleusin (Ile) I 8 Aspartat (Asp) D 1 • 4. Leusin (leu) L 3 Sistein (Cys) C 2 • 5. Lisin (Lys) K 8 Glutamat (Glu) E 1 • 6. Metionin (Met) M 5 Glutamin (Gln) Q 1 • 7. Fenilalanin (Phe) F 10 Glisin (Gly) G 1 • 8. Treonin (Thr) T 6 Prolin (Pro) P 3 • 9. Triptofan (Trp) W 5 Serin (Ser) S 3 • 10. Valin (Val) V 1 Tirosin (Tyr) Y 1 • 59 + Hidroksi prolin (Hyp) • + Hidroksi lisin (Hyl) • 17

6. Arginin & Histidin • * Secara nutrisi semiesensial • Disintesa dgn kecepatan yg kurang memadai untuk mendukung pertumbuhan pada anak. HIdroksi prolin & Hidroksi lisin • Tidak diperlukan untuk sintesa protein - tetapi terbentuk selama pemprosesan pasca translasi kolagen (protein yg paling berlimpah jumlahnya pd jar. tubuh mamalia)

7. Dari 12 asam amino esensial - 9 dibentuk dr senyawa amfibolik - Cys, Tyr, Hyl dibentuk dr asam esensial • 3 mekanisme pembentukan asam amino nonesensial (a.amino yg dpt disintesa oleh manusia ) yaitu • asimilasi dari amonia bebas • transaminasi : reaksi yg menyangkut pemindahan gugus -amino dr asam amino ke  - karbon asam keto, mmbtk a. amino dan a.keto baru mis :alanin, glutamat, aspartat. • modifikasi rangka karbon dari asam amino yg ada misal sistein, glisin, tirosin, prolin

8. Glutamat - Reaksi aminasi reduktif  ketoglutarat dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase Glutamin - Biosintesa glutamin dari glutamat dikatalisis oleh glutamin sintetase

10. 3. Alanin dan Aspartat • Transaminasi piruvat menjadi L alanin. Pada alanin ini donor amino dapat dari glutamat maupun aspartat. Aspartat berasal dariTransaminasi Oksalo asetat.

11. . ASPARTAT Aspartat menerima gugus amida dr glutamin untuk membentuk asparagin

12. SERIN Serin dibentuk dari senyawa glikotik D-3-fosfogliserat. Gugus -hidroksi direduksi menjadi gugus okso oleh NAD+, kemudian mengalami transaminasi menbentuk fosfo serin selanjutnya mengalami defosfo membentuk serin.

13. GLISIN • Glisin disintesa dari • a. Glioksilat, glutamat atau alanin yang dikatalisis oleh glisin transaminase yang terdapat pada sitosol hati. • b. Serin lewat reaksi serin hidroksi metil transferase, reaksi nya bersifat reversibel • c. kolin

14. Kolin lewat reaksi oleh kolin oksidase menjadi betain aldehid, kemudian oleh betain aldehide dehidrogenase menjadi betain kemudian menjadi dimetil glisin, dimetil glisin oleh dimetil oksidase dan sarkosin oksidase menjadi glisin.

15. PROLIN Biosintesa prolin dari glutamat Mell pembalikan reaksi katabolisme prolin

16. SISTEIN (non essensial) metionin (esensial) serin (non esensial)

17. TIROSIN Tirosin di btk oleh fenilalanin (a.a. esensial) Reaksi : Fenilalanin hidroksilasi I. Mengkatalisis reduksi dihidrobiopterin oleh NADPH II. Mengkatalisis reduksi O2 H2O Mengkatalisis reduksi Fenilalanin  tirosin

18. RINGKASAN BIOSINTESA ASAM AMINO

19. KATABOLISME PROTEINDAN NITROGEN ASAM AMINO Cara nitrogen dikeluarkan dr asam amino serta diubah menjadi urea, dan permasalahan medis yg terjadi bila terdapat gangguan pd reaksi ini. Makna biomedis yg penting Amonia mrp senyawa yg toksik bg manusia  mekanisme belum diketahui. Tubuh membuang amonia dgn mengubahnya menjadi senyawa non toksik yi urea melalui siklus urea. Gangguan 1. gangguan faal hati  Amonia tertumpuk di darah  gejala klinik - Sirosis hepatis yg masif - hepatitis berat 2. Bayi yg lahir dgn defisiensi aktivitas salah satu enzim pd siklus urea.

20. Keseimbangan Nitrogen • Perbedaan antara total masukan nitrogen dan total kehilangan nitrogen 1. Keseimbangan nitrogen + • Konsumsi N > diekskresikan • Misal : Anak yg sedang tumbuh • Bumil • 2. Keseimbangan nitrogen • Manusia dewasa, masukan N mengimbangi pengeluaran melalui feces dan urin. • 3. Keseimbangan nitrogen negatif • - Pasien pasca bedah • - Penyakit kanker stadium lanjut. • - Konsumsi nitrogen dlm jumlah tidak memadai (kwashiorkor) • - Konsumsi makanan dgn protein bermutu rendah.

21. Proses pertukaran protein terjadi pada segala bentuk kehidupan Proses pd sel hidup terus menerus akan diperbarui melalui proses pertukaran protein : - sintesa - penguraian protein dan asam amino Hubungan kualitatif untuk proses pertukaran protein & a.amino protein tubuh Penguraian protein : 1-2 % protein tubuh total / hr ( 20 -35 g N / hr ) Penggunaan kembali untuk sintesa protein yg baru 75-80 % (15 -28 g N / hr) Asam Amino Katabolisme menj urea & kerangka C Untuk senyawa antara amfibolik ( 5 -7 g N / hr )

22. Nitrogen asam amino menjadi berbagai hasil akhir Asam Amino Nitrogen AmoniaAsam uratUrea    Amino telik Urikotelik ureotelik    Hewan air : burung hewan darat Ikan teleostean manusia

23. BIOSINTESA UREA DIBAGI 4 TAHAP Asam  Keto Asam  Amino transaminasi  Ketoglutarat L -glutamat Deaminasi oksidatif Pengangkutan amonia NH3 Siklus Urea UREA

24. TRANSAMINASI  Pemindahan ggs  amino dari A. Amino ke  karbon asam keto. Ada 12 dr 20 AA yg m’alami transaminasi Dikatalisis oleh E. Transaminasi / Amino transferase Ko Enzim : Vit B6 (piridoksal fosfat) Transaminase mrp enzim spesifik Hanya bagi satu pasang A  amino &  keto 3 Enzim transaminase - Alanin piruvat transaminase (Alanin Trans) - Glutamat  ketoglutarat transaminase ( Glutamat transaminase) - Aspartat transaminase

25. SIKLUS UREA

26. Hub. Siklus krebs dgn siklus urea Arginosuksinat →arginin +fumarat Fumarat Malat oksaloasetat Fumarasemalat DH ase Oksaloasetat Aspartat transaminasi

27. Satu mol urea membutuhkan • 1 mol amonium • 1 mol C02. •  amino nitrogen pada aspartat • 3 mol ATP • 5 enzim • Asam amino - N Asetil Glutamat  pengaktif enzim - Sitrulin - Aspartat - Argino suksinat - Arginin - Ornitin

28. KELN METABOLISME PD SIKLUS UREA • GK : Muntah 2 pd bayi. Mual thd mkn berprotein tinggi Ataksia intermiten Iritabilitas Letargia Retardasi mental • Penata Laksanaan Diet rendah protein. Makanan sedikit2 tp sering

29. KELN. SIKLUS UREA BERUPA • 1. Hiperamonia Tipe I. - Def. Karbamoil Fosfat Sintetase - Keln. Familial • 2.Hiperamonemia tipe II - Def. Ornitin transkarbomoilase - Kenaikan kadar glutamin dlm darah, LCS, urin krn glutamin sintetase meningkat • 3.Sitrulinemia - Sitrulinemia banyak diekskresi ke urin (1-2 gram /hr)  >> Plasma, LCS - Def. Arginosuksinat sintetase

30. KELN. SIKLUS UREA BERUPA • 4. Asiduria Arginosuksinat - GK : Arginosuksinat tinggi di drh, LCS, urin. Rambut rapuh & beruntai (trikoreksis nodusa) - Def : Arginosuksinase - Enzim ini trdpt di sel2 fibroblas kulit, otak, hati, ginjal & eritrosit • 5.Hiper argininemia - Arginin meningkat di darah, LCS - Enzim arginase eritrosit yg rendah

31. KATABOLISME RANGKA KARBON ASAM AMINO

32. KATABOLISME RANGKA KARBON ASAM AMINO

33. Reaksi deamidasi asparagin menghasilkan aspartat, yg mengalami transaminasi shg membentuk oksaloasetat. Kelainan metabolisme – Reaksi deamidasi glutamin menjadiglutamat yang mengalami transaminasi   ketoglutarat Kelainan metabolisme –

34. Keseluruhan lima atom karbon prolin membentuk  ketoglutarat Keln :- Outosomal resesif : Hiperprolinemia I & II -Arginin : Hiperargininemia

35. Katabolisme histidin menjadi  ketoglutarat

36. Penderita def. asam folat  seny. FIGLU di ekskresikan ke urin • Dx : Penderita & histidin  Figlu di urin a. Histidinemia GK : RM, bicara cacat :  histidin di darah & urin  Imidazol piruvat b. Asiduria Urokanat   ekskresi urokanat o.k. keln E. urokanase

37. ASAM AMINO MEMBENTUK PIRUVAT l-TREONIN GLISIN SERIN L- SISTIN L-ALANIN PIRUVAT SISTEIN ASETIL-KoA

38. GLISIN Reaksi katabolisme serin menjadi glisin dan glisin menjadi serin oleh Hidroksi metil transferase • Lintasan utama katabolisme glisin pada vertebra : • Konversi : CO2, NH4+ dan N5 N10 metilentetrahidrofolat yang dikatalisis oleh komplek glisin sintase di mitokondria

39. GLISINURIA - langka - Exkresi glisin >> di urin  batu ginjal oksalat - Akibat ggn reabsorbsi dlm tub. Renal • HIPEROKSALURIA PRIMER - Ekskresi oksalat  di urin tdk sesuai oksalat makanan. - GK : - Urolitiasis kalsium oksalat bilateral yang progresif - Nefrolitiasis - ISK - Gagal ginjal - Hipertensi Glisin  glioksilat  oksalat

40. SERIN. SERIN  Glisin Konversi serin menjadi piruvat melalui serin dehidratase, yaitu protein piridoksal fosfat meliputi pengeluaran air & kehilangan sifat hidrolitik pada amonia ( hati tikus )

41. SISTEIN • Gambar 5.7 : Katabolisme sistein melalui lintasan oksidatif langsung dan transaminasi

42. SISTEIN • Katabolisme sistein melalui lintasan oksidatif langsung dan transaminasi • Kelainan klinik meliputi • i. Merkaptolaktat sistein disulfiduria ditemukan banyak 3 merkaptolaktat di urine • ii. Sistinuria (sistin –lisinuria) kelainan bawaan, ekskresi sistin urine (20-30 kali normal) Ekskresi : lisin, arginin , ornitin meningkat disebut juga sistin lisinuria Sistin relatif kurang larut sehingga mudah terjadi batu sistine Kesan : cacat pada metabolisme reabsorbsi ginjal

43. iii. Sistinosis ( Cystine storage Disease) - Merupakan kelainan bawaan • Kristal sistin bertumpuk dalam jaringan dan organ retikulo endothelial system (RES) • Pada umumnya disertai amino asiduria generalisata • Pada umumnya meninggal pada usia dini oleh karena GGA (gagal ginjal akuta) • iv. Homosistinuria • Cacat bawaan pada metabolisme metionin • 1 : 1. 660.000 kelahiran hidup • Kelainan pada sistationil sintase • Gejala klinik : • trombosis osteoporosis • dislokasi lensa • Retadarsi mental • Bentuk homosistinuria ada 2 macam yaitu • homosistinuria yang bereaksi terhadap vitamin B6 dan • homosistinuria yang tidak bereaksi terhadap vitamin B6 • Penata laksanaan penderita homositinuria ini dengan diet rendah metionil, diet tinggi sistein.

44. Katabolisme sistein melalui lintasan oksidatif langsung dan transaminasi

45. Asam amino Pembentuk Asetil Ko-A • a. Kelainan metabolisme tirosin • i. Tirosinemia tipe I • Cacat pada : Fumariloasetoasetat hidrolase Malailo asetoasetat hidrolase • Gejala klinik pada bayi yaitu diare, muntah-muntah berbau seperti kubis, tidak dapat tumbuh kembang. Biasanya bersifat akut yaitu meninggal pada usia 1-8 bulan. Tetapi dapat juga meninggal pada usia 10 bulan. • Terapi : Diet rendah tirosin dan fenilalanin Diet rendah metionin

46. ii. Tirosinemia tipe II • Kelainan tirosin transaminase hepatik Gejala klinik : lesi pada mata, kulit Retardasi mental sedang Tirosin di urin meninggi • iii. Tirosinemia neonatus : Defisiensi enzim hidroksil fenil piruvat hidroksilase Laboratorium : darah : tirosin, fenilalanin meninggi Urin : meningginya tirosin hidroksifenil asetata, N asetil tirosin, tiramin

47. IV. ALKAPTONURIA Defisiensi : Enzim homogentisat oksidase • Homogentisat diekskresi ke dalam urine, sehingga ketika teroksidasi udara akan terbentuk pigmen berwarna hitam kecoklatan • Outosomal resesif, 2-5 % per 1juta kelahiran hidup • Gejala klinik : • okronosis ( pigmentasi menyeluruh pada jaringan ikat) oleh karena oksidasi homogentisat oleh polifenol oksidase sehingga terbentuk senyawa benzokuinon asetat yang akan mengadakan polimerasasi dan berikatan dengan makromolekul jaringan ikat • artritis.

48. b. Kelainan katabolisme fenilalanin menjadi tirosin • Kelainan genetik yang ditandai kelainan metabolisme yaitu Hiperfenilalaninemia • * Tipe I (hiperfenilketonuria klasik , PKU) • Cacat pada fenilalanin hidroksilase • * tipe II-III : Cacat pada dehidrobiopterin reduktase • * tipe IV – V : Cacat biosintesa dehidrobiopterin

49. Hiperfenilketonuria klasik (PKU ) Gangguan metabolisme fenilalanin → tirosin gangguan aktivitas enzim fenilalanin hidroksilase, fenilalanin → tirosin transaminase fenil piruvat Dh ase Fenil asetat fenil laktat  Fenasetilglutamin

50. Jadi urin pndrt : - asam fenilpiruvat→ IQ << - asam fenil laktat - asam fenil asetat • TX : diet rendah fenilalanin. • Deteksi dini sulit ok bayi umur 3-4 hari diet protein  • bayi prematur terjd kelambatan matur enzim • diet terbatas sampai umur 3-6 tahun, • Gejala klinik PKU yaitu kejang, psikosis, eksema, kulit terang, rambut pirang,bau seperti tikus dan retardasi mental. • Frekfensi terjadinya PKU yaitu 1 : 10.000 kelahiran hidup.