KULIAH METABOLISME MAKROMOLEKUL PROTEIN ok.pptx

KULIAH METABOLISME MAKROMOLEKUL PROTEIN ok.pptx

1. 1

2. 2 Katabolisme protein dan nitrogen asam amino Katabolisme rangka karbon asam amino Biosintesis asam amino non- esensial gizi Pembentukan produk khusus dari asam amino Keseimbangan Nitrogen

3. 3 Katabolisme protein dan nitrogen asam amino Manusia menguraikan 1- 2% protein tubuh/hari dengan kecepatan bervariasi pada berbagai protein dan kondisi fisiologis Penguraian protein dengan kecepatan tinggi: jaringan uterus selama kehamilan Otot rangka pada keadaan kelaparan ± 75% asam amino dari penguraian protein akan digunakan kembali Kelebihan asam amino tidak disimpan

4. Metabolisme Protein adalah  proses kompleks di dalam tubuh yang melibatkan pemecahan , pembentukan , dan penggunaan protein serta asam amino untuk berbagai fungsi tubuh . Proses ini mencakup katabolisme ( pemecahan protein menjadi asam amino) dan anabolisme ( pembentukan protein baru dari asam amino). 

5. ESSENSIAL ARG* HIS* ILE LEU LYS MET PHE THR TRP VAL * semi- essensial karena dapat disintesis tubuh tetapi tak mencukupi utk pertumbuhan anak NON ESSENSIAL ALA ASN ASP CYS GLU GLN PRO SER TYR HYDROXYPROLIN** HYDROXYLYSIN** **terbentuk selama prosesing kolagen sesudah ditranslasi 4

6. 1. Pemecahan Protein: Protein yang dikonsumsi dalam makanan dipecah menjadi asam amino di saluran pencernaan . 2. Degradasi Asam Amino: Asam amino ini kemudian dapat digunakan untuk energi atau untuk membuat protein baru . 3. Siklus Urea: Nitrogen yang dilepaskan dari pemecahan asam amino dikeluarkan melalui urin dalam bentuk urea. Katabolisme Protein:

7. Anabolisme Protein: Sintesis Protein Asam amino digunakan untuk membangun protein baru yang dibutuhkan oleh tubuh untuk berbagai fungsi , seperti pertumbuhan , perbaikan jaringan , dan produksi enzim . 2. Pembentukan Protein Proses ini terjadi di seluruh tubuh , terutama di hati dan otot .

8. PENCERNAAN PROTEIN PROTEIN MAKANAN PROTEIN ENDOGEN Sejumlah besar protein endogen dicerna setiap hari dan diserap sebagai asam amino dan polipeptida. Tiga sumber protein endogen : ± 10 gram protein enzim disekresikan dalam saluran pencernaan setiap hari 100- 250 gram sel mukosa tertumpah ke dalam lumen dan ini setara dengan 10 gram atau lebih protein yang harus dicerna dan diserap Sejumlah kecil protein plasma akan tertumpah ke dalam lumen usus ( albumin 1- 4 gram/hari) akan dicerna bersamaan dengan protein lain 6 Gambar 1.pencernaan protein makanan

9. GAMBAR 2. KERJA PROTEASE PENCERNAAN 7

10. 8 Katabolisme protein dan nitrogen asam amino Protein endogen diuraikan melalui jalur tidak bergantung ATP maupun bergantung ATP - tidak bergantung ATP : misal pada protein ekstrasel, protein terikat membran, protein intrasel berumur panjang - bergantung ATP : protein pengatur umur pendek, protein abnormal/ salah lipat terjadi di sitosol memerlukan ATP dan ubikuitin . Penguraian protein yang ada ubikuitin berlangsung di proteosom (makromolekul tersusun dari kompleks silindris protein)

11. 9 Diuraikan setelah tidak ada asam sialat dari ujung rantai oligosakarida Glikoprotein darah internalisasi oleh reseptor asialoglikoprotein di hati diuraikan oleh protease lisosom Asialogliko- protein PROSES LISOSOMAL

12. PENYERAPAN ASAM AMINO 12 Terjadi di usus halus setelah protein di degradasi oleh enzim pepsin lambung dan oleh enzim protease pankreas dan enzim peptidase di usus halus ASAM AMINO BEBAS DISERAP PALING SEDIKIT DENGAN TIGA SISTEM PENGANGKUTAN AKTIF : ASAM AMINO NETRAL DISERAP OLEH SUATU SISTEM PENGANGKUTAN, AKIBATNYA ASAM AMINO TERSEBUT BERSAING SATU SAMA LAIN ASAM AMINO BASA DIBAWA OLEH SISTEM KEDUA DENGAN KECEPATAN LEBIH LAMBAT SISTEM PENGANGKUTAN KETIGA UNTUK PROLIN DAN HIDROKSIPROLIN SISTEM PENGANGKUTAN ASAM AMINO MEMBUTUHKAN ADANYA NA + DI DALAM LUMEN ASAM AMINO DISERAP MELALUI TRANSPORT YANG DIFASILITASI DENGAN SIKLUS Γ - GLUTAMIL

13. Gambar 4. Siklus γ-glutamil 13 Gambar 3. Transport asam amino transepitel

14. 14 KATABOLISME ASAM AMINO : Protein dipecah menjadi peptida-peptida yang lebih pendek dan akhirnya menjadi asam amino tunggal .   1. Deaminasi : Gugus amino (NH2) pada asam amino dilepaskan , menghasilkan amonia dan kerangka karbon .  Amonia akan diubah menjadi urea dan dikeluarkan melalui urin .  2. Transamninasi : gugus amino dipindahkan ke molekul lain biasnaya asam keto membentuk asam amino baru 3. Dekarboksilasi : gugus karboksil (COOH) dilepaskan dari AA menghasilkan amina dan karbon Dioksida 4. Dehidrogenasi : atom H dilepakan dari AA dalam reaksi oksidasi Reaksi Oksidasi : Kerangka karbon dari asam amino akan dioksidasi melalui jalur metabolisme seperti glikolisis dan siklus Krebs untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP. 

15. Perubahan Nitrogen Asam Amino menjadi Produk Akhir 15

16. BIOSINTESIS UREA Transaminasi Deaminasi oksidatif Transpor amonia Siklus urea 16

17. A. Transaminasi pengalihan gugus amino dari satu molekul ke molekul lain. asam  - ketoglutarat antara dari daur asam sitrat sering menjadi penerima gugus amino. Produk reaksinya adalah asam  - keto dan asam glutamat. 17

18. ENZIM TRANSAMINASE = AMINOTRANSFERASE KOENZIM : PIRIDOKSAL FOSFAT TRANSAMINASE YG DIDAPATKAN PADA HAMPIR SELURUH JARINGAN PADA MAMMALIA ADALAH: ALANIN TRANSAMINASE PIRUVAT ASAM α - AMINO L- ALANIN ASAM α - KETO GLUTAMAT TRANSAMINASE α - KETOGLUTARAT ASAM α - AMINO L- GLUTAMAT ASAM α - KETO PRAKTIS SEMUA N ASAM AMINO YG DIKATABOLISME AKHIRNYA MENJADI BAGIAN GLUTAMAT. INI PENTING KARENA DEAMINASI OKSIDATIF YG BERJALAN PALING CEPAT PADA MAMMALIA ADALAH DARI L- GLUTAMAT Lisin, Treonin, Prolin dan OHProlin tidak mengalami trans 21

19. Transaminase salah satu indikator penyakit atau cedera yang mempengaruhi jaringan. Transaminase utama dalam hati ialah glutamat-piruvat transaminase ( GPT ) GPT Alanin + asam  -ketoglutarat asam piruvat + as. glutamat Transaminase utama dalam otot jantung ialah glutamat-oksaloasetat transaminase ( GOT ), GOT As. aspartat + as.  -ketoglutarat as. oksaloasetat + as. glutamat 22

20. NAD(P)+ NAD(P)H + H+ NH 3 L- GLUTAMAT α - KETOGLUTARAT ENZIM: L- GLUTAMAT DEHIDROGENASE REVERSIBEL SEBAGAI ENZIM PENGENDALI INHIBITOR ALLOSTERIK: ATP, GTP, NADH AKTIVATOR ALLOSTERIK: ADP, GDP DIDAPAT DIBERBAGAI JARINGAN DALAM SITOPLASMA DAN MITOKONDRIA Pelepasan nitrogen sebagai amonia dari glutamat dikatalisis oleh glutamat dehidrogenase 23

21. AMMONIA BERSIFAT TOKSIK, JADI TIDAK DIANGKUT DALAM BENTUK BEBAS DARI JARINGAN EKSTRAHEPATIK MEKANISME UTAMA: TERJADI PADA KEBANYAKAN JARINGAN : GLUTAMIN SINTETASE AKAN MENGUBAH AMMONIA MENJADI GLUTAMIN YG NONTOKSIK GLU + NH4+ + ATP GLN +H2O+ADP+Pi glutamin sintetase GLU DIDAPAT DARI α - KETOGLUTARAT (TCA CYCLE) MELALUI REAKSI TRANSAMINASI DGN A.A LAIN. GLN DIANGKUT DLM DARAH KEHATI, GINJAL DAN GUT (USUS) DALAM HATI GLN DIHIDROLISIS UNTUK MELEPAS AMMONIA YG AKAN MASUK SIKLUS UREA GLN +H2O GLU + NH4+ glutaminase 24

22. Glutamat Urea Asam amino Gutamat NH4+ ATP NH4+ NH4+ H2O glutamin sintetase ADP +Pi Glutamin Glutaminase H2O Glutamin Glu Pyr α - KG α - KG Glu Glu dehidrogenase Pyr Ala Ala SIKLUS GLUKOSA ALANIN Glukosa Glukosa 25

23. NH3 DIHASILKAN OLEH: Hasil katab. Nitrogen aa di jaringan tubuh Hasil kerja bakteri usus terhadap sisa protein/ asam amino dalam makanan dan urea dalam sekresi usus. Akibatnya kadar ammonia dalam vena porta > dalam darah sistemik REAKSI ENDERGONIK 1 MOL UREA NEED 3 MOL ATP REGULASI: GLU DEHIDROGENASE & KARBAMOIL FOSFAT SINTETASE I 26 amonia Asp CO2

24. Gangguan metabolik berkaitan dengan daur urea 24

25. HIPERAMONIA TIPE I : sekitar 24 kasus yang dilaporkan disebabkan defisiensi karbamoil fosfat sintase I. gangguan ini bersifat familial. HIPERAMONIA TIPE II : defisiensi ornitin transkarbamoilase (defisiensi yang terkait kromosom x). Gambaran klinis yang konsisten adalah kenaikan kadar glutamin di dalam darah, cairan serebrospinal dan urin yang mungkin mencerminkan peningkatan sintesis glutamin sebagai konsekuensi dari kenaikan kadar amonia jaringan. SITRULINEMIA : kelainan langka, kemungkinan diturunkan secara resesif. kadar sitrulin di dalam plasma dan cairan serebrospinal meningkat, dan sitrulin dieksresikan ke dalam urin 1- 2 g/hari. kelainan ini bisa disebabkan defisiensi aktivitas arginosuksinat sintase atau kerusakan pada tapak katalitiknya. 25

26. ARGININOSUKSINILASIDURIA : asiduria arginosuksinat tidak adanya enzim arginosuksinase . kadar arginosuksinat di dalam darah, cairan serebrospinal dan urin meningkat disertai dengan rambut yang rapuh dan beruntai. HIPERARGINEMIA : defek pada sintesis urea ini ditandai dengan kenaikan kadar arginin di dalam darah serta cairan serebrospinal, kadar enzim arginase eritrosit yang Rendah pola asam amino urin menyerupai keadaan lisin- sistinuria 26

27. 38 Pembentukan produk khusus dari asam amino Struktural dan fungsional hidroksiprolin dan hidroksilisin (serat kolagen),  - karboksiglutamat (pengikatan Ca2+) Prekursor materi biologis: heme, purin, pirimidin, hormon (seretonin, dopamin, norepinefrin, epinefrin), neurotransmiter (GABA), peptida aktif secara biologis (histamin---alergi)

28. ARGININ Kreatin— kreatinin (ekskresi urin 24 jam sebanding dengan massa otot Kreatin fosfat: cadangan energi utama di otot dan otak NO: neurotransmiter, relaksan otot polos, vasodilator Kerangka karbon menjadi kerangka poliamin putresin, spermin, dan spermidin SISTEIN menyediakan tioetanolamin pada KoA Taurin Bagian asam empedu asam taurokolat GLISIN terlibat biosintesis heme, purin, kreatin, & N- metilglisin (sarkosin) Terlibat dalam metabolit obat--- konyogat glisin— meningkatkan kelarutannya dalam air untuk ekskresi melalui urin 28

29. HISTIDIN Dekarboksilasinya membentuk neurotransmiter histamin Senyawa yang terdapat dalam tubuh : ergotionien, karnosin, anserin METIONIN S-adenosilmetionin:sumber utama metil dalam metabolisme Rangka karbon: sintesis spermin dan spermidin TRIPTOFAN Seretonin dan melatonin triptamin- - - indol- 3- asetat di jaringan ginjal dan hati, bakteri feses 29

30. TIROSIN Epinefrin dan norepinefrin Setelah iodonisasi membentuk hormon tiroid triiodotironin GLUTAMAT Dekarboksilasinya membentuk neurotransmiter GABA SERIN Terlibat dalam biosintesis fosfolipid dan sfingosin Menyediakan karbon 2 dan 8 purin serta gugus metil pada timin 30

31. Karbohidrat tinggi Protein rendah Karbohidrat kurang Defisiensi asam amino spesifik kwashiorkor Marasmus Skorbut Defisiensi vit.C Gangguan pembentukan 5- hidroksilisin & 4- hidroksiprolin Kepentingan Biomedis pada metabolisme Protein dan Asam amino 31

32. 32

33. Aktivitas prolil & lisil hidroksilase perlu Vit.C Defisit jumlah residu hidroksilisin & hidroksiprolin Konformasi serat kolagen tidak stabil Gusi berdarah, pembekakan sendi, penyembuhan luka lambat KELAINAN NUTRISI DAPAT MENGGANGGU PEMATANGAN KOLAGEN 33

34. 53