Materi presentasi terkait Metabolisme protein

Mengenai ilmu biokimia tentang materi dari metabolisme protein dan penjelasannya yang dapat di pelajari oleh siswa-siswa dan juga dapat di pelajari oleh mahasiswa

1. METABOLISME PROTEIN
Nunung Sri Mulyani, S.Gz, M. Biomed

2. PROTEIN
Proteios (Yunani): sangat penting
Protein adalah makromolekul yang
terdiri dari sub unit yang disebut
asam amino.
Ada ratusan asam amino, namun
hanya 20 asam amino yang sering
dijumpai dalam protein alami.

3. FUNGSI PROTEIN
Enzim : mengkatalisis reaksi esensial di
tubuh
Hormon :
Alat transpor dalam darah : Transferin
Mempertahankan keseimbangan asam-
basa
Antibodi
dll

4. PROTEIN
PROTEIN STRUKTURAL : Memiliki
fungsi penyusun struktur tubuh, misalnya
kolagen, keratin,dll.
PROTEIN FUNGSIONAL : memiliki
fungsi metabolisme dalam tubuh,
misalnya enzim dan hormon.

5. ASAM AMINO
Setiap molekul asam amino memiliki 3
bagian penting :
Gugus fungsional amino (-NH
2)
Gugus fungsional asam karboksilat (-
COOH)
Gugus R
Protein adalah molekul yang besar

6. ASAM AMINO
Struktur Asam Amino

8. ASAM AMINO
Esensial : tidak dapat disintesis oleh
tubuh
Non esensial : dapat disintesis oleh
tubuh dari senyawa lain.

9. ASAM AMINO
ESSENSIAL NON ESSENSIAL
ARG ALA
HIS ASN
ILE ASP
LEU CYS
LYS GLU
MET GLN
PHE PRO
THR SER
TRP TYR
VAL HYDROXYPROLIN
HYDROXYLYSIN

10. PENCERNAAN PROTEIN

11. LAMBUNG
Protein yang berasal dari makanan pertama kali
dicerna di lambung oleh enzim pepsin.
Enzim Pepsin yang disekresi dalam bentuk
inaktif (pepsinogen) akan diaktifkan oleh HCl
lambung.
pH optimum pepsin adalah 1,6 – 3,2,
aktivitasnya akan berhenti bila isi lambung
bercampur dengan getah pankreas yang alkalis
di duodenum dan jejunum.

12. LAMBUNG
Pepsinogen :
1.Pepsinogen I : ditemukan didaerah sekresi asam
dalam lambung
2.Pepsinogen II : didaerah pylorus
Pepsin menghidrolisis ikatan antara asam amino
aromatik (Fenilalanin dan Tyrosin) dan Asam
amino kedua, menghasilkan polipeptida dengan
berbagai ukuran

13. USUS HALUS
Polipeptida hasil pemecahan lambung dicerna
oleh enzim endopeptidase dan eksopeptidase.
Endopetidase : Tripsin, kimotripsin dan elastase,
bekerja pada ikatan peptida interior di molekul
peptida.
Eksopeptidase : karboksipeptidase pankreas,
menghidrolisis asam amino di ujung karboksil
dan amino polipeptida

14. USUS HALUS
Beberapa dipeptida dan tripeptida diangkut
secara aktif ke dalam sel usus halus dan
dihidrolisa oleh peptidase intrasel, masuk ke
aliran darah
Pencernaan akhir asam amino : usus halus,
brush border dan sitoplasma sel mukosa.

15. SALURAN
PENCERN
AAN
(PROTEIN)
ASAM AMINO
ASAM AMINO
ASAM AMINODARAH
SEL TUBUH
PRODUK
KHUSUS
KERANGKA C
PROTEIN
UREA
SENYAWA
AMFIBOLIK
ENER
GI
BIOSINTESIS
MENJADI SENYAWA
LAIN
N

16. BODY
PROTEIN
BODY
PROTEIN
PRTEIN
DEGRADATI
ON
REUTILIZA
TION FOR
NEW
PROTEIN
SYNTHESIS
CATABOLIS
M
PROTEIN TURNOVER

17. PROTEIN TURNOVER
1-2 % Protein tubuh akan didegradasi, terutama
protein otot.
75% akan mengalami reutilisasi

18. METABOLISME ASAM AMINO
Asam amino yang terbentuk di usus akan
diabsorbsi dan dibawa oleh peredaran darah ke
dalam sel-sel tubuh.
Metabolisme asam amino dalam sel :
Katabolisme : pemecahan protein

Katabolisme nitrogen asam amino  Urea

Katabolisme kerangka karbon asam amino  senyawa
amfibolik
Anabolisme : sintesis protein
Pembentukan produk khusus

19. KESEIMBANGAN NITROGEN
Protein dalam tubuh bersifat dinamis. N masuk
lewat makanan dan keluar lewat urin, keringat
dan feces  kadar N menunjukkan kondisi
metabolisme protein tubuh.
Keseimbangan Nitrogen
Positif : N masuk > N keluar, sintesis protein lebih
besar dari pada pemecahan, tejadi pada masa
penyembuhan, pertumbuhan, kehamilan
Negatif : N masuk < N keluar , pemecahan protein
lebih besar dari sintesisnya, terjadi pada masa
kelaparan.
Seimbang

20. PENYERAPAN PROTEIN

21. PENYERAPAN PROTEIN
Mekanisme penyerapan pada umumnya
memerlukan Na
+
dan CL
-
dengan kotransportasi
asam amino.
Dipeptida dan Tripeptida diangkut kedalam
enterosit oleh suatu sistem yang memerlukan H
+
Peptida yang lebih besar tidak dapat diabsorbsi.

22. PENYERAPAN PROTEIN
Di enterosit, asam amino yang dibebaskan dari
peptida oleh hidrolisis intrasel ditambah asam
amino yang diserap dari lumen usus halus dan
brush border, diangkut keluar dari usus halus
disepanjang batas basolateral.
Selanjutnya asama amino masuk ke darah porta
hepatik.

23. METABOLISME PROTEIN

24. KATABOLISME ASAM AMINO
Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh
tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau
terjadi kekurangan sumber energi lain
(karbohidrat dan protein), tubuh akan
menggunakan asam amino sebagai sumber
energi.
Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino
memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin
ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi
tubuh.

25. KATABOLISME ASAM AMINO
2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino :
1.Transaminasi
Enzim aminotransferase memindahkan amin
kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat
atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat
2. Deaminasi oksidatif
Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion
amonium

26. KATABOLISME ASAM AMINO
TRANSAMINASI
Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami
transaminasi menjadi glutamat. Pada reaksi ini dibutuhkan enzim
alanin aminotransferase

27. KATABOLISME ASAM AMINO
DEAMINASI OKSIDATIF
Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami
deaminasi menghasilkan amonium (NH
4
+
). Selanjutnya ion amonium
masuk ke dalam siklus urea.

28. KATABOLISME ASAM AMINO

29. KATABOLISME ASAM AMINO
Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-
asam amino dapat memasuki siklus asam sitrat
melalui jalur yang beraneka ragam

30. KATABOLISME ASAM AMINO

31. KATABOLISME ASAM AMINO
Gugus-gugus 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.
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

32. KATABOLISME ASAM AMINO
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 H
2O
terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin
dan urea.

33. SIKLUS UREA

34. SIKLUS UREA
Terjadi di hati
Produk akhir (Urea) akan masuk sirkulasi darah
dan dibuang lewat ginjal (Urin)
Enzim yang berperan :
Reaksi I : karbamoil fosfat sintetase I
Reaksi II : Ornitin Transkarbamoilase
Reaksi III : asama arginosuksinase sintetase
Rekasi IV : Argininosuksidase
Reaksi V : Arginase

35. SIKLUS UREA
Sintesis 1 mol urea memerlukan 3 molekul ATP
NH3 dihasilkan oleh :
Hasil katabolisme Nitrogen di jaringan tubuh
Hasil kerja bekteri usus terhadap sisa protein/ Asam
amino dalam makanan dan urea dalam sekresi usus
Bila amonia dalam vena porta meningkat maka
akan diubah menjadi urea
Amonia bersifat toksis terutama pada sistem
saraf : gangguan penglihatan, bicara, flapping
tremor, koma sampai kematian.

36. SINTESA PROTEIN

37. SINTESA PROTEIN
Semua jaringan memiliki kemampuan untuk
men-sintesis asam amino non esensial,
melakukan remodeling asam amino, serta
mengubah rangka karbon non asam amino
menjadi asam amino dan turunan lain yang
mengandung nitrogen.
Tetapi, hati merupakan tempat utama
metabolisme nitrogen.

38. SINTESA PROTEIN
Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik
potensial dari asam amino dikeluarkan melalui
transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea.
Rangka karbon umumnya diubah menjadi
karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau
menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam
lemak.
Asam amino essensial : yang tidak dapt disintesa
oleh tubuh, jadi harus didapatkan dari makanan.

39. Asam amino non-
esensial
Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine,
Glutamate, Glutamine, Glycine, Proline,
Serine, Tyrosine
Asam amino
esensial
Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine,
Lysine, Methionine*, Phenylalanine*,
Threonine, Tyrptophan, Valine

40. BIOSINTESIS GLUTAMAT DAN
ASPARTAT
Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-
keto dengan reaksi tranaminasi sederhana.
Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat
dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat
aminotransferase, AST.
Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan
bantuan asparaginase. Peran penting glutamat
adalah sebagai donor amino intraseluler utama
untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat
adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus
urea.

41. BIOSINTESIS GLUTAMAT DAN
ASPARTAT
Reaksi biosintesis
glutamat

42. BIOSINTESIS ALANIN
Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai
jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin
dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi
alanin plasma, kebalikan transaminasi yang
terjadi di otot dan secara proporsional
meningkatkan produksi urea.

43. BIOSINTESIS ALANIN
Alanin dipindahkan dari otot ke hati bersamaan
dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke
otot. Proses ini dinamakan siklus glukosa-alanin.
Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1
molekul, alanin, jaringan perifer mengekspor
piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka
karbon didaur ulang dan mayoritas nitrogen
dieliminir.

44. BIOSINTESIS ALANIN
Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin
otot yaitu:
Secara langsung melalui degradasi protein
Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim
alanin transaminase, ALT (juga dikenal sebagai
serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).
Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

45. BIOSINTESIS ALANIN
Siklus glukosa-alanin

46. BIOSINTESIS SISTEIN
Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari
metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin
dikatalisis oleh enzim metionin
adenosiltransfrease menghasilkan S-
adenosilmetionin (SAM).

47. BIOSINTESIS SISTEIN
Biosintesis S-adenosilmetionin
(SAM)

48. BIOSINTESIS SISTEIN
Peran metionin dalam sintesis
sistein

49. BIOSINTESIS TIROSIN
Tirosin diproduksi di dalam sel dengan
hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari
fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi
tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan
mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai
dengan 50%.

50. BIOSINTESIS TIROSIN
Biosintesis tirosin dari
fenilalanin

51. BIOSINTESIS ORNITIN DAN
PROLIN
Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin.
Dengan glutamat semialdehid menjadi
intermediat titik cabang menjadi satu dari 2
produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu
dari 20 asam amino yang digunakan untuk
sintesis protein.
Ornitin memainkan peran signifikan sebagai
akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea.
Ornitin memiliki peran penting tambahan
sebagai prekursor untuk sintesis poliamin.
Produksi ornitin dari glutamat penting ketika
diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin
terbatas.

52. BIOSINTESIS SERIN
Jalur utama untuk serin dimulai dari
intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-
linked dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat
menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat,
sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas
aminotransferase dengan glutamat sebagai
donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah
menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

53. BIOSINTESIS GLISIN
Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi
yang dikatalisis oleh serin
hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan
transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk
kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan
glisin dan N
5
, N
10
-metilen-THF.

54. BIOSINTESIS ASPARTAT,
ASPARAGIN, GLUTAMAT DAN
GLUTAMIN
Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-
ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat
dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-
fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi
aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen
amino diberikan oleh sejumlah asam amino lain.
Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum
nitrogen amino.

55. BIOSINTESIS ASPARTAT,
ASPARAGIN, GLUTAMAT DAN
GLUTAMIN
Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi
yang dikatalisis oleh aspartat transaminase,
AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-
keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat
sebagai donor amino. Aspartat juga dapat
dibentuk dengan deaminasi asparagin yang
dikatalisis oleh asparaginase.

56. BIOSINTESIS ASPARTAT,
ASPARAGIN, GLUTAMAT DAN
GLUTAMIN
Asparagin sintetase dan glutamin sintetase
mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin
dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin
dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi
langsung amonia dan ini merupakan reaksi
fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk
oleh reaksi amidotransferase.

57. PEMBENTUKAN PRODUK
KHUSUS

58. KONVERSI ASAM AMINO MENJADI
PRODUK KHUSUS
Berbagai produk yang penting secara fisiologis
berasal dari asam amino mencakup : heme,
purin, pirimidin, hormon, neurotransmitter dan
peptida aktif-biologis.
Banyak protein mengandung asam amino yang
sudah dimodifikasi untuk berfungsi sebagai
produk khusus, seperti pengikatan kalsium,
senyawa antara untuk menstabilkan protein
(protein struktural), dalam reaksi alergi, dll

59. KONVERSI ASAM AMINO MENJADI
PRODUK KHUSUS
Glisin :
Konyugat glisin
Kreatin
Heme
Purin
Alfa alanin bersama glisin membentuk fraksi
asam nitrogen amino yang penting dalam plasma
manusia. L-alanin dan D-alanin adalah
komponen utama pada dinding sel.
Karnosin merupakan dipeptida β-alanil yang
ditemukan pada otot rangka. Biosintesisnya
dikatalisisr oleh enzim karnosin sintetase

60. KONVERSI ASAM AMINO MENJADI
PRODUK KHUSUS
Homokarnosin merupakan dipeptida sistem
saraf pusat. Sintesisnya dikatalisir oleh enzim
karnosin sintetase
Serin berperan dalam biosintesis sfingosin, purin
dan pirimidin.
S-adenosilmetionin merupakan sumber utama
metil dalam tubuh, juga ikut dalam biosintesis
spemin dan spermidin.
Senyawa sulfat dalam urin berasal dari sistein
Dekarboksilasi histidin membentuk histamin,
dikatalisis enzim dekarboksilase asam L-amino
aromatik

61. KONVERSI ASAM AMINO MENJADI
PRODUK KHUSUS
Arginin berperan dalan sintesis kreatin di otot.
Ornitin bersama metionin : spermin dan
spermidin
Melanin merupakan hasil katabolisme tirosin :
Albinisme dengan tiroksin hidroksilase negatif
Albinisme dengan tiroksin hidroksilase positif
Albinisme okular
Tirosin membentuk epinefrin dan norepinefrin,
menjadi prekursor hormon triiodotironin dan
tiroksin

62. TERIMA KASIH