Metab protein 1

modul MGH Prof. DR. Dr. H. Nursal Asbiran

1. METABOLISME PROTEIN
OLEH
NURSAL ASBIRAN
Staf Pengajar FKBR

2. Metabolisme Protein & Asam
amino
Implikasi Medis.
20 AA pada Protein esesnsial utk Kesehatan
Defisiensi AA tertentu secara endemis penyebab
suatu penyakit
Suatu daerah di Afrika Barat, terdapat defisiensi
Triptopan dan Lisin (makanan utama jagung).
Penyakit tersebut diantaranya Kwashiorkor dan
Marasmus

3. Kwashorkor,terjadi bila anak disapih
dengan karbohidrat, tetapi miskin
protein.
Marasmus terjadi bila makanan kurang
Kalori dan Asam amino spesifik

4. Asam amino
Untuk kesehatan ( biological essensial)
diperlukan 20 macam asam amino
12 macam dapat disintesis sendiri oleh
jaringan tubuh ( AA non esensial), yaitu
9 dari senyawa antara, amfibolik
3 dari AA esensial ( metionin, fenil alanin
dan lisin) yaitu sistein, tirosin dan hidroksi
lisin

5. Protein tertentu relatif rendah AA
esensial.
Oleh karenanya protein yang dikonsumsi
tidak hanya berasal dari satu sumber, tapi
perlu bervariasi.
Sumber protein : Susu,ikan, daging, tahu,
tempe, telur, dsb.

6. Kelompok Asam amino
Asam amino esensial AA non-esensial
Arginin Leusin Alanin , glisin
Histidin Lisin Asparagin ,prolin
Isoleusin Aspartat , hidr prolin
Metionin Sistein , serin
Fenil alanin Glutamat , tirosin
Treonin Glutamin , hidr-lisin
Triptofan
Valin

7. Sumber Asam amino manusia:
1.Protein makanan
2.Pemecahan protein tubuh
3.Dari senyawa amfibolik ( senyawa
antara glikolisis, TCA).

8. Sumber asam amino
1. Protein makanan berasal dari
berbagai sumber seperti ikan, daging,
telur, biji-bijian dan susu.
Protein Biji-bijian mengandung asam
amino bervariasi dan adakalanya
tidak mengandung 1 atau 2 AA.
Jagung tidak mengandung triptopan
dan lisin

9. Sumber asam amino
2. Pemecahan protein tubuh juga
bervariasi. Otot dan kolagen lebih
lama sedangkan enzim dan protein
hormon sangat cepat.
Dibawah ini terlihat waktu paruh
beberapa protein

10. Waktu paruh protein tubuh
JENIS PROTEIN Waktu paruh
HATI 10 HARI
PLASMA 10 HARI
OTOT 180 HARI
Kolagen 180 hari
Mukosa intestin Bbrp hari
Hormon
Enzim
6.5 – 9 mni
0.5 – 150 jam
Protein tubuh Rrt 80 hari

11. Sumber asam amino
3. Senyawa antara:
Piruvat
Oksaloasetat
Alfa keto-glutarat

12. Metabolisme asam amino terjadi sebagai
berikut
A. Biosintesis Asam amino
B. Katabolisme Asam amino
1- gugus amino
2- rangka karbon
C. Pembentukan senyawa- senyawa khusus

13. Biosintesis Asam Amino
Melibatkan 3 enzim utama:
1. Glutamat dehidrogenase
2. Glutamin sintetase
3. Transaminase

14. Glutamat: Aminasi α ketoglutarat dikatalisis oleh
glutamat dehidrogense
Glutamin:
Aminasi glutamat menjadi glutamin dikatalisis
oleh glutamin sintase.
Alanin:
Transaminasi piruvat membentuk alanin
Aspartat:
Transaminasi Oksaloasetat membentuk aspartat
Asparagin:
Konversi Aspartat menjadi asparagin dikatalisis
oleh asparagin sintase

15. Glutamat dehidrogenase
Alfa Ketoglutarat Glutamat
NH+ H2O
NADH +H+ NAD+

16. Glutamin sintetase
Glutamin sintetase
GLUTAMAT GLUTAMIN
NH+
Mg ATP Mg ADP + P

17. TRANSAMINASE
PIRUVAT ALANIN
GLU TAMAT α KETO GLUTARAT

18. TRANSAMINASE
PIRUVAT ALANIN
ASPARTAT OKSALOASETAT

19. Serin:
Transaminasi dan defosforlasi dari 3-Fosfogliserat
Glisin :
Disintesis dari glioksilat, glutamat atau
alanin oleh glisin aminotransferase.
Pada mamalia Glisin berasal dari Cholin dan Serin
Prolin:
Dari glutamat melalui pembalikan reaksi
katabolisme prolin.

20. Sistein.
Tidak termasuk nutrisi esensial berasal dari
Metionin (AA Esensial). Konversi lanjut metionin
menjadi homosistein.
Tirosin:
Hidroksilasi fenilalanin oleh fenilalanin
hodroksilase menghasilkan tirosin.
Bila fenilalanin adekuat dalam nutrisi , maka
tirosin bersifat nonesensial, tetapi karena reaksi
irreversibel diet tirosin tak dapat mengantikan
fenilalanin

21. Hidroksi prolin dan Hidroksilisin.
Kedua asam amino ini terdapat di kolagen,
berasal dari prolin dan lisin hanya setelah
keduanya dirubah jadi peptidil prolin dan peptidil
lisin. Hidroksilasi peptidil prolin dan lisin menjadi
Hidroksi prolin dan hidroksilisin dikatalisis
oksidaseyang memerlukan Vitamin C sebagai
kofaktor.
Valin, leusin dan isoleusin adalah AA esensial.
Aminotransferase jaringan secara reversibel
dapat merubah jadi asam ketonya. Asam keto
dapat mengantikan asam amino bersangkutan
dalam diet

22. Selenosistein.
Asam amino ini terdapat pada protein,
sebagai pusat aktif berbagai enzim ,
seperti tioredoksin reduktase, glutation
peroksidase, deiodinase yang merubah
tyroksin (T4) menjadi T3.

23. Katabolisme Asam amino
1. Katabolisme gugus amino.
Melibatkan 3 macam enzim yg
pegang peranan utama :
1. Glutamat dehidrogenase
2. Glutamin sintetase
3. Transaminase
Efek gabungan 3 enzim ini :
transformasi ion ammonium an-
organik jadi amino organik AA.

24. Katabolisme gugus amino
 Transaminasi ( terutama utk membentuk
glutamat)
perlu sumber dan penerimanya gugus
amino.Sumber adalah Asam amino,
penerima adalah asam keto, Reaksi
dikatalisis transaminase
alanin + alfa KG Glutamat + piruvat
aspartat + alfa KG Glu + oksaloasetat
Transaminase memerlukan ko enzim Piridoksal-
piridoksamin fosfat ( Vit B 6)

25. Transaminase
Beberapa transaminase ,
Nama tergantung dari Asam amino
(substrat).
Alanin transaminase (SGPT)
Aspartat transaminase (SGOT)
Treonin transaminase
Tirosin transaminase
Dll

26. CH3 CH3
| |
H –C-NH3 + AK trans C= O + Glu
| aminasi |
O - C =O
-
O- C = O
alanin piruvat

27. Metabolisme gugus amino
2.DEAMINASI
Yaitu pembebasan ion ammonium dari
asam amino.Terdapat macam-macam
deaminasi:
1. Deaminasi oksidatif
2. Deaminasi langsung
3. Deaminasi dg dehidratase
4. Deaminase hidrolase
Ion ammonium sangat toksik terhadap sel
syaraf oleh karena itu kadar normalnya tak
melebihi 100 ug/ L cairan tubuh

28. Bila kadar ion ammonium tinggi
terjadi intoksikasi ammonia dengan
tanda:
mual, muntah, lethargi, coma,
Untuk homeostasis ion ammonium
diubah menjadi ureum melalui
serangkaian reaksi yang disebut
siklus Krebs- Henseleit ( siklus Urea)

29. Siklus Urea
Di Hati terdapat enzim2 utk siklus ini.
meliputi 5 reaksi yang berturut
menghasilkan molekul antara karbamoil
fosfat, sitrulin, arginisuksinat, arginin dan
ornitin. Reaksi dikatalisis oleh
5 macam enzim ,karbamoil fosfat sintase,
ornitin karbamoilase, argino suksinat
sintetase, argino suksinase dan arginase.
Gugus amina pada molekul ureum berasal
dari ion ammonium dan aspartat.

31. Defisiensi enzim siklus Urea
Ada kala aktivitas enzim terganggu atau
disintesis tak sempurna (defisiensi). Hal
ini menimbulkan penyakit yang
tergolong kelainan genetik berturut-
turut adalah :
1.Hiperammonemia tipe 1
2.Hiperammonemia tipe 2
3.Sitrulinemia
4.Arginosuksinat asiduria
5.Argininemia

32. Pertukaran Asam amino antara
Organ dan Sirkulasi
Otot menghasilkan lebih dari 50%
asam amino bebas, sedangkan hati
tempat terjadinya Siklus Urea.
Otot membebaskan Asam amino
(lebih dari 50% adalah Alanin dan
glutamin). Sebaliknya otot hanya
menyerap sejumlah kecil serin,sistein
dan glutamat dari sirkulasi.

33. SIKLUS GLUKOSA - ALANIN
 Liver
darah
otot

GLUKOSA
Glukosa
Glukosa
Piruvat
Urea
piruvat
NH3
NH3
Alanin

Alanin
AA
ALANIN

34. Hati & Saluran Cerna
Keduanya menyerap AA yg
dibebaskan oleh Otot. Alanin
terutama oleh Hati, Glutamin oleh Sal
Cerna.

35. Otak
Menyerap lebih banyak valin
dibanding AA lain.
Kemampuan mengoksidasi AA
bercabang (leu, ile dan val) otak 4
kali lebih besar dari otot dan hati

36. Ginjal
Merupakan sumber utama
serin,sedang alanin hanya dl jlh kecil,
tetapi penting.
Menyerap glutamin, prolin dan glisin
dari sirkulasi

37. METABOLISME PROTEIN 2
OLEH
NURSAL ASBIRAN
Staf Pengajar FKBR

38. Metabolisme rangka karbon
Rangka karbon maksudnya adalah
asam amino tanpa gugus NH2
Dari dua puluh rangka karbon asam
amino ada yang dirubah menjadi:
1.Piruvat
2.Asetil Ko A
3.Senyawa antara siklus Krebs

40. Pada dasarnya Rangka karbon yang
dirubah menjadi piruvat dan senyawa
antara siklus Krebs akan membentuk
glukosa (glukoneogenesis)
Asam amino yang menjadi asetil KoA
selanjutkan menjadi benda keton
(Ketogenesis) dan glukosa. Lihat
tabel berikut.

41. Rangka karbon asam amino
Glukogenik Ketogenik Gluko-ketogenik
Alanin argininLeusin Isoleusin
Asparagin sistein Fenil alanin
Aspatat glutamat Triptofan
Glutamin glisin Tirosin
Histidin metionin Lisin
Prolin serin
Treonin valiun

42. Pada konversi asam amino menjadi
piruvat, asetil KoA dan senyawa antara
siklus Krebs sering terjadi kelainan
enzimatik.
- enzimnya tidak disintesis atau
- enzim tidak adekuat.
sehingga reaksi tak sempurna , terjadi
-penumpukan substrat.
-substrat diubah jadi senyawa lain.
Kelainan seperti ini disebut in born
error of metabolism.

43. Asam amino yang dirubah jadi
α Keto glutarat
Melalui glutamat :
Arginin
Histidin
Glutamin
Prolin

46. Konversi arginin dan prolin mnjadi alfa
keto glutarat:
Def prolin dehidrogenase Hiperprolinemia
tipe 1
Def.glu semialdehid
dehidrogenase
Hiperprolinemia
tipe 2
Def arginase Argininemia
Def,delta ornitin transaminase hiperornitinemia

47. Hiperornitinemia ditandai :
Atrofi girat retina
hilangnya penglihatan perifer
tunnel vision, kebutaan
Ornitin plasma meningkat
Sindrom hiperornitinemie-hiper
ammonemia menyebabkan gangguan
transpor ornitin kr mitokondria

48. AA dikonversi jadi Suksinil Ko-A
Isoleusin
Metionin
Valin

49. Asam amino yang dijadikan
piruvat
Alanin
Sistein
Glisin
Serin
Treonin
Hidroksi prolin

52. Konversi tirosin menjadi asetil KoA
Proses ini melibatkan sejumlah reaksi yang dikatalisis
enzim
Kelainan yang muncul karena kelainan enzim adalah :
Tirosin transaminaseTirosinemia tipe 2
P- OH fenil piruvat
oksigenase
Tirosinemia neonatal
Homogentisat
oksidase
Alkaptonuria
Fumaroil asetoasetat
hidrolase
Tirosinosis (tirosinemia
tipe 1)

54. Konversi Valin, Leusin dan
Isoleusin jadi Asetil-Koa
Ketiga AA mengalami proses yang sama
1. Pada defisiensi ketoasid dekarboksilase
terjadi penumpukan asam keto dari ketiga
asam amino menyebabkab urine bau gula
hangus ( maple syrup urine disease).
Biasanya muncul pada akhir minggu pertama
kehidupan, sukar menetek, muntah, lethargi
Kerusakan otak, bertahan hidup 1 tahun
2. Isovaleril asidemia terjadi karena defisiensi
isovaleril Ko A dehidrogenase.Ditandai
nafas dan cairan tubuh bau keju, muntah-
muntah, coma sehabis menetek

56. Produk akhir dari Valin, Leusin
dan Isoleusin
Valin : Suksinil Ko-A
Leusin :
β Hidroksi-β metil glutaril Ko-A
Isoleusin :Propionil KoA + Asetil Ko A

57. Defisiensi Penilalanin hidroksilase
Enzim ini merubah fenil alanin menjadi
tirosin. Namun karena defisiensi,
Penilalanin dirubah jadi Phenilketon.
Fenil ketonuria (PKU)
Penilalanin plasma meningkat
Retardasi mental ( IQ kecil 70)
Sering kejang, psikosis,kel. Kulit
Perlu diteksi dini janin
Penanggulangan:Diet rendah Penilalanin

58. Perubahan fenilalanin menjadai
penilpiruvat

59. METABOLISME PROTEIN 3
OLEH
NURSAL ASBIRAN
Staf Pengajar FKBR

60. Konversi asam amino menjadi
produk khusus
Sebagian asam amino dirubah menjadi
produk fisiologis aktif dan mempunyai
fungsi khusus seperti pengikatan
kalsium, penstabil protein, heme, purin,
pirimidin dan lain lain
Disamping itu asam amino juga
membentuk peptida kecil yang tidak
disintesis di ribosom seperti histamin,
serotonin, efinefrin , nor efinefrin dan
sebagainya.
Dibawah ini terlihat contohnya

62. Asam amino Glisin,
Banyak metabolit dan obat disekresi dalam
bentuk konjugasi dengan glisin. Asam
hipurat adalah bentuk konjugasi glisin dg
as. Benzoat
Kreatin, gabungan glisin dengan S –
adenosilmetionin. Senyawa ini mrpk suplai
metil pada berbagai biosintesis
Heme
Purin
Bersama alanin merupakan fraksi amino
nitrogen penting dl plasma manusia

63. Alanin
Sebagian besar beta alanin dalam tubuh
terdapat sebagai: koenzim A dan
dipeptida β alanin (karnosin)
Karnosin terdapat pada otot rangka tetapi
tidak pada otot jantung
N-metil karnosin (anserin) terdapat pada
otot rangka kontraksi cepat
Karnosin dan anserin mengaktifkan
ATP-ase miosin

64. Dekarboksilasi histidin menghasilkan
Histamin, suatu vasodilator, memicu
sekresi HCl, dilepas dari mast cell bila ada
alergi
Dekarboksilasi serin menghasilkan
etanolamin yang kemudian dikonversi jadi
kolin . Setelah berikatan dg asetil KoA
membentuk asetilkolin, suatu
neurotransmitter saraf simpatis, terdapat
pada otot dan otak

65. Ornitin dan Arginin membentuk
Poliamin
Selain peranan dalam sintesis Ureum,
Ornitin bersama metionin membentuk
poliamin (spermidin dan spermin).
Keduanya berperan dalam proses dalam
proliferasi dan pertumbuhan sel
Dalam takaran farmakologis bersifat
hipotermi dan hipotensi. Mudah
berikatan dan menstimulasi biosintesis
DNA dan RNA.

67. Gamma amino butyric acid
(GABA)
Suatu neurotransmitter penghambat
pada sel syaraf
Dekarboksilasi glutamat oleh glutamat
dekarboksilase menghasilkan GABA.
Katabolisme menjadi suksinat
semialdehid yang selanjutnya direduksi
jadi gamma hidroksibutirat atau
dioksidasi mlli TCA jadi H2O dan CO2.

69. Triptopan menghasilkan serotonin :
suatu vasokonstriktor kuat dan
stimulator kontraksi otot polos
Argentafinoma pada rongga abdomen
meningkatkan produksi serotonin

71. Tirosin memproduksi epinefrin pada sel
saraf dan melanin pada sel melanosit.
Tirosin juga prekursor hormon tiroksin
Tirosin dikonversi jadi DOPA oleh tirosin
hidroksilase selanjutnya jadi dopamin,
norepinefrin dan epinefrin

73. Defek biosintesis melanin menyebabkan
albinisme
Pada melanosit dopa dikonversi jadi
dopaquinon yang selanjutnya
membentuk berbagai pigmen (melanin)
Albinisme merupakan suatu sindrom
klinik yang ditandai hipomelanosis mata
dan kulit.
Terdapat 10 variasi albinisme, beberapa
diantaranya :

75. 1. Albinisme dg tirosin hidroksilase negatif
pigmen visual nol,folikel rambut gagal
merubah tirosin jadi pigmen, melanosom
tidak berpigmen
2. Albinisme dg tirosin hidroksilase positif.
Mempunyai pigmen tertentu, rambut
warna putih kuning hingga coklat terang,
melanosom berpigmen terang dapat
merubah tirosin jadi eumelanin
3. Albinisme okuler, melanosit mengandung
makromelanosom. Retina berbetuk
mozaiq sebagai akibat inaktivasi
kromosom X

76. Sintesis Kreatin
Kreatin disintesis dari 3 asam amino;
glisin, arginin dan metionin
Reaksi pertama: transamidasi arginin
jadi glisin membentuk glikosilamin di
otot ginjal, bukan di hati dan jantung
Metilasi glikosilamin oleh “metionin
aktif” jadi Kreatin di hati

78. Kreatin terdapat di otot,otak dan
darah sebagai kreatin fosfat dan
kreatin bebas.
Kreatinin adalah anhidrat kreatin
terbentuk terutama di otot melalui
proses nonenzimatik irreversibel
Kreatinin urine 24 jam seseorang
tetap dari hari ke hari, tergantung
dari masa otot.

79. Histidase mrubah histidin jadi urokonat
Urokonase merubah urokonat jadi 4
immidazolon-5 propionat seanjutnya jadi
formiminoglutamat (Figlu)
 Pemindahan formimino dari figlu
menjadi glutamat memerlukan
tetrahidrofolat
Defisiensi asam folat akan menghambat
reaksi ini

Hi

80. Kelainan pada metab, histidin
Histidinemia; skrining thd 200 juta
bayi menunjukkan insiden 1 :
11.500.Histidin dalam darah dan
urine meningkat. Kelaianan ini jinak,
sebab def, histidase
Asiduria urokonat disebabkan def.
urokonase

81. Kelainan metabolisme:
Glisinuria, ekskresi 0.6 – 1 g glisin
dalammurin per hari, kecendrungan membtk
batu ginjal. Kadar glisin plasmanormal. Hal
ini mungkin karena ggn reabsorpsi di tubuli
renal
Hiperoksaluria primer, Ekskresi oksalat
dalam urine tak berhubungan dg konsumsi
oksalat, tetapi karena deaminasi glisin
membtk glioksalat
Defek genetik terjadi krn gagal
menganabolisme glioksalat, sehingga
teroksidasi jadi oksalat
Urolithiasis, nofrokalsinosis oksalat bilateral
progresif, infeksi renal rekuren saluran
kemih diikuti mortalitas dini gagal ginjal dan
hipertensi

82. Ringkasan
1. Asam amino berfungsi struktural ,
fungsional ( proses biosintesis).
2. Glisin berperan
Biosintesis Purin, Heme dan
Kreatin.
Terkonjugasi dg asam empedu
Sebagai metabolit obat dl urin

83. 3. Serin pegang peranan dalam
biosintesis fosfolipid, spongiosin
karbon No 2 dan 8 purin
gugus metil pd timin
4. Metionin
Donor gugus metil pada banyak
proses biosintesis
-biosintesis spermin,
spermidin

84. 5. Glutamin dan ornitin
biosintesis GABA
6. Arginin
biosintesis kreatin
biosintesis poliamin
Sumber nitrogen NO

85. 7. Triptopan
Serotonin, suatu vasokonstriktor
dan prekursor melatonin
Melanin
8. Tirosin
epinefrin
norepinefrin
hormon tiroid