Post on 24-Feb-2016
description
Metabolisme Protein dan Asam Amino
• Pencernaan protein• Anabolisme protein• Katabolisme protein• Pembuangan zat sisa
Pencernaan protein• Mekanise mekanis….fisiologi• Mekanisme kimiawi :Protein/polipeptida
diurai …hidrolisis ikatan C-N polipeptida.• Enzim proteolisis: inaktif disekresi
mencegah auto-digestion • Diaktifkan : HCl untuk pepsinogen;
enteropeptidase dan trypsin untuk enzim pankreas.
• Enzim dibagi endo- dan ekso-peptidase. •
Tabel : Enzim Proteolitik
Source Enzyme Activated by Substrate Functions and/or Products
Stomach Pepsins (pepsinogens)
HCl Proteins and Polypeptides Cleaves interior peptide bonds of aromatic amino acids^^
Pancreas Trypsin (trypsinogen)
Enteropeptidase Proteins and Polypeptides Cleaves peptide bonds on carboxyl side of basic amino acids^ (argenine or Lysine)
Chymotrypsin (chymotrypsinogen)
Trypsin Proteins and Polypeptides Cleaves peptide bonds on carboxyl side of aromatic amino acids^^
Elastase (proelastase)
Trypsin Elastin and other Proteins Cleaves peptide bonds on carboxyl side of aliphatic amino acids^^^
Carboxypeptidase A (procarboxypeptidase A)
Trypsin Proteins and Polypeptides Cleaves peptide bonds on carboxyl terminal amino acids with aliphatic or aromatic side chains
Carboxypeptidase B (procarboxypeptidase B)
Trypsin Proteins and Polypeptides Cleaves peptide bonds on carboxyl terminal amino acids with basic side chains
Small Intestine mucosa
Enteropeptidase ... Trypsinogen TrypsinAminopeptidases ... Polypeptides Cleaves amino terminal amino
acid from peptideCarboxypeptidases
... Polypeptides Cleaves carboxyl terminal amino acid from peptide
Endopeptidases ... Polypeptides Cleaves mid portions of peptideDipeptidases ... Dipeptides ----> two amino acids
Absorpsi • Bervariasi ;ko-transport yang tergantung jumlah
natriumDipeptida dan tripeptida dibawa oleh
H+ ion dependent co-transporter. Dalam sel polipeptida dapat
ditransport dalam bentuk asam amino ataupun dalam bentuk protein utuh..
• •
• Beberapa peptida berukuran besar melewati sel dengan transitosis.
• Contoh: imunoglobulin dari air susu ibu dapat diserab karena Kripta Lieberkuhn enterosit bayi memiliki pit/celah yang lebih besar dibandingkan remaja atau dewasa.
•
Protein Transport di Darah• Asam amino berdifusi melewati membran
basolateral– Enterosit darah portal liver jaringan– Ditransport sebagian besar dalam bentuk asam
amino bebas• Liver
– Kemungkinan pemecahan asam amino• Sebagaimana yang dibutuhkan
– Sintesis asam amino non essensial
Asam Amino di Liver• Tempat uptake yang terutama• Ketika asam amino memasuki liver
– 20% sintetis protein dan senyawa yang mengandung N• Sebagian menetap di hepar
– 57% dikatabolisasi di liver– 23% dibebaskan ke sirkulasi sistemik
Anaolisme Asam amino dan Protein
Asam amino : yang bisa dibentuk oleh tubuh merupakan asam amino non essensial
Jumlah yang dapat disintesa tubuh: 12 dari 20 jenis asam amino
Protein : merupakan susunan dari asam amino
• Disusun berdasarkan kode genetik • Merupakan hasil akhir proses
translasi DNA → RNA → polipeptida• Menggunakan asam amino yang ada
di sel • Asam amino tidak pernah ada dalam
bentuk statis sebagai deposit di tubuh, tetapi selalu mengalami turn-over sesuai dengan kebutuhan tubuh
Metabolisme Protein dalam Sel
• Transport asam amino dari darah ke sel• tRNA berfungsi mengangkut asam
amino
a
DNA
a
Replication
a
ProteinAA–AA–AA–AA
Translation
a
mRNA
Transcription
a
tRNA
AA
AAAA
AA
Sintesis Protein• Selalu berjalan, aktivitas
semicontinuous tetapi bervariasi di antara masing-masing jaringan
• Kecepatan reaksi diatur oleh hormon dan suplai asam amino dan energi
• Secara kebutuhan energi : MAHAL– Membutuhkan 5 ATP tiap ikatan peptida
• Merupakan 20 % pengeluaran energi tubuh
• Sintesis protein• Another link
Turnover Protein
Katabolisme proteinEnzim-enzim yang berperanan• Glutamat dehidrogenase• Glutamin sintetase• Amino transferaseFungsi umum :Untuk merubah ion
ammonium menjadi α-amina nitrogen pada beberapa asam amino
Contoh : Glutamat dehidrogenase
Contoh : Glutamin sintetase
Contoh : Amino Transaminase
Pembentukan masing-masing asam amino
• Kerjasama katabolisme dan anabolisme
• Merupakan kombinasi dari hasil kerja enzim-enzim tersebut
Pembentukan Alanin :
• Serin dan sistein
Serin menjadi Glisin
Phenil alanin dan tirosin
• Coba lihat pembentukan asam amino lainnya…………..
Sintesis dan Degradasi Protein
• Sintesis harus melebihi degradasi untuk mencukupi deposisi dan sekresi netto protein
• Perubahan pada deposisi dapat di capai dengan kombinasi perubahan sintesis dan degradasi
• Mencukupi bagi kontrol yang baik untuk deposisi protein
Sintesis
Degradasi
Turnover Proteins• Degradasi dan resintesis protein
– Sejumlah asam amino didegradasi dan harus digantikan melalui intake makanan• ‘Obligatory losses’
• Untuk adanya pertumbuhan dibutuhkan synthesis > degradation
Pengaturan Hormonal• Insulin
– Ketersediaan glukosa ke sel bertambah – Pertumbuhan sintesis protein
• Glukagon– Sintesis protein berkurang– Degradasi protein bertambah
Katabolisme Protein• Terjadi pada saat
– Protein diet melebihi kebutuhan – Komposisi yang diabsorbsi asam amino
tidak seimbang– Glukoneogenesis meningkat
Katabolisme Protein• Sejumlah hasil katabolisme protein
dapat ditemukan setiap waktu– Diekspresi sebagai urinary nitrogen
excretion• Sisa rantai karbon digunakan untuk energi,
ekskresi nitrogen dalam bentuk urea• Nitrogen minimal yang diekskresikan
disebut endogenous urinary nitrogen (EUN)
Katabolisme Protein• Protein dipecah menjadi asam amino
oleh enzim-enzim protease dan peptidase
• Half life protein berbeda-beda, dari hitungan milidetik sampai ratusan jam
• Terdapat 2 jalur utama degradasi protein
2 jalur utama degradasi protein
• Jalur lisosom : untuk protein ekstraseluler, membran protein dan protein intraseluler yang half-lifenya panjang : jalur ini spontan, tidak membutuhkan ATP
• Jalur ubikuitin-proteasom : Untuk protein yang abnormal, berumur pendek: berlangsung di sitosol dan butuh ATP
Marker oleh ubikuitin
Pembuangan zat sisa NH3• NH3 beracun dan harus secepatnya
didetoksifikasi dan diekresikan dari tubuh – Ikan : NH3– Mammalia : Urea– Burung : Asam Urat
• Sintesis asam urat– Jalur yang sama dengan purin
• Sintesis urea— siklus urea – Detoksifikasi NH3 menjadi ureum– Sintesis arginin
Eksresi Nitrogen Urin
Urin
Ginjal
HEPAR
Urea
Urea
CO2
Asam Amino Asam ketoNH3
Darah
Biosintesis Urea• Dibagi atas 4:1. Proses Transaminasi :bertujuan
untuk memindahkan gugus Amina dari berbagai asam amino ke Glutamat
2. Deaminasi oksidative glutamat : dengan enzim glutamat dehidrogenase maka gugus NH3 dikeluarkan
3. Transport amonia (NH3) : amonia akan dibawa dalam bentuk “aman” dengan diikatkan ke glutamin (glutamin sintetase) dan dilepaskan kembali oleh glutaminase
4. Sintesis urea : beberapa diantaranya terjadi di mitokondria sel hepar, sisanya di sitosol
Metabolik disorder• Hiperamonemia tipe 1 : def
karbamoil fosfat sintetase• Hiperamonemia tipe 2 : def ornitin
transkarbamoilase• Sitrulinemia : def arginosuksinat
sintetase• Arginosuksinasiduria: def
arginosuksinase• Hiperarginemia: def arginase
Deaminasi• Pengeluaran gugus amino dari asam
amino tanpa dipindahkan• Menghasilkan ammonia dan asam α-
keto– Ammonia dikeluarkan melalui siklus
urea– Asam α-keto acid dimetabolisasi melalu
beberapa jalur• Dikatalisasi oleh enzim dehidratase
– Pyridoxal phosphate (PLP) membutuhkan (B6)
Deaminasiamino
Asam α-KetoDehydratasePLP H2O
Asam α-Keto+ NH4
• Asam keto – Masuk siklus TCA dan dipecah menjadi
CO2 dan H2O serta melepaskan energi– Digunakan sebagai glukoneogenesis
• Beberapa, tapi tidak semua asam amino • Pada hepar (dan renal)
– Lipogenesis (biosintesis asam amino)– Ketogenesis
• Badan ketone (asetosetat, asetil-KoA)• Digunakan sebagai sumber energi oleh
beberapa jaringan
Penggunaan Asam Keto Untuk Energi
Kerangka karbon protein
Asam Amino Ketogenik• Leusin dan isoleusin
– Dikonversi menjadi asetoasetat atau asetil KoA pada hepar• Sumber energi bagi jaringan lain
Kelainan-kelainan pada konversi metabolisme kerangka karbon
protein• Gangguan metabolisme bisa berupa blok,
inhibisi, maupun defisiensi pada masing-masing metabolisme kerangka karbon.
• tirosin; tirosinemia tipe 1, tipe2 dan neonatal tirosinemia
• Alkapton uria: kekurangan enzim homogentisat oksidase, urin nerwarna kegelapan jika teroksidasi udara, gejala lain berupa artritis dan pengumpulan pigmen di sendi
Maple syrup urin disease• Kelainan metabolisme kerangka asam
amino bercabang, terdapat peningkatan leusin, isoleusin, asam α-keto dan asam α-hidroksi
• Urin berbau sirup maple, gejala, muntah,asidosis dan koma
• Mekanisme:belum diketahui pasti• Terapi: ganti sumber protein diet,
nno/rendah leusin, isoleusin, asam α-keto dan asam α-hidroksi
Keterkaitan Antara Asam Amino
• Metionin dapat dikonversi ke Sistein– Jika terdapat kekurangan Cys dalam makanan,
Met dikonversi menjadi Cys dan Met jadi ikut berkurang
– Hingga 50% kebutuhan Cys dipenuhi oleh Met• Phe dapat dikonversi menjadi Tyr
– Kebutuhan Phe + Tyr
CCH
O
O–
NH3+
CH2
CCH
O
O–
NH3+
CH2
HO
Conditionally Essential Asam Amino
• Asam amino dapat menjadi essensial pada konsisi fisiologi tertentu– Contoh: tirosin menjadi essensial pada
orang yang menderita “phenylketonuria (PKU)”
Biosintesis Asam Amino Nonessential
• Tirosin– Dari phenylalanine (PKU; 1 / 15,000)
• Phenylalanine hidroksilasi• Tyrosine penting untuk sintesis adrenalin,
noradrenalin, thyroxine dan melanin
Phenylketonuria (PKU)• Kondisi Normal :
Phenylalanine (essential aa)
Tyrosine (nonessential aa)
Phenylketonuria (PKU) • Pada PKU:
– Phenylalanine meningkatDapat mengakibatkan retardasi mental Kondisi diturunkan (genetik)
Phenylalanine (essential aa)
Tyrosine (nonessential aa)
Siklus Urea
O||
2 NH3 + CO2 H2N–C–NH2 + H2O
• Reaksi keseluruhan
• Membutuhkan energi (3 ATP)• Urea didifusi dari sel hepar ke cairan tubuh• dieksresikan melalui ginjal
Boisen et al. (2000)