Metabolisme Protein (PowerPoint) by wahyucyulian

VIEWS: 2,003 PAGES: 53

									METABOLISME
  PROTEIN

dr Marisa MPK
  Tujuan Instruksional Umum
• Memberikan pemahman tentang:
  – Degradasi & sintesis protein tubuh
  – Metabolisme kerangka karbon asam amino
  – Kaitannya dgn siklus krebs &
    glukoneogenesis
  – Sintesis amonia & ureum
  – Penyakit akibat gangguan metabolisme
    protein.
   METABOLISME PROTEIN
•Protein → disusun oleh berbagai asam
amino melalui ikatan peptida.

   Protein                Produk Khusus


             Asam amino

                            Intermediate Amfibolik
     UREA
• Ada 20 jenis asam amino di alam yang
  berkaitan dengan sintesis protein di dalam
  tubuh dan ini mendukung proses
  kehidupan.
• Asam amino ada yang disintesis dlm
  tubuh ada yang tidak.
           Asam amino dibagi 3
1.   Asam Amino non-esensial
     adalah asam amino yang dapat disintesis oleh
     tubuh manusia yaitu alanin, asparagin, aspartat,
     sistein, glutamat, glutamin, glisin, prolin,
     hidroksiprolin, serine dan tirosin.
2.   Asam amino esensial
     Adalah asam amino yang tidak dapat disintesis
     oleh tubuh manusia harus diperoleh dari diit atau
     makanan yang dimakan setiap hari. Yaitu
     isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin,
     triptofan, dan valin.
3.   Asam amino semi-esensial
     Yaitu arginin dan histidin
        Fungsi Protein
1. Senyawa pembangunan matrial
    – Dinding sel
    – Penyusun jaringan dan organ
2. Senyawa pembangun matrial fungsional
    – Enzim
    – Hormon
    – Anti bodi
    – Protein plasma
• Protein dalam makanan ada 2 jenis
   Protein hewani
   Protein nabati
• Protein hewani lebih baik dari pada protein
  nabati sebab kandungan asam amino
  esensialnya banyak dan lengkap,
  biovabilitasnya tinggi serta mudah dicerna.
• Protein standar sebagai pembanding adalah
  protein air susu ibu dan protein telur ayam
  kampung.
             BIOSINTESIS ASAM-AMINO
                  NON-ESENSIAL
1. Alanin
• Alanin disintesis dari piruvat melalui transaminasi
yang memerlukan glutamat atau aspartat
    –   Piruvat + amin dari glutamat→ Alanin + 
        ketoglutarat
    –   Piruvat + amin dari asparat → alanin + oxaloasetat

2. Glutamat
• Glutamat melalui sintes reduktif dari alfa-
ketoglutarat, memerlukan amonium dan NADPH atau
NADH serta enzim L-Glutamat dihidrogenase.
3. Aspartat
• Disintesis dari oxaloasetat melalui reaksi
   transaminasi seperti pada sintesis alanin.

4. Glutamin
• Disintesis dari glutamat dengan tambahan
   amonium dan ATP yang memerlukan ion Mg.

5. Asparagin
• Disitesis dari aspartat dikatalisis oleh
   asparagin sintetase yang membutuhkan kation
   Mg
6. Serin
• Disintesis dari 3 fosfogliserat suatu senyawa
intermediat glikolisis.
• Senyawa ini dijadikan piruvat kemudian melalui
transaminasi dengan donor gugus amin dari satu
asam alfa amino sehingga terbentuk serin.

7. Glisin
• Di dalam hepar terdapat enzim glisin
transaminase yang dapat mengubah glikosilat dan
glutamat atau alanin menjadi glisin. Dapat juga
glisin disintesis dari serin dengan bantuan
tetrahidro folat.
8. Prolin
• Di sintesis dari glutamat melalui jalur yang
   terbalik dengan katabolismenya. Prolin dapat
   mengalami hidrosilasi menjadi hidroksiprolin.

9. Sistein
   • Asam amino non-esensial yang mengantung
     sulfur
   • Disintesis dari asam amino esensial yaitu
     metionin

10. Tirosin
• Disintesis dari asam amino esensial fenilalonin
    dikatalisis oleh fenilalanin hidroksilase
  KATABOLISME PROTEIN DAN NITROGEN
            ASAM AMINO


• Hasil katabolisme protein→ amonia diperoleh
  dari proses deaminasi nitrogen alfa-amino dari
  suatu asam alfa amino.
• Amonia → bersifat toksis→ dibuang dengan
  dibawa ke hepar→ diubah menjadi glutamin
• Di hepar, glutamin mengalami deaminasi dan
  selanjutnya dimetabolisme menjadi urea oleh
  hepar.
• Urea bersifat mudah larut dalam air sehingga
  mudah dibuang oleh ren bersama urine.
• Pada sirosis hepar atau hepatitis berat →
  amonia sedikit diubah menjadi urea →
  amonia tertimbun dalam darah →
  hiperamonemia → toksis terhadap saraf
  sampai koma.
• Turn-over protein (nitrogen balance)
    Yaitu perbedaan jumlah total nitrogen yang
    masuk tubuh (intake) dengan jumlah total
    protein yang hilang melalui feses, urine dan
    keringat.
Nitrogen Balance
• Keseimbangan nitrogen (+) → jumlah
  masuk > dari jumlah keluar
  – Pertumbuhan pada bayi & wanita hamil
• Pada orang dewasa sehat umumnya 
  seimbang (nitrogen balance).
• Keseimbangan nitrogen (-)  jumlah
  nitrogen yang masuk < daripada yang
  digunakan.
   – Luka bakar luas, demam tinggi, kanker
     lanjut, infeksi paru kronis, marasmus,
     kwashiorkor
• Setiap hari tubuh memecah protein 1-
  2% dari total protein tubuh, terutama
  protein otot.
• 20-25% protein  dijadikan urea,
  sedangkan tulang punggungnya
  rantai karbon  didegradasi menjadi
  intermediate amfibolik  untuk
  sintesis senyawa lain.
• Degradasi protein berlangsung dgn
  kecepatan yang bervariasi tergantung
  pada keadaan & kebutuhan.
• Kecepatan degradasi yg tinggi terjadi
  pada protein otot jaringan struktural
  yg berkembang atau mengalami
  suatu proses.
• Kepekaan protein untuk degradasi
  tergantung waktu paruhnya (t1/2).
• Protein yang punya waktu paruh pendek:
  – Prolin, glutamat, serin & treonin.
• Hepar punya waktu paruh: 30 menit – 150
  jam tergantung komposisi asam amino
  penyusunnya.
• Enzim yang punya waktu paruh pendek
  (0,5-2 jam): triptofan oksigenase, tirosin
  transaminase & HMG-KoA reduktase.
 • Enzim dgn waktu paruh > 100 jam:
   aldolase, laktat dehidrogenase & sitokrom.
                    PROTEIN TUBUH

Pemecahan Protein
                                    Sintesis Protein

                    Asam amino


                     katabolisme
• Asam amino berlebih tidak dapat disimpan 
  maka akan dikatabolisme menjadi urea.
• Urea (toksis)  dibuang.
• Intake protein untuk memepertahankan
  kesehatan  30-60 g dari makanan.
• Enzim proteolitik → menghidrolisis protein
  dengan memutus ikatan peptida
• Endopeptidase yaitu pepsin, tripsin dan
  kemotripsin memutus ikatan peptida dibagian
  tengah dari suatu rantai polipeptida
• Exopeptidase → memutus ikatan memutus
  ikatan peptida diujung terminal amino atau
  diujung terminal karbuksi sehingga
  menghasilkan asam amino bebas.
            Biosintesis Urea
1.   Transminasi
2.   Deaminasi Oksidatif Glutamat
3.   Transport urea
4.   Siklus Urea
Gambar 1: Nasib Nitrogen pada Katabolisme Asam Amino



     Asam Alfa Amino                       Asam Alfa Keto

      Transaminasi


     Alfa-Ketoglutarat                   L-Glutamat


   Deaminasi oksidatif

                 NH3               CO2
             Siklus Urea


                           Urea
•   Nitrogen asam alfa-amino dimetabolisme
    melalui glutamat.
•   Interkonversi melalui proses transaminasi
    terjadi antara pasangan asam alfa-amino
    dengan asam alfa-keto.
•   Asam amino yang tidak mengalami
    transaminasi yaitu lisin, treonin, asam amino
    siklik prolin dan hidroksi prolin.
•   Transaminasi dikatalisis oleh enzim
    transaminase → bersifat reveresible →
    berperan pada proses katabolisme dan
    biosintesis.
• Enzim alanin-piruvat transaminase dan
  glutamat-alfa-ketoglutarat transaminase
  ada hampir di semua sel mamalia.
• Enzim ini mengkatalisis perpindahan gugus
  amino dari kebanyakan asam amino ke
  alanin (dari piruvat) dan glutamal (dari
  alfa-ketoglutarat).
• L-glutamat merupakan asam amino yg dpt
  mengalami deaminasi oksidatif sehingga
  sintesis amonia terjadi terutama melalui
  konversi nitrogen asam alfa amino ke
  nitrogen alfa amino dari L-glutamat.
• Berbagai penyakit dpt menaikkan kadar
  enzim ini di dlm serum darah.
• Gugus alfa amino dari asam amino
  ditransfer menjadi alfa-ketoglutarat
  membentuk L-glutamat atau sebaliknya.
• Pada reaksi ini dilepas atau digunakan
  amonia.
• Reaksi ini memerlukan enzim glutamat
  tranasminase & glutamat dehidrogenase
  yg perlu NAD atau NADP.
• Aktivitas glutamat dehidrogenase di hepar
  diatur melalui inhibitor allosterik ATP, GTP
  & NADH, tetapi dpt dipacu oleh ADP.
• Amonia bersifat racun (toksis) dapat
  memperpendek umur sel.
• Bakteri usus dapat memproduksi amonia
  dan diabsorpsi oleh usus masuk ke darah
  vena porta sampai ke hepar.
• Pada ruptur varises esofagus  banyak
  protein globin dimetabolisme oleh
  bakteri usus menghasilkan amonia 
  meningkatkan kadar amonia darah 
  hiperamonemia.
• Kadar amonia yang masih di perkenankan
  10-20 mg/dl.
• Amonia dibuang melalui tubulus ren dan
  keluar bersama urin.
• Ekskresi amonia ada kaitannya dengan
  mempertahankan keseimbangan asam
  basa darah.
• Otak dapat mengubah amonia menjadi urea
  tetapi tidak signifikan untuk membuang
  amonia pada hiperamonemia.
• Untuk detoksifikasi amonia di otak dilakukan
  dgn jalan mengubah amonia  glutamin dgn
  tambahan glutamat & enzim glutamat
  sintetase.
• Glutamatnya berasal dari alfa-ketoglutarat
  hasil dari siklus krebs.
Glu + Mg-ATP                  Mg-ADP + Pi


                Glutamin
   NH3          Sintetase
(amonium)                    Glutamat

               Glutaminase


       Glu                   H2O
• Amonia merupakan racun saraf sehingga
  memberikan simpton tremor, berbicara
  tidak jelas, penglihatan kabur dan
  berkunang-kunang, bila berat dapat terjadi
  kematian.
• Terapi umumnya dengan pemberian
  antibiotik umtuk membunuh bakteri usus &
  hemidialisis dgn tujuan untuk menurunkan
  kadar amonia darah.
• Alanin & glutamat merupakan pembawa
  nitrogen dlm darah dari otot.
• Alanin diambil oleh hepar, sedangkan
  glutamat diambil oleh usus & ren.
• Keduanya dpt mengubah asam amino 
  amonia.
• Alanin melalui jalur glukoneogenesis
  dioksidasi  piruvat  glukosa.
• Glukosa di hepar masuk ke darah & di bawa ke
  otot  dioksidasi menghasilkan piruvat.
• Piruvat  selanjutnya melalui transminase 
  alanin  masuk ke darah dibawa ke hepar
  (siklus glukosa-alanin).
• Di hepar alanin mengalami deaminasi diubah
  menjadi piruvat & gugus aminnya dikatabolisir 
  urea.
• Proses perubahan di sebut: siklus alanin.
Gambar: Siklus Alanin
• Urea merupakan produk akhir dan utama
  dari hasil katabolisme hitrogen dalam
  tubuh, khususnya di hepar.
• Orang dewasa yang mengkonsumsi 300
  gram karbihidrat, 100 gram lemak dan 100
  gram protein setiap hari akan
  mengekskresi sekitar 16,5 gram nitrogen
  yang 95 % di buang melalui urin dan 5 %
  melalui feses.
• Awal sintesis urea diperlukan amonia,
  karbondioksida dan aspartat, di sini di
  perlukan ada 5 macam enzim.
• Sintesis 1 molekul urea membutuhkan 3
  molekul ATP, 1 molekul amonium, biotinil-
  CO2 & alfa-amino nitrogen aspartat.
• Pada awal reaksi perlu: N-asetilglutamat
  sbg aktivator.
• Beberapa enzim sintesis urea bekerja dlm
  matrix mitokondria & lainnya dlm sitosol.
• Di dalam siklus urea terbentuk ornitin yang
  oleh enzim orginase akan diurai menjadi
  urea dan ornitin, urea akan di buang lewat
  urin dan ornitin kembali akan melanjutkan
  siklus urea.
• Pada awal reaksi sistensis urea adalah
  pembentukan karbomoil fosfat sintetase yang
  diaktifkan secara allosterik oleh N-asetiglutamat.
• Di dalam siklus urea terbentuk arginin yang oleh
  enzim agrinase akan diurai menjadi urea dan
  ornitin, urea akan dibuang lewat urin dan ornitin
  kembali akan melanjutkan siklus urea.
• Enzim ini terdapat didalam ren, otak, kelenjar
  mamae, testis dan kulit.
• Ornitin dan lisin merupakan inhibitor kompetitif
  dengan dengan arginin.
• Pada diit tinggi protein atau pada keadaan
  kelaparan lama, aktivitas nasetilglutama
  sintetase dann N-asetil hidrolase meningkatkan
  sehingga kecepatan siklus urea juga meningkat
  dan urea banyak yang dihasilkan.
• Pada orang tua ekskresi urea yang banyak
  lewat urin akan membahayakan sebab ekskresi
  urea itu akan membawa banyak kation terutama
  ion Ca yang dapat menyebabkan osteoporesis,
  disamping itu ekskresi urea membawa banyak
  air shg dapat menimbulkan dehidrasi pada
  orang tua yang minumnya sedikit.
Penyakit Dengan Hiperamonemia dan Uremia


• Hiperamonemia
  – Meningkatnya kadar amonia dalam darah.
  – Amonia dihepar tidak dapat diubah menjadi
    urea karena gangguan hepar.
• Uremia
  – Meningkatnya kadar ureum dalam darah.
  – Fungsi hepar baik tapi fungsi ren terganggu.
  – Diet penderita harus diberikan protein yang
    sesuai dengan kebutuhan normalnya.
 Katabolisme tulang-punggung karbon
           dari asam amino
• Asam amino glukogenik yaitu alanin, orginin,
  aspertat, sistein, glutamat, glisin, histidin,
  hidroksiprolin, metionin, prolin, serin, treonin
  dan valin.
• Asam amino ketogenik yaitu leusin.
• Asam amino glukogenik dan ketogenik yaitu
  isoleurin, lisih, fenilanolih, triptafan dan
  tirosin.
• Reaksi umumnya di awali diawali oleh
  lepasnya gugus alfa-amino.
1. Asparagin dan aspartat membentuk
   oxaluasetat, dikatalisis oleh asparaginase
   dan transaminase
2. Glutamin dan glutamat membentuk alfa-
   ketoglutarat.
3. Arginin membentuk ornitin.
4. Ada 6 asam amino yaitu glisinalanin, sistein,
   serin dan treonin membentuk piruvat
   sebagai intermediat.
5. Ada 12 asam amino membentuk intermediet
   asetil- ko a. Proses ini memerlukan aktivitas
   piruvat dehidrogenase membentuk piruvat.
   Jasa di perlukan vitamin c sebagai reduktor.
                Tirosinemia
• Penyakit genetis
• Tipe I : gangguan enzim fumaril asetoasetat
  hidrolase mengakibatkan kadar tirosin plasma
  naik sampai 6- 12 mg/dl.
• Gejala : diare, muntah.
• Terapi : diet rendah tirosin dan kenilalanin.
• Tipe II : gangguan pada enzim tirosin
  transaminase.
• Gejala : lesi mata, kulit dan retordari mental
  berat.
             Alkaptonuria
• Penyakit genetis yang ditandai dengan
  warna urin yang gelap.
• Keadaan lanjut didapatkan warna kulit dan
  jaringan gelap karena mengalami
  pigmentasi (orchronosis ).
• Karena adanya oksidasi homogen tidak
  oleh enzim polifenol oksidase membentuk
  benzomuinon asetat.
            Fenil ketonuria
• Kegagalan mengubah kenilanin menjadi
  tirosin sehingga kadar kenilanin darah naik
  dan terbentuk intermediat fenilpiruvat dan
  felasetat.
• Perubahan asam amino menjadi produk
  khusus.
   Jenis asam amino yang lain
Glisin
• Glisin bersama alanin merupakan
    penyusun utama fraksi senyawa nitrogen
    dalam plasma darah pada manusia.
• Glisis prekursor dari :
    1.   Heme
    2.   Putrin
    3.   Konjugat glisin
    4.   Kreatin
Histamin
 – Senyawa penting pada proses alergi
 – Dibentuk dari histidin melalui reaksi
   dekarboksilasi.

Poliamin
 – Arginin merupakan donor formamidin untuk
   sintesis kreatin dasn streptomisin pada
   primata
 – Poliamin mempunyai efek hipotermik dan
   hipotensif serta memacu biosontesis DNA dan
   RNA.
Serotonin
• Serotonin disintesis dari triptofan dengan
  dikatalisis oleh tritofan hidrolase dalam sel
  hepar, menghasilkan 5 hidrokasi triftofan yang
  kemudian mengalami dekorboksilasi menjadi
  serotonin (5-Hidroksitriftamin)
• Merupakan vasokonstriktur otot polos yang kuat.
• Di hepar, ren dan bakteri usus, melalui
  dekarboksilasi triptofan dapat diubah menjadi
  triptamin dan selanjutnya menjadi idole-3-asetat
  dibuang melalui urin.
Melanin
• Merupakan polimer katabolik tirosin yang
  dapat berupa eumelanin dan feomelanin,
  dihasilkan oleh sel melanosit (sel pigmen)
  dari membran melanosom.
• Memberikan warna sawo matang pada
  kulit dan kornea mata.
• Reaksi awalnya oleh enzim tergantung Cu
  yaitu tirosin hidroksilase.
Kreatinin
• Di ekskresi sebagai fungsi masa otot.
• Terdapat di dalam otot, otak, dan darah.
• Perubahan kreatinin menjadi kreatin
  terjadi secara irreversibel.
• Pada prosesnya di ren terjadi transfer
  gugus guanidino dari orginin ke glisin
  membentuk guanidoasetat (glikosiamin).
  Gamma-amino butirat (gaba)
• Disintesis dari L-glutamat melalui proses
  dekarboksilasi yang memrlukan L-
  glutamat dekarboksilase dan piridoksal
  fostat.
• Terdapat sebagai penyusun saraf pusat.
             Kesimpulan
• Metabolisme protein mempunyai peranan
  yang penting dalam tubuh kita
• Bila ada kelainan gejala penyakit sesuai
  metabolisme yang terganggu

								
To top