METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO

METABOLISME PROTEIN DAN ASAM AMINO Oleh : Budianto, S.Pi., MP., M.Sc Program Studi Budidaya Perairan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Universitas Brawijaya PROTEIN  Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat.  Proporsi protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%. 2 PROTEIN  Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan.  Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk mem-back up sumber glukosa pada saat puasa. 3 METABOLISME PROTEIN dan ASAM AMINO Metabolisme Protein dan Asam Amino Meliputi:  Pencernaan dan Absorbsi Protein  Oksidasi Asam Amino  Pembentukan Asetil Koenzim A  Siklus Urea  Biosintesis Asam Amino Faktor-faktor metabolisme protein 1. Sumber protein 2. Ukuran partikel 3. Perlakuan terhadap bahan makanan sebelum atau pada saat prosesing 4. Jumlah makanan yang dikonsumsi 5. Ukuran dan umur organisme hidup 6. Suhu, pH dan lain-lain. 7. Kelenjar pencernaan 8. Komponen non-protein dalam makanan Pencernaan dan Absorpsi Protein • Protein dicerna dalam lambung & usus menjadi AA, yang diabsorbsi & dibawa oleh darah ke hati • Sebagian AA diambil oleh hati, sebagian yang lain diedarkan ke dalam jaringan-jaringan di luar hati • Protein sel tubuh dibentuk dari AA • Kelebihan AA akan diubah menjadi asam keto yang dapat masuk ke dalam siklus asam sitrat atau diubah menjadi urea • Asam amino yg terdapat dalam darah berasal dari 3 sumber : 1. Hasil absorpsi melalui dinding usus 2. Hasil penguraian protein dalam sel 3. Hasil sintesis AA dalam sel • Hati berfungsi sbagai pengatur konsentrasi asam amino dalam darah PENCERNAAN & ABSORBSI PROTEIN PENCERNAAN DAN ABSORPSI PROTEIN Protein dalam makanan Lambung Proteinase Peptida Denaturasi (HCL) dan hidrolisis (Pepsin) Usus Polipeptida & oligopeptida Tripeptida dan dipeptida Hidrolisis (Karboksipeptidase, tripsin, khimotripsin, dan leastase) Hidrolisis (tripeptidase dan dipeptidase) Asam amino (AA) Absorbsi AA dalam darah Metabolisme protein meliputi : 1. Untuk penguraian atau pemecahan sempurna 1AA* + 4.6 O2 4.5 CO2 + 1.2 NH3 + 2.5H20 + 0.03 H2S + 24.8 ATP Dalam unit berat: 1 g AA + 1.25 g O2 1.7g CO2 + 0.17 g NH3 + 0.38 g H2O + 0.21 mol ATP Metabolisme protein meliputi : 2. Untuk glukoneogenesis 1AA* + 42.6 O2 2.3 CO2 + 1.2 NH3 + 0.66H20 + 0.35 glukosa + ATP Dalam unit berat: 1 g AA + 0.68 g O2 0.86 g CO2 + 0.17 g NH3 + 0.12 g H2O + 0.53 g glukosa + 0.095 mol ATP Metabolisme protein meliputi : 3. Untuk sintesis protein 1AA* + 6 ATP 100 protein + 1H20 Dalam unit berat: 1AA + 0.051 ATP 0.85 g protein + 0.15 g H20 Catatan : *AA = jumlah asam amino dengan berat molekul rata-rata 118 g dan BMprotein = n x 100 g, dimana n = jumlah asam amino METABOLISME PROTEIN METABOLISME ASAM AMINO METABOLISME ASAM AMINO  Katabolisme Asam Amino  Katabolisme Atom N  Transaminasi  Deaminasi Oksidatif  Pembentukan Asetil Koenzim A  Siklus Urea  Katabolisme Atom C  Biosintesis Asam Amino  Produk Khusus METABOLISME ASAM AMINO KESEIMBANGAN NITROGEN  N positif (sintesis > katabolisme) mis. pertumbuhan, penyembuhan, reproduksi  N seimbang (sintesis = katabolisme) mis. dewasa normal, sehat  N negatif (sintesis < katabolisme) mis. kelaparan, sakit KATABOLISME ASAM AMINO KATABOLISME ASAM AMINO (Atom N)  Transaminasi  Deaminasi oksidatif  Pembentukan Asetil Koenzim A  Siklus urea • Transaminasi - Proses katabolisme AA yg melibatkan pemindahan gugus amino dari satu AA kepada AA lain. - Reaksi pelepasan gugus amino yang dikatalisis enzim transaminase atau aminotransferase. - Gugus amino dari AA dipindahkan kepada salah satu dari tiga senyawa keto : asam piruvat, alpha ketoglutarat atau oksaloasetat. Transamination H - R1 C COO + R2 + NH3 C COO - O Transaminase H - R1 C COO O + R2 - C COO + NH3 • Deaminasi Oksidatif • Pemecahan gugus amina dari asam glutamat menjadi ion amonium (NH4+) & a-ketoglutarat. • Dikatalisis oleh enzim glutamat dehidrogenase dengan kofaktor NAD+ atau NADP+ yg ada dalam mitokondria. • Reaksi ini dapat menggabungkan amonium ke glutamat atau melepaskan amonium dari glutamat (reversible). • Nitrogen yang diikat glutamat berasal dari reaksi transaminasi asam amino lain. 24 Oxidative Deamination Pembentukan Asetil Koenzim A • Asetil koenzim A : senyawa penghubung antara metabolisme AA dengan siklus asam sitrat • Dua jalur metabolik yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A : 1. Melalui jalur piruvat 2. Melalui Asam Asetoasetat Pembentukan Asetil Koenzim A Siklus Urea • Berhubungan dengan reaksi deaminasi (melepaskan gugus -NH2 dalam bentuk ammonia NH3, dan akan dikeluarkan tubuh dalam bentuk urea) • Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ammonia NH3 yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea dalam hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea (CH4N2O) yang selanjutnya dikeluarkan melalui ginjal berupa urin. • Proses terjadi di dalam siklus urea Pembentukan Urea Pembentukan Urea Oxidative Deamination KATABOLISME KERANGKA C DARI ASAM AMINO  Pemecahan asam amino  Bentuk zat antara metabolik utama yang dapat diubah menjadi glukosa atau dapat dioksidasi pada daur asam sitrat  Kerangka karbon 20 asam amino pembentuk protein disalurkan menjadi 7 molekul : asetil KoA, asetoasetil KoA, piruvat, α-ketoglutarat, suksinil KoA, fumarat dan oksalo asetat  Asam amino yang dipecah menjadi asetil-KoA atau asetoasetil-KoA disebut ketogenik  Asam amino yang dipecah menjadi piruvat, α-ketoglutarat dan suksinil KoA, fumarat atau oksaloasetat disebut glukogenik • Dari 20 asam amino dalam protein – Leusin dan Lisin bersifat ketogenik – Isoleusin, Fenilalanin, Threonin, Triptofan, dan Tirosin bersifat ketogenik dan glukogenik . Sebagian kerangka karbonnya membentuk asetil-KoA atau asetoasetil-KoA, sedangkan lainnya membentuk senyawa yang potensial untuk sintesis glukosa – 13 Asam Amino yang lain digolongkan sebagai asam amino glukogenik BIOSINTESIS ASAM AMINO • asam amino non esensial dihasilkan pada Hati • Semua asam amino berasal dari senyawa Glikolisis, siklus asam sitrat, dan pentose phosphat pathway Konversi Asam Amino Menjadi Produk Khusus - Sulfat Urin - Histamin - Arginin - Serotonin - Melatonin - Melanin - Epinefrin - Norepinefrin - Gamma-Aminobutirat - Kreatinin - Glisin - Alpa-Alanin - Dipeptida Beta-Alanil