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 Cleaves peptide bonds on carboxyl side of basic amino acids^ (argenine or Lysine) Chymotrypsin (chymotrypsinogen) Trypsin Cleaves peptide bonds on carboxyl side of aromatic amino acids^^ Elastase (proelastase) Elastin and other Proteins Cleaves peptide bonds on carboxyl side of aliphatic amino acids^^^ Carboxypeptidase A (procarboxypeptidase A) Cleaves peptide bonds on carboxyl terminal amino acids with aliphatic or aromatic side chains Carboxypeptidase B (procarboxypeptidase B) Cleaves peptide bonds on carboxyl terminal amino acids with basic side chains Small Intestine mucosa ... Trypsinogen Aminopeptidases Polypeptides Cleaves amino terminal amino acid from peptide Carboxypeptidases Cleaves carboxyl terminal amino acid from peptide Endopeptidases Cleaves mid portions of peptide Dipeptidases Dipeptides ----> two amino acids

Absorpsi Bervariasi ; ko-transport yang tergantung jumlah natrium Dipeptida 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

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 protein Enzim-enzim yang berperanan Glutamat dehidrogenase Glutamin sintetase Amino transferase Fungsi 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

Turnover Proteins Degradasi dan resintesis protein Sejumlah asam amino didegradasi dan harus digantikan melalui intake makanan ‘Obligatory losses’ Untuk adanya pertumbuhan dibutuhkan synthesis > degradation Sintesis Degradasi

Pengaturan Hormonal Insulin Glukagon 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 HEPAR Asam Amino Asam keto NH3 CO2 Urea Darah Ginjal Urea Urin

Biosintesis Urea Dibagi atas 4: Proses Transaminasi :bertujuan untuk memindahkan gugus Amina dari berbagai asam amino ke Glutamat 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)

Deaminasi amino Dehydratase + NH4 Asam α-Keto Asam α-Keto PLP H2O

Penggunaan Asam Keto Untuk Energi 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

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

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 meningkat Dapat mengakibatkan retardasi mental Kondisi diturunkan (genetik) Phenylalanine (essential aa) Tyrosine (nonessential aa)

Siklus Urea Reaksi keseluruhan O || 2 NH3 + CO2   H2N–C–NH2 + H2O Membutuhkan energi (3 ATP) Urea didifusi dari sel hepar ke cairan tubuh dieksresikan melalui ginjal

Boisen et al. (2000)