Metabolisme protein

Proses Katalisis protein menjadi asam amino terjadi pada saluran pencernaan di dalam tubuh. Proses pencernaan ini

terjadi di mulut, lambung, danusus halus hingga asam amino di angkut ke dalam darah. Di dalam

mulut terjadi pencernaan protein secara mekanik dan enzimatis oleh enzim saliva menjadi

polipeptida protein, selanjutnya polipeptida protein di dalam lambung dikatalisis oleh enzim

kelenjar lambung (pepsin, renin) dan asam lambung (HCL) menjadi oligopeptida, proteosa,

dan pepton yang selanjutnya dikatalisis oleh cairan pancreas (tripsin, kimotripsin,

karboksipeptidase) cairan empedu/hati, enzim kelenjar usus halus (aminopeptidase,

dipeptidase), dan bakteri usus halus hingga menjadi asam amino di dalam darah dan limfa.

Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi melalui

dinding usus, asam amino tersebut sampai ke dalam pembuluh darah. Proses absorpsi ini

ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino dikarboksilat atau

asam diamino diabsorpsi lebih lambat daripada asam amino netral.

Degradasi protein (katabolisme) terjadi dalam dua tahap.

a. Protein mengalami modifikasi oksidatif  untuk menghilangkan aktivitas enzimatis.

b. Penyerangan protease yaitu enzim yang berfungsi untuk mengkatalis degradasi

Protein yang terdapat di dalam sel dan makanan didegradasi menjadi monomer

penyusunnya (asam amino) oleh enzim protease yang khas. Protease tersebut dapat

berada di dalam lisosom maupun dalam lambung dan usus.

Katabolisme protein makanan pertama kali berlangsung di dalam lambung. Di tempat ini

protease khas (pepsin) mendegradasi protein dengan memutuskan ikatan peptida yang ada di

sisi NH2 bebas dari asam amino aromatik, hidrofobik, atau dikarboksilat. Kemudian di dalam

usus protein juga didegradasi oleh protease khas seperti tripsin, kimotripsin,

karboksipeptidase dan elastase.

Hasil pemecahan ini adalah bagian-bagian kecil polipeptida. Selanjutnya senyawa ini dipecah

kembali oleh aktivitas aminopeptidase menjadi asam-asam amino bebas. Produk ini

kemudian melalui dinding usus halus masuk ke dalam aliran darah menuju ke berbagai organ

termasuk ke dalam sel. Dalam proses katabolisme protein maka akan dihasilkan amonia

sebagai hasil deaminasi oksidatif, zat ini merupakan bahan yang bersifat racun dan harus

dikeluarkan dari tubuh. Pada makhluk hidup, sebagian besar dikeluarkan melalui dua jalan kecil

dalam tubuhnya yaitu :

a. Amonia dengan asam glutamat dalam hati, untuk membentuk glutamin membutuhkan ATP, ditransfer

ke ginjal dan kemudian dipisahkan kembali menjadi glutamat dan amonia. Akhirnya

dieksresikan ke urine sebagai garam ammonium (NH4+.)

b. Amonia dengan karbondioksida untuk membentuk carbamil, yang kemudian

difosforilasi menjadi karbokmoil fosfat, sebuah reaksi yang membutuhkan dua ATP. Karbamoil fosfat

kemudian masuk ke dalam siklus ornithine urea.

Tahap awal pembentukan metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus amino, kemudian

baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua proses utama pelepasan

gugus amino yaitu:

transaminasi

Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan gugus amino dari

satu asam amino kepada asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi ini gugus amino dari

suatu asam amino dipindahkan kepada salah satu dari tiga senyawa keto, yaitu asam piruvat,

as.ketoglutarat atau oksaloasetat, sehingga senyawa keto ini diubah menjadi asam amino,

sedangkan asam amino semula diubah menjadi asam keto. Reaksi transaminasi terjadi

didalam mitokondria maupun dalam cairan sitoplasma.

deaminasi.

Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam

beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi

oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis.

Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain NAD+

glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP+ sebagai aseptor elektron. Oleh

karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka glutamate

dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam amino oksidase dan

D- asam oksidase.

Asetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam amino dengan siklus

asam sitrat. ada dua jalur metabolic yang menuju kepada pembentukan asetil koenzim A,

yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam asetoasetat.

Biosintesis protein yang terjadi dalam sel merupakan reaksi kimia yang kompleks dan

melibatkan beberapa senyawa penting, terutama DNA dan RNA.molekuk DNA merupakan rantai

polinukleutida yang mempunyai beberapa jenis basapurin dan piramidin, dan berbentuk

heliks ganda.

Dengan demikian akan terjadi heliks ganda yang baru dan proses terbentunya molekul DNA

baru ini disebut replikasi, urutan basa purin dan piramidin pada molekul DNA menentukan

urutan asam amino dalam pembentukan protein

Peran dari DNA itu sendri sebagai pembawa informasi genetic atau sifat-sifat keturunan pada

seseorang . dua tahap pembentukan protein:

a. Tahap pertama disebut transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan yang

diberikan oleh DNA.

b. Tahap kedua disebut translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan informasi genetika

kedalam proses pembentukan protein.

Di samping itu, asam amino dapat dikelompokkan menjadi asam amino esensial dan asam

amino nonesensial.

a. Asam amino esensial atau asam amino utama adalah asam amino yang sangat

diperlukan oleh tubuh dan harus didatangkan dari luar tubuh manusia karena sel-sel

tubuh manusia tidak dapat mensintesis sendiri. Asam amino esensial hanya dapat

disintesis oleh sel-sel tumbuhan. Contoh asam amino esensial, yaitu leusin, lisin,

histidin, arginin, valin, treonin, fenilalanin, triptofan, isoleusin, dan metionin.

b. Asam amino nonesensial adalah asam amino yang dapat disintesis sendiri oleh tubuh

manusia. Contohnya: tirosin, glisin, alanin, dan prolin.

PROTEIN

Metabolisme protein

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat

diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita.

Degradasi ini merupakan proses kontinu karena protein di dalam tubuh secara terus menerus

diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel berikut.

Contoh protein turnover.

Protein Turnover rate (waktu paruh)

Enzim

Di dalam hati

Di dalam plasma

Hemoglobin

Otot

7-10 menit

10 hari

10 hari

120 hari

180 hari

Kolagen 1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

- Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

- Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim

dll.

- Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

- Hormon dan fosfolipid

Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai

sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari

pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua,

pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino

menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil

sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau

terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan

asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino

memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik

bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1. Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat

atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat.

Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkan

asam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi

menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam

sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke

dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui

ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa

tahap yaitu:

1. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2

menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-

ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

3. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat

menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat

dan L-arginin

5. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan

L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,

melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino menjadi

asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan tempat

utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial dari asam

amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea. Rangka karbon

umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau menjadi asam

lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam amino

dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta glukogenik

dan ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur

produksi piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat.

Semua asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis.

Semua asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin

adalah asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat

asetil KoA atau asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan

tirosin bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3

kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka

karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada

di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial.

Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini

dinamakan asam amino non-esensial.

Asam amino

non-esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine,

Glycine, Proline, Serine, Tyrosine

Asam amino

esensial

Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*,

Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana.

Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat

aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting glutamat

adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi. Sedangkan aspartat

adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot.

Alanin dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi

yang terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan

dari otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini

dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul,

alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon

didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

1. Secara langsung melalui degradasi protein

2. Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga

dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).

Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin

dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin (SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi

norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-

adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan

adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali

menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran

S-adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara

esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari

ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin

dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim sistationin liase

sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini

dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari

fenilalanin dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan

mengurangi kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

PROTEIN

Metabolisme protein

Kira-kira 75% asam amino digunakan untuk sintesis protein. Asam-asam amino dapat

diperoleh dari protein yang kita makan atau dari hasil degradasi protein di dalam tubuh kita.

Degradasi ini merupakan proses kontinu. Karena protein di dalam tubuh secara terus

menerus diganti (protein turnover). Contoh dari protein turnover, tercantum pada tabel

berikut.

Contoh protein turnover.

Protein Turnover rate (waktu paruh)

Enzim

Di dalam hati

7-10 menit

10 hari

Di dalam plasma

Hemoglobin

Otot

Kolagen

10 hari

120 hari

180 hari

1000 hari

Asam-asam amino juga menyediakan kebutuhan nitrogen untuk:

- Struktur basa nitrogen DNA dan RNA

- Heme dan struktur lain yang serupa seperti mioglobin, hemoglobin, sitokrom, enzim

dll.

- Asetilkolin dan neurotransmitter lainnya.

- Hormon dan fosfolipid

Selain menyediakan kebutuhan nitrogen, asam-asam amino dapat juga digunakan sebagai

sumber energi jika nitrogen dilepas.

Jalur metabolik utama dari asam amino

Jalur metabolik utama dari asam-asam amino terdiri atas pertama, produksi asam amino dari

pembongkaran protein tubuh, digesti protein diet serta sintesis asam amino di hati. Kedua,

pengambilan nitrogen dari asam amino. Sedangkan ketiga adalah katabolisme asam amino

menjadi energi melalui siklus asam serta siklus urea sebagai proses pengolahan hasil

sampingan pemecahan asam amino. Keempat adalah sintesis protein dari asam-asam amino.

Jalur-jalur metabolik utama asam amino

Katabolisme asam amino

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau

terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan

asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino

memerlukan pelepasan gugus amin. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat

toksik bagi tubuh.

Ada 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

3. Transaminasi

Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α-ketoglutarat menghasilkan glutamat

atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

4. Deaminasi oksidatif

Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion amonium

Contoh reaksi transaminasi. Perhatikan alanin mengalami transaminasi menjadi glutamat.

Pada reaksi ini dibutuhkan enzim alanin aminotransferase.

Glutamat juga dapat memindahkan amin ke rantai karbon lainnya, menghasilkan

asam amino baru.

Contoh reaksi deaminasi oksidatif. Perhatikan glutamat mengalami deaminasi

menghasilkan amonium (NH4+). Selanjutnya ion amonium masuk ke dalam siklus urea.

Ringkasan skematik mengenai reaksi transaminasi dan deaminasi oksidatif

Setelah mengalami pelepasan gugus amin, asam-asam amino dapat memasuki siklus asam

sitrat melalui jalur yang beraneka ragam.

Tempat-tempat masuknya asam amino ke dalam sikulus asam sitrat untuk produksi energi

Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke

dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui

ginjal berupa urin. Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas

beberapa tahap yaitu:

6. Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2

menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

7. Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-

ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan

8. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat

menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

9. Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat

dan L-arginin

10. Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan

menghasilkan L-ornitin dan urea.

Tahapan-tahapan proses yang terjadi di dalam siklus urea

Sintesis asam amino

Semua jaringan memiliki kemampuan untuk men-sintesis asam amino non esensial,

melakukan remodeling asam amino, serta mengubah rangka karbon non asam amino

menjadi asam amino dan turunan lain yang mengandung nitrogen. Tetapi, hati merupakan

tempat utama metabolisme nitrogen. Dalam kondisi surplus diet, nitrogen toksik potensial

dari asam amino dikeluarkan melalui transaminasi, deaminasi dan pembentukan urea.

Rangka karbon umumnya diubah menjadi karbohidrat melalui jalur glukoneogenesis, atau

menjadi asam lemak melalui jalur sintesis asam lemak. Berkaitan dengan hal ini, asam

amino dikelompokkan menjadi 3 kategori yaitu asam amino glukogenik, ketogenik serta

glukogenik dan ketogenik.

Asam amino glukogenik adalah asam-asam amino yang dapat masuk ke jalur produksi

piruvat atau intermediat siklus asam sitrat seperti α-ketoglutarat atau oksaloasetat. Semua

asam amino ini merupakan prekursor untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis. Semua

asam amino kecuali lisin dan leusin mengandung sifat glukogenik. Lisin dan leusin adalah

asam amino yang semata-mata ketogenik, yang hanya dapat masuk ke intermediat asetil

KoA atau asetoasetil KoA

Sekelompok kecil asam amino yaitu isoleusin, fenilalanin, threonin, triptofan, dan tirosin

bersifat glukogenik dan ketogenik. Akhirnya, seharusnya kita kenal bahwa ada 3

kemungkinan penggunaan asam amino. Selama keadaan kelaparan pengurangan rangka

karbon digunakan untuk menghasilkan energi, dengan proses oksidasi menjadi CO2 dan

H2O.

Dari 20 jenis asam amino, ada yang tidak dapat disintesis oleh tubuh kita sehingga harus ada

di dalam makanan yang kita makan. Asam amino ini dinamakan asam amino esensial.

Selebihnya adalah asam amino yang dapat disintesis dari asam amino lain. Asam amino ini

dinamakan asam amino non-esensial.

Asam amino

non-esensial

Alanine, Asparagine, Aspartate, Cysteine, Glutamate, Glutamine,

Glycine, Proline, Serine, Tyrosine

Asam amino

esensial

Arginine*, Histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine*,

Phenylalanine*, Threonine, Tyrptophan, Valine

Biosintesis glutamat dan aspartat

Glutamat dan aspartat disintesis dari asam α-keto dengan reaksi tranaminasi sederhana.

Katalisator reaksi ini adalah enzim glutamat dehidrogenase dan selanjutnya oleh aspartat

aminotransferase, AST.

Reaksi biosintesis glutamat

Aspartat juga diturunkan dari asparagin dengan bantuan asparaginase. Peran penting

glutamat adalah sebagai donor amino intraseluler utama untuk reaksi transaminasi.

Sedangkan aspartat adalah sebagai prekursor ornitin untuk siklus urea.

Biosintesis alanin

Alanin dipindahkan ke sirkulasi oleh berbagai jaringan, tetapi umumnya oleh otot. Alanin

dibentuk dari piruvat. Hati mengakumulasi alanin plasma, kebalikan transaminasi yang

terjadi di otot dan secara proporsional meningkatkan produksi urea. Alanin dipindahkan dari

otot ke hati bersamaan dengan transportasi glukosa dari hati kembali ke otot. Proses ini

dinamakan siklus glukosa-alanin. Fitur kunci dari siklus ini adalah bahwa dalam 1 molekul,

alanin, jaringan perifer mengekspor piruvat dan amonia ke hati, di mana rangka karbon

didaur ulang dan mayoritas nitrogen dieliminir.

Ada 2 jalur utama untuk memproduksi alanin otot yaitu:

3. Secara langsung melalui degradasi protein

4. Melalui transaminasi piruvat dengan bantuan enzim alanin transaminase, ALT (juga

dikenal sebagai serum glutamat-piruvat transaminase, SGPT).

Glutamat + piruvat α-ketoglutarat + alanin

Siklus glukosa-alanin

Biosintesis sistein

Sulfur untuk sintesis sistein berasal dari metionin. Kondensasi dari ATP dan metionin

dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan S-adenosilmetionin

(SAM).

Biosintesis S-adenosilmetionin (SAM)

SAM merupakan precursor untuk sejumlah reaksi transfer metil (misalnya konversi

norepinefrin menjadi epinefrin). Akibat dari tranfer metil adalah perubahan SAM menjadi S-

adenosilhomosistein. S-adenosilhomosistein selanjutnya berubah menjadi homosistein dan

adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein dapat diubah kembali

menjadi metionin oleh metionin sintase.

Reaksi transmetilasi melibatkan SAM sangatlah penting, tetapi dalam kasus ini peran S-

adenosilmetionin dalam transmetilasi adalah sekunder untuk produksi homosistein (secara

esensial oleh produk dari aktivitas transmetilase). Dalam produksi SAM, semua fosfat dari

ATP hilang: 1 sebagai Pi dan 2 sebagai Ppi. Adenosin diubah menjadi metionin bukan AMP.

Dalam sintesis sistein, homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin

dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim sistationin liase

sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini

dikenal sebagai trans-sulfurasi.

Peran metionin dalam sintesis sistein

Biosintesis tirosin

Tirosin diproduksi di dalam sel dengan hidroksilasi fenilalanin. Setengah dari fenilalanin

dibutuhkan untuk memproduksi tirosin. Jika diet kita kaya tirosin, hal ini akan mengurangi

kebutuhan fenilalanin sampai dengan 50%.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan

ke air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah

tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh

NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi

intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu

dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran

signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran

penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat

penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari

semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin

meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang

menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid

didaur secara spontan menjadi Δ1pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi

prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked

dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat,

sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai

donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin

hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk

kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat

dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi

aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino

lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase,

AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat

sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang

dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin

dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi

langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk

oleh reaksi amidotransferase.

Protein (Tekanan osmotic)

Albumin

Albumin merupakan komponen protein yang terbesar dari plasma darah, yaitu lebih dari

separuhnya. Protein ini disintesa oleh hati. Dalam serum darah albumin merupakan protein

yang memegang tekanan onkotik terbesar untuk mempertahankan cairan vaskuler,

membantu metabolisme dan transportasi obatobat, anti peradangan, anti oksidan,

keseimbangan asam basa, mempertahankan integritas mikrovaskuler sehingga mencegah

kuman masuk dari usus ke pembuluh darah dan efek anti koagulasi. Penurunan kadar

albumin dalam darah (hipoalbuminemia) mengakibatkan cairan keluar dari pembuluh darah,

keluar ke dalam jaringan menyebabkan terjadinya “oedema”. Selanjutnya, banyak

penurunan pada syntesis di hepar merupakan kompensasi yang besar dengan penurunan

katabolisme. Waktu paruhnya cukup panjang yaitu 19 – 22 hari (Marzuki S, 2003).

Albumin serum akan meningkat pada keadaan : pasca infuse albumin, dan dehidrasi

(peningkatan hemoglobin dan hematokrit).Sedangkan albumin serum akan menurun pada

keadaan :

(a) gangguan sintesa albumin (penyakit hati, alcoholism, malabsorbsi, starvasi penyakit

kronis),

(b) kehilangan albumin (sindroma nefrotic, luka bakar, dll.),

(c) status gizi jelek, akibat rasio albumin dan globulin rendah (peradangan kronik, penyakit

kolagen, kakeksia, infeksi berat).

Prinsip pemeriksaan: Spektrofotometrik Reagent Bromo Cresol Green (BMC)

Nilai rujukan : 3,4 – 5,0 g/dl, 52 – 68% dari protein total

< 2,8 g/dl termasuk defisiensi.

Tabel 2.2

Interpretasi untuk memperkirakan defisiensi albumin serum

Sumber : ASDI dan RSDK (2006)

Kadar albumin dalam serum tergantung pada tiga proses yang dinamik, yaitu sintesa,

degradasi dan distribusi. Penelitian terdahulu yang terkait upaya peningkatan kadar albumin

dalam darah oleh Salman(1999) yaitu pemberian putih telur. Putih telur yang kental dan

kokoh berbentuk albumin (Buckle et al, 1999). Komposisi zat gizi putih telur per 00 gram

berat bahan mengandung 10,8 gram protein dan 95% nya merupakan albumin (DKBM,

1984).

Sintesa albumin terjadi di hati dengan jumlah sekitar 13,6 gram per hari, dengan waktu

paruh albumin dalam tubuh sekitar 14 – 20 hari. Beberapa factor dapat mempengaruhi

sintesis albumin antara lain gizi, lingkungan, hormon dan adanya suatu penyakit.

Fenilalanin hidroksilase adalah campuran fungsi oksigenase: 1 atom oksigen digabungkan ke

air dan lainnya ke gugus hidroksil dari tirosin. Reduktan yang dihasilkan adalah

tetrahidrofolat kofaktor tetrahidrobiopterin, yang dipertahankan dalam status tereduksi oleh

NADH-dependent enzyme dihydropteridine reductase (DHPR).

Biosintesis tirosin dari fenilalanin

Biosintesis ornitin dan prolin

Glutamat adalah prekursor ornitin dan prolin. Dengan glutamat semialdehid menjadi

intermediat titik cabang menjadi satu dari 2 produk atau lainnya. Ornitin bukan salah satu

dari 20 asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ornitin memainkan peran

signifikan sebagai akseptor karbamoil fosfat dalam siklus urea. Ornitin memiliki peran

penting tambahan sebagai prekursor untuk sintesis poliamin. Produksi ornitin dari glutamat

penting ketika diet arginin sebagai sumber lain untuk ornitin terbatas.

Penggunaan glutamat semialdehid tergantung kepada kondisi seluler. Produksi ornitin dari

semialdehid melalui reaksi glutamat-dependen transaminasi. ketika konsentrasi arginin

meningkat, ornitin didapatkan dari siklus urea ditambah dari glutamat semialdehid yang

menghambat reaksi aminotransferase. Hasilnya adalah akumulasi semialdehid. Semialdehid

didaur secara spontan menjadi Δ1pyrroline-5-carboxylate yang kemudian direduksi menjadi

prolin oleh NADPH-dependent reductase.

Biosintesis serin

Jalur utama untuk serin dimulai dari intermediat glikolitik 3-fosfogliserat. NADH-linked

dehidrogenase mengubah 3-fosfogliserat menjadi sebuah asam keto yaitu 3-fosfopiruvat,

sesuai untuk transaminasi subsekuen. Aktivitas aminotransferase dengan glutamat sebagai

donor menghasilkan 3-fosfoserin, yang diubah menjadi serin oleh fosfoserin fosfatase.

Biosintesis glisin

Jalur utama untuk glisin adalah 1 tahap reaksi yang dikatalisis oleh serin

hidroksimetiltransferase. Reaksi ini melibatkan transfer gugus hidroksimetil dari serin untuk

kofaktor tetrahidrofolat (THF), menghasilkan glisin dan N5, N10-metilen-THF.

Biosintesis aspartat, asparagin, glutamat dan glutamin

Glutamat disintesis dengan aminasi reduktif α-ketoglutarat yang dikatalisis oleh glutamat

dehidrogenase yang merupakan reaksi nitrogen-fixing. Glutamat juga dihasilkan oleh reaksi

aminotranferase, yang dalam hal ini nitrogen amino diberikan oleh sejumlah asam amino

lain. Sehingga, glutamat merupakan kolektor umum nitrogen amino.

Aspartat dibentuk dalam reaksi transaminasi yang dikatalisis oleh aspartat transaminase,

AST. Reaksi ini menggunakan analog asam α-keto aspartat, oksaloasetat, dan glutamat

sebagai donor amino. Aspartat juga dapat dibentuk dengan deaminasi asparagin yang

dikatalisis oleh asparaginase.

Asparagin sintetase dan glutamin sintetase mengkatalisis produksi asparagin dan glutamin

dari asam α-amino yang sesuai. Glutamin dihasilkan dari glutamat dengan inkorporasi

langsung amonia dan ini merupakan reaksi fixing nitrogen lain. Tetapi asparagin terbentuk

oleh reaksi amidotransferase.

Protein (Tekanan osmotic)

Albumin

Albumin merupakan komponen protein yang terbesar dari plasma darah, yaitu lebih dari

separuhnya. Protein ini disintesa oleh hati. Dalam serum darah albumin merupakan protein

yang memegang tekanan onkotik terbesar untuk mempertahankan cairan vaskuler,

membantu metabolisme dan transportasi obatobat, anti peradangan, anti oksidan,

keseimbangan asam basa, mempertahankan integritas mikrovaskuler sehingga mencegah

kuman masuk dari usus ke pembuluh darah dan efek anti koagulasi. Penurunan kadar

albumin dalam darah (hipoalbuminemia) mengakibatkan cairan keluar dari pembuluh darah,

keluar ke dalam jaringan menyebabkan terjadinya “oedema”. Selanjutnya, banyak

penurunan pada syntesis di hepar merupakan kompensasi yang besar dengan penurunan

katabolisme. Waktu paruhnya cukup panjang yaitu 19 – 22 hari (Marzuki S, 2003).

Albumin serum akan meningkat pada keadaan : pasca infuse albumin, dan dehidrasi

(peningkatan hemoglobin dan hematokrit).Sedangkan albumin serum akan menurun pada

keadaan :

(a) gangguan sintesa albumin (penyakit hati, alcoholism, malabsorbsi, starvasi penyakit

kronis),

(b) kehilangan albumin (sindroma nefrotic, luka bakar, dll.),

(c) status gizi jelek, akibat rasio albumin dan globulin rendah (peradangan kronik, penyakit

kolagen, kakeksia, infeksi berat).

Prinsip pemeriksaan: Spektrofotometrik Reagent Bromo Cresol Green (BMC)

Nilai rujukan : 3,4 – 5,0 g/dl, 52 – 68% dari protein total

< 2,8 g/dl termasuk defisiensi.

Tabel 2.2

Interpretasi untuk memperkirakan defisiensi albumin serum

Sumber : ASDI dan RSDK (2006)

Kadar albumin dalam serum tergantung pada tiga proses yang dinamik, yaitu sintesa,

degradasi dan distribusi. Penelitian terdahulu yang terkait upaya peningkatan kadar albumin

dalam darah oleh Salman(1999) yaitu pemberian putih telur. Putih telur yang kental dan

kokoh berbentuk albumin (Buckle et al, 1999). Komposisi zat gizi putih telur per 00 gram

berat bahan mengandung 10,8 gram protein dan 95% nya merupakan albumin (DKBM,

1984).

Sintesa albumin terjadi di hati dengan jumlah sekitar 13,6 gram per hari, dengan waktu

paruh albumin dalam tubuh sekitar 14 – 20 hari. Beberapa factor dapat mempengaruhi

sintesis albumin antara lain gizi, lingkungan, hormon dan adanya suatu penyakit.