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.